KR102357846B1 - Piston type dosing device for producing refined oil using used plastic - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐플라스틱 유화처리장치의 투입장치에 관련되는 기술분야이다. 보다 상세하게는 가압실(P)을 두어 원료(폐플라스틱 등)와 함께 투입된 공기를 제거함으로써 원료 투입 과정에서 발생할 수 있는 발화 위험을 미연에 방지하고, 원료를 피스톤(210)으로 반응로(300)에 투입함으로써 종래 스크류에 의한 투입방식에서 발생할 수 있는 원료의 가연 현상을 방지할 수 있는, 폐플라스틱 유화장치의 원료 투입시스템에 관련되는 기술분야이다.The present invention is a technical field related to an input device for an emulsification treatment device for waste plastics. In more detail, a pressurization chamber (P) is installed to remove the air injected together with the raw material (waste plastic, etc.), thereby preventing the risk of ignition that may occur during the raw material input process, and transferring the raw material to the
현대에는 일상생활에 매일 대량의 플라스틱 폐기물이 발생하고 있으며, 인터넷의 보급으로 제품뿐만 아니라 식음료를 배달 주문하여 일회용 플라스틱 쓰레기가 해마다 급격하게 증가하고 있다. 이러한 폐플라스틱의 매립 시 자연분해는 일반적으로 최소 500~100년 이상 소요됨에 따라 환경오염 문제뿐만 아니라 소각을 하더라도 다이옥신, 질산화합물, 염산화합물 등의 유해물질의 발생을 초래하는 더 심각한 환경오염을 야기할 수 있다. In modern times, a large amount of plastic waste is generated every day in our daily life, and with the spread of the Internet, not only products but also food and beverages are ordered for delivery, resulting in a sharp increase in disposable plastic waste every year. Natural decomposition during landfilling of these waste plastics generally takes at least 500 to 100 years, causing not only environmental pollution problems, but also more serious environmental pollution that causes the generation of harmful substances such as dioxins, nitric acid compounds, and hydrochloric acid compounds even when incinerated. can do.
이러한 폐플라스틱은 해마다 급격하게 증가함에도 폐플라스틱의 회수 및 처분과정에 과다한 비용이 소요되며 재생에 따르는 공정의 비효율성으로 인해 원유로의 환원이 비교적 간단함에 불구하고 제대로 처리되지 못하는 실정이다. 기존 폐플라스틱의 유화공정은 회분식 투입으로 기계설비가 크고, 폐플라스틱 열분해 요구량이 매우 큰 이유로 실제로 기계설비의 효율성이 낮아 현장에서의 적용이 어려운 실정이다.Although such waste plastics increase rapidly every year, excessive costs are required for the recovery and disposal process of the waste plastics, and due to the inefficiency of the process following regeneration, although the reduction to crude oil is relatively simple, it is not properly treated. The existing waste plastic emulsification process is a batch-type input, so mechanical facilities are large and the pyrolysis requirement of waste plastics is very large, so the efficiency of mechanical facilities is actually low, making it difficult to apply in the field.
특히 폐플라스틱 유화 공정은 폐플라스틱을 투입한 후 열을 가해야 하며, 원료의 종류에 따라 고화의 경우 200℃ 이상, 액화의 경우 400℃이상 및 가스화의 경우 1000℃ 이상의 가온 환경 조건을 만족해야 한다. 또한 폐기물의 일종인 바, 순수한 PE, PP의 회수가 어렵고, PVC 등이 폐플라스틱에 혼합되어 수거되는 실정상 열분해 과정에서 유해가스가 다량 발생한다.In particular, in the waste plastic emulsification process, heat must be applied after the waste plastic is put in. Depending on the type of raw material, heating environmental conditions must be satisfied at 200°C or higher for solidification, 400°C or higher for liquefaction, and 1000°C or higher for gasification. . In addition, since it is a type of waste, it is difficult to recover pure PE and PP, and a large amount of harmful gas is generated during the pyrolysis process in the situation that PVC is mixed with waste plastic and collected.
이와 관련하여 폐플라스틱의 액화를 위한 유화장치에 일정량의 폐플라스틱을 공급하고 열분해하는 공정은 투입할 수 있는 폐플라스틱의 양이 정해져 있어 열분해가 완료된 후 투입구를 개방하여 폐플라스틱을 재차 투입해야 한다. 이 과정에서 400℃ 이상으로 가열된 유화장치를 약 6시간 이상 감온해야 하고, 감온한 이후에도 투입구 개방에 따라 유출될 수 있는 유해가스와 공기 중 산소의 영향으로 폭발위험성으로 가스의 충분한 배출을 통한 장치의 회복기간에 상당한 시간이 소요된다. 즉 공정의 연속적인 공정이 쉽지 않아 공정 효율성 및 경제성이 매우 떨어져 상술한 바와 같이 실제 현장에 적용하는 것이 어려운 실정이다.In this regard, in the process of supplying a certain amount of waste plastic to an emulsifying device for liquefying waste plastic and pyrolyzing it, the amount of waste plastic that can be input is determined. In this process, the emulsification device heated to 400℃ or higher must be heated for about 6 hours or more, and even after temperature reduction, the device through sufficient discharge of gas due to the risk of explosion due to the effects of harmful gas and oxygen in the air that may leak due to the opening of the inlet. It takes a considerable amount of time to recover. That is, the continuous process of the process is not easy, so the process efficiency and economic feasibility are very low, so it is difficult to apply it to the actual field as described above.
