KR101056360B1 - 수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 - Google Patents
수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101056360B1 KR101056360B1 KR1020090018057A KR20090018057A KR101056360B1 KR 101056360 B1 KR101056360 B1 KR 101056360B1 KR 1020090018057 A KR1020090018057 A KR 1020090018057A KR 20090018057 A KR20090018057 A KR 20090018057A KR 101056360 B1 KR101056360 B1 KR 101056360B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon source
- polymer
- moisture
- drying
- solvent
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 title claims description 24
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 26
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 16
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 9
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 abstract 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 16
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 14
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 14
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 10
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/26—After-treatment of the shaped fuels, e.g. briquettes
- C10L5/32—Coating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/08—Drying or removing water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/20—Coating of a fuel as a whole or of a fuel component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/32—Molding or moulds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
본 발명은 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PET(Polyethylene terephthalate) 등을 주 원료로 하는 고분자 플라스틱 또는 폐플라스틱과 이를 용해하는 성질을 가지는 용제를 혼합하여 온도를 가열하는 방법으로 혼합 용액을 제조하는 방법과 이를 이용하여 다량의 수분이 포함된 석탄, 하수슬러지, 폐기물 등의 저급 탄소원을 혼합하여 온도를 올리면서 탈수 및 건조를 진행시키고 건조후 온도를 내리면서 용해된 플라스틱 성분이 탄소원의 주변에 잔류하도록 하고 나머지 용제는 회수하는 방법을 통하여 고수분의 탄소원에서 수분이 제거되고 고발열량의 고분자가 첨가됨으로써 건조와 동시에 발열량이 증가하도록 하는 방법이다. 이 때 고분자의 첨가량을 조절함으로써 생성되는 연료의 발열량을 조절할 수 있다. 고분자가 코팅된 건조 탄소원 일정량을 성형기에서 가압하여 일정한 형태의 성형탄을 제조할 때 코팅된 고분자는 바인더 역할을 하게 됨으로써 성형성을 좋게 하고 저장과 수송 중에 수분에 노출되더라도 기공 내부로 수분이 침투되는 것을 막는 역할을 한다.
탄소원, 고분자, 플라스틱, 건조, 성형
Description
본 발명은 탄소원을 고분자 물질로 코팅하는 방법 및 고분자 물질로 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료에 관한 것이다.
본 발명은 고함수 저급 석탄 또는 하수슬러지를 비롯한 다양한 종류의 탄소원을 연료로 효과적으로 이용하기 위하여 필요한 건조과정을 수행시키고, 산업체, 가정, 농사용 등에서 배출되는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PET(Polyethylene terephthalate) 등과 같은 고분자 폐플라스틱을 재활용하여 탄소원 연료의 발열량을 조절하고 성형성을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
인도네시아, 호주 등에 대규모로 부존하고 있는 고수분 석탄은 가격이 저렴함에도 불구하고 낮은 발열량과 과다한 수송비, 건조 후 수분 재침투 등과 같은 문제로 인하여 원활하게 활용이 되지 못하고 있다.
성형탄의 제조와 관련된 종래의 국내기술로는 플라스틱과 저급 탄소원을 혼합하여 용융시킨 후 노즐을 통하여 성형연료를 제조하는 "저공해 고발열량 성형탄의 제조방법(대한민국 특허 등록번호 10-0424849-00-00)"을 들 수 있다. 하지만 이 기술은 탄소원으로부터 수분의 건조를 전혀 고려하지 않고 있으며 용매를 사용하지 않고 플라스틱과 탄소원만 혼합한다. 특히 생산된 제품은 플라스틱과 석탄이 비슷한 비율로 혼합되고 유동층 연소에 적합하다.
석탄으로부터 수분을 제거하는 기술로는 UBC, BCB, MTE, K-Fuel, SynCoal 등 다수가 있지만, 본 발명 기술과 가장 근접한 기술은 UBC로서 중질유와 경질유를 혼합한 용액에 고수분의 석탄을 혼합하여 150℃이상, 3.5기압의 운전조건으로 수분을 제거한 후 중질유만 석탄에 남게하고 경질유는 회수하여 재사용하는 기술이다(일본 특허 제3920304). 이와 같은 일본 특허에서는 고가의 중질유를 사용하고 있다.
