KR101559461B1 - 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법 - Google Patents

칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐윤활유를 상압/감압증류하거나 열분해하여 추출된 정제연료유에 잔류된 금속유기화합물 및 타르 등의 불순물을 칼슘-몬모릴로나이트의 흡착, 정제, 촉매 특성을 활용하여 제거함으로써 청정한 정제연료유를 얻기 위한 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 상압/감압증류나 열분해법으로 증류된 폐윤활유를 가열하고 교반시키는 전처리공정; 상기 전처리공정을 거친 폐윤활유에 원심력을 이용하여 상기 폐윤활유의 이물질을 제거하는 침강공정; 상기 침강공정을 거친 폐윤활유를 가열하여 상기 폐윤활유에 함유된 수분과 경질유를 증발시키는 탈수공정; 상기 탈수공정을 거친 폐윤활유를 증류하여 유증기를 발생시키는 증류공정; 상기 유증기를 응축하여 오일을 얻는 유증기응축공정; 촉매인 공극을 가진 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일을 포함하는 반응기 내로 공급하여 상기 오일에 함유된 불순물을 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 포집시키는 촉매처리공정; 상기 공극에 포집된 불순물을 포함하는 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일로부터 분리시켜 상기 불순물이 포집된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토로부터 분리된 정제유을 수득하는 불순물분리공정; 및 상기 정제유의 이물질을 필터링시키는 여과공정;을 포함하며, 상기 침강공정은, 고액분리기를 이용하여 입도 50㎛ 이상의 이물질을 제거하는 1차 제거공정과, 분리기를 이용하여 입도 1㎛ 이상의 이물질을 제거하는 2차 제거공정;을 포함하여 구성되고, 상기 촉매처리공정은 상기 반응기 내에서의 상기 오일과 상기 촉매를 65~75℃에서 30분~1시간 동안 교반시키되, 상기 촉매처리공정에 사용되는 촉매는, 산처리 및 열처리를 거쳐 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분 함량을 높여 흡착력이 활성화된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토이며, 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는 10~50Å의 공극을 가지는 것을 특징으로 하는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법을 기술적 요지로 한다.

Description

칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법{Refining method of waste oil using Ca-Montmorillonite}
본 발명은 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐윤활유를 상압/감압증류하거나 열분해하여 추출된 정제연료유에 잔류된 금속유기화합물 및 타르 등의 불순물을 칼슘-몬모릴로나이트의 흡착, 정제, 촉매 특성을 활용하여 제거함으로써 청정한 정제연료유를 얻기 위한 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관용 폐윤활유처리를 목적으로 1990년대 초기에 제정된 법적 근거에 의하여 이온정제설비를 이용하여 폐유와 폐윤활유를 재활용하였으나 초기 단계의 폐윤활유처리는 경험부족 및 처리시설미비로 양질의 정제연료유를 제조하는 것을 어려운 실정이었다.
또한, 폐유 불법유통에 따른 법적분쟁이 심화되었으며 소비처 발굴에 많은 시간과 비용이 투입되었고 시대적 의식의 변화와 폐기물처리기술발전에 따른 고품질의 정제연료유 제조를 목적으로 해외 고온 열분해방식의 도입과 국내외 기술에 의한 감압증류플랜트를 설치하면서 개선된 정제유가 생산되었고 많은 시행착오를 거쳐 현재는 이온정제방법, 열분해방법, 감압증류방법, 및 유화연료방법 등 4가지 방법으로 폐유 및 폐윤활유를 재활용하고 있다.
이온정제법은, 현재도 가장 많이 활용하는 폐윤활유처리공법이며 국내처리시설의 60%를 점유하는 이온정제설비는 중유(B-C)대체연료를 생산하는 설비로서 금속유기화합물 제거는 불가하며 그에 따른 재 발생이 많기 때문에 반드시 집진시설이 갖춰진 사업장에 제한적으로 사용할 수 있는 것으로, An ion chemical & Waste oil 반응에 따른 금속염이 형성되면 원심분리기를 활용하여 슬러지와 폐수를 분리하여 정제유를 제조하는 방법으로 시설투자비가 저렴하고 운영이 쉬우나 제품에 오염물질이 많이 함유되므로 점차 감소하고 있는 공법이다.
