KR100590281B1 - 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의유화방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐합성수지를 열분해하여 연료를 회수할 수 있는 유화장치에 관한 것으로, 특히 용융상태의 폐합성수지액이 열분해반응로에서 기액분리되는 과정에서 그 반응로의 하부로부터 용융상태의 폐합성수지를 인출하여 별도의 가속분해로로 공급하여, 그 가속분해로에서 고온의 열분해를 통해 기액팽창상태로 상기 열분해반응로도 재공급되게 하여, 기액팽창상태의 폐합성수지가 열분해반응로 내에서 토출과 동시에 기체 및 액체로 분해되면서 다량의 유류가스가 생산되게 함으로,

보다 빠른 열분해를 통한 대량의 폐합성수지를 유화시킬 수 있음은 물론 그 처리시간이 현저히 단축되어 부가에너지의 사용량이 감소하므로 재처리 비용이 절감되는 것이며, 용융 반응상태의 폐합성수지를 재차 열분해하므로 그 분해효율이 크게 증대되어 폐합성수지로부터 얻어지는 연료의 회수율이 크게 증대되므로 매우 경제적인 효과가 있는 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치에 대한 것이다.

폐합성수지, 용융, 리보일러, 열분해, 응축, 중유분리기

Description

가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치 {Apparatus and method for emulsifying waste synthetic resin capable of increasing recovery rate by accelerated degradation process}

도 1은 본 발명에 의한 폐합성수지의 유화공정을 도시한 블럭 공정도

도 2는 본 발명에 의한 폐합성수지 유화장치의 전체 구성도

도 3은 본 발명에 의한 폐합성수지 유화장치의 리보일러 단면작동도

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 유화장치의 연결도로서,

도 4a는 폐합성수지의 유화공정 연결도

도 4b는 유화장치의 가열수단 연결도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 피더 2 : 용융로

3 : 열분해반응로 4 : 중유분리기

5 : 응축기 6 : 저장탱크

10 : 리보일러 11 : 유입관

12 : 토출관 13,13' : 분기관

본 발명은 폐합성수지를 열분해하여 연료를 회수할 수 있는 유화장치에 관한 것으로, 특히 용융, 열분해, 분리, 응축, 저장으로 되는 통상의 유화공정에 있어 그 열분해공정과 함께 별도의 가속분해공정을 통해 용융상태의 폐합성수지를 가속분해하여 순환시키므로, 보다 빠른 분해공정이 이루어지므로 대량의 폐합성수지의 재처리 및 이를 통한 다량의 연료를 얻을 수 있음은 물론 가속분해공정에 의해 그 연료의 회수율을 향상시키고 장기간 운전을 가능하게 하는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치에 대한 것이다.

근자에 들어 합성수지의 활용이 광범위하게 이루어지므로 대량의 폐합성수지가 배출되는데, 이러한 폐합성수지는 통상적으로 소각장으로 이송하여 소각처리하고 있으나 이는 자원의 낭비를 가져오고, 이를 처리하기 위한 소각시 2차오염 즉, 분진이나 HCI, SOX, NOX, 다이옥신 등의 오염물질이 다량으로 배출되므로 환경오염을 초래하게 되고 이로 인한 악취와 함께 인근 주민들의 민원이 빈번한 문제점이 있는 것이다.

따라서, 소각 이외의 방법으로 매립을 통한 폐기방법을 택하고 있으나, 이 또한 자원의 낭비와 토양오염의 문제점을 안고 있는 것이다.

이에 따라 근자에 들어서는 환경오염을 방지하고 에너지를 취득하여 활용하 도록 소정의 분해공정을 거쳐 오일을 추출하는 여러 기술이 제안되어 왔는 바, 그 기본원리를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

폐비닐이나 폐플라스틱 등의 폐합성수지의 원료는 석유이고 휘발유, 디젤유, 액화가스 역시 석유로부터 추출되는 것으로서, 폐합성수지의 원료는 분자량이 큰 고분자로 되어 있고 그 조성은 탄소와 수소로 되어 있다.

또한, 정유업체에서 생산되는 휘발유, 디젤유 등은 분자량이 비교적 작은 것이며, 그 조성 역시 탄소와 수소로 이루어져 있는 것이다.

이에 따라 분자량의 조성 전환에 의해 폐합성수지로부터 휘발유, 디젤유, 가스 등으로 전환할 수 있는 바, 그 이론적 근거로서 폐합성수지를 분자량이 매우 큰 고체석유로 볼 수 있으므로 이를 액체화하여 크래킹하면 액체와 기체로 조성된 석유로 전환할 수 있다는 것이다.

이러한 크레킹 방법으로는 통상적으로 열분해를 이용하고 있으며, 최근에는 열과 촉매를 동시에 사용하는 방법이 대두되고 있는 실정이다.

