KR101179153B1 - Method and apparatus of dechlorination of PVC wastes using alkali molten salts - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알칼리용융염을 이용한 PVC를 함유하는 폐기물의 탈염소화 방법 및 장치에 관한 것으로, PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 300 ℃에서 저온 열분해하여 염화수소가스를 발생시키는 단계(단계 1); 및 상기 단계 1에서 발생되는 염화수소가스를 알칼리용융염과 직접 반응시켜 소금으로 포집하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 약 300 ℃에서 저온 열분해시켜 발생되는 염화수소가스를 반응조 하부에서 알칼리용융염과 직접 반응하게 하여 소금으로 포집하여 제거함으로써 PVC가 함유된 폐플라스틱 폐기물의 소각처리나 재활용을 위한 열분해 가스화 또는 유화 공정의 전처리공정으로서 염소를 사전에 안전하고 효과적으로 제거할 수 있다.The present invention relates to a method and apparatus for dechlorination of a waste containing PVC using an alkali molten salt, the method comprising: generating hydrogen chloride gas by pyrolysing waste of PVC plastic or PVC at 300 ° C. (step 1); And it relates to a method and apparatus for dechlorination of the PVC-containing waste comprising the step of directly reacting the hydrogen chloride gas generated in step 1 with an alkali molten salt to collect and remove with salt (step 2). According to the present invention, PVC-containing waste plastic wastes are collected by removing the hydrogen chloride gas generated by pyrolysing waste of PVC plastic or PVC at about 300 ° C. at low temperature by directly reacting with alkali molten salt at the bottom of the reaction tank and collecting it with salt. As a pretreatment of pyrolysis gasification or emulsification for incineration or recycling of chlorine, chlorine can be removed safely and effectively in advance.
탈염소화, PVC, 용융염, 염화수소가스 Dechlorination, PVC, Molten Salt, Hydrogen Chloride Gas
Description
본 발명은 알칼리용융염을 이용한 PVC를 함유하는 폐기물의 탈염소화 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for dechlorination of wastes containing PVC using an alkali molten salt.
PVC(poly vinyl chloride)는 내구성이 좋은 플라스틱으로 원자력산업을 포함한 모든 산업에 널리 사용되어 오고 있다. 원자력산업에서 발생되는 플라스틱 폐기물은 가연성 폐기물로 처분시에 화재 및 부패의 위험성이 있어 소각 등의 처리에 의해 분해처리하여야 한다. 그러나 PVC 성분이 포함된 폐기물의 경우 소각처리 시에 발생되는 염소가스로 소각공정 전체의 부식은 물론, 이의 제어를 위한 습식세정장치 등에서 발생되는 이차폐기물의 발생이 많아서 소각공정 적용의 경제성이 적어진다는 문제점을 안고 있다. 이러한 이유에서 저장 및 처분시의 부패나 화재위험성이 있음에도 불구하고 현재 PVC 플라스틱 폐기물은 소각 등의 분해처리 방법으로 처리되지 못하고 있는 실정이다. Polyvinyl chloride (PVC) is a durable plastic that has been widely used in all industries, including the nuclear industry. Plastic wastes generated in the nuclear industry are combustible wastes, and there is a danger of fire and decay when disposed. However, in the case of wastes containing PVC, chlorine gas generated during incineration treatment is not only corroded in the entire incineration process but also generates secondary wastes generated by wet cleaning devices for controlling them, thereby reducing the economic feasibility of applying the incineration process. Has a problem. For this reason, despite the risk of spoilage and fire during storage and disposal, the current PVC plastic waste is not treated by decomposition methods such as incineration.
일반산업이나 가정에서 발생되는 방사성 물질을 포함하지 않는 폐플라스틱의 경우, 매립장에 처분하지 않고 신재생 에너지 공정인 열분해에 의한 유화 등의 재활용 공정을 적용하여 친환경적으로 처리할 수 있다. 그러나 PVC를 포함하는 플라스틱 등을 연료유 등으로 열분해 재생 시에 부식성이 강한 염화수소가스를 발생하여 열분해공정 장치를 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 생산되는 연료유 등에 염소성분이 포함되어 품질을 떨어뜨릴 수 있어 그 적용이 용이하지 않다.In the case of waste plastics that do not contain radioactive materials generated in the general industry or at home, it can be treated in an environmentally friendly manner by applying a recycling process such as emulsification by pyrolysis, which is a renewable energy process, without being disposed of in a landfill. However, when the plastic containing PVC is pyrolyzed and regenerated with fuel oil, hydrogen chloride gas, which is highly corrosive, may be generated to damage the pyrolysis process equipment. In addition, the produced fuel oil may contain chlorine to degrade quality. It is not easy to apply.
