KR101249728B1

KR101249728B1 - 폐타이어의 오일 회수 장치

Info

Publication number: KR101249728B1
Application number: KR1020120036683A
Authority: KR
Inventors: 최형선
Original assignee: 주식회사 우주테크
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2013-04-03
Also published as: KR20120052210A

Abstract

본 발명은 폐타이어의 용융가스를 응축 탱크에 내장된 냉각 오일 속에서 분출시켜 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고, 1차 응축되지 않은 용융가스에 냉각 오일을 분사시켜 2차 응축시켜 폐타이어에서 다량의 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 경제성있는 폐타이어의 오일 회수 장치에 관한 것이다.
본 발명의 주요구성은 폐타이어(3)가 탑재되어 이송되는 체인 컨베이어(4)와; 상부에 폐타이어의 연소시 발생된 용융가스를 배출시키는 제1 응축가스 배출관(6)이 형성되고, 하부에 폐타이어를 연소시키는 고온의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급관(7)이 형성되어 있으며, 체인 컨베이어(4)로부터 폐타이어가 투입되면 폐타이어를 연소시키는 열분해 반응로(1)와; 내부에 소정 수위로 내장되는 냉각 오일(25)과, 제1 응축가스 배출관(6)으로부터 용융가스를 제공받아 분출시키는 가스 분사 노즐(11)이 구비되어 있으며 냉각 오일이 내장된 하측부 내부에 형성된 제1 파이프(13)와, 내장된 냉각 오일과 이격된 상부에 위치하며 냉각 오일을 분사하는 다수의 오일 분사 노즐(15)이 구비된 제2 파이프(17)와, 상부에 형성되어 응축되지 않은 용융가스를 배출하는 제2 응축가스 배출관(37)과, 냉각 오일의 수위선 상에 형성되며 오버 플로우되는 냉각오일을 배출하는 오버 플로우관(27)을 구비하며, 가스 분사 노즐을 통하여 분출된 용융가스를 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고 오일 분사 노즐에서 분사되는 오일에 접촉시켜 2차 응축시키는 응축 탱크(9)와; 제2 응축가스 배출관으로 배출된 비응축 용융가스를 제공받아 연소시키는 연소로(41)와; 연소로(41)에 연결되어 연소된 고온의 연소가스를 열교환시킨 후에 브로우어(47)를 거쳐 열분해 반응로의 연소가스 공급관(7)으로 공급하고, 잔여 연소가스는 제3 응축가스 배출관(49)으로 배출시키는 열교환기(45)와; 제 3 응축가스 배출관(49)으로부터 배출된 연소가스의 고형 물질을 제거한 후에 대기로 방출시키는 싸이클론 집진기(53);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐타이어의 오일 회수 장치{APPARATUS FOR EXTRACTING OIL FROM USED WASTE TIRE}

본 발명은 폐타이어의 용융가스를 응축 탱크에 내장된 냉각 오일 속에서 분출시켜 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고, 1차 응축되지 않은 용융가스에 냉각 오일을 분사시켜 2차 응축시켜 폐타이어에서 다량의 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 경제성있는 폐타이어의 오일 회수 장치에 관한 것이다.

최근 차량의 급격한 증가와 함께 발생되는 폐타이어의 재활용 방안이 여러 다양한 형태로 강구되고 있다.

대표적인 예로서, 폐타이어를 에너지원으로 활용하는 방안과, 폐타이어를 분쇄하여 보도 블럭 등의 건축자재로 사용하는 방안 등이 시도되고 있으나, 폐타이어를 에너지원으로 활용하는 경우, 폐타이어 연소시 발생하는 다량의 유해 가스와 분진 등이 대기 중으로 배출되는 것을 방지하는 데에 막대한 시설 및 운영비가 요구됨으로써, 경제성 저하로 인하여 활성화되지 못하고 있는 형편에 있었다.

