KR102572308B1 - Method for manufacturing eco-friendly deicing agent using tobacco waste and eco-friendly deicing agent manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 친환경 제설제에 관한 것으로, 담배폐기물을 파쇄 및 선별한 후 열분해오일을 수득하는 단계; 상기 수득된 열분해오일을 증류하여 아세트산을 수득하는 단계; 및 상기 수득된 아세트산을 돌로마이트 및 물과 반응시켜 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계;를 포함함으로써, 담배폐기물을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경피해를 감소시킬 수 있는 친환경 제설제를 제공할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste and an eco-friendly snow remover prepared according to the method, comprising the steps of crushing and sorting tobacco waste to obtain pyrolysis oil; Distilling the obtained pyrolysis oil to obtain acetic acid; And reacting the obtained acetic acid with dolomite and water to produce liquid calcium magnesium acetate (CMA); by including, eco-friendly snow removal that can improve economic feasibility by recycling tobacco waste and reduce environmental damage can provide a
Description
본 발명은 담배폐기물을 파쇄 및 선별하여 수득한 담배필터를 열분해하여 아세트산을 다량 함유한 열분해오일을 수득한 후에, 증류 과정을 통해 고농도 아세트산을 회수하고, 고농도 아세트산, 돌로마이트 및 물을 교반 및 반응시켜 무염 제설제를 제조함으로써, 담배폐기물을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경피해를 감소시킬 수 있는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 친환경 제설제에 관한 것이다.The present invention pyrolyzes tobacco filters obtained by shredding and sorting tobacco waste to obtain pyrolysis oil containing a large amount of acetic acid, recovers high-concentration acetic acid through a distillation process, stirs and reacts high-concentration acetic acid, dolomite and water By producing a salt-free snow remover, it relates to a method for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste, which can not only improve economics by recycling tobacco waste but also reduce environmental damage, and an eco-friendly snow remover manufactured thereby.
잘 알려진 바와 같이, 현재 국내시장에서 거래되고 있는 제설제는 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(CaCl2) 등과 같은 고염 제설제와 염소함유량을 낮추어 고염 제설제의 환경피해를 줄인 저염 친환경 제설제로 구분되며, 도로, 항만, 공항 등 다양한 시설에 쌓인 눈을 녹이거나 재결빙 방지를 위해 주로 사용된다.As is well known, deicing agents currently traded in the domestic market are divided into high-salt deicing agents such as sodium chloride (NaCl) and calcium chloride (CaCl 2 ) and low-salt eco-friendly deicing agents that reduce environmental damage of high-salt deicing agents by lowering the chlorine content, It is mainly used to melt snow accumulated in various facilities such as roads, ports, and airports, or to prevent re-icing.
여기에서, 염화물계 제설제의 경우 융빙 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 가격도 저렴하기에 가장 많이 사용되고 있으나, 염소 성분의 강한 산화력으로 인해 도로의 포트홀 현상이 유발되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 자동차 하부나 교량을 부식시키거나 가로수를 고사시키는 등 여러 가지 문제점이 있는 것으로 알려져 있다.Here, in the case of chloride-based snow remover, it is most commonly used because it has excellent ice melting performance and is inexpensive, but there is a problem of pothole phenomenon in the road due to the strong oxidizing power of the chlorine component, as well as the lower part of the car or bridge It is known that there are various problems such as corrosion or death of street trees.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 비염화물계 제설제에 대한 연구개발이 이루어지고 있는데, 이중 대표적인 물질이 칼슘마그네슘아세테이트(CMA : Calcium Magnesium Acetate)로서, 전술한 고염 제설제의 여러 가지 문제점을 해결할 수 있지만, 제조 단가의 절반 이상을 차지하는 아세트산의 원료비용 부담 때문에 경제성이 떨어져 상용화가 쉽지 않은 문제점이 있다.In order to solve these problems, research and development on non-chloride-based snow removers is being conducted. Among them, a representative material is calcium magnesium acetate (CMA: Calcium Magnesium Acetate), which can solve various problems of the above-mentioned high salt snow removers, Due to the burden of raw material cost of acetic acid, which accounts for more than half of the manufacturing cost, there is a problem that commercialization is not easy due to low economic feasibility.
