KR100558371B1

KR100558371B1 - 폐타이어에서 연료유 추출 장치

Info

Publication number: KR100558371B1
Application number: KR1020030039520A
Authority: KR
Inventors: 성성환; 천필지
Original assignee: 성성환; 천필지
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20040110292A

Abstract

본 발명은 소정 직경과 길이를 가지는 스테인레스 재질로 되는 건류로 내부에는 고온의 포화증기(약 500℃)를 분사함과 아울러 외부 가열장치에서 고열을 건류로에 방사하여 호퍼로 부터 내부에 장입되는 폐타이어 절편들을 고열로 건류하여 폐타이어 절편들에서 건류가스를 발생시키게 하고 이 건류가스를 응축 냉각하여 응결되는 정제 연료유를 생성하도록 폐타이어의 연료유 추출 장치에 대한 발명이다.

Description

폐타이어에서 연료유 추출 장치{The equipment that extract fuel oil in lungs tire}

도 1은 본 발명상으로 실시구성되는 폐타이어에서 연료를 추출하는 공정 블럭다이어그람.

도 2는 도 1상의 공정으로 되는 각 장치들을 거치면서 폐타이어 절편으로 부터 연료유를 추출하는 각 장치 파이프라인을 도시한 배관도.

도 3은 도 2상으로 추출한 카본(탄소)을 별도 처리하여 카본을 카본 블랙으로 제품화하는 공정을 참고로 도시한 카본 생산 공정 블럭다이어그람.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

C. 카본 g. 연료유가스 N. 토출노즐

P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11,P12. 파이프라인 SP. 증기토출관

S. 스팀발생장치 T. 절편 W. 철심

1. 건류로 2. 호퍼 3. 재료투입관

3a. 수평관 4. 공기차단밸브 5. 유입스크류

6. 축 7,8. 모터 9. 전동수단

10,10a. 가열장치 11. 냉각장치 12. 스크류

13. 펌프 13a. 순환펌프 14. 1차 냉각기

14a. 2차 냉각기 15. 배출파이프 16. 카본철심세퍼레이터

17,17a. 응결연료유 18. 1차 연료유저장탱크 18a. 2차 연료유저장탱크

19. 자켓 20. 쿨링타워 21. 이송펌프

22. 유, 수 분리기 23. 정수장치

본 발명은 폐타이어의 주성분인 고무에서 고무가 함유하고 있는 화력이 높은 연료유를 추출하여 보일러 등의 연료유 등으로 사용할 수 있도록 하는 연료유 추출 장치에 대한 것으로 폐타이어는 그대로 방치하면 부식되지 않고 자연경관을 해칠뿐 아니라 환경공해를 유발하게 되고 이러한 폐타이어는 전국적으로 발생량이 엄청나게 많아 이 폐타이어를 폐기하기 위하여 세편으로 절단하여 매립하거나 시멘트 킬른(kiln;소성로)의 가동 연료로 사용하거나 일부는 일반적으로 외부에서 가열하게 되는 용융로에 투입하여 용융건류처리 하여 왔다.

그런데 종래 폐타이어를 그대로 또는 세편으로 절단하여 매립하면 장기간이 지나면서 타이어 제조시 필히 가황처리가 된 폐타이어 고무에 함유된 황(S)이 침출되어 토양을 강산성으로 오염시켜 식물의 생장을 교란하여 생태계에 악영향을 미치 며 지상에 노출 폐기시키면 미관을 해치며 이 폐타이어 절편을 보일러 또는 시멘트 킬른의 가동 연료로 사용하면 폐타이어의 연소시 엄청난 유독가스와 그을음이 발생하고 종래 건류로 외부에서 가열하는 구조의 건류로로 건류하여 생성되는 연료유는 잔류 유황을 1.2%정도 함유하고 있어 인체 및 동,식물에 치명적인 유해성분인 유황 및 다이옥신 및 탄소성분인 매연 등이 발생하여 대기를 오염시키는 문제점 등이 발생된다.

