KR101424678B1 - Apparatus for recycle processing the cultured marble wastes using a fluidization fast pyrolysis technology and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치는, 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 저장하는 저장고(10); 상기 저장고(10)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 메타크릴산메틸과 산화알루미늄을 생성하고 이와 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 열분해 반응 및 소성장치(20); 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에 설치되고, 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시켜 유동시킴으로써 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 유동층 열분해 반응기(21); 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출되는 가스로부터 고형물(251, 252)을 분리하는 고형물 분리수단; 상기 고형물 분리수단을 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 응축수단; 및 상기 응축수단을 통과하여 나온 가스의 적어도 일부를 상기 저장고(10)와 열분해 반응 및 소성장치(20) 중의 적어도 어느 하나로 다시 공급하는 가스 재활용 수단;을 포함한다. 본 발명은 폐인조대리석의 열분해를 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성을 위한 소성로를 하나로 결합하여 소성로 안에 유동층 열분해 반응기를 설치함으로써, 산화알루미늄의 회수를 용이하게 하고 에너지를 절약할 수 있는 장점이 있다. The apparatus for recycling waste marble using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention comprises a reservoir (10) for storing a crushed product (6a) of a crude marble; A pyrolysis reaction and a calcining apparatus for producing methyl methacrylate and aluminum oxide by pyrolysis reaction at the same time as the pulverized product 6a of the crude marble stored in the storage 10 is heated and heated, 20); A pyrolysis reactor in the pyrolysis reaction and calcining apparatus 20 for pyrolyzing the pulverized product 6a of the crude coal marble with the fluid yarn 240 'to cause pyrolysis into methyl methacrylate and aluminum oxide 21); Solids separation means for separating the solids 251, 252 from the gas discharged from the pyrolysis reaction and calcining apparatus 20; A condensing means for cooling the gas passing through the solids separating means to recover methyl methacrylate in a liquid state; And gas recycling means for supplying at least a part of the gas passing through the condensing means to at least one of the pyrolysis reaction and the calcination apparatus 20 with the storage tank. The present invention has the advantage of facilitating the recovery of aluminum oxide and saving energy by combining a reactor for pyrolysis of waste marble and a firing furnace for firing aluminum oxide together to provide a fluidized bed cracking reactor in the firing furnace.
Description
본 발명은 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법에 관한 것으로서, 특히 폐인조대리석의 열분해 과정을 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성을 위한 소성로를 하나로 결합하여 소성로 안에 유동층 열분해 반응기를 설치하고, 유동사로서 산화알루미늄을 사용함으로써 폐인조대리석의 열분해로 인해 생성되는 산화알루미늄 자체가 유동사 역할을 담당하도록 하여 유동사를 보충할 필요가 없도록 한 유동층 방식의 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for recycling waste marble from a fluidized-bed rapid pyrolysis process and a method thereof. More particularly, the present invention relates to a pyrolysis reactor for pyrolysis of crude marble and a calcining furnace for calcining aluminum oxide, And the use of aluminum oxide as the fluidized yarn makes the aluminum oxide itself produced by pyrolysis of the crude marble as a fluidized yarn so that it does not need to replenish the fluidized yarn. Device and method thereof.
최근 건축물의 고급화와 쾌적화가 추구되면서 건축용 소재로서 인조대리석이 많은 각광을 받고 있다. 인조대리석은 천연의 광석분이나 광물을 수지성분이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연 대리석의 질감을 구현한 인조 합성체를 말한다. Artificial marble has attracted a great deal of attention as a material for construction due to recent trends in the upgrading and comfort of buildings. Artificial marble refers to a synthetic compound that combines natural ores or minerals with resin components or cement, and incorporates various pigments and additives to provide the natural marble texture.
현재 국내에는 메타크릴산메틸(Methyl methacrylate; MMA)이라고 하는 아크릴 수지(유기물질)와 무기충전제를 혼합한 유기계의 인조대리석이 널리 사용되고 있는데, 이러한 인조대리석의 각 물질별 조성비로는 메타크릴산메틸이 30~45 중량%이고 무기충전제가 45~65 중량%이며, 나머지는 첨가제로 이루어진다. 이때 무기충전제로는 인조대리석의 강도와 내마모도 증강에 좋은 특성이 있는 수산화알루미늄이 대부분 사용되고 있다. At present, organic artificial marble is mixed with an acrylic resin (organic material) called Methyl methacrylate (MMA) and an inorganic filler. In this artificial marble, composition ratio of each material is methyl methacrylate Is 30 to 45% by weight, the inorganic filler is 45 to 65% by weight, and the remainder is made of an additive. As the inorganic filler, most of the aluminum hydroxide is used, which is good for improving the strength and wear resistance of artificial marble.
인조대리석은 제조 후 필요한 크기로 가공되어 세면대, 싱크대, 주방 상판, 공공건물의 카운터 상판, 테이블 및 기타 인테리어 소재로서 다양하게 사용되고 있는데, 이들 제품들을 만들기 위한 가공과정에서 많은 분진과 스크랩이 발생하게 된다. 인조 대리석이 여러 장점으로 인해 매년 생산량이 급증하는 것과 더불어, 가공과정에서 발생되는 분진과 스크랩의 배출량도 함께 크게 증가하고 있으며, 특히 사용 후 리모델링 혹은 재건축 과정에서 버려지는 폐인조대리석의 양도 상당한 수준에 이르고 있다. Artificial marble is processed to the required size after manufacturing and is widely used as a sink, a counter top, a kitchen top plate, a counter top plate of a public building, a table and other interior materials, and many dusts and scrap are generated in the process of manufacturing these products . In addition to the rapid increase in production volume due to the various advantages of artificial marble, the amount of dust and scrap generated during the processing process is also increasing. Especially, the amount of crude marble discarded in the remodeling or reconstruction process after use is considerable Is coming.
도1에 도시된 폐인조대리석의 발생 및 처리 프로세스를 참고하여 설명하면, 메타크릴산메틸의 제조업체(1)에서 생산된 메타크릴산메틸과 수산화알루미늄 제조업체(2)에서 생산된 수산화알루미늄을 원재료로 이용하여 인조대리석 제조업체(3)가 인조대리석을 생산하는데, 이 과정에서 다량의 미세분말로 된 폐인조대리석이 발생하게 된다. 인조대리석 제조업체(3)에서 생산된 인조대리석 제품은 건설/시공업체(4a), 인테리어 업체(4b) 및 주방가구업체(4c)로 공급되며, 이들 업체들이 시공 및 제품을 제작하는 과정에서 역시 미세분말과 스크랩으로 이루어진 폐인조대리석(6)이 발생하게 된다. 한편, 빌딩, 아파트 등의 재건축 공사현장(5)에서도 기존에 사용된 인조대리석 제품들이 폐기되면서 폐인조대리석(6)이 발생하게 된다. 그런데, 현재 폐인조대리석은 산업폐기물로 취급되어 단순 매립 폐기되는 것이 대부분이기 때문에, 폐기 비용도 많이 들 뿐만 아니라 토양 오염의 환경적 문제점을 야기하는 단점이 있었다. Referring to the production and treatment process of the marble as shown in Fig. 1, the production of methyl methacrylate and the aluminum hydroxide produced in the aluminum hydroxide manufacturer (2) produced in the manufacturer (1) of methyl methacrylate are used as raw materials The artificial marble manufacturer (3) uses artificial marble to produce artificial marble, which is made up of large amounts of fine powder. The artificial marble products produced by the artificial marble manufacturer (3) are supplied to the construction / construction company (4a), the interior company (4b) and the kitchen furniture company (4c) And a
이러한 시대적 문제점을 해결하기 위하여 기존에 폐인조대리석을 재활용 처리하여 그 원료물질이었던 메타크릴산메틸 혹은 수산화알루미늄을 회수하는 기술들이 몇몇 업체에 의해서 제안된 바 있었다. In order to solve the problems of the time, there have been proposed by some companies technologies for recovering methyl methacrylate or aluminum hydroxide, which has been recycled as waste raw marble.
도2는 종래의 폐인조대리석의 재활용 처리 장치의 일예를 설명한 것으로서, 폐인조대리석을 반응기(502)에서 가열하여 메타크릴산메틸이 포함된 가스를 발생시킨 다음 그 가스를 냉각시켜 메타크릴산메틸을 회수하는 장치를 도시한다. 폐인조대리석을 파쇄하여 저장호퍼(501)에 넣은 다음 반응기(502)로 공급하여 교반하면서 전기히터(502b)의 열을 이용해 반응기(502)를 가열함으로써 폐인조대리석이 열분해(熱分解, pyrolysis)되도록 한다. 폐인조대리석의 열분해로 인해 폴리메타크릴산메틸(Polymethyl methacrylate)과 물, 산화알루미늄(aluminum oxide; alumina)이 생성되게 되는데, 이때 기체 상태로 된 폴리메타크릴산메틸은 중합관계가 끊어지면서 메타크릴산메탈(MMA)로 다시 분해되게 된다. 도2에서 기체 상태의 메타크릴산메틸과 물은 반응기(502)로부터 빠져나와 응축기(503)로 이동되며, 냉각수 공급장치(504)에서 공급된 냉각수에 의해 응축됨으로써 액체 상태로 변환된 후에 분리기(505)로 들어간다. 분리기(505) 안에서 물은 오일 성분으로 된 메타크릴산메틸보다 아래층에 위치하게 되므로 물은 분리기(505)의 아래쪽에서 빼내고, 상층의 메타크릴산메틸은 순도조정기(508)로 이동된다. 순도조정기(508)로 투입된 메타크릴산메틸은 투입되는 첨가제에 의해 순도가 조정된 다음 필터(509)를 거쳐 이물질이 걸러진 상태로 회수된다. FIG. 2 is a view for explaining an example of a conventional recycling treatment apparatus for marble of a closed garbage, in which a waste marble is heated in a
한편, 도2에서 도면부호 506은 반응기(12)에 잔존하는 수분을 최대한 흡수하기 위해 진공을 걸어주는 진공펌프이며, 도면부호 507은 분리기(505)에 남아 있는 수분과 악취를 제거하기 위한 수분ㅇ악취 제거기이다. 2,
도2의 종래기술은 폐인조대리석의 열분해 과정 후에 나온 메타크릴산메틸을 회수하는 공정만을 소개하고 있지만, 대한민국 특허 제1022512호에는 폐인조대리석의 열분해 과정 후에 나온 가스를 응축시켜 메타크릴산메틸을 회수하는 공정뿐만 아니라 산화알루미늄을 소성(燒成) 처리하여 산화알루미늄을 회수하는 공정까지도 소개되어 있다. Although the prior art of FIG. 2 only discloses a process for recovering methyl methacrylate after the pyrolysis process of the marine crude, the Korean Patent No. 1022512 discloses a method for recovering methyl methacrylate by condensing the gas after pyrolysis of the crude marble. In addition to the recovery process, the process of recovering aluminum oxide by calcining aluminum oxide is also introduced.
