KR100526017B1 - 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물열분해장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열분해 공정에서 필연적으로 생성되는 비응축성 가스를 별도로 회수하여 열분해에 소요되는 자체 연료원으로 활용하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치에 관한 것으로서, 본 발명의 고분자 폐기물 열분해장치(100)는, 고분자 폐기물에 열을 가해 열분해하는 반응기(106)와, 반응기에서 생성된 가스를 냉각하여 고비점의 성분은 회수하고 열분해 생성물은 냉각하는 급냉기(108)와, 급냉기에서 냉각된 열분해 생성물을 응축하여 응축된 생성유는 생성유 저장조(113)로 유도하는 응축기(112)와, 반응기에 설치되어 그 내부에서 발생하는 압력을 측정하는 발생원 압력계(118)와, 응축기에서 응축되지 않은 비응축성 가스를 반응기의 내부압력이 부압상태를 유지한 상태로 흡입 압축하는 가스압축기(114) 및, 가스압축기에 의해 흡입 압축된 비응축성 가스를 일정 압력으로 저장하였다가 반응기의 열원으로 제공하는 가스 저장조(115)로 구성된다. 본 발명은 비응축성 가스를 회수하여 열분해에 소요되는 자체 연료원으로 활용함으로, 에너지 효율을 향상시키고 대기오염문제를 개선하는 효과가 있다.

Description

열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치 및 그 방법{Apparatus and method for recovery of non-condensing pyrolysis gas}
본 발명은 고분자 폐기물 열분해장치에 관한 것이며, 특히, 열분해 공정에서 발생하는 탄화수소 가스를 간접 응축에 의하여 생성유로 회수하고 응축에 의하여 회수되지 않은 비응축성 가스를 별도로 회수하여 열분해에 소요되는 연료원으로 이용할 수 있도록 하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연료유 및 비응축성 가스를 별도로 각각 회수하여 비응축성 가스를 열분해에 소요되는 연료원으로 이용할 수 있도록 하는 열분해방법에 관한 것이기도 하다.
고분자 폐기물로서, 대표적인 것들은 폐플라스틱, 폐타이어를 들 수 있다. 이들 폐플라스틱 및 폐타이어가 자연 분해되기 위해서는 상당한 오랜 시간이 소요된다. 따라서, 폐플라스틱 및 폐타이어를 자연상태로 방치할 경우에는 이들이 오염원으로 작용한다. 그래서, 폐플라스틱 및 폐타이어를 인공적으로 분해하여 오염원을 제거함과 동시에 분해과정에서 발생하는 생성유를 회수하여 재사용하는 열분해장치가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 열분해장치는 상압(대기압)에서 운전하는 경우가 대부분으로서, 응축과정에서 얻어지는 생성유는 회수하고 비응축성으로 배출되는 탄화수소는 대부분 연소시켜 배출하거나 바로 대기 중으로 배출하고 있다. 즉, 현재 비응축성 가스(C4 이하의 낮은 분자량을 갖는 가스로서, 수소, 메탄, 에탄, 프로판 수준의 가스)는 에너지로 활용되지 못하고 연소 후 또는 바로 대기로 배출함으로써 공해문제를 일으킬 소지가 있다.
폐플라스틱류와 폐타이어와 같은 폐고무류의 열분해의 경우에는 각각 생성되는 비응축성 가스의 양이 다소 다를 수 있으나, 일반적으로 폐고무류의 경우에는 열분해되는 비응축성 가스의 양이 전체량의 10 ~ 15% 정도에 이르나, 분해온도를 450℃ 이상으로 증가시킬 경우 비응축성 가스의 양은 상대적으로 증가하게 되어 전체량의 20% 이상 생성될 수도 있다. 반면에 폐플라스틱류의 열분해의 경우에는 폐고무류의 경우보다 다소 비응축성 가스의 발생량이 낮아질 수도 있으나, 폐고무류의 경우보다 열분해의 운전이 까다롭기 때문에 운전조건에 따라 비응축성 가스의 발생량이 오히려 증가할 수도 있다.
