KR100288731B1 - 폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재활용이 거의 불가능하여 쓰레기로 처리되고 있는 폐비닐로부터 현재의 주요 에너지로 이용되고 있는 휘발유 및 디젤유를 생산하고자 하는 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 절단 및 파쇄하는 전처리공정과 처리된 원료를 고온으로 용융시켜 액화시키는 용융공정, 그리고 용융된 액체로부터 제1촉매로서 산화알루미늄(Al2O3), 구리(Cu), 니켈(Ni)를 이용하여 오일가스와 중유를 얻도록 하는 촉매크래킹반응공정, 이러한 촉매크래킹공정을 통하여 생산되는 중유는 중유교반기(21)로 이송하고 오일가스로부터는 휘발유 및 가스, 등유, 경유 등으로 분류하는 분류공정, 상기 분류공정에서 생산된 가스를 다시 가스와 휘발유로 분리하고 휘발유를 추출하며, 상기 중유교반기(21)로 이송된 중유는 멸균시킨 배양영양액 및 여과·압축공기와 함께 호모균종자를 배양 및 발효시키고, 원심분리기를 통해 발효제품 및 등유와 경유를 추출하는 추출공정으로 이루어진 것이다. 이에 따라 사용되는 열에너지의 소비를 감소시키며 공정이 간소화하게 되어 설비 투자비 등이 저렴하게 되고, 시설규모를 최소화하고 제조원가를 절감할 수 있게 되므로 경제적이며, 신속하게 제품을 생산할 수 있도록 하여 생산성을 향상시키도록 하는 효과가 있다. 또한 반응의 부산물인 석유단백질을 사료원료로 활용할 수 있게 된다.

Description

폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치
본 발명은 본 출원인에 의해 출원된 1997년 특허출원 4054호(폐비닐을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치)의 개량발명으로서, 재활용이 거의 불가능하여 쓰레기로 처리되고 있는 폐비닐과 폐플라스틱으로부터 휘발유 및 디젤유를 생산할 수 있도록 하는 것이며 특히 사용되는 열에너지 및 제품의 생산시간을 절감하도록 하는 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
오늘날 세계는 한정된 자원에 인구증가, 소비성향의 가속화 등으로 에너지 자원이 점차 고갈되어 가고 있으며, 또한 다양한 생산활동과 소비활동을 통하여 다량의 쓰레기를 발생시켜 심각한 환경오염을 유발하고 있다.
특히 폐비닐과 폐플라스틱은 재활용도가 떨어지고 대부분 쓰레기로 폐기 처분되는바, 자연상태로 부패되는데 장구한 시간이 소요되므로 이에 대한 대책이 요구되며, 이와 아울러 한정된 석유에너지를 대체할 수 있는 새로운 에너지의 개발이 요구되고 있다.
이에 따라 종래에도 폐기되는 폐비닐 및 폐플라스틱으로 인한 환경오염을 방지함과 동시에 에너지를 취득하여 활용하도록 폐비닐 및 폐플라스틱 등을 소정의 공정을 거쳐 휘발유 및 디젤유 등을 생산하는 방법이 제공된 바 있다.
이러한 폐비닐 및 폐플라스틱으로부터 휘발유 및 디젤유를 추출하게 되는 기본원리를 설명한다.
폐비닐과 폐플라스틱의 원료는 석유이고 우리가 일상생활에서 사용하고 있는 휘발유, 디젤유, 액화가스도 석유로부터 추출된 것이다. 상기 폐비닐 및 폐플라스틱원료는 분자량이 큰 고분자로 되어 있고 그 조성은 탄소와 수소로 이루어져 있다. 그리고 정유업체에서 생산되는 휘발유, 디젤유는 분자량이 비교적 작은 것이며 그 조성 역시도 탄소와 수소로 이루어져 있다.
이러한 양자는 분자가 모두 탄소와 수소로 조성되어 있다는 공통점이 있으며, 다른 점은 폐비닐 및 폐플라스틱원료는 분자량이 큰 고분자화합물이고 휘발유와 디젤유의 분자량은 비교적 작다는 것이다.
이에 따라 분자량의 조성 전환에 의하여 폐비닐 및 폐플라스틱원료는 휘발유, 디젤유, 가스 등으로 전환될 수 있는 바, 그 이론적 근거로서 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 분자량이 매우 큰 고체석유로 볼 수 있으므로 이를 액체화하여 크래킹(Cracking)하면 액체와 기체로 조성된 석유로 전환시킬 수 있다는 것이다.
