KR102544280B1

KR102544280B1 - 폐합성수지 열분해장치

Info

Publication number: KR102544280B1
Application number: KR1020220055930A
Authority: KR
Inventors: 박안수
Original assignee: 박안수
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-06-15

Abstract

본 발명은 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 열분해탱크 및 여과기 사이에 설치되고, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 상기 여과기에 통과시키기 전에 상기 발생가스에 포함된 왁스성분을 분리시켜 하방으로 모아 수거하며, 상기 발생가스는 상방으로 배출시켜 상기 여과기로 공급하는 왁스제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐합성수지 열분해장치{PYROLYSIS APPARATUS FOR PLASTIC WASTES}

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 문제를 해결하고자, 도 1에 도시된 바와 같이 등록특허공보 제10-1734033호의 '폐합성수지 열분해장치'가 개발되었다. 구체적으로, 상기 종래 기술에 따른 폐합성수지 열분해장치는 버너(11)의 화력에 의해 내부가 가열되는 가스연소실(10)과, 상기 가스연소실(10)과 연통되어 상기 버너(11)의 화력을 전달받아 내부가 가열되는 분해연소실(20)과, 상기 분해연소실(20)에 설치되고, 내부에 폐합성수지가 투입되어 수용된 후 상기 분해연소실(20)의 열기를 전달받아 상기 폐합성수지를 열분해하는 열분해탱크(30)와, 상기 열분해탱크(30)로부터 열분해된 발생가스를 여과한 후 응축시켜 재생오일을 생산하는 여과기(40) 및 응축기(50)를 포함한다.

그러나, 상술한 종래기술에 따른 폐합성수지 열분해장치의 경우 폐합성수지를 열분해하게 되면, 그 생성물로 발생가스와 오일/왁스 및 고체 생성물로 나눌 수 있는데, 고체 생성물은 열분해탱크(30) 내에 잔류하고, 오일/왁스는 발생가스에 함유된 상태로 여과기(40) 및 응축기(50)를 거쳐 여과된 후 재생오일만을 별도로 생산하게 되는 것이다.

