KR100241106B1 - 폐유 재생방법 - Google Patents

Abstract

폐유속에 있는 불순물의 스크린 분리 및 정치에 의한 슬러지를 제거하는 예비처리 공정, 1차 예열 및 정치분리 공정, 열교환에 의한 고온가열로 폐유의 점성을 떨어뜨려 불순물을 분리하고 와류를 생성시켜 불순믈 입자를 개개성분으로 분리시키는 열교환 및 와류형성공정, W/O형 에멀젼미세입자를 더욱 세분하는 공정 분무기를 통하여 미세 폐유입자를 생성시켜 수중으로 통과시키므로서 박막유막으로 부터 용질 불순물을 수중으로 침출시키므로 유에 용해된 용질을 제거하는 미세 폐유입자 생성 및 유수분리공정, 유층, 유화층, 수층으로 분리하는 공정, 유화층을 파괴하는 공정, 감압증류 공정의 연속적인 일관공정으로 폐유를 재생하는 방법에 관한 것이다.

Description

폐유 재생방법

본 발명은 해상오염유, 선박용 폐유, 자동차 폐유, 각종 윤활성 폐유, 각종기계유, 연료용폐유등 광범위한 폐유를 재생하는 방법과 제조공정에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 스크린 분리, 정치분리, 용질의 침출분리, 비중분리 유화입자의 파괴에 의한 분리, 감압증류에 의한 분리 방법과 공정으로 폐유를 재생하는 방법을 제공함에 있다.성질이 유사한 액상유, 미세입자의 고형 또는 반고형 불순물입자 등으로 에멀젼 상태로 된 폐유로 부터 불순물을 제거하여 폐유를 정제하여 재생하는 방법과 그의 제조공정에 관한 기술분야로서 종래 폐유를 정제하는 방법은 스크린, 정치분리, 원심분리 여과 수단을 통하여 폐유의 불순물을 1차 제거하고 가열에 의한 증류방법과 감압증류방법, 냉각에 의한 응축방법 등으로 경질유와 중질유를 분리하는 방법을 사용하고 있으나, 이와 같은 방법만으로는 미세한 고형입자 반고형물, 물입자로 에멀젼 상태로 된 폐유를 재생하는 방법은 폐유속에 함유된 용질 불순물을 완전히 제거할 수 없고, 따라서 재생유라 하더라도 상품가치가 떨어지고 더욱이 비점 범위가 좁은 폐유인 경우의 혼합폐유인 경우에는 증류에 의한 분리법은 열에너지 소모에 비해 얻어지는 효과가 크게 떨어진다 하겠다.

스크린과 정치에 의해 예비처리, 예열시키므로서 폐유의 점도를 떨어뜨려 고형불순물 또는 반고형 불순물을 폐유로 부터 불순물을 슬러지로 제거하는 공정과 폐유내의 불순물 혼합체로 된 입자를 개개성분의 입자로 분리시킴과 동시에 W/O 상태로 유화된 폐유를 더욱 적은 미세입자로 세분하여 유호입자의 유막을 엷게 하므로서 W/O/W 상태의 에멀젼 입자를 형성시킨 상태에서 폐유에 용해된 용질을 쉽게 물로 이동시키므로서 폐유속에 용해된 용질 불순물을 제거하고 정치조에서 기름, 유화층, 물의 순서로 된 유화층을 원심분리, 한외 여과방법으로 파괴시켜 물과 기름을 분리하므로서 폐유재생율을 극대화시킴에 있다 하겠다.

제1도는 본 방법에 의하여 폐유를 재생하는 전체공정도.

제2(a)도 본 방법에 사용되는 열교환 및 와류형성기.

제2(b)도는 본 방법에 사용되는 미세입자 세분기.

제2(c)도는 본 방법에 사용되는 미세 폐유입자 생성 및 유수분리기.

