KR100411472B1 - 혼합 폐플라스틱의 선별방법 - Google Patents

혼합 폐플라스틱의 선별방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용매 및 촉매를 사용하여 혼합 폐플라스틱을 각 종류별 플라스틱으로 용이하게 분리 선별하여 자원을 재활용할 수 있도록 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 관한 것이다.
본 발명은 이물질이 제거된 PS, PE, PP로 이루어진 폐플라스틱 집합체에 각 설정온도로 가열된 용매를 순차적으로 투입하는 용매투입단계와; 상기 용매투입단계를 거친 후, 각 설정온도로 가열된 용매와 폐플라스틱 집합체의 각 종의 플라스틱이 반응하여 각 종의 제1중간생성물을 생성하는 반응단계와; 상기 반응단계를 거친 상기 각 종의 제1중간생성물을 각 플라스틱별로 저장하는 저장단계를 포함하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 있어서, 상기 저장단계를 거쳐 저장된 각 종의 제1중간생성물에 촉매를 투입하여 각 플라스틱과 용액으로 이루어진 각 제2중간생성물로 변화되도록 하는 촉매투입단계와; 상기 촉매투입단계를 거친 후 상기 제2중간생성물을 각각의 플라스틱과 용액으로 분리 추출하는 분리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 수작업에 의한 폐플라스틱의 종류별 선별과정 없이도 플라스틱 별(別) 선별이 가능하도록 하여 인건비를 절감하고, 폐플라스틱의 재활용 공정을 효율화 할 수 있고, 혼합 폐플라스틱이 용이하게 선별되어 플라스틱 별(別)로 재활용 공정을 거치게 함으로써, 각 종(種) 플라스틱이 적재적소(適材適所)에 특성에 따른 용도별로 재활용될 수 있도록 하고, 혼합 폐플라스틱을 재활용시 가열되는 용매의 온도를 낮춤으로써, 열에너지의 소모를 감소시켜 재활용 비용을 절감하고, 연속적인 재활용 공정을 가능하게 하고, 혼합폐플라스틱을 재활용하기 위해 사용된 용매를 용이하게 회수하여 재사용 할 수 있도록 하며, 혼합 폐플라스틱을 재활용함으로써, 자원낭비를 방지함과 동시에 환경오염을 감소시키는 효과가 있다.

Description

혼합 폐플라스틱의 선별방법{ASSORTING METHOD OF MIXED WASTE PLASTIC}
본 발명은 혼합된 폐플라스틱을 각 종류별 플라스틱(PS, PE, PP)으로 분리하는 선별방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 크실렌(Xylene)용매를 사용하여 각 종(種)의 플라스틱이 혼합된 폐플라스틱 집합체를 각 종류별 플라스틱으로 용이하게 분리하고, 메틸알콜 촉매를 첨가하여 크실렌(Xylene)용매와 플라스틱을 분리하여 각 종(種)의 플라스틱으로 분리 재생할 수 있도록 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 관한 것이다.
일반적으로, 혼합 폐플라스틱은 소각하거나, 매립하여 처리하게 되는데, 이러한 혼합 폐플라스틱의 처리방법은 대기오염 및 토양을 척박하게 하는 환경오염을 초래하게 되며, 이러한 혼합 폐플라스틱의 처리방법에 의한 환경오염을 방지하기 위해서는 혼합 폐플라스틱의 재활용 방법을 강구하여야만 한다.
이러한 혼합 폐플라스틱의 재활용 방법에는 여러가지가 있으나, 주로 혼합된 폐플라스틱을 수작업에 의해 플라스틱 별(別)로 선별하여 분리된 여러 형태의 플라스틱을 용해나 분쇄과정을 거쳐서 재활용할 수 있는 칩(Chip) 상태로 가공하게 된다.
또, 다른 방법으로는, 혼합된 폐플라스틱 집합체를 플라스틱 별(別)로 분리하기 위한 선별작업을 거치지 않고, 혼합된 폐플라스틱 집합체를 특정 약품과 함께 용해시켜 폐플라스틱을 일체로 한 조성물을 얻어서, 그 조성물을 성형기를 통해 인조목재 패널 등의 폐플라스틱 재활용 성형물을 얻게 된다.