따라서, 수분을 함유한 탄소원을 저렴한 비용으로 건조시키면서 탄소원의 수분 재침투를 방지할 뿐만 아니라 탄소원의 성형성을 향상시키는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 수분함유 탄소원을 건조시키면서 수분의 재침투를 방지할 뿐만 아니라 탄소원의 고체 연료로의 성형성을 향상시키자 하는 발명이다. 특히, 본 발명에서는 폐기물, 예를 들어, 폐플라스틱으로부터의 고분자 물질을 이용함으로써 경제성을 획기적으로 향상시키고자 하는 발명이다.
본 발명에서는 폐기물, 예를 들어, 폐플라스틱중의 고분자 물질을 용매로 용해시키고, 이와 같은 방법으로 용해된 고분자 물질을 함유하는 용액으로 수분함유 탄소원을 건조시키면서 이를 고분자 물질로 코팅시킴으로써 본 발명에서 목적하는 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 수득하고 있다.
본 발명에 따르면, 수분이 많이 포함된 저품위 탄소원을 건조시키고 표면을 고분자 물질로 코팅함으로써 탄소원의 고체 연료로의 성형성을 향상시키고 수분의 재흡수를 방지하며 생성된 고체 연료의 발열량을 증가시키는 효과를 얻고 있다.
본 발명은 표면에 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법으로서, 고분자 물질을 함유하는 폐기물을 용매인 등유, 경유 또는 이들의 혼합물과 혼합하고 150℃ 이하의 온도로 가열하여 고분자 물질을 용매에 균일하게 분산시킨 다음 고형 이물질을 여과하여 고분자 물질과 용매의 혼합 용액을 수 득하는 단계; 상기 혼합 용액에 수분이 10 내지 80%인 탄소원을 첨가하고 가열하여 수분을 제거하는 단계; 및 감압하에 가열하여 상기 혼합 용액과 탄소원의 혼합물에서 용매 성분을 증류 제거하는 단계를 포함하여, 표면에 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법을 제공하고 있다.
본 발명의 방법에서, 고분자 물질은 바람직하게는 폴리에틸렌(PE: Polyethylene), 폴리프로필렌(PP: Polypropylene), 폴리스티렌(PS: Polystyrene), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS: Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이러한 고분자 물질의 공급원인 폐기물은 폐플라스틱, 예컨대, 폐비닐이 바람직하다.
본 발명의 방법에서, 고분자 물질과 용매의 혼합 용액중의 고분자 물질의 함량은 40중량% 이하이다. 이러한 고분자 물질은 탄소원을 코팅시키기에 적절한 양으로 사용된다. 고분자 물질의 양이 용매에 비해서 너무 많으면 잘 용해되지 않는 문제가 발생하여, 40중량% 이하의 양으로 사용되는 것이 적절하다.
본 발명의 방법에서, 탄소원은 수분 함량 10 내지 80중량%의 하수 슬러지 또는 석탄이다.
본 발명의 방법에서, 고분자 물질을 용매에 균일하게 분산시키는 온도는 본 발명에서 이용하고자 하는 고분자 물질의 사용된 용매에 대한 용해성을 고려할 때 150℃까지이면 충분하다.
본 발명은 또한 상기 본 발명의 방법에 의해서 제조되어 표면에 고분자 물질 이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제공하고 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 고체 연료로부터 제조된 성형탄을 제공하고 있다.
