KR101734033B1 - 폐합성수지 열분해장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소규모나 각 공장의 자체 폐합성수지의 재활용시스템에 맞게 간헐적인 운전용에 적합하고, 폐합성수지의 열분해시 발생하는 이물질이나 슬러지 등을 장치 내부에서 용이하게 제거할 수 있는 폐합성수지 열분해장치에 관한 것으로, 버너의 화력에 의해 내부가 가열되는 가스연소실과, 상기 가스연소실과 연통되어 상기 버너의 화력을 전달받아 내부가 가열되는 분해연소실과, 상기 분해연소실에 설치되고, 내부에 폐합성수지가 투입되어 수용된 후 상기 분해연소실의 열기를 전달받아 상기 폐합성수지를 열분해하는 열분해탱크와, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 여과한 후 응축시켜 재생오일을 생산하는 여과기 및 응축기를 포함하고, 상기 열분해탱크는, 내부가 중공인 원통 형상이고, 개구된 상부가 상기 분해연소실로부터 외부로 돌출되도록 설치된 탱크프레임과, 각각의 내부에 상기 폐합성수지가 수용되고, 각각이 상기 탱크프레임의 내부에 직립하여 거치되도록 투입되거나 상기 폐합성수지가 열분해된 후 상기 탱크프레임의 내부로부터 외부로 탈거되는 복수의 열분해용기와, 상기 탱크프레임의 상부에 개폐가능하도록 설치되고, 상기 발생가스를 상기 여과기로 전달하도록 상기 여과기와 연결되는 상부커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐합성수지를 재활용하여 재생오일을 생산하기 위하여 폐합성수지를 열분해하는 폐합성수지 열분해장치에 관한 것이다.
산업화가 가속화되고 생활수준이 향상되면서 에너지와 자원에 대한 수요가 높아지고 있다. 최근 들어 자원 및 에너지 부족 현상이 심화되면서 폐기물도 자원이라는 관점에서 접근하고 있다.
특히 우리나라는 생활양식이 서구화되면서 플라스틱 사용량이 급증하고 있으며, 그 중에서도 우리나라의 열가소성수지 생산량은 1,000만톤 가량으로 세계 5위이고, 폐기물로 연간 배출되는 열가소성수지는 400만톤 가량으로 엄청난 양이 환경에 유입되고 있다.
상술한 열가소성수지 폐기물의 50%는 소각 처리되고 있으며, 15%는 매립처리, 나머지 35% 정도가 재활용되고 있다. 열가소성수지는 연소속도가 빨라서 충분한 산소 공급이 이루어지지 못하면 불완전연소의 개연성이 높다. 또한 혼합 열가소성수지 폐기물에 포함된 PVC는 소각과정에서 HCl과 다이옥신의 생성 배출의 원인으로 알려져 있다.
따라서, 높은 발열량 등의 장점에도 불구하고 관리의 어려움으로 폐열가소성수지의 소각은 바람직한 대안으로 꼽히지 못하고 있다. 반면에 매립은 자원을 활용하지 못한다는 치명적 단점으로 인하여 가연성폐기물의 매립처리는 전 세계적으로 금지하는 추세이며, 우리나라도 소각재와 재활용되지 않는 폐기물을 매립하는 것으로 매립 역할을 제한 규정하고 있는 실정이다.
일반적으로 재활용은 물질재활용과 화학적재활용으로 구분하고 있으나, 최근에는 에너지재활용도 새로운 재활용 범주로 포함하고 있다. 상기 물질재활용은 용융과정을 거친 후에 사출을 통해 원료물질을 전환하거나, 성형과정을 거쳐 제품을 생산하는 재활용 형태이다. 그러나 순도가 떨어지므로 고가의 단일 원료물질로의 환원은 불가능한 상황이고, 생산품의 색도 등의 문제로 인하여 수요와 선호도가 떨어진다. 화학적재활용은 열분해와 가스화를 꼽을 수 있고, 이중 열분해는 최근 기술적으로 상당히 진척을 이루었고, 오일의 고가 행진에 따라 열분해의 경제성도 충분히 확보되고 있는 상황이다.
