KR102603124B1 - Multi-stage continuous pyrolysis reactor of molten salt type - Google Patents

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하병길
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Abstract

본 발명은 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물을 무산소 또는 희박산소 상태에서 다단 연속으로 열분해시키는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100); 상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200); 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330); 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340); 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350); 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor, and more specifically, to a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor that thermally decomposes polymer waste such as waste plastic in multiple stages continuously in an oxygen-free or diluted oxygen condition.
The molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention has an inlet 110 through which polymer waste is introduced on one upper side, and an outlet 120 through which slag composed of ash and undissolved carbon is discharged on one side of the lower part. Reactor body (100); A pyrolysis furnace 200 of a multi-stage structure disposed horizontally inside the reactor body 100 and thermally decomposing polymer waste while moving in a zigzag shape; A drive sprocket 330 coupled to the drive shaft 310 installed on one side of the pyrolysis furnace 200; A driven sprocket 340 coupled to the driven shaft 320 installed on the other side of the pyrolysis furnace 200; A chain 350 connected between the drive sprocket 330 and the driven sprocket 340 and moved in an endless orbit; A plurality of transfer members 360 installed on the chain 350 at predetermined intervals to transport polymer waste while moving circularly with the chain 350; and a molten salt circulation unit 400 connected to the outside of the reactor main body 100 to circulate liquid molten salt, which is a heat transfer medium.

Description

용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기{Multi-stage continuous pyrolysis reactor of molten salt type}Multi-stage continuous pyrolysis reactor of molten salt type}

본 발명은 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물을 무산소 또는 희박산소 상태에서 다단 연속으로 열분해시키는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor, and more specifically, to a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor that thermally decomposes polymer waste such as waste plastic in multiple stages continuously in an oxygen-free or diluted oxygen condition.

일반적으로 폐합성수지, 폐플라스틱, 폐고무, 폐비닐, 폐타이어 등을 비롯한 고분자 폐기물은 분류 및 선별하여 재활용 또는 재생 원료로 사용하고 있지만, 대부분이 소각처리 또는 매립되고 있는 실정이므로 자원 낭비는 물론 대기와 토양의 심각한 환경오염을 유발하고 있다.In general, polymer waste, including waste synthetic resin, waste plastic, waste rubber, waste vinyl, waste tires, etc., is sorted and selected and used as recycled or recycled raw materials. However, most of them are incinerated or landfilled, which not only wastes resources but also causes air pollution. and causing serious environmental pollution of the soil.

최근 들어, 플라스틱 원자재, 연료유 등의 원료인 석유류의 유가 상승으로 인해 자원의 순환적 이용을 위한 방안이 강구되고 있으며, 이의 일환으로 고분자 폐기물을 열분해하여 연료유(오일)를 얻을 수 있는 열분해 유화 기술들이 꾸준히 개발되고 있다.Recently, due to the rise in oil prices of petroleum, which is a raw material for plastic raw materials and fuel oil, measures for circular use of resources are being sought. As part of this, pyrolysis emulsification is a method of obtaining fuel oil (oil) by pyrolyzing polymer waste. Technologies are constantly being developed.

고분자 폐기물의 열분해 유화는 무산소 또는 희박산소 조건하에서 열을 가하여 고분자 원료를 구성하는 탄소 사슬을 끊어서 저분자로 생성하는 열분해 공정을 통하여 액체 연료로 변환시키는 기술로서, 생성된 연료유(오일)은 주로 산업용 대체 연료나 석유화학 원료로 사용된다.Thermal decomposition emulsification of polymer waste is a technology that converts polymer waste into liquid fuel through a pyrolysis process that breaks the carbon chains that make up polymer raw materials by applying heat under oxygen-free or rarefied oxygen conditions to produce low molecules. The generated fuel oil (oil) is mainly used for industrial purposes. It is used as an alternative fuel or petrochemical raw material.

이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.An example of this technology is disclosed in Document 1 below.

