KR101871298B1

KR101871298B1 - 열분해 가스 처리용 촉매탑

Info

Publication number: KR101871298B1
Application number: KR1020180007172A
Authority: KR
Inventors: 전범근
Original assignee: (주)에코크레이션
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2018-06-27

Abstract

본 발명은 열분해 가스 처리용 촉매탑에 관한 것으로, 그 목적은, 반응로를 통과한 열분해가스의 체류시간을 연장시키고, 촉매의 성능이 향상되도록 하는 열분해 가스 처리용 촉매탑을 제공함에 있다. 이는 하부에는 반응로를 통과한 열분해가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고, 상부에는 가스배출구가 형성된 촉매탑 본체와, 상기 촉매탑 본체에 수평방향으로 복수개 설치되는 선반부재와, 상기 선반부재에 재치되어진 촉매재 및 컬럼을 포함하며, 상기 선반부재는 타공판으로 이루어져 가스배출이 하부에서 상부로 이루어짐과 아울러 원판형태로 이루어지되, 적어도 두부분으로 분리가능하게 이루어지고, 분리되는 부분에 가스가 통과되는 슬롯이 형성되어진 것이다.

Description

열분해 가스 처리용 촉매탑{Catalyst tower for management pyrolysis-gas}

본 발명은 열분해 가스 처리용 촉매탑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 반응로를 통과한 열분해가스의 체류시간을 연장시키고, 촉매의 성능이 향상되도록 하는 열분해 가스 처리용 촉매탑에 관한 것이다.

일반적으로, 산업사회가 발전함에 따라 플라스틱의 사용량이 급속히 증가하고 있으며, 그에 따라 폐기물인 폐플라스틱의 발생량도 크게 늘어남과 아울러 폐플라스틱을 처리하는 것이 사회적인 문제로 대두되고 있다.

이러한 폐플라스틱을 처리하는 방법은, 매립, 소각 및 재활용 방법이 있으며, 최근에는 재활용 방법으로 폐플라스틱의 유화로 회수하는 방법이 시행되고 있다.

상기 폐플라스틱의 유화기술은 제올라이트촉매(제올라이트는 Na, Ca등의 알카리 또는 알카리토금속의 산화물, 알미늄의 산화물, 실리콘의 산화물과 물로 된 물질)을 이용하는 방법이 가장 많이 진행되고 있으며, 이 촉매의 개발에 의해 폐플라스틱의 유화가 가능하게 되었으며, 대표적인 공정은 폐 플라스틱을 열분해(390℃정도)하여, 제올라이트촉매에 의해 개질(접촉분해 310℃정도)된다.(개질이란 탄소의 사슬을 짧게 자르는 것으로, 제올라이트촉매에는 작은 구멍이 무수히 나 있어, 거기를 탄화수소가 통과할 때의 사슬이 끊어져서 짧게 된다.)

상기와 같은 촉매을 이용한 플라스틱 폐기물을 재활용 하는 유화장치의 일예로서는, 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0136446호 "촉매를 이용한 플라스틱 폐기물의 재활용 유화장치" 에서 찾아 볼 수 있다.

상기 공개특허의 내용은 폐플라스틱 중에 포함된 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지를 열분해하는 염비 분해부; 상기 염비 분해부를 거친 상기 폐플라스틱을 나노 세공체로 이루어진 다공성 담체의 표면에 Cr 또는 Cr 화합물이 도포된 촉매를 이용하여 급속하게 열분해하는 촉매 열분해부; 및 상기 촉매 열분해부에 의해 처리된 상기 폐플라스틱의 분해물을 끓는점의 차이에 의해 등유 또는 연료유로 분리하는 분별증류부를 포함하며, 상기 분별증류부를 거친 상기 폐플라스틱의 분해물 중에 기화되지 않고 남은 고분자 덩어리를 나노 세공체로 이루어진 다공성 담체의 표면에 Cr 또는 Cr 화합물이 도포된 촉매가 고정된 촉매 고정체를 이용하여 기상으로 재분해하는 촉매 고정부로 구성된다.