이와 같이 열분해 과정에서 불가피하게 생성, 배출되는 비응축성 가스는 대부분 C4 이하의 탄화수소로 이루어지기 때문에 발열량이 높은 것이 특징이며, 이것은 충분히 가열용 연료로 이용할 수 있으나, 현재에는 이를 효율적으로 이용할 수 있는 공정의 개발이 거의 없는 실정이다.
그래서, 본 발명자들은 이렇게 열분해 과정에서 필연적으로 생성되는 유용한 비응축성 가스를 회수하여 사용할 수 있도록 다각도로 연구 실험한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열분해 공정에서 필연적으로 생성되는 비응축성 가스를 별도로 회수하여 열분해에 소요되는 자체 연료원으로 활용하여 에너지 효율을 향상시키고 대기오염문제를 개선하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 고분자 폐기물에 열을 가해 열분해하는 반응기와, 상기 반응기에서 생성된 가스를 냉각하여 고비점의 성분은 회수하고 열분해 생성물은 냉각하는 급냉기와, 상기 급냉기에서 냉각된 열분해 생성물을 응축하여 응축된 생성유는 저장조로 유도하고 응축되지 않은 비응축성 가스는 배출하는 응축기를 포함하는 고분자 폐기물의 열분해장치에 있어서, 상기 반응기에 설치되어 그 내부에서 발생하는 압력을 측정하는 발생원 압력측정수단과, 상기 응축기에 연통되어 있으며 상기 비응축성 가스를 상기 반응기의 내부압력이 부압상태를 유지한 상태로 흡입 압축하는 압축수단 및, 상기 압축수단에 의해 흡입 압축된 상기 비응축성 가스를 일정 압력으로 저장하였다가 상기 반응기의 열원으로 제공하는 가스 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고분자 폐기물 열분해방법은, 상기 반응기, 급냉기 및 응축기를 거쳐 응축된 생성유와 응축되지 않은 비응축성 가스를 각각 생성하는 제1 단계와, 상기 생성유는 상기 저장조에 저장하고 상기 비응축성 가스는 상기 반응기의 내부압력이 부압상태를 유지한 상태로 상기 압축수단으로 흡입 압축하는 제2 단계 및, 상기 압축수단에 의해 흡입 압축된 상기 비응축성 가스를 일정 압력으로 상기 가스 저장수단에 저장하였다가 상기 반응기의 열원으로 제공하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아래에서, 본 발명에 따른 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치 및 그 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.
본 발명의 고분자 폐기물 열분해장치는 폐플라스틱류, 폐고무류와 같은 고분자 폐기물을 열분해하는 일반적인 고분자 폐기물 열분해장치에 열분해시에 생성되는 비응축성 가스를 회수하여 활용할 수 있도록 구성한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물(폐플라스틱) 열분해장치의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 폐플라스틱은 공급조(101)에서 공급되어 호퍼(102)에 저장되고, 호퍼(102)의 하부로 배출된 폐플라스틱은 이송수단인 스크루 피더(103)에 의해 용융기(104)로 이송되어 용융된다. 그리고, 용융된 폐플라스틱은 제1 관(105)을 통해 반응기(106)로 주입되며, 반응기(106)에서 발생한 가스는 제2 관(107)을 통해 급냉기(108)로 유도되고, 급냉기(108)에서 생성된 고비점의 왁스분은 제3 관(109)을 통해 다시 반응기(106)로 회수된다.
한편, 급냉기(108)에서 냉각된 열분해 생성물은 촉매탑(111)으로 유입되고, 촉매탑(111)에서 기상 촉매반응하여 생성물의 성질이 개선된다. 촉매반응을 거친 열분해 생성물은 응축기(112)로 유입되고, 응축기(112)에서 간접 냉각되면서 응축된 생성유는 생성유 저장조(113)로 배출된다.