그러나 도2의 종래기술과 상기 특허 제1022512호의 종래기술 모두 반응로를 배치(batch) 타입으로 운전하는 방식으로 되어 있어 메타크릴산메틸의 회수율이 그리 높지 못하다는 단점이 있었고, 특히 폐인조대리석의 열분해를 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성 처리를 위한 소성로(燒成爐)가 별개로 운전되어야 하므로 이로 인한 에너지 소모가 커서 유지 관리비용이 많이 든다는 단점이 있었다.However, both the prior art of FIG. 2 and the prior art of Japanese Patent No. 1022512 are operated in a batch type reactor, and the recovery rate of methyl methacrylate is not so high. In particular, The reactor for pyrolysis and the calcining furnace for calcining aluminum oxide have to be separately operated, resulting in a large energy consumption and a large maintenance cost.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 폐인조대리석의 열분해 과정을 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성을 위한 소성로를 하나로 결합하여 소성로 안에 유동층 열분해 반응기를 설치하도록 함으로써 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있도록 한 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a fluidized-bed pyrolysis reactor in which a reactor for pyrolysis of marble of a closed vessel and a calcining furnace for calcining aluminum oxide are combined into a fluidized-bed pyrolysis reactor in a calcining furnace, And an object of the present invention is to provide an apparatus for recycling waste marble using a rapid pyrolysis technique and a method therefor.
그리고 본 발명은 소성로 역할을 담당하는 열분해 반응 및 소성장치의 내부에 유동층 열분해 반응기를 설치하되 그 내부에 기본적으로 채워지는 유동사로서 산화알루미늄을 사용함으로써, 폐인조대리석의 열분해 결과 생성되는 산화알루미늄 자체가 처음 유동사로서 채워진 산화알루미늄과 마찬가지로 똑같이 유동사의 역할을 담당하도록 하여 작업 도중에 유동사를 보충할 필요가 없으며, 그 결과 열분해 반응 및 소성장치의 연속적인 운전이 가능하도록 한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. According to the present invention, there is provided a pyrolysis reaction, which serves as a firing furnace, and a fluidized-bed pyrolysis reactor inside the firing apparatus, wherein aluminum oxide is used as a fluidized silica fills the inside of the pyrolysis reactor, Like the aluminum oxide filled as the first fluidized yarn, it is not necessary to replenish the fluidized yarn during the operation so that the pyrolysis reaction and the continuous operation of the burning device can be performed. And an object thereof is to provide an apparatus and a method thereof.
또한 본 발명은 핵심적인 구성인 유동층 열분해 반응기를 기존의 배치(batch) 방식이 아닌 유동층 방식으로 연속적으로 운전하도록 함으로써, 폐인조대리석의 열분해에 의해 기체 상태로 된 메타크릴산메틸이 불필요한 추가적인 반응을 더 이상 겪지 않고 곧바로 다음 공정으로 넘어갈 수 있도록 하여 메타크릴산메틸의 회수율을 획기적으로 높일 수 있는 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, the present invention allows continuous operation of a fluidized-bed pyrolysis reactor, which is a core constituent, in a fluidized bed mode rather than a batch mode, thereby allowing the methylated methacrylate to react to an unnecessary additional reaction The present invention aims at providing a recycling treatment apparatus and method of marble, which is capable of significantly improving the recovery rate of methyl methacrylate by allowing the user to proceed to the next step without further experiencing any further problems.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치는, 메타크릴산메틸(Methyl Methacrylate; MMA)과 수산화알루미늄을 포함하는 성분들로 구성된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 저장하는 저장고(10); 상기 저장고(10)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 메타크릴산메틸과 산화알루미늄을 생성하고 이와 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 열분해 반응 및 소성장치(20); 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에 설치되고, 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시켜 유동시킴으로써 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 유동층 열분해 반응기(21); 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출되는 가스로부터 고형물(251, 252)을 분리하는 고형물 분리수단; 상기 고형물 분리수단을 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 응축수단; 및 상기 응축수단을 통과하여 나온 가스의 적어도 일부를 상기 저장고(10)와 열분해 반응 및 소성장치(20) 중의 적어도 어느 하나로 다시 공급하는 가스 재활용 수단;을 포함한다. In order to accomplish the above object, there is provided an apparatus for recycling waste marble from a fluidized-bed rapid pyrolysis process, which comprises a crude marble comprising components consisting of Methyl Methacrylate (MMA) and aluminum
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 방법은, (a) 메타크릴산메틸과 수산화알루미늄을 포함하는 성분들로 구성된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 열분해 반응 및 소성장치(20)로 투입하는 제1단계; (b) 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부를 가열하여 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 메타크릴산메틸과 수증기를 포함한 기체 물질들과 산화알루미늄으로 열분해시킴과 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 제2단계: (c) 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출된 가스가 사이클론(30) 및 핫필터(40)를 거치면서 가스 중의 고형물(251, 252)이 분리 제거되도록 하는 제3단계: (d) 상기 핫필터(40)를 통과하여 나온 가스를 응축수단을 통해 냉각 및 응축시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 제4단계; 및 (e) 상기 응축수단을 거쳐 나온 가스를 정화 처리하여 적어도 그 일부를 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로 다시 공급하는 제5단계;를 포함하며, 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에는 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시켜 유동시킴으로써 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 유동층 열분해 반응기(21)가 설치되고, 상기 유동층 열분해 반응기(21)는, 상부가 개방되고 상하방향으로 연장된 형체를 갖는 반응기 하우징(22); 상기 반응기 하우징(22)의 하단부에 마련되며, 아래로 내려갈수록 점차적으로 바깥쪽을 향해서 방사방향으로 확장되도록 경사진 형상을 갖는 하부경사 확장부(22d); 및 상기 반응기 하우징(22)의 하단부에 근접하여 설치되고 상기 반응기 하우징(22)의 내부 공간으로 질소를 포함한 가스를 공급하는 가스분사판(24);을 포함하며, 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에서 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 외부에 채워진 유동사(240)와 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 채워진 유동사(240′)는 모두 산화알루미늄인 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention also provides a method for recycling waste marble from a fluidized bed rapid pyrolysis process, comprising the steps of: (a) disposing of a crude marble comprising components consisting of methyl methacrylate and
본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법은, 폐인조대리석의 열분해 과정을 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성을 위한 소성로를 하나로 결합하여 소성로 안에 유동층 열분해 반응기를 설치함으로써, 열분해 반응 과정 및 소성 과정에서 소요되는 전기에너지를 낭비 없이 최대로 활용하여 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. The apparatus and method for recycling waste marble using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention are characterized in that a reactor for pyrolysis of crude marble is combined with a calcining furnace for calcining aluminum oxide to form a fluidized bed pyrolysis reactor in the calcining furnace Thereby making it possible to drastically reduce the energy consumption by utilizing the electric energy required for the pyrolysis reaction process and the firing process without waste.
그리고 본 발명은 열분해 반응 및 소성장치의 내부와 유동층 열분해 반응기의 내부에 모두 기본적으로 채워지는 유동사로 산화알루미늄을 사용하고, 이어 폐인조대리석의 열분해 결과 계속적으로 발생되는 산화알루미늄들이 자연스럽게 유동사로서의 기능을 수행하도록 함으로써 작업 도중에 유동사를 전혀 보충할 필요가 없으며, 그 결과 열분해 반응 및 소성장치의 연속적인 운전을 가능하게 하는 장점이 있다. In the present invention, aluminum oxide is used as a fluidized bed which is basically filled both inside the pyrolysis reaction and the calcining apparatus and inside the fluidized bed pyrolysis reactor, and then aluminum oxides continuously generated as a result of the pyrolysis of the crude marble are used as fluidized beds It is not necessary to supplement the flow yarn at all during the operation, and as a result, there is an advantage that the pyrolysis reaction and the continuous operation of the firing apparatus are enabled.
또한 본 발명은 폐인조대리석 재활용 처리 장치의 핵심적인 구성인 '유동층 열분해 반응기'를 기존의 배치(batch) 방식이 아닌 유동층 방식으로 구현하여 연속적인 운전이 가능하도록 함으로써, 폐인조대리석의 열분해에 의해 기체 상태로 변환된 메타크릴산메틸이 불필요한 추가적인 반응을 더 이상 겪음이 없이 곧바로 다음 공정으로 넘어갈 수 있도록 하여 메타크릴산메틸의 회수율을 비약적으로 높이는 효과를 얻을 수 있다. Further, according to the present invention, a fluidized bed pyrolysis reactor, which is a core constituent of a waste marble recycling apparatus, is realized by a fluidized bed method rather than a conventional batch method, thereby enabling continuous operation, The methyl methacrylate converted into the gaseous state can be immediately transferred to the next step without any additional reaction that is no longer required, and the recovery of methyl methacrylate can be dramatically enhanced.
도1은 본 폐인조대리석의 발생 및 처리 프로세스를 설명한다.
