KR100487063B1

KR100487063B1 - 폐합성수지 열분해유 재생장치

Info

Publication number: KR100487063B1
Application number: KR10-2002-0054254A
Authority: KR
Inventors: 이돈우
Original assignee: 이돈우
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2005-05-06
Also published as: KR20040022642A

Abstract

본 발명은 폐합성수지 열분해유 재생장치에 관한 것으로서, 각종 폐합성수지를 열분해로에 투입하여 연소실에서 발생한 고온의 연소가스를 간접열원으로 해서 열분해되도록 하여 열분해유를 추출하고, 폐기물을 연소실의 연료로 공급토록 하고, 응축기에서 열분해유 추출 후 남은 잔류가스를 연소실로 투입하여 연료로 사용함으로 유지비를 저렴하게 한 폐합성수지 열분해유 재생장치를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 반응로(10)를 상부에 내입설치한 재생실(20)의 일측으로 연소실(30)을 타측으로는 열교환기(40)를 연통되게 설치하고, 상기 반응로(10)의 상측으로는 응축기(50)가 배관 연결된 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)에 관한 것으로서, 상기 반응로에는 자동투입장치(11)에 의해 파쇄기와 분쇄기를 통하여 미분쇄된 폐합성수지를 공기의 유입이 없이 연속적으로 투입가능하게 하여 원료(폐합성수지, 폐기물)처리량과 제품(=열분해유)생산량을 높이고, 반응로(10)의 일측하부에 연결된 배출관(61)상에 2개의 나이프게이트밸브(62)(63)가 설치되고, 하부로는 물이 내입되어 있는 배출조(64)가 형성되며, 배출조(64) 하부로부터 이송스크류(66)가 축설치된 이송관(65)이 상향 경사지게 구성되어있는 자동ASH취출장치(60)를 두어 공기의 유입 없이 배출토록 형성한다.

상기 연소실(30)의 투입부에 착화버너(31)와 송풍기(32)를 일체형성하며 일측에는 재생실(20)과 밀폐연결된 연통관(33)와 송풍팬(34)을 설치하고, 상기 열교 환기(40)는 연소실(30)로부터 발생하여 재생실(20)을 통과하며 반응로(10)를 가온하고 난 후의 연소가스를 냉각시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성되고, 타측으로는 가스정화장치(70)가 설치되어 환경오염 또한 최소화 한 것이다.

상기의 응축기(50)는 반응로(10)로부터 유입된 열분해가스를 액화시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성되고, 일부 액화되지 않은 잔류가스를 연소실(30)로 이송시키기 위해 연소실(30)과 연결된 가스이송관(51)이 일측에 형성되며, 하부로는 액화된 열분해유를 재생오일탱크(90)와 배관 연결토록 형성하여 전체적으로 원료처리량과 제품생산량을 높이고, 에너지효율성과 경제성을 극대화할 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

폐합성수지 열분해유 재생장치{Regenerating device of waste plastics pyrolyzing oil}

본 발명은 폐합성수지 열분해유 재생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 각종 폐합성수지를 열분해로(=반응로)에 투입하여 연소실에서 발생한 고온의 연소가스를 간접열원으로 해서 열분해되도록 하여 고부가가치의 열분해유를 추출하고, 폐기물을 연소실의 연료로 공급토록 하되, 열분해유 추출 후 액화되지 않은 일부 잔류가스 또한 연소실로 투입하여 재활용하므로 해서 별도의 잔류가스처리시설를 필요치 않도록 하여 유지비를 저렴하게 한 폐합성수지 열분해유 재생장치를 제공코자 하는 것이다.

일반적으로 폐합성수지의 처리는 소각이나 매립에 의존하고 있으나 소각의 경우 다이옥신(dioxin)과 같은 유해물질이 배출되어 환경오염의 원인이 되며, 일반 유동 화격자 등의 소각로에서 소각 시 고발열량으로 소각로 부하가 높아 처리량이 줄어들게 되고, 용융된 합성수지에 의한 기계부식 등의 이유로 처리비가 상승하고 있다. 매립에 의한 처리 역시 매립지 부족 및 지반의 불안정화 등의 문제점으로 인하여 근자에 들어 환경오염을 줄이고 자원의 재활용 측면에서 열분해에 의한 연료유 또는 석유자원으로의 회수에 대한 기술이 기히 공지된 바 있다.

이러한 기존의 폐합성수지 열분해유 재생장치는 환원성 분위기(=환경)를 유지하기 위해서 반응기 전체를 밀폐하는 구조로 하거나, 감압의 분위기를 유지하기 위해 연속적인 투입이 불가능하여 회분(Batch)식 운전이 될 수밖에 없는 문제점을 가지고 있어서, 이를 일소코자 본 발명자는 상기 폐합성수지 열분해유 재생장치에서 재생실로 투입되는 소재를 공기를 제거한 후 자동으로 투입할 수 있는 자동투입장치를 선 특허 출원(출원번호: 10-2001-77266) 한 바 있었다.

