KR100696558B1

KR100696558B1 - 중질유와 수분 및 폐유를 이용한 연료유 처리장치

Info

Publication number: KR100696558B1
Application number: KR1020050051254A
Authority: KR
Inventors: 박동규
Original assignee: 박동규
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2007-03-19
Also published as: KR20060131079A

Abstract

본 발명은 폐유를 이용한 대체연료유를 생산하는 장치의 일종으로서, 중질유 또는 폐유에 수분과 첨가제를 일정 비율로 혼합정제하여 연료유로 사용하는 것으로, 본 발명은 상기한 종래의 발명들과는 다르게 먼저 수분을 일정한 온도로 활성화시켜 놓고 다른 저장탱크내에 저장되는 원재료(폐유, 중질유)들도 동일한 온도로 유지되도록 하며, 이송되는 각 원재료가 이송되는 과정에서도 일정한 온도를 유지하도록 이송파이프에는 히팅장치를 구성하고 각 원재료를 혼합(희석)하는 과정을 종래의 방법과 달리하며, 첨가제를 넣어 교반하는 교반장치를 속도가변형으로 하며, 고속으로 회전하는 유화장치도 속도가변형으로 하여 각 장치내에서 1차 및 2차의 각각 다른 속도로 교반 및 마찰이 이루어지도록 구성하며, 상기 교반 및 유화장치에는 전자히팅방식과 자동센서에 의한 회전속도를 달리하거나 장치내의 원료들을 재차 되먹임(feed back) 공정처리하여 항상 일정한 온도에서 안정적으로 물질 결합조건을 최적으로 향상시키므로 혼합정제된 연료유가 오랜 시간이 경과하여도 유수분리가 이루어지지 않도록 안정된 연료유를 생산하는 방법과 장치를 제공하고자 한다.

대체연료유, 에멸젼화유, 유화제, 혼합유.

Description

중질유와 수분 및 폐유를 이용한 연료유 처리장치{A fuel oil Processing Unit which uses the moisture jungjilyu and waste oil}

도1은 본 발명에 따른 연료유의 처리공정에 대한 제조공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 중질유탱크 2. 물탱크 3. 정제유저장탱크 4. 혼합탱크

5. 첨가제탱크 6. 무기물유화제 7. 혼합물 8. 연료유

10. 제어판 30. 폐유의공정처리 40. 속도가변형교반장치

50. 속도가변형유화장치 41. 51. 되먹임공정

본 발명은 폐유를 이용한 대체연료유를 생산하는 장치의 일종으로서, 중질유 또는 폐유에 수분과 첨가제를 일정 비율로 혼합정제하여 연료유로 사용하는 것으로, 특히 활성화시킨 수분과 속도가변형 교반장치 및 유화장치를 사용하여 탄화물 덩어리인 기름을 분자형 크기로 잘게부수어 물질의 결합조건을 향상시키므로 혼합정제된 연료유가 오랜 시간이 경과하여도 유수분리가 이루어지지 않도록 안정된 연료유를 생산하는 기술과 장치를 본 발명에서 제공하고자 함이다.

일반적으로 대기오염의 방지 및 에너지 절약을 위하여 에멀젼화 시킨 대체연료유가 많은 관심을 불러 일으키고 있으며, 이러한 각종 폐유에 물과 유화제를 혼합 정제하여 에멀젼화 시킨 대체 연료유 생산방법으로 다양한 발명이 이루어지고 있으며 그 대표적 사례를 살펴보면 다음의 기재와 같은 것들이 있다.

각종 폐유의 종말처리장치로서 국내의 특허공보(공고번호:92-0006450호)를 살펴보면, 열매체 보일러(4)의 배관(12)이 내부에 설치되고, 투입된 각종폐유를 교반하기 위한 다수개의 교반기(2)가 설치된 가열탱크(1)와 폐기물(18)과 물과 기름을 분리하기 위한 회전체(19)를 갖는 횡형의 원심분리기(3)와, 상기 원신분리기에서 분리된 혼합유(물+기름)을 일시 저장하기 위한 혼합유 저장탱크(5)와, 첨가제 투입구를 가지며 유입된 혼합유를 교반하기 위한 교반기(10)가 설치되고 외부 순환관(16)을 갖는 교반탱크(7)와 상기 교반탱크의 외부 순환관(16)의 일개소에 설치되는 RPM6000~8000으로 가동되는 유화기(11)와 상기 교반탱크(7)에서 정제된 정제유가 유입되는 정제유 저장탱크(9)로 이루어진 것을 특징으로 하는 각종폐유의 종말처리장치가 제안되어 있다.