그리고, 응축기(112)에는 응축되지 않은 비응축성 가스를 압축하는 가스압축기(114)가 연결되고, 가스압축기(114)에는 압축된 가스를 저장하는 가스저장조(115)가 연결되며, 가스저장조(115)에는 압축된 비응축성 가스를 반응기(106)의 열원으로 제공하도록 열풍로(116)가 연결된다.
그리고, 상기 용융기(104) 및 반응기(106)에는 그 내부에서 발생하는 각각의 압력을 측정하는 발생원 압력계(117, 118)가 각각 설치되고, 가스압축기(114) 및 가스저장조(115)에는 그 내부의 압력을 각각 측정하는 압축 압력계(119) 및 저장 압력계(120)가 각각 설치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 고분자 폐기물 열분해장치(100)의 구성관계 및 각 구성요소들의 기능에 대해 상세히 설명하겠다.
호퍼(102)는 폐플라스틱을 저장하는 탱크로서, 호퍼(102)의 하부에는 이송수단인 스크루 피더(103)가 설치되어 있다. 호퍼(102)의 하부에서 투하된 폐플라스틱은 스크루 피더(103)의 스크루 회전에 의해 용융기(104)의 방향으로 이송되어 용융기(104)의 내부로 투하된다.
용융기(104)는 낙하된 폐플라스틱을 용융하는 장치로서, 내부의 온도는 약 350℃를 유지하며, 내부에는 교반기가 설치되어 용융기(104)의 내부에서 용융된 폐플라스틱을 교반한다. 한편, 용융기(104)의 하부에는 제1 배출관(121)이 연결되고, 용융기(104)의 작동이 정지된 상태에서 용융기(104)의 하부에 침적된 이물질을 배출한다. 한편, 용융기(104)와 반응기(106)는 제1 관(105)에 의해 연결되며, 용융기(104)의 내부에서 용융된 폐플라스틱은 제1 관(105)을 통해 반응기(106)로 유입된다.
반응기(106)는 제1 관(105)을 통해 유입된 용융 폐플라스틱을 열분해하는 기기로서, 반응기(106)의 온도는 약 430 ~ 450℃를 유지한다. 반응기(106)의 내부에는 교반기가 설치되고, 반응기(106)의 하단에는 제2 배출관(122)이 연결된다. 이런 제2 배출관(122)은 용융 폐플라스틱의 열분해시에 촉매를 사용하거나 ABS수지 또는 기타 열경화성 수지의 혼입으로 인해 발생한 잔류물을 배출한다.
한편, 반응기(106)에서 발생한 생성가스는 반응기(106)의 상단에 연결된 제2 관(107)을 통해 급냉기(108)로 유동한다. 급냉기(108)는 열분해 생성물로부터 고비점의 왁스분을 분리하여 열분해 반응기(106)로 재투입하는 장치로서, 반응기(106)로부터 유입된 생성가스는 냉각되면서 고비점의 왁스분과 열분해 생성물로 분리되고, 왁스분은 급냉기(108)의 하부에 연결된 제3 관(109)을 통해 반응기(106)로 재투입되고, 열분해 생성물은 제4 관(110)을 통해 촉매탑(111)으로 유입된다.
촉매탑(111)은 열분해 생성물을 기상 촉매반응시켜 열분해 생성물의 성질을 변화시킨다. 그리고, 촉매탑(111)의 하부에 연결된 관을 통해 생성물질은 응축기(112)로 유입된다. 생성물질은 응축기(112)에서 간접 냉각방식에 의해 냉각되어 생성유로 응축된다. 응축된 생성유는 제3 배출관(123)을 통해 하부의 생성유 저장조(113)로 유입된다. 그리고, 생성유 저장조(113)에 연결된 제4 배출관(124)을 통해 생성유는 배출된다. 이런 제4 배출관(124)에는 컨트롤밸브(125)가 설치되어 생성유의 배출을 제어한다.