따라서, 대량의 혼합 고분자 폐기물을 연료로 이용하는 시설에는 염소성분을 회수할 수 있는 탈염시설의 설치가 불가피하며 이를 위해서는 경제적이면서 탈염효율이 우수한 설비가 필요하다.Therefore, in a facility using a large amount of mixed polymer waste as fuel, it is inevitable to install a desalination facility capable of recovering chlorine components, and for this purpose, an economical and desalination efficiency facility is required.
종래의 기술로는 혼합 폐플라스틱을 고형연료(RPF: Refused Plastic Fuel)로 제조시 소석회나 생석회를 투입하여 연소시 발생하는 염산을 중화시켜 염산의 배출농도를 저감시키는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 다른 중화물을 형성하여 2차 폐기물을 형성하고 총괄 염소분 농도에는 변화가 없고 연소시 다이옥신과 같은 유독성 산화물을 재형성할 가능성이 있다.Conventional techniques include a method of reducing the concentration of hydrochloric acid by neutralizing hydrochloric acid generated during combustion by adding hydrated lime or quicklime when preparing mixed waste plastics as a solid fuel (RPF). However, this method is likely to form other neutrals to form secondary wastes, with no change in overall chlorine concentration, and to reform toxic oxides such as dioxins upon combustion.
따라서, 2차 폐기물의 발생을 줄이고 연소과정에서 발생하는 염산이나 다이옥신의 양을 원천적으로 줄이기 위해서는 사전탈염기술이 적용되어야 한다.Therefore, in order to reduce the generation of secondary waste and to reduce the amount of hydrochloric acid or dioxins generated in the combustion process, pre-desalting technology should be applied.
지금까지 개발되어 있는 탈염소화 공정은 다음과 같이 세 종류로 분류된다. The dechlorination processes that have been developed so far are classified into three types.
첫째로는 PVC 플라스틱을 다른 플라스틱으로부터 무게나 비중차이 등을 이용하여 기계적으로 분리하는 전처리 공정이 있다. 그러나, 상기 공정은 전선피복이나 농업용 폐비닐 등과 같이 PVC 플라스틱이 혼합되어 있는 플라스틱의 경우에 적용이 불가능할 뿐만 아니라, 분리된 PVC의 재활용이 용이하지 않다는 문제가 있다.First, there is a pretreatment process in which PVC plastic is mechanically separated from other plastics using weight or specific gravity difference. However, the process is not only applicable to the case of plastics mixed with PVC plastic, such as wire coating or agricultural waste vinyl, there is a problem that it is not easy to recycle the separated PVC.
둘째로는 PVC 플라스틱을 약 300 ℃에서 저온 열분해하여 발생되는 염화수소를 알칼리 수용액 세정수에 흡수하여 중화하거나, 물에 흡수하여 염산으로 회수하는 방법이 있다. 그러나, 상기 방법은 물의 사용이 수반되는 습식공정으로 흡수효율이 낮아 PVC 분해시 발생되는 고농도 염화수소를 효과적으로 제거하기 어려울 뿐만 아니라, 물과 산성가스가 공존하는 시스템의 부식으로 공정장치의 손상이 항상 수반된다.Secondly, there is a method of absorbing and neutralizing hydrogen chloride generated by pyrolysis of PVC plastic at about 300 ° C. in alkaline aqueous solution washing water, or absorbing it in water to recover hydrochloric acid. However, the above method is a wet process involving the use of water, so that it is difficult to effectively remove high concentrations of hydrogen chloride generated during the decomposition of PVC due to its absorption efficiency, and damage to the process equipment is always accompanied by corrosion of a system in which water and acid gas coexist. do.
