KR100306578B1 - Method and device for pyrolyzing waste tires using far-infrared rays under low vacuum pressure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저 진공압에서 원적외선을 이용한 폐타이어의 열분해 방법 밀 그 장치에 관한 것으로서 특히 탱크의 내부의 기압과 원적외선이 조사된 페타이어의 온도를 일정하게 유지하면서 폐타이어를 열분해 할 수 있도록 구성된 폐타이어의 열분해방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for the pyrolysis of waste tires using far-infrared rays at low vacuum pressure, and more particularly, to a waste tire configured to thermally decompose waste tires while maintaining a constant pressure of the inside of a tank and irradiated far-infrared rays. A pyrolysis method of a tire and an apparatus thereof are provided.
폐타이어의 열분해 방법중 본인의 제155064호로 등록된 "폐타이어의 열분해에 의한 가스추출 방법 및 장치"에 있어서는 폐타이어를 열분해 시키는 반응 탱크의 내부 기압을 반응탱크의 외부에 부착된 진공펌프를 통해 낮춘 상태에서 연소열을 주입해 이 연소열이 적층된 폐타이어를 열분해 할때 그 주변의 기압이 낮을수록 열분해에 사용되는 에너지는 적게 사용이 되어지며, 열분해되어 생성되는 물질 중 상온에서 응축이 되는 오일성분의 함량이 많아지고, 상온에서 불응축되는 프로판(C3H8), 메탄 등은 성분함량이 적어진다. 또한 공해물질인 황화수소(H2S)와 아황산가스(S02) 등의 발생량도 적어지게 된다. 그러나 주입하는 연소열은 탄산가스(CO2)와 수증기(H2O)와 소량의 질소(N2)가 함유된 기체이므로 열분해 반응탱크내부의 기압은 이 연소가스가 동반된 연소열의 주입으로 인해 상승하게 된다. 열분해시 기압이 낮을수록 열분해 효율이 좋아지는데 이상적인 낮은 기압은 약 40torr이하로 유지하는 것이 적절하며 만약 내부기압을 40torr이하를 유지하면서 열분해를 해야 할 경우, 반응탱크와 진공펌프의 사이에 상온에서 응축되는 오일과 수증기를 응축시켜도 탄산가스와 프로판과 질소등이 불응축되어지므로 이러한 가스를 진공펌프로 빠른시간에 배출시켜야 되며, 따라서 사용되는 진공펌프의 크기가 매우 커져야 되며 그럴 경우 사용되는 에너지의 손실량이 많게 된다. 그러므로 연소열을 제공치 않고 폐기물의 열분해에 사용될 에너지를 직접 가열하는 것처럼 제공해 줄 필요성이 제기된다. 연소열을 제공하지 않으면서 직접열을 제공하는 것과 같은 효과가 있을 경우 다음과 같은 이점이 발생된다. 반응기탱크의 내부에 연소가스가 유입되지 않으므로 내부의 기압이 불필요하게 높아지지 않게 되고, 기압이 낮은 가운데 폐타이어에 열이 가해지므로 열손실량이 적은 가운데 열분해가 이루어진다. 열분해시열분해반응온도점이 비교적 낮게 되므로 폐타이어에 함유된 탄화수소족물질은 탄소 사슬이 길게 연결된 채 열분해가 이루어져 상온에서 대부분 응축되는 오일증기로 발생되어진다. 따라서 반응기 탱크의 내부기압은 메탄(CH4), 에틸(C2H4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8) 등의 상온에서 불응축가스인 물질의 발생량이 많을 때와 비교 할 때 단위시간당 동일한 양을 열분해할 때 발생되는 가스의 부피의 체적이 작아지므로 매우 적게 상승되며 그러므로 발생가스를 흡입하는 진공펌프의 사용용량도 적은 크기로 가능하게 된다. 또한 열분해방식에 있어서 기존의 방식은 열소열사용의 효율이 40∼50%가량이 되기 때문에 열효율을 향상시킬 필요성이 제기된다.In the method and apparatus for gas extraction by pyrolysis of waste tires, registered in the heading No. 155064, among the pyrolysis methods of waste tires, the internal air pressure of the reaction tank for pyrolyzing the waste tires is supplied through a vacuum pump attached to the outside of the reaction tank. When thermally decomposing waste tires by injecting combustion heat in the lowered state, the lower the atmospheric pressure, the less energy is used for pyrolysis, and the oil component condensed at room temperature among the materials produced by pyrolysis. The content of the, propane (C 3 H 8 ), methane, etc., which are non-condensing at room temperature, the content of the component is less. In addition, the amount of pollutants such as hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfurous acid gas (S0 2 ) is also reduced. However, since the injected combustion heat is a gas containing carbon dioxide (CO 2 ), water vapor (H 2 O), and a small amount of nitrogen (N 2 ), the air pressure in the pyrolysis reaction tank increases due to the injection of combustion heat accompanied by the combustion gas. Done. The lower the atmospheric pressure, the better the pyrolysis efficiency. Ideally, the lower atmospheric pressure should be maintained at about 40torr or less, and if it is necessary to thermally decompose while keeping the internal pressure below 