또한, 상기한 열분해에 의한 폐합성수지의 유화장치를 개략적으로 설명하면,

잘게 부수어진 폐합성수지를 호퍼로부터 고온의 용융로로 공급하여 겔상으로 용융되게 한 후, 겔상의 용융액을 고온의 열분해 반응로에서 기체와 액체로 분리시킨 후, 유류성분을 갖는 기체상의 가스로부터 왁스성분의 중유를 분리하고 중유가 분리된 가스를 다시 콘덴서에 의해 응축시켜 액상의 연료를 얻게 되는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같은 통상의 유화공정 및 그 장치는 열분해에 의한 유 류성분을 갖는 기체를 발생시켜 이로부터 연료를 추출하는 것으로서, 열분해에 의한 분리시간이 상대적으로 길어 많은 량의 폐합성수지를 처리하지 못하게 되므로 열손실에 따른 과도한 부가에너지의 소비가 발생하는 것이며,

이를 통한 연료의 회수율 또한 극히 낮은 수준이어서 설비 및 사용되는 에너지의 규모나 사용량에 비해 생산되는 연료의 량이 적어 매우 비경제적일 뿐만 아니라 열분해 과정에서 생성되는 탄화물로 인하여 열전달 효율이 감소하여 장기간의 연속운전이 불가능 한 문제점이 있었던 것이다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 제거코자 안출된 것으로서, 용융상태의 폐합성수지액이 열분해반응로에서 기액분리되는 과정에서 그 반응로의 하부로부터 용융상태의 폐합성수지를 인출하여 별도의 가속분해로로 공급하여, 그 가속분해로에서 고온의 열분해를 통해 기액팽창상태로 상기 열분해반응로로 재공급되게 하여, 기액팽창상태의 폐합성수지가 열분해반응로 내에서 토출과 동시에 기체 및 액체로 분해되면서 다량의 유류가스가 생산되게 함으로,

보다 빠른 열분해를 통한 대량의 폐합성수지를 유화시킬 수 있음은 물론 그 처리시간이 현저히 단축되어 부가에너지의 사용량이 감소하므로 재처리 비용이 절감되는 것이며, 용융 반응상태의 폐합성수지를 재차 열분해하므로 그 분해효율이 크게 증대되어 폐합성수지로부터 얻어지는 연료의 회수율이 크게 증대됨과 동시에 용융상태의 폐합성수지를 계속적으로 순환 유동시켜 탄호물의 형성을 최소화하여 장기간 연속운전이 가능하게 되므로 매우 경제적인 효과가 있는 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 폐힙성수지의 유화공정을 도시한 블럭 공정도이고, 도 2는 본 발명에 의한 폐합성수지 유화장치의 전체 구성도이다.

먼저, 본 발명에 의한 폐합성수지의 유화방법을 살펴보면,

분쇄 상태의 연료투입공정과; 투입된 연료의 용융공정과; 용융상태의 폐합성수지를 반응로에서 분해하는 열분해공정과; 열분해시 발생하는 기체로부터 왁스성분의 중유를 분리하는 중유분리공정과; 중유분리된 기체를 콘덴서에 의해 응축하는 응축공정과; 응축된 액상의 연료를 탱크로 수거하는 저장공정으로 되는 공지의 폐합성수지의 유화공정에 있어서,

상기 열분해공정에서 분해되는 용융상태의 폐합성수지를 인출하여 별도의 가속분해로인 리보일러(Reboiler)로 공급되게 하여, 그 리보일러내의 복수개로 분할된 분기관를 통해 용융상태의 폐합성수지가 열교환되면서 기액상태로 팽창되게 하여 이를 반응로로 재공급하는 가속분해공정을 더 추가하여, 그 폐합성수지로부터의 연료 회수율이 향상되게 하며 용융상태의 폐합성수지를 계속적으로 순환 유동시켜 탄화물의 생성을 최소화 하도록 한 것이다.

또한, 상기한 리보일러내의 분기관 내부주면에 고착되는 탄화물은 일정주기마다 스팀을 용융상태의 폐합성수지가 공급되는 반대의 방향으로 주입하고 열을 가하여 스팀 분위기에서 탄화물을 제거하는 탄화물 제거공정을 더 수행함으로서 안정적이면서 연속적으로 폐합성수지를 이용한 유화공정을 완성할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이러한 폐합성수지의 유화장치를 살펴보면,