이때, 발생가스에 포함된 왁스의 경우 관 막힘 등의 공정운영의 장애를 일으킬 뿐만 아니라 여과기(40)의 필터 수명을 단축시키고, 특히 생산된 재생오일에 다량의 왁스가 함유됨에 따라 연료유의 품질저하로 인해 사용시 상분리로 인해 보관의 어려움과 연소기관 이용시 노즐의 막힘 등을 불러와 연료유로서의 사용효율이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 열분해탱크에서 폐합성수지가 열분해된 후 생성된 발생가스를 여과기 및 응축기에 공급하기 전에 왁스성분을 효율적으로 분리 제거할 수 있어 양질의 재생오일을 생산할 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 열분해탱크 및 여과기 사이에 설치되고, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 상기 여과기에 통과시키기 전에 상기 발생가스에 포함된 왁스성분을 분리시켜 하방으로 모아 수거하며, 상기 발생가스는 상방으로 배출시켜 상기 여과기로 공급하는 왁스제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 왁스제거부는, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 상기 발생가스가 공급되는 가스공급관과, 상부의 원통 형상으로 된 제1 상부챔버 및 상기 제1 상부챔버로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제1 하부챔버로 구성되고, 상기 가스공급관이 상기 제1 상부챔버의 측면을 통해 법선방향으로 결합되어 상기 발생가스가 내부로 공급되면서 원심력에 의해 하방을 향해 와류를 형성하는 제1 와류챔버와, 상단이 상기 제1 상부챔버의 상방으로 돌출되고, 하단이 상기 제1 상부챔버의 내부를 향하도록 상기 제1 상부챔버의 밀폐된 상면의 중앙을 관통하여 고정 설치되며, 상기 제1 와류챔버의 내부로 공급된 상기 발생가스의 일부를 배출하여 상기 여과기로 공급하는 가스배출관과, 상부의 원통 형상으로 된 제2 상부챔버 및 상기 제2 상부챔버로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제2 하부챔버로 구성되고, 상기 제2 상부챔버의 밀폐된 상면의 중앙을 관통하여 상기 제1 하부챔버의 하단과 연통된 제2 와류챔버와, 상단이 상기 제1 하부챔버의 하단과 연통되도록 결합되고, 하단이 상기 제2 상부챔버의 내부를 향하도록 연장 형성되어 상기 제1 와류챔버의 내부로 공급된 상기 발생가스를 상기 제2 와류챔버의 내부로 유입시키는 가스연통관과, 일단이 상기 제2 상부챔버의 측면에 연통되도록 결합되고, 타단이 상기 가스배출관의 상부에 연통되도록 결합되어 상기 제2 와류챔버의 내부로 유입된 상기 발생가스를 상기 가스배출관의 상방으로 유출시키는 가스유출관과, 상기 제1 와류챔버 및 제2 와류챔버를 경유하는 상기 발생가스로부터 분리된 왁스성분을 모아 수거하도록 상기 제2 하부챔버의 하부에 설치된 왁스수거챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발생가스는, 상기 가스공급관을 통해 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관으로 유출시키고, 상기 왁스성분은, 상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 제2 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버에 수거되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 왁스제거부는, 원뿔 형상으로 꼭지점이 상기 가스연통관의 하단에 근접하도록 상기 제2 와류챔버의 내부에 설치된 가스충돌부재를 더 포함하고, 상기 가스연통관은, 상기 제2 와류챔버의 내부로 유입시키는 상기 발생가스의 유입속도를 높이기 위하여 상단으로부터 하단으로 갈수록 축경되는 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발생가스는, 상기 가스공급관을 통해 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재에 충돌한 후 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관으로 유출시키고, 상기 왁스성분은, 상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재에 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 가스충돌부재의 측면을 타고 하방을 향해 흘러내리며, 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 3차로 분리되어 상기 제2 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버에 수거되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 열분해탱크에서 폐합성수지가 열분해된 후 생성된 발생가스를 여과기 및 응축기에 공급하기 전에 왁스성분을 효율적으로 분리 제거할 수 있어 관 막힘 등의 공정운영의 장애를 해소하고, 여과기의 필터 수명을 향상시킬 수 있으며, 양질의 재생오일을 생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 폐합성수지 열분해장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치의 일 실시예를 도시한 구성도이며,
도 3은 도 2의 실시예 중 왁스제거부의 일 실시예를 도시한 요부 측단면도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 평단면도이며,
도 5는 도 2의 실시예 중 왁스제거부의 다른 실시예를 도시한 요부 측단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 도 2에 도시된 바와 같이 가스연소실(100), 분해연소실(200), 열분해탱크(300), 여과기(400), 응축기(500) 및 왁스제거부(600)를 포함하여 이루어지고, 상기 왁스제거부(600)는 도 3 내지 5에 도시된 바와 같이 가스공급관(610), 제1 와류챔버(620), 가스배출관(630), 제2 와류챔버(640), 가스연통관(650), 가스유출관(660) 및 왁스수거챔버(670)를 포함하고, 가스충돌부재(680)를 더 포함할 수 있다.

가스연소실(100)은 도 2에 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.

분해연소실(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 가스연소실(100)과 연통되어 상기 버너(110)의 화력을 전달받아 내부가 가열된다. 이러한 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 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 가능하며, 문제가 되는 탄소수 18 내지 45의 왁스성분도 있다. 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 왁스제거부(600)를 통해 왁스성분이 제거된 상태로 여과기(400)를 거쳐 여과된 후 응축기(500)를 거치면서 재생오일로 생산되고, 기체생성물은 연료가스로 포집하거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 폐가스를 버너(110)의 화력발생을 위해 재사용할 수 있다.

즉, 여과기(400) 및 응축기(500)는 도 2에 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.