그러나, 위와 같이 수작업에 의해 종류별로 폐플라스틱을 선별하게 되면, 인건비로 인한 폐플라스틱의 재활용 비용의 상승을 초래하게 되고, 수작업에 의해 폐플라스틱을 선별하게 됨으로써, 재활용 과정이 비효율적으로 될 수 있는 우려가 있었다.
또한, 혼합된 폐플라스틱 집합체를 특정 용매와 함께 용해시켜 플라스틱 조성물을 얻게 되면, 각 종(種)의 플라스틱에 따른 특성을 특정 약품과 함께 용해시켜 획일화함으로써, 용도가 한정되고, 각 종(種) 플라스틱의 특성에 따른 적재적소(適材適所)의 사용이 곤란하였다.
또한, 플라스틱 조성물을 얻기 위한 용해시에 상대적으로 높은 온도로 가열하게 됨으로써, 많은 열에너지를 필요로 하게 되어 비용의 상승을 초래하게 되고, 연속적인 재활용 공정이 불가능하여 재활용 효율이 저하되었다.
또한, 혼합폐플라스틱을 재활용하기 위해 사용된 용매의 회수가 곤란하여 폐플라스틱의 재활용 비용의 상승을 초래하였다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 수작업에 의한 폐플라스틱의 종류별 선별과정 없이도 플라스틱 별(別) 선별이 가능하도록 하여 인건비를 절감하고, 폐플라스틱의 재활용 공정을 효율화할 수 있도록 한 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 혼합 폐플라스틱이 용이하게 선별되어 플라스틱 별(別)로 재활용 공정을 거치게 함으로써, 각 종(種) 플라스틱이 적재적소(適材適所)에 특성에 따른 용도별로 재활용될 수 있도록 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 혼합 폐플라스틱을 재활용시 가열되는 용매의 온도를 낮춤으로써, 열에너지의 소모를 감소시켜 비용을 절감하고, 연속적인 재활용 공정을 가능하게 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 혼합폐플라스틱을 재활용하기 위해 사용된 용매를 용이하게 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 혼합 폐플라스틱을 재활용함으로써, 자원낭비를 방지함과 동시에 환경오염을 감소시키는 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별장치를 나타낸 도면.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별장치를 이루는 각 부(部)를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 나타낸 공정도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100;반응부 200;용매투입부
300;저장부 400;촉매투입부
500;분리ㆍ회수부 S1;수집단계
S2;전처리단계 S3;용매투입단계
S4;반응단계 S5;저장단계
S6;촉매투입단계 S7;분리단계
S8;회수단계 P;펌프
V;밸브 G;유량계
본 발명은 이물질이 제거된 PS, PE, PP로 이루어진 폐플라스틱 집합체에 각 설정온도로 가열된 용매를 순차적으로 투입하는 용매투입단계와; 상기 용매투입단계를 거친 후, 각 설정온도로 가열된 용매와 폐플라스틱 집합체의 각 종의 플라스틱이 반응하여 각 종의 제1중간생성물을 생성하는 반응단계와; 상기 반응단계를 거친 상기 각 종의 제1중간생성물을 각 플라스틱별로 저장하는 저장단계를 포함하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 있어서, 상기 저장단계를 거쳐 저장된 각 종의 제1중간생성물에 촉매를 투입하여 각 플라스틱과 용액으로 이루어진 각 제2중간생성물로 변화되도록 하는 촉매투입단계와; 상기 촉매투입단계를 거친 후 상기 제2중간생성물을 각각의 플라스틱과 용액으로 분리 추출하는 분리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별장치를 나타낸 도면이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별장치를 이루는 각 부(部)를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명은 각 종의 플라스틱이 크실렌용매의 설정온도에 따라 각각 반응하여 혼합된 폐플라스틱이더라도 용이하게 각 플라스틱별(別) 혼합물을 생성시키고, 이 혼합물에 메틸알콜촉매를 투입하여 혼합물에 내포된 크실렌용매와 반응하게 하여 각 플라스틱별(別) 혼합물을 각각의 플라스틱으로 변환시켜서 용이한 분리가 가능하게 하고, 사용된 크실렌용매와 메틸알콜촉매를 용이하게 회수하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 관한 것이다.