도2는 종래의 폐인조대리석의 재활용 처리 장치를 설명한 것으로서, 폐인조대리석을 반응기(502)에서 가열하여 메타크릴산메틸이 포함된 가스를 발생시킨 다음 그 가스를 냉각시켜 메타크릴산메틸을 회수하는 장치를 도시한다.
도3은 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치의 구성도이다.
도4는 도3에 도시된 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치 중에서 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부 구성을 도시한 것으로서 작동 초기 상태를 보이며, 이때 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 채워진 유동사(240′)와 그 외부에 채워진 유동사(240)는 모두 산화알루미늄으로서 동일한 물질이다.
도5는 반응기(21′)안에 채워진 매질에 가해지는 가스의 압력 내지 유량이 증가됨에 따라 매질이 유동화되는 정도를 타입별로 정리한 것으로서, 도면 (a)는 가스가 저속이라서 아직 유동화가 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도면 (b)는 약간 유동화가 이루어져 작은 빈틈들(29)이 발생한 상태를 도시하고, 도면(c)는 매질 중에 버블들(29a)이 발생한 상태를 도시하며, 도면(d)는 가스의 압력이 최대상태로 커져서 난류유동이 발생한 경우를 도시한다.
도6 및 도7은 도4의 상태로부터 더 시간이 경과되어 유동층 열분해 반응기(21)에서 폐인조대리석 파쇄물(6a)의 열분해 및 버블링 유동이 발생한 경우를 도시하며, 특히 도7은 유동층 열분해 반응기(21)안에서 메타크릴산메틸(MMA)이 분리되어 떨어져 나감으로써 남게 된 산화알루미늄 입자들(240a)이 유동층 열분해 반응기(21)의 상단부를 통해 넘쳐서 그 외부로(즉 소성로(200)의 내부로) 이동되는 것을 도시한다.
도8은 도4, 도6 및 도7에 도시된 가스분사판(24)의 평면도로서, 가스분사판(24)의 상면에 형성된 복수 개의 가스분사공들(24a) 안으로 노즐들(25)이 각각 끼워져 결합되는 것을 도시한다.
도9는 도4, 도6 및 도7에 도시된 유동층 열분해 반응기(21)의 하부를 확대하여 도시한 것으로서, 유동층 열분해 반응기(21)의 하단부에 가스분사판(24)이 설치되고, 가스분사판(24)의 노즐들(25)로부터 분사된 가스가 가스분사판(24)의 상면에 부딪친 후 반사되어 유동층(23) 안으로 공급되는 것을 도시한다.
도10은 도3에 도시된 사이클론(30) 및 핫필터(40)를 확대하여 도시한다.
도11은 본 발명에 따라 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 재활용 처리함에 의해 메타크릴산메틸(250a)과 산화알루미늄(240b)이 회수되는 공정을 전체적으로 도시한다.
도12는 본 발명의 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치에 의해 회수한 메타크릴산메틸(250a)과 산화알루미늄(240b)의 경제적 활용방안에 관한 개념도이다. Figure 1 illustrates the generation and treatment process of the present marine marble.
FIG. 2 is a view for explaining a conventional recycled marble processing apparatus. Referring to FIG. 2, a waste marble is heated in a
FIG. 3 is a block diagram of a recycling apparatus for waste marble using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention.
FIG. 4 shows the internal construction of the pyrolysis reaction and
FIG. 5 is a graph showing the degree of fluidization of the medium as the pressure or flow rate of gas applied to the medium filled in the reactor 21 'is increased. FIG. 5 (a) (C) shows a state in which
6 and 7 illustrate the case where pyrolysis and bubbling flow of the crude marble crushed
8 is a plan view of the
FIG. 9 is an enlarged view of the lower part of the fluidized-
Fig. 10 is an enlarged view of the
FIG. 11 shows the whole process of recovering the
FIG. 12 is a conceptual diagram of an economical utilization plan of methyl methacrylate (250a) and aluminum oxide (240b) recovered by a recycling apparatus for waste marble by using the fluidized bed rapid thermal decomposition technique of the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법의 구성 및 작용 효과를 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도3은 본 발명에 따른 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치의 구성도이다. 도3을 참고하면, 본 발명의 폐인조대리석 재활용 처리 장치는, 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 저장하는 저장고(10), 상기 저장고(10)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 메타크릴산메틸과 산화알루미늄을 생성하고 이와 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 열분해 반응 및 소성장치(20), 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출되는 가스로부터 고형물(251, 252)을 분리하는 고형물 분리수단으로서의 사이클론(cyclone, 30)과 핫 필터(hot filter, 40), 상기 사이클론(30)과 핫 필터(40)를 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 제1응축기(51) 및 제2응축기(52a, 52b), 상기 제2응축기(52a, 52b)의 후단에 연결되어 가스 중의 분진 및 미스트(mist) 상태의 미세 입자 물질들을 제거하는 전기집진기(60), 상기 전기집진기(60)에서 정화 처리된 후의 가스를 재활용하여 상기 저장고(10)와 열분해 반응 및 소성장치(20)로 다시 공급하는 가스 재활용 수단으로 구성된다. FIG. 3 is a block diagram of a recycling apparatus for waste marble using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention. 3, the closed marble recycling apparatus of the present invention comprises a
먼저 인조대리석의 제작 및 가공업체와 각종 재건축 현장들에서 수거된 폐인조대리석들은 소정의 입자 크기 이하로 파쇄되어 저장고(silo, 10)안에 투입된다. 폐인조대리석의 파쇄물들이 유동층 열분해 반응기(21) 안에서 원활하게 유동화됨과 동시에 열분해가 이루어지도록 하기 위해서는 파쇄물들의 입자크기를 약 3㎜ 정도의 크기로 유지하거나 또는 그보다 작은 크기로 유지하는 것이 바람직하다. First, the crude marbles collected from the artificial marble manufacturing and processing companies and various reconstruction sites are crushed to a predetermined particle size or less and put into the
상기 저장고(10)는 탱크 형태로 제작되며 내부에는 폐인조대리석의 파쇄물들을 적절하게 교반하여 혼합시킬 수 있는 교반기(10b)가 설치되고, 상기 교반기(10b)를 회전시킬 수 있는 제1구동모터(10a)가 설치되어 있다. The
상기 저장고(10) 안에 담긴 폐인조대리석의 파쇄물(6b)은 저장고(10)의 하부와 연결된 제1스크류 피더(12) 및 제2스크류 피더(13)에 의해 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)안으로 투입된다. 상기 제1스크류 피더(12)와 제2스크류 피더(13)는 각각 관체 형상의 통로 안에 회전가능하게 설치된 스크류 콘베이어(12b, 13b)와 상기 스크류 콘베이어들(12b, 13b)을 회전 구동시키는 제1스크류 구동모터(12a) 및 제2스크류 구동모터(13a)를 포함한다. The crushed
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)는 그 전체로서의 하우징 자체가 소성로(燒成爐)로서의 기능을 수행할 수 있으며, 그 내부에 유동층 열분해 반응기(21)가 설치되어 있다. 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)와 그 내부의 유동층 열분해 반응기(21)에는 모두 유동사(流動沙)가 일정 높이로 채워져 있어서, 각각 그 하부에서 가스를 주입하면 고체입자인 유동사들이 유동화되어 고체(유동사)와 기체(주입가스)가 혼재하는 상태를 얻게 된다. 특히 유동층 열분해 반응기(21)에 주입되는 가스의 속도를 일정 속도 이상으로 크게 하면, 마치 유동사들의 사이에 기체 버블(gas bubble)들이 생겨서 고체입자(유동사)와 기체의 혼합이 활발하게 이루어지면서 고체입자들이 마치 액체처럼 유동하는 상태가 되는데, 이러한 상태를 "버블링 유동화"(bubbling fluidization)라고 한다. 즉, 본 발명에서 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에 설치된 유동층 열분해 반응기(21)는 가스분사판(24, 도4 참조)에서 분사된 가스들에 의해 내부에 "버블링 유동화" 현상이 발생하며, 그 결과 스크류 피더들(12, 13)에 의해 투입되는 폐인조대리석 파쇄물들(6a)이 상기 유동사들의 사이사이로 쉽게 들어가 잘 혼합될 수 있다. The pyrolysis reaction and