본 발명은 폐유를 정제하여 재생하는 방법과 공정에 관한 것으로, 폐유의 예비처리, 예열처리, 열교환에 의한 고온처리 및 와류형성 처리, W/O 상태의 입자 세분화에 의한 유막의 박막처리, W/O/W 형의 에멀젼 입자 생성처리, 정치분리, 에멀젼의 파괴처리에 의한 유수분리 처리 등의 연속적인 일관 고정으로 폐유를 정제하여 재생하는 방법에 곤한 것으로 도 1의 공정도에 따라 이를 공정별로 설명하는 다음과 같다.

[제 1공정 : 예비처리 공정]

처리하는 각종 폐유에 함유된 고형 또는 반고형의 오물질을 예비처리조 상부에 설치된 철망(스크린)으로 제거하고 침전물을 조하부에 제거한다.

[제 2공정 : 1차예열 정치분리 공정]

예비처리조에서 예비처리를 거친 조유를 1차 예열 정치분리기의 주입구를 통하여 주입하고 1차 예열 정치분리기의 내측하부에 설치된 스팀관을 통하여 예열처리를 행하면 온도가 상승함에 따라 폐유의 점도에 떨어져 점성이 떨어지므로 폐유 속의 혼입된 고형 및 반고형물이 분리되어 분리기 저면에 슬러지로 침전된다.

[제 3공정 : 열교환 및 와류형성 공정]

1차 예열 정치 분리 공정을 거친 폐유를 열매체유가 내장된 탱크에 열교환관을 통하여 폐유의 온도를 80℃-100℃ 범위의 고온으로 상승시킴과 동시에 열교환권이 특별한 구조로 와류를 형성시켜 폐유의 점도를 더욱 떨어뜨리고, 와류로 폐유속에 혼입된 뭉쳐진 입자를 개개의 성분 입자로 분리시켜 다음 공정의 미세입자 생성기로 유입시킨다.

[ 제 4공정 : 미세입자 세분공정 (교반기)]

제 3공정을 거쳐 유입된 폐유에 비어온 계면 활성제를 첨가하고 극히 첨예한 날로 구성된 푸로펠라를 고속으로 회전시키므로서 W/O형의 에멀젼 입자를 더욱 미세입자로 분리 생성시키므로서 W/O 형의 에멀젼 입자의 유막을 엷게 함과 동시에 폐유내의 불순물 혼합체로 된 입자를 개개 성분의 입자로 분산시킨다.

[제 5공정 : 미세폐유입자 생성 및 유수분리처리 공정]

제 4공정을 거친 W/O형의 초미세 입자로 된 폐유를 물이 수장된 유수분리기의 상부로 부터 파이프로 유도하여 유수분리기 내부에 수장된 물의 저부에서 연결된 분무구에 뚫여진 미세공을 통해 미세입자가 생성되고, 생성된 미세입자는 부상하여 수면상에 집적됨에 따라 유면이 서서히 상승되어 요철형으로 형성된 배출홈에 이르면 폐유는 배출홈을 따라 흘러나와 2차 정치분리기로 유입된다.

[제 6공정 : 2차 및 3차 정치분리공정]

2차 정치분리조에 유입된 폐유는 2차 정치분리조내의 위로부터 유층, 유화층, 물로 분리되어 유와 물은 조외로 제거되고, 유화층은 100℃-120℃ 범위의 고열로 가열되어 3차 정치분리조로 유입되고 여기에서 다시 위로부터 정재유, 유화층, 물의 순서로 분리되고 분리된 유와 물은 조외로 제거된다.

[제 7공정 : 유화층 파괴공정]

3차 정치분리조의 유화층을 원심분리기를 통하여 1차로 유와 물로 분리하고 유는 다시 한외여과막을 통과하여 정재유와 물로 분리된다.

[제 8공정 : 강압증류 공정]

2차 정치분리조, 3차 정치분리조, 한외여과막으로 부터 유입되는 정재유를 감압증류기 내에서 증류하여 경질유를 제거하면 재생유를 얻게 된다.

이상의 공정에서 사용되는 장치를 설명하면 다음과 같다.