이러한 크래킹 방법으로서는 열크래킹과 촉매크래킹이 제공되었는 바, 이들의 공통된 반응을 살펴보면 다음과 같다.
일정한 온도에서 탄화수소의 원자사이의 연결 사슬이 길면 길수록 탄소와 탄소, 탄소와 수소원자 사이의 연결 사슬이 쉽게 끊어지게 되며, 탄소원자 연결사슬이 짧을수록 쉽게 끊어지지 않게 된다. 이러한 연결사슬이 끊어지려면 더 높은 온도가 필요하다.
플라스틱이 1,000∼10,000개의 탄소 연결 사슬로 된 탄화수소이기 때문에, 즉 탄소원자 연결사슬이 매우 긴 탄화수소이기 때문에 용융되는 과정에서도 탄소원자 연결사슬이 일정한 크기로 끊어지며 이것이 계속 반응하여 우리가 원하는 오일로 만들려면 온도가 380∼430℃의 열이 필요하다.
이것을 더 구체적으로 설명하면 탄화수소에서 탄소원자 연결사슬이 끊어지는 반응은 분해반응으로서, 이에 생성된 물질은 분자량이 비교적 작은 하나의 메탄계탄화수소와 다른 하나의 에틸렌계탄화수소 분자로 된다.
일 예로서 탄화수소의 하나인 세탄(C16H34)의 열분해반응을 보면 자유기 이론에 근거하여 먼저 분자에서 결합에너지가 낮은 C-C 결합사슬이 끊어져서 두개의 자유기가 생성된다.
즉
생성된 두 개의 작은 자유기는 원료에서부터 수소를 취득하여 그 자신은 메탄계탄화수소로 되며 원료는 자유기로 변한다.
즉
생성된 큰분자 자유기는 열에서 불온정하므로 특별히 쉽게 β 위치의 C-C 결합사슬이 끊어져 결과 작은 분자의 자유기와 에틸렌계탄화수소로 되며, 생성된 작은 자유기는 진일보 β 위치에서 C-C 연결사슬이 끊어지며 나중에는 에틸렌이 생성된다.
즉,
저분자 자유기는 재차 원료분자에서 수소를 취득하여 원료분자로 하여금 자유기로 전환시킨다. 이러한 반응이 계속 중복된다.
또한 두 개의 자유기가 결합할 수도 있다.
즉,
동일 조건에서 탄화수소의 열분해 반응 속도의 순서는 다음과 같다.
1) 벤젠환에 큰 메탄계탄화수소 혹은 에틸렌계탄화수소가 붙어 있는 탄화수소,
2) 에틸렌계 탄화수소,
3) 직쇄에 측쇄가 붙어 있는 메탄계탄화수소 혹은 에틸렌계탄화수소,
4) 메탄계탄화수소,
5) 다환 방향물질,
또한 촉매크래킹반응을 살펴보자면, 이를 해석하는데 있어서 탄소이온학설이 비교적 이를 공인하는 좋은 학설이라고 본다. 즉, 촉매 크래킹 반응이 원만히 이루어지자면 우선 탄화수소 분자들이 탄소이온으로 되어야 하는 바, 이를 위해 탄화수소 분자의 탄소원자에서 한 짝의 전자가 부족해야 한다.
즉,탄소이온의 생성은 에틸렌계탄화수소가 수소이온 1개를 얻어서 생성되었다.
즉,
수소이온은 촉매의 표면으로부터 얻어진 것이며 촉매는 원료 탄화수소분자에서부터 수소이온을 얻는 것이다.
C16H32(에틸세탄)의 촉매분해반응을 예를 들면, C16H32는 촉매의 표면 혹은 이미 생성된 탄소이온으로부터 수소이온 H+을 얻어서 탄소이온으로 된다.
즉,
혹은
분자량이 큰 탄소이온은 불온정하므로 β 위치에서 탄소연결사슬이 끊어진다.
즉,
지금까지 상대적으로의 분자량이 비교적 크므로 계속해서 β 위치에서 탄소원자 연결사슬이 끊어진다. 즉
이 반응은 최후에 분자량이 작아서 분해반응을 더 할 수 없을 때까지 진행된다. 즉,이 생성될 때까지 진행된다.