또한 폐타이어를 분쇄하여 보도 블럭 등의 건축자재로 사용하는 경우, 여러 단계의 제조 공정을 거치게 됨으로써, 원가가 상승하는 폐단과 함께, 폐타이어를 이용한 건축자재의 사용 용도가 극히 제한되어 그 활용도가 매우 저조한 실정에 있다.

이와 같은 폐타이어의 재활용 문제를 보다 근본적으로 타개하기 위하여, 폐타이어를 열분해하여 오일을 회수하는 방안이 오래전부터 다각도로 활발하게 연구되어 왔다.

즉, 폐타이어를 이루는 성분은 주로 천연고무와 합성고무, 카본블랙, 스틸, 공정오일, 기타 첨가제 등으로, 천연고무는 그 성분이 탄화수소 동족체에 속하는 시스폴리이-소프렌이며, 합성고무는 폴리스타이렌-부타디엔, 폴리부타디엔, 폴리 2클로-1.3부타디엔, 폴리클로로프렌, 폴리니트릴-부타디엔 등으로서, 다량의 에너지를 지닌 고분자 화합물이다.

이들 천연고무와 합성고무의 고분자 연쇄사슬은 외부에서 높은 열이 가해질 때, 열분해에 의하여 끊어져 대부분 단위 탄화수소 화합물 형태로 전환되고, 응축에 의하여 오일 및 가스로 분리가 가능하며, 오일 및 가스로 전환되고 남는 성분은 대부분 카본블랙으로 휘발분을 제거 후, 회수하여 공업용으로 재이용할 수 있다.

이와 같은 폐타이어의 오일 회수 방안이 알려진 이후, 폐타이어에서 오일을 보다 경제적으로 회수하기 위한 방안이 다양하게 제시되어 왔으나, 대부분이 폐타이어의 열분해시, 많은 연료가 소비되는 결함과 함께, 폐타이어에서 발생된 기화 가스가 공기 중으로 분출되는 급랭 오일과 공기 중에서 단순 반응하면서 응축되도록 한 것이기 때문에 회수되는 오일의 수율이 매우 낮아 경제성이 극히 저하되는 문제점을 안고 있다.

