JP2017519891A - 高分子廃棄物を処理する方法 - Google Patents

Abstract

高分子廃棄物および／または有機廃棄物を処理する方法であって、弁を有する耐熱性のプロセスコンテナ（１）を、準備処理された廃棄物により充填し、気密に閉鎖し、廃棄物とともに熱処理のためにプロセス炉（２２）に搬入する。プロセス炉（２２）の中で、熱処理の間、弁を介して、廃棄物の脱気が行われ、脱気の直後に、加熱されたプロセスコンテナを、プロセス炉（２２）から冷却チャンバ（３０）に移し替え、冷却チャンバ（３０）の中で、残熱を、プロセスコンテナ（３２）から取り出し、残熱を、熱貯蔵器（３５〜３７）に蓄積する。冷却が行われた後で、プロセスコンテナを、冷却チャンバ（３０）から取り出し、プロセスコンテナ（４９）を空にして内容物を分離装置（５１）に供給する。

Description

本発明は、高分子廃棄物および／または有機廃棄物、特にゴム廃棄物および竹廃棄物を処理する方法に関する。

高分子廃棄物、特に、たとえば自動車タイヤまたはゴム加工産業に起因するゴム廃棄物を処理する方法は、多岐にわたって知られている。適切な準備処理、特に洗浄および破砕の後で、通常は、廃棄物の熱処理が行われる。その熱処理は、実に様々である。そこで独国特許出願公開第２８２６９１８号明細書（DE 28 26 918 A1）において、単一の渦流層の中で廃棄物の熱分解および部分ガス化を実施することが提案されている。ＤＥ６９７０８１４０Ｔ２およびＤＥ６９８２５０６９Ｔ２には、熱分解法が説明されている。たしかに、特にＤＥ６９８２５０６９Ｔ２は、ゴム廃棄物を廃棄するための閉鎖型のプロセスを開示しているが、このプロセスは煩雑であり、特に硫黄含有ガスの燃焼によるプロセスエネルギの回収が問題である。これに類似する方法が、独国特許出願公開第１０１５０６９６号明細書（DE 101 50 696 A1）から公知になっており、この方法では、ゴム廃棄物が、低温炭化炉に装入されるまえに、予熱される。加熱後、低温炭化炉は、内容物とともにゆっくりと冷却され、次の装填のために新たに加熱しなければならない。同等の処理方法は、有機廃棄物の場合でも知られている。そこで独国特許出願公開第１０２００５０３８８２７号明細書（DE 10 2005 038 827 A1）において、竹廃棄物を人工炭へ変化させる熱分解法が説明されている。その変化に続いて、炭が破砕され、炭は結合剤と新たに結び付く。炭の新たな加熱および炭化の後で、炭は、吸着目的に利用することができる。

このような背景に基づいて、本発明は、エネルギ学的に好適であるが高性能でしかも環境に優しい、ゴム廃棄物および竹廃棄物などの高分子廃棄物および有機廃棄物を処理する方法を提供することを課題としている。

この技術課題は、請求項１による方法ステップにより解決される。

それによると、第１の方法ステップにおいて、弁を有する耐熱性のプロセスコンテナを、適切に準備処理された廃棄物により充填し、気密に閉鎖する。ゴム廃棄物の準備処理は、主に、異物、たとえば自動車タイヤの場合にはリムまたは明らかに不適切な他の材料の除去を含む。場合により、洗浄が必要であってもよい。しかも、特に自動車タイヤの場合、これを破砕することも考えられる。破砕に関して、カッタによるプレススタンピングが実施されるブランキングプレス加工が実証されている。

有機廃棄物に対して同様のことが当てはまる。そうすると、木材廃棄物または竹廃棄物を破砕し、場合により乾燥し、できるだけ異物をなくしてプロセスコンテナに装入することができる。

そのように準備処理された廃棄物は、処理の全体のプロセスにわたってプロセスコンテナ内に留まる。このプロセスコンテナは、熱処理に対して適切に設計しなければならない。というのも、第２のステップで、プロセスコンテは、廃棄物とともに、熱処理のためにプロセス炉に搬入されるからである。熱処理の間、弁を介して、廃棄物の脱気が行われる。

従来慣用の方法とは異なり、炉または炎管は直接に廃棄物により充填されず、炉または炎管は、脱気後に冷却して、空にしなくてよい。むしろ、脱気された廃棄物は、後続の方法ステップのためにプロセスコンテナ内に留まる。