우선, 혼합 폐플라스틱의 선별장치에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명 혼합 폐플라스틱의 선별장치는 수집된 폐플라스틱이 투입되고, 후술할 용매에 의해 용해되는 반응부(100)와, 이 반응부(100)에 각각의 온도로 가열되어 폐플라스틱과 반응하는 용매를 투입하여 폐플라스틱 집합체를 각 종(種)의 플라스틱별(別)로 액화시키는 용매투입부(200)와, 용매에 반응하여 용해된 각 플라스틱을 저장하는 저장부(300)와, 이 저장부(300)에 촉매를 투입하여 용해된 플라스틱 혼합물로부터 용매가 분리되도록 하는 촉매투입부(400)와, 촉매의 투입으로 인해 플라스틱과 용액(용매와 촉매의 혼합액)으로 이루어진 혼합물로부터 재생 플라스틱을 추출하고, 용액을 기화점의 차이에 의해 각각의 용매와 촉매로 분리하여 상기한 용매투입부(200)와 촉매투입부(400)로 회수시키는 분리ㆍ회수부(500)로 이루어진다.
상세하게 설명하면, 도 1 및 도 2a에 도시한 바와 같이, 반응부(100)는 수집된 폐플라스틱을 대략 15㎝이하의 크기로 파쇄하여 후술할 용매투입부(200)로부터 투입되는 크실렌용매에 용이하게 반응하도록 보관하는 반응조(110)와, 이 반응조(110)에 스팀응축수가 순환되도록 하여 반응조(110)를 보온(保溫)시키는 스팀응축수탱크(120)로 이루어지는데,
이러한, 스팀응축수탱크(120)는 크실렌용매를 설정온도로 가열하기 위해 사용되어진 스팀(Steam)이 응축되고, 이로 인해 발생하는 일정온도를 유지하는 스팀응축수를 도 1에 도시한 바와 같이, 펌프(P)에 의해 반응조(110)로 보내어서 순환하게 되며, 그로 인해 반응조(110)를 일정온도로 유지시키는 보온(保溫) 역할을 하게 된다.
또한, 스팀응축수탱크(120)는 후술할 용매투입부(200)의 가열탱크(220)로부터 크실렌용매를 가열하기 위해 사용된 스팀(Steam)이 열교환에 의해 응축된 상태에서 유입되도록 스팀관에 의해 가열탱크(220)와 연결되어 유입된 스팀응축수를 저장하여 상기한 바와 같이, 반응조(110)를 순환하여 보온시킨 후에 펌프(P)를 통해 후술할 용매투입부(200)의 보일러물탱크(240)로 재활용하기 위해 이동시키게 된다.
폐플라스틱이 투입된 반응조(110)에는 용매(溶媒)관이 후술할 용매투입부(200)의 가열탱크(220)에 연결되고, 이러한 가열탱크(220)로부터 설정온도로 가열된 크실렌용매가 용매(溶媒)관을 통해 반응조(110)내로 유입되어 크실렌용매의 온도에 따라 플라스틱 별(別)로 반응하여 용해되게 된다.
또한, 반응조(110)에는 크실렌용매와 반응하여 용해된 각 제1중간생성물이 후술할 저장부(300)의 각 종류별 저장조(310,320,330)로 이동할 수 있도록 저장조(310,320,330)에 이송관으로 연결되어 있다.
또한, 제1중간생성물의 이송력을 높이기 위하여 이송관에는 펌프(P)가 설치되어 있으며, 펌프(P)를 지난 이송관에는 후술할 가열탱크(220)에 연결되는 지선관이 형성되어 있으며, 지선관을 지난 이송관에는 밸브(V)가 설치되어 있어서, 밸브(V)를 조절하여 펌프(P)에 의해 이송력이 높여진 플라스틱화합물이 지선관을 따라 가열탱크(220)로 이송되어 재가열 할 수 있게 되고, 밸브(V)를 조절하여 제1중간생성물이 이송관을 따라 각 종류별 저장조(310,320,330)로 이동하게 된다.
한편, 이송관의 밸브(V)가 개폐에 따라 지선관의 밸브(V)가 닫히고, 열리는 것은 당연하다.
도 1 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 용매투입부(200)는 크실렌용매를 저장하는 용매저장조(210)와, 이 용매저장조(210)로부터 유입되는 크실렌(Xylene)을 설정온도로 가열시키는 가열탱크(220)와, 이 가열탱크(220)에 스팀을 공급하는 보일러(230) 및 보일러물탱크(240)로 이루어지는데,
보일러물탱크(240)로부터 물을 공급받아 보일러(230)는 일정온도의 스팀을 발생시키고, 이러한 스팀은 보일러(230)와 연결된 연결관을 따라 가열탱크(220)로 유입되어 용매저장조(210)로부터 공급되는 크실렌용매를 일정온도로 가열하여 상기한 바와 같이, 반응조(110)로 투입함으로써, 크실렌용매의 온도에 따라 반응하는 각각의 플라스틱이 용해되게 된다.