제 1공정에서 사용된 예비처리조 (A) 상부일측 폐유주입구(A1)와 상부뚜껑(A2)가 설치되어 있고, 예비처리조 내벽에 지지된 수평판(A3)의 중앙부에 원형으로 뚫린 구멍(A4)에 걸려지는 스크린(A5)이 결합되어 있고, 몸체 측면에 폐유배출구(A6)와 몸체 깔대기형 하단에 슬러지 제거구(A7)로 구성된 예비처리조라 할 수 있으며, 여기에서 스크린은 1메쉬 스크린을 사용하여 고형 및 반고형의 불순물을 분리시키고 항상 정치되어 있는 상태이므로 하층에 서서히 슬러지가 집적되도록 되어 이를 제거할 수 있도록 설계되어 있다.

제2공정에서 사용되는 1차 예열 정치분리기(B)는 몸체 상부일측에 폐유주입구(B1), 하부일측에는 폐유배출구(B2)로 구성되어 있고, 몸체의 상부에는 관(B3)로 연결된 응축기(B4)가 설치되어 있으며, 몸체 내부하측에 폐유를 예열하는 스팀관(B5)이 설치되고 몸체 하단에는 슬러지 배출구(B6)로 구성되어 있다.

여기에서 폐유의 예열온도는 폐유 종류에 차이가 있지만 50℃-80℃ 범위이고, 이와 같이 예열시키므로서 비점이 극히 낮은 유분은 증발하여 응축기(B4)에서 응축되고, 한편에서는 폐유의 점도가 떨어져 폐유에 부착된 불순물들이 분리되어 쉽게 슬러지로 침강하게 된다.

제3공정에서 사용되는 열교환 및 와류형성기(C)는 제2(a)도에서와 같이 정부일측에 설치된 열매체주입구(C1)과 하부일측에 설치된 열매체배출구(C2)를 갖는 열매체 수장조(C3)와 이 수장조(C3)의 외부하측에 있는 고압스팀주입구(C4)로부터 유도되는 스팀관(C5)이 수장조 내측 하부에 환상형태로 배치되면서 스팀관(C5)의 타단이 스팀배출구(C6)에 연결되어 있고, 수장조(C3)의 측면 윗쪽에 있는 폐유주입구(C7)로부터 유입된 유도관(C8)이 제1분배관(C9) 일측에 연통되고 제1분배관(C9)으로부터 여러개의 세관(C9′)들이 분기되어 제2분배관(C10)에 연결되며, 제2분배관(C10)으로부터 다시 세관(C10′)들이 연결되어 제3분배관(C11)로 연결되고, 제3분배관(C11)로부터 세관(C11′)들이 제4분배관(C12)으로 연결되는 동일 형태로 구성되어 최종분배관(C13)의 일측으로부터 유도관(C14)에 유도되어 폐유배출구(C15)로 연결되는 구조의 구성으로 된 열교환 및 와류형성기라 할 수 있다.

이와 같은 열교환기의 구조는 폐유의 연속적인 흐름이 아니고, 와류를 형성케 하는 구조로서 폐유속에 있는 혼합물 입자의 재응집을 방지함과 동시에 혼합물의 입자를 개개의 성분으로 분리하는 기능을 갖게 된다.

또 제4공정의 미세입자 세분기(D)는 제2(b)도에서와 같이 원통상의 상광하협형의 몸체(D1)의 상부 외측에 설치된 DC모터(D2)에 연결된 회전축(D3)이 몸체(D1)의 중심부를 통해 몸체(D1)의 하단 중심부에 회전베어링(D4)에 결합되어 회전되도록 되어 있고, 몸체 하협부(D5)를 통과하는 수직의 회전축(D3)상에 4개의 칼날로 일군을 구성하는 푸로펠라(D6)와 푸로펠라(D6) 아래측에 위치하는 끝에서 상부로 절곡된 2개의 칼날과 끝에서 하부로 절곡된 2개의 칼날로 1군을 구성하는 푸로펠라(D7)가 격벽(D8) 상부에 설치되어 있으며, 몸체(D1) 상부 일측에는 폐유주입구(D9), 하측에는 폐유배출구(D10)로 구성되어 있는 애멀젼 입자 세분기라 할 수 있다.