이러한 폐합성수지의 열분해는 외부에서 공급되는 에너지에 의해 열적으로 분해되어 기체생성물, 액체생성물 및 고체생성물로 전환되는 공정이다. 기체생성물은 CH4, C2H6, C3H8 등이 주성분으로 연료가스로서 사용이 가능하고, 액체생성물은 탄소수가 15 이하의 탄화수소화합물로 중유 이상의 오일로 사용이 가능하다. 또한, 고체생성물은 주성분으로 석탄 대체 연료로서 사용이 가능하고, 카본블랙, 활성탄, 탄소나노튜브 등의 탄소원으로 활용이 가능하다.
이러한 폐합성수지의 열분해는 반응온도에 따라 고온 및 저온반응으로 구분할 수 있으며, 반응온도에 따라 생성되는 생성물의 종류와 양이 달라진다. 예컨대, 고온반응일수록 기체생성물의 생성비율이 높고, 액체 및 고체생성물의 생성비율은 떨어지며, 저온반응에서는 그 반대 현상이 목격된다. 이 중 반응온도 600℃ 이상의 고온열분해는 연료가스 생성이 주목적이나 가스화와 비교하여 연료가스 생성에서 열등하므로 현장에서는 많이 활용되지 않고 있다.
따라서, 현재 대부분의 폐합성수지 열분해장치는 600℃ 미만의 저온에서 운전하고 있으며, 연료유 생성 즉 유류화를 목적으로 설치 운영되고 있다. 이처럼 저온 열분해장치는 연료오일 생성에 유리하고, 이러한 목적을 충족하기에 적합한 물질은 열가소성수지이다.
종래 기술에 따른 폐합성수지 열분해장치로는, 등록실용신안공보 제20-0397138호의 '폐합성수지의 간단한 열분해 장치', 등록실용신안공보 제20-0299241호의 '폐합성수지 열분해유 재생장치' 및 공개특허공보 제10-2008-0087607호의 '폐합성수지 열분해 장치' 등이 있다.
이러한 종래의 폐합성수지 열분해장치는, 대량의 소재를 연속적으로 열분해하고자 하는 것으로 소규모나 각 공장의 자체 폐합성수지의 재활용시스템으로 활용하기 위해 간헐적인 운전용으로는 맞지 않다. 특히 종래부터 문제되어 왔던 폐합성수지의 열분해시 발생하는 이물질, 염소성 물질이나 슬러지 등이 장치 내부에 부착되어 열효율의 저하, 관리의 어려움 및 고장의 원인으로 여전한 문제가 되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 소규모나 각 공장의 자체 폐합성수지의 재활용시스템에 맞게 간헐적인 운전용에 적합하고, 폐합성수지의 열분해시 발생하는 이물질이나 슬러지 등을 장치 내부에서 용이하게 제거할 수 있는 폐합성수지 열분해장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 버너의 화력에 의해 내부가 가열되는 가스연소실과, 상기 가스연소실과 연통되어 상기 버너의 화력을 전달받아 내부가 가열되는 분해연소실과, 상기 분해연소실에 설치되고, 내부에 폐합성수지가 투입되어 수용된 후 상기 분해연소실의 열기를 전달받아 상기 폐합성수지를 열분해하는 열분해탱크와, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 여과한 후 응축시켜 재생오일을 생산하는 여과기 및 응축기를 포함하고, 상기 열분해탱크는, 내부가 중공인 원통 형상이고, 개구된 상부가 상기 분해연소실로부터 외부로 돌출되도록 설치된 탱크프레임과, 각각의 내부에 상기 폐합성수지가 수용되고, 각각이 상기 탱크프레임의 내부에 직립하여 거치되도록 투입되거나 상기 폐합성수지가 열분해된 후 상기 탱크프레임의 내부로부터 외부로 탈거되는 복수의 열분해용기와, 상기 탱크프레임의 상부에 개폐가능하도록 설치되고, 상기 발생가스를 상기 여과기로 전달하도록 상기 여과기와 연결되는 상부커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해탱크의 탱크프레임은, 각각 바닥면으로부터 상방으로 돌출된 복수의 열전달관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해용기 각각은, 상기 탱크프레임의 열전달관 각각의 사이에 놓여져 직립하여 거치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해용기 각각은, 상방이 개구되고, 하부 및 좌우측면이 폐쇄된 슬러지받이와, 하부가 상기 슬러지받이의 상부에 연결 설치되고, 측면에 메쉬망이 형성된 원통형상의 거치망과, 상기 거치망의 상부에 설치된 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열분해용기 각각은, 상기 슬러지받이에 상기 거치망이 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 소규모나 각 공장의 자체 폐합성수지의 재활용시스템에 맞게 간헐적인 운전용에 적합하고, 폐합성수지의 열분해시 발생하는 이물질이나 슬러지 등을 장치 내부에서 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치의 일 실시예를 도시한 구성도이고,