40torr, condensate at room temperature between the reaction tank and the vacuum pump. Even when condensing oil and water vapor, carbon dioxide, propane, and nitrogen are condensed, the gas must be discharged with a vacuum pump in a short time. Therefore, the size of the vacuum pump used must be very large and the amount of energy used is lost. This will be a lot. Therefore, there is a need to provide the energy to be used for pyrolysis of waste directly without providing combustion heat. If there is an effect such as providing direct heat without providing the heat of combustion, the following benefits occur. Since combustion gas does not flow into the reactor tank, the internal air pressure does not become unnecessarily high, and heat is applied to the waste tire while the air pressure is low, so that pyrolysis occurs while the heat loss is small. Since pyrolysis reaction temperature point is relatively low during pyrolysis, hydrocarbon-based materials contained in waste tires are generated as oil vapors condensed at room temperature mostly due to pyrolysis with long carbon chains. Therefore, the internal pressure of the reactor tank is high when the amount of non-condensable gas generated at room temperature such as methane (CH 4 ), ethyl (C 2 H 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ) Compared with, the volume of gas generated when pyrolyzing the same amount per unit time becomes small, so it is very small, and thus the capacity of the vacuum pump for sucking the generated gas is also possible. In addition, in the pyrolysis method, the conventional method is required to improve the thermal efficiency because the efficiency of the use of heat calcination is about 40-50%.
본 발명의 열분해장치는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 소형의 진공펌프만으로도 폐타이어가 열분해된 가스가 배출될 수 있고, 폐타이어를 열분해시킬 때의 에너지 사용효율을 높일 수 있으며, 공해물질, 타르(TAR)가 발생하지 않으며 오일의 생성율을 향상시킬 수 있는 저진공압에서 원적외선을 이용한 폐타이어의 열분해방법 및 장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the pyrolysis device of the present invention can discharge gas from which pyrolysis of waste tires is carried out even with a small vacuum pump, and can increase energy use efficiency when pyrolyzing waste tires, and pollutants. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for pyrolyzing waste tires using far-infrared radiation at low vacuum, which does not generate tar and improve oil production rate.
이와같은 목적은 목적을 달성하기 위하여 탱크의 내부 중앙 부분에 일정한 간격을 유지하면서 통상의 원적외선 방사히터가 설치되어 있으며 원적외선 방사히터의 주변 폐타이어가 적층된 채 원적외선이나 카본등의 가루가 통과할 수 있는 그물형의 망틀이 설치되어 있으며 진공펌프가 탱크의 외부상측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.For this purpose, a conventional far-infrared radiation heater is installed at regular intervals in the inner central portion of the tank to achieve the purpose, and powders such as far-infrared or carbon can pass while the waste tires are stacked around the far-infrared radiation heater. It is characterized in that the mesh nettle is installed and the vacuum pump is installed on the outer upper side of the tank.
또한, 본 발명의 열분해 방법은 탱크내부의 기압을 꾸준히 40torr 이하를 유지하면서 원적외선이 조사된 폐타이어의 온도를 350∼450℃를 유지하면서 열분해하는 것을 특징으로 하고 있다.In addition, the pyrolysis method of the present invention is characterized by pyrolyzing the temperature of waste tire irradiated with far-infrared rays while maintaining the air pressure in the tank at 40 tor or less while maintaining 350 to 450 ° C.