한편, 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부 공간 중에서 상기 유동층 열분해 반응기(21)가 설치된 곳 이외의 나머지 공간은 '소성로'(200)로서의 기능을 수행한다. 이처럼 본 발명에서 열분해 반응 및 소성장치(20)는 그 내부에 또 다른 성격의 유동층 열분해 반응기(21)를 포함하고 있기는 하지만, 그 외형 자체가 소성로(200)이고, 유동층 열분해 반응기(21)도 상하단부가 모두 개방되어 있어서 실질적으로는 소성로(200)의 일부라고 할 수도 있을 것이므로, 본 명세서에서는 이하 상기 '열분해 반응 및 소성장치'(20)와 '소성로'(200)의 기구적인 구성을 언급함에 있어서는 편의상 양 구성의 명칭을 서로 혼용해서 사용하도록 한다. Meanwhile, the remaining space in the inner space of the pyrolysis reaction and
폐인조대리석의 열분해 후에 발생된 메타크릴산메틸과 수증기는 제1가스이송라인(131)을 통해 사이클론(30)쪽으로 빠져나가므로, 상기 열분해 반응 및 소성장치(20) 안에 남게 되는 것은 산화알루미늄뿐인데, 이 산화알루미늄의 입자들에는 탄소들이 코팅되어 있어서, 이 상태대로는 산업적인 활용도가 떨어진다. 따라서 산화알루미늄의 입자들의 표면에 코팅된 탄소성분들을 태워서 제거할 필요가 있는데, 이러한 소성 작업을 상기 소성로(200)에서 곧바로 수행할 수 있다. 소성로(200)는 그 외부에 전기히터들(201)이 설치된 일종의 전기로(電氣爐)로서, 고전력 발생장치(202)에 의해 제공된 전기를 이용해 750~900℃ 정도의 고온으로 가열한다. 이렇게 고온으로 가열된 상태에서 질소(N2)와 약간의 산소(O2)를 공급하면 자연적으로 소성 작용이 진행되어 산화알루미늄의 표면에 코팅되어 있던 탄소성분들이 제거된다. 이때 산화알루미늄의 표면에 있던 탄소성분들은 산소와 결합되어 이산화탄소 또는 일산화탄소가 되며, 상기 제1가스이송라인(131)을 통해 열분해 반응 및 소성장치(20)의 외부로 배출되게 된다. Methyl methacrylate and water vapor generated after pyrolysis of the crude marble escape to the
상기 열분해 반응 및 소성장치(20), 즉 소성로(200)에서 소성 처리를 마친 산화알루미늄은 소성로(200)의 하부에 설치된 스크류 콘베이어(203)에 의해 외부로 배출되며 호퍼(204)에 저장된다. 도3에서 미설명 도면부호 203a는 상기 스크류 콘베이어(203)를 회전시키는 제2구동모터(203a)를 가리킨다.Aluminum oxide which has undergone the calcination process in the pyrolysis reaction and
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출된 가스들, 즉 폐인조대리석의 열분해로 인해 생성된 메타크릴산메틸, 수증기 및 기타 첨가물질로 인한 가스들과 상기 산화알루미늄의 소성 처리 과정에서 발생한 이산화탄소 및 일산화탄소는 제1가스이송라인(131)을 통해 사이클론(30)으로 들어가면, 사이클론(30)으로 투입된 가스들은 그 내부에서 회전되면서 고형물 미립자는 아래로 떨어져 제1고형물 저장소(31)에 보관되고, 가스 성분만이 제2가스이송라인(132)를 통해 다음의 핫 필터(40)로 넘어가게 된다. 핫 필터(40) 역시 필터요소를 이용해서 가스로부터 고형물 미립자를 분리하는 역할을 하며, 이때 분리된 고형물 미립자들은 제2고형물 저장소(41)에 보관된다. The gases generated from the pyrolysis reaction and the gases discharged from the burning
핫 필터(40)를 거친 가스는 제3가스이송라인(133)을 통해 제1응축기(51)로 들어가며, 제1응축기(51)는 상온의 물(51b)이 채워진 물 자켓(51a)을 가지고 있어서, 물 자켓(51a)과 접촉하는 관로를 통해 가스가 통과할 때 응축이 일어나 액체 성분은 아래로 떨어져 분리되고 가스 성분만이 제4가스이송라인(134)를 통해 다음의 제2응축기들(52a, 52b)로 넘어간다. 제1응축기(51)에서 분리된 액체는 메타크릴산메틸과 물로 이루어져 있으므로, 분리된 액체 중에서 아래쪽에 위치한 물을 빼줌으로써 메타크릴산메틸을 회수할 수 있다. The gas passing through the
상기 제2응축기들(52a, 52b)은 바람직하게는 2개의 응축기들이 서로 연결된 구조로 설치되며, 냉각수 공급장치(53)가 0~5℃ 정도의 차가운 물을 응축기들(52a, 52b)에 공급한다. 가스는 상기 제2응축기들(52a, 52b)을 통과하는 과정에서 또 다시 응축이 일어나 메타크릴산메틸과 물 등이 분리되고, 가스는 제6가스이송라인(136)을 통해 그 다음의 전기집진기(60)로 전달된다. 상기 제2응축기들(52a, 52b)에서 분리된 액체 역시 메타크릴산메틸과 물로 이루어져 있으므로, 이때 분리된 액체 중에서 아래쪽에 위치한 물을 빼주면 쉽게 메타크릴산메틸을 회수할 수 있다. The
상기 전기집진기(60)는 그 내부에 복수 개의 집진판들과 방전극들을 가진 구조이며, 방전극과 집진판들의 사이에서 고전압을 인가하여 코로나 방전을 일으킴으로써, 가스 중에 포함된 분진들과 미스트(mist) 상태의 미세입자들이 집진판에 부착되도록 하여 공기를 정화하는 기능을 수행한다. The
한편, 도3에서 미설명 도면부호 135는 상기 제2-1응축기(52a)로부터 제2-2응축기(52b)로 가스를 이송하는 제5가스이송라인을 가리킨다.3,
상기 전기집진기(60)를 거쳐 배출된 가스는 가스리턴 라인(137)을 거쳐 적절한 압력으로 조정된 후 상기 저장고(10), 스크류 피더들(12, 13) 및 열분해 반응 및 소성장치(20) 중의 전부 혹은 일부에 다시 공급된다. 이처럼 재활용 처리 장치에서 한번 사용되거나 발생된 가스를 다시 재활용하여 라인에 투입하게 될 때, 이러한 가스를 프로덕트 가스(product gas)라고 부른다. The gas discharged through the
본 발명의 폐인조대리석 재활용 처리 장치는 저장고(10), 스크류 피더들(12, 13) 및 열분해 반응 및 소성장치(20)에 가스를 공급하고 있는데, 이때 사용되는 가스의 대부분은 질소 가스이다. 본 발명의 장치에 처음 투입되는 질소 가스는 기체 상태의 질소가스 혹은 액화질소를 구매하여 투입할 수 있지만, 본 발명의 재활용 처리 장치가 일단 작동된 이후부터는 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)에서 진행되는 폐인조대리석의 열분해 및 소성과정에 의해서 계속적으로 가스가 발생하므로 추가로 질소가스를 투입할 필요는 크게 없다. 오히려 열분해 반응 및 소성장치(20)에서 계속적으로 발생하는 가스로 인해 전체 라인에서의 가스압력이 계속적으로 높아지게 되므로, 적당히 가스를 배출시켜서 가스압력이 너무 과도하게 높아지지 않도록 조절할 필요가 있다. 이를 위하여 상기 가스리턴 라인(137) 중에 가스를 빼내서 태울 수 있도록 버너(72)가 설치되며, 가스미터(70)는 버너(70)에 의해 태워진 가스의 유량을 측정한다. 도3에서 도면부호 111은 가스미터(70)의 앞쪽에 설치된 제11밸브이며, 도면부호 112는 가스샘플을 채취할 수 있도록 해주는 제12밸브이고, 도면부호 113은 버너(72)의 앞쪽에 설치된 제13밸브이다. The closed marble recycling apparatus of the present invention supplies gas to the
상기 가스리턴 라인(137)에 의해서 회수된 가스는 제7밸브(107) 또는 제8밸브(108)를 거쳐서 가스압 조정기들(91, 92, 93, 94)로 전달되며, 컴프레서(80)는 가스압력이 부족한 경우 가압하는 역할을 한다. 그리고 제6밸브(106)는 질소를 투입하는 밸브로서, 상기 질소탱크(11)와 연결되도록 할 수 있다. The gas recovered by the
상기 제1 내지 제4가스압 조정기들(91, 92, 93, 94)과 상기 컴프레서(80)의 사이에는 제5-1밸브(105a), 제5-2밸브(105b), 제5-3밸브(105c) 및 제5-4밸브(105d)가 설치되며, 상기 제1가스압 조정기(91)를 거친 후의 가스는 제2가스공급라인(122)를 통해 저장고(10)로 전달되고, 상기 제2가스압 조정기(92)를 거친 후의 가스는 제3가스공급라인(123)을 통해 스크류 피더들(12, 13)로 공급된다. 그리고 상기 제3가스압 조정기(93)를 거친 후의 가스는 제4가스공급라인(124)을 통해 상기 소성로(200)의 하부로 전달되어, 소성로(200)의 유동화를 위해 가스를 공급하게 된다. 이때 소성로(200)안에서 이루어지는 산화알루미늄의 소성 작업이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는, 상기 소성로로 투입되는 가스에 적정량의 산소(O2)를 혼합시킬 필요가 있으므로, 산소공급기(205)를 상기 제4가스공급라인(124)와 연결시키는 것이 바람직하다. A fifth-
상기 제4가스압조정기(94)를 거친 후의 가스는 예열기(pre-heater, 206)에 의해서 소정 온도로 가열된 후 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 밑에서 '버블링 유동화'를 위해 가스를 주입하는 가스분사판(24, 도4 참조)으로 제공된다. 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 온도는 450~550℃를 유지하는 것이 바람직한데, 앞서 제1응축기(51), 제2응축기(52a, 52b) 및 가스리턴 라인(137)을 거치면서 온도가 낮아진 가스를 그 상태 그대로 유동층 열분해 반응기(21) 밑의 가스분사판(24)으로 주입하게 되면, 유동층 열분해 반응기(21)의 온도를 갑자기 떨어뜨려 열분해 반응을 저해시킬 수 있다. 따라서 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 '버블링 유동화'를 위해 투입할 가스는 특별히 예열기(206)를 거치도록 하여 적어도 300~400℃ 정도의 온도로 상승시킨 다음 투입하는 것이 바람직하다. The gas after passing through the fourth
도3에서 미설명 도면부호 121은 질소탱크(11) 안의 질소를 저장고(10)로 공급하는 제1가스공급라인이며, 101은 상기 제1가스공급라인(121) 중에 설치된 제1밸브이고, 도면부호 102는 제2가스공급라인(122) 중에 설치된 제2밸브이다. 그리고 도면부호 10c는 상기 저장고(10)로부터 가스를 배출하는 가스배출밸브이고, 10d는 폐인조대리석의 파쇄물을 저장고(10) 안으로 투입하는 투입관이다. 도면부호 123a는 상기 제3가스공급라인(123)과 연결되어 제1스크류 피더(12)에 가스를 공급하는 제3밸브이고, 104는 제2스크류 피더(13)와 연결된 제4밸브이다. 3,
도면부호 109는 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 가스를 배출하는 제1가스이송라인(131)에 설치된 제9밸브이고, 110은 사이클론(30)에서 분리한 고형물을 배출하기 위한 제10밸브이다.
