KR101149320B1 - 스티렌모노머 회수장치 및 회수방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스티렌모노머 회수장치 및 회수방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 트윈스크루 사출형 열분해 반응기를 이용하여 폐 폴리스티렌의 이송을 효율적으로 제어하여 반응잔사의 생성을 최소화하고, 잔사물을 연속적으로 배출하여 장시간의 운전에서 발생할 수 있는 스티렌모노머의 수율감소를 최소화할 수 있는 스티렌모노머 회수장치 및 회수방법에 대한 것이다.
본 발명의 스티렌모노머 회수장치는 열분해 반응기를 이용한 스티렌모노머 회수장치에 있어서, 폐 폴리스티렌을 공급받아 용융 및 열분해 반응이 일어하는 열분해 반응기와, 상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성된 증기를 수집하는 증기집합조와, 상기 증기집합조에 포집된 증기를 액화시켜 오일로 변환하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 액화된 오일을 저장하는 오일저장조와, 상기 열분해 반응기의 일단에 마련되어 열분해 반응결과 생성된 잔사를 연속적으로 배출시키는 잔사배출부를 포함한다.
본 발명의 스티렌모노머 회수장치는 반응결과 발생한 잔사를 연속적으로 배출하여 장시간 운전에도 스티렌모노머의 수율이 저하되지 않고 트윈스크루 사출형 열분해 반응기를 이용함에 따라 스티렌모노머의 수율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
스티렌모노머, 열분해 반응기, 트윈스크루, 사출형 열분해 반응기
Description
본 발명은 스티렌모노머 회수장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 폴리스티렌을 파쇄한 후 이를 열분해 반응기에 투입하여 용융 및 열분해 반응을 거쳐 스티렌모노머로 회수하여 재활용하는 스티렌모노머 회수장치에 대한 것이다.
산업발전과 함께 전 세계적으로 다량의 플라스틱이 사용되고 있으며 우리나라의 경우 지난해 약 700만 톤의 범용플라스틱 제품을 생산하여 세계 4대 플라스틱 생산국이 되었다. 그러나 플라스틱들은 사용 후 다량 폐기 되고 있어 많은 환경문제를 야기하고 있다. 폐플라스틱은 현재 주로 매립에 의해 처리되고 있으나 토양에서 생분해 시간이 길고 매립지 등의 부족현상으로 심각한 환경문제를 야기하므로 이러한 폐플라스틱을 자원으로써 재활용하는 기술의 개발에 많은 관심을 가지고 있다. 폐플라스틱의 처리는 여러 방법들이 제안되고 있으나 단순한 물리적인 첨가나 가공보다는 부가가치가 있는 연료유 및 원료물질로의 재사용방법이 환경문제나 경 제적인 면에서 가장 바람직한 방법으로 생각되고 있다.
폐플라스틱의 재활용 방법은 원형 그대로 또는 가공하여 재활용하는 방법(material recycle), 소각 등의 열적 재활용(thermal recycle), 수지원료 등의 화학물질을 회수하는 방법(chemical recycle)으로 구분된다.
물리적 재상방법의 경우 주로 재생수지 제조, 경량 콘크리트 제조, 접착제 제조 등에 재활용되고 있으나 이는 물리적인 재생방법으로서 그 부가가치가 대단히 낮으며 여러 번 물리적 재생 후에는 재활용할 수 없어 결국 다량의 폐 폴리스티렌이 발생하고, 농수산물시장이나 건축폐기물로 배출되는 오염된 다량의 폐 발포폴리스티렌은 기타 폐 폴리스티렌에 비하여 청결하지 못해 물리적 재생방법으로 사용하기가 곤란하다.
더욱이, 오염된 다량의 폐 발포폴리스티렌은 기타 폐 폴리스티렌의 약 50배 이상으로 그 처리량이 많아 물리적 재활용이 어려워 매립이나 소각 등에 의해 처리되고 있으나 소각에 의한 방법은 다이옥신 발생 등에 의한 환경문제를 야기하는 문제점이 있다.