열분해공법은, 폐윤활유 슬러지를 안전하게 처리하기 위한 목적으로 설치되었으며 생산제품은 디젤과 비슷한 경질유이며 해외에서 도입된 것으로 폐윤활유를 열분해하여 탄소를 C15 +군으로 분해한 것으로 체적이 3% 증가하는 것이 특징이나 직접가열에 의한 증발기변형에 따른 내구성 감소와 잦은 가열과 냉각작용으로 증발기 손상으로 인하여 안정성이 취약하다. 따라서, 유증기를 상온에서 공랭식 콘덴서로 응축하는 공법으로써 타르제거와 악취 저감을 위한 2차적인 처리공정이 필요하여 점차 감소하고 있는 공법이다.
감압증류법은, 진공설비를 활용하여 폐윤활유를 증류하는 것으로 고비점 윤활유증류에 적합하며, 정유사 원유의 정유시설 감압증류공정과 동일한 방식으로 탄소수가 높은 폐윤활유는 진공을 활용하여 증류온도를 낮게 하여 증류하는 것으로 감압정제유는 발열량이 높고 악취도 심하지 않아 점차 확대 시행되고 있는 폐윤활유처리방식이며 진공도 0~5 Torr 상태에서 폐윤활유를 증류하기 때문에 이온정제유나 열분해유보다 불순물이 없어 고급제품이라 할 수 있으며 부산물로 발생되는 잔사유는 아스팔트나 이온정제방법으로 재활용할 수 있는 폐유처리공법이지만 시설투자비가 높고 설비운영이 어렵기 때문에 선택의 폭이 협소한 것이 단점이다. 환경오염저감이라는 현실을 감안하면 적극적으로 활용해야 하는 처리방법이지만 단순 증류나 열분해한 정제연료유에는 금속유기화합물과 타르 등 불순물을 다량 함유하고 있는데 연소과정에서 재와 산성가스의 발생이 많으므로 불순물제거를 위한 2차 처리방법이 요구되는 실정이다.
유화연료법은, 정제유에 물을 일정량 첨가 후 균질하게 유화시키는 방법으로 유화연료는 완전연소에 따른 오염물질저감과 연료비절감을 목표로 개발되었지만 아직은 초기단계를 벗어나지 못한 공법으로 효용성이 낮다. 또한, 유수분리현상이 발생되고 연소기기 점화불량과 잦은 설비고장을 일으키는 등 불안전한 처리방법이며 시급히 개선이 요구되는 공법이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 특허문헌 1의 '폐유를 이용한 청정연료유 제조방법'에서는 폐유를 무기질 소재를 활용한 세라믹 촉매를 이용하여 고품질의 청정연료유로 제조하고자 하였으나, 검사공정에서 색도 등의 검사를 하여 제품이 암갈색을 띠게 되면 표백처리공정을 다시 진행하여야 하는 번거로움이 있었다.
따라서, 이온교환능력이 뛰어나고 정제, 탈수, 탈색, 탈취, 탈황, 흡착능력이 탁월한 칼슘-몬모릴로나이트를 활용하여 폐유 및 윤활유에 함유하는 불순물을 안전하게 제거하고 청정한 정제연료유를 제조하기 위한 기술개발이 요구되는 시점이다.
국내 등록특허공보 제10-0592856호, 2006.06.16.자 등록.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 폐윤활유를 상압/감압증류나 열분해하여 얻어진 정제유에 칼슘-몬모릴로나이트의 촉매반응 특성을 이용하여 정제유에 함유된 금속유기화합물과 타르 등의 불순물을 근본적으로 제거함으로써 고품질의 청정한 정제연료유로 제조할 수 있는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법은, 상압/감압증류나 열분해법으로 증류된 폐윤활유를 가열하고 교반시키는 전처리공정; 상기 전처리공정을 거친 폐윤활유에 원심력을 이용하여 상기 폐윤활유의 이물질을 제거하는 침강공정; 상기 침강공정을 거친 폐윤활유를 가열하여 상기 폐윤활유에 함유된 수분과 경질유를 증발시키는 탈수공정; 상기 탈수공정을 거친 폐윤활유를 증류하여 유증기를 발생시키는 증류공정; 상기 유증기를 응축하여 오일을 얻는 유증기응축공정; 촉매인 공극을 가진 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일을 포함하는 반응기 내로 공급하여 상기 오일에 함유된 불순물을 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 포집시키는 촉매처리공정; 상기 공극에 포집된 불순물을 포함하는 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일로부터 분리시켜 상기 불순물이 포집된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토로부터 분리된 정제유을 수득하는 불순물분리공정; 및 상기 정제유의 이물질을 필터링시키는 여과공정;을 포함하며, 상기 침강공정은, 고액분리기를 이용하여 입도 50㎛ 이상의 이물질을 제거하는 1차 제거공정과, 분리기를 이용하여 입도 1㎛ 이상의 이물질을 제거하는 2차 제거공정;을 포함하여 구성되고, 상기 촉매처리공정은 상기 반응기 내에서의 상기 오일과 상기 촉매를 65~75℃에서 30분~1시간 동안 교반시키되, 상기 촉매처리공정에 사용되는 촉매는, 산처리 및 열처리를 거쳐 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분 함량을 높여 흡착력이 활성화된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토이며, 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는 10~50Å의 공극을 가지는 것을 특징으로 한다.