제1도는 본 발명의 저 진공압에서 원적외선을 이용한 폐타이어의 열분해장치의 개략 종단면도이다.1 is a schematic longitudinal sectional view of a pyrolysis apparatus for waste tires using far-infrared radiation at low vacuum pressure of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
a : 폐타이어 b : 원적외선 방사히터a: Waste tire b: Far infrared radiation heater
c : 진공펌프 d : 망틀c: vacuum pump d: mantle
e : 탱크 f : 전력공급선e: tank f: power supply line
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도에 도시한 바와같이 외부의 대기와 차단되는 탱크(e)의 외부의 윗부분에 탱크내부와 연결되는 진공펌프(c)가 부착되어 있다. 탱크(e) 내부의 중앙에는 원통형으로 된 원적외선 방사히터(heater)(b)가 일정한 간격을 띤 채 부착되어 있으며, 이 원적외선 방사히터(b)의 밑부분은 전력을 공급해 주는 전력 공급선(f)이 연결되어 있다. 망틀(d)의 윗부분은 15㎠이상의 크기로 파쇄된 폐타이어 조각이 적층되어 있다.As shown in FIG. 1, a vacuum pump (c) connected to the inside of the tank is attached to the upper portion of the outside of the tank (e), which is isolated from the outside atmosphere. In the center of the tank (e), a cylindrical far-infrared radiant heater (b) is attached at regular intervals, and the bottom of the far-infrared radiant heater (b) is a power supply line (f) that supplies power. Is connected. The upper part of the mantle (d) is laminated with pieces of waste tires crushed to a size of 15 cm 2 or more.
각 장치의 구조 및 역할과 본 장치를 이용한 열분해 방법은 다음과 같다. 먼저 진공펌프(c)를 통해 탱크(e) 내부에 있는 공기를 뽑아내어 기압을 1torr이하로 유지한다. 그 다음 전력공급선(f)에 전력을 넣어 원적외선 방사히터(b)를 가열시킨다. 원적외선방사히터(b)는 가열되면서 원적외선을 방사하게 되는데 그것은 원적외선방사히터(b)의 외부표면에 원적외선방사도료가 도포되어 있으므로 가열되면 원적외선이 방사되는 것이다. 이 방사된 원적외선은 망틀(d) 주변에 적층된 폐타이어(a)에 침투된다. 망틀(d)의 구조는 그물처럼 되어 있는 7㎠크기의 구멍으로 이루어진 철망으로 폐타이어(a)는 빠져나가지 못하고 걸쳐진채 적층되어 있으며, 이 망틀(d)은 원적외선은 통과되며 폐타이어(a)가 열분해된 후 남는 카본 등 비열분해성물질만이 빠지도록 되어 있다. 원적외선이 조사된 부분의 폐타이어(a)는 가열되는 데 가열되는 주변에 최초 기압이 1torr 이하이기 때문에 가스를 통한 열전달 현상이 적으므로 열손실이 거의 없으며 200℃이상이 되면 폐타이어(a)에 함유된 나일론 코드나 폴리에스테르코드는 녹게되며, 온도가 상승할수록 폐타이어(a)는 변형이 온다. 300℃ 이상이 되면 열적 변형이 심해지며 열분해가 진행된다. 여기서 열분해속도를 증가시키기 위해서는 350∼450℃의 온도를 유지시키는 것이 중요하다.Structure and role of each device and pyrolysis method using this device are as follows. First, the air in the tank (e) is extracted through the vacuum pump (c) to maintain an air pressure of less than 1 torr. Then power is supplied to the power supply line (f) to heat the far infrared radiation heater (b). Far-infrared radiation heater (b) is to emit far infrared rays while being heated, which is the far-infrared radiation is emitted when heated because the far-infrared radiation paint is applied to the outer surface of the far-infrared radiation heater (b). The emitted far infrared rays penetrate into the waste tires (a) stacked around the mantle (d). The structure of the mantle (d) is a wire mesh consisting of a hole of 7 cm 2 size that is like a net, and the stacked tires (a) are stacked without being separated, and the mantle (d) passes through the far infrared rays and the waste tires (a). Only non-pyrolytic substances such as carbon remaining after pyrolysis are released. The waste tire (a) in the part irradiated with far-infrared ray is heated, but since the initial air pressure is less than 1torr, there is little heat transfer through gas.Therefore, there is almost no heat loss. The contained nylon cord or polyester cord is melted, and the waste tire (a) is deformed as the temperature increases. If the temperature is 300 ° C or higher, thermal deformation becomes severe and pyrolysis proceeds. In order to increase the thermal decomposition rate, it is important to maintain the temperature of 350 ~ 450 ℃.