한편, 담배필터 및 꽁초의 경우 순수한 폴리머로 회수되지 못하고, 종이, 담뱃잎 또는 담뱃재가 혼합된 상태로 배출되는데, 이러한 담배꽁초의 재활용을 위해 흡연 후 잔류물을 용매로 제거한 후에, 담배필터를 안경테, 가구 등의 소재로 활용하고자 하는 재활용 연구가 일부 진행되고는 있지만, 다량의 용매 사용으로 인해 경제성 및 환경성 확보가 어려운 상황이이며, 이에 담배필터 및 꽁초 폐기물에 대한 재활용 방법 개발이 필요한 상황이다.On the other hand, in the case of cigarette filters and butts, they are not recovered as pure polymers and are discharged in a mixed state with paper, tobacco leaves or tobacco ash. After removing the residue after smoking with a solvent for recycling these cigarette butts, the cigarette filters are used as eyeglass frames, Although some research on recycling to be used as a material for furniture is being conducted, it is difficult to secure economic feasibility and environmental performance due to the use of a large amount of solvent, and therefore, it is necessary to develop a recycling method for cigarette filters and butt waste.
본 발명은 담배폐기물을 파쇄 및 선별하여 수득한 담배필터를 열분해하여 아세트산을 다량 함유한 열분해오일을 수득한 후에, 증류 과정을 통해 고농도 아세트산을 회수하고, 고농도 아세트산, 돌로마이트 및 물을 교반 및 반응시켜 무염 제설제를 제조함으로써, 담배폐기물을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경피해를 감소시킬 수 있는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 친환경 제설제를 제공하고자 한다.The present invention pyrolyzes tobacco filters obtained by shredding and sorting tobacco waste to obtain pyrolysis oil containing a large amount of acetic acid, recovers high-concentration acetic acid through a distillation process, stirs and reacts high-concentration acetic acid, dolomite and water By producing a salt-free snow remover, it is intended to provide a method for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste that can improve economic feasibility by recycling tobacco waste and reduce environmental damage, and an eco-friendly snow remover manufactured accordingly.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned purposes, and other objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. .
본 발명의 일 측면에 따르면, 담배폐기물을 파쇄 및 선별한 후 열분해오일을 수득하는 단계; 상기 수득된 열분해오일을 증류하여 아세트산을 수득하는 단계; 및 상기 수득된 아세트산을 돌로마이트 및 물과 반응시켜 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계;를 포함하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, obtaining pyrolysis oil after crushing and sorting tobacco waste; Distilling the obtained pyrolysis oil to obtain acetic acid; And reacting the obtained acetic acid with dolomite and water to prepare liquid calcium magnesium acetate (CMA); a method for producing an eco-friendly snow remover using tobacco waste may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법은, 상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트를 건조하여 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계;를 더 포함하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the manufacturing method of the eco-friendly snow remover using the tobacco waste, drying the liquid calcium magnesium acetate to produce solid calcium magnesium acetate (CMA); tobacco waste further comprising A method for manufacturing an eco-friendly snow remover used may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열분해오일을 수득하는 단계는, 분쇄기를 이용하여 상기 담배폐기물을 파쇄한 후, 체거름선별기를 통해 분류하여 담배필터를 회수하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of obtaining the pyrolysis oil is an eco-friendly snow remover using tobacco waste, which crushes the tobacco waste using a grinder and then sorts through a sieve to recover the tobacco filter. A manufacturing method may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열분해오일을 수득하는 단계는, 열분해장치를 이용하여 상기 회수된 담배필터를 열분해한 후에, 생성되는 기체상 물질을 기 설정된 응축온도범위에서 응축하여 회수하는 방식으로 상기 열분해오일을 수득하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of obtaining the pyrolysis oil is to pyrolyze the recovered cigarette filter using a pyrolysis device, and then condense and recover the resulting gaseous material within a preset condensation temperature range. A method for producing an eco-friendly snow remover using tobacco waste to obtain the pyrolysis oil in a manner may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 아세트산을 수득하는 단계는, 증류기를 이용하여 기 설정된 증류온도범위에서 증류하여 적어도 90%의 순도를 갖는 상기 아세트산을 수득하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of obtaining the acetic acid, an eco-friendly snow removal agent using tobacco waste to obtain the acetic acid having a purity of at least 90% by distillation at a predetermined distillation temperature range using a distillation machine A manufacturing method may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는, 상기 아세트산 100 중량부에 대해 상기 돌로마이트 60-200 중량부와, 상기 물 400-600 중량부를 반응시키는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of preparing the liquid calcium magnesium acetate (CMA) is a cigarette in which 60-200 parts by weight of the dolomite and 400-600 parts by weight of the water are reacted with respect to 100 parts by weight of the acetic acid. A method for manufacturing an eco-friendly snow remover using waste may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는, 상기 아세트산 100 중량부에 대해 수산화칼륨 수용액 50-150 중량부를 더 첨가하여 반응시키는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of preparing the liquid calcium magnesium acetate (CMA), eco-friendly snow removal using tobacco waste reacted by adding 50-150 parts by weight of potassium hydroxide solution to 100 parts by weight of the acetic acid A manufacturing method of the article may be provided.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는, 건조기를 이용하여 90-100 ℃의 온도범위에서 건조하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to one aspect of the present invention, the step of preparing the solid calcium magnesium acetate (CMA) is provided with a method for producing an eco-friendly snow remover using tobacco waste that is dried at a temperature range of 90-100 ° C using a dryer. It can be.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 친환경 제설제가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, an eco-friendly snow remover manufactured according to the manufacturing method of any one of the above may be provided.
