KR102115245B1

KR102115245B1 - 폐유 정제 방법

Info

Publication number: KR102115245B1
Application number: KR1020190104507A
Authority: KR
Inventors: 홍승구
Original assignee: 홍승구
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2020-05-26

Abstract

본원은 폐유에 마이크로파를 조사하여 상기 폐유의 수분을 침전시키고, 이를 원심 분리하여 불순물을 1 차 제거하는 제 1 단계, 상기 폐유 및 상기 분리된 물 상에 계면활성제, 응집제 및 촉매를 첨가하여 상기 불순물을 2 차 제거하는 제 2 단계, 상기 폐유 및 상기 분리된 물을 필터링하여 상기 불순물을 3 차 제거하는 제 3 단계, 및 상기 폐유를 가열하여 증류하여 상기 불순물을 4 차 제거하여 재활용유를 제조하는 제 4 단계를 포함하는, 폐유 정제 방법에 관한 것이다.

Description

폐유 정제 방법 {REFINING METHOD OF WASTE OIL}

본원은 폐유 정제 방법에 관한 것이다.

사회의 발전, 운송, 제조, 의료, 연구 등 다양한 분야는 원유를 정제한 정제유를 필요로 한다. 원유는 중동, 중국, 미국 등 일부 지역에서 주로 생산되기 때문에, 국제 정세에 따라 유가가 상승 또는 하락할 수 있어, 원유 정제 공정의 효율 상승 및 사용한 정제유 또는 폐유 등의 기름을 정제하여 재활용하기 위한 연구가 이루어지고 있다.

예를 들어, 폐유는 폐기물관리법에 의거하여 다양한 공정에 의해 재정제되어 정제 연료유로서 사용될 수 있다. 그러나 내연 기관에 사용되었던 폐윤활유, 기계 장치의 윤활 작용을 위한 윤활유, 작동유 등의 폐유는 납, 비소, 크롬, 카드뮴, 철 등의 다양한 중금속을 포함하고 있기 때문에 정제 공정이 어려워 무단으로 방출되는 경우가 많다. 또한, 상기 중금속을 포함하는 폐유는 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물 등을 추가로 포함하기 때문에, 별다른 정제 공정을 거치지 없이 발전소, 보일러, 자동차 등에 사용될 경우 유해 물질을 배출하는 문제점이 존재한다.

위와 같은 문제를 극복하기 위하여, 폐유의 하수구 방류 또는 무단 소각에 따른 환경보호와 자원재활용을 위해 1991년에 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 제4363호가 제정되었다. 또한, 환경처 고시 제91-99호에서는 유해물질을 함유하거나 다량으로 제조, 가공, 수입 및 판매되는 용기 등이 폐기물이 되는 경우, 그 폐기물의 회수 및 처리방법에 관한 규정을 고시한바 있다. 이러한 회수처리 의무 제도에 따라 재활용하는 공정은 현재의 폐기물 관리법으로 발전하였다.

본원의 배경이 되는 기술인 한국등록특허공보 제10-1996570호는 폐윤활유 상압증류 및 자동재생 촉매장치에 의한 고질화 정제방법에 대한 것이다. 상기 등록특허는 폐윤활유를 여과, 증류, 및 촉매 공정을 통해 정제할 뿐, 마이크로파, 여과, 증류, 촉매, 활성탄, 응집제, 원심분리 등을 함께 사용하여 폐유를 정제하는 방법에 대해서는 개시하지 않고 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐유 정제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은 폐유에 마이크로파를 조사하여 상기 폐유의 수분을 침전시키고, 이를 원심 분리하여 불순물을 1 차 제거하는 제 1 단계, 상기 폐유 및 상기 분리된 물 상에 계면활성제, 응집제 및 촉매를 첨가하여 상기 불순물을 2 차 제거하는 제 2 단계, 상기 폐유 및 상기 분리된 물을 필터링하여 상기 불순물을 3 차 제거하는 제 3 단계, 및 상기 폐유를 가열하여 증류하여 상기 불순물을 4 차 제거하여 재활용유를 제조하는 제 4 단계를 포함하는, 폐유 정제 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계는 각각 상기 불순물을 50% 이상 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폐유 정제 방법을 수행하기 전의 폐유 대비 상기 재활용유의 중량 비율은 70 중량% 내지 90 중량% 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 불순물은 50 μm 내지 200 μm 의 직경을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폐유의 밀도는 0.7 kg/L 내지 0.9 kg/L 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 3 단계는 37 μm 내지 149 μm 의 입도를 갖는 필터에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 활성탄을 사용하여 불순물을 제거하는 제 5 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 단계를 수행한 후, 상기 폐유 또는 상기 분리된 물을 열처리하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리하는 단계는 상기 촉매를 환원시키기 위한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폐유는 폐엔진 오일, 폐윤활유, 폐첨가유, 폐절삭유, 폐연마유, 폐기계유, 폐작동유, 폐연료유, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 액상폐유를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 과제의 해결 수단에 따르면, 본원에 따른 폐유 정제 방법은 기사용된 폐유를 최소 70% 이상 재활용할 수 있기 때문에, 상기 폐유 정제 방법은 자원 절약 및 환경 보호에 기여할 수 있다.