プロセスコンテナは、たとえばセンサにより表示される脱気の直後に、プロセス炉から冷却チャンバに移し替えられ、冷却チャンバでは、プロセスコンテナの残熱が内容物とともに取り出される。

これにより、プロセス炉は、脱気された廃棄物を含むプロセスコンテナの移し替えの直後に、新たな装填に対して用意されていて、プロセス炉は、冷却する必要がない。

プロセスコンテナから取り出された残熱は、熱貯蔵器に蓄えられ、そうして再使用可能なプロセス熱として提供される。

プロセスコンテナが内容物とともに十分に冷却されていると、プロセスコンテナを空にして、内容物を、再加工のために、分離装置に供給することができる。

加熱時に弁に接続された管路を介して取り出された気体は、冷却されかつ液化され、再使用するために容器に中間貯蔵される。冷却により生じた油は、高い硫黄割合にもかかわらず、化学産業にとって有益な原料である。

さらに、冷却チャンバは、熱交換器の態様で構成されていて、複数の管を有し、管は、サーマルオイル用の少なくとも１つの回路を形成し、サーマルオイルの回路に、熱貯蔵器が設けられている。この場合、特に、様々な温度レベルの複数の回路を設けて、その場合にこれらの回路の熱貯蔵器から適切にプロセス熱を取り出すことが可能となることが考えられる。

プロセスコンテナをプロセス炉に搬入するため、またはプロセス炉から冷却チャンバに搬入するために、２つの択一的な態様が提案されている。

そこで一方では、プロセスコンテナは、端面側に、引張り手段に対する接続部を有し、プロセスコンテナを、引張り手段により引っ張って、第１のゲートを通ってプロセス炉に搬入し、プロセスコンテナの脱気後、引張り手段により、プロセス炉の第１のゲートとは反対の側に位置する第２のゲートを通って、対向して位置する第１のゲートを通り、冷却チャンバに引き入れ、プロセスコンテナの冷却後、引張り手段により、冷却チャンバの第１のゲートとは反対側に位置する第２のゲートを通って引っ張るようにすることができる。

滑走部材（スキッド）でプロセスコンテナを引っ張ることも十分に可能であるが、好適には、プロセスコンテナは、ローラまたは車輪を有し、ローラまたは車輪は、場合により軌道内または軌道上を走行するので、引っ張る際にプロセスコンテナが側方に離脱することが確実に回避されている。

択一的に、プロセスコンテナは、上側に、巻上機またはクレーンに対する少なくとも１つの接続部を有し、プロセスコンテナを、巻上機またはクレーンにより持ち上げて、第１のゲートを通ってプロセス炉に搬入し、プロセスコンテナの脱気後、巻上機またはクレーンにより、プロセス炉の第１のゲートとは反対の側に位置する第２のゲートを通って、対向して位置する第１のゲートを通り、冷却チャンバに搬入し、プロセスコンテナの冷却後、巻上機またはクレーンにより、冷却チャンバの第１のゲートとは反対の側に位置する第２のゲートを通って移送することができる。

この場合、たとえば、レールに接して場合により複数の移動ウインチも走行することができるような天井クレーンが考えられる。

プロセス炉および冷却チャンバの装填の方式にかかわらず、相前後して位置するゲートが有利である。というのも、プロセスは、いわゆるインラインで行われ、したがって一方向に行われ、これにより非連続的な装填にもかかわらず高い処理量を達成することができるからである。これは特に、複数の引張り手段、巻上機またはクレーンが設けられていて、引張り手段、巻上機またはクレーンにより、プロセスコンテナが同時に移し替えられる場合に当てはまる。

さらにこのような手段により、プロセス炉および／または冷却チャンバを連続的に運転することができる。特にプロセス炉の冷却および新たな加熱がそうして回避される。

このことは、装填の方式にかかわらずプロセスコンテナの迅速な交換または迅速な装填により達成される。

充填開口とは反対の側に配置された接続部を設けることがさらに有利であり、この接続部には、プロセスコンテナを空にして分離装置への供給を行うために巻上機またはクレーンが作用することができる。

分離装置は、脱気されかつ冷却された廃棄物を仕分けるために用いられる。そのために、分離装置は、金属分離器と、様々な目開きの複数のシーブとを有する。金属分離器により、たとえば自動車タイヤまたはこれに類するものにおけるスチールベルト片が除去される。様々な目開きのシーブは、様々に設定可能なサイズの、脱気されかつ冷却された廃棄物を提供する。

