KR102363342B1 - 폐아크릴 재활용장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐아크릴 재활용장치에 관한 것으로, 폐아크릴 분쇄물을 가열하여 기상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 열분해부; 기상 아크릴 모노머 혼합물을 냉각시켜 액상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 응축부; 응축부에서 배출된 액상 아크릴 모노머 혼합물을 수용하는 정제탱크와, 정제탱크 내의 기상 아크릴 모노머를 감압 인출하는 정제펌프를 갖는 정제부; 열분해부와 응축부와 정제부 중 적어도 어느 하나에서 발생한 부생물을 소각하여 전열매체를 가열하는 보일러부; 전열매체로 정제탱크 내의 액상 아크릴 모노머 혼합물을 가열하는 정제가열기;를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

폐아크릴 재활용장치{waste acrylic recycling apparatus}
본 발명은 폐아크릴 재활용장치에 관한 것이다.
폐아크릴의 재활용은 파쇄, 분해, 정제과정을 통해 아크릴 모노머의 형태로 회수하는 방법이 주로 이용되고 있다.
이러한 재활용 방법은 폐아크릴의 재활용 과정에서 고온의 열에너지가 소요되므로 에너지 소비가 매우 크고, 재활용 과정에서 발생되는 부생물(가스, 잔류물)은 대기와 토양의 오염원이 될 수 있다.
또한, 아크릴 모노머의 순도 향상을 위한 다단 정제설비의 구조가 복잡하고 높은 설치 및 유지비용이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 폐아크릴의 재활용에 사용되는 에너지 소비를 줄이고 환경오염 물질의 배출을 최소화할 수 있는 폐아크릴 재활용장치를 제공하는 것이다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 목적은 다단 정제가 가능한 간소화된 폐아크릴 정제설비를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 폐아크릴 재활용장치는 폐아크릴 분쇄물을 가열하여 기상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 열분해부와, 상기 기상 아크릴 모노머 혼합물을 냉각시켜 액상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 응축부와, 상기 응축부에서 배출된 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 수용하는 정제탱크와, 상기 정제탱크 내의 기상 아크릴 모노머를 감압 인출하는 정제펌프를 갖는 정제부와, 상기 열분해부와 상기 응축부와 상기 정제부 중 적어도 어느 하나에서 발생한 부생물을 소각하여 전열매체를 가열하는 보일러부와, 상기 전열매체로 상기 정제탱크 내의 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 가열하는 정제가열기를 포함한다.
또한, 상기 정제부는 상기 정제탱크 내에 잔존하는 정제잔류물을 인출하여 상기 보일러부로 공급하는 정제잔류물이송부와, 상기 정제펌프에 의해 배출된 상기 기상 아크릴 모노머를 냉각하여 액화시키는 정제응축기와, 상기 정제응축기에서 생성된 액상 아크릴 모노머와 미응축 정제가스를 분리하는 정제기액분리기와, 상기 정제기액분리기에서 분리된 상기 미응축 정제가스를 인출하여 상기 보일러부로 공급하는 정제가스이송부를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정제부는 상기 정제기액분리기에서 분리된 상기 액상 아크릴 모노머의 투명도를 측정하는 순도측정부와, 상기 정제기액분리기로부터의 순도유출배관으로부터 분기되어 상기 액상 아크릴 모노머를 상기 정제탱크로 복귀시킬 수 있는 복귀배관과, 상기 복귀배관의 분기점에 마련되어 상기 액상 아크릴 모노머의 복귀를 선택할 수 있는 복귀선택밸브와, 상기 순도측정부에서 측정한 상기 액상 아크릴 모노머의 투명도에 기초하여 상기 액상 아크릴 모노머가 상기 순도유출배관과 상기 복귀배관 중 어느 하나로 이송되도록 상기 복귀선택밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복귀배관은 상기 정제유입배관과 접속되며, 상기 복귀배관의 접속점에 상기 복귀배관으로부터의 상기 액상 아크릴 모노머와 상기 혼합물저장공급소로부터의 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물 중 어느 하나를 상기 정제탱크에 공급하도록 선택할 수 있는 정제선택밸브를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 복귀배관으로 상기 액상 아크릴 모노머가 이송될 때 상기 정제선택밸브가 상기 액상 아크릴 모노머를 공급하는 한편 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
끝으로, 상기 정제탱크의 내부 압력을 측정하는 압력센서와, 상기 정제탱크의 내부 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 압력센서로부터의 압력신호와 상기 온도센서로부터의 온도신호에 기초하여 상기 정제탱크의 내부 압력과 온도가 소정의 목표 범위에 있도록 상기 정제펌프와 상기 보일러부를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐아크릴 재활용장치는 폐아크릴의 재활용 과정에서 발생되는 부생물의 소각열을 이용하여 에너지 소비를 줄이고 환경오염 물질의 배출을 최소화하는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 다단 정제를 위한 정제설비의 구조 간소화와 비용절감 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폐아크릴 재활용장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐아크릴 재활용장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폐아크릴 재활용장치의 제어 블록도이다.