본 발명의 목적은 폐타이어의 용융가스를 응축 탱크에 내장된 냉각 오일 속에서 분출시켜 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고, 1차 응축되지 않은 용융가스에 냉각 오일을 분사시켜 2차 응축시켜 폐타이어에서 다량의 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 경제성있는 폐타이어의 오일 회수 장치를 제공할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명의 폐타이어의 오일 회수 장치는, 폐타이어(3)가 탑재되어 이송되는 체인 컨베이어(4)와; 상부에 폐타이어의 연소시 발생된 용융가스를 배출시키는 제1 응축가스 배출관(6)이 형성되고, 하부에 폐타이어를 연소시키는 고온의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급관(7)이 형성되어 있으며, 체인 컨베이어(4)로부터 폐타이어가 투입되면 폐타이어를 연소시키는 열분해 반응로(1)와; 내부에 소정 수위로 내장되는 냉각 오일(25)과, 제1 응축가스 배출관(6)으로부터 용융가스를 제공받아 분출시키는 가스 분사 노즐(11)이 구비되어 있으며 냉각 오일이 내장된 하측부 내부에 형성된 제1 파이프(13)와, 내장된 냉각 오일과 이격된 상부에 위치하며 냉각 오일을 분사하는 다수의 오일 분사 노즐(15)이 구비된 제2 파이프(17)와, 상부에 형성되어 응축되지 않은 용융가스를 배출하는 제2 응축가스 배출관(37)과, 냉각 오일의 수위선 상에 형성되며 오버 플로우되는 냉각오일을 배출하는 오버 플로우관(27)을 구비하며, 가스 분사 노즐을 통하여 분출된 용융가스를 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고 오일 분사 노즐에서 분사되는 오일에 접촉시켜 2차 응축시키는 응축 탱크(9)와; 제2 응축가스 배출관으로 배출된 비응축 용융가스를 제공받아 연소시키는 연소로(41)와; 연소로(41)에 연결되어 연소된 고온의 연소가스를 열교환시킨 후에 브로우어(47)를 거쳐 열분해 반응로의 연소가스 공급관(7)으로 공급하고, 잔여 연소가스는 제3 응축가스 배출관(49)으로 배출시키는 열교환기(45)와; 제 3 응축가스 배출관(49)으로부터 배출된 연소가스의 고형 물질을 제거한 후에 대기로 방출시키는 싸이클론 집진기(53);를 포함하고,
제2 파이프(17)는 오일 냉각기(19)와 필터(21) 및 순환 펌프(23)가 장착되어 있으며 상기 응축 탱크(9)의 하측부와 연결되어 냉각 오일(25)을 공급받으며,
제2 응축가스 배출관(37)과 연소로(41) 사이에는 제2 응축가스 배출관에서 배출된 용용가스를 세정하는 제1 수세식 세정기(39)와, 제3 응축가스 배출관(49)과 싸이클론 집진기(53) 사이에는 제3 응축가스 배출관에서 배출된 용용가스를 세정하는 제2 수세식 세정기(51)를 더 포함하고,
오버 플로우관(27)에는 오버 플로우되는 냉각오일이 침전되어 수분이 분리되는 1 번 오일 탱크(29)와 2 번 오일 탱크(31), 필터 유니트(33) 및 3 번 오일 탱크(35)와 연결된 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 폐타이어의 오일 회수 장치는, 냉각 오일이 내장된 응축 탱크의 하측부 내부에 가스 분사 노즐이 구비된 파이프가 설치되어, 가스내에 함유된 오일 성분이 응축 탱크에 내장된 냉각 오일 속에서 가스 분사 노즐을 통하여 분출되어 냉각 오일과 직접적으로 접촉되면서 응축 회수되게 함으로써, 폐타이어에서 다량의 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 일실시예의 전체적인 흐름 상태를 나타낸 공정도.
도 2 는 본 발명에 적용된 오일 응축 탱크의 구성 상태를 보여 주는 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 폐타이어의 오일 회수 장치는, 열분해 반응로(1)의 일측에는 폐타이어(3)가 탑재되어 이송되는 체인 컨베이어(4)와 안전 배출구(5)가 장착되어 있고, 상기 열분해 반응로(1)의 상부에는 제1 응축가스 배출관(6)이 연결되고, 하부에는 연소가스 공급관(7)이 각각 연결되어 있다. 그리고 제1 응축가스 배출관(6)에는 터보팬(8)이 설치되어 응축 탱크(9)와 연결된다. 이러한 열분해 반응로(1)는 하부의 연소가스 공급관(7)으로 공급된 연소가스를 사용하여 투입된 폐타이어(3)를 연소시켜 용융가스를 발생시키며 발생된 용융가스를 제1 응축가스 배출관(6)을 통해 배출하게 된다.

상기 응축 탱크(9)의 내부에는 냉각 오일(25)이 내장되어 있고, 냉각 오일(25)로 잠겨있는 응축 탱크(9)의 하측부 내부에는 제1 응축가스 배출관(6)로 연장되어 있으며 단부에 다수의 가스 분사 노즐(11)이 부착된 제1 파이프(13)가 위치하고, 응축 탱크(9)의 상부에는 다수의 오일 분사 노즐(15)이 부착된 제2 파이프(17)가 설치된다. 제2 파이프(17)는 응축 탱크(9)에 내장된 냉각 오일(25)을 공급받아 오일 분사 노즐(15)을 통해 하향식으로 냉각된 오일을 분사하게 된다. 제2 파이프(17)는 오일 냉각기(19)와 필터(21) 및 순환 펌프(23)가 장착되어 있으며 상기 응축 탱크(9)의 하측부와 연결되어 냉각 오일(25)을 공급받는다. 이때, 제1 파이프(13)는 응축가스의 응축효율을 증가시키기 위하여 여러 개로 분산되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 제1 파이프(13)는 냉각 오일(25)에 내장된 상태에서 제1 응축가스 배출관(6)을 통해 제공받은 응축가스를 가스 분사 노줄(11)을 통해 분출하기 때문에 분출된 응축가스가 상부로 올라오는 과정에서 냉각 오일(25)과 접촉하면서 온도가 낮아지면서 1차 응축되게 되고, 냉각 오일(25)을 통과한 가스는 다시 제2 파이프의 오일 분사 노즐(15)에서 분사되는 냉각된 오일과 접촉하면서 온도가 낮아지면서 2차 응축되게 된다. 1차 및 2차 응축된 오일은 냉각 오일(25)과 혼합된다.