또한 폐플라스틱의 유화공정은 저산소 바람직하게는 무산소 환경에서 열을 가하고, 환원성분위기에서 저분자 분해한다. 분해되는 원료의 수율은 열분해 온도 및 속도에 의존한다. 그러나 폐플라스틱을 투입하는 과정에서 함께 투입된 공기에 의해 고순도의 액화 연료를 배출할 수 없으며, 열분해 온도를 장기간 유지할 수 없어 생산 효율성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, in the emulsification process of waste plastics, heat is applied in a low oxygen, preferably anoxic environment, and low molecular weight is decomposed in a reducing atmosphere. The yield of the decomposed raw material depends on the pyrolysis temperature and rate. However, there is a problem in that high-purity liquefied fuel cannot be discharged by the air injected together in the process of inputting the waste plastic, and the thermal decomposition temperature cannot be maintained for a long period of time, thereby reducing production efficiency.
한편, 투입된 폐플라스틱을 포함하는 원료는 스크류 바가 회전하며 반응로(300)로 투입된다. 이때 원료의 일부가 스크류 바에 말리는 가연현상에 의해 투입 공정을 중단하여 공정의 연속성을 해하고, 고장이 발생해 공정 효율성을 저하시킨다.On the other hand, the raw material including the input waste plastic is introduced into the
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 연속식 폐플라스틱 유화장치의 투입시스템을 제공하고자 한다. 구체적으로 유화장치 투입구의 후단에 가압실(P)을 배치하여 폐플라스틱을 포함한 원료가 투입되면 원료와 함께 투입된 공기를 제거하여 발화의 위험성을 낮추므로써 연속적인 원료투입이 가능하다. 또한 가압실(P)과 후단에 도어에 의해 가압실(P)과 분리되고, 피스톤(210)으로 구성된 공급부(200)를 두어 원료와 투입장치의 간섭을 예방함으로써 연속적으로 투입되는 원료를 반응로(300)에 원활하게 전달할 수 있다.Accordingly, the present invention intends to provide an input system of a continuous waste plastic emulsification apparatus in order to solve the above-described problems. Specifically, by arranging a pressurization chamber (P) at the rear end of the inlet of the emulsifying device, when raw materials including waste plastics are input, the air introduced together with the raw materials is removed to reduce the risk of ignition, so that continuous raw material input is possible. In addition, the
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입시스템은, 폐플라스틱 유화 시스템에 있어서, 원료를 투입하는 제1투입구(100)를 포함하는 가압실(P), 상기 가압실(P)의 후단에 배치되고, 가압실(P)에 투입된 원료가 투입되는 제2투입구(201)를 포함하는 공급부(200) 및 상기 공급부(200)의 원료가 투입되어 열분해되는 반응로(300);를 포함하되, 상기 가압실(P)은, 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)를 포함하되 상기 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)는 가압실(P)의 측벽에서 내측으로 하향경사지게 배치되며, 상기 공급부(200)는, 실린더(220) 구조이되 가압실(P)에서 투입된 원료를 피스톤(210)에 의해 반응로(300)로 전달하고, 내벽 일부에 냉각부(230)를 두어 원료 전달 시 가온되는 실린더(220)를 냉각하는 것을 특징으로 한다.The raw material input system of the waste plastics emulsification apparatus according to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, in the waste plastics emulsification system, a pressure chamber (P) including a
나아가 상기 피스톤(210)은 실린더(220) 내부에 배치되는 피스톤(210) 헤드(211)와 연결되어 피스톤(210) 헤드(211)를 가압하며 원료를 반응로(300)에 공급하되, 피스톤(210) 헤드(211)에 제1가스켓(212)을 배치하여 가스 및 원료를 실링하고, 상기 실린더(220)는 익스펜션 조인트(234)로 열에 의한 반응로(300)의 신축을 수용하고, 외벽 일부에 제2가스켓(221)을 배치하여 피스톤(210) 이동에 의해 발생하는 유해가스를 실링하는 외부에 구비되며, 원형으로 형성된 제2가스켓(221)에 의해 반응로(300)에서 생성된 유화 가스를 차단하는 밀봉장치를 포함하며, 실린더(220) 내벽을 냉각할 수 있는 것을 특징으로 한다.Further, the
나아가, 상기 불활성 기체 투입부(110)는 불활성 기체가 원료의 분진을 통과하여 가압실(P)로 분산되도록 가압실(P) 외벽체로부터 내부 중앙을 향해 하향배치되고, 불활성 기체 투입부(11) 및 공기 배출부(120)는 2:1 개수의 비이며 공기 배출부(120)의 일측에 압력측정부(121)를 두어 가압실(P)의 압력을 측정함으로써 설정된 압력 조건하에 공기 배출부(120)를 개방하여 공기를 배출하는 것을 특징으로 한다. Furthermore, the inert