도4는 도3에 도시된 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치 중에서 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부 구성을 도시한 것으로서 작동 초기 상태를 보이며, 이때 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 채워진 유동사(240′)와 그 외부에 채워진 유동사(240)는 모두 산화알루미늄으로서 동일한 물질이다. 상기 유동사로서 사용되는 산화알루미늄의 입자 크기는 대략 3㎜ 정도로 유지하거나 혹은 이보다 작은 크기로 유지하는 것이 바람직하다. FIG. 4 shows the internal construction of the pyrolysis reaction and firing
도4를 참고하면, 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에 유동층 열분해 반응기(21)가 마치 떠 있는 형태로 설치되어 있으며, 상기 유동층 열분해 반응기(21)는 상부 지지대(22a) 및 하부 지지대(22b)에 의해서 상기 열분해 반응 및 소성장치(20), 즉 소성로(200)의 내부에 고정되어 있다. 제2스크류 피더(13)는 상기 소성로(200)를 뚫고, 그 안쪽에 설치된 유동층 열분해 반응기(21)의 내부까지 연장되어 있으므로, 제2스크류 피더(13)를 통해서 폐인조대리석의 파쇄물(6a)이 유동층 열분해 반응기(21)의 내부까지 직접적으로 투입될 수 있다. 4, the fluidized
상기 유동층 열분해 반응기(21)는 가스분사판(24)에 의해 주입되는 가스를 이용해서 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시키고 유동화시킴과 동시에, 약 450~550℃의 고온 상태를 이용해 폐인조대리석의 파쇄물(6a)들을 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 역할을 한다. The fluidized
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)(소성로(200))는 전기 히터(201)에 의해서 750~900℃의 온도로 유지되는데, 전기 히터(201)가 소성로(200)의 외측을 둘러싸는 형태로 설치되어 있으므로 소성로의 외측 가장자리 영역 보다는 중앙 부분이 온도가 상대적으로 낮게 된다. 뿐만 아니라 소성로(200)의 중앙 부분에 있는 유동층 열분해 반응기(21)로는 계속해서 외부의 상온 상태로 유지되어 있는 폐인조대리석의 파쇄물(6a)들이 투입되기 때문에, 이에 의해서도 유동층 열분해 반응기(21)의 내부 온도는 소성로(200)의 온도보다는 훨씬 낮게 형성된다. The pyrolysis reaction and firing apparatus 20 (firing furnace 200) is maintained at a temperature of 750 to 900 ° C by an
한편 상기 유동층 열분해 반응기(21)는 상부가 개방되어 있으며, 하부도 가스분사판(24)만 없으면 개방되어 있는 형태라고 할 수 있다. 유동층 열분해 반응기(21)는 상부가 개방되고 상하방향으로 연장된 형체를 갖는 반응기 하우징(22)을 가지는데, 반응기 하우징의 하단부에는 하부경사 확장부(22d)가 마련되어 있다. 상기 하부경사 확장부(22d)는 아래로 내려갈수록 점차적으로 바깥쪽을 향해서 방사방향으로 확장되도록 경사져 있으므로, 결국 유동층 열분해 반응기(21)는 하단부의 직경이 상단부의 직경보다는 큰 구조를 취하게 된다. On the other hand, the fluidized bed cracking reactor (21) is open at the upper part and the lower part is open when there is no gas injection plate (24). The fluidized-
상기 유동층 열분해 반응기(21)의 하단부에는 가스분사판(24)이 약간 이격된 상태로 근접하여 설치되어 있다. 가스분사판(24)은 상기 반응기 하우징(22)의 내부 공간으로 질소를 포함한 가스를 공급하는 역할을 하는데, 가스분사판(24)의 상면에는 다수의 가스분사공들(24a, 도8)이 형성되어 있고, 그 가스분사공들(24a)에는 J자 형태로 구부러진 노즐들(25)이 결합되어 있어서, 노즐(25)로부터 분사된 가스는 가스분사판(24)의 상면에 부딪쳐 반사됨으로써 확산된 후에 유동층 열분해 반응기(21)의 상부 쪽으로 진행하게 된다. At the lower end of the fluidized bed cracking reactor (21), a gas injection plate (24) is provided in a state of being slightly spaced apart. The
상기 가스분사판(24)은 내부 유동층용 가스공급관(27)과 이어져 있는데, 내부 유동층용 가스공급관(27)은 도3에 도시된 제5가스공급라인(125)의 후단부를 가리킨다. 그리고 소성로(200)의 하부에는 가스를 분사하는 다수의 가스분사공들을 가진 외부 유동층용 가스공급관(207)이 설치되어 있는데, 이 외부 유동층용 가스공급관(207)은 도3에 도시된 제4가스공급라인(124)의 후단부를 가리킨다. The
상기 가스분사판(24)을 통해 유동층 열분해 반응기(21) 안으로 주입되는 가스의 압력은 그 내부의 유동층(23)이 '버블링 유동화'를 일으킬 정도의 세기가 되어야 하는데, 본 발명자가 설계한 예에 의하면 0.5 bar 이상의 압력으로 가스를 주입하면 유동층 열분해 반응기(21)안에서 충분히 '버블링 유동화'를 발생시키는 것으로 결과가 나왔다. The pressure of the gas injected into the fluidized
본 발명은 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)를 처음 작동시킬 때의 초기 상태에서는 소성로(200) 및 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 모두 동일한 재질로 된 유동사(240, 240′)가 채워져 있다. 기존의 유동층 방식 반응로에서는 주로 실리카 계열의 모래를 유동사로서 많이 사용하였지만, 본 발명에 따른 폐인조대리석의 재활용 처리 장치에서는 소성로(200) 및 유동층 열분해 반응기(21)의 유동사로서 산화알루미늄(Al2O3)을 사용한다는 점에 가장 주요한 특징이 있다. 산화알루미늄은 알루미나(alumina)라고도 부른데, 녹는점이 2,050℃ 이고 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 가진 파인세라믹스의 중요 재료이다. In the initial state of the pyrolysis reaction and firing
본 발명은 메타크릴산메틸과 수산화알루미늄으로 구성된 폐인조대리석의 열분해를 수행하는 과정에서 산화알루미늄이 발생하게 된다는 점에 착안하여, 열분해 과정에 의해 계속적으로 나오는 산화알루미늄 자체를 유동사로서 사용할 수 있다면, 별도의 유동사를 투입할 필요도 없이 폐인조대리석의 파쇄물들을 고르게 혼합시키고 열전달 및 분해반응을 촉진시킬 수 있을 뿐만 아니라, 산화알루미늄 자체도 소성로(200)에서 소성까지 모두 마친 후에 정제된 상태로 한 번에 쉽게 회수할 수 있다는 점을 발견하여 이를 발명으로서 구현한 것에 가장 주요한 특징이 있으며, 그 결과 본 발명은 폐인조대리석의 재활용 처리 장치의 공정설비를 대폭적으로 단순화시키는 효과와 함께 유지관리 비용을 획기적으로 절감시키는 효과를 거둘 수 있다. In view of the fact that aluminum oxide is generated in the course of performing thermal decomposition of crude marble composed of methyl methacrylate and aluminum hydroxide, aluminum oxide itself continuously produced by pyrolysis can be used as a fluidized yarn , It is not necessary to add a separate fluidizing yarn and it is possible to evenly mix the crushed materials of the crude marble and accelerate the heat transfer and decomposition reaction. In addition, the aluminum oxide itself is refined after finishing from the
소성로(200)의 하부에는 소성로(200)에서 소성 처리를 마친 산화알루미늄을 배출하기 위한 알루미나 배출장치(203b)가 설치되어 있다. 상기 알루미나 배출장치(203b)는 제2구동모터(203a)에 의해서 회전되는 스크류 콘베이어(203)로 구성되어 있으며, 배출된 산화알루미늄은 호퍼(204)에 보관된다. An
한편, 도4에서 도면부호 208은 소성로(200)의 가스를 배출하는 가스배출구를 가리킨다. 4,
도4를 참고하면, 본 발명에서 유동층 열분해 반응기(21)의 직경은 소성로(200)의 직경의 대략 1/2 정도로 하는 것이 바람직하며, 유동층 열분해 반응기(21)의 전체 높이는 소성로(200)의 높이의 1/3 정도로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 발명자가 설계한 바에 의하면, 유동층 열분해 반응기(21)의 내경은 300㎜로 하고, 높이는 1200㎜로 하며, 소성로(200)의 내경은 600㎜로 하고 높이는 3600㎜로 하는 것이 바람직하다고 판단되었다. 4, the diameter of the fluidized-
도5는 반응기(21′)안에 채워진 매질에 가해지는 가스의 압력 내지 유량이 증가됨에 따라 매질이 유동화되는 정도를 타입별로 정리한 것으로서, 도면 (a)는 가스가 저속이라서 아직 유동화가 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도면 (b)는 약간 유동화가 이루어져 작은 빈틈들(29)이 발생한 상태를 도시하고, 도면(c)는 매질 중에 버블들(29a)이 발생한 상태를 도시하며, 도면(d)는 가스의 압력이 최대상태로 커져서 난류유동이 발생한 경우를 도시한다. FIG. 5 is a graph showing the degree of fluidization of the medium as the pressure or flow rate of gas applied to the medium filled in the reactor 21 'is increased. FIG. 5 (a) (C) shows a state in which bubbles 29a are generated in the medium, and FIG. 4 (d) shows a state in which
도5(b)에 도시된 정도의 초기 또는 최소유동 상태는 반응기(21′)안의 고체 입자들이 약간씩 들썩이는 상태인데, 이를 '일반적 타입의 유동화'라고 부를 수 있다. 본 발명의 소성로(200) 안에서 일어나는 산화알루미늄 유동사(240, 도4 참조)들의 유동화 양태가 바로 도5(b)에 나타난 '일반적인 타입의 유동화'이며, 반면 소성로(200) 내부의 유동층 열분해 반응기(21)에서 일어나는 산화알루미늄 유동사(240′)들의 유동화 양태가 바로 도5(c)에 나타난 '버블링 유동화'이다. 도5(c)에 도시된 바처럼 가스의 유량과 유속이 '버블링 유동화'를 일으킬 정도로 크게 되면, 유동층 내에 크고 작은 버블들(29a)이 다수 생기며, 이 버블들(29a)의 공간을 이용해서 스크류 피더(13)가 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 쉽게 유동층 열분해 반응기(21)의 내부로 밀어 넣을 수 있다. The initial or minimum flow state to the extent shown in FIG. 5 (b) is a state in which the solid particles in the reactor 21 'are slightly swirling, which may be referred to as a' general type of fluidization '. The fluidized state of the aluminum oxide fluidized yarn 240 (see FIG. 4) occurring in the
반응기(21′) 내부의 유동화를 일으키는 가스의 압력강하(ΔP)는 가스의 유량에 비례하며, 반응기 용기의 직경(D)과 유동사의 밀도(ρc)에는 반비례하는 관계를 가진다. The pressure drop? P of the gas causing the fluidization in the reactor 21 'is proportional to the flow rate of the gas and has an inverse relationship with the diameter D of the reactor vessel and the density? C of the fluidized yarn.