여기서, 왁스제거부(600)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열분해탱크(300) 및 여과기(400) 사이에 설치되고, 상기 열분해탱크(300)로부터 열분해된 발생가스를 상기 여과기(400)에 통과시키기 전에 상기 발생가스에 포함된 왁스성분을 분리시켜 하방으로 모아 수거하며, 상기 발생가스는 상방으로 배출시켜 상기 여과기(400)로 공급한다.

이러한 왁스제거부(600)를 통한 왁스성분의 제거방법은 재생오일과의 분자량 차이, 즉 왁스성분의 분자량이 크기 때문에 이러한 분자량의 크기를 이용한 분리방법을 사용하되, 특히 충돌에 의한 충격량으로 발생가스로부터 왁스성분의 분리를 더욱 효율적으로 수행할 수 있다. 다만, 충돌에 의한 충격량으로의 분리방법에만 치중하게 되면 발생가스에 포함된 액체생성물인 재생오일 역시 왁스성분과 함께 분리되기 쉬우므로 분자량의 크기에 따른 분리방법을 1차로 수행하되 2차로 충돌에 의한 충격량의 분리방법을 수행하는 것이 발생가스에 오일은 남기면서 왁스성분만을 효율적으로 제거할 수 있을 것이다..

이를 위하여, 구체적으로 상기 왁스제거부(600)는 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이 가스공급관(610), 제1 와류챔버(620), 가스배출관(630), 제2 와류챔버(640), 가스연통관(650), 가스유출관(660) 및 왁스수거챔버(670)를 포함하고, 도 5에 도시된 바와 같이 가스충돌부재(680)를 더 포함할 수 있다.

가스공급관(610)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상기 열분해탱크(300)로부터 열분해된 상기 발생가스가 공급된다. 열분해탱크(300)로부터 열분해된 발생가스에는 고체생성물만 제거된 상태로 액체생성물인 오일 및 왁스성분이 포함된 기체생성물이고, 이러한 발생가스가 상기 가스공급관(610)을 통해 후술하는 제1 와류챔버(620)로 공급된다.

제1 와류챔버(620)는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상부의 원통 형상으로 된 제1 상부챔버(621) 및 상기 제1 상부챔버(621)로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제1 하부챔버(622)로 구성되고, 상기 가스공급관(610)이 상기 제1 상부챔버(621)의 측면을 통해 법선방향으로 결합되어 상기 발생가스가 내부로 공급되면서 원심력에 의해 하방을 향해 와류를 형성한다. 즉, 상기 발생가스가 제1 와류챔버(620)의 내부로 공급되면서 제1 와류챔버(620)의 내주면을 따라 와류를 형성하게 되고, 그에 따른 원심력으로 분자량이 큰 왁스성분만 발생가스로부터 분리되는 것이다. 이때, 제1 하부채버(622)가 상광하협 형상인 이유는 발생가스가 와류를 형성하면서 하방으로 이동하면서 속도를 높이기 위한 것이다. 이렇게 발생가스로부터 분리된 왁스성분은 제1 와류챔버(620)의 내측면을 타고 흘러내리게 된다.

가스배출관(630)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상단이 상기 제1 상부챔버(621)의 상방으로 돌출되고, 하단이 상기 제1 상부챔버(621)의 내부를 향하도록 상기 제1 상부챔버(621)의 밀폐된 상면의 중앙을 관통하여 고정 설치되며, 상기 제1 와류챔버(620)의 내부로 공급된 상기 발생가스의 일부를 배출하여 상기 여과기(400)로 공급한다. 가스배출관(630)의 하단이 도면상 제1 상부챔버(621)의 하단까지 연장되어 있는데, 이는 가스공급관(610)을 통해 공급되는 발생가스가 제1 상부챔버(621)의 측면을 통해 공급될 때 바로 가스공급관(610)의 하단으로 배출되지 않고 와류가 충분히 형성되도록 하기 위한 것이다. 이렇게 제1 와류챔버(620)의 내부에 공급된 발생가스가 충분히 와류가 형성되어 왁스성분이 제거되면, 분자량이 큰 왁스성분이 제거된 발생가스는 가벼워지고, 가벼워진 발생가스는 제1 와류챔버(620)의 중앙으로 모이면서 상승기류를 타고 상기 가스배출관(630)의 하단을 통해 상방으로 배출된다. 반대로 왁스성분이 제거되지 못한 나머지 발생가스는 제1 와류챔버(620)의 하단을 통해 후술하는 가스연통관(650)을 거쳐 제2 와류챔버(640)로 유입되게 된다.