셋째로는 PCBs 등과 같은 염화유기물질에 액상 Na 또는 NaOH, KOH 등을 넣어 염화유기물질을 탈염소화 하는 방법이 있다. 그러나, 상기 방법은 PCBs과 같은 액상폐기물에 적용이 용이하나 PVC와 같은 고상폐기물의 경우 탈염소화후 유용한 생산물인 탄화수소가 다공성 고체이므로 고체 내부에 NaOH 등이 잔류하게 되어 추가적인 분리공정이 필요하다는 단점을 가지고 있다.Third, there is a method of dechlorination of chlorinated organic materials by adding liquid Na or NaOH, KOH, etc. to chlorinated organic materials such as PCBs. However, this method is easy to apply to liquid wastes such as PCBs, but in the case of solid wastes such as PVC, hydrocarbons, which are useful products after dechlorination, are porous solids. Have.
또한, 국내에서는 PVC가 혼합된 폐플라스틱으로부터 염소제거를 위한 스크류반응조 가스배출 시스템이 특허등록 제10-0526811호로 개시된 바 있으며, PVC가 혼합된 고분자 폐기물로부터 염소 제거를 위한 간접가열식 탈염시스템을 통해 염소를 제거하는 방법이 특허공개 제10-2005-0100279호로 개시된 바 있다. 상기 방식은 폐플라스틱을 일정한 온도로 유지하기 위하여 열매체유 보일러를 이용하여 열매체유를 가열하여 반응조 자켓 및 스크류 중공축에 통과시킴으로써 반응조 내부의 폐플라스틱을 일정온도로 유지하고자 하였다. 그러나, 상기 방식은 반응조 자체가 2축 스크류에 의해 압축되어 높은 압력에서 운전하게 되고, 반응조의 염소 배출구가 매우 작고 압력이 높아 염소 가스배출구가 막히는 현상이 발생하는 단점이 있다. 또한, 2축 스크류 이송으로 대량의 폐기물을 처리하기에는 장치의 스케일-업(scale up)에 어려움이 있다.In addition, in Korea, a screw reactor gas discharge system for removing chlorine from PVC mixed waste plastic has been disclosed as a patent registration No. 10-0526811, and chlorine through an indirect heating desalination system for removing chlorine from polymer mixed polymer waste. A method of removing is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2005-0100279. The above method is to maintain the waste plastic in the reaction tank by heating the heat medium oil through a heat medium oil boiler to pass through the reactor jacket and the screw hollow shaft in order to maintain the waste plastic at a constant temperature. However, the above method has a disadvantage in that the reaction tank itself is compressed by a biaxial screw to operate at a high pressure, and the chlorine gas outlet is very small and the pressure is high so that the chlorine gas outlet is blocked. In addition, there is a difficulty in scale-up of the device to treat a large amount of waste by biaxial screw transfer.
이에, 본 발명자들은 PVC에 포함된 염소성분을 효과적으로 분리하여 제거하는 방법을 연구한 결과, PVC 또는 PVC가 포함된 폐플라스틱을 약 300 ℃에서 저온 열분해시켜 발생되는 염화수소가스를 반응조 하부에서 알칼리용융염과 직접 반응하게 하여 소금으로 포집하여 제거함으로써 PVC가 포함된 폐플라스틱 폐기물의 소각처리나 재활용을 위한 열분해 가스화 또는 유화 공정의 전처리공정으로서 염소를 사전에 안전하고 효과적으로 제거할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have studied a method of effectively separating and removing chlorine components contained in PVC, and as a result, alkaline molten salt of hydrogen chloride gas generated by pyrolyzing the waste plastic containing PVC or PVC at about 300 ° C. at low temperature is reacted with alkali. The present invention finds that chlorine can be safely and effectively removed in advance as a pre-treatment process of pyrolysis gasification or emulsification for incineration or recycling of waste plastic waste containing PVC by allowing it to be directly reacted with and collected by salt. Was completed.
본 발명의 목적은 PVC가 함유된 폐기물로부터 염소를 사전에 효과적으로 제거할 수 있는 탈염소화 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a dechlorination method that can effectively remove chlorine from wastes containing PVC in advance.
