JPS5996189A - 重合体物質の熱分解の方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱分解による重合体物質の分解、詳しくはアク
クチツクのポリプロピレンから燃料油及び他の有用な生
産物を製造する方法及び装置に関する。

これまで、産業上の工程における副産物としての不用の
重合体物質は産出が増加しつつあり、それらの物質の処
置の為にそれらを経済的且つ商業的に使用する方策が必
要であると−良く認識されてきている。

はとんどの不用な重合体物質の熱の内容はそれら全燃料
として潜在的に利用可能にしている。しかしながら、多
くの高い、また中間の分子量の重合体物質、例えばアタ
クチックのポリプロピレンは室温において半固体であり
、供給したり粉砕するのが困難であり、この為また従来
のシステムに於て直接燃焼させるには適当でない。これ
らの不用の重合体物質を低分子量砕片に熱的に分解して
扱い易くシ、燃料油及び産業上の原料物質等経済的に価
値ある種々の方法が先行技術として例えばアメリカ合衆
国特許第３，８２９，５５８号、第３，８３２゜１５１
号又は第４，１５１，２１６号に記載されている。

既知の工程での主要な問題は、熱反応装置の熱移転面に
おける副産物、特に炭素質の物質の蓄積である。熱移転
面上でこれらの物質が蓄積するとそれらの能力を制限し
てしまい、このためバッチ型即ち−かまど毎の操作又は
洗浄の為に定期的操業休止が要請される。従来の炉の均
一でない加熱特性は、炭素質の物質の蓄積を促進する、
熱分解をされるべき不用物質の行路に沿った熱移転面上
にホット・スポラトラ増加させる一因になる。低反応温
度、蓄積した炭素の分散、及び反応物質の炭素を豊富に
含んだ部分の排出等この問題を扱う先行技術は、商業的
に実行可能な連続的工程を創出するためこの問題を十分
に解決、除去していない。

本発明に於て、アタクチックのポリプロピレン等不用の
重合体物質は、望ましくは５ｏないし２５０　ｐｓ　ｉ
ｇの圧力でポンプにより汲上げれるように加熱タンク内
で溶解される。この溶解した原料は熱的に絶縁したパイ
プを通して反応器導管、望ましくは２又はそれ以上の独
立した反応器チューブ、そしてより一層望捷しくは所定
の寸法のらせん形に巻いたチューブにポンプで送られ、
そこで熱即ち熱分解によって、所定時間酸素の不存在下
で、重合体物質上の親分子の分子量と比較して低い分子
量の物質に熱分解するものである。反応時間は反応器チ
ューブの寸法とそこを通る原料物質の流量の割合によっ
て大定される。この反応器チューブ及びその中の原料は
流動床により均一に正確な温度に加熱される。熱分解さ
れた生成物は反応器チューブから分離装置内例えばフラ
ッシュ蒸留装置に排出され、そこで生成物の重合体物質
はその分子量に従って実質的に各グループに分離される
。

アタクチックのポリプロピレンの場合約４２７℃（８０
０下）の温度で約１０分間で反応し、主な生成物は扁６
及び扁２の燃料油といくらかの軽いガス状の燃料であり
、これは望ましくは溶解タンク及び流動床用の加熱装置
の燃料として用いることができる。

本発明の目的は、重合体物質を低分子量物質に熱分解し
、反応器チューブ内で均一な温度とレベルを精密に制御
することによって均一な生成物全生産する方法及び装置
を提供することである。

本発明の他の目的は、重合体物質から燃料油を生産する
能率的で経済的な方法及び装置ｋ提供することである。

本発明の別の目的は、実質的に連続操作をするのに適し
ており、−又はそれ以上の反応器チューブを他のチュー
ブの操作に影響を与えないで下記の通り洗浄することが
できる方法及び装置を提供することである。

上記及び他の付随する目的をふまえて、特許による保護
を目差す、構広上の特徴、部分、それらの組合せ、及び
下記又は添附図面に図示した操作の形態、又はその均等
物を含む発明はここに、より一層詳細且つ十分に説明す
る。

添附図面には本発明に従って構成されたアタクチックの
ポリプロピレンの熱分解の為のシステムで、本発明の主
要部分の概略工程系統図を図示している。この図面では
、一定の付属器具類、バルブ装置、計器、加熱器、攪拌
器、ポンプ等は発明を明瞭にするために省略しているが
、それらは必要に応じて又は所望により適合しつる従来
からの方法で備えることができる。