제2 와류챔버(640)는 도 3에 도시된 바와 같이 상부의 원통 형상으로 된 제2 상부챔버(641) 및 상기 제2 상부챔버(641)로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제2 하부챔버(642)로 구성되고, 상기 제2 상부챔버(641)의 밀페된 상면의 중앙을 관통하여 상기 제1 하부챔버(622)의 하단과 연통된다.

이때, 가스연통관(650)은 도 3에 도시된 바와 같이 상단이 상기 제1 하부챔버(622)의 하단과 연통되도록 결합되고, 하단이 상기 제2 상부챔버(641)의 내부를 향하도록 연장 형성되어 상기 제1 와류챔버(620)의 내부로 공급된 상기 발생가스를 상기 제2 와류챔버(640)의 내부로 유입시킨다.

또한, 가스유출관(660)은 도 3에 도시된 바와 같이 일단이 상기 제2 상부챔버(641)의 측면에 연통되도록 결합되고, 타단이 상기 가스배출관(630)의 상부에 연통되도록 결합되어 상기 제2 와류챔버(640)의 내부로 유입된 상기 발생가스를 상기 가스배출관(630)의 상방으로 유출시킨다.

즉, 제1 와류챔버(620)를 통과한 발생가스 중 왁스성분이 제거되지 못한 나머지 발생가스는 제1 하부챔버(622)의 하단을 통해 하방으로 이동하게 되는데, 가스연통관(650)을 통해 제2 와류챔버(640)의 내부로 유입되는 것이다. 이는 상기 가스유출관(660)이 제2 상부챔버(641)의 측면에 결합되므로 제1 와류챔버(620)로부터 제2 와류챔버(640)로 유입되는 발생가스가 가스유출관(660)을 통해 바로 유출되지 않도록 가스연통관(650)의 하단을 하방으로 길게 연장해 놓는 이유이다. 이렇게 가스연통관(650)을 통해 제2 와류챔버(640)의 내부로 유입된 발생가스는 하방을 향해 좌우로 퍼지면서 제2 하부챔버(642)의 내측면에 충돌하면서 충격량에 의해 왁스성분이 분리되고, 왁스성분이 분리된 발생가스는 상승기류를 타고 상기 가스유출관(660)을 통해 가스배출관(630)의 상방으로 배출된다.

왁스수거챔버(670)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 와류챔버(620) 및 제2 와류챔버(640)를 경유하는 상기 발생가스로부터 분리된 왁스성분을 모아 수거하도록 상기 제2 하부챔버(642)의 하부에 설치된다. 즉, 제1 와류챔버(620)에서는 발생가스가 원심력에 의해 왁스성분이 분리되어 제1 와류챔버(620)의 내주면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 제2 와류챔버(640)에서는 발생가스가 내측면에 충돌하여 충격량에 의해 왁스성분이 분리되어 제2 와류챔버(640)의 내주면을 타고 하방을 향해 흘러내리게 되며, 이렇게 제1 와류챔버(620) 및 제2 와류챔버(640)의 내주면을 타고 하방을 향해 흘러내린 왁스성분은 왁스수거챔버(670)에 수거되는 것이다.