탄소이온은 불온정하므로 직쇄 연결사슬이 측쇄 연결사슬로 이구된다.
즉,
탄소이온이 수소이온 H+을 촉매에게 이탈되며 그 자체는 에틸렌계탄화수소로 되며 반응이 중지된다.
즉,
메탄계탄화 분해반응과정을 역시 에틸렌계탄화수소분자와 이미 생성된 탄소이온 작용에 의하여 새로운 탄소이온이 생성되며 계속 이후의 반응을 진행한다.
즉,
이러한 촉매크래킹반응 속도는 전술한 열분해법 보다 매우 빠르며, 동일 조건하에서 여러 종류의 탄화수소의 촉매분해반응속도의 순서는 열분해반응 속도의 순서와 같다.
그리고 촉매크래킹반응에 의하여 얻어진 휘발유에는 직쇄에 측쇄가 있는 이구물질이 많기 때문에 열분해법에서 얻어진 휘발유보다 옥탄가가 높게 되는데 그것은 열분해법에서 기본상 분자들의 이구현상이 없기 때문이다. 또한 촉매 크래킹 반응에서 얻어진 디젤유는 응고점이 비교적 낮게 된다.
그러나 상기한 종래의 순수한 열분해법으로 폐비닐 및 폐플라스틱을 완전히 유화시키려면 원료의 종류에 따라 융점이 다르지만 대체로 160℃∼250℃의 열량이 필요하며 높게는 430℃의 높은 온도와 장시간이 필요하게 된다. 즉 순수 열분해법으로 50kg의 폐비닐과 폐플라스틱을 용해하여 석유로 만드는데 4시간 가량 소모되는 것이어서 설비가 복잡하고 장시간의 소모로 원가가 상승하는 요인이 된다는 문제점이 있다.
또한 촉매를 이용하여 폐비닐 및 폐플라스틱을 구성하는 분자의 탄소와 탄소, 탄소와 수소 사이의 연결사슬을 분리시켜 빠른 시간 내에 고품질의 유류를 생산하도록 하는 촉매크래킹반응에 있어서는, 종래 사용되는 촉매인 비등석, 인공적으로 합성된 산화알루미늄, 백토, 산화규소 등으로는 폐비닐 및 폐플라스틱을 분해반응속도로 가속화할 수 없는 바, 이는 용융된 비닐분자가 고분자이며 분자반경이 매우 크기 때문이다.
그리고 종래의 촉매와 공정을 이용한 방법은 파쇄, 세척 건조 설비의 필수적인 구비가 요구되어 설비, 공정 및 제조원가가 과다하며 복잡한 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 선출원의 문제점을 감안하여 개량 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용하여 휘발유 및 디젤유 등을 생산함에 있어서 이에 따른 방법 및 장치를 제공하는 데 있으며, 특히 사용되는 열에너지의 소비를 감소시키며 신속하게 제품을 생산할 수 있도록 하여 생산성을 향상시키도록 한 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
제1도는 본 발명의 제조공정 블록도.