본 발명은 담배폐기물을 파쇄 및 선별하여 수득한 담배필터를 열분해하여 아세트산을 다량 함유한 열분해오일을 수득한 후에, 증류 과정을 통해 고농도 아세트산을 회수하고, 고농도 아세트산, 돌로마이트 및 물을 교반 및 반응시켜 무염 제설제를 제조함으로써, 담배폐기물을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경피해를 감소시킬 수 있는 친환경 제설제를 제공할 수 있다.The present invention pyrolyzes tobacco filters obtained by shredding and sorting tobacco waste to obtain pyrolysis oil containing a large amount of acetic acid, recovers high-concentration acetic acid through a distillation process, stirs and reacts high-concentration acetic acid, dolomite and water By producing a salt-free snow remover, it is possible to provide an eco-friendly snow remover capable of reducing environmental damage as well as improving economic feasibility by recycling tobacco waste.
특히, 본 발명을 통해 제조되는 친환경 제설제는 종래에 칼슘마그네슘아세테이트(CMA) 생산 공정에서 원료비 비중이 가장 높은 아세트산을 담배폐기물로부터 재활용하여 생산함으로써, 공정 비용을 절감할 수 있고, 생산된 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 사용할 경우 도로 손상, 차량 부식, 가로수 고사 등의 환경피해를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the eco-friendly snow remover produced through the present invention can reduce process costs by recycling and producing acetic acid, which has the highest raw material cost ratio, from tobacco waste in the conventional calcium magnesium acetate (CMA) production process, and the produced calcium magnesium The use of acetate (CMA) has the advantage of reducing environmental damage such as road damage, vehicle corrosion, and street tree death.
또한, 본 발명은 담배필터 및 꽁초를 포함하는 담배폐기물을 이용하여 친환경 제설제를 제조하는데 재활용 기법을 제시함으로써, 담배폐기물의 실질적인 재활용 기술을 제공할 수 있고, 담배폐기물의 열분해 및 증류 과정을 통해 생산된 아세트산을 친환경 제설제 합성 원료로 활용함으로써, 종래의 친환경 제설제 생산 공정의 경제성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 제설제의 상용화 및 보급률을 실질적으로 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can provide a practical recycling technology for tobacco waste by presenting a recycling technique for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste including cigarette filters and butts, and through the pyrolysis and distillation process of tobacco waste By utilizing the produced acetic acid as a raw material for synthesizing an eco-friendly snow remover, it is possible to improve the economic feasibility of a conventional eco-friendly snow remover production process and substantially improve the commercialization and penetration rate of the snow remover.
