KR102585437B1 - 열분해유 무기질 제거장치 - Google Patents

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배기태
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Abstract

본 발명은 열분해유에 포함된 무기질을 효과적으로 제거할 수 있도록 된 새로운 구조의 열분해유 무기질 제거장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치는 저장탱크(10)에 저장된 열분해유를 순환관(20)을 통해 순환시키면서, 무기질제거수단(40)의 음극부재(42)에 음극전기를 인가하여 무기질이 음극부재(42)에 부착되어 제거되도록 함으로써, 효과적으로 열분해유에 포함된 무기질을 제거할 수 있는 장점이 있다.

Description

열분해유 무기질 제거장치{pyrolysis oil inorganic materials remover}
본 발명은 열분해유에 포함된 무기질을 효과적으로 제거할 수 있도록 된 새로운 구조의 열분해유 무기질 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로, 초목계 바이오매스는 연간 10,000천톤 이상이 발생되고 있으나, 에너지밀도가 낮아서, 이용율이 매우 저조한 실정이다.
따라서, 이러한 바이오매스는 열분해하여 바이오원유격인 열분해유를 얻고, 이러한 열분해유를 업그레이딩하여 바이오디젤이나 바이오선박유 등으로 활용하고 있다.
그런데, 이러한 열분해유를 업그레이딩하기 위해서는 열분해유의 유동성이 좋아야 한다.
그러나, 이러한 열분해유에는 다량의 금속성 미립자, 즉, 무기질이 포함되어 있어, 열분해유 덥그레이딩의 촉매 촉진을 방해하고, 유동성이 좋지 않아 희석과 가열을 필요로 하는 상태이다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
한편, 상기 열분해유에 포함된 무기질은 양이온형태로 존재하게 된다.
등록특허 10-1945186호,
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열분해유에 포함된 무기질을 효과적으로 제거할 수 있도록 된 새로운 구조의 열분해유 무기질 제거장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열분해유가 저장되는 저장탱크(10)와, 양단이 상기 저장탱크(10)에 연결된 순환관(20)과, 상기 순환관(20)에 연결되어 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 순환관(20)을 통해 순환되도록 하는 순환펌프(30)와, 상기 순환관(20)의 중간부에 구비되어 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 무기질을 제거하는 무기질제거수단(40)을 포함하며, 상기 무기질제거수단(40)은 상기 순환관(20)의 중간부에 구비된 양극부재(41) 및 음극부재(42)와, 상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 연결된 직류전원공급장치(43)를 포함하여, 상기 직류전원공급장치(43)로 상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 전원을 인가하면, 상기 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 무기질이 상기 음극부재(42)에 부착되어 제거되는 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 순환관(20)의 중간부에서 하측으로 연장된 분기관(21)과, 상기 분기관(21)의 하단에 구비된 수집통(22)을 더 포함하고, 상기 음극부재(42)는 바형상으로 구성되어 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비된 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 음극부재(42)는 하단이 상기 수집통(22)의 하측면을 관통하여 수집통(22)의 하측으로 연장되도록 구비되고, 상기 수집통(22)의 일측에는 배출구(22a)가 형성되며, 상기 음극부재(42)에 연결되어 음극부재(42)를 승강시키는 액츄에이터(44)와, 상기 분기관(21)과 배출구(22a)에 각각 구비된 제1 및 제2 밸브(23,24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 순환관(20)은 중간부에 구비된 제3 밸브(25)에 의해 공급부(26)와 리턴부(27)로 구획되고, 상기 분기관(21)은 상기 공급부(26)에서 하측으로 연장되도록 분기되며, 상기 음극부재(42)는 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비되고, 상기 분기관(21)의 하단에서 분기되어 상기 리턴부(27)에 연결되는 바이패스관(28)과, 상기 바이패스관(28)에 구비된 제4 밸브(29)와, 상기 분기관(21)에 구비되며 상기 음극부재(42)의 둘레부에 부착된 무기질을 제거하는 스크래퍼(50)를 더 포함하고, 상기 스크래퍼(50)는 상기 분기관(21)의 내부에 승강가능하게 구비된 승강링체(51)와, 상기 승강링체(51)에 연결되어 승강링체(51)를 승강시키는 승강구동수단(52)과, 상기 승강링체(51)의 내부 양측에 구비된 밀착부재(53)와, 상기 밀착부재(53)에 연결되어 밀착부재(53)가 상기 음극부재(42)쪽으로 전후진되도록 하는 전후진구동수단(54)을 포함하며, 상기 밀착부재(53)의 인접면에는 상기 음극부재(42)의 둘레부에 대응되는 반원형상의 오목부(53a)가 형성된 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치가 제공된다.