특허문헌 1에는 수평으로 배치되어 모터가 제공하는 회전력에 의해 회전하며, 투입된 폐플라스틱 및 폐비닐을 스크류에 의해 용매와 교반하여 가열하는 원통형의 가열로; 상기 가열로로부터 배출된 가스를 중유가스와 경유가스로 분리하는 분리장치; 상기 분리장치에 의해 분리된 경유가스를 냉각 및 액화하는 냉각장치; 상기 냉각장치에 의해 냉각된 냉각가스와 경유를 저장 및 액화하는 가스저장부; 및 상기 가스저장부에 의해 액화되지 않은 냉각가스를 상기 가열로에 재공급하는 가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 및 폐비닐 종합 유화장치에 대해 개시되어 있다.Patent Document 1 includes a cylindrical heating furnace that is arranged horizontally and rotates by a rotational force provided by a motor, and heats the input waste plastic and waste vinyl by stirring them with a solvent using a screw; A separation device that separates the gas discharged from the heating furnace into heavy oil gas and diesel gas; A cooling device that cools and liquefies the diesel gas separated by the separation device; a gas storage unit that stores and liquefies the cooling gas and diesel oil cooled by the cooling device; and a gas supply unit that re-supplies the cooling gas that has not been liquefied by the gas storage unit to the heating furnace. A comprehensive emulsification device for waste plastic and waste vinyl is disclosed.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 가열로 내부의 진공 유지 등을 이유로 공정 진행 중 폐기물의 연속 투입이 불가능한 이른바 배치(batch) 타입을 선택하고 있다. 이 때문에 1회 공정 시 정해진 양의 폐기물만 처리하게 되므로 작업성 및 생산성이 저하되는 문제가 있다.However, the conventional technology as described above selects the so-called batch type in which continuous input of waste is not possible during the process due to reasons such as maintaining a vacuum inside the heating furnace. For this reason, only a certain amount of waste is processed in one process, which leads to a decrease in workability and productivity.

또한, 가열로에서 반응이 진행되는 동안 유증기는 분리장치를 통해 비중에 의한 분리 과정을 거치게 되는데, 이 분리 과정이 원활하게 이루어지지 못하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 열분해 용융 공정 중 폐기물의 용융을 위해 다량의 에너지가 소비됨에 따라 경제성 및 수율이 저하되는 문제가 있다.In addition, while the reaction progresses in the heating furnace, the oil vapor goes through a separation process based on specific gravity through a separation device. This separation process is not carried out smoothly, which not only reduces productivity, but also requires a large amount of waste to be removed during the pyrolysis melting process. There is a problem that economic feasibility and yield decrease as energy is consumed.

상기한 문제점을 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 2에 개시되어 있다.An example of a technology to solve the above problem is disclosed in Document 2 below.