또한, 냉각 오일(25)의 수위선 상의 응축 탱크(9)에는 오버 플로우관(27)이 연결되어 1 번 오일 탱크(29)와 2 번 오일 탱크(31) 및 필터 유니트(33)를 거쳐 3 번 오일 탱크(35)와 연결되어 있다. 이에 따라 폐타이어의 응축가스가 1차 응축 및 2차 응축되면서 응축 탱크(9)의 냉각 오일(25)에 추가되면서 수위가 상승하면 오버 플로우관(27)을 통해 배출할 수 있다.

한편, 상기 응축 탱크(9)의 상부에는 제2 응축가스 배출관(37)이 연결되어 있으며, 제1 수세식 세정기(39)를 거쳐 연소로(41)에 연결된다. 연소로(41)로 공급된 비응축가스는 제1 수세식 세정기(39)로 수세되어 이물질이 제거된 후에 연소로(41)의 원료로 공급되어 내부 온도가 1300℃ 까지 가열되면서 완전 연소가 이루어진다. 이에 따라 다이옥신 등의 유해 물질이 완전히 없어지고 고온의 가스만이 배출되게 된다.

그리고, 연소로(41)에는 터빈(43)이 장착되어 열교환기(45)와 연결되어 있으며, 열교환기(45)의 하측부에는 브로우어(47)가 연결 설치되어 연소가스 공급관(7)을 거쳐 열분해 반응로(1)와 연결된다. 그리고, 열교환기(45)의 상측부에는 제3 응축가스 배출관(49)이 연결되어 제2 수세식 세정기(51)를 거쳐 싸이클론 집진기(53)와 연결되어 있다. 이에 따라 연소로(41)에서 가열된 고온의 연소가스는 열교환기(45)를 거쳐 약 400℃ 로 하강된 상태로 열분해 반응로(1)로 공급되어 폐타이어를 연소시키는 열원으로 사용된다.

한편, 열교환기의 상부에는 제3 응축가스 배출관(49)이 연결되어 있으며, 제2 수세식 세정기(51)를 거쳐 싸이클론 집진기(53)에 연결된다. 이에 따라 열교환기(45)에서 남는 가스는 제2 수세식 세정기(51)로 수세되어 이물질이 제거된 후에 싸이클론 집진기(53)를 통하여 먼지 등의 고형 물질이 걸러진 후 대기로 방출된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 폐타이어의 오일 회수 장치의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 체인 컨베이어(4)에 폐타이어(3)를 탑재하여 열분해 반응로(1)에 투입시킨 뒤, 연소로(41)에서 보조 버너를 가동하여, 연소로(41) 내부의 온도를 800℃ 까지 상승시키고, 열교환기(45)를 거쳐 400℃ 로 하강시킨 다음에 연소가스 공급관(7)을 통해 열분해 반응로(1) 내부로 공급하여 열분해 반응로(1)의 내부 온도를 상승시킨다. 이때, 열분해 반응로(1) 내부의 온도가 200℃ 를 넘어가면, 폐타이어가 용융되기 시작하여 약 400℃ 를 전후하여, 최상의 조건으로 용융가스를 발생시키게 되는데, 상기 열분해 반응로(1) 내부로 유입되는 고온의 가스는 이미 연소로(41)에서 완전 연소된 상태로서 산소 성분이 제거되어 있기 때문에 폭발의 위험성이 없는 상태에서 연소의 3 대 조건인 산소, 온도, 매개체중, 산소가 없이 순수 온도에 의해서만 폐타이어가 용융되게 된다.