피더(1)로부터 분쇄상의 폐합성수지를 용융로(2)로 공급되게 하고, 상기 용융로(2)로부터 발생하는 겔상의 폐합성수지는 고온의 열분해반응로(3)로 공급되게 하여, 상기 열분해반응로(3)로부터 발생하는 유류성분을 갖는 기체가 중유분리기(4)로 공급되게 하며, 상기 중유분리기(4)에는 별도의 응축기(5)를 연결하고, 응축기(5)의 타단에는 저장탱크(6)를 형성하여 된 공지의 폐합성수지 유화장치에 있어서,

상기 열분해반응로(3)에는 별도의 리보일러(10)를 연결 형성하되, 열분해반응로(3)의 하단과 리보일러(10)의 상부를 유입관(11)에 의해 연결하고, 리보일러(10)의 하단과 열분해반응로(3)의 상부는 별도의 토출관(12)에 의해 연결하여, 고온의 리보일러(10)를 통해 열교환 된 폐합성수지가 기액팽창상태로 열분해반응로(3)로 재공급되게 하되,

상기한 리보일러(10)는 내부에 평행 이격상태로 위치한 복수개의 분기관(13)(13')이 내장되어, 상기 유입관(11)으로부터 유입된 폐합성수지 용융액이 상기 분기관(13)(13')을 통해 나뉘어져 열분해 후 상기 토출관(12)을 통해 열분 해반응로(3)로 제공되게 한 것이다.

이러한 본 발명 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치의 공정별 작용 및 그 장치를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 리보일러(10)는 도 3의 도시와 같이 본체의 내부에 평행 이격상으로 고정된 다수의 분기관(13)(13')으로 이루어진 것으로서, 상기한 분기관(13)(13')은 유입관(11)으로부터 유입된 폐합성수지 용융액이 그 분기관(13)(13')을 통해 분기 유동하면서 열접촉 면적을 극대화시켜 단시간에 보다 효율적인 열분해 효과를 얻음과 동시에 폐합성수지 용융액을 계속적으로 순환 유동시켜 탄화물의 생성을 최소화 하고자 한 것이다.

이러한 리보일러(10)의 내부 분기관(13)(13')은 탄화물의 생성을 최소화 할 지라도 본 발명 장치를 연속적으로 사용함에 따라 열분해과정에서 발생되는 탄화물이 그 분기관(13)(13')의 내벽에 고착되게 되는데, 이러한 탄화물은 분기관(13)(13')의 내경을 점차 막아 그 용융액의 흐름을 좋지 못하게 함은 물론 열전달 효율을 저하시켜 열분해 효과가 저감되게 하는 직접적인 원인이 되므로,

일정주기마다 상기한 탄화물을 제거하여야 하는 것인데, 이때에는 별도의 탄화물제거공정 즉, 스팀을 용융상태의 폐합성수지가 공급되는 반대의 방향으로 주입하고 열을 가하여 스팀 분위기에서 그 탄화물이 제거되게 함으로서, 본 발명 유화장치를 안정적으로 연속 사용할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명 유화장치는 도 4a의 관체 연결도 및 도 4b의 도시와 같은 열 원 연결도와 같이, 잘게 분쇄된 상태의 폐합성수지를 별도의 호퍼(도면에는 미도시함)를 통해 피더(1)로 공급하면 상기 피더(1)에 의해 일정량의 분쇄상태 폐합성수지를 용융로(2)로 연속 공급하게 되는 것이며,

상기 용융로(2)는 약 320℃의 가열로로서, 고온의 가열에 의해 고체상태의 폐합성수지가 겔상으로 용융되는 것이다.

이러한 용융상태의 폐합성수지는 공급관을 통해 인접한 열분해반응로(3)로 공급되는 것인데, 상기한 열분해반응로(3)의 내부온도는 약 430℃ 정도의 고온으로서, 지속적인 가온을 통해 폐합성수지에서는 유류성분을 포함한 기체가 발생되는 것이다.

이때 발생하는 기체는 중유분리기(4) 및 응축기(5), 저장탱크(6)로 순차 공급되면서 연료가 추출되는 것이데, 상기한 기체의 발생량에 따라 연료의 추출량이 결정되는 것으로서, 용융로(2)로부터 공급되는 겔상의 폐합성수지를 보다 빠르게 기액 분리시켜야 효율적인 에너지의 회수는 물론 그 처리시간이 단축되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는, 상기한 열분해반응로(3)의 일측에 별도의 리보일러(10)를 형성하여, 상기 열분해반응로(3)의 하부와 리보일러(10)의 상부를 유입관(11)에 의해 연결하고, 상기 리보일러(10)의 하부와 열분해반응로(3)의 상부를 토출관(12)에 의해 연결 형성함으로서,

용융상태의 폐합성수지를 상기 유입관(11)을 통해 리보일러(10) 내부로 유입되게 하고, 약 430℃의 가열에 의해 그 리보일러(10) 내부에서 상기한 폐합성수지는 재차 열분해되어 하부 토출관(12)을 통해 열분해반응로(3)로 공급되는 것이다.