가스압축기(114)는 응축기(112)에서 응축되지 않은 비응축성 가스를 압축하는 역할을 한다. 이런 가스압축기(114)는 일정 압력을 설정하여야 운전이 가능한 흡입부와 배출부로 구성된다. 본 발명의 열분해 공정에 있어서, 가스압축기(114)의 흡입부의 압력은 발생원 압력계(117, 118)에 걸리는 압력의 설정치에 따라 조절되는데, 용융조(104)에서 가스압축기(114)까지의 경로를 구성하는 관이 복잡하여 압력손실이 클 경우에는 그 흡입압력이 상대적으로 증가한다. 따라서, 본 발명의 가스압축기(114)는 발생원 압력계(117, 118)에서 제공되는 용융기(104) 및 반응기(106)의 내부압력을 각각 측정하여 가스의 흡입력을 제어한다. 즉, 발생원 압력계(117, 118)는 용융기(104) 및 반응기(106)의 내부압력을 측정하여 제공하도록 유선으로 가스압축기(114)에 연결되어 있다.
하지만, 가스압축기(114)의 배출부의 압력은 흡입압력과 상관없이 일정한 압력으로 가스저장조(115)에 저장할 수 있도록 구성된다. 이 때, 가스압축기(114)의 흡입부의 압력은 압축 압력계(119)에 의해 측정되고, 배출부의 압력은 가스저장조(115)에 설치된 저장 압력계(120)에 의해 측정된다.
가스저장조(115)는 가스압축기(114)에서 압축된 비응축성 가스를 일정압력(5 ~ 10kg/cm2)으로 저장하고 있다가 반응기(106)에 열을 제공하는 열풍로(116)의 열원으로 제공하는 역할을 한다.
그리고, 열풍로(116)는 반응기(106)에 열을 제공하는 역할을 하는 것으로서, 처음에는 자체 기름을 사용하다가 가스저장조(115)에서 압축된 비응축성 가스가 제공되면 그 것을 연료로 사용한다.
아래에서는, 상기와 같이 구성된 본 발명의 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해방법에 대하여 상세히 설명하겠다.
호퍼(102)에 저장된 폐플라스틱은 호퍼(102)의 하부로 배출되어 스크루 피더(103)에 의해 용융기(104)에 장입된다. 이때, 용융기(104)의 온도는 약 350℃로서, 장입된 폐플라스틱은 용융되고, 용융기(104)의 내부에 설치된 교반기는 용융기(104) 벽면에서의 국부가열을 방지하고 용융기(104)의 균일 가열이 가능하도록 30 ~ 60rpm정도의 회전속도로 용융된 폐플라스틱을 교반한다.
용융과정에서 발생된 잔류 이물질은 운전이 종료된 후 제1 배출관(121)을 통해 하부의 스크루 피더(126)로 배출된다. 이 때, 제1 배출관(121)에 설치된 배출밸브는 스크루가 작동할 경우에만 열린다.
용융기(104)에서 용융된 폐플라스틱은 제1 관(105)을 통해 반응기(106)로 유입되며, 이 때 반응기(106)의 온도는 430 ~ 450℃정도로 유지된다. 반응기(106)는 용융기(104)와 마찬가지로 균일한 가열을 위해 교반기를 작동하며, 교반속도는 용융기(104)와 유사한 30 ~ 60rpm을 유지한다.
반응기(106)에서 배출된 생성가스는 제2 관(107)을 통해 급냉기(108)에 유입되고, 이 때 고비점의 왁스분은 급냉기(108) 하부에 설치된 제3 관(109)을 통해 반응기(106)로 재투입된다.
급냉기(108)에서 배출된 생성가스는 촉매탑(111)으로 유입되고, 4 ~ 5mm의 일정한 크기로 조립된 촉매를 수용하는 촉매탑(111)에서는 생성가스의 압력강화(Pressure Drop)를 최소화하도록 한다. 이 때 촉매탑(111)의 운전온도는 400 ~ 450℃ 정도로 반응기(106)의 온도와 동일하거나 약간 낮은 온도에서 유지된다.