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상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는, 표백토(Bleaching earth), 활성백토(Activated clay), 표포토(Fuller's earth), 산성백토(Acid clay), 백토(Terra alba, White clay, White bole, 白土), 점토(Clay) 중의 하나로 명명되는 것으로, 칼슘-몬모릴로나이트 산성백토 또는 비팽윤성 벤토나이트를 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분을 높이는 산처리 및 열처리한 활성백토(SH-E)(Activated clay), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-S), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-F), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-T), DC-SUPER, DC-A3, DC-A1, 톤실-TONSIL(Optimum 230FF, Supreme 134FF) 중의 하나인 것을 특징으로 한다.
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상기 여과공정은, 0.5~1㎛의 필터링 시스템을 활용하는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리공정, 상기 탈수공정, 상기 증류공정, 및 상기 촉매처리공정은, 열매체보일러를 이용한 간접가열방식에 의하여 열을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법은, 양이온교환능력과 흡착력이 뛰어난 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 금속유기화합물 등의 불순물을 이온결합시켜 불순물을 제거하여 청정한 정제연료유 및 윤활유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 순서도.
본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법은, 국내의 산업현장에서 발생하는 폐윤활유를 정제연료유로 재활용하기 위한 것으로, 폐윤활유를 1차로 상압/감압증류나 열분해법으로 증류하면 불순물이 많이 포함되어있어 연소 시 대기오염물질 배출에 따른 환경오염과 기기손상을 초래하게 되므로 2차로 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 이용한 촉매반응의 특성을 활용하여 불순물을 근본적으로 제거하여 청정한 정제연료유로 제조하는 것에 관한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 순서도이다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법은, 전처리공정, 침강공정, 탈수공정, 증류공정, 유증기응축공정, 촉매처리공정, 불순물분리공정, 및 여과공정을 포함하여 이루어진다.
먼저, 전처리공정은 폐윤활유를 가열하고 교반시키는 공정이다.
즉, 저장시설에 보관된 폐윤활유를 1차로 상압/감압증류나 열분해법으로 증류하면 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속, 아연족, 붕소족, 탄소족, 질소족, 산소족, 할로겐족 등으로 구성된 금속유기화합물과 타르 등의 불순물이 혼류된다.
여기서, 금속유기화합물과 타르 등의 불순물은 연소 시 재와 가스로 배출되어 환경을 오염시키는 유해물질인데, 재가 연소기기에 고착되면 열효율이 저하되고 가스는 내화물과 연소기기의 부식을 초래하기도 한다.
보다 구체적으로, 상압/감압증류나 열분해를 거쳐 금속유기화합물과 타르 등의 불순물이 혼류된 폐윤활유를 로터리기어펌프를 이용하여 적정량의 폐윤활유를 정제유제조시설의 유량조정조로 이송시켜 85~95℃에서 교반시킴으로써 예열하는데, 이때 교반시키는 이유는 폐윤활유에 포함된 불순물이 뭉치지 않도록 하기 위함이고, 폐윤활유의 화학적 상태 등에 따라 온도조절은 가능하다.
다음으로, 침강공정은 상기 전처리공정을 거친 폐윤활유에 원심력을 이용하여 상기 폐윤활유의 이물질을 제거하는 공정이다.
보다 구체적으로, 가열 및 교반시킨 폐윤활유에 포함된 침전물을 연속적으로 제거하기 위한 공정으로, 1차로 고액분리기(Decanter)를 이용하여 입도 50㎛(0.05mm) 이상의 이물질을 제거하면서 분리온도를 유지하는데, 여기서 분리온도의 유지라 함은 점성있는 폐윤활유에 접착된 이물질을 쉽게 이완시켜 폐윤활유로부터 이물질을 쉽게 제거하기 위한 것이다.