본 발명의 다른 견지에 따른 폐플라스틱 유화를 위한 원료 투입 방법은, (a)제1투입구(100)를 개방하여 가압실(P)에 원료를 투입하는 원료투입단계, (b) 불활성 기체 투입부(110)로 불활성 기체를 투입한 후, 공기 배출부(120)로 공기를 배출하는 공기제거단계, (c)의 공기가 제거된 상태에서 제2투입구(201)를 개방하여 공급부(200)로 원료를 투입하는 원료이송단계 및 (c) 피스톤(210)에 의해 원료를 반응로(300)로 공급하는 원료공급단계; 를 포함하되, 상기 (b)는 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기는 3~4:1의 부피비이고, 공기 배출 시 가압실(P)의 기압은 1.5~1.7bar 이며, 기압의 변화에 따라 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)가 자동으로 온오프되어 불활성 기체의 투입 및 공기 배출이 이루어지며, 상기 (d)는 피스톤헤드(211) 및 실린더(220) 외부의 제1가스켓(212) 및 제2가스켓(221)에 의해 열분해로 인한 가스를 실링하며, 냉각부(230)가 실린더(220) 내부의 온도를 90-100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 폐플라스틱 유화장치의 원료 공급 방법을 제공한다.The raw material input method for emulsifying waste plastic according to another aspect of the present invention includes (a) a raw material input step of opening the
본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화장치의 투입 시스템은 가압실(P)에 의해 원료와 함께 투입된 공기를 제거하여 연속적인 원료 투입이 가능한바, 반응로(300) 개방 횟수를 줄여 반응로(300)가 외부 공기에 노출되는 것을 방지하여 가동율을 극대화시킬 수 있다.The input system of the waste plastic emulsification apparatus according to an embodiment of the present invention removes the air introduced together with the raw material by the pressurization chamber (P) to allow continuous raw material input, reducing the number of openings in the
또한 반응로(300)의 유화 가스가 외부로 유출되지 않아서 폭발의 위험성 제거와 정화되지 않은 유해가스로 인한 환경 오염을 예방할 수 있다.In addition, since the emulsified gas of the
나아가 공급부(200)를 피스톤(210) 방식으로 구성하여 연속적으로 투입된 원료를 반응로(300)에 원활하게 전달할 수 있어 장치의 냉각 시간을 단축하고 발화 위험성을 제거할 뿐 아니라, 원료에 의한 장치의 오작동을 예방할 수 있다. Furthermore, by configuring the
또한 가압실(P)과 공급부(200)를 분리 배치하여 투입된 원료로부터 공기를 제거하는 전처리 공정을 진행할 수 있어 공급부(200)로부터 반응로(300)에 투입되는 공기를 제거함으로써 유화 공정을 원활하게 진행할 수 있다.In addition, the pressure chamber (P) and the
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 제1가스켓(212)을 포함하는 피스톤(210)의 개략적인 부분도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 제2가스켓(221)의 개략적인 부분도이다.1 is a schematic configuration diagram of a raw material input system of a waste plastic emulsification apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic partial view of the
3 is a schematic partial view of the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐플라스틱 유화장치의 원료 투입시스템의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of the raw material input system of the waste plastic emulsification apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 피스톤(210) 헤드(211)의 개략적인 부분도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화 장치의 원료 투입 시스템의 제2가스켓(221)의 개략적인 부분도이다.1 is a schematic configuration diagram of a raw material input system of a waste plastics emulsification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 유화장치의 원료 투입시스템은 거시적으로 가압실(P), 공급부(200), 반응로(300)를 포함하며, 구체적으로는 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)를 포함하며, 공급부(200)는 피스톤(210) 및 실린더(220)를 포함한다.1 to 3 , the raw material input system of the waste plastic emulsification apparatus according to an embodiment of the present invention macroscopically includes a pressurization chamber P, a