도 3을 참조하여 상기 발생가스 및 왁스성분 각각의 관점에서 흐름을 살펴보면, 먼저 상기 발생가스는 상기 가스공급관(610)을 통해 상기 제1 상부챔버(621)의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버(622)의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관(630)을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관(650)을 통해 상기 제2 상부챔버(641)의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버(642)의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관(660)으로 유출시킨다. 다음으로, 상기 왁스성분은 상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버(621)의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버(622)의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버(620)의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관(650)을 통해 상기 제2 상부챔버(641)의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버(642)의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 제2 와류챔버(640)의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버(670)에 수거된다.

상술한 바와 같이 제1 와류챔버(620)에서의 원심력에 의한 왁스성분의 제거와 제2 와류챔버(640)에서의 충돌에 의한 왁스성분의 제거방식을 사용하였는데, 제2 와류챔버(640)의 충돌에 의한 왁스성분의 제거를 보다 강화하여 보다 효율적인 왁스성분의 제거를 수행하고자 도 5에 도시된 바와 같이 가스충돌부재(680)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 왁스제거부(600)는 도 5에 도시된 바와 같이 원뿔 형상으로 꼭지점이 상기 가스연통관(650)의 하단에 근접하도록 상기 제2 와류챔버(640)의 내부에 설치된 가스충돌부재(680)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 가스연통관(650)은 상기 제2 와류챔버(640)의 내부로 유입시키는 상기 발생가스의 유입속도를 높이기 위하여 상단으로부터 하단으로 갈수록 축경되는 형상을 가진다. 이를 통하여, 제2 와류챔버(640)에서의 충돌에 의한 왁스성분의 제거방식을 가스충돌부재(680)에 의한 1차 충돌 및 제2 하부챔버(642)의 내측면에 의한 2차 충돌로 복합적으로 수행하여 왁스성분의 보다 효율적인 제거를 수행할 수 있다.

이 경우 도 5을 참조하여 상기 발생가스 및 왁스성분 각각의 관점에서 흐름을 살펴보면, 먼저 상기 발생가스는 상기 가스공급관(610)을 통해 상기 제1 상부챔버(621)의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버(622)의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관(630)을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관(650)을 통해 상기 제2 상부챔버(641)의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재(680)에 충돌한 후 상기 제2 하부챔버(652)의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관(660)으로 유출시킨다. 다음으로, 상기 왁스성분은 상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버(621)의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버(622)의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버(620)의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관(650)을 통해 상기 제2 상부챔버(641)의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재(680)에 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 가스충돌부재(680)의 측면을 타고 하방을 향해 흘러내리며, 상기 제2 하부챔버(642)의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 3차로 분리되어 상기 제2 와류챔버(640)의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버(670)에 수거된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폐합성수지 열분해장치는, 열분해탱크(30)에서 폐합성수지가 열분해된 후 생성된 발생가스를 여과기(400) 및 응축기(500)에 공급하기 전에 왁스성분을 효율적으로 분리 제거할 수 있어 관 막힘 등의 공정운영의 장애를 해소하고, 여과기의 필터 수명을 향상시킬 수 있으며, 양질의 재생오일을 생산할 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
400 : 여과기
500 : 응축기
600 : 왁스제거부 610 : 가스공급관
620 : 제1 와류챔버
621 : 제1 상부챔버 622 : 제1 하부챔버
630 : 가스배출관
640 : 제2 와류챔버
641 : 제2 상부챔버 642 : 제2 하부챔버
650 : 가스연통관 660 : 가스유출관
670 : 왁스수거챔버 680 : 가스충돌부재