본 발명은 폐기물로부터 고분자 수지를 회수할 때 펠렛제조(RPF 포함), 열분해, 유화, 가스화, 소각과 같은 기존의 방법이 복잡한 공정을 거치거나 2차 오염을 발생시키는 것과는 달리 용매를 이용하여 고분자 수지를 용액으로 회수하여 액체 또는 고체 연료로 보관하거나, 연료로 사용하거나, 함수율이 높은 저급의 탄소원에서 수분을 제거시키는 동시에 고발열량을 가지는 고분자 수지를 코팅하는 방법을 제시한다. 탄소원에 고분자 수지를 코팅함으로써 생성되는 제품 탄소원의 발열량은 증가되고 저장 및 수송 중에 외부 수분이 제품 탄소원에 재 흡수되는 것을 방지하는 기술이다. 본 발명은 종래 기술에서와 같은 중질유 대신 고분자 수지(특히, 폐플라스틱)을 사용함으로써 경제성을 획기적으로 개선시키고 폐기물을 처리하는 부수적인 효과도 얻을 수 있다는 점이다. 또한 150℃이하로 공정의 온도가 낮아짐에 따라 에너지 소모량이 줄어드는 장점이 있다. 상압에서 운전되므로 초기투자비 및 운전유지비가 저렴하며 안전성이 향상된다. 또한 폐플라스틱과 같은 고분자 수지는 용매와 혼합된 상태에서 탄소원의 표면에 코팅되므로 탄소원의 기공내로 스며드는 중질유를 사용할 때보다 사용량이 줄어드는 잇점이 있다. 더욱이 잔류된 고분자 수지는 중질유분보다 휘발성이 낮아 자연발화의 문제가 적다는 장점이 있다.
본 발명의 기술적인 부분을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 폐비닐(1-1)과 용매(1-6)를 1차 혼합조(1)에 투입하고 교반하여 충분히 혼합하고, 혼합된 용액을 예열조(2)에 투입하여 10℃/분의 속도로 150℃ 까지 승온하면서 비닐성분을 용해시키고, 예열조에서 혼합용액이 균일화되면 필터(3)를 사용하여 이물질(1-2)을 분리 제거하고 2차 혼합조(4)로 이송하고, 이 때 고수분의 원료 탄소원(1-3)도 2차 혼합조(2)에 함께 투입하고, 혼합용액과 원료 탄소원 혼합물을 고-액 분리기(5)로 이송하고, 고-액 분리기에서 분리된 고체 성분을 기화기(6)로 이송되고 액체성분을 냉각조(7)로 이송하며, 기화기(6)에서 기화된 기체 성분을 냉각조(7)로 이송하고 고체 성분인 탄소원을 고체 연료로서 회수함으로써, 표면에 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제조하고 있다.
추가로, 본 발명에서는 냉각조(7)에서 기화기(6)로부터의 기체성분이 액화되며, 액화된 액체는 고-액 분리기로부터의 액체 성분과 혼합되고, 이어서, 냉각조로부터의 액체성분은 유-수 분리기(8)를 거치면서 기름 성분은 용매(1-6)로 회수되어 1차 혼합조(1)에 재순환되며, 분리된 물은 하수처리장치로 이송될 수 있다.
수분이 과다하게 많이 포함되어 있는 저등급 석탄과 하수슬러지와 같은 폐기 탄소원은 활용도가 낮을 뿐 만 아니라 처리 비용도 큰 부담이 되고 있다. 이로 인하여 자원 및 비용 낭비가 크므로 이를 성형탄의 원료로 활용하므로 국가적인 자원 활용도 증대와 에너지 자원의 확보에 기여하고자 한다. 아울러 현재까지 매립 및 소각처리 되어 환경오염의 원인이 되는 폐플라스틱을 활용함으로써 수분의 건조에 따르는 비용 상승을 억제하고자 한다. 상기의 목적을 달성하기 위하여 고분자 수지와 용매의 최적 조합 및 최적 운전 조건을 도출하여야 한다. 운전 조건으로는 온도와 압력 그리고 고분자 수지의 형태를 들 수 있다. 일반적으로 용매는 가격과 안전성, 수급성 등을 종합적으로 고려하여 등유 또는 경유를 가장 일반적으로 사용 한다. 여기에 고분자 수지를 어떠한 형태로 어느 온도에서 어느 정도로 혼합하느냐가 가장 중요하다. 폐비닐의 경우에는 등유와 일정 비율로 혼합하여 150℃ 미만으로 가열하면 모든 비닐 성분이 용해되어 균일 용액으로 변한다. 이와 마찬가지로 다른 고분자 수지의 경우에도 균일한 용액을 만들 수 있는데 용해 속도를 증가시키기 위하여 비닐과 같이 얇은 막 형태(또는 얇은 슬라이스)로 투입하는 것이 유리하다. 균일화된 용액의 점도는 온도와 혼합비에 따라 달라지므로 용도에 따라 달리할 수 있다.