이 때, 긴 사슬(Long Chain)을 가진 열분해 생성가스(탄화수소 가스)는 촉매와 접촉하면서 일정한 사슬크기로 전환되어 관을 통해 응축기(112)로 이동한다. 응축기(112)에는 냉각수 순환시스템을 구비하고 있으며 이런 냉각수 순환시스템에 의해 생성가스를 간접 냉각하여 생성유로 회수하며, 생성유는 제3 배출관(123)을 통해 생성유 저장조(113)로 이동하여 저장된다. 이 때, 컨트롤밸브(125)는 닫혀 있으며 일정 시간동안의 운전이 종료되거나 일정한 양의 생성유가 회수되어 생성유 저장조(113)에 저장되었을 경우에는 전기적으로 작동하여 개방된다.
그리고, 응축기(112)에서 응축되지 않은 비응축성 가스는 가스압축기(114)에 의해 압축된다. 이 때, 가스압축기(114)는 발생원 압력계(117, 118)에서 측정하여 제공하는 용융기(104), 반응기(106)의 내부압력을 고려하여 그 흡입력을 조절한다. 즉, 가스압축기(114)는 발생원 압력계(117, 118)의 압력치가 부압(-500 ~ 0 mmH2O)을 유지하도록 흡입력을 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 가스압축기(114)는 비응축성 가스를 5 ~ 10kg/cm2 정도의 일정한 압력으로 가스저장조(115)에 저장하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명의 가스압축기(114)는 용융조(104) 및 반응기(106) 내의 열분해 가스(탄화수소)의 배출압력이 상압보다 낮은 압력을 유지하도록 발생원 압력계(117, 118)와 연계하여 그 흡입력을 조절하는 것이다. 이렇게 용융조(104) 및 반응기(106) 내의 압력을 낮게 유지하는 것은 열분해 가스의 배출을 용이하게 하여 열분해 생성유의 수율을 증가시키기 위해서다.
그리고, 대기압에서 열분해할 경우 발생하는 탄화수소는 공기보다 무겁기 때문에 반응기(106) 내에 체류하는 경우가 많아 체류시간이 길어질 경우 자체 열분해가 진행되는 경우가 많다. 그러나, 본 발명에서는 가스압축기(114)를 통해 반응기(106) 내의 탄화수소를 흡입하여 강제적으로 이동시킴으로써 열분해 생성유의 수율을 증가시킨다.
이렇게 저장된 비응축성 가스는 반응기(106)에 열을 제공하는 열풍로(116)의 열원으로 제공된다. 즉, 처음에는 자체 기름을 사용하던 열풍로(116)가 공급되는 비응축성 가스를 연료로 하여 반응기(106)에 열을 제공한다. 이 때, 열풍로(116)에 공급되는 압력이 별도로 필요할 경우에는 가스저장조(115)와 열풍로(116)의 사이에 인라인 부스터(In-line Booster)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는 비응축성 가스를 가스압축기를 이용하여 흡입 압축하도록 구성하고 있지만, 흡입 압축이 가능한 송풍기(2 ~ 5kg/cm2) 등을 이용하여도 무방하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물(폐고무류) 열분해장치의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 폐타이어는 호퍼(201)에 저장되고, 호퍼(201)의 하부로 배출된 폐타이어는 이송수단인 컨베이어(202) 및 스크루 피더(203)에 의해 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)로 순차적으로 이송되어 열분해된다. 상기 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)는 폐타이어를 각각 열분해하는 장치로서, 건조기(205)는 열분해 반응기(204)에서 미처 열분해되지 못하고 카본블랙에 잔류하는 가스를 열분해하면서 카본블랙과 철심을 건조하는 역할을 한다.
이렇게 반응기(204) 및 건조기(205)를 통해 열분해된 잔류물(카본블랙, 철심)은 냉각 및 이송장치(206)를 통해 냉각되면서 자석식 분리기(207)로 이송된다. 그러면, 자석식 분리기(207)에서는 폐타이어를 구성하는 철심을 분리하고, 나머지 잔류물(카본블랙)은 잔류물 저장조(208)로 저장된다.