이하 본 발명에 따른 폐아크릴 재활용장치는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 폐아크릴 재활용장치는 열분해부(100), 응축부(200), 정제부(300), 보일러부(400), 및 정제가열기(500)를 갖는다.
열분해부(100)는 처리대상 폐아크릴 분쇄물을 수용하는 열분해로(110)와 열분해로(110) 내의 폐아크릴 분쇄물을 가열하는 전열히터(120)를 갖는다. 열분해로(110) 내부의 폐아크릴 분쇄물은 가열 중에 교반기(130)에 의해 교반된다. 교반기(130)는 열분해로 내의 교반익(131)과 교반익(131)을 회전 구동하는 교반모터(132)로 이루어진다.
열분해로(110)는 측부에 폐아크릴 분쇄물이 유입되는 분해유입배관(111)이 연결되어 있다. 분해유입배관(111)으로 들어오는 폐아크릴 분쇄물은 원료탱크로부터 스크류피더 혹은 컨베이어에 의해 이송되어 열분해로(110)에 공급된다.
열분해로(110)의 상부에는 열분해로(110) 내에서 분해된 기상 아크릴 모노머 혼합물이 배출되는 분해유출배관(112)이 연결되어 있으며, 하단에는 열분해과정에서 발생된 열분해잔류물을 이송하는 분해잔류물이송배관(151)이 연결되어 분해잔류물이송부(150)에 의해 잔류물저장공급소(460)에 저장된다.
열분해로(110)에서 배출된 기상 아크릴 모노머 혼합물은 응축부(200)에서 열교환기를 통해 액화온도(250℃) 이하로 냉각되어 액상 상태로 분해기액분리기(210)에 이송된다.
분해기액분리기(210)에서는 액화되지 않은 미응축가스를 액상 아크릴 모노머 혼합물과 분리한다. 여기서, 분리된 미응축가스는 분해가스이송부(250)에 의해 가스저장공급소(450)와 연결된 분해가스이송배관(251)을 따라 이송되고, 액상 아크릴 모노머 혼합물은 정제유입배관(311)을 따라 정제부(300)의 정제탱크(310) 내부로 이송된다.
정제탱크(310)의 내부로 이송된 액상 아크릴 모노머 혼합물은 정제펌프(320)의 동작으로 감압상태에서 증류된다. 여기서, 증류된 기상 아크릴 모노머는 정제펌프(320)를 통해 정제유출배관(312)을 통해 정제응축기(330)로 이송되고, 정제과정에서 정제탱크(310) 내부에 발생된 정제잔류물은 정제잔류물이송부(260)에 의해 정제잔류물이송배관(261)을 따라 이송되어 잔류물저장공급소(460)로 저장된다.