한편, 본 발명은 담배폐기물의 열분해 과정에서 생산되는 열분해오일과 고형촤(char)를 연료 및 화학 원료로 사용함으로써, 화석연료의 사용량을 감소시킬 수 있어 탄소중립에 기여할 수 있으며, 담배폐기물의 환경 유출로 인해 발생하는 유해화합물 및 미세플라스틱 생성에 의해 야기되는 여러 가지 환경 문제를 최소화할 수 있다.On the other hand, the present invention can contribute to carbon neutrality by reducing the amount of fossil fuel used by using pyrolysis oil and solid char produced in the pyrolysis process of tobacco waste as fuel and chemical raw materials, and can contribute to environmental protection of tobacco waste. It is possible to minimize various environmental problems caused by the generation of hazardous compounds and microplastics caused by spillage.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 담배폐기물을 이용하여 친환경 제설제를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이고,
도 2는 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 담배폐기물을 이용하여 친환경 제설제를 제조하는 각 단계를 설명하기 위한 도면이며,
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 제설제와 종래 고염 제설제의 융빙성능 테스트와 그 결과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart showing a process of manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste according to an embodiment of the present invention,
2 to 7 are views for explaining each step of manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste according to an embodiment of the present invention,
8 and 9 are views for explaining the ice melting performance test and the result of the eco-friendly snow removal agent and the conventional high salt snow removal agent according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and characteristics of the embodiments of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 담배폐기물을 이용하여 친환경 제설제를 제조하는 과정을 나타낸 플로우차트이고, 도 2는 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 담배폐기물을 이용하여 친환경 제설제를 제조하는 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a flow chart showing a process for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 7 are eco-friendly using tobacco waste according to an embodiment of the present invention. It is a drawing for explaining each step of manufacturing a snow remover.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 담배폐기물을 파쇄 및 선별한 후 열분해오일을 수득할 수 있다(단계100).1 to 7, pyrolysis oil can be obtained after crushing and sorting tobacco waste (step 100).
상기 열분해오일을 수득하는 단계(100)에서는, 분쇄기를 이용하여 담배폐기물을 파쇄한 후, 체거름선별기를 통해 분류하여 담배필터를 회수할 수 있다.In the step 100 of obtaining the pyrolysis oil, the cigarette waste may be crushed using a grinder and then classified through a sieve to recover the cigarette filter.
예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같은 분쇄기를 이용하여 담배꽁초를 포함하는 담배폐기물을 파쇄할 수 있고, 파쇄된 담배꽁초를 도 3에 도시한 바와 같은 체거름선별기를 이용하여 분류한 후 담배필터를 회수할 수 있다. 여기에서, 담배필터를 선별하고 남은 재, 담배잎, 종이 등은 폐기될 수 있다.For example, tobacco waste including cigarette butts may be shredded using a shredder as shown in FIG. 2, and the shredded cigarette butts may be classified using a sieve sorter as shown in FIG. The filter can be retrieved. Here, ashes, tobacco leaves, paper, etc. remaining after screening the cigarette filters may be discarded.
또한, 상기 열분해오일을 수득하는 단계(100)에서는, 열분해장치를 이용하여 회수된 담배필터를 열분해한 후에, 생성되는 기체상 물질을 기 설정된 응축온도범위에서 응축하여 회수하는 방식으로 열분해오일을 수득할 수 있다.In addition, in the step 100 of obtaining the pyrolysis oil, pyrolysis oil is obtained by pyrolyzing the recovered cigarette filter using a pyrolysis device, condensing and recovering the resulting gaseous material in a predetermined condensation temperature range. can do.
여기에서, 담배폐기물(즉, 담배필터)의 열분해에 의한 오일 생산은 담배폐기물을 열분해반응기에 넣고 무산소분위기에서 환원 및 분해하는 것으로, 열분해 공정은 400-600 ℃의 온도범위로 하는 것이 바람직하며, 열분해공정조건에 따른 열분해 오일의 수율 및 오일 내 아세트산 순도가 다르기 때문에, 열분해반응기의 특성 및 투입 에너지 비용을 고려하여 최적화 공정을 설계할수 있다.Here, oil production by pyrolysis of tobacco waste (i.e., cigarette filter) is to put tobacco waste into a pyrolysis reactor and reduce and decompose it in an anoxic atmosphere, and the pyrolysis process is preferably in the temperature range of 400-600 ° C., Since the yield of pyrolysis oil and the purity of acetic acid in the oil vary according to the pyrolysis process conditions, the optimization process can be designed in consideration of the characteristics of the pyrolysis reactor and the input energy cost.
예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같은 열분해반응기에 담배필터를 투입하고, 400-600 ℃의 온도범위의 승온 조건에서 열분해하여 기체상물질을 생성하며, 대략 ??0 내지 ??15 ℃ 의 응축온도범위에서 응축하여 도 5에 도시한 바와 같이 열분해오일을 생산 및 수득할 수 있다.For example, a cigarette filter is put into a pyrolysis reactor as shown in FIG. 4, and thermally decomposed under elevated temperature conditions in the temperature range of 400-600 ° C to produce a gaseous material, approximately ??0 to ??15 ° C. By condensing in the condensation temperature range, as shown in FIG. 5, pyrolysis oil can be produced and obtained.