제2도는 본 발명의 제조장치 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 용융기 12 : 분해반응로
13 : 순환로 14 : 분류탑
15 : 저압기체분리탑 16, 16′, 26, 26′ : 추출탑
17 : 수봉관 18 : 그물안전기
19 : 휘발유저장탱크 21 : 중유교반기
22 : 종자균효모배양탱크 23 : 발효탱크
24 : 원심분리기 25 : 세척건조기
27 : 디젤유저장탱크 31 : 공기압축여과기
32 : 영앙액저장탱크 33 : 멸균기
F1, F2, F3 : 여과기 W : 물탱크
상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명은, 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 절단 및 파쇄하는 전처리공정과, 처리된 원료를 고온으로 용융시켜 액화시키는 용융공정과, 용융된 액체를 제1촉매로서 산화알루미늄(Al2O3), 구리(Cu), 니켈(Ni)과 함께 촉매크래킹분해반응을 실시함으로서 열과 제1촉매의 금속파동 작용에 의하여 탄소연결사슬을 분리하여 오일가스와 중유를 얻도록 하는 촉매크래킹반응공정과, 촉매크래킹공정을 통하여 생산되는 중유는 중유교반기(21)로 이송하고 오일가스는 산화니켈, 산화코발트, 산화알루미늄, 이산화규소로 조성된 촉매의 작용으로 오일 분자의 원자를 재배열시켜 옥탄가가 높은 휘발유 및 가스, 등유, 경유 등으로 분류하는 분류공정을 포함하며; 상기 분류공정에서 생산된 가스를 다시 가스와 휘발유로 분리하고 휘발유를 추출하며, 상기 중유교반기(21)로 이송된 중유는 멸균시킨 배양영양액 및 여과·압축공기와 함께 호모균종자를 배양 및 발효시키고, 원심분리기를 통해 발효제품 및 등유와 경유를 추출하는 추출공정을 추가하고; 상기 폐비닐 및 폐플라스틱을 용융하는 온도는 300℃ 내외의 온도로 하여 휘발유 및 디젤유를 제조하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 분쇄 및 세척된 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 투입시켜 용융시키도록 구비된 용융기(11)와, 용융기(11)에서 용융된 폐비닐 및 폐플라스틱액체가 투입되며 크래킹분해반응을 실시하여 중유 및 오일가스를 생산토록 하는 분해반응로(12)와, 분해반응로(12)에서 생산된 오일가스를 휘발유, 가스, 등유, 경유로 분류하도록 하는 분류탑(14)과, 분류탑(14)에서 분류된 가스를 휘발유와 가스로 분리하며 분리된 가스관로가 수봉관(17)과 그물안전기(18)에 연결된 저압기체분리탑(15)과, 분해반응로(12)에서 생산된 중유 및 분류탑(14)에서 분류된 등유와 경유를 혼합시켜 유동성 좋은 중유로 전환되도록 하는 중유교반기(21)를 포함하여 구성되어 폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조장치에 있어서, 상기 중유교반기(21)로부터 공급되는 중유가 투입되도록 연결되며 종자효모균을 배양하도록 공기를 공급하는 공기여과압축기(31)와 영양액을 공급하는 영양액저장탱크(32), 공급되는 공기 및 영양액을 멸균하도록 하는 멸균기(33)가 연결 구비된 종자효모균배양탱크(22) 및 발효탱크(23)와; 상기 발효탱크(23)에서 추출된 발효액으로부터 온수효모균과 등유 및 경유를 분리하도록 연결구비된 원심분리기(24)와; 상기 원심분리기(24)로부터 얻은 온수효모균을 세척 및 건조시키는 세척건조기(25)와; 상기 원심분리기(24)를 통해 추출되는 등유 및 경유와 상기 분류탑(14) 및 저압기체분리탑(15)으로 부터 이송된 휘발유를 각각 세척 및 추출하는 추출탑(26)(26′)(16)(16′)과 이들을 저장하는 휘발유저장탱크(19) 및 디젤유저장탱크(27)와; 상기 촉매크래킹반응 공정시 원료액체를 재가열 및 순환시켜 일정한 온도를 보상하도록 순환로(13);를 추가로 포함하여 구성된 제조장치를 제공한다.
본 발명에서는 촉매크래킹반응을 위하여 제1촉매로써 금속촉매인 산화알루미늄(Al2O3), 구리(Cu), 니켈(Ni)을 사용하게 된다.
먼저 상기 제1촉매를 사용함에 따라 이러한 제1촉매로 비닐 및 플라스틱분자를 정탄소이온으로 전환시키는 이론을 설명하면 다음과 같다.
즉 산화알루미늄, 구리, 니켈의 구성자리에서 알 수 있는 것과 같이 고온에서는 구리 자체가 탄화수소분자에서 수소를 떼어내는 작용은 하지 못하지만 여기에 소량의 니켈을 첨가시킴으로 인하여 구리는 탄화수소 분자에서 수소를 떼어내는 활성이 급격히 높아가며 니켈이 탄화수소에서 수소를 떼어내는 역할을 하게 되는 것이다. 또한 구리와 니켈로 조성된 촉매에 산화알루미늄을 첨가하면 그들 상호간 활성이 더욱 높아지게 된다.
상기 제1촉매가 용융된 비닐분자와 작용하여 크래킹반응을 일으키는 원리로서는, 제1촉매인 구리, 니켈 및 산화알루미늄이 각각의 고유한 이온파장, 즉 금속파동을 내보냄으로써 용융된 폐비닐이 금속파동의 에너지와 열에너지 작용에 의하여 크래킹반응을 일으키게 되는 것이다.