상기의 발명은 [슬러지가 포함된 각종 폐유를 원심분리기(3)를 통하여 슬러지와 혼합유(물+기름)를 분리하고, 분리된 혼합유에 첨가제를 넣어서 교반기(10)로 교반시킨 후, 다시 유화기(11)를 수회 통과하여 정제유로 사용하게 되는 것]임을 알 수 있다.

또한, 대체연료유의 제조방법과 제조장치로서 국내의 특허공보(공고번호:96 - 0014923호)를 살펴보면, 보일러용 대체연료유에 있어서, 필터프레스(filter press)를 장치한 진공탱크차량을 이용하여 산업체에서 수집한 각종의 폐액을 필터프레스에 의해 예비처리한 폐액과, 저유황벙커C유와, 무기염 조성물 용액 함유물을 각각 처리액 유입관을 통해 유입시켜 전기히터에 의해 온도 80~90℃에서 약 30분간 가열시키고, 진공혼합기내에서 100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 진공상태(7-10㎏/㎠)에서 혼합시켜 혼합액의 성분간의 이온결합을 용이하게 하도록 1차 유화처리를 시키며, 스크루마찰형 유화기내에서 1200-1500rpm의 고속으로 그 혼합액을 스크루축 말단의 테이퍼형성부에서 마찰시켜 혼합액의 물분자를 더 작은 입자로 분리시키고 최종적인 유화처리로 유수분리가 일어나지 않도록 처리하여 얻어진 위 대체연료유. 라고 제안되어 있다.

상기의 발명은 각종 폐유를 진공혼합하여 유수분리가 일어나지 않도록 하여 대체유로 사용하고자 하는 것으로, 유화제로 사용되는 각종 무기염들을 물과 일정 비율로 혼합하여 사용하고 있으며, 이들을 상기 특허청구범위에 의하여 살펴보면,

수집된 폐액, 저유황벙커C유, 무기염 조성물, 들을 히터가 내장된 각 처리조에서 온도 80~90℃에서 약 30분간 가열시키고, 진공혼합기내에서 100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 1차 유화처리를 시킨 후, 2차로 스크루마찰형 유화기내에서 1200-1500rpm의 고속으로 교반 마찰시켜서 대체연료유를 생산하고 있음을 알 수 있다.

그러므로, 상기한 인용발명들에서 설명한 바와 같이 폐유를 정제하여 사용가능한 혼합물(물+기름)을 사용하거나, 정제된 폐액과 저유황벙커C유를 사용하고 있으며, 교반기 또는 진공혼합기를 사용하여 첨가제 또는 무기염 조성물을 넣어 교반 하고 있고, 2차로 교반기의 속도보다 고속으로 회전하는 유화기를 사용하고 있음을 알 수 있어 전체적으로는 동일한 메카니즘에 의한 동일 기술사상 이라는 것을 알 수 있으며, 단지 어떠한 교반기와 유화기를 사용하고 있으며 전체적인 배열 및 배치 구성을 어떻게 구성하는지에 대한 차이가 있다고 할 것이다.

따라서, 에멜젼화시키는 대체연료유의 생산방법과 장치에서는 유화제로 사용되는 첨가제 및 촉매제 등은 기존에 사용되는 유화제와 동일. 유사한 것을 사용하며, 혼합유에 대해서 수분과 기름을 어떠한 방법으로 혼합시키므로 해서 유수분리가 오랜 시간동안 안정화된 상태로 유지시킬 것인지가 가장 큰 과제라고 할 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 발명들과는 다르게 먼저 수분을 일정한 온도로 활성화시켜 놓고 다른 저장탱크내에 저장되는 원재료(폐유, 중질유)들도 동일한 온도로 유지되도록 하며, 이송되는 각 원재료가 이송되는 과정에서도 일정한 온도를 유지하도록 이송파이프에는 히팅장치를 구성하고 각 원재료를 혼합(희석)하는 과정을 종래의 방법과 달리하며, 첨가제를 넣어 교반하는 교반장치를 속도가변형으로 하며, 고속으로 회전하는 유화장치도 속도가변형으로 하여 각 장치내에서 1차 및 2차의 각각 다른 속도로 교반 및 마찰이 이루어지도록 구성하며, 상기 교반 및 유화장치에는 전자히팅방식과 자동센서에 의한 회전속도를 달리하거나 장치내의 원료들을 재차 되먹임(feed back) 공정처리하여 항상 일정한 온도에서 안정적으로 물질 결합조건을 최적으로 향상시키므로 혼합정제된 연료유가 오랜 시간이 경과하여도 유수분리가 이루어지지 않도록 안정된 연료유를 생산하는 방법과 장치를 제공하고자 한다.