폐타이어 용융시 열분해 반응로(1) 내부가 가스 발생 과다로 인하여 압력이 상승하면 열분해 반응로(1) 상부에 설치된 안전 배출구(5)가 작동하여 열분해 반응로(1) 내부의 압력을 하강시키게 된다.

이렇게 발생된 가스는 제1 응축가스관(6)을 거쳐 터보 팬(8)에 의해 응축 탱크(9)로 보내지며, 응축 탱크(9) 내에 내장되는 냉각 오일(25) 속으로 여러 개로 분산된 제1 파이프(13)에 부착된 가스 분사 노즐(11)을 통하여 분출된다. 분출된 응축가스는 상부로 올라오는 과정에서 내장된 냉각 오일(25)과 접촉하면서 온도가 낮아지면서 1차 응축되게 되고, 냉각 오일(25)을 통과한 가스는 다시 제2 파이프의 오일 분사 노즐(15)에서 분사되는 냉각된 오일과 접촉하면서 온도가 낮아지면서 2차 응축되게 된다. 1차 및 2차 응축된 오일은 냉각 오일(25)과 혼합된다. 이때, 제2 파이프로 공급되는 냉각 오일(25)은 응축 탱크(9) 내에 들어 있는 냉각 오일(25)을 순환 펌프(23)로 필터(21)와 오일 냉각기(19)를 거쳐 필터링 및 냉각시켜 사용한다.

한편, 응축가스가 1차 응축 및 2차 응축되면서 응축 탱크(9)의 냉각 오일(25) 수위가 상승하게 되면 상승된 냉각 오일(25)은 오버 플로우관(27)을 통하여 1 번 오일 탱크(29)로 보내지고, 일정 기간 침전되어 오일 속에 함유된 수분이 분리되게 한 뒤, 다시 2 번 오일 탱크(31)와 필터 유니트(33)를 거쳐 3 번 오일 탱크(35)로 보내져, 최종 제품으로 출하된다.

그리고, 응축되지 않은 비응축가스는 제2 응축가스 배출관(37)을 통해 제1 수세식 세정기(39)를 이물질이 제거된 상태로 연소로(41)에 공급되어 연소된다. 연소로(41)에서는 내부 온도가 1300℃ 까지 올라가 완전 연소가 이루어져 다이옥신 등의 유해 물질이 완전히 없어지고, 고온의 가스만이 배출되게 된다.

비응축가스가 연소되면서 배출되는 고온의 가스는 터빈(43)을 돌려 전기 및 스팀을 생산하는 한편, 열교환기(45)를 거쳐 온도가 400℃ 까지 하강한 뒤 브로우어(47)와 연소가스 공급관(7)을 통해 열분해 반응로(1)로 다시 공급되어 폐타이어(3)를 연소시키는 연소가스로 사용하게 된다. 이때, 열분해 반응로(1) 내부의 온도는 자동 측정되어, 유입되는 가스량의 조절로 열분해 반응로(1) 내부의 온도가 항상 400℃ 로 일정하게 유지되게 된다.

그리고 이와 같은 열분해 반응로(1)에 대한 가스 공급 과정에서 남는 가스는 제3 응축가스 배출관(49)을 통하여 다시 한번 제2 수세식 세정기(51)를 거쳐 이물질이 제거된 후에 싸이클론 집진기(53)를 통하여 먼지 등의 고형 물질이 걸러진 후 대기로 방출된다.

따라서 이와 같은 본 발명의 폐타이어의 오일 회수 장치는, 폐타이어의 연소시 생성된 용융가스가 응축 탱크(9)에 내장된 냉각 오일(25) 속에서 가스 분사 노즐(11)을 통하여 분출되어 냉각 오일(25)과 직접적으로 접촉되면서 1차 응축되어 회수되고, 다시 냉각 오일(25)을 통과한 가스는 상부에서 분사되는 냉각된 오일과 접촉되면서 2차 응축되어 회수되기 때문에 폐타이어에서 다량의 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 여러 변형예가 가능하며, 상기 실시예 만으로 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 물론 아니다.