그리고, 2차로 분리기(Separator)를 이용하여 입도 약 1㎛(0.001mm) 이상의 이물질을 제거함으로써 침전물에 의한 마모와 배관이 폐쇄되는 등의 설비손상을 방지할 수 있다.
따라서, 원심분리기의 원심력을 이용함으로써 자연침강에 비하여 침강속도를 15,000배 이상 향상시킬 수 있으므로 폐윤활유에 함유된 침전물과 이물질을 분리하게 된다.
다음으로, 탈수공정은 상기 침강공정을 거친 폐윤활유를 가열하여 상기 폐윤활유에 함유된 수분과 경질유를 증발시키는 공정이다.
더욱 상세하게는, 침강공정에서 원심분리기로 강제 침강시켜 폐윤활유에 함유된 이물질을 제거한 후 진공조건 5~10 토르(Torr) 하에서 수봉식 진공펌프를 이용하여 125~135℃로 가열함으로써 폐윤활유에 함유된 물과 경질유(용제 포함)를 제거하게 된다.
이때, 탈수공정 진행 중 발생하는 가연성가스를 비롯한 악취를 유발하는 황화수소, 메르캅탄, 아민, 알데하이드, 알코올 등의 유해가스는 쾌적한 가스 배출이 가능하고 배기가스 폐열을 회수하는 RTO(Regenerative thermal oxidation) 등의 직접연소시설을 이용하여 안전하게 악취 분해할 수 있다.
또한, 본 발명의 각각의 공정에서 발생할 수 있는 가연성가스, 지연성가스, 불활성가스 등의 유해가스도 직접연소시설을 이용하여 악취를 분해하는 것이 바람직하다.
다음으로, 증류공정은 상기 탈수공정을 거친 폐윤활유를 일정 기압 또는 일정 진공 하에서 상기 폐윤활유를 증류하여 유증기를 발생시키는 공정이다.
즉, 탈수공정 처리로 수분과 경질유가 제거된 폐윤활유를 열교환기(Heat exchanger)와 증발기(증류탑)를 이용하여 대기압(350~600℃) 또는 진공도(280~350℃) 0~5 토르(Torr) 조건으로 증류시켜 유증기를 발생시킨다.
다음으로, 유증기응축공정은 상기 유증기를 응축하여 오일을 얻는 공정이다.
더욱 상세하게는, 열교환기와 증발기를 통하여 발생하는 유증기를 셸&튜브타입 응축기(shell & tube type condenser)를 이용하여 응축하는 공정인데, 이때 셸&튜브타입 응축기는 원통형의 셸 외부에 냉각수가 흐르는 냉각관이 장착되어 있고 냉각관 밖으로 냉각수를 통하게 하여 유증기를 응축시키는 방식을 가진다.
다음으로, 촉매처리공정은 촉매인 공극을 가진 칼슘-몬모릴로나이트 표백토(Ca-Montmorillonite Bleaching earth)를 상기 오일을 포함하는 반응기 내로 공급하여 상기 오일에 함유된 불순물을 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 포집시키는 공정이다.
보다 구체적으로, 유증기응축공정을 거친 오일을 포함하는 반응기 내부에 입도 200 Mesh 또는 63㎛ 이하인 pass 90% Min 칼슘-몬모릴로나이트 표백토 0.3~5%를 넣어 충분히 반응하도록 혼합시키는데, 이때 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 많이 넣으면 공정상 손해가 발생할 수 있고 적게 넣으면 흡착 및 촉매반응의 효과를 발현하지 못하므로, 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는 0.3~5%를 투입하는 것이 바람직하다.
여기서, 오일에 함유된 금속유기화합물과 타르 등의 불순물을 10~50Å의 공극을 가진 칼슘-몬모릴로나이트 표백토에 포집하여 불순물 제거하는 메커니즘을 설명하고자 한다.
본 메커니즘은 오일에 혼류되는 금속유기화합물, 타르 등 불순물의 금속 양이온을 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 흡착시키기 위하여 65~75℃에서 30분 이상 교반시켜 흡착시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 65~75℃에서 30분 이상 교반시키는 이유는 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 10~50Å의 공극에 불순물인 금속유기화합물의 금속 양이온을 쉽게 이온결합시켜 제거하기 위한 것으로, 오일에 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 촉매반응을 원활히 진행시키기 위하여 30분~1시간 동안 교반시키는 것이 바람직하며, 이때 오일의 탈취, 탈색, 탈황 등이 진행된다.