원적외선 가열은 고분자의 내부표면으로부터 2∼6mm의 깊이에도 침투되어 외부와 내부에 동시에 열을 가하게 되므로 열분해 온도가 다소 높아도 열분해되어 발생된 오일증기가 높은 온도로 인해 사슬이 끊어져 불응축성 가스로 변화될 가능성은 적다. 따라서 단위시간당 열분해량을 증가시키기 위해 다소 온도를 높여도 문제점은 발생되지 않는다. 다만 발생된 열분해되는 물질중에서 95% 이상의 오일증기와 5%미만의 불응축성 가스가 탱크(e)의 내부에서 증가하게 되는데, 이때 탱크(e)내부의 압력을 40torr 미만으로 유지하는 것이 중요하다. 기압이 높다는 것은 가스의 양이 많다는 것을 뜻하며 탱크(e)의 공간을 돌아 다니는 많은 가스는 원적외선 방사히터(b)에 닿아 많은 열을 빼앗아 가며, 가열된 폐타이어(a)에서 많은 열을 빼앗아 가므로 열손실이 매우 커지게 된다. 또한 발생된 오일증기는 높은 온도의 원적외선 방사히터(b)에 닿아 크레킹(cracking)되어 상온에서 불응축되는 가스로 변하는 등의 열손실과, 가스의 온도가 상승되면서 기압이 상승되고 불응축가스로 변한 양만큼 기압이 상승되는 문제가 야기된다. 기압이 약 90torr일 때 열손실은 35%이상이 된다. 그러므로 가급적 기압이 낮을수록 열손실이 적게 되며, 탱크(c) 내부의 기압을 40torr미만으로 유지하는 것이 중요하다. 물론 일정기압을 유지하는 것은 진공펌프(c)의 작동으로 유지할 수 있다.Far-infrared heating penetrates into the depth of 2 ~ 6mm from the inner surface of the polymer and applies heat to the outside and inside at the same time. Therefore, even though the pyrolysis temperature is slightly higher, the oil vapor generated by pyrolysis is broken and the chain is changed into non-condensable gas. There is little possibility. Therefore, even if the temperature is slightly increased to increase the amount of pyrolysis per unit time, there is no problem. However, more than 95% of oil vapor and less than 5% of non-condensable gas are increased in the tank (e) in the generated pyrolyzed material, and it is important to maintain the pressure in the tank (e) below 40 torr. Higher atmospheric pressure means that there is a lot of gas, and a lot of gas moving around the space of tank (e) touches the far-infrared radiation heater (b) and takes away a lot of heat, and takes away a lot of heat from the heated waste tire (a). The heat loss becomes very large. In addition, the generated oil vapor is a heat loss, such as a cracking by contact with a high temperature far-infrared radiation heater (b) to change to a non-condensing gas at room temperature, and as the temperature of the gas rises, the air pressure rises and the non-condensing gas The problem is that the air pressure rises by the amount changed to. When the pressure is about 90torr, the heat loss is more than 35%. Therefore, the lower the atmospheric pressure, the lower the heat loss, and it is important to maintain the atmospheric pressure within the tank (c) below 40 torr. Of course, maintaining a constant pressure can be maintained by the operation of the vacuum pump (c).
사용되는 원적외선 방사히터(b)의 온도는 400℃이상이 유지되어야 한다. 원적외선의 방사량이 폐타이어(a)가 가열될 만큼의 적정량이 유지되어야 되는데 원적외선의 양이 적을 경우 열분해가 이루어지지 않고 폐타이어(a)가 열분해 될 온도로 상승되기 전에 주변가스가 폐타이어(a) 열분해지점에서 열을 빼앗아 가는 등의 현상이 발생하면 안된다. 또한, 경제성이 있는 열분해를 시키기 위해서는, 주변에서 열을 빼앗아 가는 것을 무시하면서 열분해 될 정도의 원적외선을 제공해야 되며, 원적외선 방사히터(b)와 폐타이어(b)와의 거리도 중요한 문제가 된다. 원적외선방사히터(b)와 폐타이어(a)와의 거리가 가까우면 조사되는 부분에 원적외선이 집중적으로 조사되므로 폐타이어(a)의 가열이 빠르게 되며 거리가 17cm이상 떨어져 있을 경우 원적외선의 방사각도는 넓어지는 만큼, 넓은 면적으로 원적외선이 폐타이어(a)에 조사되므로 가열시간이 길어지는 점이 있게 된다. 그러므로 가급적 원적외선 방사히터(b)와 폐타이어(a)와의 거리는 가까울수록 원적외선이 주변으로 유출되는 현상이 적으므로 열효율이 좋아진다. 이 원적외선 방사히터(b)의 온도가 380℃ 일 때 재료의 종류 및 방사되는 표면의 조건에 따라 방사되는 원적외선의 방사량은 다르나, 30×30cm 넓이에서 약 3000 내지 7100kcal/h 내외의 양이 되며 방사량과 온도와의 관계는 t4이므로 온도가 2배 높아지면 16배의 원적외선 방사량이 된다.The temperature of the far-infrared radiation heater (b) to be used should be maintained at 400 ℃ or more. The amount of far-infrared radiation should be maintained as long as the waste tire (a) is heated. If the amount of far-infrared radiation is small, no pyrolysis occurs and the surrounding gas is waste tire (a) before the waste tire (a) is raised to a temperature at which pyrolysis is performed. ) No heat should be taken