플라스틱별 반응하는 크실렌용매의 설정온도를 살펴보면;
PS; 30℃, PE; 75℃, PP; 118℃, 로부터 반응하게 되는데,
폴리스티렌(PS)의 경우에는 크실렌용매의 설정온도가 30℃로부터 용해되고, 폴리에틸렌(PE)의 경우에는 75℃로부터 용해되고, 폴리프로필렌(PP)의 경우에는 118℃로부터 용해되며, 크실렌용매의 온도가 118℃이상으로 되면, 동시에 PS, PE, PP가 용해됨으로, 크실렌을 3차에 걸쳐 가열하여 설정온도별로 플라스틱을 용해시켜 상기한 바와 같이, 후술할 저장부(300)의 PS저장소(310), PE저장소(320), PP저장소(330)로 각각 이송시키게 된다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 용매저장조(210)에는 공급관과 유입관이 연결되어 있으며, 공급관에는 가열탱크(220)로의 크실렌 공급을 용이하게 하기 위하여 펌프(P)가 설치되면, 크실렌의 공급량을 확인하기 위해 적산유량계(G)가 설치된다.
이러한 공급관을 통해 공급되는 크실렌은 가열탱크(220)로 이동하여 보일러물탱크(240)로부터 공급받은 물을 가열하여 일정온도의 스팀을 발생시키는 보일러(230)에 연결된 연결관을 따라 스팀이 가열탱크(220)로 유입되어 크실렌용매를 설정온도로 가열하게 되고, 설정온도로 가열된 크실렌용매가 반응조(110)로 연결관을 따라 이송되어 반응조(110)에 있는 폐플라스틱과 반응을 일으키게 된다.
한편, 크실렌용매를 설정온도로 가열하기 위해 사용된 스팀은 상기한 스팀응축수탱크(120)를 통해 응축수로 액화되어 보일러물탱크로 반환된다.
상기한 바와 같이, 반응조(110)로 유입되는 일정온도의 크실렌용매에 용해되어 생성되는 제1중간생성물은 도 2c에 도시한 바와 같이, 후술할 저장부(300)의 각 저장조(310,320,330)로 이송되어 저장되는데, 각 저장조(310,320,330)에 저장된 각 제1중간생성물에 후술할 촉매투입부(400)의 촉매저장조(430)에 저장된 메틸알콜촉매가 일정량 유입됨으로써, 크실렌용매가 일체로 된 제1중간생성물이 메틸알콜촉매과 반응하여 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 된 제2중간생성물로 변환되어 후술할 분리ㆍ회수부(500)의 고액분리기 등의 거름장치(510)에 의해 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 분리되고, 이와 같이 분리된 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)은 도 2c에 도시한 후술할 분리ㆍ회수부(500)의 증발조(520)에 유입되게 된다.
이와 같이, 증발조(520)로 유입된 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)은 보일러(230)로부터 연결되는 연결관에 의해 보일러(230)에서 가열된 스팀이 증발조(520)로 공급되면서, 기화온도의 차이로 인해 크실렌(기화점;142℃)과 메틸알콜(기화점;64.5℃)로 분리되며, 분리된 크실렌은 도 2b에 도시한 바와 같이, 증발조(520)로부터 용매저장조(210)에 연결된 유입관을 따라 용매저장조(210)로 이송된다.
또한, 유입관에는 크실렌의 이송력을 높이기 위해 펌프(P)가 설치되며, 펌프(P)를 지난 유입관에는 가열탱크(220)로 연결되는 지선관이 마련되어 있으며, 이 지선관의 형성부를 지난 유입관에는 밸브(V)가 설치되어 이 밸브(V)를 닫게 되면, 지선관을 따라 가열탱크(220)로 크실렌이 이송되어 용매로서의 역할을 다시 수행하게 된다.