그에 따라 화학적 재생방법이 주목받고 있으며 폐 폴리스티렌으로부터 모노머인 스티렌의 회수기술은 1997년 Nishizaki등이 처음으로 시도하였으며 733K 온도에서 열분해에 의해 폐 폴리스티렌으로부터 약 50%의 스티렌의 회수가 가능하다고 보고되었으며 스티렌의 수율을 증가시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
도 3은 종래 폐 폴리스티렌을 열분해하여 스티렌모노머를 회수하는 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도시한바와 같이, 종래 폐 폴리스티렌으로부터 스티렌모노머를 회수하는 장치는 싱글 스크루의 사출성형기, 용융기, 반응기 및 열교환기와 오일저장조로 구성되어있는바, 사출성형기를 통하여 분쇄된 폐 폴리스티렌은 용융기를 통해 용해되어 반응기에 투입되고, 이 반응기에서 열 분해된 증기는 열교환기를 통해 액화되어 오일 저장조로 수집된다.
이를 좀 더 상세하게 설명하면 종래에는 용융기에서 용해된 폐 폴리스티렌을 열분해하기 위하여 도 4에서 도시한바와 같이 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)방식의 반응기로 연속적으로 열분해 반응을 실시한다.
그러나 종래 반응기로 폐 폴리스티렌을 장시간 연속적으로 열분해반응을 실시하면 반응시간이 경과함에 따라 누적되는 잔사의 영향으로 인하여 앞에서 개발된 촉매들은 활성을 거의 보이지 않을 뿐만 아니라 폴리스티렌의 열분해 반응을 억제하여 분해오일의 생성을 낮추고 모노머인 스티렌의 수율은 저하시키며 에틸벤젠, 알파메틸스티렌, 벤젠 및 톨루엔과 같은 부산물을 크게 증가시키는 문제점이 발생되었다.
또한, 열분해 반응기 내에서 폐 폴리스티렌의 유동 및 반응 잔사물의 이동을 효율적으로 제어할 수 없어 운전효율이 떨어지는 문제가 있어왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연속적으로 열분해하는 트윈스크루의 사출형 열분해반응기의 내부에서 발생되는 잔사물이 정체하지 않고 연속적으로 밖으로 배출되도록 하여 에틸벤젠, 알파메틸스티렌, 벤젠 및 톨루엔과 같은 부산물의 발생을 억제시키는 동시에 폐 폴리스티렌의 유동을 효율적으로 조절하여 스티렌모노머의 수율을 개선할 수 있는 스티렌모노머 회수장치 및 회수방법을 제공함에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 스티렌모노머 회수장치는 열분해 반응기를 이용한 스티렌모노머 회수장치에 있어서, 폐 폴리스티렌을 공급받아 용융 및 열분해 반응이 일어하는 열분해 반응기와, 상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성된 증기를 수집하는 증기집합조와, 상기 증기집합조에 포집된 증기를 액화시켜 오일로 변환하는 열교환기와, 상기 열교환기에서 액화된 오일을 저장하는 오일저장조와, 상기 열분해 반응기의 일단에 마련되어 열분해 반응결과 생성된 잔사를 연속배출시키는 잔사배출부를 포함한다.
또한, 상기 열분해 반응기는 두 개의 스크루로 이루어진 트윈스크루 사출형 열분해 반응기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해 반응기는 250-1000℃의 온도에서 열분해 반응을 수행한다.
또한, 상기 열분해 반응기는 상기 폐폴리스티렌의 진행방향에 따라 온도가 증가하도록 운전할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스티렌모노머 회수장치는 상기 열분해 반응기에서 발생한 증기의 원활한 포집을 위해 감압상태를 형성하는 진공펌프를 더 포함한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 스티렌모노머 회수방법은 일정 크기로 파쇄된 폴리스틸렌 및 보조용매를 열분해 반응기로 투입하는 단계; 상기 투입된 폴리스티렌이 열분해 반응기에서 용해 및 열분해 반응하여 증기를 생성하는 단계; 상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성되는 증기를 포집하는 단계; 상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성되는 잔사를 상기 열분해 반응기로부터 연속적으로 배출하는 단계; 상기 포집된 증기를 액화시켜 오일저장조에 수집하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 증기 생성 단계에서 상기 열분해 반응기는 두 개의 스크루로 이루어진 트윈스크루 사출형 열분해 반응기인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증기 생성 단계에서 상기 열분해 반응은 250-1000℃의 온도에서 열분해 반응을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해 반응은 상기 폐폴리스티렌의 진행방향에 따라 온도가 증가하도록 운전할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 증기를 포집하는 단계에서, 상기 열분해 반응기에서 발생한 증기의 원활한 포집을 위해 상기 열교환기에 연결된 진공펌프를 이용하여 감압상태에서 상기 증기를 포집한다.