특허문헌 2에는 플라스틱의 투입을 위한 호퍼가 구비된 투입부; 버너가 장착되어 내부에 고온 환경이 조성되고, 연소가스 배출구가 구비된 가열로; 상기 투입부에 일단이 연결되고, 양단이 외부로 노출되도록 상기 가열로를 관통하며, 내부 길이 방향을 따라 상기 플라스틱을 일 방향으로 이송 및 압축하는 이송 압축수단이 장착되어 상기 플라스틱을 이송, 압축, 용융하고, 상기 플라스틱의 압축 및 용융에 따른 수증기의 배출을 위한 증기 배출구가 구비된 용융로; 상기 용융로의 타단에 연결되어 상기 플라스틱의 용융물을 이송하는 제1 이송부; 상기 제1 이송부에 일단이 연결되고, 양단이 외부로 노출되도록 상기 가열로를 관통하며, 내부 길이 방향을 따라 상기 용융물을 일 방향으로 이송하는 이송수단이 장착되어 상기 용융물을 이송 및 열분해하고, 상기 용융물의 이송 및 열분해에 따른 유증기의 배출을 위한 유증기 배출구가 구비된 진공 열분해로; 상기 진공 열분해로의 타단에 연결되어 상기 용융물의 열분해 잔유물을 이송하는 제2 이송부; 상기 제2 이송부에 연결되어 상기 열분해 잔유물을 배출하는 배출부; 상기 증기 배출구에 연결되어 수증기를 응축하는 제1 응축기; 상기 유증기 배출구에 연결되어 상기 유증기를 응축하는 제2 응축기; 제1,2,3 밸브를 매개로 상기 제2 응축기에 각각 연결되는 복수의 제3 응축기; 제4,5,6 밸브를 매개로 복수의 제3 응축기에 각각 연결되는 진공펌프; 상기 진공펌프에 연결되는 제4 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 열분해 유화 시스템에 대해 개시되어 있다.Patent Document 2 includes an input unit provided with a hopper for inputting plastic; A heating furnace equipped with a burner to create a high-temperature environment inside and equipped with a combustion gas outlet; One end is connected to the input unit, and both ends penetrate the heating furnace to be exposed to the outside, and a transport compression means is installed to transport and compress the plastic in one direction along the internal longitudinal direction. a melting furnace provided with a steam outlet for melting and discharging water vapor resulting from compression and melting of the plastic; a first transfer unit connected to the other end of the melting furnace to transfer the melted plastic; One end is connected to the first transfer unit, it penetrates the heating furnace so that both ends are exposed to the outside, and a transfer means for transporting the melt in one direction along the internal longitudinal direction is installed to transport and thermally decompose the melt, A vacuum pyrolysis furnace equipped with an oil vapor outlet for transporting melt and discharging oil vapor resulting from pyrolysis; a second transfer unit connected to the other end of the vacuum pyrolysis furnace to transfer the pyrolysis residue of the melt; a discharge unit connected to the second transfer unit to discharge the pyrolysis residue; a first condenser connected to the steam outlet to condense water vapor; a second condenser connected to the oil vapor outlet to condense the oil vapor; a plurality of third condensers each connected to the second condenser via first, second, and third valves; Vacuum pumps each connected to a plurality of third condensers via fourth, fifth, and sixth valves; A thermal decomposition emulsification system for plastics is disclosed, which includes a fourth condenser connected to the vacuum pump.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 진공 열분해로의 내부에서 회전을 하는 나선형의 스크류 구조로 이루어진 이송수단에 의해 용융물을 이송하는 과정 중에 용융물의 이송이 원활하지 못할 뿐만 아니라 용융물 내의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상이 발생하며, 결국엔 이송수단의 이송 동작을 방해하여 용융물의 병목현상을 유발한다.However, in the conventional technology as described above, not only is the transfer of the melt not smooth during the process of transferring the melt by a transfer means consisting of a spiral screw structure that rotates inside the vacuum pyrolysis furnace, but also the melt is caught by foreign substances in the melt. A deterioration or sticking phenomenon occurs, which ultimately interferes with the transport operation of the transport means and causes a bottleneck phenomenon of the melt.

게다가, 폐플라스틱이 이송수단의 일방향 회전에 의해 열분해로의 내벽을 타고 한쪽 방향으로 치우쳐 이동하면서 용융되는 구조이기 때문에 폐플라스틱의 고르지 못한 가열로 인해 코킹이 발생하여 장비의 수명에 영향을 미칠 수 있고, 에너지 소비와 처리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.In addition, since the waste plastic is melted as it moves in one direction along the inner wall of the pyrolysis furnace due to the unidirectional rotation of the transport means, uneven heating of the waste plastic may cause coking, which may affect the lifespan of the equipment. , there is a problem of high energy consumption and processing costs.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0452087호(2011.02.01. 공고)Republic of Korea Registered Utility Model Publication No. 20-0452087 (announced on February 1, 2011) 대한민국 등록특허공보 제10-1910750호(2018.10.22. 공고)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1910750 (announced on October 22, 2018)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열분해로 각 단의 온도 및 고분자 폐기물, 이송부재 등의 이송 속도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하고, 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.The present invention was developed to solve the problems described above. It enables efficient operation and improves heat transfer efficiency by independently controlling the temperature of each stage of the pyrolysis furnace and the transfer speed of polymer waste and transfer members. The purpose is to provide a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor.

또한, 용융염의 순환 통로 상에 다수의 월류벽을 배치함으로써 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor that can induce a uniform and stable flow of molten salt by disposing a plurality of overflow walls on the molten salt circulation passage.