상술한 바와 같은 단계(100)에서 열분해오일을 회수한 후 열분해반응기에 잔류하는 고형촤(char)는 도 5에 도시한 바와 같이 회수되어 연료로 사용할 수 있다.After the pyrolysis oil is recovered in step 100 as described above, the solid char remaining in the pyrolysis reactor can be recovered as shown in FIG. 5 and used as fuel.
여기에서, 회수된 열분해오일과 고형촤의 수율은 아래와 같은 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.Here, the yield of the recovered pyrolysis oil and solid char can be calculated as shown in Equation 1 below.
이에 따른 열분해오일과 고형촤의 수율(wt.%)은 각각 73.6 %와 20.1 %로 나타났으며(한편, 가스의 수율은 6.3 %로 나타남), 열분해오일을 가스크로마토그래피로 분석한 결과 열분해오일 중 아세트산의 순도는 59.2%인 것으로 확인되었고, 고형촤의 고위발열량은 5993 kcal/kg인 것을 확인하였다.Accordingly, the yields (wt.%) of pyrolysis oil and solid char were 73.6% and 20.1%, respectively (on the other hand, the yield of gas was 6.3%). As a result of analyzing the pyrolysis oil by gas chromatography, the pyrolysis oil The purity of heavy acetic acid was confirmed to be 59.2%, and the high calorific value of solid char was confirmed to be 5993 kcal/kg.
다음에, 상기 단계(100)를 통해 수득된 열분해오일을 증류하여 아세트산을 수득할 수 있다(단계200).Next, acetic acid may be obtained by distilling the pyrolysis oil obtained in step 100 (step 200).
상기 아세트산을 수득하는 단계(200)에서는, 증류기를 이용하여 기 설정된 증류온도범위에서 증류하여 적어도 90%의 순도를 갖는 아세트산을 수득할 수 있다.In the step 200 of obtaining acetic acid, acetic acid having a purity of at least 90% may be obtained by distilling at a predetermined distillation temperature range using a distiller.
예를 들면, 증류공정은 도 6에 도시한 바와 같은 증류기를 이용할 수 있으며, 아세트산 추출을 위한 증류온도는 97-121 ℃의 증류온도범위에서 수행할 수 있는데, 구체적으로 증류 온도를 2단계로 하고, 응축부의 온도는 0 ℃로 설정할 수 있는데, 증류 1단계는 저비점 불순물을 제거하기 위해 97 ℃에서 증류공정을 수행할 수 있고, 증류 2단계는 아세트산 생산량 극대화를 위해 121 ℃에서 증류공정을 수행할 수 있다. 이 때, 121 ℃ 보다 상대적으로 낮은 증류 최종 온도를 적용할 경우 아세트산의 순도는 향상될 수 있으나 수율은 감소될 수 있다.For example, the distillation process may use a distiller as shown in FIG. 6, and the distillation temperature for acetic acid extraction may be carried out in the distillation temperature range of 97-121 ° C. Specifically, the distillation temperature is two-step , the temperature of the condensation part can be set to 0 ℃, the distillation stage 1 can be distilled at 97 ℃ to remove low-boiling impurities, and the distillation stage 2 can be distilled at 121 ℃ to maximize the production of acetic acid. can At this time, when a final distillation temperature relatively lower than 121 ° C. is applied, the purity of acetic acid may be improved, but the yield may be reduced.
상술한 바와 같은 과정을 통해 수득된 아세트산의 수율은 65.5 %로 나타났으며, 그 순도는 91.6%로 나타나는 것을 확인하였으며, 이로서 본 발명의 일 실시예를 통해 적어도 90%의 고순도를 갖는 아세트산을 수득할 수 있음을 확인할 수 있다.The yield of acetic acid obtained through the process as described above was found to be 65.5%, and the purity was found to be 91.6%, thereby obtaining acetic acid having a high purity of at least 90% through an embodiment of the present invention can confirm that it can be done.
또한, 열분해오일의 증류 후에는 고순도 아세트산을 제외한 저비점 오일(비점<97 ℃)과 고비점 잔사유(비점>121 ℃)가 증류기의 반응부에 잔류하게 되고, 이는 액상 오일 및 화학 원료로 활용할 수 있는데, 잔류하는 고비점 잔사유의 수율 및 고위발열량은 각각 32.5 %와 6125 kcal/kg으로 나타나는 것을 확인하였다.In addition, after distillation of pyrolysis oil, low boiling point oil (boiling point < 97 ℃) and high boiling point residue oil (boiling point > 121 ℃), except for high-purity acetic acid, remain in the reaction part of the distiller, which can be used as liquid oil and chemical raw materials. It was confirmed that the yield and high calorific value of the remaining high boiling point residue were 32.5% and 6125 kcal/kg, respectively.