그러나 상기한 자동투입장치를 기존에 적용할 시 지속적인 열분해 후 잔류물(ASH)의 배출에 관련된 부분 역시 전체공정 중 자동화부분에 관련하여 구조개선의 필요성이 대두되었으며, 또한 지속적인 열원(=폐합성수지의 열분해 시 공급되는 열원)공급을 위한 장치가 필요하므로 그 구조가 복잡해지고 설치비와 유지비 등의 앙등을 가지고 오며, 또한 상기 열원을 얻기 위해 별도의 전기 또는 고가의 등유, 경유 등을 사용하므로 경제성이 떨어지는 등의 단점을 가지고 있어 상기 문 제점들을 일소할 수 있는 장치의 개발이 시급히 요구되었던 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존 폐합성수지 열분해유 재생장치가 갖는 소재 투입상의 문제점 및 배출상의 문제점과 더불어 열원공급상의 문제점들을 일소할 수 있도록 소재(=폐합성수지)를 열분해로의 가동 중에 공기를 제거한 후 자동으로 연속적인 공급이 가능하게 하면서, 열분해공정 중 열분해에 의해 남은 잔류물(ASH)의 자동무산소배출과 폐기물을 연소시켜 얻은 열원을 지속적으로 공급할 수 있는 폐합성수지 열분해유 재생장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1, 2는 전체 구성을 개략적으로 보인 평면과 정면 레이아웃이고, 도 3은 본 발명 중 반응로가 결합된 재생실과 응축기의 발췌 정면도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시 예를 보인 흐름도와 공정도로서 이를 통하여 본 발명을 이하에 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자동투입장치(11)가 연결된 반응로(10)를 상부에 내입설치한 재생실(20)의 일측으로 연소실(30)을 타측으로는 열교환기(40)를 연통되게 설치하고, 상기 반응로(10)의 상측으로는 응축기(50)가 배관 연결된 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)에 관한 것으로서, 상기 반응로(10)는 공기가 제거된 폐합성수지를 자동으로 연속·공급해주는 자동투입장치(11)와 밀폐구조로 연결되며, 내부로는 고온에 서 휨과 처짐을 방지하기 위해 축과 이중구조로 형성되어 폐합성수지의 열분해 시 잔재물을 이송할 수 있는 이송스크류(12)가 축설치되고, 상부로는 응축기(50)와 연결되고 유압실린더(14)에 의해 개폐되는 나이프게이트밸브(15)가 형성된 유입관(13)이 밀폐구조로 구성되며, 단부의 하측으로는 열분해가 종결된 회분(=Ash)을 공기의 유입이 없이 취출할 수 있는 자동연속ASH취출장치(60)가 일체로 형성된다.

상기 자동연속ASH취출장치(60)는 반응로(10)와 연결된 배출관(61)상에 2개의 나이프게이트밸브(62)(63)가 설치되고, 하부로는 공기의 유입을 막기 위해 물이 내입되어 있는 배출조(64)가 형성되고, 배출조(64) 하부로부터 이송스크류(66)가 축설치된 이송관(65)이 상향 경사지게 구성되어 있다.

그리고 상기 연소실(30)의 투입부에 착화버너(31)와 송풍기(32)를 일체형성하며 일측에는 재생실(20)과 밀폐연결된 연통관(33)내로 공기를 공급할 수 있는 송풍팬(34)을 설치하고, 상기 열교환기(40)는 연소실(30)로부터 발생하여 재생실(20)을 통과하며 반응로(10)를 가온하고 난 후의 연소가스를 냉각시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성되고, 타측으로는 연소가스를 정화시키기 위한 가스정화장치(70)가 설치된다.

또 상기의 응축기(50)에서는 반응로(10)로부터 유입된 열분해가스를 액화시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성되고, 일부 액화되지 않은 잔류가스를 연소실(30)로 이송시키기 위해 연소실(30)과 연결된 가스이송관(51)이 일측에 형성되고, 하부로는 액화된 열분해유를 재생오일탱크(90)와 배관 연결토록 형성한 것이 다.

도면 중의 미설명부호 71는 멀티사이클론, 72는 I-D Fan, 73는 세정탑, 74는 연돌을 도시한 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)는 폐합성수지를 열분해로의 가동 중에 공기를 제거한 후 자동으로 연속적인 공급 및 배출이 가능하게 하면서 폐기물을 연소시켜 얻은 열원을 지속적으로 연속공급할 수 있는 것으로서, 이의 작용을 이하에 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자동투입장치(11)에 의해 파쇄기와 분쇄기를 통하여 미분쇄된 폐합성수지를 반응로(10)에 공기의 유입이 없이 연속적으로 투입한다. 자동투입장치(11)는 선술한 바와 같이 본 발명자가 선출원(특허출원번호: 10-2001-77266)하였는바 자세한 언급은 생략하도록 한다.