이때, 상기한 토출관(12)을 따라 배출되는 폐합성수지는 열분해에 따른 기액 팽창상태를 갖고 있는 것으로서, 열분해반응로(3)로 토출됨과 동시에 유류성분을 갖는 기체는 중유분리기(4)로 공급되고 액상의 폐합성수지는 다시 그 열분해반응로(3) 내부에서 지속적인 열분해과정을 거치게 되는 것이다.

따라서, 상기한 열분해반응로(3) 자체의 열분해작용 및 상기 리보일러(10)를 통한 2차 열분해작용을 동시에 실시하여 보다 증대된 유류가스를 얻을 수 있어, 상기 분리된 가스로부터 많은 량의 연료를 추출할 수 있게 되는 것이다.

특히, 상기한 바와 같은 열분해공정 및 가속분해공정을 동시에 수행하는 경우 약 80% 정도의 회수율이 나타나므로, 대량의 폐합성수지로부터 빠르게 대량의 연료를 고효율적으로 추출할 수 있을 뿐만 아니라, 각 용융로 및 반응로, 리보일러 등에 공급되는 열에너지 또한 비교적 적은 에너지만이 사용되므로 매우 경제적이라 할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법 및 그 장치는, 보다 빠른 열분해를 통한 대량의 폐합성수지를 유화시킬 수 있음은 물론 그 처리시간이 현저히 단축되어 부가에너지의 사용량이 감소하므로 재처리 비용이 절감되는 것이며, 용융 반응상태의 폐합성수지를 재차 열분해하므로 그 분해효율이 크게 증대되어 폐합성수지로부터 얻어지는 연료의 회수율이 크게 증대되므로 매우 경제적인 효과가 있으며 또한, 리보일러 관 내면에 고착되는 탄화물 을 일정 주기로 스팀 분위기에서 가열하여 제거하게 됨으로서, 장치를 분리시켜 내부를 청소하는 불편없이 셋팅 상태에서 장기간 최적의 운전 상태를 유지할 수 있게 됨으로 유지 보수에 따른 시간과 비용 면에서도 매우 경제적인 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 분쇄 상태의 연료투입공정과; 투입된 연료의 용융공정과; 용융상태의 폐합성수지를 반응로에서 분해하는 열분해공정과; 열분해시 발생하는 기체로부터 중유를 분리하는 중유분리공정과; 중유분리된 기체를 콘덴서에 의해 응축하는 응축공정과; 응축된 액상의 연료를 탱크로 수거하는 저장공정으로 되는 공지의 폐합성수지의 유화공정에 있어서,

   상기 열분해공정에서 분해되는 용융상태의 폐합성수지를 인출하여 별도의 가속분해로인 리보일러(Reboiler)의 내부에 평행 이격되게 형성되는 복수의 분기관으로 공급하여, 상기 분기관을 통해 분기 유동되는 용융상태의 폐합성수지가 열교환되면서 기액상태로 팽창되게 하여 이를 반응로로 재공급하는 가속분해공정과;

   상기 리보일러의 내부 분기관에 스팀을 용융상태의 폐합성수지가 공급되는 반대의 방향으로 주입하고 열을 가하여 스팀분위기에서 분기관 내벽의 탄화물이 제거되게 하는 탄화물 제거공정

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화방법.
2. 피더(1)로부터 분쇄상의 폐합성수지를 용융로(2)로 공급되게 하고, 상기 용융로(2)로부터 발생하는 겔상의 폐합성수지는 고온의 열분해반응로(3)로 공급되게 하여, 상기 열분해반응로(3)로부터 발생하는 유류성분을 갖는 기체가 중유분리기(4)로 공급되게 하며, 상기 중유분리기(4)에는 별도의 응축기(5)를 연결하고, 응축기(5)의 하단에는 저장탱크(6)를 형성하여 된 공지의 폐합성수지 유화장치에 있어서,

   상기 열분해반응로(3)에는 별도의 리보일러(10)를 연결 형성하되, 열분해반응로(3)의 하단과 리보일러(10)의 상부를 유입관(11)에 의해 연결하고, 리보일러(10)의 하단과 열분해반응로(3)의 상부는 별도의 토출관(12)에 의해 연결하여, 고온의 리보일러(10)를 통해 열교환된 폐합성수지가 기액팽창상태로 열분해반응로(3)로 재공급되게 하되,

   상기한 리보일러(10)의 내부에는 평행 이격상의 분기관(13)(13')을 복수 형성하여, 그 양단이 유입관(11) 및 토출관(12)을 향하도록 함을 특징으로 하는 가속분해공정에 의해 회수율이 향상되는 폐합성수지의 유화장치.

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