特に、最も微細な断片は、さらに追加的にボールミルに供給され、ボールミルの粉砕物は、シーブを介して、ローラミルに供給されることが考えられる。この場合、シーブとして特にドラムシーブが使用されるので、ローラミルから、最終的に０．１μｍ〜０．５μｍの粒子サイズの最も微細な粒子状の材料を取り出すことができる。

本発明の本質を、図面に基づき詳しく説明する。図面には、プロセス進行が概略的に示されていて、縮尺通りには示されていない。

プロセス容器を側面図で示す。 プロセス容器の別の実施の態様を部分断面図で示す。 プロセス容器の第３の実施の形態を部分断面図で示す。 プロセス容器内に位置するゴム廃棄物の熱処理および冷却を説明するための図である。 脱気されかつ冷却された粒子の加工を説明するための図である。

図１に側面図で示されたプロセスコンテナ１は、樽状に構成されていて、車輪またはローラ２上で走行可能である。端面３に、廃棄物のための、気密に閉鎖可能な充填開口が設けられている。充填開口３を備える端面３とは反対の側に位置する端面４に、引張り手段に対する接続部として目環５が設けられており、目環５には、充填開口を通してプロセスコンテナ１を空にすることを目的として引っ張るかまたは持ち上げるために、チェーンまたはワイヤロープのフックを掛止することができる。

プロセスコンテナ１の上面に、巻上機またはクレーンによりプロセスコンテナ１を移動させるために、２つの別の目環６，７が設けられている。

煉瓦のような形態の比較的大きなブロックは、直接にプロセスコンテナ１に装入して、プロセスにおいて処理することができる。

たとえばゴム加工産業において発生するような容積のあまり大きくない材料は、格子状の挿入体９を備えるプロセスコンテナ８に装入されるので、個々の材料ブロックの間に、脱気にとって十分なスペースが残る。

原料が極めて微細であると、横置きの撹拌装置１１を備えるプロセスコンテナ１０が使用される。撹拌装置１１を駆動するために、継ぎ手１２が、プロセスコンテナ１０の、充填開口とは反対の側に位置する端面１３において突出している。空にすることを目的にプロセスコンテナ１０を引っ張るまたは持ち上げるために、端面１３は、さらに２つの目環１４，１５を有する。

内側の構成は別にして、プロセスコンテナ１，８，１０は、ほぼ同一構造であり、特に耐熱性を有し、これにより、後で詳しく説明されるプロセスを損傷なく終えることができる。

図４には、どのようにしてプロセスコンテナ１９が、矢印２０に従って、チェーンまたはワイヤロープなどの図示されていない引張り手段により、示唆されたゲート２１を通り、プロセス炉２２に引き入れられるのか示されている。プロセス炉２０の中で、そこに位置するプロセスコンテナ２３内に存在する廃棄物の脱気が、脱気すべき材料に依存して３００℃〜５００℃の温度で行われる。環境を損なう気体が流出しないように、プロセスコンテナ２３は、図示されていない弁を有し、該弁には、管路２４が接続されている。容器２５の中で冷却装置２６により冷却されかつ液化され、そうして得られる硫黄含有油が、本態様では、たとえば２つのタンク２７，２８に、後の再使用のために集められる。

もちろん、管路２４、容器２５およびタンク２７，２８のシステムに、一般的な調整部材およびポンプまたはこれに類するものを設けてよい。

脱気が終了すると、これが適切なセンサにより検出され、プロセス炉２２の、ゲート２２とは反対の側に位置する別のゲート２９が開かれ、プロセスコンテナ２３は、管路２４から離脱され、冷却チャンバ３０に搬入される。そのために冷却チャンバ３０は、プロセス炉２２のゲート２９に対向して位置する、別のゲート３１を有する。

冷却チャンバ３０のゲート３１とは反対の側に位置する別のゲート３３を通る、プロセスコンテナ１９，２３および冷却チャンバの中に位置するプロセスコンテナ３２の移送は、極めて迅速に、特に同時に行われるので、プロセス炉２２は、連続的に加熱することができる。