또한 본 발명에서는 상기한 제1촉매 이외에 공업미생물이 효소를 제2촉매로 사용하게 된다. 이에 따라 폐비닐 및 플라스틱 유화처리과정에서 상기 금속파동의 원리에 의해서도 많은 시간과 열에너지를 절약하게 되지만, 본 발명에서는 상기 제2촉매의 사용으로 40℃ 미만의 저온에서도 탄소와 탄소사이의 연결사슬을 절단 및 재배열할 수 있게 된다.
한편 제2촉매는 용융 직전의 플라스틱에 직접 접근시킬 수 없기 때문에 우선 용융된 플라스틱액체를 단시간 내에 상기 제1촉매인 금속촉매의 작용하에서 플라스틱 탄소원자의 연결사슬이 초보적으로 절단되도록 하여 중유(탄소원자개수 약 20∼30개)를 생산한 후, 이 중유를 다시 상기 제2촉매가 투입된 발효탱크에서 28∼40℃의 온도로 48시간 정도 경과시키면 효소의 작용에 의하여 고품질의 경유와 등유로 전환시킬 수 있게 된다.
본 발명에 따른 등유와 경유의 유동점은 -35℃ 이하로 되며 품질상에서 정유공장의 1호 경유를 초과하게 되고, 실수율은 폐비닐 및 폐플라스틱에 따라 약간 차이는 있지만 대략 70∼85%가 된다.
이하 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법 및 그 장치에 대한 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명의 제조공정 블록도이고, 제2도는 본 발명의 제조장치의 구성도이다.
[실시예]
[전처리공정]
먼저 준비된 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 파쇄 및 절단시켜 작은 크기로 형성하는 공정이다. 파쇄된 원료는 용융기(11)로 이송한다.
[용융공정]
전처리공정을 마친 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 용융기(11)에 투입하여 용융시킨다. 이때 용융 온도는 300℃ 내외로 한다.
[촉매크래킹반응 공정]
상기 용융기(11)에서 용융된 원료액체를 분해반응로(12)에 투입시키고 제1촉매(금속촉매)와 함께 촉매크래킹분해반응을 실시한다. 제1촉매의 금속파동작용에 의하여 용융된 원료액체의 탄소 연결사슬이 순식간에 끊어지게 된다. 이때 이러한 반응은 흡열반응으로서 분해반응로(12) 내의 온도가 급속하게 저하되므로 순환로(13)를 통해 원료액체를 재가열 및 순환시켜 일정한 온도를 보장함으로써 원료액체를 충분히 분해반응시킨다.
분해반응로(12)의 작용은 용융된 플라스틱액을 중유로 만들게 되는 것이며, 이와 같이 분해반응로(12) 내에서 폐비닐 및 폐플라스틱 원료액체는 금속촉매와 열작용에 의하여 중유와 소량의 오일 및 가스를 생성하게 된다.
[분리 및 추출공정]
생산된 오일가스는 산화니켈, 산화코발트, 산화알루미늄, 이산화규소로 조성된 촉매의 작용에 의하여 오일 분자의 원자가 재배열되어 분류탑(14)에서 옥탄가가 높은 휘발유 및 가스, 등유, 경유 등으로 분류된다.
상기 분류된 휘발유는 추출탑(16)(16′)에서 농류산(H2SO4)과 수산화나트륨(NaOH), 물의 작용에 의해서 추출되며, 이렇게 추출된 휘발유는 여과기(F2)를 거쳐서 휘발유저장탱크(19)로 이송된다.
그리고 생산된 가스는 냉각기를 거쳐 저압기체분리탑(15)으로 이송되어 다시 가스와 휘발유로 분리되며, 이 휘발유는 상기 분류탑(14)에서 분리된 휘발유와 추출탑(16)으로 유입되어 추출공정이 수행되고, 분리된 가스는 도면에서 저압기체분리탑(15) 상부로 인출된 관도를 통하여 수봉관(17)으로 유입되고 그물안전기(18)를 거쳐 얻어지는 것을 보충연료로 사용하게 된다.