그러나, 상기의 공개특허는 촉매공정부에 설치된 촉매는 열분해가스의 체류시간을 연장시키고, 촉매 성능을 향상시킬 수 있는 구조가 없는 문제점이 있다.

또한, 촉매 고정부에 설치된 촉매를 교환하거나 청소 등이 용이하지 않는 구조로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

공개특허 10-2011-0136446호{2011년 12월 21일}

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 반응로를 통과한 열분해가스의 체류시간을 연장시키고, 촉매의 성능이 향상되도록 하는 열분해 가스 처리용 촉매탑을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 촉매재의 교환이 용이하고 청소 등이 용이하게 이루어지는 열분해 가스 처리용 촉매탑을 제공함에 있다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 열분해 가스 처리용 촉매탑은, 하부에는 반응로를 통과한 열분해가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고, 상부에는 가스배출구가 형성된 촉매탑 본체와, 상기 촉매탑 본체에 수평방향으로 복수개 설치되는 선반부재와, 상기 선반부재에 재치되어진 촉매재 및 컬럼을 포함하며, 상기 선반부재는 타공판으로 이루어져 가스배출이 하부에서 상부로 이루어짐과 아울러 원판형태로 이루어지되, 적어도 두부분으로 분리가능하게 이루어지고, 분리되는 부분에 가스가 통과되는 슬롯이 형성되어진 것이다.

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또한, 상기 컬럼은, 원통형으로 이루어지고, 내외부로 공기가 유동되는 통과공이 복수개 형성되며, 내측에 중심에서 외측으로 방사상의 격벽을 형성하도록 이루어진 것이다.

본 발명을 달성하기 위한 기술적 사상으로 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑은, 반응로를 통과한 열분해가스를 가스유입구로 유입시켜 촉매탑 본체에 설치된 선반부재에 재치된 촉매재 및 컬럼을 통과하도록 함으로서, 반응로를 통과한 열분해가스의 체류시간을 연장시키고, 촉매의 성능이 향상되도록 할 수 있다.

또한,본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑은, 선반부재를 적어도 두부분으로 분리가능하게 형성함으로서, 촉매의 교환이 용이하고 청소 등이 용이하게 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 정면도.
도 2는 도 1의 A - A선 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 선반부재의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 선반부재의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 컬럼의 정면도.
도 6은 도 5의 B - B선 단면도.
도 7은 도 5의 C - C선 단면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 정면도이고, 도 2는 도 1의 A - A선 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 선반부재의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 선반부재의 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑의 컬럼의 정면도이고, 도 6은 도 5의 B - B선 단면도이며, 도 7은 도 5의 C - C선 단면도이다.

도 1 내지 도 7을 참고하면 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑(100)은, 촉매탑 본체(10), 선반부재(20), 촉매재(30) 및 컬럼(40)을 포함한다.

상기 촉매탑 본체(10)는, 하부에는 반응로를 통과한 열분해가스가 유입되는 가스유입구(11)가 형성되고, 상부에는 가스배출구(12)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 가스배출구(12)에는 열교환기 등이 결합되어 촉매탑을 통과한 열분해가스를 감압하여 액상의 오일로 변환시키도록 한다.

또한, 상기 촉매탑 본체(10)의 정면 및 측면에는 개방구(13)가 형성되도록 하여 청소시 개방구(13)를 폐쇄하고 있던 개폐판(14)을 제거한 후 내부의 청소 등을 용이하게 이루도록 할 수 있다.

상기 선반부재(20)는, 상기 촉매탑 본체(10)에 수평방향으로 복수개 설치되도록 하여 열분해가스의 일정시간의 체류시간을 확보 할 수 있다.

또한, 상기 선반부재(20)는 타공판으로 이루어져 가스배출이 하부에서 상부로 이루어진다.