본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치는 저장탱크(10)에 저장된 열분해유를 순환관(20)을 통해 순환시키면서, 무기질제거수단(40)의 음극부재(42)에 음극전기를 인가하여 무기질이 음극부재(42)에 부착되어 제거되도록 함으로써, 효과적으로 열분해유에 포함된 무기질을 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치를 도시한 구성도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치의 작용을 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치의 제2 실시예를 도시한 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치의 제2 실시예의 스크래퍼를 도시한 평단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치의 제2 실시예의 작용을 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 열분해유 무기질 제거장치를 도시한 것으로, 열분해유가 저장되는 저장탱크(10)와, 양단이 상기 저장탱크(10)에 연결된 순환관(20)과, 상기 순환관(20)에 연결되어 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 순환관(20)을 통해 순환되도록 하는 순환펌프(30)와, 상기 순환관(20)의 중간부에 구비되어 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 무기질을 제거하는 무기질제거수단(40)으로 구성된다.
상기 저장탱크(10)는 내부에 히터(11)가 구비되어, 내부에 저장된 열분해유를 일정한 온도로 가열할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 열분해유는 솔벤트 등과 같은 용매와 혼합되어, 유동성이 향상된 상태로 상기 저장탱크(10)에 저장된다.
상기 순환관(20)은 양단이 상기 저장탱크(10)에 각각 연결되어, 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 일단으로 유입된 후 내부를 통과하여 저장탱크(10)로 순환될 수 있도록 구성된 것으로, 중간부에는 하측으로 연장된 분기관(21)이 구비되고, 상기 분기관(21)의 하단에는 수집통(22)이 구비된다.
이때, 상기 수집통(22)의 일측에는 배출구(22a)가 형성된다.
또한, 상기 분기관(21)의 상단과 상기 수집통(22)의 배출구(22a)에는 제1 및 제2 밸브(23,24)가 구비된다.
이때, 상기 제1 및 제2 밸브(23,24)는 상기 배기관을 완전히 개폐할 수 있도록 된 게이트밸브 또는 볼밸브를 이용한다.
상기 순환펌프(30)는 지속적으로 구동되어, 상기 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 상기 순환관(20)을 통해 지속적으로 순환되도록 한다.
상기 무기질제거수단(40)은 상기 순환관(20)의 중간부에 구비된 양극부재(41) 및 음극부재(42)와, 상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 연결된 직류전원공급장치(43)로 구성된다.
상기 양극부재(41)는 상기 분기관(21)이 연결된 부위의 상측에 위치되도록 순환관(20)의 내부 상측에 고정된다.
상기 음극부재(42)는 바형상으로 구성되어 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비된다.
이때, 상기 음극부재(42)는 하단이 상기 수집통(22)의 하측면을 관통하여 수집통(22)의 하측으로 연장되도록 구비되고, 상기 음극부재(42)에는 음극부재(42)를 승강시키는 액츄에이터(44)가 구비된다.
이를 위해, 상기 수집통(22)의 하측면에는 관통공(22b)이 형성되고, 상기 관통공(22b)에는 하측으로 연장된 가이드관체(22c)가 구비되며, 상기 음극부재(42)는 하단이 상기 가이드관체(22c)에 수밀하면서 승강가능하게 결합된다.
상기 액츄에이터(44)는 상기 음극부재(42)의 하단에 연결되어 음극부재(42)를 승강시키는 실린더기구를 이용한다.
상기 직류전원공급장치(43)는 상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 연결되어, 양극부재(41)와 음극부재(42)에 양극과 음극의 전기를 자유롭게 인가할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 직류전원공급장치(43)는 상기 양극부재(41)에 양극의 전기를 인가하고 음극부재(42)에 음극의 전기를 공급하거나, 반대로, 양극부재(41)에 음극의 전기를 인가하고 음극부재(42)에 양극의 전기를 공급하도록 제어할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 구성된 열분해유 무기질 제거장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 밸브(23)는 개방되고 제2 밸브(24)는 밀폐된 상태에서, 상기 순환펌프(30)를 구동시키면 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 순환관(20)을 통해 순환된다.
그리고, 상기 음극부재(42)가 상승된 상태에서 상기 직류전원공급장치(43)를 이용하여 양극부재(41)에 양극의 전기를 인가하고 음극부재(42)에 음극의 전기를 인가하면, 음극부재(42)가 음극으로 대전됨으로, 상기 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 양이온형태의 무기질이 음극부재(42)의 둘레부에 부착되어 제거된다.
따라서, 상기 저장탱크(10)에 저장된 열분해유에 포함된 무기질이 제거된다.
