KR101113110B1

KR101113110B1 - 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기

Info

Publication number: KR101113110B1
Application number: KR1020090079406A
Authority: KR
Inventors: 박현주; 구태림; 김태우; 이영철; 박혜민
Original assignee: 주식회사 동성에코어
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2012-02-16
Also published as: KR20110021548A

Abstract

본 발명은, 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 가열공간으로 구획되고 각 가열공간마다 유입구와 배출구가 형성된 가열튜브와, 상기 격벽에 설치되어 각 가열공간을 연결 또는 차단하는 개폐구와, 상기 각 유입구에 연결되어 각 가열공간에 가열가스를 주입하는 가스 발생기와, 상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고 일단에 폐타이어를 투입하는 투입구가 형성된 상부이송튜브와, 상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고 상기 상부이송튜브의 하부에 평행하게 배치되며 일단에 열분해 카본블랙을 배출하는 배출구가 형성된 하부이송튜브와, 상기 상부 및 하부이송튜브의 타단에 설치되고 구동 스프라켓이 내부에 설치되는 제1하우징과, 상기 상부 및 하부이송튜브의 일단에 설치되고 종동 스프라켓이 내부에 설치되는 제2하우징과, 상기 구동 및 종동 스프라켓에 감기며 상기 상부 및 하부이송튜브를 관통하여 순환하는 체인과, 상기 체인을 따라 동일한 간격으로 설치되는 다수의 디스크를 포함하는 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기에 관한 것이다.

폐타이어 칩, 열분해, 디스크, 이동식, 탠덤방식

Description

탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기{MOVING DISK TYPE TUBE REACTOR HAVING TANDEM HOT GAS GENERATOR}

본 발명은 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기에 관한 것으로, 구체적으로는 폐타이어 칩의 연속적인 열분해가 가능하고, 탠덤 고온가스 발생기를 통해 열전달 효율, 열분해 반응효율 및 처리용량 등을 향상시킬 수 있으며, 열분해 잔류물의 축적을 방지할 수 있는 디스크 이동식 튜브 반응기에 관한 것이다.

최근 폐플라스틱 및 폐타이어 또는 폐목재 등의 발생이 급격히 증가하고 있으나, 이를 효율적으로 처리할 수 있는 공정이 개발되지 않아 이들에 의한 환경공해 문제가 크게 발생하고 있으며 효율적인 에너지화도 이루어지지 않고 있다.

그러므로 반응기내에서 폐유기물인 폐플라스틱이나 폐타이어 및 폐목재를 열분해함으로써 환경오염의 저감 및 그들의 처리효율을 증가시키고 오일 회수량을 증대시키는 공정이 제안된 바 있다.

열분해는 무산소하에서 폐유기물의 분자구조를 절단하여 단위 탄화수소 화합물 형태인 가스 및 오일 그리고 고체 물질 성분으로 전환이 가능하다. 특히, 폐플 라스틱의 열분해 경우 5대 범용 플라스틱의 경우 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 등이 주요 열분해 대상물이며 엔지니어링 플라스틱으로 많이 이용되는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)의 경우는 오일 생산을 위해 주로 열분해가 이루어진다.

폐플라스틱의 열분해의 예는 독일 함부르크 공정에서 주로 이루어졌고 기타 상업화 시설로는 영국 BP사의 폐플라스틱 혼합물로부터 wax성분의 회수, 독일 BASF사의 폐플라스틱 혼합물로부터 유류의 회수 등을 들 수 있다.

영국 BP사의 경우 열분해 시 wax성분의 오일 전환율이 대략 80%에 이르며 부가적인 10-15%의 가스는 반응기 가열원료로 사용되어진다.

독일 BASF의 경우는 melting과 cracking의 두 과정을 통해 오일의 회수, 바로 분리하여 석유화학 공정에 투입하였으나 경제성의 문제로 현재는 공장 운영을 중지하고 있다.

폐타이어의 경우 주요 성분인 폴리이소프렌 및 합성 고무의 열분해가 주로 이루어지며 내부 첨가물인 카본블랙(carbon black)의 회수를 위해 열분해가 시도되고 있다.

독일의 함부르크 대학에서 개발한 열분해 공정은 모래를 유동화하여 통타이어를 열분해 하는 공정으로 처리온도는 800℃이고 처리시간은 2-3분 정도이다. 이때의 오일 및 가스의 생성수율은 각각 27%, 22%로서 고베제강소 공정에 비하여 오일의 수율은 낮고 가스의 수율은 높다.