away from the point of pyrolysis. In addition, in order to economically thermally decompose, it is necessary to provide far-infrared radiation enough to be pyrolyzed while ignoring the heat being taken away from the surroundings, and the distance between the far-infrared radiant heater (b) and the waste tire (b) is also an important problem. When the distance between the far-infrared radiation heater (b) and the waste tire (a) is close, the far-infrared rays are concentrated on the irradiated portion, so the heating of the waste tire (a) is faster and the radiation angle of the far-infrared ray is wider when the distance is more than 17cm. As far as it loses, the far-infrared rays are irradiated to the waste tires (a) in a large area, so that the heating time becomes long. Therefore, as far as possible the distance between the far-infrared radiant heater (b) and the waste tire (a), the less the phenomenon of far-infrared outflow to the surroundings, the better the thermal efficiency. When the temperature of this far-infrared radiation heater (b) is 380 ° C, the radiation amount of the far-infrared ray is different depending on the type of material and the surface of the surface to be radiated. However, the radiation amount is about 3000 to 7100 kcal / h in a 30 × 30 cm area. Since the relationship between and temperature is t 4 , when the temperature is increased 2 times, the amount of far infrared radiation is 16 times.
폐타이어(a)가 열분해 되는 조건의 온도는 열분해가 이루어질 수 있는 최저의 온도에서 열분해가 이루어지며, 열분해 될 때 생성되는 물질 중 생성되는 오일의 성분함유율이 다른 열분해 방법과 비교할 때 가장 높은 성분 함유율이 된다. 40torr 이하에서 원적외선에 의한 열분해를 할 때 생성되는 오일 성분 함유율은 95%이상이 되며, 프로판등 불응축가스는 5%이하가 된다. 황화합물인 아황산가스나 황화수소(H2S)등은 전혀 발생되지 않는다.Pyrolysis of waste tire (a) is carried out at the lowest temperature at which pyrolysis can occur, and the content of oil in the material produced during pyrolysis is highest when compared with other pyrolysis methods. Becomes When pyrolysis by far-infrared is carried out at 40 torr or less, the oil content is 95% or more, and non-condensable gases such as propane are 5% or less. Sulfur compounds such as sulfurous acid gas and hydrogen sulfide (H 2 S) are not generated at all.
여기서 오일 성분의 생성율이 높은 것은, 폐타이어(a)는 원적외선을 흡수해 가열되는 데, 일정한 온도 이상이 되면 열분해가 이루어져 폐타이어(a)가 분해되는 데, 폐타이어(a)의 성분중 탄화수소족 물질은 대부분이 오일로 변하게 된다. 이때 열분해 되는 그 주변의 기압이 낮아 폐타이어(a)가 열분해 될 수 있는 최소온도점이 되는 근접온도에서 열분해되어 탄소연결사슬이 비교적 길게 연결된 채로 발생되며 일정갯수이상 탄소가 연결된 탄화수소족은 상온에서 액체상태인 오일이 되는 것이며 여기에서 생성되는 가스는 오일 증기가 되는 것이다. 분해된 폐타이어는 카본과 철사(wire)와 가스등으로 분류가 되는데 이중 가스는 대부분 탄화수소족물질이며 이 탄화수소족물질은 열을 제공받을 때 일정온도 이상이 될 경우 함유된 탄소(C)의 연결사슬이 끊어지게 되는 데 이것을 크래킹(cracking)이라 하며 그 일정온도 이상에서 더 높은 온도를 제공받을 경우 함유된 탄소(C)의 연결사슬이 더 짧게 끊어지게 되어지며 열분해온도가 500∼600℃ 이상이 되면 상온에서 불응축가스인 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, 에탄 등의 물질이 생성되게 된다. 이때 열사용량은 더욱 많아지게 되는 데, 탄소사슬을 끊을 때 에너지의 손실량이 크며 열분해 주변 분위기의 기압이 매우 높게 되므로 이중의 열손실이 많아지는 조건이 된다. 열분해될 때 기압이 높으면 이론적 최소온도점의 근접온도에서 열분해가 되지 않는다. 그것은 열분해된 물질이 높은 기압으로 인해 증발할 수 없으며 또한, 탱크(e)내부에 있는 가스는 열을 전도하는 작용을 하여, 열분해되는 분해에서 열을 빼앗아 가게 되어 열손실이 발생하게 되는 것이다. 