도 2는 도 1의 실시예 중 분해연소실과 열분해탱크의 요부 측단면도이며,
도 3은 도 2의 실시예 중 열분해탱크의 탱크프레임과 열분해용기를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 평면도이며,
도 5 및 6은 도 3의 실시예 중 열분해용기의 슬러지받이와 거치망의 탈착과정을 도시한 요부 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예 중 분해연소실과 열분해탱크의 요부 측단면도이며,
도 3은 도 2의 실시예 중 열분해탱크의 탱크프레임과 열분해용기를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 평면도이며,
도 5 및 6은 도 3의 실시예 중 열분해용기의 슬러지받이와 거치망의 탈착과정을 도시한 요부 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 가스연소실(100), 분해연소실(200), 열분해탱크(300), 여과기(400) 및 응축기(500)를 포함하여 이루어지고, 상기 열분해탱크(300)는 탱크프레임(310), 열분해용기(320) 및 상부커버(330)를 포함한다.
가스연소실(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 버너(110)의 화력에 의해 내부가 가열된다. 상기 버너(110)는 주입되는 가스에 의해 점화되어 화력을 발생하고, 폐합성수지의 열분해 후 남은 폐가스를 전달받아 재사용할 수도 있다. 이러한 가스연소실(100)은 후술하는 분해연소실(200)과 연결되어 발생한 화력을 전달한다.
분해연소실(200)은 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상기 가스연소실(100)과 연통되어 상기 버너(110)의 화력을 전달받아 내부가 가열된다. 분해연소실(200)은 상기 가스연소실(100)과 함께 일체로 형성된 화덕이고, 가스연소실(100)의 버너(110)를 통해 발생한 화력을 전달받아 후술하는 열분해탱크(300)에 전달한다.
열분해탱크(300)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 상기 분해연소실(200)에 설치되고, 내부에 폐합성수지(미도시)가 투입되어 수용된 후 상기 분해연소실(200)의 열기를 전달받아 상기 폐합성수지를 열분해한다. 열분해탱크(300) 내에서 폐합성수지가 열분해되면, 기체생성물, 액체생성물 및 고체생성물로 전환된다. 기체생성물은 CH4, C2H6, C3H8 등이 주성분으로 연료가스로서 사용이 가능하고, 액체생성물은 탄소수가 15 이하의 탄화수소화합물로 중유 이상의 오일로 사용이 가능하다. 또한, 고체생성물은 주성분으로 석탄 대체 연료로서 사용이 가능하고, 카본블랙, 활성탄, 탄소나노튜브 등의 탄소원으로 활용이 가능하다.
여기서, 고체생성물은 슬러지로 열분해탱크(300) 내부에 잔류하게 되고, 증발된 액체생성물 및 기체생성물은 후술하는 여과기(400)를 거쳐 여과된 후 응축기(500)를 거치면서 액체생성물은 재생오일로 생산되고, 기체생성물은 연료가스로 포집하거나 또는 도 1에 도시된 바와 같이 폐가스를 버너(110)의 화력발생을 위해 재사용할 수 있다.
즉, 여과기(400) 및 응축기(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 열분해탱크(300)로부터 열분해된 발생가스를 여과한 후 응축시켜 재생오일을 생산한다. 이러한 여과기(400) 및 응축기(500)의 여과 및 응축과정은 종래 널리 알려진 기술이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이 페합성수지 열분해장치의 일반적인 열분해과정 및 열분해 후 발생되는 생성물의 처리과정을 살펴보았다. 여기서, 고체생성물의 경우 열분해탱크(300)의 내부에 잔류하면서 열효율의 저하, 관리의 어려움 및 고장의 원인 등이 된다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 특유의 구성을 통한 열분해탱크(300)를 통해 문제를 해결하고자 한다.