冷却チャンバ３０は、熱交換器の態様で構成されていて、ハッチングにより示唆された多数の管路を有する。本態様では、管路は、たとえば概略的に示された、熱媒体としてのサーマルオイル用の３つの回路３４を形成する。３つの回路３４内には３つの熱貯蔵器３５〜３７が設けられている。熱貯蔵器３５〜３７は、プロセスコンテナ３２の残熱を様々な温度レベルで蓄える。

そうして、たとえば熱貯蔵器３５は、１２０℃までのプロセス熱を、熱交換器３８を介して、空間の加熱を目的として放出する。

１２０℃〜３００℃の温度のための第２の熱貯蔵部３６は、熱交換器３９を介して、本態様では、発電に用いられる発電機と連結された蒸気タービン４１を運転するための蒸気回路４０に熱を供給する。

場合により、蒸気回路４０から、別の熱交換器４２を介して、再度プロセス熱を取り出すことができる。

本実施の態様の場合に蓄熱器３７に蓄えられる３００℃を超える熱により、前述の両方のプロセスを補助することができる、または、この熱貯蔵部３７に蓄えられる熱を少なくとも一緒に、プロセス炉２２を加熱するために用いることができる。

プロセスコンテナ３２が十分に冷却されると、プロセスコンテナ３２は、引張り手段により、プロセスコンテナ４４における矢印４３に従って、ゲート３３を通して引き出され、空にされる。

総じて、処理のプロセスは、閉鎖型である。環境を損なうエミッションは、周囲に放出されない。むしろ、存在する資源の、エネルギ学的にも最適な利用が行われる。

このことは、後述されるように、熱処理される廃棄物自体にも当てはまる。

引張り手段に対して択一的に、図５によれば、プロセスコンテナ４５は、クレーン４６または他の巻上機により搬送することができる。特に、そのような、レール４７に沿って走行可能な走行ウインチは、後述されるように、プロセスコンテナ４９の荷下ろしに対しても最適である。

端面側の目環５０でクレーン４８によりプロセスコンテナ４９を保持することによる、充填開口を介したプロセスコンテナ４９からの放出は、重力に基づいて、問題なく、貯蔵庫またはこれに類するものに向けて行うことができる、または、図５に示されたように分離装置５１に向けて行うことができる。

プロセスコンテナ５２が空になると、プロセスコンテナ５２は、新たなプロセス過程に提供される。

単に暗示しただけではあるが、分離装置５１は、金属分離器５３を有する。金属分離器５３は、たとえば自動車タイヤのスチールベルト片などの金属の異物を除去する。金属分離器に、本実施の態様では、２つのシーブ５４，５５が続いている。

シーブ５４は、たとえば３ｃｍ³〜４ｃｍ³の比較的粗い断片を留め置く。粗い断片は、後で再使用するために捕集容器５６に集められる。

説明されたプロセスに基づいて、そうして得られる活性炭は、問題なく再加工することができる。というのも、ガスクロマトグラフィー検査が示したように、検出可能な有害物質が含まれていないからである。活性炭は、極めて清潔であり、極めて大きな表面構造で良好な品質を有する。

そうして、再処理することなく、捕集容器５６に捕捉された活性炭は、たとえば空調設備の大きなフィルタ装置やたとえば溶接設備における排気フィルタにも使用することができる。さらに、この材料は、効果的に臭いと結び付き、極めて吸着性が高く、これにより、極めて強い臭いと結び付くように、たとえば生物学的インクを用いる印刷技術の分野にも使用することができる。

第２のシーブ５５により、１ｃｍ³〜２ｃｍ³の大きさの塊がふるい分けられ、別の捕集容器５７に供給される。このより微細な材料は、たとえば大きなオフィス、病院またはこれに類するものの待合室において、空調設備の比較的小さなフィルタに使用するのに最適である。体臭は、前記材料と同様に最良に結び付けられる。

シーブ５４，５５を通過する最も微細な断片は、さらにボールミル５８に供給され、使用目的に応じて５μｍ〜１０μｍの粉末に粉砕することができる。図５には、さらにドラムシーブ５９が概略的に示されている。ドラムシーブ５９は、たとえば５μｍの粒径の微細粉砕された粉末に対して透過性であり、より大きな粒子はボールミル５８に留め置かれる。

ドラムシーブ５９から流出する材料がさらにローラミル６０に供給されるとき、さらにより微細な材料が得られる。この場合、ローラミル６０を通過した後の粒子サイズは、０．１μｍ〜０．５μｍである。