그리고, 상기 음극부재(42)에 적정량의 무기질이 부착되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 액츄에이터(44)를 이용하여 음극부재(42)를 상기 제1 밸브(23)의 하측으로 하강시킨 후, 상기 직류전원공급장치(43)를 제어하여, 상기 양극부재(41)에 음극의 전기를 인가하고 상기 음극부재(42)에 음극의 전기를 인가하면, 음극부재(42)의 둘레면에 부착된 무기질이 이탈되어 하측에 구비된 수집통(22)에 수집된다.
그리고, 상기 제1 밸브(23)를 밀폐하고 제2 밸브(24)를 개방하면, 상기 수집통(22)에 수집된 무기질이 열분해유와 함께 배출구(22a)로 배출되어 제거된다.
그리고, 상기 제1 밸브(23)를 밀폐하고 제2 밸브(24)를 개방한 후, 음극부재(42)를 상승시키고, 상기 직류전원공급장치(43)를 이용하여 양극부재(41)에 양극의 전기를 인가하고 음극부재(42)에 음극의 전기를 인가함으로써, 반복적으로 열분해유에 포함된 무기질을 제거할 수 있다.
이와 같이 구성된 열분해유 무기질 제거장치는 저장탱크(10)에 저장된 열분해유를 순환관(20)을 통해 순환시키면서, 무기질제거수단(40)의 음극부재(42)에 음극전기를 인가하여 무기질이 음극부재(42)에 부착되어 제거되도록 함으로써, 효과적으로 열분해유에 포함된 무기질을 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 액츄에이터(44)의 구조는 생략된다.
그리고, 상기 음극부재(42)는 하단은 상기 관통공(22b)을 통해 수집통(22)의 하측으로 연장되도록 고정되며, 상단은 상기 제1 밸브(23)의 하측에 위치되도록 길이가 조절된다.
그리고, 상기 순환관(20)의 중간부에는 제3 밸브(25)가 구비되어, 상기 순환관(20)이 공급부(26)와 리턴부(27)로 구획되며, 상기 분기관(21)은 상기 공급부(26)에서 분기되어 하측으로 연장된다.
또한, 상기 분기관(21)의 하단에서 분기되어 상기 리턴부(27)에 연결되는 바이패스관(28)과, 상기 바이패스관(28)에 구비된 제4 밸브(29)와, 상기 분기관(21)에 구비되며 상기 음극부재(42)의 둘레부에 부착된 무기질을 제거하는 스크래퍼(50)가 더 구비된다.
상기 스크래퍼(50)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 분기관(21)의 내부에 승강가능하게 구비된 승강링체(51)와, 상기 승강링체(51)에 연결되어 승강링체(51)를 승강시키는 승강구동수단(52)과, 상기 승강링체(51)의 내부 양측에 구비된 밀착부재(53)와, 상기 밀착부재(53)에 연결되어 밀착부재(53)가 상기 음극부재(42)쪽으로 전후진되도록 하는 전후진구동수단(54)으로 구성된다.
상기 승강링체(51)는 둘레면이 분기관(21)의 내주면에 승강가능하게 결합되는 것으로, 중앙부에는 개구부가 상하면을 관통하도록 형성된다.
상기 승강구동수단(52)은 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비되며, 상기 승강링체(51)에 연결되어 구동에 따라 승강링체(51)가 승강되도록 하는 로드리스실린더를 이용한다.
상기 밀착부재(53)는 탄성이 있는 실리콘재질로 구성된 것으로, 반원형으로 구성되고 인접면에 상기 음극부재(42)의 직경에 대응되는 반원형의 오목부(53a)가 형성되어, 인접방향으로 전진되면 오목부(53a)가 음극부재(42)의 둘레면 전체에 밀착된다.
상기 전후진구동수단(54)은 상기 승강링체(51)의 내부 양측 구비되며 인접방향으로 연장된 피스톤로드가 상기 밀착부재(53)에 연결되어 신축에 따라 상기 밀착부재(53)가 인접방향으로 전후진되도록 하는 실린더기구를 이용한다.
따라서, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 전후진구동수단(54)을 제어하여 밀착부재(53)가 상기 음극부재(42)의 둘레면에 밀착되도록 한 상태에서, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 승강구동수단(52)을 제어하여 승강링체(51)를 하강시키면, 상기 밀착부재(53)가 음극부재(42)의 둘레면에 부착된 무기질을 하측으로 긁어내어 제거한다.
이와 같이 구성된 열분해유 무기질 제거장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 평상시에는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제2 및 제3 밸브(24,25)는 밀폐되고, 상기 제1 및 제4 밸브(23,29)는 개방되며, 상기 음극부재(42)에 음극의 전기가 인가된다.
따라서, 상기 순환펌프(30)에 의해 순환되는 열분해유는 상기 공급부(26)와 분기관(21)과 바이패스관(28) 및 리턴부(27)를 통해 저장탱크(10)로 순환되면서, 열분해유에 포함된 무기물이 음극부재(42)에 부착되어 제거된다.