이와 같이, 증발조(520)에서 분리된 크실렌을 가열탱크(220)로 재공급하게 되면, 메틸알콜과 크실렌을 분리하기 위해 보일러(230)로부터 스팀을 공급받아 증발조(520)가 기화온도(64.5℃ ~ 142℃사이)로 유지됨으로 증발조(520)에서 분리된 크실렌도 소정온도를 유지하게 되어 재공급된 크실렌의 가열이 용이할 뿐만 아니라 가열에 따른 에너지를 절약할 수 있게 된다.
한편, 유입관 밸브(V)의 개폐에 따라 지선관의 밸브(V)가 닫히고, 열리는 것은 당연하다.
상기한 바와 같이, 증발조(520)에서 기화된 메틸알콜의 회수에 대해서는 후술하기로 한다.
도 1 및 도 2c에 도시한 바와 같이, 저장부(300)는 각각의 저장조 즉, PS저장소(310), PE저장소(320), PP저장소(330)로 이루어지는데, 각 저장조에는 상기한 반응부(100)의 반응조(110)에서 크실렌용매의 온도에 따라 용해된 각 제1중간생성물이 저장될 수 있도록 반응조(110)에 연결관에 의해 연결되어 있으며,
크실렌용매의 설정온도가 30℃~75℃사이일 경우에는 PS만이 반응하여 화합물을 생성함으로 그 화합물은 PS저장소(310)에 저장되고, PS가 모두 반응하고 난 후 설정온도가 75℃~118℃사이로 가열된 크실렌용매를 투입하면 PE가 반응하여 혼합물을 생성함으로 그 혼합물은 PE저장소(320)에 저장되고, PE의 반응이 완료되면, 설정온도가 118℃이상으로 가열된 크실렌용매를 반응조(110)에 투입하면 PP가 반응하여 혼합물을 생성함으로써 그 혼합물은 PP저장소(330)에 저장되게 된다.
또한, 각 저장조(310,320,330)에 연결되는 연결관에 설치된 밸브(V)를 조절하여 각 혼합물을 저장하게 되며, 이 연결관의 일정 위치에는 후술할 촉매투입부(400)의 촉매저장조(430)와 연결되는 지선관이 설치되어 각 혼합물이 저장된 각 저장조(310,320,330)에 촉매저장조(430)로부터 메틸알콜이 공급되어 각각의 제1중간생성물에서 크실렌이 메틸알콜에 반응하여 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 화합액)으로 된 제2중간생성물이 생성된다.
이와 같이, 제2중간생성물이 생성되면, 이 제2중간생성물이 각 저장조(310,320,330)로부터 후술할 분리ㆍ회수부(500)의 고액분리기 등의 거름장치(510)에 제2중간생성물을 각각 공급하여 고액분리기 등의 거름장치(510)에 의해 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)과 플라스틱을 분리하여 플라스틱을 추출할 수 있도록 연결된다.
또한, 각 저장조(310,320,330)와 고액분리기 등의 거름장치(510)의 연결시에도 밸브(V)를 설치하여 동시에 각 종(種)의 제2중간생성물이 고액분리기 등의 거름장치(510)로 유입되지 않도록 제어하게 된다.
즉, 각 저장조(310,320,330)로부터 각 제2중간생성물이 순차적으로 고액분리기 등의 거름장치(510)에 유입되도록 하여 각 플라스틱 즉, PS, PE, PP가 각각 분리 추출될 수 있도록 한다.
도 1 및 도 2d와 도 2e에 도시한 바와 같이, 촉매투입부(400)는 후술할 분리ㆍ회수부(500)의 증발조(520)를 통해 기화된 메틸알콜이 증발조(520)에 연결된 응축조(530)를 통과하면서 액화되어 응축조(530)에 연결된 진공알콜탱크(410)에 유입되며, 이 진공알콜탱크(410)로부터 촉매저장조(430)로 공급되어 상기한 바와 같이, 각 저장조(310,320,330)로 메틸알콜을 투입하여 저장조(310,320,330)에 저장된 제1중간생성물로부터 크실렌을 분리하여 제2중간생성물로 변환시킨다.
즉, 반응조(110)내에서 크실렌용매와 플라스틱이 반응하여 일체로 된 혼합물이 생성되고, 이 혼합물이 각 저장조(310,320,330)로 이동한 후 저장조(310,320,330)에 촉매저장조(430)로부터 메틸알콜촉매를 투입하게 되면, 메틸알콜촉매가 혼합물에 포함된 크실렌용매와 반응하여 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 화합액)으로 분리되는 제1중간생성물이 생성되게 되는 것이다.