여기에서 푸로펠라를 구성하는 칼날은 극히 예리하고, 이와 같은 푸로펠라를 몸체하협부에 설치한 것은 모타의 부하를 줄여 초고속으로 회전시키기 위한 수단으로 회전속도는 3640RPM/초까지 회전시킬 수 있다.

이상에서와 같이 초고속으로 하는 이유는 미세입자 세분기에 투입되는 폐유는 W/O형의 애멀젼형의 미세입자로서 이를 더욱 적은 초미세 입자로 만들기 위한 수단이라 할 수 있으며, 여기에서 W/O형 애멀젼 형태의 미세입자를 초미세입자로 세분하므로서 W/O형 애멀젼 입자의 유막을 엷게 하여 유막에 존재하는 용질 분순물의 침출 또는 투과속도를 빨리하기 위한 수단이다.

이와 같은 장치에서는 적어도 장치의 단위체적에 대한 막면 적은 3500m²로 크게할 수 있으며, 다음 공정에서 막의 두께가 얇으므로 유막속에 용해된 용질의 투과속도를 크게할 수 있는 잇점이 있다 하겠다.

그리고 제5공정에서 사용되는 미세폐유입자 생성 및 유수분리기(E)는 제2c도에서와 같이 원통형의 몸체(E1)일측에 수주입구(E2) 타측에는 수배출구(E3)가 설치되어 몸체(E1) 내부에는 물이 채워져 있고, 원통형 몸체(E1)의 내부심부를 따라 상부외측에 구비된 폐유유입구(E4)로부터 유도되는 유도관(E5)이 하부까지 유도되고, 유도관(E5)의 하단에는 무수한 미세공(E6)이 천공된 분무구(E7)가 연결되어 있으며 분무구(E7)의 아래에는 슬러지 유도관(E8)에 유도되어 몸체 외부의 슬러지 배출구(E9)로 연결되어 있으며, 몸체하부 외측의 스팀주입구(E10)로부터 스팀관(E11)이 내부로 유도되어 분무구(E7) 주위를 둘러싸는 상태로 설치되어, 그 타단이 스팀배출구(E12)로 연결되며, 몸체(E1)의 내부 윗쪽에는 무수한 폐유배출홈(E13)이 형성된 구획판(E14)이 몸체상하를 구획하고 있는, 상부구획부의 일측에는 폐유배출구(E15)가 형성되어 있고, 몸체하단에는 슬러지 배출구(E16)를 갖는 구조로 설계된 미세폐유업자 생성 및 유수분리기라 할 수 있다.

여기에서 미세공의 크기는 직경이 0.1mm∼0.5mm 정도의 크기이고, 폐유유출홈의 폭은 1mm 이내로 하는 것이 바람직하며, 장치의 깊이가 길수록 큰 효과를 기대할 수 있고, 또 폐유의 유출홈을 요철형으로 한 것은 폐유의 표면장력을 줄일 수 있고, 폐유속에 혼합된 혼합물들이 폐유로부터 분리되어 슬러지로 가라앉게 하는 기능을 갖게 된다.

상기 미세입자 생성 및 유수분리기의 기능을 전단계 공정에서 W/O형의 초미세화된 입자들이 분무구의 미세공을 통하여 물을 통과하여 부상하는 동안 W/O/W형과 같은 애멀젼 입자로 되어 전단계 공정에서 엷어진 유막내에 함유된 불순물의 용질이 유막을 통하여 액적내부의 수용액으로 이동하므로서 폐유를 정재하는 기능을 갖는다.

또 본 장치에서 부상하여 수면위에 집적된 폐유는 유면이 폐유 유출홈에 도달하면 유출되어 구획판 외면으로 흘러내려 유배출관으로 배출되어 2차 정치조로 들어간다.