종래 폐플라스틱 유화장치는 호퍼를 통해 원료를 반응로(300)에 투입한 후 열분해하여 액화하는 방식으로서, 일정 양의 원료를 반응로(300)에 직접 투입하여 열분해하고, 다시 원료를 투입하는 형식의 일괄투입장치 및 방식에 해당한다. 구체적으로 일괄투입방식은 원료가 반응로(300)에 직접 투입되는 바, 열분해 공정에서 발생하는 가스들에 의해 투입구의 온도가 약 400℃로 상승한다. 따라서 원료를 재투입하기 위해 투입구를 개방하면 외부 공기와 열분해 가스에 의해 발화 또는 폭발의 가능성이 있다. 이를 위해 일괄투입방식에 의한 유화장치는 1회의 열분해 완료 후 6~10시간의 냉각이 필요하다. 이후 연료를 투입하고 로를 재가열하여 원료의 유화를 진행한다. The conventional waste plastic emulsifier is a method in which raw materials are put into the
따라서 일괄투입방식은 냉각시간에 의해 공정이 단절되고 반응로(300)를 개방할 때마다 유해 가스가 유출되어 폭발의 위험성 및 환경오염을 유발하며, 재가열에 의해 공정 시간 및 비용이 증가하고 가동율을 저하시킨다.Therefore, in the batch input method, the process is cut by the cooling time and harmful gas is leaked whenever the
또한 종래 유화장치의 경우 반응로(300)에 원료를 투입하는 방식이 스크류 바의 회전에 의해 이루어지는바, 폐기물인 폐플라스틱에 포함된 이물질이 스크류에 휘감기는 가연현상에 의해 스크류의 회전 운동을 방해하여 원료 공급을 방해할 뿐 아니라 장치의 노화를 촉진시킨다.In addition, in the case of the conventional emulsifying apparatus, the method of injecting the raw material into the
본 발명의 일 실시예는 상술한 문제점을 해결하고자, 반응로(300) 선단에 가압실(P) 및 공급부(200)를 두어 반응로(300) 투입 전 산소를 제거하여 냉각시간 및 재가열 시간을 절약하고 공정의 단절을 해소하여 폐플라스틱을 연속적으로 유화시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a pressure chamber (P) and a
도 1을 참조하면, 본 발명은 원료를 투입하는 제1투입구(100)를 포함하는 가압실(P), Referring to Figure 1, the present invention is a pressurization chamber (P) including a
상기 가압실(P)의 후단에 배치되고, 가압실(P)에 투입된 원료가 투입되는 제2투입구(201)를 포함하는 공급부(200) 및 상기 공급부(200)의 원료가 투입되어 열분해되는 반응로(300)를 포함한다.The
보다 상세하게는 상기 가압실(P)은 상부에 원료가 투입되는 제1투입구(100)를 포함하여, 제1투입구(100)를 개방하여 원료를 투입한다. 상기 제1투입구(100)는 개폐장치, 예를 들어 슬라이드 게이트일 수 있고 투입구의 형상 및 투입 방식은 제한하지 않는다. 이때 원료와 함께 외부 공기가 가압실(P)에 투입된다. 상기 외부 공기는 산소를 포함하고 있어 반응로(300)에서 배출되는 유해가스와 접촉 시 폭발의 가능성을 높인다. 따라서 본 발명의 일 실시예를 외부 공기를 배출시키기 위해 가압실(P)에 불활성 기체를 투입시켜 실내부를 가압하여 산소와 결합된 가압된 공기를 외부로 방출시킬 수 있다. 이를 위해 외벽 및 내벽에 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)를 포함한다. 이때 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)는 가압실(P)의 외벽에서 내부 중심부를 향해 하향경사지게 배치되는 것이 바람직하다. 이는 폐기물인 원료에는 다량의 분진을 포함하고 있어 불활성 기체가 이를 통과하여 가압실(P)로 원활하게 투입되야 하는 바, 이를 통해 강한 압력으로 분산시킬 수 있고, 불활성 기체 투입부(110)에서 분산되는 불활성 기체가 상호 간섭되지 않고 골고루 분산될 수 있다. 상기 불활성 기체는 제한되지 않으며, 예를 들어 질소일 수 있다.In more detail, the pressurization chamber P includes a
바람직하게는 상기 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)는 2:1 개수의 비일 수 있다. 원료와 함께 투입되는 공기가 불활성 기체와 접촉한후 증가되는 기체의 양을 고려하면 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)의 개수를 2:1의 비율로 할 수 있다. 예를 들어, 불활성 기체를 10m3 투입하는 경우 배출되는 공기는 약 4m3이다. 따라서 배출되는 공기를 고려하여 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)의 개수를 상호 조절할 수 있다. Preferably, the inert
나아가 상기 공기 투입부(110)의 일부에는 가압실(P) 내부의 증가되는 압력을 측정하여 설정된 압력 조건에서 배출부(120)를 개방하여 산소와 결합된 공기를 배출시킬 수 있다. 일반적으로 폐플라스틱 유화장치는 개방 전 개방문의 입구의 산소 농도를 측정하여 개방문을 개방한다. Furthermore, a portion of the
종래 일괄투입방식에 의한 유화시스템의 경우, 냉각시간이 소요되어 유화가 종료되는 시점마다 산소 농도를 측정해도 무방하나, 본 발명은 연속적 유화장치인 바, 신속하고 연속적인 공정을 위해 가압실(P)의 상승한 압력 및 배출시의 산소농도(대기 중 산소 농도의 약 0.1%)를 데이터화하여 설정된 압력에 도달하면 배출부(120)를 개방할 수 있는 자동 개방 시스템일 수 있다. 상술한 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)의 투입 및 배출 방식은 특히 제한하지 않으며, 예를 들어 솔레노이트 밸브 형식일 수 있다. In the case of the conventional emulsification system by the batch input method, it is ok to measure the oxygen concentration at each time point where the emulsification is finished because it takes cooling time. ) may be an automatic opening system that can open the