도 7은 종래 폐타이어나 폐플라스틱 및 폐목재 등의 소재를 열분해 하는 스 크류 열분해 반응기의 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 종래 스크류 열분해 반응기(10)는 폐타이어나 폐플라스틱 또는 폐목재 등의 소재를 공급받기 위한 소재 유입구(14)를 통하여 소재를 유입하고, 유입된 소재와 혼합 교반되도록 오일 유입구(15)로부터 오일을 유입한다. 그 후, 구동기(12)가 작동하면 내통(26)을 관통하도록 설치된 스크류(22)내에서 소재와 오일이 원활하게 교반되면서 열분해되어 스크류 열분해 반응기(10)를 통과하게 된다. 이때, 내통(26)은 둘레에 열선(20)을 감아 내부에 열기를 전달한다.

오일에 침전되어 열분해 된 소재는 오일증기와, 오일 및 슬러지와, 잔류물의 형태로 각각의 배출구(18,16,19)를 통해 배출된다. 즉, 오일증기는 오일증기 배출구(18)를 통해 배출된 후 오일 응축시스템(도시하지 않음)을 거쳐 중질유와 경질유로 구분되어 저장되고, 공급된 소재와 폐유랑의 10% 이내의 비응축성 가스가 가스 홀더(도시하지 않음)에 저장된 후 열풍로(도시하지 않음)로 보내어져 연료로서 사용된다.

그리고 오일 및 슬러지는 오일 및 슬러지 배출구(16)를 통해 배출되고, 잔류물은 잔류물 배출구(19)를 통해 배출된다. 오일증기가 효율적으로 배출되도록 내통(26)과 스크류(22)의 직경에 차이를 두어 스크류 열분해 반응기(10) 내부의 상부에 공간이 형성되도록 한다.

내통(26) 주변을 감싸고 있는 나선형의 열선(20)에 의해 고온가스가 상기 내통(26) 주변으로 고르게 전달되도록 함으로서 스크류 열분해 반응기(10)가 적정 열 분해 반응온도인 380～400℃를 유지함과 동시에, 내통(26)의 강도를 높이게 된다.

그러나 종래의 스크류 열분해 반응기(10)는 적정 열분해 반응온도인 380～400℃까지 도달하는데 많은 시간이 소요되고, 효과적인 온도 유지가 이루어지지 않는다. 따라서 열분해 시 잔류되는 물질(열분해 잔류물)이 내통(26)의 내측 벽면이나 스크류(22)에 고착되어, 반응기 내부의 열전도율을 저하시키고 스크류(22)의 정상적인 작동에 치명적인 결함을 발생시키는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 폐타이어 칩의 연속적인 열분해가 가능하고, 탠덤 고온가스 발생기를 통해 열전달 효율, 열분해 반응효율 및 처리용량 등을 향상시킬 수 있으며, 열분해 잔류물의 축적을 방지할 수 있는 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기는, 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 가열공간으로 구획되고 각 가열공간마다 유입구와 배출구가 형성된 가열튜브와, 상기 격벽에 설치되어 각 가열공간을 연결 또는 차단하는 개폐구와, 상기 각 유입구에 연결되어 각 가열공간에 가열가스를 주입하는 가스 발생기와, 상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고 일단에 폐타이어 칩을 투입하는 투입구가 형성된 상부이송튜브와, 상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고 상기 상부이송튜브의 하부에 평행하게 배치되며 일단에 열분해 카본블랙을 배출하는 배출구가 형성된 하부이송튜브와, 상기 상부 및 하부이송튜브의 타단에 설치되고 구동 스프라켓이 내부에 설치되는 제1하우징과, 상기 상부 및 하부이송튜브의 일단에 설치되고 종동 스프라켓이 내부에 설치되는 제2하우징과, 상기 구동 및 종동 스프라켓에 감기며 상기 상부 및 하부이송튜브를 관통하여 순환하는 체인과, 상기 체인을 따라 동일한 간격으로 설치되는 다수의 디스크를 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기는, 가열튜브의 내부가 격벽에 의해 적어도 둘 이상의 가열공간으로 구획되고, 가열공간마다 가열가스를 주입하는 가스 발생기가 각각 설치된다. 따라서 가열튜브의 내부 온도를 높일 수 있어, 폐타이어 칩의 열분해 반응효율 및 처리용량을 향상시킬 수 있다.