본 발명은 국내외에서 생산되는 저품위 탄소원과 국내의 산업, 가정, 농사용 등에서 배출되는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PET(Polyethylene terephthalate) 등의 고분자 수지와 용매를 일정한 비율로 혼합한 용액의 제조와 이를 이용하여 저품위 탄소원으로부터 수분을 제거시키는 건조 공정과 고분자 물질을 탄소원과 함께 잔류시킴으로써 고발열량의 성형탄을 제조하는 기술로 구성된다.
고분자 물질로 저품위 탄소원 표면을 코팅함으로써 저장, 수송시 수분의 재침투를 방지하는 동시에 연소시에 고분자 물질이 먼저 기화하고 연소됨으로써 착화를 도우는 효과도 거둘 수 있다. 또한 용매와 고분자를 혼합하는 비율을 조정함으로써 최종 성형되는 고체 연료의 발열량을 조절할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 수분이 많이 포함된 저품위 탄소원을 건조시키고 표면을 고분자 물질로 코팅함으로써 고체 연료로의 성형성을 향상시키고 수분의 재흡수를 방지하며 생성된 연료의 발열량을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다. 개발된 성형 탄은 수분의 함유량이 높아 연료로서의 가치가 떨어지는 인도네시아, 호주 등의 저품위 석탄을 활용함으로써 중요한 에너지 개발에 기여함은 물론 해양투기가 금지된 하수슬러지의 연료화와 농촌 폐기물로 발생되는 폐비닐 등을 처리하는 환경오염 방지 효과도 얻을 수 있다.
기존의 기술이 중질유를 석탄의 기공내에 잔류시킴에 따라 제조 비용이 상승하고 중질유의 휘발 및 발화 우려가 있는 반면에 본 발명에서는 폐플라스틱 또는 폐비닐과 같은 고분자 물질을 고체 탄소원의 표면에 코팅함으로써 사용량과 제조 비용을 줄일 수 있고, 코팅된 고분자의 휘발과 자연발화 우려는 현저히 줄어들었다. 또한 폐기물인 폐플라스틱을 원료로 하므로 환경오염 개선에 따르는 경제적 이득을 추가로 얻을 수 있다. 건조된 고체 탄소원을 입상의 형태로 성형을 할 경우에는 표면에 코팅된 고분자 물질이 바인더 역할을 하게 되는데 상온에서 중질유보다 고분자 물질의 결합력이 우수하므로 성형성이 더욱 우수해지는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 참조로 하여 구체적으로 설명하고 있지만 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
◎ 5g의 폐비닐(1-1)과 경유인 용매 1 L(1-6)를 1차 혼합조(1)에 투입하고 교반하여 충분히 혼합하였다.
◎ 혼합된 용액을 예열조(2)에 투입하여 10℃/분의 속도로 150℃까지 승온하면서 비닐성분을 용해시켰다.
◎ 예열조에서 혼합용액이 균일화되면 필터(3)를 사용하여 이물질(1-2)을 분리 제거하고 2차 혼합조(4)로 이송하였다. 이 때 고수분의 원료 탄소원(1-3) 500g도 2차 혼합조(2)에 투입하였다.
◎ 30분 후에, 혼합용액과 원료 탄소원 혼합물을 고-액 분리기(5)로 이송하였다.
◎ 고-액 분리기에서 분리된 고체 성분을 기화기(6)로 이송하고 액체성분을 냉각조(7)로 이송하였다.