본 발명은 종래 건류로의 문제점을 해결하고 보다 완전연소에 근접하도록 건류로 내부에는 고온의 포화증기(약 500℃)를 분사함과 아울러 외부 가열장치에서 고열을 건류로에 방사하여 호퍼로 부터 내부에 장입되는 폐타이어 절편들을 고열로 건류하여 폐타이어 절편들에서 건류가스를 발생시키게 하고 이 건류가스를 응축 냉각하여 응결되는 정제 연료유를 생성하여 이 정제 연료유는 정제 연료유탱크에 저장하고 건류되면서 생성되는 타이어의 강도 유지를 위하여 타이어 제조시 타이어 고무속에 매입되어 있던 철심은 별도로 수거하여 금속 원료로 재사용하는 한편 잔류탄소(카본)는 첨부한 도면 도 3에 도시한 공정을 경유하면서 흑색 안료 등의 원료인 카본블랙을 제조하게 되는 바,

본 발명상으로 실시구성되는 각 장치 파이프라인을 첨부한 도면 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상술하면 다음과 같다.

본 발명상의 건류로(1)는 건류로(1) 내부에 고온의 증기를 분사하여 이 건류가스 중 H₂S를 증기중의 수소분자가 결합하여 H₂SO₄가 되도록 유도결합하게 하는 탈황방식으로써 본 발명상의 중요 장치중의 하나인 건류로(1)의 구조는 소정 직경과 길이로 되는 스테인레스재질(SUS310S)의 건류로(1) 일측 선단에 "L" 단면으로 되는 구조의 미리 소정크기로 재료 투입 호퍼(2)가 상단에 구비된 "L"형 재료투입관(3)이 연결되되 "L"형 재료투입관(3) 상측에 다수개의 공기차단밸브(4)가 연결되고 "L"형 재료투입관(3)의 수평관(3a)에는 재료투입호퍼(2)로 부터 일정한 크기로 미리 절단한 폐타이어 절편(T)을 건류로(1) 내부로 유입시키는 절편 유입스크류(5)가 축(6)에 형성된 모터(7)와 연결되게하는 한편, 이러한 건류로(1)를 모터(8)와 체인 또는 밸트 등의 전동수단(9)으로 연동되게하여 이 건류로(1)가 일정한 회전수로 회전되게 하며 이 건류로(1) 외주면측에서 공지한 별도의 장치로 구비된 고열 스팀발생장치(S)에서 발생된 스팀(