또한, 디스크가 결합된 체인을 이용하여 칩 형태의 폐타이어 칩을 지속적으로 공급할 경우 연속적인 열분해가 가능하여 폐타이어 칩의 열분해 반응효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 폐타이어 칩이 지속적으로 공급됨에 따라 열분해 시 발생되는 잔류물이 이송튜브의 내에 축적되는 현상(코킹현상)을 방지할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호 를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 정면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기는, 폐타이어 칩(칩 형태로 분쇄된 폐타이어)의 열분해를 위한 고온의 가열가스가 충전(充塡)되는 가열튜브(110)와, 폐타이어 칩의 이송통로인 이송튜브(120,130)와, 이송튜브(120,130) 내의 폐타이어 칩을 이송하는 디스크(140) 및 체인(150)과, 체인(150)을 순환시키는 구동수단(160)과, 구동수단(160)이 설치되는 하우징(170,180)을 포함한다.

도 1을 참조하며, 가열튜브(110)는 가열가스의 충전이 가능하도록 중공의 관(duct)으로 형성된다. 이 가열튜브(110)는 양단이 막혀 밀봉되며, 밀봉된 내부는 격벽(111)에 의해 제1 및 제2가열공간(112a,112b)으로 구획된다. 그리고 격벽(111)에 의해 구획된 제1 및 제2가열공간(112a,112b)은 유입구(113a,113b)와 배출구(114a,114b)를 통해 외부와 연결된다.

유입구(113a,113b)는 제1 및 제2가열공간(112a,112b)에 고온의 가열가스를 각각 주입할 수 있도록 제1 및 제2유입구(113a,113b)로 구성된다. 또한, 배출구(114a,114b)는 제1 및 제2가열공간(112a,112b)에서 냉각된 가열가스가 개별적으로 배출되도록 제1 및 제2배출구(114a,114b)로 구성된다. 그리고 제1 및 제2유입구(113a,113b)에는 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b)가 각각 설치된다.

제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 구획하는 격벽(111)에는 사용자의 필요에 따라 제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 연결 또는 차단하기 위한 개폐구(116)가 설치된다. 또한, 격벽(111)에 의해 구획된 제1 및 제2가열공간(112a,112b)에는 다수의 베플(117)이 서로 대향하며 교호적으로 배치된다.

이러한 가열튜브(110)는, 제1고온가스 발생기(115a)에서 발생된 고온의 가열가스가 제1가열공간(112a)으로 주입되고, 제2고온가스 발생기(115b)에서 발생된 고온의 가열가스가 제2가열공간(112b)으로 주입되어, 제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 개별적으로 가열하는 구조를 갖는다.

이와 같이, 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b)를 이용하여 독립된 제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 개별적으로 가열하는 구조는, 가열공간의 최대 온도를 상승시킬 수 있으며, 최고 온도까지 도달하는 시간을 단축시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기는 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b)를 이용한 가열구조, 즉 탠덤(tandem) 고온가스 발생기를 이용한 가열구조(탠덤방식의 가열구조)를 갖는다. 따라서 종래의 가열구조(하나의 고온가스 발생기를 이용하여 가열공간 전체를 가열하던 구조)에 비해 폐타이어 칩으로 전달되는 열효율이 높아, 열분해 반응효율을 향상시킬 수 있으며, 폐타이어 칩의 처리용량을 증가시킬 수 있다. 특히, 고온가스의 유입구(113a,113b)와 배출구(114a,114b) 간의 온도차가 거의 없어, 폐타이어 칩의 열분해 반응효율이 매우 우수하다.