특히 높은 온도로 유지되어야 하는 원적외선방사히터(b)에서 기압이 높을 경우 열을 빼앗아 가는 양이 늘어나게 되므로 열손실이 매우 크게 된다.Here, the high generation rate of the oil component is that the waste tire (a) absorbs far infrared rays and is heated. When the temperature exceeds a certain temperature, the pyrolysis takes place and the waste tire (a) is decomposed. Most family material will turn into oil. At this time, due to the low pressure around the pyrolysis, the waste tire (a) is thermally decomposed at the closest temperature that is the minimum temperature point for pyrolysis, and the carbon linking chain is connected relatively long. It becomes oil in the state, and the gas produced here becomes oil vapor. Decomposed waste tires are classified into carbon, wire, and gas. Of these, most of these gases are hydrocarbon-based materials, and these hydrocarbon-based materials are connected to carbon (C) when they are above a certain temperature when they receive heat. This is called cracking, and if a higher temperature is provided at a certain temperature or more, the connection chain of carbon (C) is shortened, and when the pyrolysis temperature is 500 to 600 ° C or more, At room temperature, non-condensable gases such as methane, acetylene, ethylene and ethane are produced. At this time, the heat consumption becomes more, because the amount of energy loss is large when the carbon chain is cut off and the atmospheric pressure of the atmosphere surrounding the pyrolysis is very high, which is a condition that the double heat loss increases. Higher pressures during pyrolysis do not pyrolyze at temperatures near the theoretical minimum temperature point. It is not possible for the pyrolyzed material to evaporate due to high air pressure, and the gas inside the tank (e) acts to conduct heat, which takes heat away from the decomposition that is pyrolyzed, causing heat loss. In particular, when the air pressure is high in the far-infrared radiation heater (b), which must be maintained at a high temperature, the amount of heat deprived increases, so that the heat loss is very large.
기존에 사용하는 간접 열분해나 또는 직접 열분해방법에 있어서는 표면에만 열을 제공하는 열분해 방법이며, 열의 전달에 있어서 표면과 표면과 근접한 내부에 온도 차이가 있는 상태에서 열분해가 이루어지는 데, 표면과 표면과 근접한 내부가 서로 다른 온도로서 열분해가 이루어져 발생되는 물질 중 상온에서 불응축되는 가스 성분의 생성율이 탄화수소족 물질의 총량에 대해서 15중량 %이상이 된다. 그리고 타르의 발생량도 상당량이 된다.In the conventional indirect pyrolysis or direct pyrolysis method, pyrolysis is a method of providing heat only to the surface, and pyrolysis is performed in a state in which temperature is different between the surface and the surface in the heat transfer. Among the materials that are thermally decomposed at different temperatures, the generation rate of the gas component which is non-condensing at room temperature is 15% by weight or more based on the total amount of the hydrocarbon group material. The amount of tar generated is also substantial.
기존의 열분해 방식에 있어서 표면만을 열분해 될 열을 제공하면 열분해 되는 양이 너무 적어 생산성이 떨어지므로 표면에 500∼600 ℃이상의 열을 제공하게 된다. 이러한 열분해 방법과 비교할 때 원적외선을 이용한 열분해 방법은 열이 표면에만 집중되지 않고 내부에도 열이 침투되므로 비교적 균일한 온도로서 내부와 외부가 동시에 열분해되는 입체적인 열분해가 이루어져 상온에서 불응축되는 프로판, 메탄, 아세틸렌 등의 물질 생성율은 낮아지게 되며 오일 생성율이 높아지게 된. 또한 발생되는 오일엔 타르성분은 전혀 없고 회분은 미소량만이 섞인 깨끗한 오일이 된다. 그것은 원적외선은 특질상 고분자물질의 내부에 침투하여 열을 표면과 내부에 동시에 제공하는 효과가 있기 때문이다.In the conventional pyrolysis method, providing heat to be thermally decomposed only on the surface is so small that the amount of pyrolysis is too low, thereby providing heat of 500 to 600 ° C. or more on the surface. Compared with the pyrolysis method, the pyrolysis method using far-infrared rays is a relatively uniform temperature, so that the heat is not concentrated only on the surface and the heat penetrates inside. The production rate of materials such as acetylene is lowered and the oil production rate is increased. In addition, there is no tar component in the generated oil, and ash is a clean oil containing only a small amount of ash. This is because far-infrared rays penetrate into the interior of the polymer material and provide heat to the surface and the interior at the same time.