)을 건류로 내부로 수평적으로 인입하는 스팀토출노즐(N)이 하향으로 다수개 구비된 증기토출관(SP)이 건류로(1) 외주면에 장치된 가열장치(10a)가 위치한 곳까지 위치되는 길이로 내설하고 가열장치(10)(10a) 및 냉각장치(11)를 공지한 수단으로 위치고정시키고 건류로(1) 내주면 전체에는 일정한 피치의 스크류(12)가 소정높이로 돌출형성되게하여 건류로(1)가 회전하면 유입된 폐타이어 절편(T)들이 외부의 가열장치(10)(10a)에서 방사되는 고열과 건류로(1) 내부에 인입된 스팀파이프(SP)의 노즐(N)로 부터 분사되는 고온의 포화증기(약 500℃)의 고열에 의하여 절편(T)들이 건류되고 회전하는 스크류(12)가 건류되는 절편(T)들을 유입 반대방향으로 밀어내게하며 이 가열장치(10)(10a)들을 지나면서 절편(T)들은 건류되어 밀폐된 건류로(1) 내에 생성된 건류가스와 증기는 파이프라인(P1)을 통하여 펌프(13)의 감압으로 1차냉각기(14)로 유입되게하고 건류시 생성된 카본(탄소)(C) 및 철심(W)은 각각 배출파이프(15)(15a)를 통하여 각각 배출되되 철심(W)은 폐기처분하거나 철제품 원료로 재활용하게 하고 카본(탄소)는 배출파이프(15)를 통하여 카본철심세퍼레이터(16)을 통과하게 하여 철심(W)과 카본(C)을 2차분리처리하게 하여 이 카본(C)은 첨부한 도면 도 3에 도시한 처리공정을 거쳐 카본블랙을 제조하게 하며 1차 냉각기(14)를 거쳐 응결되어 액체로 성상이 변화된 응결연료유(17)는 파이프라인(P2)을 따라 연료유저장탱크(18)로 보내어져 저장되게 하는 한편 이 1차 연료유 저장탱크(18)에서 기화된 연료유가스(g)는 파이프라인(P3)을 통하여 2차 냉각기(14a)로 보내게하여 응결연료유(17a)를 생성하여 파이프라인(P4)을 통하여 2차 연료유저장탱크(18a)에저장하여 일부는 파이프라인(P5)을 통하여 가열장치(10)(10a)의 보조 연료로 사용될 수 있게하며, 1차 냉각기(14) 및 2차 냉각기(14a)는 각각 냉각수 자켓(19)을 구비하여 냉각수 순환 펌프(13a)를 가동하여 각각 파이프라인(P6)(P7)을 통하여 쿨링타워(20)와 연결되게하여 냉각수를 순환시키게하고 1차 연료유 저장탱크(18)와 2차 연료유 저장탱크(18a)에 저장된 연료유(17)(17a)는 탱크(18)(18a) 하부와 연결된 파이프라인(P8)을 따라 연료유 이송펌프(21)의 펌핑압에 의하여 별도로 구비된 유,수분리기(22)를 통과하여 정제연료유로 제품화 하며 참고로 유, 수분리기(22)를 통하여 분리된 황산은 폐기하며 증기가 응결하여서 생성된 물은 정수장치(23)를 거쳐서 파이프라인(P9)을 통하여 스팀발생장치(S)와 연결되게 한 파이프라인을 형성하여 연료유를 지속적으로 생산할 수 있게 본 발명의 전체 폐타이어에서 연료유를 추출 장치가 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명 장치의 동작 상태를 설명하면 원료인 폐타이어 절편(T)이 투입되기 전에 예열하여 가동온도인 건류로(1)의 내부온도가 500~600℃에 도달되면 다수개(도면상으로 3개)의 공기차단 밸브(4)를 개폐하여 건류기(1)에 절단된 폐타이어 절편(T)이 스크류(5)에 의하여 유입되면 이미 건류기(1) 내부는 반응조건의 온도에 도달되어 있음으로 건류물질인 폐타이어 절편(T)이 유입되는 즉시 반응(열분해)이 시작되기 시작한다.(이때 건류물질에 의하여 유지온도가 내려가면 즉시 외부가열기가 작동되어 용융건류조간의 온도를 유지할 수 있게 설계되어 있으나 이는 공지 기술이므로 설명을 생략함) 일정한 시간이 경과하면 폐타이어 절편(T)들은 건류가스를 발생하면서 건류 물질인 고분자합성물(고무성분)은 CH의 고리가 끊어지면서 분해가 이루어지기 시작하여 약 3~4시간이 지나면 탄화수소와 잔류탄소, 철심으로 분해가 이루어지고 이와 동시에 용융건류시 에너지로 주입된 고온스팀 주입온도 500~600℃가 건류물질과 반응하면서 열에너지를 일부 상실하여 430~460℃로 변화되어 건류가스와 혼합되어 건류가스에 함유된 황(S)과 유리된 상태의 가스로 파이프라인(P1)을 통하여 가스추출 펌프(13)에 의해 1차 냉각기(14)로 유입되되 이 냉각기(14)는 냉각수 자켓이 구비되어 있어 이 자켓(19)으로 외부 쿨링타워(20)에서 순환펌프(13a)로 계속적으로 냉각수를 유입 배출되도록하여 순환 냉각되며, 냉각수의 온도는 30℃미만으로 관리되어 응축 냉각된 정제연료유와 황산은 1차 오일저장탱크(18)에 저장되고 잉여가스는 2차 냉각기(14a)로 이송되어 응측되어 저 비중오일과 황산으로 생성되는 2차 연료유 저장탱크(18a)에 저장되고 남는 비 응축가스는 유도관(P5)을 통해 건류기(1)의 가열장치(10)(10a)의 열원으로 이용되는데 참고로 1,2차 연료유 저장탱크(18)(18a)는 적정량에 도달되면 설치된 레벨에 의하여 연료유 이송펌프(13)(13a)가 작동하여 유, 수 분리기(22)로 이송되어 황산과 정제연료유로 구분하여 황산은 정수장치(23)를 통하여 황과 물로 분리되어 물은 스팀발생장치(S)로 이송되고 잔류황은 불순물이 함유되어 있음으로 폐기 처분하게 된다.

참고로 본 발명 공정으로 얻어지는 폐타이어 건류공정을 거쳐 처리되는 물성조성표는 도표(1)과 같고

본 발명상으로 추출된 정제연료유의 성분분석은 도표(2)와 같다.

상기와 같은 우수한 성능의 연료유를 처리 곤란하였든 폐타이어로 부터 회수할 수 있어 폐타이어로 인한 자연 훼손방지와 폐자재 재활용, 그리고 폐타이어를 원료로 함에 따른 저렴한 생산비로 생산되는 새로운 연료유의 사용으로 인한 순수 연료의 절감 등의 획기적인 발명의 효과가 창출된다.