１０μｍの粒サイズの粉末は、充填材料として、プラスチック製造に利用することができる。５μｍよりも小さな粒径の粉末は、新たにゴム製造に利用することができる。生ゴム材料に練り込まれると、この材料は、カーボンブラックと同一の目的を満たし、その上より良好な吸着性を有する。

微細な粉末は、さらに顔料としてインク産業に利用することができる。場合により、微細な材料は、ローラミル６０から出して、再度、湿式ミルにおいてより微細に粉砕してもよい。

Claims (10)

1. 高分子廃棄物および／または有機廃棄物を処理する方法であって、
   弁を有する耐熱性のプロセスコンテナ（１）を、適切に準備処理された廃棄物により充填し、気密に閉鎖し、
   前記プロセスコンテナ（２３）を廃棄物とともに熱処理のためにプロセス炉（２２）に搬入し、熱処理の間、前記弁を介して、廃棄物の脱気を行い、
   脱気の直後に、加熱された前記プロセスコンテナを、前記プロセス炉（２２）から冷却チャンバ（３０）に移し替え、該冷却チャンバ（３０）において、残熱を、前記プロセスコンテナ（３２）から取り出し、残熱を、熱貯蔵器（３５〜３７）に蓄積し、
   冷却が行われた後で、前記プロセスコンテナを、前記冷却チャンバ（３０）から取り出し、前記プロセスコンテナ（４９）を空にして内容物を分離装置（５１）に供給する
   ことを特徴とする、高分子廃棄物および／または有機廃棄物を処理する方法。
2. 熱処理の間、前記弁に接続された管路（２４）を介して、気体を抜き出し、気体を冷却しかつ液化して、再使用するためにタンク（２７，２８）に中間貯蔵する、請求項１記載の方法。
3. 前記冷却チャンバ（３０）は、熱交換器の態様で構成されていて、複数の管を有し、該管は、サーマルオイル用の少なくとも１つの回路（３４）を形成し、サーマルオイルの前記回路に、熱貯蔵器（３５〜３７）が設けられている、請求項１または２記載の方法。
4. 少なくとも１つの前記熱貯蔵器（３５〜３７）からプロセス熱を取り出す、請求項３記載の方法。
5. 前記プロセスコンテナ（１）は、端面側に、引張り手段のための接続部（目環５）を有し、前記プロセスコンテナ（１９）を、引張り手段により引っ張って、第１のゲート（２１）を通して前記プロセス炉（２２）に搬入し、前記プロセスコンテナ（２３）の脱気後、引張り手段により、前記プロセス炉（２２）の第１のゲート（２１）とは反対の側に位置する第２のゲート（２９）を通して、対向して位置する、前記冷却チャンバ（３０）の第１のゲート（３１）を通り、前記冷却チャンバ（３０）に引き入れ、前記プロセスコンテナ（３２）の冷却後、引張り手段により、前記冷却チャンバ（３０）の前記第１のゲート（３１）とは反対の側に位置する第２のゲート（３３）を通して引っ張る、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記プロセスコンテナは、上側に、巻上機またはクレーンのための少なくとも１つの接続部を有し、前記プロセスコンテナを、巻上機またはクレーンにより持ち上げて、第１のゲートを通して前記プロセス炉に搬入し、前記プロセスコンテナの脱気後、巻上機またはクレーンにより、前記プロセス炉の前記第１のゲートとは反対の側に位置する第２のゲートを通して、対向して位置する、前記冷却チャンバの第１のゲートを通り、前記冷却チャンバに搬入し、前記プロセスコンテナの冷却後、巻上機またはクレーンにより、前記冷却チャンバの前記第１のゲートとは反対の側に位置する第２のゲートを通して移送する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記プロセス炉（２３）および／または前記冷却チャンバ（３０）を連続的に運転する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 充填開口とは反対の側に配置された接続部（目環５０）に、巻上機またはクレーン（４８）が、前記プロセスコンテナ（４９）を持ち上げて続いて空にするために係合する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 分離装置（５１）は、金属分離器（５３）と、様々な目開きの複数のシーブ（５４，５５）とを有し、最も微細な断片をボールミル（５８）に供給し、該ボールミル（５８）の粉砕物を、シーブ（５９）を介してローラミル（６０）に供給する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 撹拌装置（１１）または少なくとも１つの格子状の挿入体（９）を有することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するためのプロセスコンテナ。

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