또한, 상술한 구조의 가열튜브(110)는 투입되는 폐타이어 칩의 양에 따라 제 1 및 제2가열공간(112a,112b)의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 폐타이어 칩의 양이 적은 경우에는 격벽(111)에 설치된 개폐구(116)를 개방하여 제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 연결한 후 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b) 중 하나만을 가동하여 가열한다. 특히, 폐타이어 칩의 열분해 작업이 장시간 진행될 경우 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b)를 교번하여 가동함으로써 제1 및 제2고온가스 발생기(115a,115b)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상술한 가열튜브(110)는 내부에 다수의 베플(117)이 설치되어, 주입된 고온의 가열가스가 제1 및 제2가열공간(112a,112b)에서 장시간 머물게 된다. 이에, 폐타이어 칩의 열분해 반응효율이 향상되고, 가열시간이 단축되며, 제1 및 제2가열공간(112a,112b)을 고르게 가열할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 이중 튜브 반응기의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이송튜브(120,130)는 폐타이어 칩을 이송할 수 있도록 중공의 관으로 형성된다. 이 이송튜브(120,130)는 가열튜브(110)를 길이방향으로 관통하도록 설치되며, 그 양단이 가열튜브(110)의 외부로 돌출된다. 그리고 돌출된 양단에 하우징(170,180)에 연결된다.

이러한 이송튜브(120,130)는 상하로 평행하게 배치된 상부이송튜브(120)와 하부이송튜브(130)로 구성된다. 이 중에서 상부이송튜브(120)의 일단에는 폐타이어 칩이 투입되는 투입구(122)가 형성되며, 하부이송튜브(130)의 일단에는 열분해 카본블랙이 배출되는 토출구(132)가 형성된다.

도 2를 참조하여 상술한 상부 및 하부이송튜브(120,130)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 상부이송튜브(120)와 하부이송튜브(120,130)는 좌우로 병렬 배치된 한 쌍으로 각각 구성된다. 그리고 상부이송튜브(120) 사이에는 상부브라켓(124)이 설치되며, 하부이송튜브(130) 사이에는 하부브라켓(134)이 설치된다.

이 브라켓(124,134)은 상부 및 하부이송튜브(120,130)를 지지하여 흔들림을 방지하기 위한 수단이다. 그런데 이러한 브라켓(124,134)은 제1 및 제2가열공간(112a,112b)의 가열가스의 흐름을 방해할 수 있으므로, 본 실시예와 같이 브라켓(124,134) 상에 다수의 관통공(126,136)을 형성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구조의 이송튜브(120,130)는 종래의 단일 이송튜브에 비해 직경은 작지만 복수로 구성되므로, 고온의 가열가스와 접촉되는 면적이 증가하여 열분해 반응효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 복수로 구성된 이송튜브(120,130)의 용적이 종래의 단일 이송튜브에 비해 크므로 폐타이어 칩의 처리용량이 증대시킬 수 있다. 특히, 이송튜브(120,130)의 용적이 증가함에 따라 상대적으로 가열튜브(110)의 용적이 감소하여, 가열공간의 최대 온도를 한층 더 상승시킬 수 있으며, 최고 온도까지 도달하는 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기 중 이송튜브의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

폐타이어 칩의 이송통로인 이송튜브(120,130)는 열분해 반응효율을 향상시킬 수 있도록 흡열핀(128,138)을 더 포함한다. 이 흡열핀(128,138)은 다양한 형상으로 형성될 수 있는데, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 이송튜브(120,130)의 길이방향으로 길게 연장되고, 외주면에 방사형으로 배치된 다수개로 구성될 수 있다. 또한, 도 3의 (b)와 같이, 다수개의 흡열핀(128,138)이 이송튜브(120,130)의 외주면에 방사형으로 배치되고, 이송튜브(120,130)의 길이방향으로 일정간격으로 이격될 수 있다. 또한, 도 3의 (c)와 같이 이송튜브(120,130)의 외주면을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.

이러한 흡열핀(128,138)은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 열분해 반응효율을 향상시킬 수 있는 형상이면 어느 것이든 가능하다.

도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 단면도이다.

도 4와 도 5에에 도시된 이송튜브(120,130)는 단일 이송튜브이다. 그 형상을 살펴보면, 이송튜브(120,130)의 단면은 좌우로 연장된 직사각형(도 4 참조) 또는 좌우로 연장된 타원형(도 5 참조)으로 형성된다.

통상적으로 이송튜브를 통해 이송되는 폐타이어 칩의 열분해 반응효율은, 폐타이어 칩의 적층 높이가 이송튜브 직경의 1/3일 경우 가장 우수하다. 즉, 폐타이어 칩의 적층 높이가 해당 높이 이상일 경우 열분해 반응효율이 저하되고, 해당 높이 미만일 경우 처리 효율이 저하된다.