상술한 바와 같이 공기 배출이 완료되면 가압실(P) 하단의 공급부(200)로 통하는 제2투입구(201)로 원료를 배출한다. 상기 제2투입구(201)는 개폐장치, 예를 들어 슬라이드 게이트일 수 있고 투입구의 형상 및 투입 방식은 제한하지 않는다.As described above, when the air discharge is completed, the raw material is discharged through the
한편 상기 공급부(200)는 실린더(220) 구조이되 가압실(P)에서 투입된 원료를 피스톤(210)에 의해 반응로(300)로 전달하고, 내벽 일부에 냉각부(230)를 두어 원료 전달 시 가온되는 실린더(220)를 냉각하는 냉각부(230)를 포함할 수 있다. On the other hand, the
보다 상세하게 상기 피스톤(210)은 실린더(220) 내부에 배치되는 피스톤(210) 헤드(211)와 연결되어 피스톤(210) 헤드(211)를 가압하며 원료를 반응로(300)에 공급할 수 있다. 이때 피스톤(210) 헤드(211)에 제1가스켓(212)을 배치하여 피스톤(210) 가압 시 외부로 유출될 수 있는 가스 및 원료를 밀봉할 수 있다. In more detail, the
또한 상기 실린더(220)는 고온(350℃~500℃)의 반응로(300) 직전에 배치되어 열분해 조건에서 열팽창에 의해 팽창되며, 팽창량을 수용할 수 있는 익스펜션 조인트(234, Expansion Joint)를 포함한다. In addition, the
즉 실린더(220)의 외벽 일부에 익스펜션 조인트(234)를 배치하여 열분해에 의한 실린더, 즉 반응로의 신축을 수용할 수 있고 도 2와 같이 외벽 일부에 실린더(220) 외부의 원주방향으로 제2가스켓(221)을 배치하여 피스톤(210) 가압에 의해 발생하는 유해가스를 실링할 수 있다. 따라서 제1가스켓(212) 및 제2가스켓(221)을 통해 반응로(300)에서 생성된 유화 가스를 차단할 수 있다. That is, by arranging the
상기 제1가스켓(212)은 피스톤(210) 왕복 장치에 의해 원료를 반응로(300)에 밀어넣는 제1가스켓(212)으로 밀봉이 되도록 형성된 투입 피스톤(210)일 수 있다. 따라서 원료를 반응로(300)에 밀어넣는 투입방식의 피스톤(210)이면 그 방식은 특히 제한하지 않는다. 예를 들어, 도 2와 같이 피스톤(210), 피스톤헤드(211), 피스톤 헤드를 왕복 이송축에 체결하는 체결볼트, 고무와 테프론으로 형성된 가스켓, 가스켓을 잡아 주는 가스켓 뚜껑을 포함할 수 있다.The
상기 제2가스켓(221)은 유해 가스를 실링할 수 있는 방식이면 크게 제한하지 않으며, 예를 들어, 도 3과 같이 원형으로 형성된 세라믹 각타 가스켓(221), 상기 가스켓을 밀어주는 밀봉 장치 뚜껑, 밀봉 장치 뚜껑을 잡아주는 볼트로 구성될 수 있다. The
나아가 반응로(300)에서 원료의 열분해는 약 400℃에 완료되며, 피스톤(210)에 의한 원료의 원활한 공급을 위한 공급부(200)의 온도는 약 90~100℃인 것이 바람직하다. 따라서 반응로(300) 직전단에 위치하는 공급로의 내부 온도를 약 90~100℃ 로 조절하기 위해 공급로 내벽 일부에 냉각로를 배치하는 것이 바람직하다. Further, the thermal decomposition of the raw material in the
상기 냉각부(230)는 실린더 벽 일부에 쿨링자켓(Cooling Jacket) 방식으로 냉각수를 주입하는 냉각수 투입구(231), 쿨링자켓에서 냉각수가 나오는 냉각수 출구(231), 실린더에서 연료의 찌꺼기를 청소할 수 있는 찌꺼기제거부(240)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 실시예는 상술한 폐플라스틱 유화장치의 원료투입 장치에 의한 원료투입 방법을 설명한다. An embodiment of the present invention describes a raw material input method by the raw material input device of the above-described waste plastic emulsification device.
(a)제1투입구(100)를 개방하여 가압실(P)에 원료를 투입하는 원료투입단계, (b) 불활성 기체 투입부(110)로 불활성 기체를 투입한 후, 공기 배출부(120)로 공기를 배출하는 공기제거단계, (c)의 공기가 제거된 상태에서 제2투입구(201)를 개방하여 공급부(200)로 원료를 투입하는 원료 이송단계 및 (d) 피스톤(210)에 의해 원료를 반응로(300)로 공급하는 원료공급단계; 를 포함한다. (a) a raw material input step of opening the
상기 (b)는 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기는 3~4:1의 부피비이고, 공기 배출 시 가압실(P)의 기압은 1.5~1.7bar이며, 기압량에 따라 불활성 기체 투입부 및 공기 배출부가 자동으로 온오프되어 불활성 기체의 투입 및 공기 배출이 이루어질 수 있다.In (b), the inputted inert gas and the exhausted air have a volume ratio of 3 to 4:1, and when the air is discharged, the pressure of the pressurized chamber (P) is 1.5 to 1.7 bar, and the inert gas input unit and air according to the amount of air pressure The discharge unit is automatically turned on and off, so that the inert gas can be introduced and air is discharged.