열분해탱크(300)의 구체적인 구성으로 도 2 내지 6에 도시된 바와 같이 탱크프레임(310), 열분해용기(320) 및 상부커버(330)를 포함한다. 탱크프레임(310)은 내부가 중공인 원통 형상이고, 개구된 상부가 상기 분해연소실(200)로부터 외부로 돌출되도록 설치된다. 열분해용기(320)는 복수가 구비되어 각각의 내부에 상기 폐합성수지가 수용되고, 각각이 상기 탱크프레임(310)의 내부에 직립하여 거치되도록 투입되거나 상기 폐합성수지가 열분해된 후 상기 탱크프레임(310)의 내부로부터 외부로 탈거된다. 또한, 상부커버(330)는 상기 탱크프레임(310)의 상부에 개폐가능하도록 설치되고, 상기 발생가스를 상기 여과기(400)로 전달하도록 상기 여과기(400)와 연결된다.
즉, 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는 탱크프레임(310) 내부에 직접 폐합성수지를 투입하는 것이 아니라, 별도의 열분해용기(320)를 통해 폐합성수지를 담은 후 그 열분해용기(320)를 탱크프레임(310)의 내부에 투입하는 것이다. 그에 따라, 폐합성수지가 열분해된 후 남은 슬러지 등은 열분해용기(320) 내부에 잔류하고, 열분해용기(320)를 탱크프레임(310)으로부터 탈거하여 고체생성물인 슬러지 등을 용이하게 처리할 수 있는 효과가 있는 것이다.
이때, 탱크프레임(310) 내부에 별도의 열분해용기(320)가 투입되고, 그 열분해용기(320) 내부에 폐합성수지가 담기므로 열전달효율이 떨어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 열분해탱크(300)의 탱크프레임(310)은 각각 바닥면으로부터 상방으로 돌출된 복수의 열전달관(311)을 포함할 수 있다. 즉, 분해연소실(200)로 전달되는 버너(110)의 화력이 탱크프레임(310)의 측면은 물론, 탱크프레임(310)의 하면을 통해 전달되고, 특히 열전달관(311)을 통해 탱크프레임(310)의 내부까지 열전달 효율을 극대화시키는 것이다.
상기와 같이 탱크프레임(310)의 열전달관(311)을 구비할 경우, 상기 열분해용기(320) 각각은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 탱크프레임(310)의 열전달관(311) 각각의 사이에 놓여져 직립하여 거치된다. 즉, 열분해용기(320)를 거치하기 위한 별도의 거치대를 마련할 필요없이 열전달관(311) 사이에 배치되어 직립하여 거치되면서, 열전달관(311)으로부터 전달되는 열기를 보다 효율적으로 전달받을 수 있는 것이다.
상기 열분해용기(320)의 내부에 폐합성수지가 담겨진 상태에서 열분해가 이루어지게 되면, 폐합성수지가 용융되면서 액체화되고, 차차 가스화된 후 최종 고체생성물인 슬러지 등이 남게 된다. 상기 열분해용기(320)는 이러한 열분해과정에서 내부에 담겨진 폐합성수지의 상변화에 맞는 구조가 요구된다.
즉, 상기 열분해용기(320) 각각은, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 슬러지받이(321), 거치망(322) 및 손잡이(323)를 포함할 수 있다. 슬러지받이(321)는 상방이 개구되고, 하부 및 좌우측면이 폐쇄된 구조로서, 폐합성수지가 액화될 때 외부로 배출되지 못하게 하고, 기화된 후 최종 남은 슬러지가 잔류하게 된다. 거치망(322)은 원통형상으로 하부가 상기 슬러지받이(321)의 상부에 연결 설치되고, 측면에 메쉬망이 형성된 구조로서, 폐합성수지를 상하로 길게 담아 거치하면서 메쉬망을 통해 열전달을 높이기 위한 것이다. 손잡이(323)는 상기 거치망(322)의 상부에 설치된 것으로, 명칭 그대로 손으로 잡을 수 있는 돌출노브 또는 도면에 도시된 바와 같이 걸림고리 형상일 수 있다. 이러한 손잡이는 열분해용기(320)를 탱크프레임(310) 내부로 투입하거나 탈거하기 용이하도록 설치된 것으로, 손잡이라고 하여 꼭 손으로 잡고 사용하는 것이 아니라, 크레인 등을 이용하여 운반의 편리성을 확보하기 위한 것이다.