한편 분해반응로(12)에서 용융된 폐비닐 및 플라스틱의 50∼65%가 중유로 되며, 이와 같이 생성된 중유는 상기 분류탑(14)에서 분류된 등유 및 경유와 중유교반기(21)에서 혼합되어 28∼40℃에서 유동성이 좋은 중유로 전환된다.
이렇게 생산된 중유는 발효탱크(23)에서 48시간 동안 제2촉매인 효소의 작용에 의하여 중유분자의 탄소원자들이 절단 및 재배열되어 유동점이 -35℃ 이하인 고품질의 등유 혹은 경유로 된다. 이와 같이 생산된 등유 및 경유는 관로를 통하여 추출탑(26)(26′)으로 유입되고 추출 및 여과를 통해 디젤유저장탱크(27)에 저장하게 된다.
도면에서 미설명부호 ‘31’은 공기여과압축기, ‘32’는 영양액저장탱크, ‘33’은 멸균기, ‘24’는 원심분리기, ‘25’는 세척건조기이다.
상기한 제2촉매를 이용하여 고품질의 등유, 경유를 생산하는 원리 및 공정은 물리적, 생물화학적 방법으로 중유의 응고점을 낮추어 등유, 경유를 생산하는 기술로서, 석유를 발효하여 중유의 응고점을 낮추는 것은 생물의 기능과 뛰어난 신진대사기능을 이용하여 석유속에 일종의 물질을 집어 넣거나 석유속에 하나의 기능원자단을 없애버려 한 계열의 완성된 공정구조를 이루어 내는 것이다.
즉 생성된 중유를 생물산화방법, 즉 효모균을 이용하여 중유 속에 있는 파라핀 분자의 탄소원자와 수소원자에 산소원자를 넣으면 당류로 변하는데, 탄소원천에 의하여 생계를 유지하고 번식하며 신진대사를 진행하는 균들이 이당류를 얼마남지 않을 때까지 먹어버리기 때문에 기름의 응고점이 자연히 대폭적으로 내려가게 된다.
또한 등유 및 경유를 추출한 발효중유에서 석유단백질을 추출하는 것은 상기 균들이 이당류를 먹기만 하는 것이 아니라 질소(N), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 철(Fe), 아연(Zn), 코발트(Co) 등 원소의 작용하에서 최종적으로 석유단백질을 생성시키기 때문이다.
이와 같이 생성된 단백질을 순수화시키면 영양가가 대단히 높은 사료로 될 수 있고 농업용 균배양의 기초로 활용이 가능하게 된다.
즉 효모균배양 및 중유의 응고점을 낮추는 공정을 구체적으로 살펴보면, 도면에서 중유교반기(21)로부터 공급되는 중유원료, 영양액저장탱크(32)에 저장된 배양영양액, 공기여과압축기(31)로부터의 공기 등이 멸균기(33)를 거쳐서 멸균되고, 이러한 멸균기(33)로부터 중유, 배양영양액 및 공기의 일부분은 종자효모균배양탱크(22)로 보내지고 나머지는 발효탱크(23)에 들어간다.
효모균종자를 종자효모균배양탱크(22)에 집어넣은 후 처음에는 48시간 이상 배양시킨 후, 원료를 계속 주입하고 배양된 효모균과 발효된 생성유를 함께 발효탱크(23)에 주입한다.
이러한 발효탱크(23)에 주입된 효모균과 접종되며 그것을 최초 48시간 이상 배양한 후부터는 한쪽으로는 원료를 주입하고 다른 한 쪽으로는 배출하여 균으로 하여금 일정한 농도를 유지시키며, 발효탱크(23)로부터 배출된 배출액은 원심분리기(24)에서 등유, 경유 및 효모를 갈라낸다. 등유 및 경유는 추출탑(26)(26′)을 통해 추출되고 디젤유저장탱크(27)에 저장된다. 상기 효모는 세척건조기(25)에서 건조시킨 후 제품으로 만든다.
석유 효모균의 생장 발육에 따른 가장 적합한 온도는 28℃∼40℃이기 때문에 종자효모균배양탱크(5)와 발효탱크(6)의 온도는 28℃∼40℃로 유지시킨다.