상세하게는 원료와 함께 가압실(P)로 투입되는 산소 제거를 위해 제1투입구(100)를 밀폐한 후 불활성 기체 투입부를 통해 가압실(P)에 불활성 기체를 투입한다. 불활성 기체는 특히 제한하지 않으며, 예를 들어 질소를 사용할 수 있다. 따라서 투입된 불활성 기체와 공기 중 산소의 반응의 결과 가압실(P)의 내부압력이 증가한다. 공기 배출부(120)의 압력측정부(121)가 압력 변화량을 측정하여 설정된 압력 조건하에 공기 배출부(120)를 개방하여 소정량의 공기를 배출한다. In detail, after sealing the
폭발 위험방지를 위해 폐플라스틱 유화장치의 제1투입구 내외 근처의 산소농도는 대기중 산소 농도 대비 약 10%를 만족해야 하는 바, 배출부 외 근처의 산소농도 측정으로 판별할 수 있다. 가압실(P)에 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기의 양과 이때의 제1투입구 근처의 산소농도를 데이터화하여 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)의 개방 타이밍을 설정할 수 있다. 예를 들어 대기 중의 산소농도가 23%인 경우, 투입구 내외 근처의 산소농도는 약 2.3%인 것이 바람직하며, 가압실(P)에 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기의 양과 이때의 투입구 근처 산소 농도인 2.3% 이하를 만족하는 경우 공기 배출부(120)를 개방, 배출, 불활성기체의 투입을 자동으로 진행할 수 있다. To prevent the risk of explosion, the oxygen concentration in and around the first inlet of the waste plastic emulsifier must satisfy about 10% of the oxygen concentration in the atmosphere, and it can be determined by measuring the oxygen concentration outside the outlet. The opening timing of the inert
이때 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기 부피의 비는 3~4:1이 바람직하며, 가압실(P)의 기압은 1.5~1.7bar일 수 있다. 따라서 불활성 기체, 배출되는 공기의 비 및 가압실(P) 내부 압력에 따라 가압실(P)은 자동으로 운전될 수 있다. 나아가 가압실(P)에 원료가 투입되고 일정 조건하에 산소가 제거되면 제2투입구(201)를 통해 공급부(200)로 원료가 배출된다. 이때 제2투입구(201)의 개폐시간은 투입된 원료의 양을 데이터화하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 불필요한 공기가 제거된 원료는 제2투입구(201)를 통해 약 5초간 이송될 수 있다. At this time, the ratio of the input inert gas and the discharged air volume is preferably 3 to 4:1, and the pressure of the pressurization chamber P may be 1.5 to 1.7 bar. Accordingly, the pressure chamber P may be automatically operated according to the ratio of the inert gas, the discharged air, and the pressure inside the pressure chamber P. Further, when the raw material is introduced into the pressure chamber P and oxygen is removed under a certain condition, the raw material is discharged to the
공급부(200)에 원료가 이송되면, 공급부(200)를 반응로(300)에 공급하는 단계가 자동으로 진행될 수 있다. 상세하게는 상기 공급부(200)는 실린더(220) 형상이며, 피스톤(210) 작동에 의해 반응로(300)로 원료를 공급할 수 있다. 즉 반응로(300) 직전에 공급로가 배치되어 반응로(300)로 원료를 밀어 넣어주는 시스템이다.When the raw material is transferred to the
한편 반응로(300)에서 폐플라스틱의 액화온도는 약 400℃이다. 반응로(300) 직전의 공급부(200)는 스팀발생을 방지하고 원활한 피스톤(210) 운전 온도 조건을 약 90℃ 내지 100℃ 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 다만, 반응로(300)의 열분해 온도 조건에 의해 반응로(300)가 신축될 수 있는 바, 실린더(220) 외측 일부의 익스펜션 조인트(234)로 반응로(300)의 수축 팽창을 수용할 수 있어 피스톤(210)에 의한 반응로(300)에 원료를 원활하게 공급할 수 있다. 이때 공급부(200)의 온도를 상기 온도로 일정하기 유지하는 것이 바람직한 바, 공급부(200) 벽면부의 냉각부(230)로 공급부(200)의 온도를 유지할 수 있다. On the other hand, the liquefaction temperature of the waste plastic in the
또한 상기 (d)는 피스톤(210)이 공급부(200)에서 반응로(300)로 원료를 가압하며 공급하는 바, 피스톤(210) 헤드(211)에 제1가스켓(212)으로 열분해로 발생하는 가스의 외부 유출을 방지할 수 있다. 또한 실린더(220) 외부의 제2가스켓(221)에 의해 열분해에 인한 가스를 실링할 수 있다.In addition, in (d), the
상술한 (a) ~(d) 공정은 자동 및 연속으로 반복적으로 진행되며 사고의 위험을 제거할 수 있다. Processes (a) to (d) described above are repeated automatically and continuously, and the risk of accidents can be eliminated.