본 발명의 다른 목적은 PVC가 함유된 폐기물로부터 염소를 사전에 효과적으로 제거할 수 있는 탈염소화 장치를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a dechlorination apparatus capable of effectively removing chlorine from wastes containing PVC in advance.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,
PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 300 ℃에서 저온 열분해하여 염화수소가스를 발생시키는 단계(단계 1); 및(C) generating hydrogen chloride gas by pyrolysing the waste of PVC plastic or PVC at 300 ° C. at low temperature (step 1); And
상기 단계 1에서 발생되는 염화수소가스를 알칼리용융염과 직접 반응시켜 소금으로 포집하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 방법을 제공한다.It provides a method for dechlorination of the waste containing PVC comprising the step of directly reacting the hydrogen chloride gas generated in
또한, 본 발명은In addition,
밀폐되고 하부에 알칼리용융염이 장입된 반응조와;A reaction vessel hermetically sealed with an alkali molten salt loaded therein;
상기 반응조 내 상부에 알칼리용융염과 접하지 않으면서 분쇄된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물이 저온열분해되어 염화수소가스가 발생되는 탈염소반응챔버와;A dechlorination chamber in which the PVC plastic or PVC-containing waste is pyrolyzed at low temperature without generating contact with an alkali molten salt in the reactor to generate hydrogen chloride gas;
상기 탈염소반응챔버 내에 탈부착이 용이하고 바닥에 다공성판이 형성된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물이 장입되는 철제 용기와;An iron container in which the dechlorination reaction chamber is easily detachable and a PVC-containing waste having a porous plate formed thereon or a PVC-containing waste is charged;
상기 탈염소반응챔버에서 발생된 염화수소가스가 알칼리용융염과 반응할 수 있도록 상기 탈염소반응챔버로부터 반응조 바닥까지 연통되는 다공성 기체분산관과;A porous gas dispersion tube communicating from the dechlorination reaction chamber to the bottom of the reactor so that the hydrogen chloride gas generated in the dechlorination reaction chamber can react with the alkali molten salt;
상기 다공성 기체분산관에서 배출된 염화수소가스가 알칼리용융염과 반응하여 생성된 수증기가 배출되는 배출관과;A discharge pipe through which the hydrogen chloride gas discharged from the porous gas dispersion pipe is reacted with an alkali molten salt to discharge water vapor;
상기 반응조의 상부를 밀봉하기 위한 플랜지와; 및A flange for sealing an upper portion of the reactor; And
상기 반응조를 가열하고 가열된 반응조의 온도를 유지시키기 위하여 반응조 외부에 구비되는 가열기 및 단열재를 포함하는 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 장치를 제공한다. Provided is a dechlorination apparatus for PVC-containing waste, including a heater and a heat insulator provided outside the reactor to heat the reactor and maintain the temperature of the heated reactor.
본 발명에 의하면, PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 약 300 ℃에서 저온 열분해시켜 발생되는 염화수소가스를 반응조 하부에서 알칼리용융염과 직접 반응하게 하여 소금으로 포집하여 제거함으로써 PVC가 함유된 폐플라스틱 폐기물의 소각처리나 재활용을 위한 열분해 가스화 또는 유화 공정의 전처리공정으로서 염소를 사전에 안전하고 효과적으로 제거할 수 있다.According to the present invention, PVC-containing waste plastic wastes are collected by removing the hydrogen chloride gas generated by pyrolysing waste of PVC plastic or PVC at about 300 ° C. at low temperature by directly reacting with alkali molten salt at the bottom of the reaction tank and collecting it with salt. As a pretreatment of pyrolysis gasification or emulsification for incineration or recycling of chlorine, chlorine can be removed safely and effectively in advance.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 300 ℃에서 저온 열분해하여 염화수소가스를 발생시키는 단계(단계 1); 및The present invention comprises the steps of low-temperature pyrolysis of PVC plastic or PVC-containing waste at 300 ° C to generate hydrogen chloride gas (step 1); And
상기 단계 1에서 발생되는 염화수소가스를 알칼리용융염과 직접 반응시켜 소금으로 포집하여 제거하는 단계(단계 2)를 포함하는 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 방법을 제공한다.It provides a method for dechlorination of the waste containing PVC comprising the step of directly reacting the hydrogen chloride gas generated in
본 발명에 따른 방법에 있어서, 상기 알칼리용융염은 NaOH-KOH 공융염인 것이 바람직하다. 상기 NaOH-KOH 공융염은 PVC의 탈염소가 활발하게 일어나는 온도인 300 ℃ 이하의 온도에서 물과 같은 액상의 성질을 가지며, 반응성이 강하여 염화수소(HCl)가스와 만나면 NaCl과 H2O의 형태로 전환된다. 반응 후 NaCl은 NaOH-KOH 공융염 내에 남고, H2O는 수증기의 형태로 배출되게 된다.In the method according to the invention, the alkali molten salt is preferably NaOH-KOH eutectic salt. The NaOH-KOH eutectic salt has a liquid-like property, such as water, at a temperature of 300 ° C. or lower, which is a temperature at which dechlorination of PVC is actively occurring, and has high reactivity to form NaCl and H 2 O when encountered with hydrogen chloride (HCl) gas. Is switched. After the reaction, NaCl remains in the NaOH-KOH eutectic salt, and H 2 O is discharged in the form of water vapor.