이상과 같은 구성의 본 발명은 열분해 반응의 잔사물이 잔류하지 않고 연속적으로 배출되어 장시간의 운용에도 스티렌모노머의 수율이 저하되지 않는 효과가 있다.
또한, 진공펌프 등을 이용하여 열분해 반응결과 생성된 증기를 원활히 포집할 수 있는 효과가 있다.
또한, IPB, AMS 등의 고비점 물질의 생성이 감소되어 분리공정이 용이한 효과가 있다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스티렌모노머 회수장치 및 회수방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 트윈 스크루의 사출형 폴리스티렌 연속 열분해반응기가 설치되어 폐 폴리스티렌을 열분해하여 스티렌모노머를 회수하는 공정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 트윈스크루의 사출형 폴리스티렌 연속 열분해반응기의 구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 스티렌모노머 회수장치에서 트윈스크루의 사출형 열분해반응기(1)는 투입된 폐 폴리스티렌을 용융시키고 열분해 반응을 통해 증기를 발생시키고, 호퍼(2)는 열분해 반응기(1)로 일정 크기로 파쇄된 폐 폴리스티렌을 투입하고, 증기집합조(4)는 열분해 반응 결과 발생한 증기를 포집하고, 열교환기(5)는 포집된 증기를 액화시켜 오일로 변환시키고, 냉각트랩(6)은 열교환기 에서 배출된 보조용매를 냉각시키고, 오일저장조(7)는 열교환기에서 액화된 오일을 저장하고, 진공완충관(8)은 감압정도를 일정하게 유지하며, 진공펌프(9)는 반응결과 생성된 증기의 유동을 원활히 하기 위해 감압을 발생시킨다.
즉, 도시한 바와 같이, 폐 폴리스티렌으로부터 스티렌모노머를 회수하는 장치는 트윈스크루의 사출형 열분해반응기(1), 증기집합조(4), 열교환기(5) 및 냉각트랩(6)과 오일저장조(7), 그리고 진공완충관(8)과 진공펌프(9)로 구성되어 있는바, 호퍼(2)로 투입된 폐폴리스티렌은 트윈스크루의 사출형 열분해반응기(1)에서 분해되며 발생되는 증기는 진공펌프(9)에 의한 감압(-200 mmHg)상태에서 5개의 배출구를 통하여 증기집합조(4)에서 포집된 후, 열교환기(5)를 통해 액화되어 오일저장조(7)로 수집된다.
이를 좀 더 상세히 설명하면 1 cm정도 크기의 폐 폴리스티렌은 트윈스크루의 사출형 연속 열분해 반응기의 호퍼(2)에 투입하여 트윈스크루에 의하여 이동시키면서 용융 및 열분해 반응을 하며, 반응기 끝부분(3)에서 반응 잔사물이 외부로 배출하게 된다. 열분해반응기(1)는 폐폴리스티렌 용융물의 진행방향에 따라 온도가 증가하도록 설계되어 있으며, 온도조절은 3단계로 나누어 제어할 수 있다.
온도조절을 3단계로 나눌 경우 폐 폴리스티렌 입자의 용융온도가 200℃미만이지만 용융이 거의 이루어지지 않아 유동성에 어려움이 있어 1차의 온도는 250℃이상으로 선정하고, 2차의 온도는 폐폴리스티렌의 열분해가 시작되는 350℃ 이상으로 운전할 수 있다. 3차의 온도는 1000℃이하의 온도에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 방식에 의하여 폐 폴리스티렌이 용융 및 열분해 되어 발생되는 증기는 도 2처럼 5개의 배출구를 통하여 질소를 통과하여 증기집합조(4)에 포집되고 열교환기(5)에서 액화되어 오일저장조(7)에 수집하게 된다. 이하 본 발명을 다음의 실시 예 및 비교 예에 의하여 더욱 상세하게 설명하는바, 본 발명이 다음의 실시 예 및 비교 예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
본 발명에 사용된 폐 폴리스티렌은 가락동 농수산시장에서 수거되는 감용 잉고트(ingot)의 파쇄물을 이용하였다.