그리고, 상기 단계(200)를 통해 수득된 아세트산을 돌로마이트 및 물과 반응시켜 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조할 수 있다(단계300).In addition, liquid calcium magnesium acetate (CMA) may be prepared by reacting the acetic acid obtained in step 200 with dolomite and water (step 300).
상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계(300)에서는, 아세트산 100 중량부에 대해 돌로마이트 60-200 중량부와, 물 400-600 중량부를 반응시킬 수 있으며, 아세트산 100 중량부에 대해 수산화칼륨 수용액(1M KOH) 50-150 중량부를 더 첨가하여 반응시킬 수 있다.In the step 300 of preparing the liquid calcium magnesium acetate (CMA), 60-200 parts by weight of dolomite and 400-600 parts by weight of water may be reacted with respect to 100 parts by weight of acetic acid, potassium hydroxide with respect to 100 parts by weight of acetic acid 50-150 parts by weight of an aqueous solution (1M KOH) may be further added to react.
여기에서, 돌로마이트는 천연돌로마이트, 소성돌로마이트 등을 사용할 수 있는데, 소성돌로마이트는 천연돌로마이트를 800-1000 ℃의 소성온도범위 및 7-8 시간의 소성시간범위에 따라 소성하여 제공될 수 있다.Here, natural dolomite, calcined dolomite, etc. may be used as dolomite. Calcined dolomite may be provided by calcining natural dolomite according to a calcining temperature range of 800-1000 ° C. and a calcining time range of 7-8 hours.
상기 단계(200)를 통해 생산된 아세트산은 기 설정된 중량부의 증류수 및 돌로마이트와 혼합 및 교반하여 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 합성할 수 있는데, 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)의 성능 최적화를 위해 돌로마이트 내 칼슘(Ca) 대 마그네슘(Mg)의 비율, 소성온도, 수화율 등을 최적화할 수 있다.Calcium magnesium acetate (CMA) may be synthesized by mixing and stirring the acetic acid produced through the step 200 with predetermined parts by weight of distilled water and dolomite. To optimize the performance of calcium magnesium acetate (CMA), calcium in dolomite ( The ratio of Ca) to magnesium (Mg), firing temperature, hydration rate, etc. can be optimized.
예를 들면, 상기 단계(200)를 통해 수득된 고순도 아세트산을 기 설정된 중량부의 돌로마이트 및 물과 함께 도 7에 도시한 바와 같은 합성반응기에 투입하고, 20-400 ℃의 반응온도범위, 120-180 분의 반응시간범위, 200-400 rpm의 회전속도범위의 공정조건으로 혼합 및 교반하는 방식으로 반응시켜 액상형 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조할 수 있다.For example, the high-purity acetic acid obtained in step 200 is introduced into the synthesis reactor as shown in FIG. 7 together with dolomite and water of a predetermined weight, and the reaction temperature range of 20-400 ° C., 120-180 Liquid calcium magnesium acetate (CMA) may be prepared by reacting in a mixing and stirring manner under process conditions of a reaction time range of 200-400 rpm and a rotational speed range of 200-400 rpm.
상기 단계(300)에 의해 생산된 액상형 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)는 증류수와 기 설정된 비율로 혼합할 경우 액상형 친환경 제설제로 활용될 수 있다.Liquid calcium magnesium acetate (CMA) produced by the step 300 can be used as a liquid-type eco-friendly snow remover when mixed with distilled water in a predetermined ratio.
다음에, 상기 단계(300)를 통해 수득된 액상 칼슘마그네슘아세테이트를 건조하여 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 수득할 수 있다(단계400).Next, the liquid calcium magnesium acetate obtained in step 300 may be dried to obtain solid calcium magnesium acetate (CMA) (step 400).
상기 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 수득하는 단계(400)에서는, 건조기를 이용하여 90-100 ℃의 온도범위에서 건조할 수 있다.In step 400 of obtaining the solid calcium magnesium acetate (CMA), it may be dried at a temperature range of 90-100 °C using a dryer.