또한, 본 발명은 상기 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 장치를 제공한다.The present invention also provides an apparatus for dechlorination of waste containing PVC.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.The invention will become more apparent through the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a dechlorination apparatus for PVC-containing wastes according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 탈염소화 장치는As shown in Figure 1 , the dechlorination apparatus according to the present invention
밀폐되고 하부에 알칼리용융염이 장입된 반응조(2)와;A reaction tank (2) sealed and charged with an alkali molten salt at the bottom;
상기 반응조(2) 내 상부에 알칼리용융염과 접하지 않으면서 분쇄된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물이 저온열분해되어 염화수소가스가 발생되는 탈염소반응챔버(11)와;A dechlorination reaction chamber (11) in which the pulverized PVC plastic or PVC-containing waste is pyrolyzed at low temperature without generating contact with an alkali molten salt in the
상기 탈염소반응챔버(11) 내에 탈부착이 용이하고 바닥에 다공성판(6)이 형성된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물이 장입되는 철제 용기(8)와;An iron container (8) into which the dechlorination reaction chamber (11) can be easily attached and detached, and the plastic containing PVC plastic or a waste containing a PVC having a porous plate (6) formed therein;
상기 탈염소반응챔버(11)에서 발생된 염화수소가스가 알칼리용융염과 반응할 수 있도록 상기 탈염소반응챔버로부터 반응조 바닥까지 연통되는 다공성 기체분산관(4)과;A porous gas dispersion tube (4) communicating from the dechlorination reaction chamber to the bottom of the reactor so that the hydrogen chloride gas generated in the dechlorination reaction chamber (11) can react with the alkali molten salt;
상기 다공성 기체분산관(4)에서 배출된 염화수소가스가 알칼리용융염과 반응하여 생성된 수증기가 배출되는 배출관(9)과;A discharge pipe 9 through which the hydrogen chloride gas discharged from the porous
상기 반응조(2)의 상부를 밀봉하기 위한 플랜지(10)와; 및A flange (10) for sealing an upper portion of the reactor (2); And
상기 반응조(2)를 가열하고 가열된 반응조의 온도를 유지시키기 위하여 반응조 외부에 구비되는 가열기(1)를 포함한다.It includes a heater (1) provided outside the reactor in order to heat the
본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기 반응조(2)에는 하부에 알칼리용융염이 일정량 장입되어 있다. 이때, 알칼리용융염은 NaOH-KOH 공융염인 것이 바람직하다. 상기 NaOH-KOH 공융염은 PVC의 탈염소가 활발하게 일어나는 온도인 300 ℃ 이하의 온도에서 물과 같은 액상의 성질을 가지며, 반응성이 강하여 염화수소(HCl)가 스와 만나면 NaCl과 H2O의 형태로 전환된다.In the apparatus according to the present invention, a predetermined amount of alkali molten salt is charged in the
상기 반응조는 유해한 염화수소가스가 외부로 방출되지 않도록 밀폐되어 있는 것이 바람직하며, 이를 위해 분쇄된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 넣은 후에는 상부에 플랜지(10)로 밀봉하는 것이 바람직하다.The reactor is preferably sealed to prevent harmful hydrogen chloride gas from being discharged to the outside, and for this purpose, after the crushed PVC plastic or PVC-containing waste is put in, it is preferable to seal the
본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기 탈염소반응챔버(11)는 장입된 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 탈염소화시켜 염화수소가스를 발생시키는 역할을 하며, 상기 탈염소반응챔버 내에는 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물이 용이하게 장입될 수 있도록 탈부착이 가능한 철제 용기(8)를 포함하고 있다.In the apparatus according to the present invention, the
상기 철제 용기(8)는 탈염소화 반응온도에서 견딜 수 있도록 내구성을 지녀야 하며, PVC의 탈염소화시 발생되는 염화수소가스가 반응조 하부의 알칼리용융염으로 이동할 수 있도록 철제 용기 하부에는 다공성판(6)이 형성되어 있다.The iron container (8) has to be durable to withstand the dechlorination reaction temperature, the porous plate (6) in the lower portion of the iron container so that the hydrogen chloride gas generated during the dechlorination of PVC can move to the alkali molten salt in the lower part of the reactor Formed.