도 2d에 도시한 바와 같이, 진공알콜탱크(410)에는 후술할 분리ㆍ회수부(500)의 응축조(530)로부터 액화된 메틸알콜을 용이하게 유입되도록 하기 위하여 수봉식 진공펌프(420)가 마련되는데, 이 수봉식 진공펌프(420)는 진공알콜탱크(410)내에 진공을 걸어 응축조(530)로부터 액화된 메틸알콜이 원활하게 유입된다.
또한, 진공알콜탱크(410)에 유입된 메틸알콜을 촉매저장조(430)로 원활히 공급하기 위해 진공알콜탱크(410)와 촉매저장조(430)를 연결하는 연결관에는 펌프(P)가 설치되어 있으며, 유입되는 메틸알콜을 제어하기 위해 연결관에는 하나 이상의 밸브(V)가 설치된다.
또한, 메틸알콜을 각 저장조(310,320,330)로 투입하기 위한 촉매저장조(430)와 각 저장조(310,320,330)의 연결관에는 메틸알콜의 원활한 이송을 도모하기 위하여 펌프(P)가 설치되며, 이송되는 메틸알콜의 량을 체크하기 위한 유량계(G) 및 메틸알콜의 이송을 제어하는 밸브(V)가 설치된다.
도 2e에 도시한 바와 같이, 분리ㆍ회수부(500)는 상기한 각 저장조(310,320,330)로부터 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 된 제2중간생성물을 공급받아 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 분리 추출하여 폐플라스틱의 종류별로 재생하는 고액분리기 등의 거름장치(510)와, 이 고액분리기 등의 거름장치(510)에 연결되어 추출된 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)을 기화온도(64.5℃ ~ 142℃사이)로 가열하여 기화점이 낮은 메틸알콜을 기화시켜서 크실렌과 메틸알콜을 분리하는 증발조(520)와, 이 증발조(520)에 연결되어 기화된 메틸알콜을 액화시키는 응축조(530)와, 이 응축조(530)에 냉각수를 순환하게 공급하는 응축냉각탱크(540)로 이루어지는 것으로,
거름장치(510)는 상기한 각 저장조(310,320,330)에 연결되어 그로부터 플라스틱혼합물을 공급받아 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 분리 추출함으로써, 폐플라스틱집합체로부터 종류별 플라스틱으로 재생하게 된다.
또한, 제2중간생성물로부터 분리 추출된 크실렌과 메틸알콜로 된 용액은 증발조(520)로 펌프(P)에 의해 이송되고, 증발조(520)는 상기한 용매투입부(200)의 보일러(230)로부터 가열된 스팀을 공급받아서, 크실렌에 비해 상대적으로 기화점이 낮은 메틸알콜을 기화시켜 이 메틸알콜기체를 응축조(530)로 이송시키고, 증발조(520)에 남은 크실렌은 펌프(P)에 의해 이송력이 향상되어 상기한 용매저장조(210)나 가열탱크(220)로 원활하게 이송되게 된다.
또한, 보일러(230)로부터 증발조(520)로 공급되어 메틸알콜을 기화시키는데 사용된 스팀은 상기한 반응부(100)의 스팀응축수탱크(120)로 이송되고, 스팀응축수로 변화하여 보일러물탱크(240)로 이송되는 것은 상기한 바와 같다.
또한, 증발조(520)에서 기화된 메틸알콜기체가 응축냉각탱크(540)의 냉각수가 순환하는 응축조(530)로 이송되어 메틸알콜기체가 액화되면, 상기한 촉매투입부(400)의 진공알콜탱크(410)로 이송되도록 닫혀 있던 연결관의 밸브(V)를 개방하여 메틸알콜을 이송시킴으로써, 촉매 및 용매의 회수도 완료되게 된다.
상기한 바와 같이, 폐플라스틱을 종류별 플라스틱으로 용해시키기 위해 사용되는 플라스틱 1㎏ 당 크실렌의 소요량은 대략 5ℓ정도이고, 플라스틱 1㎏ 당 메틸알콜의 소요량은 대략 1.5ℓ정도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선별방법에 대해 설명하면, 다음과 같다.