따라서 본 실시예와 같이 상부 및 하부이송튜브(120,130)를 좌우로 연장된 직사각형단면 또는 타원형단면으로 형성할 경우, 적층 높이는 동일하지만 원형단면의 이송튜브에 비해 표면적과 부피가 증가하게 된다.

결국, 본 실시예는 단일 이송튜브(120,130)이지만, 그 형상을 직사각형 또는 타원형으로 형성함으로써 열분해 반응효율 및 폐타이어 칩의 처리용량을 증대시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 상부이송튜브(120)에 투입된 폐타이어 칩은, 다수의 디스크(140)가 설치된 체인(150)의 순환에 의해 이송된다. 이 체인(150)은 하우징(170,180)에 설치된 구동 스프라켓(162)과 종동 스프라켓(164)에 감기며, 구동모터(166)의 회전에 의해 순환된다. 이때, 체인(150), 구동 스프라켓(162) 및 종동 스프라켓(164)은 좌우로 병렬 배치된 한 쌍으로 구성된다.

하우징(170,180)은, 구동 스프라켓(162)과 구동모터(166)가 설치되는 제1하우징과, 종동 스프라켓(164)이 설치되는 제2하우징(180)으로 구성된다.

이 중에서 제1하우징(170)에는 폐타이어 칩의 열분해 시 생성되는 오일증기를 배출하기 위한 배기구(172)가 설치된다. 또한, 제2하우징(180)에는 열분해 시 발생하는 열분해 카본블랙을 배출하기 위한 출구(182)가 설치된다. 그리고 제1 및 제2하우징(170,180)에는 폐타이어 칩의 열분해 시 발생하는 가스에 의하여 내부 압력이 상승하는 것을 방지하기 위한 안전밸브(174,184)가 설치된다.

한편, 제1하우징(170)의 외부에는 가열튜브(110)의 내부(제1 및 제2가열공간(112a,112b)) 온도에 따라 제1하우징(170)을 이송튜브(120,130)의 길이방향으로 이동시키는 액추에이터(176)가 설치된다. 이 액추에이터(176)는, 고온의 가열가스에 의해 신장된 체인(150)이 구동 및 종동 스프라켓(162,164)에서부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 수단이다.

즉, 액추에이터(176)는 제1 및 제2가열공간(112a,112b)의 온도에 따라 신장 또는 수축되는 체인(160)의 길이에 따라 제1하우징(170)을 가열튜브(110)에서 이격시키거나 가열튜브(110)로 접근시킨다. 이 액추에이터(176)를 이용하여 제1하우징(170)을 이동시킬 경우 구동 및 종동 스프라켓(162,164)의 이격거리가 조절되어, 신장 또는 수축된 체인(150)이 구동 및 종동 스프라켓(162,164)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 디스크를 도시하는 도면이다.

디스크(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 체인(150)을 따라 동일한 간격으로 설치되며, 체인(150)의 상부 및 하부로 교번하여 돌출되는 다수개로 구성된다.

도 6을 참조하여 디스크(140)의 형상을 살펴보면, 디스크(150)는 상부 및 하부이송튜브(120,130)의 반단면과 동일한 형상(반원형)으로 형성된다. 그리고 디스크(140)의 둘레는 체인(도 1의 150)의 진행방향(폐타이어 칩의 이송방향)으로 절곡되며, 디스크(140) 상에 반경방향으로 절개된 다수의 슬릿(142)이 방사형으로 배치된다.

이와 같은 형상의 디스크(140)는 폐타이어 칩의 이송과정에서 절곡된 부분을 통해 폐타이어 칩을 교반시키므로 열전달이 효과적이다. 또한, 이 절곡된 부분을 이용하여 폐타이어 칩을 긁어내듯 이송하므로 이송효율도 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기를 이용한 폐타이어 칩의 열분해과정을 살펴보면 다음과 같다.

상부이송튜브(120)의 투입구(122)를 통해 투입된 폐타이어 칩은, 체인(150)에 설치되어 순환 이동하는 디스크(140)에 의해 상부이송튜브(120)와 하부이송튜브(130)를 거쳐 제2하우징(180)으로 이송된다.