또한, 상기 선반부재(20)는 원판형태로 이루어지되, 적어도 두부분으로 분리가능하게 이루어지고, 분리되는 부분에 가스가 통과되는 슬롯(21)이 형성되도록 하여 열분해가스에 포함된 수분이 수증기화 되면서 슬롯(21)을 통해 용이하게 배출되도록 하는 것이다.(실시예로 세부분으로 구분된 상태를 일예로 도면에 도시하였음)

이때 상기 타공판의 구멍보다는 슬롯(21)의 개방면적이 보다 넓게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선반부재(20)가 분리가능하게 이루어지도록 하여 촉매탑 본체(10)의 개방구(13)를 통해 용이하게 외부로 분리하여 청소 등을 실시할 수 있게 된다.

상기 촉매재(30) 및 컬럼(40)은 상기 선반부재(20)에 재치되어진다.

또한, 촉매재(30)는 반응가스가 접촉하여 가스의 사슬을 절단시키도록 하는 것이다.

또한, 상기 컬럼(40)은, 원통형으로 이루어지고, 내외부로 공기가 유동되는 통과공(41)이 복수개 형성되며, 내측에 중심에서 외측으로 방사상의 격벽(42)을 형성하도록 이루어지도록 하여 반응가스가 촉매재와 반응하고 아울러 촉매탑 본체(10) 내부에서 환류되어 체류시간을 연장시키도록 하여 촉매 성능이 향상되도록 하는 것이다.

또한, 상기 컬럼(40)의 양단부에는 파형의 절곡면(43)을 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 열분해 가스 처리용 촉매탑(100)은, 폐플라스틱을 열분해하는 반응로와 열교환기 사이에 설치하게 되는데, 촉매탑 본체(10)의 가스유입구(11)를 통해 반응로에서 배출되는 열분해가스가 유입되고, 상기 촉매탑 본체(10)의 내부에 설치된 복수의 선반부재(20)에 재치된 촉매재(30) 및 컬럼(40)을 통해 개질되면서 열분해가스가 촉매탑 본체(10)의 가스배출구(12)를 통해 열교환기 측으로 배출된다.

그리고, 촉매온도가 80℃ 에서 자연스럽게 상승하여 200℃ ~250℃ 로 상승하게 되면서 촉매효율이 향상되는데 이는, 열분해가스에 포함된 수분은 선반부재(20)의 슬롯(21)을 통해 용이하게 가스배출구(12)로 배출되도록 하는 하는 반면, 열분해가스는 컬럼(40)과 촉매재(30)에 의해 일정시간의 체류시간의 연장되면서 처리효률이 좋아 진다.

또한, 촉매탑 본체(10)의 정면 및 측면에 설치된 개방구(13)를 통해 분리가능한 선반부재(20)를 용이하게 외부로 인출하여 청소 또는 촉매재(30) 및 컬럼(40)을 보충할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다.

100: 촉매탑
10: 촉매탑 본체 11: 가스유입구
12: 가스배출구 13: 개방구
14: 개폐판 20: 선반부재
21: 슬롯 30: 촉매재
40: 컬럼 41: 통과공
42: 격벽 43: 절곡면

Claims

하부에는 반응로를 통과한 열분해가스가 유입되는 가스유입구가 형성되고, 상부에는 가스배출구가 형성된 촉매탑 본체와,
상기 촉매탑 본체에 수평방향으로 복수개 설치되는 선반부재와,
상기 선반부재에 재치되어진 촉매재 및 컬럼을 포함하며,
상기 선반부재는 타공판으로 이루어져 가스배출이 하부에서 상부로 이루어짐과 아울러 원판형태로 이루어지되, 적어도 두부분으로 분리가능하게 이루어지고, 분리되는 부분에 가스가 통과되는 슬롯이 형성되어진 것을 특징으로 하는 열분해 가스 처리용 촉매탑.
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제1항에 있어서,
상기 컬럼은, 원통형으로 이루어지고, 내외부로 공기가 유동되는 통과공이 복수개 형성되며, 내측에 중심에서 외측으로 방사상의 격벽을 형성하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 열분해 가스 처리용 촉매탑.