◎ 기화기(6)에서 기화된 기체 성분을 냉각조(7)로 이송하고 고체 성분을 고체 연료로서 회수하였다.
추가적으로, 냉각조(7)에서는 기화기(6)로부터의 기체성분이 액화되며, 액화된 액체는 고-액 분리기로부터의 액체 성분과 혼합된다. 이어서, 냉각조로부터의 액체성분은 유-수 분리기(8)를 거치면서 기름 성분은 용매(1-6)로 회수되어 1차 혼합조(1)에 재순환되며, 분리된 물은 하수처리장치로 이송된다. 이와 같은 방식으로 용매가 재사용되었다.
상기 수득한 고체연료를 일정한 압력으로 가압하여 성형 틀을 통과시키는 방법으로 성형하였다. 이 때 고분자 수지 성분은 고체 연료 입자와 입자 사이에서 바인다 역할을 하였고 성형된 연료의 외부 표면을 피복하여 수분이 추가로 흡수되는 것을 방지하였다. 표면에 피복된 고분자 수지 성분은 고체연료가 연소될 때 기화하여 먼저 연소되므로 고체 연료의 온도를 상승시키는 역할을 하게 된다. 따라서 고체연료의 연소 효율이 향상되도록 하는 역할을 하였다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 공정 개략도이다.
도 2는 등유 400cc에 비닐을 20g을 혼합한 용액의 온도에 따른 점도 변화를 나타내고 있으며, 혼합용액의 용도에 따라 혼합비와 온도를 정할 수 있다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
(1) 1차 혼합부 (2) 예열부
(3) 필터 (4) 2차 혼합부
(5) 고-액 분리부 (6) 기화부
(7) 냉각부 (8) 유-수 분리부
(1-1) 고분자 수지 (1-2) 이물질
(1-3) 원료 탄소원 (1-4) 제품 탄소원
(1-5) 배수 (1-6) 용매성분
Claims (8)
- 표면에 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법으로서,고분자 물질을 함유하는 폐기물을 용매인 등유, 경유 또는 이들의 혼합물과 혼합하고 150℃ 이하의 온도로 가열하여 고분자 물질을 용매에 균일하게 분산시킨 다음 고형 이물질을 여과하여 고분자 물질과 용매의 혼합 용액을 수득하는 단계;상기 혼합 용액에 수분이 10 내지 80%인 탄소원을 첨가하고 가열하여 수분을 제거하는 단계; 및감압 또는 가열하여 상기 혼합 용액과 탄소원의 혼합물에서 용매 성분을 증발 제거하는 단계를 포함하여, 표면에 고분자 물질이 코팅된 탄소원을 포함하는 고체 연료를 제조하는 방법.
- 제 1항에 있어서,고분자 물질이 폴리에틸렌(PE: Polyethylene), 폴리프로필렌(PP: Polypropylene), 폴리스티렌(PS: Polystyrene), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS: Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene terephthalate) 또는 이들의 혼합물인 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,고분자 물질과 용매의 혼합 용액중의 고분자 물질의 함량이 40중량% 이하인 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,탄소원이 수분 함량 10 내지 80중량%의 하수 슬러지 또는 석탄인 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090018057A KR101056360B1 (ko) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | 수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090018057A KR101056360B1 (ko) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | 수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100099518A KR20100099518A (ko) | 2010-09-13 |
| KR101056360B1 true KR101056360B1 (ko) | 2011-08-11 |
Family
ID=43005805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090018057A KR101056360B1 (ko) | 2009-03-03 | 2009-03-03 | 수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101056360B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020206544A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Carleton University | Waterproof polymer-coated combustible pellets, and methods for the production thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5765778A (en) | 1980-10-08 | 1982-04-21 | Hitachi Zosen Corp | Production of deashed coal |
| KR100332913B1 (ko) * | 1997-12-22 | 2002-07-18 | 이구택 | 플라스틱 바인더를 이용한 석탄 성형장치 및 방법 |