이와 같이 상부 및 하부이송튜브(120,130)를 따라 이송되는 과정에서 가열튜브(110)의 내부, 즉 제1 및 제2가열공간(112a,112b)에 주입된 고온의 가열가스에 의해 간접 가열되어 열분해되며, 이때 발생되는 오일증기는 배기구(172)를 통해 배출되고, 열분해 카본블랙은 하부이송튜브(130)의 토출구(132)와 제2하우징(180)의 출구를 통해 배출된다.

상술한 과정을 통해 열분해 되는 폐타이어 칩은 상부 및 하부이송튜브(120,130)를 따라 연속적으로 이송 및 열분해되므로, 열분해 시 발생되는 잔류물이 상부 및 하부이송튜브(120,130)의 내부에 쌓이지 않아 코킹현상을 방지할 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 정면도와 평면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 이중 튜브 반응기의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기 중 이송튜브의 다른 실시예를 도시하는 도면.

도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 단면도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탠덤 고온가스 발생기가 구비된 디스크 이동식 튜브 반응기의 디스크를 도시하는 도면.

도 7은 종래 폐타이어나 폐플라스틱 및 폐목재 등의 소재를 열분해 하는 스크류 열분해 반응기의 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110: 가열튜브 120: 상부이송튜브

130: 하부이송튜브 140: 디스크

150: 체인 160: 구동수단

170: 제1하우징 180: 제2하우징

Claims

격벽에 의해 적어도 둘 이상의 가열공간으로 구획되고, 각 가열공간마다 유입구와 배출구가 형성된 가열튜브;

상기 격벽에 설치되어 각 가열공간을 연결 또는 차단하는 개폐구;

상기 각 유입구에 연결되어 각 가열공간에 가열가스를 주입하는 가스 발생기;

상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고, 일단에 폐타이어를 투입하는 투입구가 형성된 상부이송튜브;

상기 가열튜브를 길이방향으로 관통하고, 상기 상부이송튜브의 하부에 평행하게 배치되며, 일단에 열분해 카본블랙을 배출하는 배출구가 형성된 하부이송튜브;

상기 상부 및 하부이송튜브의 타단에 설치되고, 구동 스프라켓이 내부에 설치되는 제1하우징;

상기 상부 및 하부이송튜브의 일단에 설치되고, 종동 스프라켓이 내부에 설치되는 제2하우징;

상기 구동 및 종동 스프라켓에 감기며, 상기 상부 및 하부이송튜브를 관통하여 순환하는 체인; 및

상기 체인을 따라 동일한 간격으로 설치되는 다수의 디스크를 포함하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 및 하부이송튜브, 상기 구동 및 종동 스프라켓, 상기 체인이 병렬 배치된 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 및 하부이송튜브는 좌우로 연장된 직사각형단면을 가지며, 상기 구동 및 종동 스프라켓, 상기 체인이 병렬 배치된 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 및 하부이송튜브는 좌우로 연장된 타원형단면을 가지며, 상기 구동 및 종동 스프라켓, 상기 체인이 병렬 배치된 한 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 디스크는 상기 상부 및 하부이송튜브의 반단면과 동일한 형상으로 형성되고, 상기 체인의 상부 및 하부로 교번하여 돌출되는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 5에 있어서,

상기 디스크의 둘레는 상기 체인의 진행방향으로 절곡된 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 6에 있어서,

상기 디스크 상에 반경방향으로 절개된 다수의 슬릿이 방사형으로 배치된 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 상부 및 하부이송튜브의 각 외주면에 흡열핀이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 8에 있어서,

상기 흡열핀이 상기 상부 및 하부이송튜브의 길이방향으로 연장되고, 상기 상부 및 하부이송튜브의 각 외주면에 방사형으로 배치된 다수개로 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 8에 있어서,

상기 흡열핀이 상기 상부 및 하부이송튜브의 각 외주면을 따라 나선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 가열공간에는 다수의 베플(baffle)이 마련되고, 상기 베플은 서로 대향하는 방향으로 돌출되며 교호적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 제1하우징은 상기 가열튜브의 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 12에 있어서,

상기 가열튜브의 내부 온도를 측정하는 센서와, 상기 센서의 신호에 따라 상기 제1하우징을 이동시키는 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 제1 및 제2하우징 중 적어도 하나에 오일증기를 배출하는 배기구가 설치된 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,

상기 제1 및 제2하우징 중 적어도 하나에는 내부 압력에 따라 자동으로 개폐되는 안전밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 디스크 이동식 튜브 반응기.