또한, 본원에 따른 폐유 정제 방법은 다단계에 걸쳐 상기 폐유를 여과하기 때문에, 최종적으로 정제된 유류 및/또는 폐유에서 분리된 물에는 불순물이 적게 존재할 수 있다.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 폐유 정제 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 폐유 정제 방법의 모식도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.

이하에서는 본원의 폐유 정제 방법에 대하여, 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.

원유는 경유, 등유, 아스팔트, 중유, 등 다양한 성분을 포함하고 있으며, 이들의 끓는 점이 상이한 것을 고려하여 분별증류 공정을 통해 분리될 수 있으며, 분리된 원유는 엔진 오일, 윤환율, 첨가유, 절삭유, 연마유, 기계유, 작동유, 연료유 등의 정제유로 가공되어 사용된다.

상기 정제유는 기계의 윤활 작용, 방청, 에너지 구동, 발전, 연마 등 다양한 용도를 위해 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 발전용 기름을 제외한 다른 기름들은 불순물을 포함한 폐유로서 회수될 수 있다.

본원에 따른 폐유는 원유의 증류 공정에 의해 제조된 기름이 사용된 후 회수된 기름을 의미한다.

상기 폐유는, 상기 정제유를 사용하는 과정에서 발생한 마찰 또는 부식에 의해 마모된 입자, 수분, 기름때, 또는 슬러지 등의 불순물을 포함한다. 상기 불순물을 포함하는 기름을 가공없이 다른 기계 장치에 사용할 경우, 성능의 저하 또는 고장 등이 발생할 수 있어 사용된 기름을 재활용하기 위해서는 다시 정제하는 공정이 필수적이다.

본원에 따른 폐유는 차량 정비 업체, 여객자동차운수업체, 물품 제조 공장 등에서 회수된 기름을 의미한다.

본원에서는 사용되었던 정제유, 즉 폐유를 정제하는 방법을 제공할 수 있으며, 구체적으로 마이크로파, 원심분리, 응집제, 필터링, 가열 증류 공정, 활성탄, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 공정을 포함하는 공정에 의해 수행될 수 있다.

먼저, 폐유에 마이크로파를 조사하여 상기 폐유의 수분을 침전시키고, 이를 원심 분리하여 불순물을 1 차 제거한다 (제 1 단계).

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 폐유 정제 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 폐유 정제 방법의 모식도이다.

상술하였듯, 본원에 따른 불순물은 상기 폐유 상에 존재하는 잔류 탄소, 상기 정제유를 사용하는 과정에서 발생한 마찰 또는 부식에 의해 마모된 입자, 수분, 기름때, 또는 슬러지 등을 의미하거나, 및/또는 Pb, Fe, As, Mg, Al, Ga, In, Sn, Sb, Tl, Pd, Mo, Ru, 등의 금속 원소를 포함하는 화합물 또는 금속 이온을 의미할 수 있다.

이와 관련하여, 상기 잔류 탄소는 상기 정제유의 증발, 불완전 연소, 또는 열분해에 의해 생긴 염화 잔류물을 의미하고, 윤활유의 정제도와 관련이 있는 물질을 의미한다.

상기 수분은 연소시 기화되기 때문에 발열량에는 큰 변화가 없으나, 상기 폐유를 정제한 재정제유가 휘발유 또는 등유와 같이 자동차 또는 소형 보일러에 사용될 경우 고장을 일으킬 수 있기 때문에, 상기 정제 과정에서 수분을 제거 또는 분리하는 공정은 필수적이다.