또한, 열분해 반응기에 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하는 건조 및 열분해를 진행하는 구조에 따라 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상(코킹 현상)을 방지할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the structure of drying and pyrolysis by scraping the polymer waste input into the pyrolysis reactor not only enables the smooth movement of the polymer waste, but also disperses it evenly and prevents the phenomenon of jamming or sticking (coking phenomenon) caused by foreign substances in the polymer waste. The purpose is to provide a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor that can prevent.

또한, 건조로, 탄화로 등의 용도로 사용할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.In addition, the purpose is to provide a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor that can be used for drying furnaces, carbonization furnaces, etc.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100); 상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200); 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330); 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340); 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350); 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하며, 상기 열분해로(200)는, 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 건조단(210); 상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 용융단(220); 상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 분해단(230); 및 상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 탄화단(240);을 포함하고, 상기 열분해로(200)는 사각 덕트 형상으로 이루어지고, 상기 이송부재(360)는 사각 판 형상으로 이루어지며, 상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조로 이루어지며, 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치되고, 상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되고, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention is formed with an inlet 110 through which polymer waste is input on one side of the upper part, and an outlet through which slag consisting of ash and undissolved carbon is discharged on one side of the lower part. A reactor body (100) in which (120) is formed; A pyrolysis furnace 200 of a multi-stage structure disposed horizontally inside the reactor body 100 and thermally decomposing polymer waste while moving in a zigzag shape; A drive sprocket 330 coupled to the drive shaft 310 installed on one side of the pyrolysis furnace 200; A driven sprocket 340 coupled to the driven shaft 320 installed on the other side of the pyrolysis furnace 200; A chain 350 connected between the drive sprocket 330 and the driven sprocket 340 and moved in an endless orbit; A plurality of transfer members 360 installed on the chain 350 at predetermined intervals to transport polymer waste while moving circularly with the chain 350; and a molten salt circulation unit 400 connected to the outside of the reactor main body 100 to circulate liquid molten salt, which is a heat transfer medium, wherein the pyrolysis furnace 200 is located at the uppermost part, A drying stage 210 that removes moisture in the pores of the polymer waste in a temperature range of ℃; A melting stage 220 located below the drying stage 210 and melting and liquefying polymer waste in a temperature range of 100 to 300° C.; A decomposition stage 230 located below the melting stage 220 and vaporizing and decomposing the polymer waste melt in a temperature range of 200 to 400° C.; and a carbonization stage 240 located at the lower part of the decomposition stage 230, where slag composed of ash and undecomposed carbon is generated in a temperature range of 300 to 450° C., wherein the pyrolysis furnace 200 has a rectangular shape. It is made in the shape of a duct, and the transfer member 360 is made in the shape of a square plate, and moves while scraping polymer waste by the continuous circulation of the transfer member 360 together with the chain 350, and falls to the next stage. It has a structure in which thermal decomposition proceeds while moving again, and on the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100, a plurality of overflow walls 500 are positioned in parallel without overlapping each other with respect to the flow direction of the molten salt. The overflow walls 500 are arranged in a series of alternating directions, and the overflow walls 500 are inclined at a predetermined angle with respect to the flow direction of the molten salt, and through passages 510 are formed between and at the ends of the overflow walls 500, respectively.

또한, 상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the transfer members 360 are formed in a plate shape, and are arranged to be staggered, with one end positioned close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200.

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또한, 상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of weight reduction grooves 361 are formed on both sides and the center of the transfer member 360 to reduce the weight.

또한, 상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410); 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430); 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440); 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450); 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 및 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the molten salt circulation unit 400 includes a molten salt tank 410 in which molten salt is stored; A molten salt boiler 420 connected to the molten salt tank 410 to heat the molten salt; A molten salt supply line 430 that supplies high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100; a molten salt discharge line 440 that discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100 to the molten salt tank 410; A plurality of valves 450 installed on the molten salt supply line 430 to control fluid flow in each line; Temperature sensors 460 installed in each of the pyrolysis furnaces 200 to detect the temperature of molten salt; And a control unit 470 that controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by adjusting the flow rate of molten salt by the valve 450 through the temperature value measured by the temperature sensor 460. do.