이러한 공정을 통하여 폐유를 가지고 양질의 등유, 경유를 생산할 수 있다는 결론에 도달할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용하여 휘발유 및 디젤유 등을 생산함에 있어서, 폐비닐 및 폐플라스틱의 매립에 따른 자원폐기 및 토양 오염을 방지하게 되며 폐플라스틱 자원의 가치활용을 극대화함은 물론, 특히 사용되는 열에너지의 소비를 감소시키며 공정이 간소화하게 되어 설비 투자비 등이 저렴하게 되고, 시설규모를 최소화하고 제조원가를 절감할 수 있게 되므로 경제적이며, 신속하게 제품을 생산할 수 있도록 하여 생산성을 향상시키도록 하는 효과가 있다. 또한 반응의 부산물인 석유단백질을 사료원료로 활용할 수 있게 되는 장점도 있다.

Claims (2)

  1. 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 절단 및 파쇄하는 전처리공정과, 처리된 원료를 고온으로 용융시켜 액화시키는 용융공정과, 용융된 액체를 제1촉매로서 산화알루미늄(Al2O3), 구리(Cu), 니켈(Ni)과 함께 촉매크래킹분해반응을 실시함으로서 열과 제1촉매의 금속파동 작용에 의하여 탄소 연결사슬을 분리하여 오일가스와 중유를 얻도록 하는 촉매크래킹반응공정과, 촉매크래킹공정을 통하여 생산되는 중유는 중유교반기(21)로 이송하고 오일가스는 산화니켈, 산화코발트, 산화알루미늄, 이산화규소로 조성된 촉매의 작용으로 오일 분자의 원자를 재배열시켜 옥탄가가 높은 휘발유 및 가스, 등유, 경유 등으로 분류하는 분류공정을 포함하며; 상기 분류공정에서 생산된 가스를 다시 가스와 휘발유로 분리하고 휘발유를 추출하며, 상기 중유교반기(21)로 이송된 중유는 멸균시킨 배양영양액 및 여과·압축공기와 함께 효모균종자를 배양 및 발효시키고, 원심분리기를 통해 발효제품 및 등유와 경유를 추출하는 추출공정을 추가하고; 상기 폐비닐 및 폐플라스틱을 용융하는 온도는 300℃ 내외의 온도로 하는 것을 특징으로 하는 폐비닐 및 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조방법.
  2. 분쇄 및 세척된 폐비닐 및 폐플라스틱원료를 투입시켜 용융시키도록 구비된 용융기(11)와, 용융기(11)에서 용융된 폐비닐 및 폐플라스틱액체가 투입되며 크래킹분해반응을 실시하여 중유 및 오일가스를 생산토록 하는 분해반응로(12)와, 분해반응로(12)에서 생산된 오일가스를 휘발유, 가스, 등유, 경유로 분류하도록 하는 분류탑(14)과, 분류탑(14)에서 분류된 가스를 휘발유와 가스로 분리하며 분리된 가스관로가 수봉관(17)과 그물안전기(18)에 연결된 저압기체분리탑(15)과, 분해반응로(12)에서 생산된 중유 및 분류탑(14)에서 분류된 등유와 경유를 혼합시켜 유동성 좋은 중유로 전환되도록 하는 중유교반기(21)를 포함하여 구성되어 폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조장치에 있어서, 상기 중유교반기(21)로부터 공급되는 중유가 투입되도록 연결되며 종자효모균을 배양하도록 공기를 공급하는 공기여과압축기(31)와 영양액을 공급하는 영양액저장탱크(32), 공급되는 공기 및 영양액을 멸균하도록 하는 멸균기(33)가 연결 구비된 종자효모균배양탱크(22) 및 발효탱크(23)와; 상기 발효탱크(23)에서 추출된 발효액으로부터 온수효모균과 등유 및 경유를 분리하도록 연결구비된 원심분리기(24)와; 상기 원심분리기(24)로부터 얻은 온수효모균을 세척 및 건조시키는 세척건조기(25)와; 상기 원심분리기(24)를 통해 추출되는 등유 및 경유와 상기 분류탑(14) 및 저압기체분리탑(15)으로 부터 이송된 휘발유를 각각 세척 및 추출하는 추출탑(26)(26′)(16)(16′)과 이들을 저장하는 휘발유저장탱크(19) 및 디젤유저장탱크(27)와; 상기 촉매크래킹반응 공정시 원료액체를 재가열 및 순환시켜 일정한 온도를 보상하도록 순환로(13);를 추가로 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 폐비닐과 폐플라스틱을 이용한 휘발유 및 디젤유 제조장치.
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