도 2 를 참조하면, 본원에 따른 폐유 정제 장치(10)는 제 1 처리조(200), 원심분리기(300), 첨가물 투입조(500), 열처리조(600), 필터링조(700), 및 증류조(800)를 포함하고, 폐유조(100)의 폐유를 정제함으로써 상기 정제된 폐유를 정제수 저장소(910) 및 재정제유 저장소(920)을 포함하는 정제물 저장소(900) 상에 보관할 수 있다.

구체적으로, 상기 폐유조(100) 상에 저장된 상기 폐유는 폐유관(1000)을 거쳐 상기 제 1 처리조(200)로 전달되고, 마그네트론(210)은 상기 제 1 처리조(200) 상에 마이크로파를 조사하여 수분을 침전시킬 수 있다. 이어서, 상기 마이크로파가 조사된 폐유는 상기 제 1 처리조(200)에서 상기 원심분리기(300)로 이동하여 불순물이 1 차 제거될 수 있다.

이 때, 상기 원심분리기(300)에 의해 분리된 상기 폐유는 정제유 파이프(2000)를 거쳐 제 1 분리조(400)에 저장될 수 있고, 상기 폐유에서 분리된 물은 정제수 파이프(3000)를 거쳐 상기 제 1 분리조(400)에 저장될 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 분리조는 상기 폐유 및 상기 분리된 물이 분리된 상태가 되도록 분리막이 존재할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원에 따른 마이크로파는 300 MHz 내지 300 GHz 의 주파수를 갖는 전자기파를 의미하며, 상기 마그네트론(210)에 의해 발생될 수 있다.

예를 들어, 상기 마이크로파의 주파수는 약 0.3 GHz 내지 약 300 GHz, 약 1 GHz 내지 약 300 GHz, 약 50 GHz 내지 약 300 GHz, 약 100 GHz 내지 약 300 GHz, 약 150 GHz 내지 약 300 GHz, 약 200 GHz 내지 약 300 GHz, 약 250 GHz 내지 약 300 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 250 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 200 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 150 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 100 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 50 GHz, 약 0.3 GHz 내지 약 1 GHz, 약 1 GHz 내지 약 250 GHz, 약 50 GHz 내지 약 200 GHz, 또는 약 100 GHz 내지 약 150 GHz 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

바람직하게는, 상기 마이크로파의 주파수는 300 MHz 내지 약 50 GHz 이고, 더 바람직하게는 상기 마이크로파의 주파수는 10 GHz 내지 20 GHz 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

구체적으로, 상기 마그네트론(210) 상에 전압을 인가하면 상기 마그네트론(210)의 음극에서 전자가 방출되고, 상기 전자는 상기 마그네트론(210) 내부의 자기장에 의해 회전하며 상기 마그네트론(210)의 양극으로 이동하게 된다. 이 때, 상기 회전하는 전자는 가속 운동을 하기 때문에, 상기 회전하는 전자의 이동에 의해 마이크로파가 발생될 수 있다.

이와 관련하여, 상기 폐유와 물의 유전율(dielectricity)은 서로 상이하기 때문에, 상기 마이크로파는 상기 폐유 상에 존재하는 수분을 진동시킴으로써 상기 물을 침전, 증발, 또는 상기 폐유로부터 상기 물을 분리시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 마이크로파가 조사된 폐유를 원심 분리시킴으로써, 상기 폐유 상의 잔존 수분, 불순물, 및 상기 폐유를 분리할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 원심 분리를 통해, 상기 폐유의 구성 요소를 밀도 또는 무게에 따라 분리할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 폐유 정제 방법은 상기 폐유를 원심 분리한 후, 상기 분리된 폐유 및 상기 분리된 물에 미세 공기를 주입하여 혼화시키는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 미세 공기는 상기 폐유의 점도를 낮춤으로써, 후술할 제 2 단계, 제 3 단계, 및/또는 제 4 단계에서 상기 불순물 및 수분을 효과적으로 제거하기 위한 것이다.

이어서, 상기 폐유 및 상기 분리된 물 상에 계면활성제, 응집제, 및 촉매를 첨가하여 상기 불순물을 2 차 제거한다 (제 2 단계).