図示した辿り、本発明の装置は導管１２によりポンプに
接続した加熱溶解タンク１０を含んでいる。該ポンプ１
４は導管１６に吐出し、該導管１６は、該当する反応器
チューブ２０及び２０′の各々に連通するだめの分離供
給管１８及び１８′に分けられており、該各供給管には
各々バルブ１９及び１９′が設けられている。該反応器
導管即ちチューブ２０及び２０′は下記の通ジ、望１し
くはらせん状のコイルで流動床炉２２内に配置されてい
る。該流動床は、下部に分配板２６を有する囲繞装置２
４を含んでおり、該分配板によって該囲繞装＃を下方充
満室２８と上方法区域３０に分けている。該下方充満室
２８には該分配板２６を介して流動床区域３０へ加熱空
気を上方へ通すためバーナー装置３２が設けられている
。固体粒子の流動床媒体は該床区域３ｏに配置されてお
り、該分配板２６を通して上方へ来る熱いガス流内で浮
動状態になり流動化物質３３になり、この流動化物質３
０はその内部に巻き込まれている反応器チューブ２０及
び２０′に熱を伝える。流動化した空気は囲繞装置２４
から導管３４を辿って分離器３６、望捷しくはサイクロ
ン内に排出され、該分離器３６は排出ガス即ち空気と共
に流れて来た流動化された固体を分離し、分離したガス
を大気中に排出する。上記反応器チューブ２０及び２０
′は分離器３８、例えばフラッシュ蒸留装置に導管３７
及び３７′を通して生成物を排出する。導管４２は該分
離器；３８の下部から冷却器４４に接続しており、高い
分子量の生成物を第１貯蔵タンク４６に送る。

導管４８は該分離器３８をコンデンサー装置５゜に接続
している。該コンデンサー装置５ｏは、低い分子量のガ
ス状の生成物用の第１排出導管５２と、中程度の分子量
の液状生成物用の第２排出導管５４を備えており、該導
管は各々適当な貯蔵設備、例えば第２貯蔵タンク５６、
第３貯蔵タンク５７に接続している。

本発明の好ましい実施例において、アタクチックのポリ
プロピレン、即ち室温で固体又は半固体であり、ポリプ
ロピレンの商業上の製造工程で不用の副産物の混合物を
構成する部分的に結晶体から厄る物質は熱分解によす扁
６及び茄２の燃料油及び他の有用の物質に変化する。典
型的には、商業的ポリプロピレン設備からの不用のアタ
クチックのポリプロピレンは溶解タンク１０に集められ
、５０ないし２５０ｐｓｉｇの圧力で反応器チューブ２
０及び２０′にポンプで供給できるよう十分液体になる
まで約２０４℃（約４００”Ｆ　）に通常加熱される。

該反応器チューブでは該不用の物質中の炭素−炭素結合
を破壊し所望の生成物を生産するよう十分な温度（おお
よそ約４２７℃（８００下）で十分な時間）加熱する。

該生成物は約２５℃で液体で通常９０重重量及びガス状
燃料で１０重重量であり、該反応器チューブから分離器
３８に排出され、該分離器３８で該液体は重い（高い粘
度の）部分と軽い（低い粘度の）部分と残りのガスの混
合物に分離され、該混合物はコンデンサー装置に送られ
軽い（低い粘度の）部分は凝縮され、残りのガスは適当
な貯蔵容器に排出される。このガスは望ましくは上記溶
解タンクと流動床用の加熱装置の燃料として用いられる
。

流動床による極めて精密で均一な加熱は、長期間の操作
により反応器チューブ内に形成される炭素質の堆積物の
量を少なくするが、これらの副産物である堆積物は反応
器チューブの内面に集まりその機能を妨げ且つ流動床か
ら該チューブ内の物質への熱伝導率を低下させる。

反応器チューブ２０及び２０’には重合体物質とは別に
、窒素と空包を別々に供給し、それらは他の反応器チュ
ーブ内の工程に影響を与え、ることなく焼灼され、即ち
きれいにされ、連続操作を行うことができる。