폐플라스틱을 수집하는 수집단계(S1)와,
이 수집단계(S1)를 거친 폐플라스틱 집합체에서 PVC, 나무, 종이 등의 이물질을 제거하는 선별단계(S2a)와, 이 선별단계(S2a)를 거친 폐플라스틱 집합체를 대략 15㎝이하의 길이로 파쇄하는 파쇄단계(S2b)를 거친 폐플라스틱을 반응부(100)의 반응조(110)로 투입하는 전처리단계(S2)와,
이 전처리단계(S2)를 거쳐 반응조(110)에 투입된 폐플라스틱 집합체에 용매투입부(200)의 가열탱크(220)에 의해 대략 30℃~75℃사이로 1차가열된 크실렌용매를 투입하는 1차가열용매투입단계(S3a)와, 이 1차가열용매투입단계(S3b)를 거친 후 가열탱크(220)에 의해 대략 75℃~118℃사이로 2차가열된 크실렌용매를 투입하는 2차가열용매투입단계(S3b)와, 이 2차가열용매투입단계(S3b)를 거친 후 가열탱크(220)에 의해 대략 118℃이상으로 3차가열된 크실렌용매를 투입하는 3차가열용매투입단계(S3c)로 이루어지는 용매투입단계(S3)와,
이 용매투입단계(S3)를 거쳐서 반응조(110)내의 폐플라스틱이 투입된 크실렌용매에 반응하여 용해됨으로써 제1중간생성물이 생성되되, 1차가열용매투입단계(S3b)를 거친 후에는 폴리스티렌(PS)이 크실렌용매에 반응하여 PS혼합물이 생성되고, 2차가열용매투입단계(S3b)를 거친 후에는 폴리에틸렌(PE)이 크실렌용매에 반응하여 PE혼합물이 생성되고, 3차가열용매투입단계(S3c)거친 후에는 폴리프로필렌(PP)이 크실렌용매에 반응하여 PP혼합물이 생성되는 반응단계(S4)와,
이 반응단계(S4)를 거친 후에 반응조(110)내의 각 혼합물이 저장부(300)의 각 저장조(310,320,330)로 이송하여 저장되되, PS혼합물은 PS저장조(310)로 이송 저장되고, PE혼합물은 PE저장조(320)로 이송 저장되고, PP혼합물은 PP저장조(330)로 이송 저장되는 저장단계(S5)와,
이 저장단계(S5)를 거쳐 각 저장조(310,320,330)에 저장된 각각의 혼합물에 메틸알콜촉매를 투입시켜 화합물내에 포함된 크실렌용매와 반응하게 함으로써, 각 제1중간생성물이 각 플라스틱과 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 된 제2중간생성물로 변화시키는 것으로, PS혼합물은 메틸알콜촉매의 투입으로 인해 PS와 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 변화되고, PE혼합물은 메틸알콜촉매의 투입으로 인해 PE와 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 변화되며, PP혼합물은 메틸알콜촉매의 투입으로 인해 PP와 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 변화되도록 촉매투입부(400)의 촉매저장조(430)로부터 각 저장조(310,320,330)로 메틸알콜촉매를 투입하는 촉매투입단계(S6)와,
이 촉매투입단계(S6)를 거친 후 각 저장조(310,320,330)에 저장된 각 플라스틱혼합물을 분리ㆍ회수부(500)의 고액분리기 등의 거름장치(510)로 이송하여 거름장치(510)의 작동으로 인해 각 플라스틱입자와 용액(크실렌과 메틸알콜의 혼합액)으로 분리 추출하는 1차분리단계(S7a)와, 1차분리단계(S7a)를 거쳐 분리된 용액(크실렌과 메틸알콜의 화합액)을 고액분리기 등의 거름장치(510)에 연결된 증발조(520)로 이송하여 보일러(230)로부터 공급되는 스팀으로 인해 용액(크실렌과 메틸알콜의 화합액)을 기화온도(64.5℃ ~ 142℃사이)로 가열하여 상대적으로 기화점이 낮은 메틸알콜을 기화시켜 크실렌과 메틸알콜기체로 분리시키는 2차분리단계(S7b)로 이루어지는 분리단계(S7)와,
이 분리단계(S7)를 거쳐 증발조(520)에서 분리되어진 크실렌과 메틸알콜기체를 회수하되, 메틸알콜기체는 촉매냉각탱크(540)의 냉각수가 순환하는 응축조(530)로 이송하여 액화되고, 액화된 메틸알콜은 수봉식 진공펌프(420)에 의해 낮은 압력 상태를 유지하는 진공알콜탱크(410)로 유입되어 각 저장조(310,320,330)로 메틸알콜을 투입하는 촉매저장조(430)로 회수되어 메틸알콜이 촉매투입단계(S6)의 준비상태로 복귀되는 촉매회수단계(S8a)와, 증발조(520)에서 촉매회수를 위해 메틸알콜이 이송된 후 남겨진 크실렌이 펌프(P)의 펌핑력에 의해 용매저장조(210)로 이송 저장됨과 동시에 밸브(V) 조작에 의해 용매저장조(210)로 이송될 크실렌이 가열탱크(220)로 이송되어 용매로서의 역할을 재수행하도록 설정온도로 가열되어 크실렌이 용매투입단계(S3)의 준비상태로 복귀되는 용매회수단계(S8b)를 포함하는 회수단계(S8)로 이루어져서 폐플라스틱을 선별하게 된다.