본 발명의 실험예에 의하면 상술한 공정은 한번의 공정(One Cycle)에 소요되는 시간이 약 30~40초로 측정되었으며, 한번의 작동 공정과 다음 작동 공정 사이의 유휴시간(Idle Time)을 조절하여 원료의 투입량을 조절할 수 있다.According to the experimental example of the present invention, in the above-described process, the time required for one cycle was measured to be about 30 to 40 seconds, and the idle time between one operation process and the next operation process was adjusted by adjusting the It is possible to adjust the input amount of raw materials.
상세하게는 폐플라스틱의 비중은 폐플라스틱의 종류 및 조성에 따라 변동될 수 있고 실제 폐플라스틱의 투입량은 실 사용 원료를 투입하여 한번의 공정(One Cycle)에서 투입될 수 있는 원료량을 측정한 후 유휴시간(Idle Time)을 결정함으로써 실제 폐플라스틱 투입량을 결정할 수 있다.In detail, the specific gravity of waste plastic may vary depending on the type and composition of waste plastic, and the actual amount of waste plastic input is idle after measuring the amount of raw material that can be input in one cycle by inputting the actual raw material. By determining the idle time, the actual amount of waste plastic input can be determined.
즉 본 발명의 실시예에 따른 폐플라스틱 유화장치의 원료투입 시스템은 가압실(P)에 소정량의 원료를 투입하는 것만으로 반응로(300)를 연속적으로 가동시킬 수 있다. 따라서 가압실(P)에 원료를 투입하면 불필요한 공기를 제거할 수 있고, 이후 공급로의 피스톤(210) 운동으로 반응로(300)에 원료를 공급할 수 있으며 원료의 지속적인 공급 조건을 유지할 뿐 아니라 유해 가스의 배출을 실링함으로써 폭발위험성을 제거하고 지속적으로 폐플라스틱을 액화할 수 있어 공정효율성을 극대화시킬 수 있다. That is, the raw material input system of the waste plastic emulsification apparatus according to the embodiment of the present invention can continuously operate the
P 가압실
100 제1투입구
110 불활성기체투입부
120 공기배출부
121 압력측정부
200 공급부
201 제2투입구
210 피스톤
211 피스톤해드
212 제1가스켓
220 실린더
221 제2가스켓
230 냉각부
231 냉각수투입구
232 냉각수배출구
240 실린더 찌꺼기제거부
234 익스펜션조인트
300 반응로
A 피스톤이동방향P pressurized chamber
100 1st inlet
110 Inert gas inlet
120 air outlet
121 pressure measuring part
200 supply
201 2nd inlet
210 piston
211 piston head
212 first gasket
220 cylinder
221 second gasket
230 cooling
231 coolant inlet
232 coolant outlet
240 Cylinder debris removal unit
234 Expansion Joint
300 reactor
A Piston movement direction
Claims (4)
원료를 투입하는 제1투입구(100)를 포함하는 가압실(P);
상기 가압실(P)의 후단에 배치되고, 가압실(P)에 투입된 원료가 투입되는 제2투입구(201)를 포함하는 공급부(200); 및
상기 공급부(200)의 원료가 투입되어 열분해되는 반응로(300); 를 포함하되,
상기 가압실(P)은, 불활성 기체를 투입하는 불활성 기체 투입부(110) 및 투입된 불활성기체가 공기와 치환되고 치환된 공기가 배출되는 공기 배출부(120)를 포함하되 상기 불활성 기체 투입부(110)는 불활성 기체가 원료의 분진을 통과하여 가압실(P)로 분산되도록 가압실(P) 외벽체로부터 내부 중앙을 향해 하향배치되고, 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)는 2:1 개수의 비이며 배출부의 일측에 압력측정부(121)를 두어 가압실(P)의 압력을 측정함으로써 설정된 압력 조건하에 공기 배출부(120)를 개방하여 공기를 배출하며,
상기 공급부(200)는, 실린더(220) 구조이되 가압실(P)에서 투입된 원료를 피스톤(210)에 의해 반응로(300)로 밀어 전달하고 내벽 일부에 냉각부(230)를 두어 원료 전달 시 가온되는 실린더(220)를 냉각하며
상기 피스톤(210)은 실린더(220) 내부에 배치되는 피스톤헤드(211)와 연결되어 피스톤헤드(211)를 가압하며 원료를 반응로(300)에 공급하되, 피스톤헤드(211)에 제1가스켓(212)을 배치하여 가스 및 원료를 실링하고,
상기 실린더(220)는 익스펜션 조인트(234)로 열에 의한 실린더(220)의 신축을 수용하고, 외벽 일부에 제2가스켓(221)을 배치하여 피스톤(210) 이동에 의해 발생하는 유해가스를 실링하는 외부에 구비되며, 원형으로 형성된 제2가스켓에 의해 반응로(300)에서 생성된 유화 가스를 차단하는 밀봉장치를 포함하며, 실린더(220) 내벽을 냉각할 수 있는 냉각부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 화장치의 원료 투입시스템.In the waste plastic emulsification system,
a pressure chamber (P) including a first inlet (100) for inputting raw materials;
a supply unit 200 disposed at the rear end of the pressurization chamber P and including a second inlet 201 through which the raw material injected into the pressurization chamber P is put; and
a reactor 300 in which the raw material of the supply unit 200 is input and thermally decomposed; including,
The pressurization chamber (P) includes an inert gas input unit 110 for introducing an inert gas and an air discharge unit 120 through which the input inert gas is substituted with air and the substituted air is discharged, but the inert gas input unit ( 110) is disposed downward from the outer wall of the pressure chamber P toward the inner center so that the inert gas passes through the dust of the raw material and is dispersed into the pressure chamber P, and the inert gas input unit 110 and the air discharge unit 120 are It is a ratio of 2:1, and the pressure measuring unit 121 is placed on one side of the discharge unit to measure the pressure in the pressure chamber (P), and the air discharge unit 120 is opened under the set pressure condition to discharge air,