상기 반응로(10) 내부에서는 미분의 폐합성수지가 연소실(30)로부터 유입된 재생실(20)내의 완전연소가스에 의해 열분해가스와 잔재물로 열분해 되고, 열분해 된 가스는 반응로(10) 상부의 유입관(13)으로 유입되어 일정압력 이상이 되면 유압실린더(14)에 의해 나이프게이트밸브(15)가 열리면서 응축기(50)내부로 유입되고, 응축기(50) 내의 열분해가스는 물탱크(80)로부터 유입된 물에 의해 액화되면서 열분해유가 생성되며, 열분해유는 재생오일탱크(90)로 저장되고, 액화되지 않은 일부 잔류가스는 가스이송관(51)을 타고 연소실(30)로 환원되어 재자원화에 일조하며 별도의 연소에 의한 방지시설이 필요하지 않고, 상기한 잔재물은 도 4에서와 같이 반 응로(10) 일측하부에 연결된 배출관(61)으로 반응로(10) 내부의 이중구조로 된 이송스크류(12)에 의해 배출되고, 배출관(61)상의 상부 나이프게이트밸브(62)가 열리면서 하부로 밀착되어 일정압력 이상이 되면 상부 나이프게이트밸브(62)가 닫히고 하부의 나이프게이트밸브(63)가 열리면서 배출조(64)로 배출된다. 이때 이송스크류(12)는 각종 폐합성수지의 성분이나 각 성분의 혼합량에 따라 rpm을 콘트롤하여 체류시간을 조절할 수 있도록 하고, 배출조(64) 안에는 물이 차있어서 배출관(61)의 단부가 대기와 접하지 않아 반응로(10) 내부로 공기가 유입되지 않으므로 반응로(10) 내부는 공기가 없는 밀폐상태를 유지할 수 있는 것이다. 그리고 배출조(64)의 잔재물은 이송관(65)내부에 축설치된 이송스크류(66)에 의해 외부로 완전히 배출되는 것이다.

또한 상기 반응로(10)의 열원인 연소가스는 폐기물을 건류로(미도시.)에서 건류가스(=미연소가스임.)화 시켜 연소실(30)로 보내고, 보내진 건류가스는 송풍기(32)에 의해 유입된 공기와 착화버너(31)에 의해 연소실내에서 완전연소(850℃∼1200℃가 되며, 연소실(30)의 송풍팬(34)에 의해 공급된 공기와 합쳐져 적정온도(700℃∼850℃)의 연소가스가 되고, 재생실(20)에서 반응로(10) 내부의 온도를 폐합성수지가 열분해되는 최적의 온도(300℃∼500℃)를 유지시켜주는 간접열원이 되는 것이다.

상기 재생실(20)을 통과한 연소가스는 보유열량이 반응로(10)에 거의 회수되고, 열교환기(40)를 통과하면서 250℃이하로 낮추어져서 가스정화장치(70)로 유입되고, 유입된 연소가스는 멀티사이클론(71)과 I-D Fan(72), 세정탑(73) 등을 거쳐 정화되어 연돌(74)을 통해 대기로 배출되어 환경오염 또한 최소화 한 것이다.

상기한 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)를 이용하여 음식폐기물의 건조나 하수종말처리장의 하수슬러지 건조 및 소각에도 적용이 가능한 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)는 기존의 장치가 환원성 분위기(=환경)를 유지하기 위해서 반응기 전체를 밀폐하는 구조로 하거나, 감압의 분위기를 유지하기 위해 연속적인 투입이 불가능하여 회분(Batch)식 운전이 될 수밖에 없던 것과 열분해유를 얻기 위해 외부의 다른 열원 즉 유류, 전기, 가스 등을 사용하던 것에 비하여 자동투입장치(11)와 반응로(10)를 밀폐식 구조로 연결 형성하여 공기의 유입이 없이 미분쇄된 폐합성수지를 열분해할 수 있고, 열원 또한 건류가스화시킨 폐기물을 사용하여 연소실(30)에서 완전연소시킨 연소가스를 이용하므로 해서 폐합성수지를 지속적으로 공급할 수 있어 원료처리량과 제품생산량을 높이고, 열원비용이 거의 들어가지 않거나 오히려 폐기물처리비를 받으면서 이용 가능하므로 해서 에너지효율성 및 자원의 재활용성과 경제성을 극대화할 수 있으며, 각종 음식폐기물의 건조나 하수종말처리장의 하수슬러지 건조 및 소각처리에 있어서도 활용되는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 개략적으로 보인 평면 레이아웃