도6 및 도7은 도4의 상태로부터 더 시간이 경과되어 유동층 열분해 반응기(21)에서 폐인조대리석 파쇄물(6a)의 열분해 및 버블링 유동이 발생한 경우를 도시하며, 특히 도7은 유동층 열분해 반응기(21)안에서 메타크릴산메틸(MMA)이 분리되어 떨어져 나감으로써 남게 된 산화알루미늄 입자들(240a)이 유동층 열분해 반응기(21)의 상단부를 통해 넘쳐서 그 외부로(즉 소성로(200)의 내부로) 이동되는 것을 도시한다. 6 and 7 illustrate the case where pyrolysis and bubbling flow of the crude marble crushed
먼저 도6을 참고하면, 앞서의 도4와 비교할 때 폐인조대리석의 파쇄물(6a)이 유동층 열분해 반응기(21) 내부로 계속적으로 투입된 결과, 유동층 열분해 반응기(21) 내부의 유동층의 높이가 상당히 올라가 있다. 소성로(200) 전체적으로는 750~900℃의 온도까지 올라가 있고(바람직하게는 800~850℃의 온도로 유지되어 있음), 그 내부의 유동층 열분해 반응기(21)도 450~550℃ 정도까지 온도가 올라가 있으므로, 폐인조대리석 파쇄물(6a)은 유동층 열분해 반응기(21) 내부로 들어가면 오래 걸리지 않아 열분해가 일어난다. 그 결과, 폐인조대리석 안에 존재하던 유기물질 즉 폴리메타크릴산메틸(PMMA)은 메타크릴산메틸(MMA)로 분해된 후 기체화되어 가스배출구(208)를 통해 빠져나가 사이클론(30, 도3 참조)으로 이동하게 되며, 무기물질로서의 산화알루미늄만이 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 존재한다. Referring to FIG. 6, as compared with FIG. 4, the pulverized
도7과 같이 폐인조대리석의 파쇄물(6a)이 더 투입되어서 유동층 열분해 반응기(21) 내부의 유동층(23)의 높이가 하우징(22) 자체의 높이보다 올라가게 되면, 결국 유동층(23)의 상단에 있던 산화알루미늄(240a)은 하우징(22)의 벽을 넘어 그 바깥의 소성로(200)에 있는 외부 유동층(230)과 합쳐지게 된다. 폐인조대리석의 열분해로 인해 발생한 산화알루미늄(240a)이 유동층 열분해 반응기(21)를 넘어 외부 유동층(230)으로 떨어졌을 때에는, 그 산화알루미늄(240a)은 표면에 탄소성분이 코팅되어 소성작업이 더 필요한 것을 제외하면 처음부터 외부 유동층(230)으로서 존재하던 산화알루미늄과는 아무런 차이가 없는 것이었다. When the crushed
소성로(200)에서 800~900℃의 고온에 의해 산화알루미늄(240a)의 소성이 이루어져 표면에 코팅된 탄소성분이 제거된 후에는 정제된 산화알루미늄(240b)이 되며, 이렇게 정제된 산화알루미늄(240b)은 알루미나 배출장치(203b)d 의해 소성로(200)의 외부로 배출된다.
도8은 도4, 도6 및 도7에 도시된 가스분사판(24)의 평면도로서, 가스분사판(24)의 상면에 형성된 복수 개의 가스분사공들(24a) 안으로 노즐들(25)이 각각 끼워져 결합되는 것을 도시한다. 그리고 도9는 도4, 도6 및 도7에 도시된 유동층 열분해 반응기(21)의 하부를 확대하여 도시한 것으로서, 유동층 열분해 반응기(21)의 하단부에 가스분사판(24)이 설치되고, 가스분사판(24)의 노즐들(25)로부터 분사된 가스가 가스분사판(24)의 상면에 부딪친 후 반사되어 유동층(23) 안으로 공급되는 것을 도시한다. 8 is a plan view of the
본 발명에서 사용되는 가스분사판(24)은 가스분사공들(24a)의 크기를 3~5㎜로 하고, 가스분사판(24)의 상면 위로 돌출된 노즐(25)의 높이를 12~20㎜로 할 수 있다. 본 발명자의 설계에 의하면, 특히 상기 노즐(25)의 돌출된 높이는 15㎜로 하는 것이 가장 바람직할 것으로 판단된다. The
도10은 도3에 도시된 사이클론(30) 및 핫필터(40)를 확대하여 도시한다. 도10을 참고하면, 소성로(200)로부터 배출된 가스(250)에는 기체 상태의 메타크릴산메틸과 수증기 및 질소, 이산화탄소, 일산화탄소 등이 포함된 것 이외에도 미세분진 등의 고형물들이 포함되어 있는데, 사이클론(30)과 핫필터(40)에 의해서 가스(250)속에 포함된 고형물 미세입자들을 분리한다. Fig. 10 is an enlarged view of the
사이클론(30)의 측면 상부를 통해서 들어온 가스(250)는 회전 소용돌이를 일으키게 되면, 이때 가스(250) 속에 포함되어 있는 미세분진 및 고형물 입자들(251′)은 아래로 낙하하여 고형물 배출관(33)을 통해 제1고형물 저장소(31)로 들어간다. 사이클론(30)에서 배출된 가스(250)는 제2가스이송라인(132)을 타고 그 후의 핫 필터(40)로 들어가며, 핫 필터(40) 내에 설치된 필터요소(42)에 의해서 가스(250) 중의 분진 입자들이 또 다시 걸러진다. 즉, 가스(250)는 필터요소(42)를 통과한 다음 가스배출관(44) 및 제3가스이송라인(133)을 통해서 제1응축기(51, 도3 참조)로 넘어가지만, 필터요소에 의해서 걸린 고형물 입자들(252′)은 고형물 배출관(43)을 통해 제2고형물 저장소(41)로 들어가게 된다. 도10에서 도면부호 251 및 252는 각각 가스(250)속에 포함되어 있다가 걸러진 고형물을 가리킨다.The fine dust particles and the solid particles 251 'contained in the
도11은 본 발명에 따라 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 재활용 처리함에 의해 메타크릴산메틸(250a)과 산화알루미늄(240b)이 회수되는 공정을 전체적으로 도시한다. 도11을 참고하면, 메타크릴산메틸과 수산화알루미늄으로 구성된 폐인조대리석(6)의 파쇄물(6a)을 열분해하면, 폴리메타크릴산메틸(PMMA, 6b), 산화알루미늄(240a) 및 물(260)과 첨가제/경화제(270)가 분해되어 나오게 된다. 이때 폴리메타크릴산메틸은 곧바로 중합연결들이 끊어져서 메타크릴산메틸(MMA, 250)로 다시 분해되게 되며, 열분해 반응 및 소성장치(20) 안에서 가스 상태로 배출된 메타크릴산메틸은 이후 응축수단들에 의해 냉각 및 응축되면서 메타크릴산메틸 오일(250a)로 회수된다. 한편, 산화알루미늄(240a)은 소성로(200, 도4, 도6 및 도7 참도)에서 고온으로 소성되어 정제된다(240b). 도11에서 점선으로 표시된 21은 유동층 열분해 반응기에서 일어나는 반응임을 나타낸 것이고, 또 다른 점선으로 표시된 200은 소성로에서 일어나는 소성 과정임을 나타낸다. FIG. 11 shows the whole process of recovering the
도12는 본 발명의 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치에 의해 회수한 메타크릴산메틸(250a)과 산화알루미늄(240b)의 경제적 활용방안에 관한 개념도이다. FIG. 12 is a conceptual diagram of an economical utilization plan of methyl methacrylate (250a) and aluminum oxide (240b) recovered by a recycling apparatus for waste marble by using the fluidized bed rapid thermal decomposition technique of the present invention.
기존에는 각종 산업체 및 현장에서 발생하는 폐인조대리석들을 매립할 수 밖에 없었지만, 본 발명은 파쇄(601), 열분해(602), 정제(603) 및 소성(604) 과정으로 구성된 폐인조대리석의 재활용 처리 공정(600)을 플랜트 설비로서 구현함으로써 폐인조대리석으로부터 메타크릴산메틸(250a)과 알루미나(240b)를 성공적으로 회수할 수 있다. 회수된 메타크릴산메틸(MMA)은 다시 인조대리석 제조업체(3)에 접착제로서 공급하거나 또는 아크릴의 원료나 LCD도광판의 원료물질로서 재활용될 수 있다. 그리고 본 발명에 의해서 회수된 산화알루미늄(240b)은 순도가 매우 높아 좋은 품질을 확보할 수 있으므로 다시 소중한 원자재로서 사용될 수 있다. 즉, 산화알루미늄(240b)은 도자기/시멘트 제조업체에 도자기 및 시멘트의 원료물질로서 공급되거나 또는 LCD 및 반도체 기판의 제조원료로서 사용될 수 있다. In the past, it has been inevitable to reclaim waste marbles generated in various industries and sites. However, the present invention is not limited to the recycling process of waste marbles composed of crushing 601,
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치와 그 방법은, 폐인조대리석의 열분해 과정을 위한 반응기와 산화알루미늄의 소성을 위한 소성로를 하나로 결합하여 소성로 안에 유동층 열분해 반응기를 설치함으로써, 열분해 반응 과정 및 소성 과정에서 소요되는 전기에너지를 낭비 없이 최대로 활용하여 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 장점이 있다. As described above, the apparatus for recycling waste marble using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention and method thereof are characterized in that a reactor for pyrolysis of crude marble and a calcining furnace for calcining aluminum oxide are combined into a single furnace By installing a fluidized bed pyrolysis reactor, it is possible to drastically reduce the energy consumption by maximizing utilization of electric energy required in the pyrolysis reaction process and the firing process without waste.