또한, 65~75℃의 범위를 벗어나면 금속 양이온과의 교환능력이 저하될 수 있으므로 65~75℃의 온도범위를 유지시켜주는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는, 표백토(Bleaching earth), 활성백토(Activated clay), 표포토(Fuller's earth), 산성백토(Acid clay), 백토(Terra alba, White clay, White bole, 白土), 점토(Clay) 중의 하나로 명명되는 것으로, 칼슘-몬모릴로나이트 산성백토 또는 비팽윤성 벤토나이트를 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분을 높이는 산처리 및 열처리한 활성백토(SH-E)(Activated clay), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-S), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-F), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-T), DC-SUPER, DC-A3, DC-A1, 톤실-TONSIL(Optimum 230FF, Supreme 134FF) 중의 하나를 일컫는다.
보다 구체적으로, 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는 칼슘-몬모릴로나이트 산성백토나 비팽윤성 벤토나이트에 황산 등의 산을 투입하는 산처리 및 소성시켜 경화시키는 열처리 과정을 통하여 금속 양이온이 수소이온으로 치환된 것으로, 알루미늄, 마그네슘, 철 등을 용출시켜 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 성분 중 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 비를 높게 하여 흡착력, 탈색, 탈산, 탈황, 탈수 기능을 활성화한 것인데, 표백토(Bleaching earth), 활성백토(Activated clay), 표포토(Fuller's earth), 산성백토(Acid clay), 백토(Terra alba, White clay, White bole, 白土), 점토(Clay) 등으로 표기하기도 하며, 활성백토(SH-E)(Activated clay), CA-Activated clay(CA-백토-S), CA-Activated clay(CA-백토-F), CA-Activated clay(CA-백토-T), DC-SUPER, DC-A3, DC-A1, 톤실-TONSIL(Optimum 230FF, Supreme 134FF) 등의 제품을 일컫는다.
부가적으로, 칼슘-몬모릴로나이트 산성백토나 비팽윤성 벤토나이트를 산처리 및 열처리한 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 성분조성비율은 아래의 표 1에 나타내었다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Mg0 Na2O K2O
함유량(%) 60~75 8~25 1~6 0.5~3 1~5 0.3~3 0.3~3
따라서, 산처리 및 열처리됨으로써 50~100meq/100g 범위의 높은 양이온 교환능력(cation exchange capacity)을 가져 중금속 제거에 주로 이용되고 있는 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 뛰어난 정제, 탈수, 탈색, 탈취, 탈황, 흡착능력으로 인하여 금속유기화합물, 타르 등의 불순물이 칼슘-몬모릴로나이트 표백토와 이온결합함으로써 10~50Å의 공극에 포집된다.
다음으로, 불순물분리공정은 상기 공극에 포집된 불순물을 포함하는 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일로부터 분리시켜 상기 불순물이 포집된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토로부터 분리된 정제유을 수득하는 공정이다.
즉, 촉매처리공정을 거친 정제유를 필터프레스(filter press), 멤브레인필터(membrane filter), 카트리지필터(cartridge filter), 백필터(bag filter) 등을 이용하여 오일에 함유된 입자 약 0.5㎛(0.0005mm) 이상의 불순물을 포집한 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 분리함으로써 정제유를 수득할 수 있다.
다음으로, 여과공정은 상기 정제유의 이물질을 필터링시키는 공정이다.
즉, 불순물분리공정을 거쳐 불순물이 흡착된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토로부터 분리된 정제유의 이송 및 저장계통에서 발생할 수 있는 입도 1㎛(0.001mm) 이상인 이물질을 제거하여 최종적으로 청정한 정제유를 생산하기 위한 공정으로, 여과공정이 완료되면 정제유 최종제품 출고 라인에 입도 0.5㎛(0.0005mm)의 최종 필터링 시스템을 구비하여 탈취, 탈색 검사를 통하여 정제유의 순도 및 품질 확인에 따른 정제유 제품의 안전성을 검사한다.
여기서, 최종 필터링 시스템에 따라 출고 라인에 멤브레인필터를 설치하는데, 이는 정제유 저장 시 발생할 수 있는 이물질을 제거하기 위하여 0.5㎛(0.0005mm)의 백필터 또는 카트리지필터를 설치하는 것이 바람직하다.