도 2는 본 발명의 전체 구성을 개략적으로 보인 정면 레이아웃

도 3은 본 발명 중 반응로가 결합된 재생실과 응축기의 발췌 정면도

도 4는 본 발명 중 자동연속ASH취출장치의 작용상태를 순차적으로 보인 개략 단면도

도 5는 본 발명의 일실시 예를 보인 흐름도

도 6은 본 발명의 일실시 예를 보인 공정도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

A:폐합성수지 열분해유 재생장치 10:반응로

11:자동투입장치 12:이송스크류

13:유입관 14:유압실린더

15:나이프게이트밸브 20:재생실

30:연소실 31:착화버너

32:송풍기 33:연통관

34:송풍팬 40:열교환기

50:응축기 51:가스이송관

60:자동연속ASH취출장치 61:배출관

62, 63:나이프게이트밸브 64:배출조

65:이송관 66:이송스크류

70:가스정화장치 80:물탱크

90:재생오일탱크

Claims

각종 폐합성수지(PE, PP, PS, PVC 등 또는 이들의 혼합물)를 반응로(10)의 가동 중에 공기를 제거한 후 자동으로 연속적인 공급 및 배출이 가능하게 하면서 폐기물을 연소시켜 얻은 열원을 지속적으로 연속공급하여 열분해유를 회수할 수 있도록 한 폐합성수지 열분해유 재생장치(A)를 구성함에 있어서;

상기 반응로(10)를 상부에 내입설치한 재생실(20)의 일측으로 연소실(30)을 타측으로는 열교환기(40)를 연통되게 설치하고, 반응로(10) 상측으로는 응축기(50)를 일측 하부로는 자동ASH취출장치(60)를 연통되게 형성하고, 상기 응축기(50)는 열분해유를 회수하여 저장토록 한 재생오일탱크(90)와 배관 연결하며, 상기 열교환기(40)는 반응로(10)를 가온하고 난 후의 연소가스를 냉각시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성하고, 타측으로는 연소가스를 정화시키기 위한 가스정화장치(70)를 설치하는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해유 재생장치.
제 1 항에 있어서;

상기 반응로(10)는 공기가 제거된 폐합성수지를 자동으로 연속·공급해주는 자동투입장치(11)와 밀폐구조로 연결되고, 내부로는 폐합성수지의 열분해 시 잔재물을 이송할 수 있는 이중구조의 이송스크류(12)가 축설치되고, 상부로는 응축기(50)와 연결되고 유압실린더(14)에 의해 개폐되는 나이프게이트밸브(15)가 형성된 유입관(13)이 밀폐구조로 구성되며, 단부의 하측으로는 열분해가 종결된 회분(=Ash)을 공기의 유입이 없이 취출할 수 있는 자동연속ASH취출장치(60)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해유 재생장치.
제 2 항에 있어서;

상기 자동연속ASH취출장치(60)는 반응로(10)와 연결된 배출관(61)상에 2개의 나이프게이트밸브(62)(63)가 설치되고, 하부로는 공기의 유입을 막기 위해 물이 내입되어 있는 배출조(64)가 형성되며, 배출조(64) 하부로부터 이송스크류(66)가 축설치된 이송관(65)이 상향 경사지게 구성되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해유 재생장치.
제 1 항에 있어서;

상기 연소실(30)은 폐기물을 건류가스화 시켜 보내진 건류가스를 송풍기(32)에 의해 유입시킨 공기와 착화버너(31)에 의해 연소실(30) 내에서 완전연소(850℃∼1200℃)를 일으켜서 연통관(33)측의 송풍팬(34)에 의해 공급된 공기와 합쳐 적정온도(700℃∼850℃)의 연소가스가 되도록 하고, 재생실(20) 상부에 형성된 반응로(10) 내부의 온도를 300℃∼500℃로 유지시켜주는 간접열원이 되도록 상기 연소실(30)의 일측에는 밀폐연결된 연통관(33)에 의해 재생실(20)로 공급할 수 있 도록 형성한 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해유 재생장치.
제 1 항에 있어서;

상기 응축기(50)는 반응로(10)로부터 유입된 열분해가스를 액화시키기 위해 물탱크(80)와 순환구조로 형성되고, 일부 액화되지 않은 잔류가스를 연소실(30)로 이송시키기 위해 연소실(30)과 연결된 가스이송관(51)이 일측에 형성되며, 하부로는 액화된 열분해유를 재생오일탱크(90)와 배관 연결토록 형성하는 것을 특징으로 하는 페합성수지 열분해유 재생장치.