그리고 본 발명은 폐인조대리석 재활용 처리 장치의 핵심적인 구성인 '유동층 열분해 반응기'를 기존의 배치(batch) 방식이 아닌 '유동층 방식'으로 구현함으로서 중단없이 연속적인 운전이 가능하며, 그 결과 폐인조대리석의 열분해에 의해 기체 상태로 변환된 메타크릴산메틸이 불필요한 추가적인 반응을 더 이상 겪음이 없이 곧바로 다음의 회수공정으로 넘어갈 수 있도록 하여 메타크릴산메틸의 순도 및 회수율을 비약적으로 높이는 효과를 얻을 수 있다. The present invention can realize continuous operation without interruption by implementing a fluidized bed pyrolysis reactor, which is a core component of a waste marble recycling apparatus, in a fluidized bed mode rather than a conventional batch system, Methyl methacrylate converted into gaseous state by pyrolysis of marble can be passed to the next recovery process without any additional reaction that no longer needs, and thus the purity and recovery rate of methyl methacrylate can be dramatically increased have.
또한 본 발명은 열분해 반응 및 소성장치의 내부와 유동층 열분해 반응기의 내부에 모두 기본적으로 채워지는 유동사로 산화알루미늄을 사용하여, 폐인조대리석에서 분해되어 나온 산화알루미늄이 소성로로 넘어가 소성 처리되도록 함으로써, 산화알루미늄의 회수를 손쉽게 달성할 수 있고, 작업 도중에 유동사를 전혀 보충할 필요가 없어 재활용처리 장치의 운전 및 유지관리를 간편하게 하는 장점이 있다. In addition, the present invention uses aluminum oxide as a fluidized bed which is basically filled both inside the pyrolysis reaction and calcination apparatus and inside the fluidized bed cracking reactor, and the aluminum oxide decomposed in the crude granite is transferred to the calcination furnace, The recovery of aluminum can be easily achieved and there is no need to replenish the flow yarn at all during the operation, which makes it possible to simplify the operation and maintenance of the recycling processing apparatus.
1: MMA 처리업체 2: 수산화 알루미늄 제조업체
3: 인조대리석 제조업체 3a, 6: 폐인조대리석
6a: 폐인조대리석 파쇄물 6b: PMMA
4a: 건설/시공업체 4b: 인테리어 업체
4c: 주방가구업체 5: 재건축 공사현장
7: 운송차량 8: 매립지
8a: 매립물 10: 폐인조대리석 저장고
10a: 제1구동모터 10b: 교반기
10c: 가스배출밸브 10d: 투입관
11: 질소탱크 12: 제1스크류 피더(screw feeder)
12a: 제1스크류 구동모터 12b, 13b: 스크류 콘베이어
13: 제2스크류 피더 13a: 제2스크류 구동모터
20: 열분해 반응 및 소성장치 21: 유동층 열분해 반응기
21′: 반응기 22: 원통형 하우징
22a: 상부 지지대 22b: 하부 지지대
22d: 하부 경사확장부 23: 내부 유동층
24: 가스분사판 24a: 가스분사공
24b: 내부공간 25: 노즐
27: 내부 유동층용 가스공급관 29: 빈틈
29a: 버블(bubble) 29b: 큰 빈틈
30: 사이클론 31: 제1고형물 저장소
32: 가스배출관 33: 고형물 배출관
40: 핫 필터(hot filter) 41: 제2고형물 저장소
42: 필터요소(filter element) 43: 고형물 배출관
44: 가스배출관 45: 전력공급장치
46: 전기히터 51: 제1응축기
51a: 물 자켓 51b: 물
52a: 제2-1응축기 52b: 제2-2응축기
53: 냉각수 공급장치 60: 전기집진기
70: 가스 미터(gas meter) 72: 버너(burner)
80: 컴프레서 91, 92, 93, 94: 가스압 조정기
101, 102, 103, 104: 밸브 105a, 105b: 밸브
106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113: 밸브
121, 122, 123, 123a, 124, 125: 가스공급라인
131, 132, 133, 134, 135, 136: 가스이송라인
137: 가스 리턴 라인 200: 소성로
201: 전기히터 201a: 전선
202: 고전력 발생장치 203: 스크류 콘베이어
203a: 제2구동모터 203b: 알루미나 배출장치
204: 호퍼 205: 산소공급기
206: 예열기(pre-heater) 207: 외부 유동층용 가스공급관
208: 가스배출구 230: 외부 유동층
240, 204′: 유동사(流動沙) 240a, 240b: 알루미나
250: MMA 251, 252: 고형물
251′, 252′: 고형물 입자 260: 물
270: 첨가제/경화제 501: 저장호퍼
502: 반응기 502a: 교반기
502b: 히터 503: 응축기
504: 냉각수 공급장치 505: 분리기
506: 진공펌프 507: 수분ㅇ악취 제거기
508: 순도조정기 509: 필터
600: 재활용 처리공정 601: 파쇄 공정
602: 열분해 공정 603: 정제 공정
604: 소성 공정 1: MMA processing company 2: aluminum hydroxide manufacturer
3: artificial marble manufacturer 3a, 6:
6a: broken marble crushed
4a: Construction /
4c: Kitchen furniture manufacturer 5: reconstruction construction site
7: Transport vehicle 8: Landfill
8a: Landfill 10: Closet Marble Storage
10a: first driving
10c:
11: Nitrogen tank 12: First screw feeder
12a: First
13:
20: Pyrolysis reaction and calcination apparatus 21: Fluidized bed pyrolysis reactor
21 ': Reactor 22: Cylindrical housing
22a:
22d: lower inclined extension portion 23: inner fluidized bed
24:
24b: internal space 25: nozzle
27: gas supply pipe for internal fluidized bed 29:
29a:
30: Cyclone 31: First solids storage
32: gas discharge pipe 33: solid discharge pipe
40: hot filter 41: second solids storage
42: filter element 43: solids discharge pipe
44: gas discharge pipe 45: electric power supply device
46: electric heater 51: first condenser
51a: water jacket 51b: water
52a: second-1
53: Cooling water supply device 60: Electrostatic precipitator
70: gas meter 72: burner
80:
101, 102, 103, 104:
106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113: valve
121, 122, 123, 123a, 124, 125: gas supply line
131, 132, 133, 134, 135, 136: gas transfer line
137: gas return line 200: calcination furnace
201:
202: High power generating device 203: Screw conveyor
203a:
204: hopper 205: oxygen supplier
206: preheater 207: gas supply pipe for external fluidized bed
208: gas outlet 230: external fluidized bed
240, 204 ': fluidized bed (fluidized bed) 240a, 240b: alumina
250:
251 ', 252': Solid particles 260: Water
270: additive / curing agent 501: storage hopper
502:
502b: heater 503: condenser
504: Cooling water supply device 505: Separator
506: Vacuum pump 507: Water smell odor remover
508: Purity adjuster 509: Filter
600: recycled processing step 601: crushing step
602: Pyrolysis process 603: Refining process
604: Firing process
Claims (10)
상기 저장고(10)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 메타크릴산메틸과 산화알루미늄을 생성하고 이와 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 열분해 반응 및 소성장치(20);
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에 설치되고, 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시켜 유동시킴으로써 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 유동층 열분해 반응기(21);
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출되는 가스로부터 고형물(251, 252)을 분리하는 고형물 분리수단;
상기 고형물 분리수단을 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 응축수단; 및
상기 응축수단을 통과하여 나온 가스의 적어도 일부를 상기 저장고(10)와 열분해 반응 및 소성장치(20) 중의 적어도 어느 하나로 다시 공급하는 가스 재활용 수단;을 포함하며,
상기 유동층 열분해 반응기(21)는
상부가 개방되고 상하방향으로 연장된 형체를 갖는 반응기 하우징(22);
상기 반응기 하우징의 하단부에 마련되며, 아래로 내려갈수록 점차적으로 바깥쪽을 향해서 방사방향으로 확장되도록 경사진 형상을 갖는 하부경사 확장부(22d); 및
상기 반응기 하우징(22)의 하단부에 근접하여 설치되고, 상기 반응기 하우징(22)의 내부 공간으로 질소를 포함한 가스를 공급하는 가스분사판(24);을 포함하며,
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에서 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 외부에 채워진 유동사(240)와, 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 채워진 유동사(240′)는 모두 산화알루미늄이며,
상기 가스분사판(24)을 통해 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 내부로 공급된 가스에 의해 상기 유동층 열분해 반응기(21) 내부에는 다수의 버블들(29a)을 포함한 유동층(23)이 형성되며,
상기 유동층(23) 중에 투입된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)은 열분해됨으로써 메타크릴산메틸과 수증기를 포함한 가스 상태의 물질들과 산화알루미늄을 생성시키고,
상기 산화알루미늄은 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 상단부를 넘어 그 외부로 이동되는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치.A reservoir 10 for storing a crushed product 6a of a crude marble made up of components including Methyl Methacrylate (MMA) and aluminum hydroxide;
A pyrolysis reaction and a calcining apparatus for producing methyl methacrylate and aluminum oxide by pyrolysis reaction at the same time as the pulverized product 6a of the crude marble stored in the storage 10 is heated and heated, 20);
A pyrolysis reactor in the pyrolysis reaction and calcining apparatus 20 for pyrolyzing the pulverized product 6a of the crude coal marble with the fluid yarn 240 'to cause pyrolysis into methyl methacrylate and aluminum oxide 21);
Solids separation means for separating the solids 251 and 252 from the gas discharged from the pyrolysis reaction and firing apparatus 20;
A condensing means for cooling the gas passing through the solids separating means to recover methyl methacrylate in a liquid state; And
And gas recycling means for supplying at least a part of the gas passing through the condensing means to at least one of the pyrolysis reaction and the calcination apparatus 20 with the storage tank 10,
The fluidized bed cracking reactor (21)
A reactor housing (22) having a top open and a vertically extending shape;
A lower inclined extension portion 22d provided at a lower end of the reactor housing and having an inclined shape so as to gradually expand radially outward as it goes down; And
And a gas injection plate (24) installed near the lower end of the reactor housing (22) and supplying nitrogen containing gas into the inner space of the reactor housing (22)
The fluidized yarn 240 filled in the fluidized bed cracking reactor 21 and the fluidized yarn 240 'filled in the fluidized bed cracking reactor 21 in the pyrolysis reaction and firing unit 20 are all oxidized Aluminum,
A fluidized bed 23 including a plurality of bubbles 29a is formed in the fluidized bed cracking reactor 21 by the gas supplied into the fluidized bed cracking reactor 21 through the gas injection plate 24,
The pulverized material 6a of the crude marble put into the fluidized bed 23 is pyrolyzed to produce gaseous materials including methyl methacrylate and water vapor and aluminum oxide,
Wherein the aluminum oxide is moved beyond the upper end of the fluidized-bed pyrolysis reactor (21) to the outside of the pyrolysis reactor (21).