| KR20030003159A (ko) * | 2002-11-19 | 2003-01-09 | 김준영 | 하수 슬러지와 폐합성수지류를 이용한 고형연료(r.d.f)제조장치와 그 제조방법 |
-
2009
- 2009-03-03 KR KR1020090018057A patent/KR101056360B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5765778A (en) | 1980-10-08 | 1982-04-21 | Hitachi Zosen Corp | Production of deashed coal |
| KR100332913B1 (ko) * | 1997-12-22 | 2002-07-18 | 이구택 | 플라스틱 바인더를 이용한 석탄 성형장치 및 방법 |
| KR20030003159A (ko) * | 2002-11-19 | 2003-01-09 | 김준영 | 하수 슬러지와 폐합성수지류를 이용한 고형연료(r.d.f)제조장치와 그 제조방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020206544A1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Carleton University | Waterproof polymer-coated combustible pellets, and methods for the production thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20100099518A (ko) | 2010-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101221851B1 (ko) | 바인더 물질과 탄소원이 혼합된 고체 연료를 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 고체 연료 | |
| CA2582334C (en) | Method for utilizing hydrocarbon waste materials as fuel and feedstock | |
| KR100908450B1 (ko) | 슬러지를 이용한 다공성 고형연료의 제조방법 및 이를 이용한 고형연료 | |
| CN101918519A (zh) | 固体燃料的制造装置及制造方法 | |
| KR100918945B1 (ko) | 슬러지 연료화 촉진제 조성물 및 그 제조방법, 및 이를 이용하여 제조한 슬러지 고형연료 | |
| KR101056360B1 (ko) | 수분 함유 탄소원의 건조 및 고분자 물질에 의한 코팅 방법및 고분자 물질로 코팅된 탄소원 포함 고체 연료 | |
| KR100754440B1 (ko) | 유기슬러지와 폐유를 이용한 재생연료 제조장치 | |
| KR100793850B1 (ko) | 하수슬러지의 처리방법 및 이로부터 생성된 탈수 케이크 | |
| JP2012172076A (ja) | 石炭改質システム、炭素含有物質の脱水システム、および炭素含有物質の改質用の溶剤循環システム | |
| KR100417983B1 (ko) | 음식물쓰레기를 이용한 고체연료 제조방법 | |
| CN106915891A (zh) | 一种炼油厂含油污泥无害化及资源化的处理方法 | |
| JP3579875B2 (ja) | ゴミを分類焼化して資源を回収する方法とその設備 | |
| CN108203218B (zh) | 一种含油污泥的无害化处理工艺 | |
| KR100319803B1 (ko) | 오니탄의 조성물 및 그의 제조방법 | |
| CN104403331A (zh) | 防水卷材及利用煤液化残渣制备防水卷材的方法 | |
| KR100494382B1 (ko) | 폐 플라스틱을 이용한 고형연료의 제조방법 | |
| KR20070103166A (ko) | 플라스틱 연료 | |
| KR100247328B1 (ko) | 재생 대체연료 | |
| KR101041055B1 (ko) | 열가소성 고분자 화합물의 용융 부산물을 이용한 슬러지 연료화 방법 | |
| CN204981759U (zh) | 一种煤焦油泥中煤焦油回收系统 | |
| KR100395215B1 (ko) | 재생대체연료의 제조방법 | |
| Deng et al. | Experimental investigation of the dewatering performance and product characteristics of oily scum at increased reaction time through hydrothermal treatment | |
| KR20150006935A (ko) | 목질계 물질을 이용한 탈수보조제 및 제조방법, 이를 이용한 탈수 방법 | |
| KR102559626B1 (ko) | 유기성 슬러지의 건조장치, 이를 포함하는 유기성 슬러지의 고형 연료화 시스템, 및 유기성 슬러지의 고형 연료 제조 방법 | |
| CN211896804U (zh) | 一种含油污泥油品回收利用的预处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140730 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150803 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160803 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170807 Year of fee payment: 7 |