The supply unit 200 has a cylinder 220 structure, and the raw material input from the pressure chamber P is pushed to the reactor 300 by the piston 210 and transferred, and a cooling unit 230 is placed on a part of the inner wall to deliver the raw material. Cooling the cylinder 220 to be heated
The piston 210 is connected to the piston head 211 disposed inside the cylinder 220 to pressurize the piston head 211 and supply raw materials to the reactor 300 , but a first gasket is provided to the piston head 211 . 212 is disposed to seal gas and raw materials;
The cylinder 220 accommodates the expansion and contraction of the cylinder 220 by heat with an expansion joint 234 , and a second gasket 221 is disposed on a part of the outer wall to seal the harmful gas generated by the movement of the piston 210 . It includes a sealing device for blocking the emulsified gas generated in the reactor 300 by a second gasket formed in a circular shape, and includes a cooling unit 230 that can cool the inner wall of the cylinder 220 A raw material input system for a waste plastic crematorium, characterized in that
(b)불활성 기체 투입부(110)로 불활성 기체를 투입한 후, 불활성 기체가 원료의 분진을 통과하여 가압실(P)로 하향 분산되어 공기와 불활성 기체를 치환되고 치환된 공기가 공기 배출부(120)로 상향 배출되는 공기제거단계;
(c)(b)의 공기가 제거된 상태에서 동시에 제2투입구(201)를 개방하여 하향분산되는 불활성 기체의 압력에 의해 공급부(200)로 원료를 투입하는 원료이송단계; 및
(d)피스톤(210)에 의해 원료를 반응로(300)로 밀어 공급하는 원료공급단계;를 포함하되,
상기 (b)는 투입되는 불활성 기체 및 배출되는 공기는 3~4:1의 부피비이고, 공기 배출 시 가압실(P)의 기압은 1.5~1.7bar이며, 기압의 변화에 따라 압력측정부(121)를 통해 측정된 가압실(P)의 압력이 설정된 압력 조건인 경우 불활성 기체 투입부(110) 및 공기 배출부(120)가 자동으로 온오프되어 불활성 기체의 투입 및 공기 배출이 이루어지며,
상기 (d)는 피스톤(210) 헤드(211) 및 실린더(220) 외부의 제1가스켓(212) 및 제2가스켓(221)에 의해 열분해로 인한 가스를 실링하여 유해가스가 외부로 노출되는 것을 방지하고, 냉각부(230)가 실린더(220) 내부의 온도를 90-100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 청구항 제1항의 폐플라스틱 유화장치의 원료 투입시스템에 의한 폐플라스틱 유화장치의 원료 공급 방법.(a) a raw material input step of opening the first inlet (100) and inputting the raw material into the pressurization chamber (P);
(b) After the inert gas is introduced into the inert gas input unit 110, the inert gas passes through the dust of the raw material and is dispersed downwardly into the pressurization chamber P to replace air and inert gas, and the substituted air is discharged from the air outlet Air removal step discharged upward to (120);
(c) a raw material transfer step of injecting raw materials into the supply unit 200 by the pressure of the inert gas dispersed downward by simultaneously opening the second inlet 201 in a state in which the air of (b) is removed; and
(d) a raw material supply step of pushing and supplying the raw material to the reactor 300 by the piston 210;
In (b), the input inert gas and the discharged air have a volume ratio of 3 to 4:1, and when the air is discharged, the pressure of the pressurized chamber (P) is 1.5 to 1.7 bar, and according to the change in atmospheric pressure, the pressure measuring unit 121 ), when the pressure in the pressure chamber (P) is a set pressure condition, the inert gas input unit 110 and the air discharge unit 120 are automatically turned on and off, so that the inert gas is input and air is discharged,
The (d) seals the gas due to thermal decomposition by the first gasket 212 and the second gasket 221 outside the piston 210, the head 211 and the cylinder 220 so that the harmful gas is exposed to the outside. A method of supplying raw materials for a waste plastics emulsifying device by the raw material input system of the waste plastics emulsifying device of claim 1, characterized in that the cooling unit 230 maintains the temperature inside the cylinder 220 at 90-100° C. .
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