한편, 탱크(e)에서 원적외선에 의해 가열된 폐타이어(a)는 건조된 폐타이어(a)를 사용해야 하는데 그것은 폐타이어(a)에 수분의 함유량이 5%가 되므로 폐타이어(a)를 일차 건조하여 수분을 제거한 후 열분해를 하면 이상적이다. 건조를 하지 않고 수분이 함유된 채 열분해를 하면 오일 증기와 수증기가 섞여서 기압이 높아지게 되며, 그럴 경우 원적외선 방사파이프의 열을 많이 빼앗으며 열분해 되는 부위에서 열을 빼앗아 가므로 열손실이 크게 된다.Meanwhile, the waste tire (a) heated by far infrared rays in the tank (e) should use the dried waste tire (a), which is a waste tire (a) because the content of moisture in the waste tire (a) becomes 5%. Ideal for drying and removing moisture after pyrolysis. If pyrolysis is carried out with moisture without drying, the air pressure increases due to the mixing of oil vapor and water vapor. In this case, the heat loss is increased because it takes away much heat from the far-infrared radiation pipe and takes heat away from the pyrolysis site.
폐타이어(a)가 열분해된 후 남는 카본은 분해되어 가루가 되어 중력에 의해 밑으로 떨어져 쌓이게 되며 분해되어 공간이 비워지며 적충된 폐타이어(a)는 무게에 의해 밑의 빈부분으로 내려오게 되며 지속적으로 열분해가 이루어진다.After the waste tire (a) is thermally decomposed, the remaining carbon is decomposed into powder and accumulated under gravity by gravity, and the space is emptied by being decomposed, and the accumulated waste tire (a) comes down to the empty part by weight. Pyrolysis is continuous.
전술한 바와같이, 본 발명의 장치를 이용해서 폐타이어뜨그를 열분해를 할 경우 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the thermal decomposition of the waste tire tag using the apparatus of the present invention has the following effects.
① 원적외선을 사용해 열분해를 함으로써 직접 연소열에 의해 가열하여 열분해하는 것과 같은 효과가 나타나면서 연소가스가 주입되지 않은 상태로 열분해 함으로 탱크(e)내부의 기압이 낮게 유지되어 진공펌프(c)사용에 있어서의 에너지 절감이 되는데 그것은 다음과 같다. 폐타이어(a) 10kg을 열분해하는데 연소가스를 주입해 열분해 할 때 연료를 LPG를 이용할 경우 LPG 1kg이 사용되며 이연소가스의 무게는 연소에 필요한 이론산소량을 같이 사용할 경우 4.6kg이 되며 200℃에서 이 연소가스의 부피는 약 6.225㎥가 된다. 폐타이어(a) 10kg이 열분해되면 분해가스의 무게는 5.4kg이며 약 90%가 오일이 되므로 오일증기 950ℓ/4,86kg/200℃(평균분자량182g/mo1e), 불응축가스증기1000ℓ/0.54kg/200℃(평균분자량 34.4g/mole)이 되며 1950ℓ/(kg/㎠)의 분해가스량과 연소가스의 합인 8.175㎥/(kg/㎠)의 가스량이 된다. 이 부피의 가스를 열분해조건 기압인 95torr(1/8기압)에서 진공펌프를 통해 1시간동안 배출시킬 경우 분당 흡입량이 1090ℓ/min의 진공펌프가 필요해진다.① Pyrolysis using far-infrared rays has the same effect as pyrolysis by heating with direct combustion heat, and pyrolysis without combustion gas is injected, so that the air pressure inside the tank (e) is kept low so that the vacuum pump (c) can be used. Energy savings are as follows. 1kg of LPG is used when LPG is used as fuel to inject pyrolysis into 10kg of pyrolysis of waste tires (a), and the weight of combustion gas is 4.6kg when the theoretical oxygen required for combustion is used together. The volume of this combustion gas is about 6.225 m 3. When 10kg of waste tire (a) is pyrolyzed, the weight of cracked gas is 5.4kg and about 90% is oil, so oil vapor 950ℓ / 4,86kg / 200 ℃ (average molecular weight 182g / mo1e), non-condensable gas steam1000ℓ / 0.54kg It becomes / 200 degreeC (average molecular weight 34.4g / mole), and it is a gas quantity of 8.175m <3> / (kg / cm <2>) which is the sum of 1950 l / (kg / cm <2>) decomposition gas and combustion gas. When this volume of gas is discharged through a vacuum pump for 1 hour at 95 tor (1/8 atmosphere) of pyrolysis conditions, a vacuum pump with a suction volume of 1090 l / min is required.