상기와 같이 수거된 폐 폴리스티렌을 1 cm정도의 크기로 분쇄한 후, 2 kg을 호퍼(2)에 투입하여 일정속도로 트윈스크루를 가동하면서 용융 및 열분해 반응을 실시하였다. 용융 및 열분해반응은 1차 370 ℃, 2차 380℃, 그리고 3차 390℃로 가열하였다.
상기와 같은 열분해 반응에 의하여 얻어진 분해된 증기는 사출형 연속 열분해 반응기에 5개의 증기 배출구를 통하여 수증기에 의해 증기집합조(4)에 포집한 후, 열교환기를 통하여(5)액화시켜 얻어진 오일을 오일 저장조(7)에서 수집하였다.
상기 생성되는 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피를 측정하여 열분해 정도를 관찰하였으며, 반응시간이 경과함에 따라 오일의 성분분석을 일정한 간격으로 가스크로마토그래피에 의해 분석하여 표 1에 나타내었다.
실시 예 2
실시 예 1과 동일하게 실시하되, 용융 및 열분해 반응에서 3차의 온도를 410 ℃로 가열하여 실시하였다.
상기 생성되는 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피를 측정하여 열분해 정도를 관찰하였으며, 반응시간이 경과함에 따라 오일의 성분분석을 일정한 간격으로 가스크로마토그래피에 의해 분석하여 표 2에 나타내었다.
비교 예 1
실시 예 1과 동일한 방식으로 수거된 2 kg의 폐 폴리스티렌을 사출성형기에 의해 약 3 cm 이하의 크기로 파쇄하여 일정속도로 용융기에 투입하였다.
용융기에 투입된 폐 폴리스티렌 입자를 일정시간동안 250 ℃의 반응물로 용해한 후 이를 종래 CSTR 방식의 반응기로 주입시켰다.
이때, 250 ℃로 용해된 반응물을 무촉매, 390 ℃에서 200rpm의 회전속도로 교반하면서 열분해 반응되도록 진행하였다.
상기와 같은 열분해 반응에 의하여 얻어진 분해된 증기를 열교환기를 통하여 액화시켜 얻어진 오일을 오일저장조에서 수집하였다.
상기 생성되는 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피를 측정하여 열분해정도를 관찰하였으며, 반응시간이 경과함에 따라 오일의 성분분석을 일정한 간격으로 가스크로마토그래피에 의해 분석하여 이를 표 3에 나타내었다.
비교 예 2
실시 예 1과 동일한 방식으로 수거된 2 kg의 폐 폴리스티렌을 사출성형기에 의해 약 3 cm 이하의 크기로 파쇄하여 일정속도로 용융기에 투입하였다.
용융기에 투입된 폐 폴리스티렌 입자를 일정시간동안 250 ℃의 반응물로 용해한 후 이를 종래 CSTR 방식의 반응기로 주입시켰다.
이때, 250 ℃로 용해된 반응물을 무촉매, 410 ℃에서 200 rpm의 회전속도로 교반하면서 열분해 반응되도록 진행하였다.
상기와 같은 열분해 반응에 의하여 얻어진 분해된 증기를 열교환기를 통하여 액화시켜 얻어진 오일을 오일저장조에서 수집하였다.
상기 생성되는 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피를 측정하여 열분해정도를 관찰하였으며, 반응시간이 경과함에 따라 오일의 성분분석을 일정한 간격으로 가스크로마토그래피에 의해 분석하여 이를 표 4에 나타내었다.
비교 예 3
실시 예 1과 동일한 방식으로 수거된 2 kg의 폐 폴리스티렌을 사출성형기에 의해 약 3 cm 이하의 크기로 파쇄 하여 일정속도로 용융기에 투입하였다.
용융기에 투입된 폐 폴리스티렌 입자를 일정시간동안 250 ℃의 반응물로 용해한 후 이를 종래 CSTR 방식의 반응기로 주입시켰다.
이때, 250 ℃로 용해된 반응물에 대하여 산화바륨(BaO) 1 중량%를 촉매로 첨가하였으며, 390 ℃에서 200rpm의 회전속도로 교반하면서 열분해 반응되도록 진행하였다.
상기와 같은 열분해 반응에 의하여 얻어진 분해된 증기를 열교환기를 통하여 액화시켜 얻어진 오일을 오일저장조에서 수집하였다.
상기 생성되는 오일은 메스실린더를 사용하여 시간에 따른 부피를 측정하여 열분해정도를 관찰하였으며, 반응시간이 경과함에 따라 오일의 성분분석을 일정한 간격으로 가스크로마토그래피에 의해 분석하여 이를 표 5에 나타내었다.