この例を詳しく説明すると、炉灼操作は操作装置内の選
ばれた反応器チューブ２０へのアタクチックのポリプロ
ピレンの流れを中断することによって上記の装置内で行
われ、この操作は供給バルブ１９を閉じ、調節可能な浄
化バルブ００を開き不活性ガス、望甘しくけ窒素を流入
させ、該チューブ２０内の供給されているいかなる物質
及び／又は熱分解物質をも押しやり該装置のその部分を
きれいにする。その後址もなく生成物排出バルブ（５２
を閉じて生成物や浄化ガスが分離器３８に流れるのを中
断させ、且つ浄化排出バルブ６４を開けて該窒素浄化ガ
スが大気中に排出し、又は太り中への排出の前に熱分解
物質を燃焼させるために流動床炉の充満室内に流入させ
る。調節可能な空気流入バルブ（５６はその後開かれガ
スを含んでいる酸素を該反応器チューブ２０に流入させ
、窒素による浄化の後膣チューブ内に残っている全ての
炭素質の堆積、付着物を自然に燃焼させる。窒素流入の
為の浄化バルブ６０はこの時点で閉じて、利用できる酸
素を増加することによって該燃焼を促進させる。この燃
焼による熱は、従来のシステムでは反応器チューブを過
熱温度により損傷させ又は破壊するのが常であった。し
かし本発明においては、反応器チューブの温度は流動床
により安全レベルで制御されており、該流動床は、炭素
質堆積物の燃燐熱によって生ずる過剰の熱を効果的に取
り去り、過熱による損傷を防止する。

上記チューブ２０の全ての炭素質の物質が上記の辿９焼
灼すると、空気流入バルブ６６を閉じ全ての酸素が排出
されるまで窒素で反応器チューブ２０に浄化する。浄化
排出バルブ６４及び窒素流入バルブ６０をその後閉じ且
つ、供給バルブ１９を再ひ開いて該チューブ内に重合体
物質を流入させる。最後に生成物排出バルブ６２を開き
該チューブ２０を全操作に復帰させる。

上記の辿り、他の反応器チューブ２０′は、チューブ２
０の焼灼操作によっては影響を受け々いて本来の操作を
行う状態にある。反応器チューブ２０が熱分解操作に戻
ると、次は上記他の反応器チューブ２０′が反応器チュ
ーブ２ｏに影響を与えないで、該チューブ２０′へのバ
ルブ操作を行い同様の方法で焼灼操作を行う。本発明で
は該装置は望ましくは２から６の複数の反応器チューブ
を備えるのが望ましく、これらのチューブの１以上のチ
ューブが同時に、上記方法を修正した方法によって焼灼
浄化操作を行うことができる。

上記説明から、前記した辿り、利点についての各々の特
徴を有する上記装置を提供するものであり、その有して
いる本質を逸脱せず、またその利点を失うことなく、そ
の形態の変更、割合、詳細な構成及び部分の配置を変え
ることは可能である。