구체적으로, 상기 폐유 또는 상기 분리된 물 상에 계면활성제, 응집제, 및 촉매를 첨가함으로써, 상기 폐유 상에 잔존한 수분을 응집시키고, 상기 폐유 또는 상기 분리된 물 상에 존재하는 상기 불순물은 상기 촉매에 의해 제거될 수 있다.

상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매는 상기 첨가물 저장소(510)에 저장될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 분리조(400) 상에 존재하는 상기 폐유 및 상기 분리된 물은 각각 상기 정제유 파이프(2000) 및 상기 정제수 파이프(3000)를 거쳐 첨가물 투입조(500) 상에 전달되고, 상기 첨가물 투입조(500)는 상기 첨가물 저장소(510)로부터 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매가 공급되어 상기 폐유 및 상기 분리된 물 상에 존재하는 불순물, 냄새, 색깔 등을 제거할 수 있다.

본원에 따른 응집제는 상기 불순물을 응집시키기 위한 물질을 의미한다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 응집제는 제 2 인산 암모늄, Al₂(SO₄)₃, FeSO₄, 알긴산 나트륨, 구알검, 아크릴산, 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), polyDADMAC(Polydiallyldimethylammonium chloride), 폴리아민(polyamine), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 촉매는 Al₂O₃, SiO₂, Co, Mo, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, Al₂O₃ 또는 SiO₂ 를 포함하는 상기 촉매는 상기 폐유 상에 존재하는 물 또는 상기 분리된 물의 냄새 또는 색깔을 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, Co/Mo, Ni/Co/Mo, 또는 Ni/Mo 를 포함하는 상기 촉매는 상기 불순물을 수소화시킴으로써 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 계면활성제는 과불화옥테인술폰산, 알코올에톡시레이트, 노닐페놀에톡시레이트, 탄소수가 6 내지 18 인 알킬 글리코시드 또는 알킬 티오글리코시드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 계면활성제를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 응집제, 상기 촉매, 및 상기 계면활성제는 상기 폐유 100 중량부에 대하여, 각각 독립적으로 0.1 중량부 내지 5 중량부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 응집제, 상기 촉매, 및 상기 계면활성제는 상기 폐유 100 중량부에 대하여, 각각 독립적으로 약 0.1 중량부 내지 약 5 중량부, 약 1 중량부 내지 약 5 중량부, 약 2 중량부 내지 약 5 중량부, 약 3 중량부 내지 약 5 중량부, 약 4 중량부 내지 약 5 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 4 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 3 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 2 중량부, 약 0.1 중량부 내지 약 1 중량부, 약 1 중량부 내지 약 4 중량부, 또는 약 2 중량부 내지 약 3 중량부일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 2 단계는 상기 불순물을 2 차 제거한 후 상기 계면활성제, 상기 응집제, 및 상기 촉매를 제거하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

후술하겠지만, 상기 계면활성제, 상기 응집제, 및 상기 촉매를 제거하는 단계는 상기 폐유를 필터링하는 제 3 단계를 의미할 수 있다.

상기 첨가물 투입조(500) 상에서 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매에 의해 불순물이 2 차 제거된 상기 폐유 및 상기 분리된 물은 열처리조(600)에서 열처리될 수 있다. 상기 열처리조(600)는 상기 폐유 또는 상기 분리된 물을 열처리하여 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매를 제거 또는 환원시키기 때문에 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매는 재활용될 수 있고, 후술하겠지만 필터에 의해 다시 수득될 수 있기 때문에, 본원에 따른 폐유 정제 공정은 연속적으로 수행될 수 있다.