실시 예 1
표 1. 폐 폴리스티렌으로부터 얻어진 회수 오일의 조성변화
| 오일의 양 (L) | 오일의 조성 (wt %) | |||||
| Benzene | Toluene | Ethyl benzene |
Styrene monomer |
a-methyl styrene |
Others | |
| 250 | 0.00 | 4.13 | 4.18 | 52.06 | 9.20 | 32.43 |
| 500 | 0.13 | 4.09 | 4.30 | 50.52 | 10.56 | 30.40 |
| 1000 | 0.14 | 4.31 | 5.16 | 48.70 | 11.40 | 30.30 |
| 1500 | 0.13 | 4.50 | 5.71 | 47.79 | 12.23 | 31.64 |
| 2000 | 0.21 | 5.05 | 5.75 | 47.59 | 11.49 | 32.11 |
실시 예 2
표 2. 폐 폴리스티렌으로부터 얻어진 회수 오일의 조성변화
| 오일의 양 (L) | 오일의 조성 (wt %) | |||||
| Benzene | Toluene | Ethyl benzene |
Styrene monomer |
a-methyl styrene |
Others | |
| 250 | 0.00 | 4.13 | 4.18 | 57.06 | 8.20 | 30.43 |
| 500 | 0.13 | 4.09 | 4.30 | 50.52 | 10.56 | 30.40 |
| 1000 | 0.14 | 4.31 | 5.16 | 48.70 | 11.40 | 30.30 |
| 1500 | 0.13 | 4.50 | 5.71 | 47.79 | 12.23 | 31.64 |
| 2000 | 0.21 | 5.05 | 5.75 | 47.59 | 11.49 | 32.11 |
비교 예 1
표 3. 폐 폴리스티렌으로부터 얻어진 회수 오일의 조성변화
| 오일의 양 (L) | 오일의 조성 (wt %) | |||||
| Benzene | Toluene | Ethyl benzene |
Styrene monomer |
a-methyl styrene |
Others | |
| 250 | 0.25 | 4.05 | 7.99 | 40.12 | 5.91 | 41.69 |
| 500 | 0.15 | 6.30 | 5.02 | 54.44 | 12.18 | 21.92 |
| 1000 | 0.18 | 8.81 | 26.06 | 26.11 | 11.63 | 27.21 |
| 1500 | 0.13 | 6.09 | 19.42 | 32.82 | 13.96 | 27.57 |
| 2000 | 0.14 | 7.95 | 29.61 | 30.11 | 16.43 | 15.77 |
비교 예 2
표 4. 폐 폴리스티렌으로부터 얻어진 회수 오일의 조성변화
| 오일의 양 (L) | 오일의 조성 (wt %) | |||||
| Benzene | Toluene | Ethyl benzene |
Styrene monomer |
a-methyl styrene |
Others | |
| 250 | 0.00 | 4.13 | 4.18 | 57.06 | 3.20 | 37.43 |
| 500 | 0.13 | 4.09 | 4.30 | 50.52 | 10.56 | 30.40 |
| 1000 | 0.14 | 4.31 | 6.16 | 47.70 | 11.40 | 30.30 |
| 1500 | 0.13 | 4.50 | 8.71 | 42.79 | 12.23 | 31.64 |
| 2000 | 0.21 | 5.05 | 15.55 | 35.59 | 11.49 | 32.11 |
비교 예 3
표 5. 폐 폴리스티렌으로부터 얻어진 회수 오일의 조성변화
| 오일의 양 (L) | 오일의 조성 (wt %) | |||||
| Benzene | Toluene | Ethyl benzene |
Styrene monomer |
a-methyl styrene |
Others | |
| 250 | 0.18 | 4.05 | 5.22 | 39.36 | 8.99 | 42.21 |
| 500 | 0.21 | 5.67 | 4.66 | 49.74 | 11.92 | 27.81 |
| 1000 | 0.17 | 6.90 | 11.04 | 43.19 | 15.19 | 23.50 |
| 1500 | 0.24 | 11.59 | 33.27 | 27.35 | 15.45 | 14.66 |
| 2000 | 0.21 | 10.41 | 33.06 | 26.24 | 14.00 | 17.04 |
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스티렌모노머 회수장치의 개략적인 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 트윈스크루 사출형 열분해 반응기의 평면도이고,
도 3은 종래 스티렌모노머 회수장치의 개략적인 블록도이고,
도 4는 종래 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor) 방식의 반응기를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
사출형 열분해반응기 : 1 호퍼 : 2
잔사배출구 : 3 증기집합조 : 4
열교환기 : 5 냉각트랩 : 6
오일저장조 : 7 진공완충관 : 8
진공펌프 : 8
Claims (10)
- 열분해 반응기를 이용한 스티렌모노머 회수장치에 있어서,폐 폴리스티렌을 공급받아 용융 및 열분해 반응이 일어나는 열분해 반응기;상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성된 증기를 수집하는 증기집합조;상기 증기집합조에 포집된 증기를 액화시켜 오일로 변환하는 열교환기;상기 열교환기에서 액화된 오일을 저장하는 오일저장조;상기 열교환기에서 배출된 보조용매를 냉각시키는 냉각트랩;상기 열분해 반응기의 일단에 마련되어 열분해 반응결과 생성된 잔사를 연속 배출시키는 잔사배출부;상기 열분해 반응기에서 발생한 증기의 원활한 포집을 위해 감압상태를 형성하는 진공펌프;감압정도를 일정하게 유지하는 진공완충관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수장치.