예를 들면, 상기 단계(300)에서 제조된 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 90-100 ℃의 건조온도범위에서 건조한 후 회수되는 고형 잔류물(즉, 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA))을 고상 친환경 제설제로 활용할 수 있다.For example, the solid residue (i.e., solid calcium magnesium acetate (CMA)) recovered after drying the liquid calcium magnesium acetate (CMA) prepared in step 300 at a drying temperature range of 90-100 ° C. It can be used as a snow remover.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 담배폐기물을 파쇄 및 선별하여 수득한 담배필터를 열분해하여 아세트산을 다량 함유한 열분해오일을 수득한 후에, 증류 과정을 통해 고농도 아세트산을 회수하고, 고농도 아세트산, 돌로마이트 및 물을 교반 및 반응시켜 무염 제설제를 제조함으로써, 담배폐기물을 재활용하여 경제성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경피해를 감소시킬 수 있는 친환경 제설제를 제공할 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, after pyrolysis of tobacco filters obtained by shredding and sorting tobacco waste to obtain pyrolysis oil containing a large amount of acetic acid, high-concentration acetic acid is recovered through a distillation process, and high-concentration acetic acid, dolomite and By stirring and reacting water to produce a salt-free snow remover, it is possible to provide an eco-friendly snow remover capable of reducing environmental damage as well as improving economic feasibility by recycling tobacco waste.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법에 따라 제조된 친환경 제설제를 제공할 수 있다.On the other hand, in another embodiment of the present invention, it is possible to provide an eco-friendly snow remover manufactured according to the method for manufacturing an eco-friendly snow remover using tobacco waste according to an embodiment of the present invention as described above.
상술한 바와 같이 제조된 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 제설제를 종래에 사용되는 고염 제설제와 비교하여 평가하였다.The eco-friendly snow removal agent according to another embodiment of the present invention prepared as described above was compared with a conventionally used high salt snow removal agent and evaluated.
이에 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 제설제의 융빙성능 테스트에 대해 설명하면, 실험방법은 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 제설제와 CaCl2(대조군)를 ??7 ℃의 항온조에서 1시간 이상 포화시킨 후 시험용 얼음에 각각 일정량 살포하고, 살포 후 15분이 경과할 경우 시험용 접시를 기울인 후, 융빙 용액을 주사기로 수집하여 그 부피를 각각 측정하며, 다시 시험용 접시로 주입한다.Accordingly, referring to FIGS. 8 and 9, the ice melting performance test of the eco-friendly snow remover according to another embodiment of the present invention will be described. and CaCl 2 (control group) in a constant temperature bath at ??7 ° C for more than 1 hour, and then spraying a certain amount on test ice, respectively. When 15 minutes have elapsed after spraying, the test dish is tilted, and the melting ice solution is collected with a syringe and the volume Each is measured, and injected into the test dish again.
상술한 바와 같은 과정들을 15분, 30분, 60분에 반복하여 융빙 시간별 융빙량을 측정하였고, 그 융빙성능은 아래의 수학식 2와 같이 산출될 수 있다.The above-described processes were repeated at 15 minutes, 30 minutes, and 60 minutes to measure the ice melting amount for each ice melting time, and the ice melting performance can be calculated as in Equation 2 below.
그 테스트 결과에 대해 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 제설제의 융빙성능은 도 9에 도시한 바와 같이 그 평균값이 ??7 ℃에서 15분, 30분, 60분 각각 CaCl2(대조군) 대비 130.1 %, 125.7 %, 143.6 %로 나타남으로써, 종래 고염 제설제에 비해 월등한 융빙효과를 나타내는 것을 확인하였다.Referring to the test results, the ice melting performance of the eco-friendly snow remover according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, has an average value of CaCl 2 ( CaCl 2 ( Control) compared to 130.1%, 125.7%, and 143.6%, it was confirmed that it exhibits a superior melting effect compared to conventional high-salt snow removal agents.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 제설제는 종래에 칼슘마그네슘아세테이트(CMA) 생산 공정에서 원료비 비중이 가장 높은 아세트산을 담배폐기물로부터 재활용하여 생산함으로써, 공정 비용을 절감할 수 있고, 생산된 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 사용할 경우 도로 손상, 차량 부식, 가로수 고사 등의 환경피해를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the eco-friendly snow remover according to an embodiment of the present invention can reduce process costs by recycling and producing acetic acid having the highest raw material cost ratio from tobacco waste in the conventional calcium magnesium acetate (CMA) production process, and the produced calcium The use of magnesium acetate (CMA) has the advantage of reducing environmental damage such as road damage, vehicle corrosion, and street tree death.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the above description, various embodiments of the present invention have been presented and described, but the present invention is not necessarily limited thereto. It will be readily apparent that branch substitutions, modifications and alterations are possible.