예를 들어, 상기 촉매를 함유한 폐유 또는 분리된 물을 열처리한 후 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매를 회수하거나, 또는 상기 계면활성제, 응집제, 및 촉매를 회수하고 열처리함으로써, 상기 촉매를 환원시켜 재활용할 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 열처리 온도는 300℃ 내지 400℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 열처리 온도는 약 300℃ 내지 약 400℃, 약 310℃ 내지 약 400℃, 약 320℃ 내지 약 400℃, 약 330℃ 내지 약 400℃, 약 340℃ 내지 약 400℃, 약 350℃ 내지 약 400℃, 약 360℃ 내지 약 400℃, 약 370℃ 내지 약 400℃, 약 380℃ 내지 약 400℃, 약 390℃ 내지 약 400℃, 약 300℃ 내지 약 390℃, 약 300℃ 내지 약 380℃, 약 300℃ 내지 약 370℃, 약 300℃ 내지 약 360℃, 약 300℃ 내지 약 350℃, 약 300℃ 내지 약 340℃, 약 300℃ 내지 약 330℃, 약 300℃ 내지 약 320℃, 약 300℃ 내지 약 310℃, 약 310℃ 내지 약 390℃, 약 320℃ 내지 약 380℃, 약 330℃ 내지 약 370℃, 약 340℃ 내지 약 360℃, 또는 약 350℃ 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이어서, 상기 폐유 및 상기 분리된 물을 필터링하여 상기 불순물을 3 차 제거한다 (제 3 단계).

상기 열처리조(600)에서 열처리된 상기 폐유 또는 상기 분리된 물을 필터링조(700)를 통해 불순물을 3 차 제거할 수 있다.

예를 들어, 상기 불순물은 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 60 μm 내지 약 200 μm, 약 70 μm 내지 약 200 μm, 약 80 μm 내지 약 200 μm, 약 90 μm 내지 약 200 μm, 약 100 μm 내지 약 200 μm, 약 110 μm 내지 약 200 μm, 약 120 μm 내지 약 200 μm, 약 130 μm 내지 약 200 μm, 약 140 μm 내지 약 200 μm, 약 150 μm 내지 약 200 μm, 약 160 μm 내지 약 200 μm, 약 170 μm 내지 약 200 μm, 약 180 μm 내지 약 200 μm, 약 190 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 190 μm, 약 50 μm 내지 약 180 μm, 약 50 μm 내지 약 170 μm, 약 50 μm 내지 약 160 μm, 약 50 μm 내지 약 150 μm, 약 50 μm 내지 약 140 μm, 약 50 μm 내지 약 130 μm, 약 50 μm 내지 약 120 μm, 약 50 μm 내지 약110 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 50 μm 내지 약 90 μm, 약 50 μm 내지 약 80 μm, 약 50 μm 내지 약 70 μm, 약 50 μm 내지 약 60 μm, 약 60 μm 내지 약 190 μm, 약 70 μm 내지 약 180 μm, 약 80 μm 내지 약 170 μm, 약 90 μm 내지 약 160 μm, 약 100 μm 내지 약 150 μm, 약 110 μm 내지 약 140 μm, 또는 약 120 μm 내지 약 130 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 3 단계는 37 μm 내지 149 μm 의 입도를 갖는 필터(미도시)에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 필터의 입도는 약 37 μm 내지 약 149 μm, 약 51 μm 내지 약 149 μm, 약 65 μm 내지 약 149 μm, 약 79 μm 내지 약 149 μm, 약 93 μm 내지 약 149 μm, 약 107 μm 내지 약 149 μm, 약 121 μm 내지 약 149 μm, 약 135 μm 내지 약 149 μm, 약 37 μm 내지 약 135 μm, 약 37 μm 내지 약 121 μm, 약 37 μm 내지 약 107 μm, 약 37 μm 내지 약 93 μm, 약 37 μm 내지 약 79 μm, 약 37 μm 내지 약 65 μm, 약 37 μm 내지 약 51 μm, 약 51 μm 내지 약 135 μm, 약 65 μm 내지 약 121 μm, 약 79 μm 내지 약 107 μm, 또는 약 93 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 3 단계에 의해 상기 제 2 단계에서 제거되지 않은 응집제 및 촉매가 추가적으로 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제 3 단계에 의해, 상기 폐유 및 상기 분리된 물 상의 상기 불순물, 상기 불순물이 결합된 응집제, 상기 촉매, 및 상기 열처리 과정에 의해 환원된 촉매는 필터 상에 존재할 수 있다.

이어서, 상기 폐유를 가열하여 증류하여 상기 불순물을 4 차 제거하여 재활용유를 제조한다 (제 4 단계).

상기 필터링조(700)에 의해 정제된 상기 폐유 또는 상기 분리된 물은 증류조(800)에서 가열됨으로써 불순물이 4 차 제거되고, 정제수 저장소(910) 및 재정제유 저장소(920)를 포함하는 정제물 저장소(900)으로 전달될 수 있다.