또한 본 발명에서는 폐타이어 절편의 건류를 건류로(1) 외부의 외부가열장치(10)(10a)의 가열을 별도의 에너지를 투입하지 않고 2차 연료유저장탱크(18a)에서 기화되는 가스를 연소시켜 가열하므로 건류 가열에너지를 보다 절약하면서 외부가열장치(10)(10a)를 가열하여 건류로(1)를 가열함과 동시에 건류로(1) 내부에 고온의 증기를 동시에 가하여 건류하게되므로 건류능률을 배가시키게 되는 등의 우수한 건류가스 발생 효과가 있다.

Claims

폐타이어의 절편(T)을 원료로 하여 연료유를 추출 장치의 구조를 구성함에 있어, 주 구조장치인 건류로(1)의 구조는 소정 직경과 길이로 되는 스테인레스재질(SUS310S)의 건류로(1) 일측 선단에 재료 투입 호퍼(2)가 상단에 구비된 "L"형 재료투입관(3)이 연결되되 "L"형 재료투입관(3) 상측에 다수개의 공기차단밸브(4)가 연결되고 "L"형 재료투입관(3)의 수평관(3a)에는 재료투입호퍼(2)로 부터 일정한 크기로 미리 절단한 폐타이어 절편(T)을 건류로(1) 내부로 유입시키는 절편 유입스크류(5)가 축(6)에 형성된 모터(7)와 연결되게하고, 이러한 건류로(1)를 모터(8)와 체인 또는 밸트 등의 전동수단(9)으로 연동되게하여 이 건류로(1)가 일정한 회전수로 회전되게 하며 이 건류로(1) 외주면측에 별도의 장치로 구비된 고열 스팀발생장치(S)에서 발생된 스팀(
)을 건류로(1) 내부로 수평적으로 인입하는 스팀토출노즐(N)이 하향으로 다수개 구비된 증기토출관(SP)을 내설하고 가열장치(10)(10a) 및 냉각장치(11)를 공지한 수단으로 위치고정시키고 건류로(1) 내주면 전체에는 일정한 피치의 스크류(12)가 소정높이로 돌출형성되게하며 이 가열장치(10)(10a)들을 지나면서 절편(T)들은 건류되어 밀폐된 건류로(1) 내에 생성된 건류가스와 증기는 파이프라인(P1)을 통하여 펌프(13)의 감압으로 1차냉각기(14)로 유입되게하고 건류시 생성된 카본(탄소)(C) 및 철심(W)은 각각 배출파이프(15)(15a)를 통하여 각각 배출되게 함과 아울러 카본(탄소)은 배출파이프(15)를 통하여 카본철심세퍼레이터(16)을 통과하게 하여 철심(W)과 카본(C)을 2차분리처리하게 하고 건류로(1) 타측 상측과 외주면에 냉각자켓(19)이 구비된 1차 냉각기(14) 사이에 펌프(13)가 개재된 파이프라인(P1)으로 라인을 연결하고 냉각수자켓(19) 상측과 쿨링타워(20)와를 파이프라인(P6)으로 연결하며 1차 냉각기(14) 하측과 1차 연료유 저장탱크(18)와를 파이프라인(P2)와 연결하며 쿨링타워(20)와 외주면에 냉각수 자켓(19a)이 구비된 2차 냉각기(14a)와를 순환펌프(13a)를 개재한 상태로 파이프라인(P7)과 연결하고 2차 냉각기(14a) 상측과 1차 연료유 저장탱크(18) 상단과 파이프라인(P3)로 연결하는 한편 1차 냉각기(14)의 자켓(19)과 2차 냉각기(14a)의 자켓(19a)과를 파이프라인(10)으로 연결하고 2차 냉각기(14a) 하단과 2차 연료유 저장탱크(18a) 상측과를 파이프라인(P4)와 연결하며 2차 연료유 저장탱크(18a) 상측과 가열장치(10)(10a)와 파이프라인(P5)으로 연결하고 1차 연료유 저장탱크(18) 하단과 2차 연료유 저장탱크(18a) 하단과를 이송펌프(21)를 중간에 개재한 유, 수 분리기(22)와 파이프라인(P8)으로 연결되게 하고 유, 수 분리기(22) 타측선단은 정제 연료유가 배출되는 파이프라인(P11)을 연결하며 정수장치(23) 타측과 스팀 발생장치(S)와를 파이프라인(P9)와 연결하고 정수장치(23) 하부에 배출 파이프라인(P12)과를 연결하여서 됨을 특징으로 하는 폐타이어에서 연료유 추출 장치.