本発明は法律の規定に従うよう、構成上の特徴についで
ある部分は詳細に、またある部分は概略的に説明したが
、本発明は上記の特徴的部分に限定されるものでは々く
、ここに開示した装置及び構成は発明を実際に実施する
上で種々の態様を含むものであり、特許請求の範囲にお
いて開示した正当且つ有効な権利範囲内で本発明はその
態様及び修正、変更例の全てについて権利が請求されて
いることが理解されなければならない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に従って構成されたアタクチックのポリプ
ロピレンの熱分解の為の装置で本発明の主要部分の概略
工程系統図である。 主要部分の符号の説明 １０・・・加熱溶解タンク　１２・・・導管１４・・・
ポンプ　　　　　１６・・・導管１８．１８’・・・分
離供給管　　　　１９．１９’・・・バルブ２０　、２
０’・・反応器チューブ　　２２・・流動床炉２４・・
囲繞装置　　　　２６・・・分配板２８・・・下方充満
室　　　３０・・・上方流動床区域３２・・バーナー装
置　　　３３・・・流動化物質３４・・導管　　　　　
　３６・・・分離器４４・・冷却器　　　　　　４６・
・第１貯蔵タンク５０・・・コンデンサー装置　５６・
・・第２貯蔵タンク５７　・・第３貯蔵タンク　　　６
０．ｌ’・・・浄化ノ幻しブ６２・・・排出バルブ　　
　　６４・・・浄化排出ノクルブ６６．６６’・・・流
入バルブ 手続補正内 昭和５８年４月４日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事例の表示　　特願昭５８−３５９５号２、発明の
名称　　重合体物質の熱分解の方法及びその装置 ３、補正をする者 事イ′４との関係　’Ｂ＋　ｉ’ｉ’ｌ出願人住　所　
アメリカ合衆国　ニュージャーシイ州ニュー　ブランズ
ウィック　４ノマーレッ１〜ス１〜リ−１〜　２２１ 名　称　プロ廿タイン　コーボレイション代表者　ハー
バ−１−ケニス　スタッフイン１１．１　　籍　アメリ
カ会衆［ｉ、１４、代理人 東京都港］ス新橋１　’Ｔ−［’ｊ　１８ｆｆｌ　１９
号キムラＡ）人垣ヒル６階手続補正書 昭和５８年４月２１日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示　　特願昭５８−３５９５号２、発明の
名称　　重合体物質の熱分解の方法及びその装置 ３、補正をする者 事イ９どの関係　特￥［出願人 住　所　アメリカ合衆国　ニュージＡ７−ジイ州ニュー
　ブランズウィック　サマーセラ１〜ス１〜リ−１〜　
２２１ 名　称　プロ廿タイン　コーボレイション代表者　ハー
バ−１−ケニス　スタッフイン国　籍　アメリカ合衆国 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ］　流動床に設置した反応器チューブを通して重合体物
   質を通過させ、これにょシ該重合体物質を低分子量物質
   に熱分解を生じさせる熱分解温度に該重合体物質をさら
   す工程から成ることを特徴とする重合体物質の熱分解の
   方法３゜ ２、上記重合体物質を上記反応器チューブを通過させる
   に先立って、該重合体物質を溶解する工程を含む特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３　上記反応器チューブで処理された重合体物質が該反
   応器チューブから出るときに、該重合体物質をサイズに
   より分離する工程を含む特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の方法。 ４　上記反応器チューブ内に句着した炭素質物質の堆積
   物を、該物質が燃焼するに十分な温度下で酸素にさらし
   該反応器チューブから該物質の堆積物を浄化し且つ、該
   反応器チューンの過熱を防止するために上記流動床内に
   該燃焼熱の少なくとも一部を伝導する工程を含む特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ５　上記反応器チューブは複数設けられており且つ上記
   浄化工程は、少なくとも１つの反応器チューブで重合体
   物質の熱分解を行っている間に、少なくとも他の１つの
   反応器チューブ内で行い、低分子物質を連続的に装置で
   生成する特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ６　上記反応器チューブ内で炭素質物質の堆積物を酸素
   にさらす前に該反応器チューブ内全不活性ガスで浄化す
   る工程を含む特許請求の範囲第５項に記載の方法。 ７　上記反応器チューブ内で炭素質物質の堆積物を燃焼
   した後に該反応器チューフ内を不活性ガスで浄化する工
   程を含む特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８　上記不活性ガスが窒素である特許請求の範囲第６項
   に記載の方法。 ９　上記不活性ガスが窒素である特許請求の範囲第７項
   に記載の方法５゜ １０　　上記酸素は上記反応器チューブに導入する空気
   に含まれている特許請求の範囲第４項、第５項、第６項
   、第７項、第８項又は第９項に記載の方法。 １１　　酸素にさらしたときに炭素質物質の堆積物が燃
   焼する温度に反応器チューブ内の炭素質物質を加熱し； 該炭素質物質の燃焼を生ぜしめるよう該炭素質物質の堆
   積物に酸素を浴びせ： 該反応器チューブの一表面の過熱を防ぐために流動床内
   に該燃焼による温度の一部を伝導する工程から成る流動
   床と熱交換をする装置の表面から炭素質物質の堆積物を
   浄化する方法。 １２　　人口開口部及び出口開口部を有する少々くとも
   １以上の反応器チューブを備え、熱分解温度で用られる
   流動床と、 該反応器チューブの入口開口部から出口開口部に該チュ
   ーブを介して重合体物質を移動させて、該重合体物質を
   熱分解状態に置き、該重合体物質を低分子量物質に熱分
   解する装置とから成る重合体物質を熱分解するだめの装
   置。 １３、上記重合体物質を溶解し上記反応器チューブに排
   出する加熱タンクを含む特許請求の範囲第１２項に記載
   の装置。 １４　　上記重合体物質を移動させる装置はポンプ装置
   である特許請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５、上記反応器チューブは複数設置されており、該反
   応器の各々は互に独立して重合体物質を上記入口開口部
   に調節可能に供給する装置を含んでいる特許請求の範囲
   第１２項、第１３項又は第１４項に記載の装置。 １６　　上記各反応器チューブの入口開口部に不活性ガ
   スを調節可能に供給する装置と、 該谷反応器チューブの入口開口部に酸素を含むガスを調
   節可能に供給する装置とを含む特許請求の範囲第１５項
   に記載の装置。 １７　　上記反応器チューブの出口開口部から排出され
   る熱分解された重合体物質を受は取り且つ留分ごとに分
   離する分離装置を含んでいる特許請求の範囲第１２項、
   第１３項又は第１４項に記載の装置。 １８　　上記分離装置はフラッシュ蒸留装置である特許
   請求の範囲第１７項に記載の装置。 １９、上記反応器チューブの開口部から排出される熱分
   解された重合体物質を受は取り且つ留分ごとに分離する
   分離装置を含んでいる特許請求の範囲第１５項に記載の
   装置。 ２０、上記分離装置はフラッシュ蒸留装置である特許請
   求の範囲第１９項に記載の装置。