이와 관련하여, 상기 분리된 물은 상기 증류조(800)를 거치지 않고 바로 상기 재정제수 저장소(910)으로 전달될 수도 있다.

상술하였듯, 상기 폐유는 원유를 분별 증류한 정제유를 사용한 후 회수한 기름을 의미한다. 이와 관련하여, 상기 폐유에는 끓는 점이 상이한 기름이 혼재되어 있을 수 있기 때문에, 상기 폐유는 분별 증류를 통해 상기 정제유와 같이 등유, 경유, 중유, 아스팔트 등으로 분리되거나, 상기 분별 증류에 의해 불순물이 제거된 폐유 기체가 액화되어 상기 재정제유 저장소(920)으로 전달될 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계는 각각 독립적으로 상기 불순물을 50% 이상 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계, 및 상기 제 4 단계는 각각 독립적으로 상기 불순물을 약 50 % 이상, 약 55 % 이상, 약 60 % 이상, 약 65 % 이상, 약 70 % 이상, 약 75 % 이상, 약 80 % 이상, 약 85% 이상, 약 90 % 이상, 약 95 % 이상, 또는 약 99% 이상 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계에서 상기 불순물이 제거되는 비율은 상이할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원에 따른 활성탄은 숯과 같이 탄소로 이루어진 다공성 물질을 의미하는 것으로서, 표면적이 넓어 흡착성이 강하고, 화학 반응이 빠르게 발생하는 것이다. 상기 활성탄을 상기 폐유에 투입함으로써, 상기 폐유 또는 상기 분리된 물 상의 상기 불순물은 상기 활성탄에 흡착되어 제거될 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 제 5 단계는 상기 제 1 단계를 수행하기 전 또는 후, 상기 제 2 단계를 수행하기 전 또는 후, 상기 제 3 단계를 수행하기 전 또는 후, 또는 상기 제 4 단계를 수행하기 전 또는 후에 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제 5 단계는 상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계, 또는 상기 제 4 단계를 수행하기 전 또는 후에 존재하는 불순물을 50% 이상 제거할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 제 5 단계에 의해 최초의 폐유, 상기 제 1 단계를 수행한 후, 상기 제 2 단계를 수행한 후, 상기 제 3 단계를 수행한 후, 또는 상기 제4 단계를 수행한 후의 폐유에 존재하는 불순물은 약 50 % 이상, 약 55 % 이상, 약 60 % 이상, 약 65 % 이상, 약 70 % 이상, 약 75 % 이상, 약 80 % 이상, 약 85% 이상, 약 90 % 이상, 약 95 % 이상, 또는 약 99% 이상 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[실시예]

먼저, 자동차용 부품 제조 공장, 차량 정비소 등 에서 회수한 폐유를 하나의 용기로 수집하였다 (폐원유). 이 때, 상기 폐원유는 물 및 불순물 등을 포함하고 있어 정제 공정이 필수적이다.

이어서, 상기 폐원유 70 kg(약 100 L)에 약 15 GHz 의 마이크로파를 조사하고, 원심 분리기를 약 1 시간 동안 사용하여 불순물을 1 차 제거하였다. 이어서, 상기 불순물이 제거된 폐원유 및 물 상에 제 2 인산 암모늄, Al₂O₃, 및 과불화옥테인술폰산을 각각 0.7 kg 씩 첨가하여 불순물을 2 차 제거한 후, 약 350℃에서 열처리를 하였고, 입도가 약 80 μm 인 필터를 이용하여 상기 불순물이 제거된 폐유 및 물에서 불순물을 3 차 제거하고, 열처리에 의해 재활용이 가능해진 제 2 인산 암모늄, Al₂O₃, 및 과불화옥테인술폰산을 분리하였다. 이어서, 상기 불순물이 제거된 폐유를 가열 증류함으로써 상기 공정들에 의해 제거되지 못한 불순물을 4 차 제거한 후, 상기 정제된 폐유(재정제유)를 재정제유 저장소에 수집하였고, 상기 불순물의 제거 과정에서 분리된 물(정제수)을 정제수 저장소에 저장하였다.

[실험예 1]

본원에 따른 폐유 정제 방법의 효율성을 확인하기 위하여, 폐원유와 재정제유의 성분을 분석하였다.

상기 폐원유 및 상기 재정제유의 성분 분석 결과는 아래의 표와 같다.