상기 탈염소반응챔버(11)는 알칼리용융염과 직접 접촉하지 않도록 반응조의 상부에 위치한다.The
본 발명에 따른 장치에 있어서, 상기 다공성 기체분산관(4)은 상기 탈염소반응챔버(11)에서 발생된 염화수소가스가 알칼리용융염과 반응할 수 있도록 상기 탈염소반응챔버로부터 반응조 바닥까지 연통되어 있다. 상기 염화수소가스는 이 다공성 기체분산관을 통과하여 알칼리용융염층 내에서 하부로부터 기포의 형태로 상 승하면서 알칼리용융염과 직접 반응하여 NaCl 및 H2O 형태로 전환된다. 이때 NaCl은 알칼리용융염 내에서 포집되고, H2O는 수증기의 형태로 배출되어 배출관(9)을 통하여 외부로 빠져나간다.In the apparatus according to the present invention, the porous
본 발명에 따른 장치에서의 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 방법은 Process for dechlorination of PVC plastics or PVC containing wastes in the device according to the invention
탈염소반응챔버 내의 철제 용기에 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 분쇄하여 장입하는 단계(단계 a);Pulverizing and charging the waste containing PVC plastic or PVC in an iron container in a dechlorination reaction chamber (step a);
가열기를 이용하여 반응조의 온도를 300 ℃로 가열하여 상기 PVC 플라스틱 또는 PVC가 함유된 폐기물을 탈염화시켜 염화수소가스를 발생시키는 단계(단계 b);Heating the temperature of the reactor to 300 ° C. using a heater to dechlorinate the PVC plastic or the PVC-containing waste to generate hydrogen chloride gas (step b);
상기 단계 b에서 발생되는 염화수소가스를 알칼리용융염과 직접 반응시켜 소금으로 포집하여 제거하는 단계(단계 c)를 포함한다.Hydrogen chloride gas generated in step b is directly reacted with an alkali molten salt to collect and remove the salt (step c).