상기 스크류 피더(12, 13)는 관체(管體)내에서 회전하면서 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 이동시키는 스크류 콘베이어(12b, 13b)와, 상기 스크류 콘베이어(12b, 13b)를 회전 구동시키는 구동모터(12a, 13a)로 구성된 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치.The pyrolysis apparatus according to claim 1, further comprising: a pyrolysis reaction and calcination apparatus (10) installed between the storage tank (10) and the pyrolysis reaction and firing apparatus (20) Further comprising a screw feeder (12, 13) for forcibly charging the internal space of the fluidized bed cracking reactor (21)
The screw feeders 12 and 13 include screw conveyors 12b and 13b for rotating the crushed material 6a of the waste marble while rotating in the pipe body and rotating the screw conveyors 12b and 13b And a drive motor (12a, 13a) for driving the pulverized marble.
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)에서 나온 가스를 받아들여 내부 공간 안에서 회전시킴으로써, 고형물은 아래 방향으로 낙하되도록 하여 가스로부터 분리시키고, 가스만을 외부로 배출하는 사이클론(30); 및
상기 사이클론(30)으로부터 배출된 가스를 받아들여 필터요소(42)를 통과시킴으로써 고형물을 분리하고 가스만을 외부로 배출하는 핫 필터(hot filter, 40);를 포함한 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치.The apparatus according to claim 1, wherein the solid-
A cyclone 30 for taking in the gas from the pyrolysis reaction and firing unit 20 and rotating it in the inner space so that the solid material falls downward to be separated from the gas and to discharge only gas to the outside; And
And a hot filter (40) for receiving the gas discharged from the cyclone (30) and passing the filter element (42) to separate solids and discharge only gas to the outside, A recycling treatment system for marble waste.
상온의 물을 담은 물 자켓(51a)과 접촉하는 관로를 통해서 상기 고형물 분리수단으로 나온 가스를 통과시킴으로써 메타크릴산메틸을 분리하는 제1응축기(51); 및
상기 제1응축기(51)의 후단에 설치되어, 상온보다 낮은 온도의 냉각수와 접촉하는 관로를 통해서 상기 제1응축기(51)로부터 나온 가스를 통과시킴으로써 메타크릴산메틸을 분리하는 제2응축기(52a, 52b);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치.The apparatus according to claim 1,
A first condenser (51) for separating methyl methacrylate by passing a gas from the solids separating means through a conduit in contact with a water jacket (51a) containing water at room temperature; And
A second condenser 52a for separating methyl methacrylate by passing a gas from the first condenser 51 through a conduit in contact with the cooling water at a temperature lower than room temperature and provided at the rear end of the first condenser 51, , 52b). ≪ / RTI > An apparatus for recycling waste marble as claimed in claim 1,
상기 전기집진기는 상기 응축수단을 통과하여 배출된 가스를 통과시키면서 집진판과 방전극의 사이에서 코로나 방전을 일으켜 가스 중의 분진 혹은 미스트(mist) 상태의 미세 입자 물질들이 집진판에 부착되도록 하여 가스를 정화시키는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 장치.[2] The apparatus of claim 1, further comprising an electrostatic precipitator connected to a rear end of the condensing unit, the electrostatic precipitator including dust collecting plates and discharge electrodes therein,
The electrostatic precipitator causes a corona discharge to occur between the dust collecting plate and the discharge electrode while passing the discharged gas through the condensing means to clean the gas by causing fine particulate matter in the gas to adhere to the dust collecting plate Characterized in that it is a recycling treatment device for waste marble using fluidized bed rapid pyrolysis technology.
(b) 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부를 가열하여 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 메타크릴산메틸과 수증기를 포함한 기체 물질들과 산화알루미늄으로 열분해시킴과 동시에 상기 산화알루미늄을 소성 처리하는 제2단계:
(c) 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로부터 배출된 가스가 사이클론(30) 및 핫필터(40)를 거치면서 가스 중의 고형물(251, 252)이 분리 제거되도록 하는 제3단계:
(d) 상기 핫필터(40)를 통과하여 나온 가스를 응축수단을 통해 냉각 및 응축시켜 액체 상태의 메타크릴산메틸을 회수하는 제4단계; 및
(e) 상기 응축수단을 거쳐 나온 가스를 정화 처리하여 적어도 그 일부를 상기 열분해 반응 및 소성장치(20)로 다시 공급하는 제5단계;를 포함하며,
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에는 상기 폐인조대리석의 파쇄물(6a)을 유동사(240′)와 혼합시켜 유동시킴으로써 메타크릴산메틸과 산화알루미늄으로 열분해시키는 유동층 열분해 반응기(21)가 설치되고,
상기 유동층 열분해 반응기(21)는, 상부가 개방되고 상하방향으로 연장된 형체를 갖는 반응기 하우징(22); 상기 반응기 하우징(22)의 하단부에 마련되며, 아래로 내려갈수록 점차적으로 바깥쪽을 향해서 방사방향으로 확장되도록 경사진 형상을 갖는 하부경사 확장부(22d); 및 상기 반응기 하우징(22)의 하단부에 근접하여 설치되고 상기 반응기 하우징(22)의 내부 공간으로 질소를 포함한 가스를 공급하는 가스분사판(24);을 포함하며,
상기 열분해 반응 및 소성장치(20)의 내부에서 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 외부에 채워진 유동사(240)와 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 내부에 채워진 유동사(240′)는 모두 산화알루미늄이며,
상기 가스분사판(24)을 통해 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 내부로 공급된 가스에 의해 상기 유동층 열분해 반응기(21) 내부에는 다수의 버블들(29a)을 포함한 유동층(23)이 형성되며,
상기 유동층(23) 중에 투입된 폐인조대리석의 파쇄물(6a)은 열분해됨으로써 메타크릴산메틸과 수증기를 포함한 가스 상태의 물질들과 산화알루미늄을 생성시키고,
상기 산화알루미늄은 상기 유동층 열분해 반응기(21)의 상단부를 넘어 그 외부로 이동되는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속열분해 기술을 이용한 폐인조대리석의 재활용 처리 방법.(a) a first step of introducing a pulverized product (6a) of crude marble, which is composed of components including methyl methacrylate and aluminum hydroxide, into a pyrolysis reaction and calcining apparatus (20);
(b) heating the inside of the pyrolysis reaction and firing unit 20 to pyrolyze the crushed material 6a of the waste marble into gaseous materials including methyl methacrylate and steam and aluminum oxide, Second step of firing treatment:
(c) a third step in which the gas discharged from the pyrolysis reaction and burning apparatus 20 passes through the cyclone 30 and the hot filter 40 so that the solids 251 and 252 in the gas are separated and removed;
(d) a fourth step of recovering methyl methacrylate in a liquid state by cooling and condensing the gas passing through the hot filter 40 through a condensing means; And
(e) a fifth step of purifying the gas passing through the condensing means and supplying at least a part of the gas to the pyrolysis reaction and firing unit 20,
The pyrolysis reaction and pyrolysis reactor 21 for pyrolyzing the pulverized product 6a of the marble with the fluidized yarn 240 'to flow into the pyrolysis reaction and firing unit 20 to pyrolyze them into methyl methacrylate and aluminum oxide Installed,
The fluidized bed cracking reactor (21) comprises a reactor housing (22) having an open top and a shape extending vertically; A lower inclined expanding portion 22d provided at the lower end of the reactor housing 22 and having an inclined shape so as to gradually expand radially outward as it goes down; And a gas injection plate (24) installed near the lower end of the reactor housing (22) and supplying nitrogen containing gas into the inner space of the reactor housing (22)
The fluidized yarn 240 filled in the fluidized bed cracking reactor 21 and the fluidized yarn 240 'filled in the fluidized bed thermal cracking reactor 21 in the pyrolysis reaction and firing apparatus 20 are all mixed with aluminum oxide Lt;
A fluidized bed 23 including a plurality of bubbles 29a is formed in the fluidized bed cracking reactor 21 by the gas supplied into the fluidized bed cracking reactor 21 through the gas injection plate 24,
The pulverized material 6a of the crude marble put into the fluidized bed 23 is pyrolyzed to produce gaseous materials including methyl methacrylate and water vapor and aluminum oxide,
Wherein the aluminum oxide is transferred to the outside of the upper part of the fluidized bed cracking reactor (21).
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KR20180031301A (en) * | 2016-09-19 | 2018-03-28 | 이지영 | Hybrid type recycle processing system for the waste imitation marble, acrylic resin and biomass using fluidized bed fast-pyrolysis technology, and the method thereof |
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