또한, 상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410); 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430); 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440); 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450); 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470); 상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492); 및 상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493);을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the molten salt circulation unit 400 includes a molten salt tank 410 in which molten salt is stored; A molten salt boiler 420 connected to the molten salt tank 410 to heat the molten salt; A molten salt supply line 430 that supplies high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100; a molten salt discharge line 440 that discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100 to the molten salt tank 410; A plurality of valves 450 installed on the molten salt supply line 430 to control fluid flow in each line; Temperature sensors 460 installed in each of the pyrolysis furnaces 200 to detect the temperature of molten salt; a control unit 470 that controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by adjusting the flow rate of molten salt by the valve 450 through the temperature value measured by the temperature sensor 460; A preheater 491 installed on one side of the molten salt tank 410 to preheat the molten salt; a molten salt return line 492 that returns molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt tank 410; and a molten salt drain line 493 connected between the molten salt tank 410 and the molten salt supply line 430 and provided with a drain valve 494 on one side.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 열분해로 각 단의 온도 및 고분자 폐기물, 이송부재 등의 이송 속도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하고, 열전달 효율을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention enables efficient operation by independently controlling the temperature of each stage of the pyrolysis furnace and the transfer speed of polymer waste, transfer members, etc., and improves heat transfer efficiency. It works.

또한, 용융염의 순환 통로 상에 다수의 월류벽을 배치함으로써 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도하여 순환 통로의 하부 영역은 물론 상부 영역의 열전달 효율을 높이는 효과가 있다.In addition, by disposing a plurality of overflow walls on the molten salt circulation passage, a uniform and stable flow of molten salt is induced, which has the effect of increasing heat transfer efficiency in the lower region as well as the upper region of the circulation passage.

또한, 열분해 반응기에 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하는 건조 및 열분해를 진행하는 구조에 따라 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상(코킹 현상)을 방지하는 효과가 있다.In addition, the structure of drying and pyrolysis by scraping the polymer waste input into the pyrolysis reactor not only enables the smooth movement of the polymer waste, but also disperses it evenly and prevents the phenomenon of jamming or sticking (coking phenomenon) caused by foreign substances in the polymer waste. It is effective in preventing.

또한, 열분해 시간 단축, 열분해 비용 절감, 열분해 수율 증가 및 이물질(회분) 저감으로 품질을 향상시키는 효과가 있다.In addition, it has the effect of improving quality by shortening the pyrolysis time, reducing pyrolysis costs, increasing pyrolysis yield, and reducing foreign substances (ash).

도 1은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 월류벽을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에서 용융염 순환부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
Figure 1 is a perspective view showing a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 2 is a front cross-sectional view showing a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 3 is a side cross-sectional view showing a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 4 is a plan view showing the transfer member of the molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 5 is an exemplary diagram showing a conveying member of a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 6 is an exemplary diagram showing the overflow wall of a molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.
Figure 7 is a view showing another example of the molten salt circulation section in the molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 반응기 본체(100), 열분해로(200), 구동축(310), 피동축(320), 구동 스프로킷(330), 피동 스프로킷(340), 체인(350), 이송부재(360) 및 용융염 순환부(400)를 포함한다.As shown in Figures 1 to 3, the molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor according to the present invention includes a reactor main body 100, a pyrolysis furnace 200, a drive shaft 310, a driven shaft 320, and a drive sprocket ( 330), a driven sprocket 340, a chain 350, a transport member 360, and a molten salt circulation unit 400.

상기 반응기 본체(100)는 용융염 순환부(400)에서 공급된 용융염이 열분해로(200)를 데워 고분자 폐기물이 열분해 될 수 있는 분위기를 만들어 준다.The reactor main body 100 creates an atmosphere in which polymer waste can be thermally decomposed by heating the pyrolysis furnace 200 with molten salt supplied from the molten salt circulation unit 400.

상기 반응기 본체(100)는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성된다.The reactor main body 100 has an inlet 110 through which polymer waste is introduced on one side of the upper part, and an outlet 120 through which slag consisting of ash and undecomposed carbon is discharged is formed on one side of the lower part.