이하 본 발명의 목적 달성을 위한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 사용되는 용어를 정의하면,

폐유 - 각종 산업현장에서 수집한 찌꺼기 기름.

정제유 - 상기 폐유를 원심분리장치에 의하여 슬러지와 분리한 정제된폐유.

중질유 - 비교적 점도가 높고 연소율이 낮은 기름을 지칭하나,

본 발명에서는 '벙커C유'를 대표하여 지칭한다.

첨가제 - 통상 유화제로 사용되는 MgCl, CaCl, NaCo, 중의 일종.

혼합물 - 수분과 정제유 및 중질유에 첨가제가 혼합된 것을 말함.

연료유 - 교반장치 및 유화장치를 통하여 대체연료유로 완성된 제품.

통상의 각종 산업현장에서 발생하는 폐유를 모아서 재사용하기 위한 공지된 폐유의공정처리(30)를 설명하면, 각 수집된 폐유를 불순물 제거공정인 1차 필터링을 걸쳐서 저장탱크(31)에 저장하게 되며, 상기 저장탱크(31)에는 폐유의 유동성을 원활하게 하기 위한 히팅시설을 갖추며 이송라인(32)에도 히팅장치를 구비한다.

상기 저장탱크(31)에서 일정한 온도로 가열되어 폐유의 유동성이 원할해지면 원심분리장치(33)로 이송되여져 수분및기름과 슬러지로 분리정제되며, 원심분리장치(33)에서 정제된 정제유는 정제유저장탱크(3)로 이송되며, 불필요한 각종 슬러지 등은 폐기물탱크(34)로 이송처리 되도록 구성되며 폐기물탱크(34)에 수집되는 슬러지는 수분과 기름이 거의 없는 상태로 배출되므로 환경법에 의한 매립이 가능하다.

본 발명에서는 상기 폐유의 공정처리(30)에 의하여 정제된 정제유가 저장된 정제유저장탱크(3)와 동일 선상에 위치하도록 수분을 공급하는 물탱크(2)와 중질유탱크(1)를 각각 따로 설치하며, 각 탱크에는 저장물을 가열할 수 있는 히팅장치를 구성하되 전체 시스템을 콘트롤하는 제어부(10)의 제어를 받으며 항상 일정한 온도(약100℃)를 유지하도록 구성된다.

상기와 같이 각 저장탱크내에서 일정한 온도로 가열된 원재료(중질유,수분,정제유)는 히팅파이프(1', 2', 3')를 따라 혼합탱크(4)로 이송되어져 혼합탱크(4)내에서 150rpm의 회전속도로 혼합되면서 첨가제탱크(5)내에 저장된 무기물 첨가제(6)와 함께 배합되어 혼합물(7)이 되는 것이고, 혼합물(7)은 이송되는 원재료(중질유,수분,정제유)중에서 중질유와 정제유 60~70wt%에 대하여 수분20~30wt%이 되도록 제어부(10)에서 자동 콘트롤되며, 무기물 첨가제는 수분의 중량에 대하여 최고 30%가 초과되지 않는 범위에서 혼합되는 것이다.

상기의 혼합물(7)은 기어펌프가 구성된 이송라인(20)을 통하여 히팅장치가 구성된 속도가변형 교반장치(40)로 이송되어지며, 이송된 혼합물(7)은 1차 350rpm, 2차 650rpm에서 5분간 자동으로 교반된 후, 속도가변형 유화장치(50)로 이송된다.

이때 속도가변형 교반장치(40)에는 별도의 기어펌프가 구성되어 있는 되먹임(feed back)공정(41)에 의하여 교반되는 혼합물(7)이 자동으로 회전하게 된다.