이에 반해 본발명의 원적외선조사에 의한 폐타이어의 열분해에서는 연소개스가 주입되지 않기 때문에 폐타이어(a)의 열분해 되는 성분중 95%이상이 오일증기로 변하므로 10kg 폐타이어(a)중 오일증기는 862ℓ/5.13kg/(kg/㎠)/100℃(발생된 오일 증기의 온도는 100 ℃ 미만임)이며 불응축가스는 242ℓ/0.27kg/(kg/㎠)/100℃가 되어 합이 1104ℓ/(kg/㎠)의 양이 된다. 그러므로 이 가스를 열분해조건인 40torr에서 1시간동안 진공펌프(c)로 배출시킬 경우 분당 흡입량이 349ℓ/min의 펌프가 필요하다. 즉 연소가스를 주입해 열분해 시킬 때에 비해 1/3의 크기의 진공펌프(c)만으로 열분해된 가스를 배출시킬 수 있게 된다.On the contrary, in the pyrolysis of waste tires by far-infrared irradiation of the present invention, since no combustion gas is injected, more than 95% of the pyrolysis components of waste tires (a) are converted into oil vapors. 862ℓ / 5.13kg / (kg / ㎠) / 100 ℃ (the temperature of generated oil vapor is less than 100 ℃) and the non-condensable gas is 242ℓ / 0.27kg / (kg / ㎠) / 100 ℃ and the sum is 1104ℓ / (kg / cm 2). Therefore, when the gas is discharged to the vacuum pump (c) for 1 hour at 40torr, which is a pyrolysis condition, a pump having a suction amount of 349 l / min is required. That is, compared to the case of pyrolysis by injecting combustion gas, it is possible to discharge the pyrolyzed gas with only a vacuum pump (c) having a size of 1/3.
② 폐타이어 1kg의 이론 열분해 에너지는 약 950kcal 내외가 되는 데 연소열에 의한 열분해 공정에 있어서 열분해에 사용되는 에너지 효율은 40∼50%를 넘지 못한다. 그러나 본 발명의 장치를 이용해 40torr 미만의 기압에서 폐타이어(a)를 열분해 할 경우 원적외선방사 히터(b)를 통해 방사된 원적외선이 폐타이어(a)를 열분해시킬때의 에너지 사용 효율은 1kg당 약 1400kcal 내외가 사용되므로 약 67% 내외의 효율이 된다.② The theoretical pyrolysis energy of 1kg of waste tire is about 950kcal, but the energy efficiency used for pyrolysis in pyrolysis process by combustion heat does not exceed 40 ~ 50%. However, when pyrolyzing the waste tire (a) at an air pressure of less than 40 torr using the apparatus of the present invention, the energy use efficiency when the far-infrared radiation radiated through the far-infrared radiation heater (b) pyrolyzes the waste tire (a) is about 1 kg per kg. Since about 1400kcal is used, the efficiency is about 67%.
③ 원적외선을 이용해 폐타이어를 열분해 함으로 간접적으로 열을 제공하지만 열전달이 연소가스를 이용하는 직접 열분해방법에서 보다 우수하게 이루어지며 40torr의 낮은 기압에서 원적외선을 방사해 열분해를 함으로써 공해물질의 미발생, 타르의 미발생, 오일의 생성율이 향상되는데 폐타이어(a)에 함유된 열분해되는 물질에 95%이상이 오일로 생성된다.③ Indirectly provides heat by pyrolyzing waste tires using far-infrared rays, but heat transfer is better than direct pyrolysis using combustion gas, and pyrolysis of far-infrared radiation at low pressure of 40torr produces no pollution and tar. It is not generated and the production rate of oil is improved. More than 95% of the pyrolyzed material contained in the waste tire (a) is produced as oil.
④ 본 발명의 장치를 이용해 폐타이어(a) 이외의 물질도 열분해를 행할 수 있는 데 열을 받으면 액화되지 않는 열분해를 필요로 하는 여러 종류의 폐기물의 열분해를 행할 수 있다.(4) The apparatus of the present invention can also pyrolyze materials other than the waste tire (a). When heat is applied, various types of wastes that require pyrolysis that is not liquefied can be thermally decomposed.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100413041B1 (en) * | 2001-01-08 | 2003-12-31 | 주식회사 유라환경 | A carbonizing treating and exhausting appartus for waste matter |
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| KR930001747A (en) * | 1991-06-17 | 1993-01-16 | 정용문 | How to Select a Call Channel in a Wireless Switching System |
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1998
- 1998-04-24 KR KR1019980014770A patent/KR100306578B1/en not_active IP Right Cessation
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