Claims

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 응축기와, 상기 열분해탱크 및 여과기 사이에 설치되고, 상기 열분해탱크로부터 열분해된 발생가스를 상기 여과기에 통과시키기 전에 상기 발생가스에 포함된 왁스성분을 분리시켜 하방으로 모아 수거하며, 상기 발생가스는 상방으로 배출시켜 상기 여과기로 공급하는 왁스제거부를 포함하고,
상기 왁스제거부는,
상기 열분해탱크로부터 열분해된 상기 발생가스가 공급되는 가스공급관과,
상부의 원통 형상으로 된 제1 상부챔버 및 상기 제1 상부챔버로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제1 하부챔버로 구성되고, 상기 가스공급관이 상기 제1 상부챔버의 측면을 통해 법선방향으로 결합되어 상기 발생가스가 내부로 공급되면서 원심력에 의해 하방을 향해 와류를 형성하는 제1 와류챔버와,
상단이 상기 제1 상부챔버의 상방으로 돌출되고, 하단이 상기 제1 상부챔버의 내부를 향하도록 상기 제1 상부챔버의 밀폐된 상면의 중앙을 관통하여 고정 설치되며, 상기 제1 와류챔버의 내부로 공급된 상기 발생가스의 일부를 배출하여 상기 여과기로 공급하는 가스배출관과,
상부의 원통 형상으로 된 제2 상부챔버 및 상기 제2 상부챔버로부터 하방으로 연장된 상광하협 형상의 제2 하부챔버로 구성되고, 상기 제2 상부챔버의 밀폐된 상면의 중앙을 관통하여 상기 제1 하부챔버의 하단과 연통된 제2 와류챔버와,
상단이 상기 제1 하부챔버의 하단과 연통되도록 결합되고, 하단이 상기 제2 상부챔버의 내부를 향하도록 연장 형성되어 상기 제1 와류챔버의 내부로 공급된 상기 발생가스를 상기 제2 와류챔버의 내부로 유입시키는 가스연통관과,
일단이 상기 제2 상부챔버의 측면에 연통되도록 결합되고, 타단이 상기 가스배출관의 상부에 연통되도록 결합되어 상기 제2 와류챔버의 내부로 유입된 상기 발생가스를 상기 가스배출관의 상방으로 유출시키는 가스유출관과,
상기 제1 와류챔버 및 제2 와류챔버를 경유하는 상기 발생가스로부터 분리된 왁스성분을 모아 수거하도록 상기 제2 하부챔버의 하부에 설치된 왁스수거챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 발생가스는,
상기 가스공급관을 통해 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관으로 유출시키고,
상기 왁스성분은,
상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 제2 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버에 수거되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해장치.
제1항에 있어서,
상기 왁스제거부는,
원뿔 형상으로 꼭지점이 상기 가스연통관의 하단에 근접하도록 상기 제2 와류챔버의 내부에 설치된 가스충돌부재를 더 포함하고,
상기 가스연통관은,
상기 제2 와류챔버의 내부로 유입시키는 상기 발생가스의 유입속도를 높이기 위하여 상단으로부터 하단으로 갈수록 축경되는 형상인 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해장치.
제4항에 있어서,
상기 발생가스는,
상기 가스공급관을 통해 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하면서 일부는 상기 가스배출관을 통해 상방으로 배출되고, 나머지는 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재에 충돌한 후 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하면서 상승기류를 타고 상기 가스유출관으로 유출시키고,
상기 왁스성분은,
상기 발생가스가 상기 제1 상부챔버의 측면 법선방향으로 공급되어 상기 제1 하부챔버의 하방을 향해 와류를 형성하는 경우 원심력에 의해 상기 발생가스로부터 1차로 분리되어 상기 제1 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리고, 상기 발생가스가 상기 가스연통관을 통해 상기 제2 상부챔버의 하방으로 유입되어 상기 가스충돌부재에 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 2차로 분리되어 상기 가스충돌부재의 측면을 타고 하방을 향해 흘러내리며, 상기 제2 하부챔버의 내측면을 향해 충돌하는 경우 충격량에 의해 상기 발생가스로부터 3차로 분리되어 상기 제2 와류챔버의 내측면을 타고 하방을 향해 흘러내리면서 상기 왁스수거챔버에 수거되는 것을 특징으로 하는 폐합성수지 열분해장치.