그리고, 상기 음극부재(42)에 무기물이 부착된 무기물을 제거하고자 할 때는, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제3 밸브(25)를 개방하고 제1 및 제4 밸브(23,29)를 밀폐하여, 열분해유가 공급부(26)와 리턴부(27)를 통해 저장탱크(10)로 순환되도록 한다.
그리고, 상기 직류전원공급장치(43)를 off시켜 양극부재(41)와 음극부재(42)에 인가된 전원을 차단한 항태에서, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 스크래퍼(50)를 이용하여, 상기 음극부재(42)의 둘레면에 부착된 무기질을 하측으로 밀어내어 제거한다.
이때, 음극부재(42)에서 제거된 무기질은 상기 수집통(22)의 내부에 수집된다.
그리고, 상기 제2 밸브(24)를 개방하면, 상기 수집통(22)에 수집된 무기질이 열분해유와 함께 배출구(22a)로 배출되어 제거된다.
이와 같이 구성된 열분해유 무기질 제거장치는 열분해유가 상기 분기관(21)을 통과하면서, 음극부재(42)의 둘레부를 통과함으로, 열분해유에 포함된 무기질이 음극부재(42)에 더욱 효과적으로 부착될 뿐 아니라, 스크래퍼(50)를 이용하여 음극부재(42)에 부착된 무기질을 긁어내어 제거함으로, 음극부재(42)에 부착된 무기질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
10. 저장탱크 20. 순환관
30. 순환펌프 40. 무기질 제거수단

Claims (4)

  1. 열분해유가 저장되는 저장탱크(10)와,
    양단이 상기 저장탱크(10)에 연결된 순환관(20)과,
    상기 순환관(20)에 연결되어 저장탱크(10)에 저장된 열분해유가 순환관(20)을 통해 순환되도록 하는 순환펌프(30)와,
    상기 순환관(20)의 중간부에서 하측으로 연장된 분기관(21)과,
    상기 분기관(21)의 하단에 구비된 수집통(22)과,
    상기 수집통(22)의 일측에 형성된 배출구(22a)와,
    상기 순환관(20)의 중간부에 구비되어 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 무기질을 제거하는 무기질제거수단(40)을 포함하며,
    상기 무기질제거수단(40)은
    상기 순환관(20)의 중간부에 구비된 양극부재(41) 및 음극부재(42)와,
    상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 연결된 직류전원공급장치(43)와,
    상기 음극부재(42)에 연결되어 음극부재(42)를 승강시키는 액츄에이터(44)와,
    상기 분기관(21)과 배출구(22a)에 각각 구비된 제1 및 제2 밸브(23,24)를 포함하고,
    상기 직류전원공급장치(43)로 상기 양극부재(41)와 음극부재(42)에 전원을 인가하면, 상기 순환관(20)을 통해 순환되는 열분해유에 포함된 무기질이 상기 음극부재(42)에 부착되어 제거되고,
    상기 음극부재(42)는 바형상으로 구성되어 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비되고,
    상기 음극부재(42)는 하단이 상기 수집통(22)의 하측면을 관통하여 수집통(22)의 하측으로 연장되도록 구비된 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 순환관(20)은 중간부에 구비된 제3 밸브(25)에 의해 공급부(26)와 리턴부(27)로 구획되고,
    상기 분기관(21)은 상기 공급부(26)에서 하측으로 연장되도록 분기되며,
    상기 음극부재(42)는 상기 분기관(21)의 내부에 상하방향으로 연장되도록 구비되고,
    상기 분기관(21)의 하단에서 분기되어 상기 리턴부(27)에 연결되는 바이패스관(28)과,
    상기 바이패스관(28)에 구비된 제4 밸브(29)와,
    상기 분기관(21)에 구비되며 상기 음극부재(42)의 둘레부에 부착된 무기질을 제거하는 스크래퍼(50)를 더 포함하고,
    상기 스크래퍼(50)는
    상기 분기관(21)의 내부에 승강가능하게 구비된 승강링체(51)와,
    상기 승강링체(51)에 연결되어 승강링체(51)를 승강시키는 승강구동수단(52)과,
    상기 승강링체(51)의 내부 양측에 구비된 밀착부재(53)와,
    상기 밀착부재(53)에 연결되어 밀착부재(53)가 상기 음극부재(42)쪽으로 전후진되도록 하는 전후진구동수단(54)을 포함하며,
    상기 밀착부재(53)의 인접면에는 상기 음극부재(42)의 둘레부에 대응되는 반원형상의 오목부(53a)가 형성된 것을 특징으로 하는 열분해유 무기질 제거장치.
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