구분	폐원유	재정제유
잔류 탄소(wt%)	2.6	0.073
수분 및 침전물(vol%)	19	1.07
회분(wt%)	0.5	0.034
불순물(mg/L)	13	0.9

상기 표 1 을 참조하면, 상기 재정제유는 상기 폐원유에 비해 잔류 탄소, 수분, 회분, 불순물, 및 침전물이 상당수 제거된 것을 확인할 수 있다.[실험예 2]

상기 폐원유와 상기 재정제유의 무게 및 부피를 분석함으로써, 본원에 따른 폐유 정제 방법의 재활용율을 분석하였다.

상기 폐원유는 약 70 kg 및 약 100 L 이고, 상기 재정제유는 약 56 kg 및 약 70 L 이기 때문에, 본원에 따른 폐유 정제 방법의 재활용율은 약 70% 내지 약 80% 임을 확인할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 폐유 정제 장치
100 : 폐유조
200 : 제 1 처리조
210 : 마그네트론
300 : 원심분리기
400 : 제 1 분리조
500 : 첨가물 투입조
510 : 첨가물 저장소
600 : 열처리조
700 : 필터링조
800 : 증류조
900 : 정제물 저장소
910 : 정제수 저장소
920 : 재정제유 저장소
1000 : 폐유관
2000 : 정제유 파이프
3000 : 정제수 파이프

Claims

폐유에 마이크로파를 조사하여 상기 폐유의 수분을 침전시키고, 이를 원심 분리하여 불순물을 1 차 제거하는 제 1 단계;
상기 폐유 및 상기 분리된 물 상에 계면활성제, 응집제 및 촉매를 첨가하여 상기 불순물을 2 차 제거하는 제 2 단계;
상기 폐유 및 상기 분리된 물을 필터링하여 상기 불순물을 3 차 제거하는 제 3 단계;
상기 폐유를 가열하여 증류하여 상기 불순물을 4 차 제거하여 재활용유를 제조하는 제 4 단계; 및
활성탄을 사용하여 불순물을 제거하는 제 5 단계;
를 포함하는,
폐유 정제 방법에 있어서,
상기 폐유의 밀도는 0.7 kg/L 내지 0.9 kg/L 이고,
상기 원심분리하는 단계에 의해 상기 폐유 및 상기 수분이 분리되고,
상기 제 2 단계를 수행한 후, 상기 촉매를 환원시키기 위해 상기 폐유 또는 상기 분리된 물을 열처리하는 단계를 포함하고,
상기 열처리 온도는 300℃ 내지 350℃ 이고,
상기 응집제는 제 2 인산 암모늄, Al₂(SO₄)₃, FeSO₄, 알긴산 나트륨, 구알검, 아크릴산, 폴리아민(polyamine), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), polyDADMAC(Polydiallyldimethylammonium chloride), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하고,
상기 촉매는 Al₂O₃, Co, Mo, Ni, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함하고,
상기 계면활성제는 과불화옥테인술폰산, 알코올 에톡시레이트, 노닐페놀에톡시레이트, 탄소수가 6 내지 18 인 알킬 글리코시드 또는 알킬 티오글리코시드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 계면활성제를 포함하고,
상기 마이크로파는 15 GHz 의 주파수를 갖고,
상기 폐유 정제 방법은 상기 폐유 및 상기 분리된 물을 동시에 정제할 수 있는 것인,
폐유 정제 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 단계, 상기 제 2 단계, 상기 제 3 단계 및 상기 제 4 단계는 각각 상기 불순물을 50 중량% 이상 제거하는 것인, 폐유 정제 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 폐유 정제 방법을 수행하기 전의 폐유 대비 상기 재활용유의 중량 비율은 70 중량% 내지 90 중량% 인 것인, 폐유 정제 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 불순물은 50 μm 내지 200 μm 의 직경을 갖는 것인, 폐유 정제 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 단계는 37 μm 내지 149 μm 의 입도를 갖는 필터에 의해 수행되는 것인, 폐유 정제 방법.
삭제
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 폐유는 폐엔진 오일, 폐윤활유, 폐첨가유, 폐절삭유, 폐연마유, 폐기계유, 폐작동유, 폐연료유, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 액상폐유를 포함하는 것인, 폐유 정제 방법.