Claims (9)
상기 수득된 열분해오일을 증류하여 아세트산을 수득하는 단계; 및
상기 수득된 아세트산을 돌로마이트 및 물과 반응시켜 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계;
를 포함하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
Obtaining pyrolysis oil after crushing and sorting tobacco waste;
Distilling the obtained pyrolysis oil to obtain acetic acid; and
preparing liquid calcium magnesium acetate (CMA) by reacting the obtained acetic acid with dolomite and water;
Method for producing an eco-friendly snow remover using tobacco waste comprising a.
상기 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법은,
상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트를 건조하여 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계;
를 더 포함하는 담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 1,
Method for producing an eco-friendly snow remover using the tobacco waste,
Drying the liquid calcium magnesium acetate to prepare solid calcium magnesium acetate (CMA);
Method for producing an eco-friendly snow remover using tobacco waste further comprising a.
상기 열분해오일을 수득하는 단계는,
분쇄기를 이용하여 상기 담배폐기물을 파쇄한 후, 체거름선별기를 통해 분류하여 담배필터를 회수하는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 2,
The step of obtaining the pyrolysis oil,
After crushing the tobacco waste using a grinder, and then sorting through a sieve to recover the cigarette filter
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
상기 열분해오일을 수득하는 단계는,
열분해장치를 이용하여 상기 회수된 담배필터를 열분해한 후에, 생성되는 기체상 물질을 기 설정된 응축온도범위에서 응축하여 회수하는 방식으로 상기 열분해오일을 수득하는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 3,
The step of obtaining the pyrolysis oil,
After pyrolyzing the recovered cigarette filter using a pyrolysis device, the resulting gaseous material is condensed and recovered in a predetermined condensation temperature range to obtain the pyrolysis oil
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
상기 아세트산을 수득하는 단계는,
증류기를 이용하여 기 설정된 증류온도범위에서 증류하여 적어도 90%의 순도를 갖는 상기 아세트산을 수득하는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 4,
The step of obtaining the acetic acid,
Obtaining the acetic acid having a purity of at least 90% by distillation at a predetermined distillation temperature range using a distiller.
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는,
상기 아세트산 100 중량부에 대해 상기 돌로마이트 60-200 중량부와, 상기 물 400-600 중량부를 반응시키는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 5,
The step of preparing the liquid calcium magnesium acetate (CMA),
Reacting 60-200 parts by weight of the dolomite and 400-600 parts by weight of the water with respect to 100 parts by weight of the acetic acid
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
상기 액상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는,
상기 아세트산 100 중량부에 대해 수산화칼륨 수용액(1M KOH) 50-150 중량부를 더 첨가하여 반응시키는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 6,
The step of preparing the liquid calcium magnesium acetate (CMA),
Reacting by adding 50-150 parts by weight of potassium hydroxide aqueous solution (1M KOH) to 100 parts by weight of the acetic acid
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
상기 고상 칼슘마그네슘아세테이트(CMA)를 제조하는 단계는,
건조기를 이용하여 90-100 ℃의 온도범위에서 건조하는
담배폐기물을 이용한 친환경 제설제의 제조 방법.
The method of claim 7,
The step of preparing the solid calcium magnesium acetate (CMA),
Drying in the temperature range of 90-100 ℃ using a dryer
Manufacturing method of eco-friendly snow remover using tobacco waste.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220094072A KR102572308B1 (en) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | Method for manufacturing eco-friendly deicing agent using tobacco waste and eco-friendly deicing agent manufactured using the same |
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| KR101513284B1 (en) | 2013-11-19 | 2015-04-17 | 주식회사 삼광 | The eco-friendly liquid snow removal composition and a method of manufacturing the same |
| KR20170053262A (en) * | 2015-11-06 | 2017-05-16 | 서울시립대학교 산학협력단 | Method of manufacturing bio oil for producing calcium magnesium acetate and method of manufacturing calcium magnesium acetate using the same |
| KR102047675B1 (en) * | 2019-05-22 | 2019-11-22 | 주식회사 위드엠텍 | Low Temperature Calcination Method of Dolomite and Manufacturing Method of CMA Using the Dolime made by the Calcination Method |
-
2022
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