따라서, 1차로 상압/감압증류나 열분해법으로 증류하고 2차로 칼슘-몬모릴로나이트를 이용하여 탈취, 탈색된 정제유라 하더라도 보관 중 산소와 결합하여 산화물질, 즉 타르를 재형성할 수 있으므로 이러한 물질을 제품출고 시 확실히 제거하기 위하여 0.5㎛(0.0005mm)의 백필터 또는 카트리지필터를 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 전처리공정, 탈수공정, 증류공정, 촉매처리공정 열원은 열매체보일러를 이용하여 간접가열방식에 의하여 열을 전달하는 것을 특징으로 하는데, 안정성 높고 가열과 냉각작용의 반복에 따른 균열과 같은 손상이 없도록 안전기준을 합격한 펌프, 예열기, 증발기, 열교환기 등을 사용하며 이에 따른 제반 설비는 열매체를 이용한 간접가열방식을 적용하여 안전화한 것이다.
다시 말하여, 전처리공정(유량조정조), 탈수공정(탈수조), 및 촉매처리공정(촉매처리조)에서는 저온용으로 높은 온도가 아니더라도 공정상 문제점이 생기지 않으므로 열매체보일러의 온도를 280℃로 설정하고, 증류공정(열교환기, 증류탑)에서는 폐윤활유를 증류하기 위하여 열매체보일러의 온도를 345℃로 설정하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명에 따른 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법은, 양이온 교환능력이 뛰어난 10~50Å의 공극을 지닌 칼슘-몬모릴로나이트 표백토에 금속유기화합물, 타르 등의 불순물을 흡착시켜 제거함으로써 청정한 정제연료유를 제조할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 상압/감압증류나 열분해법으로 증류된 폐윤활유를 가열하고 교반시키는 전처리공정;
    상기 전처리공정을 거친 폐윤활유에 원심력을 이용하여 상기 폐윤활유의 이물질을 제거하는 침강공정;
    상기 침강공정을 거친 폐윤활유를 가열하여 상기 폐윤활유에 함유된 수분과 경질유를 증발시키는 탈수공정;
    상기 탈수공정을 거친 폐윤활유를 증류하여 유증기를 발생시키는 증류공정;
    상기 유증기를 응축하여 오일을 얻는 유증기응축공정;
    촉매인 공극을 가진 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일을 포함하는 반응기 내로 공급하여 상기 오일에 함유된 불순물을 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토의 공극에 포집시키는 촉매처리공정;
    상기 공극에 포집된 불순물을 포함하는 상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토를 상기 오일로부터 분리시켜 상기 불순물이 포집된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토로부터 분리된 정제유을 수득하는 불순물분리공정; 및
    상기 정제유의 이물질을 필터링시키는 여과공정;을 포함하며,
    상기 침강공정은, 고액분리기를 이용하여 입도 50㎛ 이상의 이물질을 제거하는 1차 제거공정과, 분리기를 이용하여 입도 1㎛ 이상의 이물질을 제거하는 2차 제거공정;을 포함하여 구성되고,
    상기 촉매처리공정은 상기 반응기 내에서의 상기 오일과 상기 촉매를 65~75℃에서 30분~1시간 동안 교반시키되,
    상기 촉매처리공정에 사용되는 촉매는,
    산처리 및 열처리를 거쳐 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분 함량을 높여 흡착력이 활성화된 칼슘-몬모릴로나이트 표백토이며,
    상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는 10~50Å의 공극을 가지는 것을 특징으로 하는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘-몬모릴로나이트 표백토는,
    표백토(Bleaching earth), 활성백토(Activated clay), 표포토(Fuller's earth), 산성백토(Acid clay), 백토(Terra alba, White clay, White bole, 白土), 점토(Clay) 중의 하나로 명명되는 것으로,
    칼슘-몬모릴로나이트 산성백토 또는 비팽윤성 벤토나이트를 규산(SiO2)과 알루미나(Al2O3)의 성분을 높이는 산처리 및 열처리한 활성백토(SH-E)(Activated clay), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-S), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-F), CA-활성백토(CA-Activated clay, CA-백토-T), DC-SUPER, DC-A3, DC-A1, 톤실-TONSIL(Optimum 230FF, Supreme 134FF) 중의 하나인 것을 특징으로 하는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 여과공정은,
    0.5~1㎛의 필터링 시스템을 활용하는 것을 특징으로 하는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전처리공정, 상기 탈수공정, 상기 증류공정, 및 상기 촉매처리공정은,
    열매체보일러를 이용한 간접가열방식에 의하여 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 칼슘-몬모릴로나이트를 이용한 폐윤활유의 정제방법.
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