증류과정에서 액상 아크릴 모노머 혼합물의 침전을 방지하기 위해 정제탱크(310)의 내부에는 열분해부(100)의 교반기(130)와 같은 회전체가 설치되는 것이 더 바람직하다.
정제응축기(330)에서는 이송된 기상 아크릴 모노머를 냉각하고 정제기액분리기(340)를 통해 정제된 액상 아크릴 모노머와 미응축 정제가스로 분리한다. 먼저, 분리된 미응축 정제가스는 정제가스이송부(350)의 동작으로 정제가스이송배관(351)을 따라 이송되어 가스저장공급소(450)에 저장된다. 다음으로 정제된 액상 아크릴 모노머는 순도유출배관(341)을 통해 외부로 유출되어 아크릴의 재료로 사용된다.
본 발명의 실시예에서는 정제부(300)가 하나 설치되는 것으로 설명되었지만, 이에 한정하지 않고 복수개의 정제부(300)를 연결하거나 반복해서 정제하여 아크릴 모노머의 순도를 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 잔류물저장공급소(460)와 가스저장공급소(450)에 저장된 부생물들은 저장잔류물이송배관(461)과 저장가스이송배관(451)을 통해 보일러부(400)에 공급되어 소각연료로 사용된다.
보일러부(400)에서는 부생물의 소각에서 발생되는 소각열을 전열배관(410) 내부의 전열매체를 가열하는데 사용한다. 여기서 전열매체는 통상적으로 물이 사용되며 가스, 가열공기, 수증기, 기름, 및 비열이 높은 액상 등의 사용도 가능하다.
부생물의 소각은 잔류물, 가스 순으로 진행되며, 저장된 부생물이 부족할 경우 예비연료공급소(470)에 저장된 에너지원을 공급받아 보일러부(400)를 가동한다. 예비연료공급소(470)에 저장된 에너지원은 화석에너지, 전기, 및 가스 등이 사용된다.
보일러부(400)에서는 정제탱크(310)의 내부에 수용된 액상 아크릴 모노머 혼합물이 증류될 때까지 정제탱크(310)에 부생물의 소각열을 공급한다. 이때 전열배관(410)은 정제탱크(310)의 외측에서 높이 방향으로 권취되며, 전열배관(410) 내의 전열매체를 통해 액상 아크릴 모노머 혼합물을 가열한다.
한편, 보일러부(400)의 소각과정에서 발생되는 소각잔류물들은 보일러부(400)에 연결되는 소각가스유출배관(401)과 소각잔류물유출배관(402)을 통해 외부로 배출되며, 배출된 소각잔류물은 불순물 제거과정을 통해 에너지원으로 재활용하는 것이 더 바람직하다.
도 2는 본 발명의 폐아크릴 재활용장치의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
정제기액분리기(340)에서 미응축가스와 분리된 액상 아크릴 모노머는 순도측정부(360)로 이송된다. 순도측정부(360)에서는 액상 아크릴 모노머의 투명도를 측정하고, 측정된 투명도에 기초하여 액상 아크릴 모노머는 순도유출배관(341)과 복귀배관(361) 중 어느 하나로 이송된다.
보다 상세히 설명하면, 순도측정부(360)에서 측정한 액상 아크릴 모노머의 투명도가 소정의 목표 범위에 있을 경우, 복귀선택밸브(V1)는 순도유출배관(341) 방향으로 개방되어 액상 아크릴 모노머를 외부로 배출시키고, 액상 아크릴 모노머의 투명도가 소정의 목표 범위를 벗어날 경우, 복귀선택밸브(V1)는 복귀배관(361) 방향으로 개방되어 액상 아크릴 모노머가 정제탱크(310)로 이송된다.