제6공정에서 사용되는 2차 및 3차 정치분리조중 2차 정치조(F)는 몸체 하측에 유입구(F1)와 정부 일측에 개스배출구(F2)가 구비되어 있고, 몸체 내부의 유층, 유화층, 수층의 수중에 맞게끔 유배출구(F3), 유화층배출구(F4), 물배출구(F5)로 스팀관(F6)구성되며, 유화주입구(G1), 개스배출구(G2), 유배출구(G3), 유화층배출구(G4), 물배출구(G5), 스팀관(G6)로 구성된 3차정치분리조(G)는 적은 용량으로 된 2차 분리조의 구조와 같고, 2차 정치분리조와 3차정치분리조 사이에는 6공정의 열교환 및 와류형성기가 설치되어 유화액이 고온(100∼120℃)으로 가열된 상태로 3차 정치분리조로 들어가 다시 유층, 유화층, 수층으로 분리하게 된다.

제7공정의 유화층 파괴공정에서 사용되는 통상의 고속원심분리기(H) 및 한외여과막(I)으로 유, 수를 분리하고 여기에서 분리된 유는 2차 정치분리조(F)의 유배출구(F3), 3차정치분리조(G)의 유배출구(G3)로 배출된 유와 한외여과막(I)를 통해 나온 유는 감압정증류기(J)로 들어가고 한편, 2차 정치분리조(F)의 물배출구(F5), 3차정치분리조(G)의 물배출구(G5), 원심분리기(H) 한외여과막(I)로부터 배출된 물은 여과기(K)를 거쳐 계내의 미세입자세분기(D)에 사용하게 된다.

제8공정인 감압증류기(J)로 유의 종류에 따라 적정한 비점으로 감압증류하고, 나머지가 재생유로 된다.

위의 전공정을 거치는 과정에서 예비처리공정에서는 고형 또는 반고형의 큰 불순물과 슬러지가 제거되고 1차 정치분리기에서는 슬러지, 미세입자 세분기에서도 슬러지가 제거되고, 미세폐유업자 생성 및 유수분리기에서는 기름 내에 존재하는 용질이 기름으로부터 제거되어 재생유의 본래 유에 가까운 특성을 갖게 된다.

본 발명에 의한 폐유의 재생방법은 금속분말, 토사, 유화성의 미세입자 등의 고형 또는 반고형물의 제거는 물론 기름속에 용해된 용질까지도 완벽하게 제거할 수 있는 방법으로 현재 거의 재생 불가능한 각종 윤활유, 기계유, 왁스 등의 폐유까지도 재생할 수 있어 자원 재활용 차원에서 일익을 담당할 수 있으며, 폐유에 의해서 발생하는 각종 공해를 제거할 수 있는 폐유의 재생방법이라 할 수 있다.

Claims (1)

1. 폐유재생에 있어서 고형 또는 반고형의 큰 오물질을 스크린으로 제거함과 동시에 정치에 의한 슬러지를 제거하는 예비처리공정, 온도 50∼80℃ 범위로 예열처리하므로서 폐유의 점성을 떨어뜨려 폐유속에 혼합된 고형 또는 반고형 불순물을 폐유로부터 분리하여 침강 슬러지로 제거하는 1차 예열 및 정치분리공정. 열매체에 의한 열교환관을 통해 온도 80∼100℃ 범위로 폐유의 점성을 떨어뜨려 폐유로부터 불순물을 떨어뜨리고, 와류를 형성하는 구조의 열교환관을 사용하므로서, 폐유속에 뭉쳐진 혼합입자를 개개의 성분으로 분리시키는 열교환 및 와류형성 공정. 비이온 계면활성제를 첨가하여 W/O형의 애멀젼 입자를 초미세 애멀전 입자로 세분하여 애멀젼 입자의 막면적을 넓히고 폐유내의 불순물 혼합체를 개개의 성분으로 분리하는 미세입자 세분공정, 노즐 미세공을 통하여 미세폐유입자를 생성시켜 수중으로 통과시킴으로써 W/O/W형에 애멀젼 입자의 박막유막으로부터 용질불순물을 수중으로 침출시킨 다음 유입자를 집적 분리하는 미세폐유입자 생성 및 유수분리 공정과 온도 100∼120℃의 고온으로 유화층을 유층, 유화층, 수층으로 분리하는 정치분리공정 및 유화층을 파괴하는 원심분리 및 한외여과막으로 유수를 분리하는 공정과 감압증류 공정의 연속적인 일관 공정으로 폐유를 재생하는 방법.

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