한편, 속도가변형 교반장치(40)가 1차, 2차로 속도를 달리하는 것은 혼합물( 중질유, 활성화된 수분, 정제유)과 첨가제와의 접촉면적을 넓히기 위하여 회전체의 속도와 기어형태의 회전체로 하여금 접촉면적을 최적화시키기 위한 구성이다.

상기와 같이 혼합물(7)의 교반이 완료되면 속도가변형 유화장치(50)에서 1차 4800rpm에서 3분간, 2차 3500rpm으로 5분간씩 유화공정을 거치는 동안 교반장치(40)와 마찬가지로 별도의 기어펌프가 구성되어 있는 되먹임(feed back)공정(51)에 의하여 유화되는 혼합물(7)이 자동으로 회전하게 되고 유화공정이 완료되면 연료유저장탱크(9)에 저장된다.

상기에서와 같이 속도가변형교반장치(40)와 속도가변형 유화장치(50)를 거친 연료유(8)는 활성화된 수분과 첨가제에 의해 미세한 입자화되어 화학적 기계적 결합의 과정을 거쳐서 새로운 연료유(8)가 되는 것이다.

한편, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 사용되는 히팅파이프 또는 기어펌프가 구성되어 있는 이송라인에는 전자솔레로이드 밸브가 장착되어 있어 제어판의 제어에 따라 열리고 닫혀져 이송되는 각 혼합물의 유량을 적절하게 조정이 가능한 것이다.

이상과 같은 본 발명은 점도가 높은 중질유 및 폐유의 정제유에 대하여 일정 온도로 유지하는 것은 물론 혼합되는 수분(물)에 대하여도 활성화를 위하여 동일한 온도를 유지하도록 구성하므로서 비중차가 서로다른 물성의 혼합유가 안정적으로 혼합되는 것이며, 여기에 첨가제가 혼합되어 물성적으로 더욱 활성화되어 안정적인 물성의 변화를 가져올 수 있으므로 재처리공정이 끝나고 오랜 시간이 지나도 유수 분리가 되지 않는 대체연료유를 공급할 수 있다.

또한, 종래의 연료유 재처리장치에서 사용되는 단순히 회전속도가 일정한 교반 및 유화장치와는 달리 제어판의 제어를 받으며 속도가변형교반장치 및 속도가변형유화장치로 단일화 하여 비용절감과 크기를 소형화 할 수 있으며, 마이크로프로세서를 이용한 원격제어기술의 제어판을 사용함으로서 혼합유의 점도 및 적정온도를 유지할 수 잇으며 전자히팅방식으로 초기 가동시간을 단축하는 효과로 전체적인 공정에 대한 시간단축으로 비용절감의 효과도 가져올 수 있다.

Claims

폐유 또는 중질유(벙커C유)에 대하여 유화공정처리하여 대체연료유로 생산하는 제조공정에 있어서,

각 저장탱크내에 저장되는 원재료(폐유, 중질유, 수분)들을 동일한 온도(100℃)로 활성화시켜 유지되도록 함과;

상기의 각 원재료가 이송되는 과정에서도 일정한 온도를 유지하도록 이송파이프 및 이송라인 전체에는 히팅장치를 구성함과;

상기 각 원재료를 혼합(희석)을 위하여 혼합탱크내에서 150rpm의 회전속도로 혼합하면서 무기물 첨가제를 함께 배합시키어 혼합물을 만드는 과정에서 중질유와 정제유 60~70wt%에 대하여 수분20~30wt%이 되도록 제어부에서 자동 콘트롤하며, 무기물 첨가제는 수분의 중량에 대하여 최고 30%가 초과되지 않는 범위에서 혼합되도록 제어함과:

상기 혼합물은 속도가변형 교반장치에서 1차 350rpm, 2차 650rpm으로 5분간 자동으로 교반되면서 되먹임(feed back)공정에 의하여 교반함과;

상기의 교반이 완료되면 속도가변형 유화장치에서 1차 4800rpm에서 3분간, 2차 3500rpm으로 5분간씩 유화공정을 거치는 동안 되먹임(feed back)공정에 의하여 안정적으로 유화되어 연료유가 오랜 시간이 경과하여도 유수분리가 이루어지지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 중질유와 수분 및 폐유를 이용한 연료유 처리장치.