또한, 이와 같은 방법에 의해 용매의 연속적인 재사용이 가능하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.
본 발명에 의하면, 수작업에 의한 폐플라스틱의 종류별 선별과정 없이도 플라스틱 별(別) 선별이 가능하도록 하여 인건비를 절감하고, 폐플라스틱의 재활용 공정을 효율화 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 혼합 폐플라스틱이 용이하게 선별되어 플라스틱 별(別)로 재활용 공정을 거치게 함으로써, 각 종(種) 플라스틱이 적재적소(適材適所)에 특성에 따른 용도별로 재활용될 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 혼합 폐플라스틱을 재활용시 가열되는 용매의 온도를 낮춤으로써, 열에너지의 소모를 감소시켜 재활용 비용을 절감하고, 연속적인 재활용 공정을 가능하게 하는 효과가 있다.
또한, 혼합폐플라스틱을 재활용하기 위해 사용된 용매를 용이하게 회수하여 재사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 혼합 폐플라스틱을 재활용함으로써, 자원낭비를 방지함과 동시에 환경오염을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 이물질이 제거된 PS, PE, PP로 이루어진 폐플라스틱 집합체에 각 설정온도로 가열된 용매를 순차적으로 투입하는 용매투입단계와;
    상기 용매투입단계를 거친 후, 각 설정온도로 가열된 용매와 폐플라스틱 집합체의 각 종의 플라스틱이 반응하여 각 종의 제1중간생성물을 생성하는 반응단계와;
    상기 반응단계를 거친 상기 각 종의 제1중간생성물을 각 플라스틱별로 저장하는 저장단계를 포함하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법에 있어서,
    상기 저장단계를 거쳐 저장된 각 종의 제1중간생성물에 촉매를 투입하여 각 플라스틱과 용액으로 이루어진 각 제2중간생성물로 변화되도록 하는 촉매투입단계와;
    상기 촉매투입단계를 거친 후 상기 제2중간생성물을 각각의 플라스틱과 용액으로 분리 추출하는 분리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용매투입단계는 폐플라스틱 집합체에 1차가열된 용매를 투입하는 1차가열용매투입단계와, 상기 1차가열용매투입단계를 거친 후 2차가열된 용매를 투입하는 2차가열용매투입단계와, 상기 2차가열용매투입단계를 거친 후 3차가열된 용매를 투입하는 3차가열용매투입단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 1차가열용매투입단계에서 용매의 1차가열온도는 30℃ ~ 75℃인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 2차가열용매투입단계에서 용매의 2차가열온도는 75℃ ~ 118℃인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 3차가열용매투입단계에서 용매의 3차가열온도는 118℃이상인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리단계는 상기 각 제2중간생성물을 각 플라스틱입자와 용액으로 분리 추출하는 1차분리단계와, 상기 1차분리단계를 거쳐 분리된 용액을 기화온도로 가열하여 용매와 기화된 촉매로 분리하는 2차분리단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기화온도는 64.5℃ ~ 142℃사이인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법
  10. 제8항에 있어서,
    상기 2차분리단계를 거친 후 상기 기화된 촉매를 액화시켜 촉매투입단계로 복귀시키는 촉매회수단계와, 상기 기화 촉매와 분리된 용매를 용매투입단계로 복귀시키는 용매회수단계를 포함하는 회수단계가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 크실렌인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 메틸알콜인 것을 특징으로 하는 혼합 폐플라스틱의 선별방법.
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