- 청구항 1에서,상기 열분해 반응기는 두 개의 스크루로 이루어진 트윈스크루 사출형 열분해 반응기인 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수장치.
- 청구항 1에서,상기 열분해 반응기는 250-1000℃의 온도에서 열분해 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수장치.
- 청구항 1에서,상기 열분해 반응기는 상기 폐폴리스티렌의 진행방향에 따라 온도가 증가하도록 운전할 수 있는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수장치.
- 삭제
- 일정 크기로 파쇄된 폴리스틸렌 및 보조용매를 열분해 반응기로 투입하는 단계;상기 투입된 폴리스티렌이 열분해 반응기에서 용해 및 열분해 반응하여 증기를 생성하는 단계;상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성되는 증기를 포집하되, 열분해 반응기에서 발생한 증기의 원활한 포집을 위해 열교환기에 연결된 진공펌프를 이용하여 감압상태에서 상기 증기를 포집하되, 진공완충관을 이용하여 감압정도를 일정하게 유지하면서 증기를 포집하는 단계;상기 열분해 반응기에서 반응결과 생성되는 잔사를 상기 열분해 반응기로부터 연속적으로 배출하는 단계;상기 포집된 증기를 액화시켜 오일저장조에 수집하는 단계;를 포함하며,상기 증기를 포집하는 단계에서, 상기 열교환기로부터 배출된 보조용매를 냉각트랩으로 냉각시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수방법.
- 청구항 6에서,상기 증기 생성 단계에서 상기 열분해 반응기는 두 개의 스크루로 이루어진 트윈스크루 사출형 열분해 반응기인 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수방법.
- 청구항 6에서,상기 증기 생성 단계에서 상기 열분해 반응은 250-1000℃의 온도에서 열분해 반응을 수행하는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수방법.
- 청구항 8에서,상기 열분해 반응기는 상기 파쇄된 폴리스티렌의 진행방향에 따라 온도가 증가하도록 운전할 수 있는 것을 특징으로 하는 스티렌모노머 회수방법.
- 삭제
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06316695A (ja) * | 1991-10-09 | 1994-11-15 | Norio Mitsui | 廃プラスチックの油化方法 |
| JPH11199875A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd | スチレンの回収方法 |
| KR100487063B1 (ko) | 2002-09-09 | 2005-05-06 | 이돈우 | 폐합성수지 열분해유 재생장치 |
| KR20080090091A (ko) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | 한국화학연구원 | 발포 플라스틱 폐재의 감용에 사용되는 용매 회수 방법 및장치 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06316695A (ja) * | 1991-10-09 | 1994-11-15 | Norio Mitsui | 廃プラスチックの油化方法 |
| JPH11199875A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Toshiba Plant Kensetsu Co Ltd | スチレンの回収方法 |
| KR100487063B1 (ko) | 2002-09-09 | 2005-05-06 | 이돈우 | 폐합성수지 열분해유 재생장치 |
| KR20080090091A (ko) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | 한국화학연구원 | 발포 플라스틱 폐재의 감용에 사용되는 용매 회수 방법 및장치 |
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