여기서, 복귀배관(361)은 정제유입배관(311)과 접속되며, 복귀배관(361)의 접속점에는 정제선택밸브(V2)가 위치하여 복귀배관(361)으로부터의 액상 아크릴 모노머와 혼합물저장공급소(220)로부터의 액상 아크릴 모노머 혼합물 중 어느 하나를 상기 정제탱크(310)에 공급한다. 이에 한정하지 않고, 액상 아크릴 모노머와 액상 아크릴 모노머 혼합물 모두를 동시에 정제탱크(310)에 공급하는 것도 가능하다.
다만, 액상 아크릴 모노머의 순도향상을 위해서는 액상 아크릴 모노머 혼합물과 혼합되지 않고 독립적으로 정제탱크(310)에 유입되는 것이 더 바람직할 것이다.
액상 아크릴 모노머가 정제탱크(310)로 공급이 어려울 경우, 액상 아크릴 모노머는 정제유입배관(311)을 따라 혼합물저장공급소(220)로 이동하여 액상 아크릴 모노머 혼합물과 함께 저장되는 것도 가능하다.
도 3은 제어부(600)의 제어관련 구성을 기능적으로 도시한 블록도이다.
제어부(600)는 정제탱크(310)의 내부압력을 측정하는 압력센서(S1)와 내부온도를 측정하는 온도센서(S2)로부터의 신호에 기초하여 정제펌프(320)와 보일러부(400)를 제어한다.
예를 들어, 압력센서(S1)에서 측정한 정제탱크(310)의 내부압력이 제어부(600)에 설정된 소정의 압력범위 보다 낮을 경우 정제펌프(320)의 동작은 유지되며, 내부압력이 압력범위에 이르면 정제펌프(320)의 동작은 중단된다.
여기서, 정제펌프(320)는 정제탱크(310)의 내부 압력을 조절하고, 증류된 기상 아크릴 모노머를 정제탱크(310)의 외부로 배출하는데 사용된다.
한편, 보일러부(400)에서는 부생물의 소각열을 이용하여 정제탱크(310) 내의 액상 아크릴 모노머 혼합물을 가열한다. 이때 제어부(600)에서는 온도센서(S2)의 온도신호에 기초하여 정제탱크(310) 내의 액상 아크릴 모노머 혼합물의 증류가 완료될 때까지 보일러부(400)의 가동을 유지한다.
증류된 기상 아크릴 모노머는 정제유출배관(312)을 통해 정제응축기(330)로 이송되며, 정제탱크(310) 내에 잔류하는 정제잔류물은 정제잔류물이송부(260)의 가동에 따라 정제잔류물이송배관(261)으로 배출된다.
여기서, 배출된 정제잔류물은 열분해로(110)에서 배출된 열분해잔류물과 함께 잔류물저장공급소(460)에 저장되어 보일러부(400)의 연료로 사용된다.
추가적으로, 제어부(600)에서는 순도측정부(360)에서 측정한 액상 아크릴 모노머의 투명도에 기초하여, 액상 아크릴 모노머의 추가적인 정제 여부를 결정하고 복귀선택밸브(V1)와 정제선택밸브(V2)와 저장선택밸브(V3)를 제어한다.
예를 들어, 순도측정부(360)에서 측정한 액상 아크릴 모노머의 투명도가 제어부(600)에서 설정된 기본값과 비교하여 소정의 목표 범위에 있지 않을 경우, 제어부(600)는 복귀선택밸브(V1)와 정제선택밸브(V2)를 정제탱크(310) 방향으로 개방하여 액상 아크릴 모노머를 정제탱크(310) 내부로 이송한다. 이러한 이송과정은 액상 아크릴 모노머의 순도가 목표 범위에 이를 때까지 반복적으로 진행되는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 순도측정부(360)에서는 액상 아크릴 모노머의 투명도를 바탕으로 순도를 측정하였지만, 이에 한정하지 않고 아크릴 모노머의 순도분석과 관련된 공지의 기술이라면 어느 것이든 사용이 가능하다.