상기 열분해용기(320)에 담겨진 폐합성수지가 열분해된 후 탱크프레임(310)으로부터 상기 열분해용기(320)를 탈거하게 되면, 열분해용기(320)의 슬러지받이(321) 내부에는 슬러지가 잔류하게 된다. 이러한 슬러지를 처리해야 하는데, 거치망(322)이 결합된 상태에서 슬러지를 처리하기가 용이하지 않다. 따라서, 상기 열분해용기(320) 각각은, 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 상기 슬러지받이(321)에 상기 거치망(322)이 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 이를 통해 슬러지받이(321) 내부에 담겨진 슬러지를 용이하게 처리할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 소규모나 각 공장의 자체 폐합성수지의 재활용시스템에 맞게 간헐적인 운전용에 적합하고, 폐합성수지의 열분해시 발생하는 이물질이나 슬러지 등을 장치 내부에서 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
100 : 가스연소실 110 : 버너
200 : 분해연소실
300 : 열분해탱크
310 : 탱크프레임 311 : 열전달관
320 : 열분해용기 321 : 슬러지받이
322 : 거치망 323 : 손잡이
330 : 상부커버
400 : 여과기
500 : 응축기
200 : 분해연소실
300 : 열분해탱크
310 : 탱크프레임 311 : 열전달관
320 : 열분해용기 321 : 슬러지받이
322 : 거치망 323 : 손잡이
330 : 상부커버
400 : 여과기
500 : 응축기
Claims (5)
- 버너의 화력에 의해 내부가 가열되는 가스연소실과, 상기 가스연소실과 연통되어 상기 버너의 화력을 전달받아 내부가 가열되는 분해연소실과, 상기 분해연소실에 설치되고, 내부에 폐합성수지가 투입되어 수용된 후 상기 분해연소실의 열기를 전달받아 상기 폐합성수지를 열분해하는 열분해탱크와, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 여과한 후 응축시켜 재생오일을 생산하는 여과기 및 응축기를 포함하고,
상기 열분해탱크는,
내부가 중공인 원통 형상이고, 개구된 상부가 상기 분해연소실로부터 외부로 돌출되도록 설치된 탱크프레임과,
각각의 내부에 상기 폐합성수지가 수용되고, 각각이 상기 탱크프레임의 내부에 직립하여 거치되도록 투입되거나 상기 폐합성수지가 열분해된 후 상기 탱크프레임의 내부로부터 외부로 탈거되는 복수의 열분해용기와,
상기 탱크프레임의 상부에 개폐가능하도록 설치되고, 상기 발생가스를 상기 여과기로 전달하도록 상기 여과기와 연결되는 상부커버를 포함하고,
상기 열분해탱크의 탱크프레임은,
각각 바닥면으로부터 상방으로 돌출된 복수의 열전달관을 포함하고,
상기 열분해용기 각각은,
상기 탱크프레임의 열전달관 각각의 사이에 놓여져 직립하여 거치되고,
상기 열분해용기 각각은,
상방이 개구되고, 하부 및 좌우측면이 폐쇄된 슬러지받이와,
하부가 상기 슬러지받이의 상부에 연결 설치되고, 측면에 메쉬망이 형성된 원통형상의 거치망과,
상기 거치망의 상부에 설치된 손잡이를 포함하고,
상기 열분해용기 각각은,
상기 슬러지받이에 상기 거치망이 탈착 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해장치. - 삭제
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|---|---|---|---|---|
| KR102175936B1 (ko) * | 2020-02-04 | 2020-11-06 | 박안수 | 폐패각을 이용한 재활용 패각분말의 제조방법 |
| CN112831332A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-05-25 | 程畅 | 一种可提高空间利用率的节能型复合燃烧制碳系统 |
| KR20220128938A (ko) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | 이정율 | 여과장치가 구비된 폐합성수지의 열분해에 의해 추출된 재생유의 순환 및 연소시스템 |
| KR102544280B1 (ko) * | 2022-05-06 | 2023-06-15 | 박안수 | 폐합성수지 열분해장치 |
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