그리고, 열분해 반응기(204)를 통해 열분해된 가스는 제1 급냉기(209)로 유도되고, 제1 급냉기(209)에서 생성된 고비점의 왁스분의 슬러지는 다시 반응기(204)로 회수된다. 또한, 건조기(205)를 통해 열분해된 가스는 제2 급냉기(210)로 유도되고, 제2 급냉기(210)에서 생성된 고비점의 왁스분의 슬러지는 다시 반응기(204)로 회수된다.
한편, 제1, 제2 급냉기(209, 210)에서 냉각된 열분해 생성물은 제1, 제2 응축기(211, 212)로 유입되고, 제1, 제2 응축기(211, 212)에서 간접 냉각되면서 응축된 생성유는 생성유 저장조(213)에 저장된다.
그리고, 제1, 제2 응축기(211, 212)에는 응축되지 않은 비응축성 가스를 압축하는 가스압축기(214)가 동시에 연결되고, 가스압축기(214)에는 압축된 가스를 저장하는 가스저장조(215)가 연결되며, 가스저장조(215)에는 압축된 비응축성 가스를 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)의 열원으로 제공하도록 열풍로(216)가 연결된다.
그리고, 상기 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)에는 그 내부에서 발생하는 각각의 압력을 측정하는 발생원 압력계(217, 218)가 각각 설치되고, 가스압축기(214) 및 가스저장조(215)에는 그 내부의 압력을 각각 측정하는 압축 압력계(219) 및 저장 압력계(220)가 각각 설치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 고분자 폐기물 열분해장치(200)의 구성요소들 중에서 앞서 설명한 열분해장치(100)와 대응하는 구성요소들은 그 기능이 동일함으로 그 설명을 생략하기로 하고, 기타 구성요소들은 일반적인 사항이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
아래에서는, 상기와 같이 구성된 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해방법에 대하여 상세히 설명하겠다.
본 발명의 열분해방법은 공급되는 폐타이어를 열분해 반응기(204)에서 1차로 열분해한 다음, 건조기(205)에서 2차로 열분해하여 각각 생성되는 가스를 제1, 제2 급냉기(209, 210)로 각각 유도한 후, 제1, 제2 응축기(211, 212)에서 각각 응축하여 생성유는 회수하여 생성유 저장조(213)로 이동시켜 저장하고, 응축되지 않은 비응축성 가스는 가스압축기(214)를 통해 압축한다. 이 때, 가스압축기(214)는 발생원 압력계(217, 218)에서 측정하여 제공하는 열분해 반응기(204), 건조기(205)의 내부압력을 고려하여 그 흡입력을 조절한다. 즉, 가스압축기(214)는 발생원 압력계(217, 218)의 압력치가 부압(-500 ~ 0 mmH2O)을 유지하도록 그 흡입력을 조절하는 것이 바람직하다. 또한, 가스압축기(214)는 비응축성 가스를 5 ~ 10kg/cm2 정도의 일정한 압력으로 가스저장조(215)에 저장하는 것이 바람직하다.
이렇게 저장된 비응축성 가스는 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)에 열을 제공하는 열풍로(216)의 열원으로 제공된다. 즉, 처음에는 자체 기름을 사용하던 열풍로(216)가 공급되는 비응축성 가스를 연료로 하여 열분해 반응기(204) 및 건조기(205)에 열을 제공한다. 이 때, 열풍로(216)에 공급되는 압력이 별도로 필요할 경우에는 가스저장조(215)와 열풍로(216)의 사이에 인라인 부스터(In-line Booster)를 설치하는 것이 바람직하다.
상기 실시예들에서는 폐플라스틱 및 폐타이어를 열분해하는 장치를 예를 들어 설명했지만, 고분자 폐기물의 종류에 따라 열분해장치의 구성에 약간의 차이가 있음을 감안하면, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 고분자 폐기물을 열분해하는 모든 장치에 적용할 수 있음은 당연하다.
앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치는 열분해 공정에서 필연적으로 생성되는 비응축성 가스를 별도로 회수하여 열분해에 소요되는 자체 연료원으로 활용하여 에너지 효율을 향상시키고 대기오염문제를 개선하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가스압축기를 통해 반응기 또는 건조기 내의 탄화수소를 흡입하여 강제적으로 이동시킴으로써 열분해 생성유의 수율을 증가시킬 뿐만 아니라, 반응기 또는 건조기 내의 압력증가를 차단하여 화재 및 폭발 등의 안전사고를 미연에 예방하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치 및 그 방법에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구의 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물(폐플라스틱) 열분해장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물(폐타이어) 열분해장치의 개략도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
100 : 열분해장치 102 : 호퍼
103 : 스크루 피더 104 : 용융기
106 : 반응기 108 : 급냉기
111 : 촉매탑 112 : 응축기
113 : 생성유 저장조 114 : 가스압축기
115 : 가스저장조 116 : 열풍로
117, 118 : 발생원 압력계 119 : 압축 압력계
120 : 저장 압력계

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 고분자 폐기물에 열을 가해 열분해하는 반응기와, 상기 반응기에서 생성된 가스를 냉각하여 고비점의 성분은 회수하고 열분해 생성물은 냉각하는 급냉기와, 상기 급냉기에서 냉각된 열분해 생성물을 응축하여 응축된 생성유는 저장조로 유도하고 응축되지 않은 비응축성 가스는 배출하는 응축기를 포함하는 고분자 폐기물의 열분해장치에 있어서,
    상기 반응기에 설치되어 그 내부에서 발생하는 압력을 측정하는 발생원 압력측정수단과,
    상기 응축기에 연통되어 있으며 상기 발생원 압력측정수단을 이용하여 상기 반응기의 내부압력이 -500 ~ 0 mmH2O 의 부압상태를 유지한 상태로 상기 비응축성 가스를 흡입 압축하며 그 압축력을 측정하는 압축 압력계를 구비한 압축수단 및,
    상기 압축수단에 의해 흡입 압축된 상기 비응축성 가스를 일정 압력으로 저장하였다가 상기 반응기의 열원으로 제공하며 상기 비응축성 가스의 저장 압력을 측정하는 저장 압력계를 구비한 가스 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 압축수단은 가스압축기 또는 송풍기인 것을 특징으로 하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 가스 저장수단은 상기 비응축성 가스를 5 ~ 10kg/cm2 로 저장하는 것을 특징으로 하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해장치.
  7. 고분자 폐기물에 열을 가해 열분해하는 반응기와, 상기 반응기에서 생성된 가스를 냉각하여 고비점의 성분은 회수하고 열분해 생성물은 냉각하는 급냉기와, 상기 급냉기에서 냉각된 열분해 생성물을 응축하여 응축된 생성유를 저장조로 유도하는 응축기와, 상기 반응기의 내부압력을 측정하는 발생원 압력측정수단과, 상기 응축기에서 응축되지 않은 비응축성 가스를 흡입 압축하며 그 압축력을 측정하는 압축 압력계를 구비한 압축수단 및, 상기 비응축성 가스를 일정 압력으로 저장하였다가 상기 반응기의 열원으로 제공하며 상기 비응축성 가스의 저장 압력을 측정하는 저장 압력계를 구비한 가스 저장수단을 포함하는 열분해장치에서 고분자 폐기물을 열분해하는 방법으로서,
    상기 반응기, 급냉기 및 응축기를 거쳐 응축된 생성유와 응축되지 않은 비응축성 가스를 각각 생성하는 제1 단계와,
    상기 생성유는 상기 저장조에 저장하고 상기 비응축성 가스는 상기 발생원 압력측정수단을 이용하여 상기 반응기의 내부압력이 -500 ~ 0 mmH2O 의 부압상태를 유지한 상태로 상기 압축수단으로 흡입 압축하는 제2 단계 및,
    상기 압축수단에 의해 흡입 압축된 상기 비응축성 가스를 일정 압력으로 상기 가스 저장수단에 저장하였다가 상기 반응기의 열원으로 제공하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물 열분해방법.
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