이와 같은 제어부(600)의 정제펌프(320), 보일러부(400), 순도측정부(360)의 제어를 통해 폐아크릴의 재활용과정에서 발생되는 환경오염 물질의 배출을 최소화하고 간소화된 다단정제와 폐아크릴의 재활용에 소요되는 에너지 소비를 절감할 수 있다.
1 ; 폐아크릴 재활용장치 100 ; 열분해부
110 ; 열분해로 120 ; 전열히터
130 ; 교반기 200 ; 응축부
210 ; 기액분리기 300 ; 정제부
310 ; 정제탱크 320 ; 정제펌프
330 ; 정제응축기 340 ; 정제기액분리기
360 ; 순도측정부 400 ; 보일러부
410 ; 전열배관 450 ; 가스저장공급소
460 ; 잔류물저장공급소 470 ; 예비연료공급소
500 ; 정제가열기 600 ; 제어부
S1 ; 압력센서 S2 ; 온도센서
V1 ; 복귀선택밸브 V2 ; 정제선택밸브

Claims (5)

  1. 폐아크릴 재활용장치에 있어서,
    폐아크릴 분쇄물을 가열하여 기상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 열분해부;
    상기 기상 아크릴 모노머 혼합물을 냉각시켜 액상 아크릴 모노머 혼합물을 얻는 응축부;
    상기 응축부에서 배출된 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 수용하는 정제탱크와, 상기 정제탱크 내의 기상 아크릴 모노머를 감압 인출하는 정제펌프를 갖는 정제부;
    상기 열분해부와 상기 응축부와 상기 정제부 중 적어도 어느 하나에서 발생한 부생물을 소각하여 전열매체를 가열하는 보일러부;
    상기 전열매체로 상기 정제탱크 내의 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 가열하는 정제가열기;를 포함하며,
    상기 정제부는,
    상기 정제탱크 내에 잔존하는 정제잔류물을 인출하여 상기 보일러부로 공급하는 정제잔류물이송부;
    상기 정제펌프에 의해 배출된 상기 기상 아크릴 모노머를 냉각하여 액화시키는 정제응축기;
    상기 정제응축기에서 생성된 액상 아크릴 모노머와 미응축 정제가스를 분리하는 정제기액분리기;
    상기 정제기액분리기에서 분리된 상기 미응축 정제가스를 인출하여 상기 보일러부로 공급하는 정제가스이송부;
    상기 정제기액분리기에서 분리된 상기 액상 아크릴 모노머의 투명도를 측정하는 순도측정부;
    상기 정제기액분리기와 연결된 순도유출배관으로부터 분기되어 상기 액상 아크릴 모노머를 상기 정제탱크로 복귀시킬 수 있는 복귀배관;
    상기 복귀배관의 분기점에 마련되어 상기 액상 아크릴 모노머의 복귀를 선택할 수 있는 복귀선택밸브; 및
    상기 순도측정부에서 측정한 상기 액상 아크릴 모노머의 투명도에 기초하여 상기 액상 아크릴 모노머가 상기 순도유출배관과 상기 복귀배관 중 어느 하나로 이송되도록 상기 복귀선택밸브를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐아크릴 재활용장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복귀배관은 정제유입배관과 접속되며, 상기 복귀배관의 접속점에 상기 복귀배관으로부터의 상기 액상 아크릴 모노머와 혼합물저장공급소로부터의 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물 중 어느 하나를 상기 정제탱크에 공급하도록 선택할 수 있는 정제선택밸브를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 복귀배관으로 상기 액상 아크릴 모노머가 이송될 때, 상기 정제선택밸브가 상기 액상 아크릴 모노머를 공급하는 한편 상기 액상 아크릴 모노머 혼합물을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 폐아크릴 재활용장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 정제탱크의 내부 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 정제탱크의 내부 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 압력센서로부터의 압력신호와 상기 온도센서로부터의 온도신호에 기초하여, 상기 정제탱크의 내부 압력과 온도가 소정의 목표 범위에 있도록 상기 정제펌프와 상기 보일러부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐아크릴 재활용장치.
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