구체적으로, PVC가 포함된 폐플라스틱(7)을 밀폐된 알칼리용융염 반응조(2) 내의 상부에 연결된 탈염소반응챔버(11) 내에 탈염소화 반응온도에서 견디는 아래쪽에 다공성판(6)으로 만들어진 철제 용기(8) 안에 넣고, 상부를 막힌 플랜지로 마감한다. 이후, 가열기를 이용하여 반응조 전체를 약 300 ℃로 가열하면, 알칼리용융염은 용해하여 액상이 되고 PVC성분은 탈염소화되어 약 300 ℃에서 분해되지 않은 고정상 탄화수소 성분과 염화수소가스로 분리된다. 발생된 염화수소가스의 농 도가 충분히 증가하여 압력이 하부의 알칼리용융염 층에 걸리는 압력손실을 초과하기 시작하면, 염화수소가스는 다공성 기체 분산관(7)을 통과하여, 알칼리용융염층 내에서 하부로부터 기포의 형태로 상승하게 된다. 이 염화수소(HCl)가스 기포는 반응성이 극대한 알칼리 이온성 액체인 알칼리용융염과 직접 반응하여 NaCl 과 H2O의 형태로 전환되는데 NaCl은 알칼리용융염 내에 남고, H2O만 수증기의 형태로 배출되게 되어 PVC 내의 염소를 안전하게 제거할 수 있다.Specifically, the iron made of
본 발명으로 방사성핵종으로 오염된 PVC 플라스틱이나 이와 혼합된 가연성 폐기물을 안전하게 탈염소화 할 수 있으므로, 지금까지 부식성 염화수소가스의 배출로 인한 여러 가지의 문제점이 있어 소각 처리할 수 없었던 방사능오염 PVC 폐기물을 탈염소화한 후 소각처리 할 수 있게 해준다. 이로부터 방사성폐기물 저장 및 처분시의 가연성 유기폐기물인 PVC 폐기물의 부패나 화재로 인한 핵종누출의 위험성을 배제할 수 있을 뿐만 아니라 근본적으로 관리대상 폐기물 부피를 크게 축소시킬 수 있게 해주는 효과가 있다. Since the present invention can safely dechlorinate PVC plastics contaminated with radionuclides or combustible wastes mixed therewith, there are various problems caused by the discharge of corrosive hydrogen chloride gas. Allows incineration after digestion. From this, it is possible to exclude the risk of nucleus leakage due to decay or fire of flammable organic waste PVC waste during radioactive waste storage and disposal.
또한, 일반 PVC 폐기물의 경우에도 공정 장치 손상 및 재생되는 연료유의 품질 손상의 원인이 되는 염소를 사전에 효과적으로 제거할 수 있도록 함으로써 지금까지 어려웠던 재활용효율이 낮은 물리적 재활용으로 처리해 오던 PVC가 포함된 플라스틱 폐기물도 열분해 가스화에 의한 유화 등으로 화학적 재활용 처리가 가능하게 해줄 수 있다. In addition, in the case of general PVC waste, it is possible to effectively remove chlorine, which causes damage to process equipment and quality of regenerated fuel oil, and thus, plastic waste containing PVC, which has been treated as physical recycling with low recycling efficiency, which has been difficult until now. In addition, the chemical recycling process may be enabled by emulsification by pyrolysis gasification.
나아가, PVC의 탈염소화 반응은 흡열반응이지만 HCl과 용융염 NaOH와의 반응은 발열반응이므로 용융염의 상부에서 PVC를 탈염소화하고 발생된 염화수소가스가 운반기체 없이 직접 아래에 있는 용융염을 통과하면서 흡열반응으로 포집되는 장치의 구조로서 알칼리용융염과 HCl과의 반응에 의해 발생되는 열을 PVC의 탈염소화에 사용할 수 있어 전체 탈염소화 공정의 에너지효율을 크게 높여주는 효과가 있다.Furthermore, the dechlorination reaction of PVC is endothermic but the reaction between HCl and molten salt NaOH is exothermic, so dechlorination of PVC at the top of the molten salt and the generated hydrogen chloride gas pass through the molten salt directly below without carrier gas. As the structure of the device to be collected into the heat generated by the reaction of the molten alkali salt and HCl can be used for the dechlorination of PVC has the effect of greatly improving the energy efficiency of the entire dechlorination process.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many other obvious modifications can be made therein without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include many such variations.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 PVC가 함유된 폐기물의 탈염소화 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing the configuration of a dechlorination apparatus for PVC-containing wastes according to an embodiment of the present invention.
<도면 부호에 대한 간단한 설명><Short description of drawing symbols>
1: 가열기 2: 반응조1: heater 2: reactor
3: 알칼리용융염 4: 다공성 기체분산관3: alkali molten salt 4: porous gas dispersion tube
5: 기포(HCl 또는 H2O) 6: 다공성 판 5: bubble (HCl or H 2 O) 6: porous plate
7: 분쇄된 PVC 플라스틱 8: 철제 용기7: crushed PVC plastic 8: iron container
9: 배출관 10: 플랜지9: outlet pipe 10: flange
11: 탈염소반응챔버11: Dechlorination Chamber
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