1 : 열분해 반응로 3 : 폐타이어
4 : 체인 컨베이어 5 : 안전 배출구
6 : 제1 응축가스 배출관 7 : 연소가스 공급관
8 : 터보 팬 9 : 응축 탱크
11 : 가스 분사 노즐 13 : 제1 파이프
15 : 오일 분사 노즐 17 : 제2 파이프
19 : 오일 냉각기 21 : 필터
23 : 순환 펌프 25 : 냉각 오일
27 : 오버 플로우관 29 : 1 번 오일 탱크
31 : 2 번 오일 탱크 33 : 필터 유니트
35 : 3 번 오일 탱크 37 : 제2 응축가스 배출관
39 : 제1 수세식 세정기 49 : 제3 응축가스 배출관
41 : 연소로 43 : 터빈
45 : 열교환기 47 : 브로우어
51 : 제2 수세식 세정기 53 : 싸이클론 집진기

Claims

폐타이어가 탑재되어 이송되는 체인 컨베이어와;
상부에 폐타이어의 연소시 발생된 용융가스를 배출시키는 제1 응축가스 배출관이 형성되고, 하부에 폐타이어를 연소시키는 고온의 연소가스가 공급되는 연소가스 공급관이 형성되어 있으며, 체인 컨베이어로부터 폐타이어가 투입되면 폐타이어를 연소시키는 열분해 반응로와;
내부에 소정 수위로 내장되는 냉각 오일과, 제1 응축가스 배출관으로부터 용융가스를 제공받아 분출시키는 가스 분사 노즐이 구비되어 있으며 냉각 오일이 내장된 하측부 내부에 형성된 제1 파이프와, 내장된 냉각 오일과 이격된 상부에 위치하며 냉각 오일을 분사하는 다수의 오일 분사 노즐이 구비된 제2 파이프와, 상부에 형성되어 응축되지 않은 용융가스를 배출하는 제2 응축가스 배출관과, 냉각 오일의 수위선 상에 형성되며 오버 플로우되는 냉각오일을 배출하는 오버 플로우관을 구비하며, 가스 분사 노즐을 통하여 분출된 용융가스를 냉각 오일에 직접 접촉시켜 1차 응축시키고 오일 분사 노즐에서 분사되는 오일에 접촉시켜 2차 응축시키는 응축 탱크와;
제2 응축가스 배출관으로 배출된 비응축 용융가스를 제공받아 연소시키는 연소로와;
연소로에 연결되어 연소된 고온의 연소가스를 열교환시킨 후에 브로우어를 거쳐 열분해 반응로의 연소가스 공급관으로 공급하고, 잔여 연소가스는 제3 응축가스 배출관으로 배출시키는 열교환기와;
제 3 응축가스 배출관으로부터 배출된 연소가스의 고형 물질을 제거한 후에 대기로 방출시키는 싸이클론 집진기;를 포함하고,
제2 파이프는 오일 냉각기와 필터 및 순환 펌프가 장착되어 있으며 상기 응축 탱크의 하측부와 연결되어 냉각 오일을 공급받으며,
제2 응축가스 배출관과 연소로 사이에는 제2 응축가스 배출관에서 배출된 용용가스를 세정하는 제1 수세식 세정기와, 제3 응축가스 배출관과 싸이클론 집진기 사이에는 제3 응축가스 배출관에서 배출된 용용가스를 세정하는 제2 수세식 세정기를 더 포함하고,
오버 플로우관에는 오버 플로우되는 냉각오일이 침전되어 수분이 분리되는 1 번 오일 탱크와 2 번 오일 탱크, 필터 유니트 및 3 번 오일 탱크와 연결된 것을 특징으로 하는 폐타이어의 오일 회수 장치.
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