상기 반응기 본체(100)에 투입되는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물은 80~450℃의 온도 영역에서 점차 가열되어 수분 건조, 고분자 폐기물 용융, 열분해, 슬래그화 과정을 거치게 된다. 열분해 반응의 결과물은 수증기와 열분해 가스로 구성된 혼합증기와 회분 및 미량의 미분해 탄소로 구성된 슬래그로 구분되어 배출된다. Polymer waste such as waste plastic introduced into the reactor main body 100 is gradually heated in a temperature range of 80 to 450° C. and undergoes moisture drying, polymer waste melting, pyrolysis, and slag processes. The results of the pyrolysis reaction are divided into mixed vapor consisting of water vapor and pyrolysis gas, and slag consisting of ash and trace amounts of undecomposed carbon.

상기 열분해로(200)는 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조로 이루어진다. 이러한 열분해로(200)는 건조단(210), 용융단(220), 분해단(230) 및 탄화단(240)을 포함한다.The pyrolysis furnace 200 is arranged horizontally inside the reactor main body 100 and has a multi-stage structure in which polymer waste pyrolyzes while moving in a zigzag shape. This pyrolysis furnace 200 includes a drying stage 210, a melting stage 220, a decomposition stage 230, and a carbonization stage 240.

부연하면, 상기 건조단(210)은 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 영역이다.To elaborate, the drying stage 210 is located at the top and is an area that removes moisture in the pores of the polymer waste in a temperature range of 80 to 150°C.

상기 용융단(220)은 상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 영역이다.The melting stage 220 is located below the drying stage 210 and is an area that melts and liquefies polymer waste in a temperature range of 100 to 300°C.

상기 분해단(230)은 상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 영역이다. The decomposition stage 230 is located below the melting stage 220 and is an area that vaporizes and decomposes the polymer waste melt in a temperature range of 200 to 400°C.

상기 탄화단(240)은 상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 영역이다.The carbonization stage 240 is located below the decomposition stage 230, and is an area where slag composed of ash and undecomposed carbon is generated in a temperature range of 300 to 450°C.

본 발명은 상기와 같은 영역 및 온도 조건에서 고분자 폐기물의 건조 및 열분해가 이루어지는 것이지만, 이에 한정되지 않고 열분해로(200)를 추가로 구성할 수 있고, 다양한 온도를 적용할 수도 있다.In the present invention, drying and thermal decomposition of polymer waste is achieved under the above-described region and temperature conditions, but the present invention is not limited to this, and the thermal decomposition furnace 200 may be additionally configured and various temperatures may be applied.

한편, 상기 열분해로(200)에 화재가 발생하였을 경우 질소 퍼징을 하여 화재를 진압할 수 있고, 용융염 드레인(drain) 시 용융염 유동이 좋지 않은 경우 질소를 공급하여 용융염 유동을 좋게 한다. 그 밖에도, 밸브 고장 등으로 인하여 용융염의 드레인이 시급한 경우 용융염이 경화되기 전에 질소 퍼징으로 용융염을 밀어내어 드레인 시간을 단축할 수 있다.Meanwhile, if a fire occurs in the pyrolysis furnace 200, the fire can be extinguished by nitrogen purging, and if the flow of molten salt is poor when draining the molten salt, nitrogen is supplied to improve the flow of the molten salt. Additionally, in cases where draining of molten salt is urgent due to valve failure, etc., the drain time can be shortened by pushing out the molten salt through nitrogen purging before the molten salt hardens.

또한, 열분해가 시작되기 전에 열분해 영역은 산소를 제거해야 한다. 산소를 제거하는 방법으로 질소를 공급하여 산소를 밀어내는 방법과 수증기를 공급하여 산소를 밀어내는 방법이 있다. 특히, 열분해 시작 전에 열분해 영역의 산소를 배출하기 위하여 수증기를 주입하지 않고, 물을 공급하여 열분해로가 가열됨에 따라 증발하여 수증기가 되고, 이 수증기가 산소를 밀어내는 방법을 사용할 수도 있다.Additionally, the pyrolysis zone must be deoxygenated before pyrolysis begins. There are two ways to remove oxygen: one is to supply nitrogen to push out oxygen, and the other is to supply water vapor to push out oxygen. In particular, in order to discharge oxygen from the pyrolysis zone before the start of pyrolysis, a method may be used in which water is supplied rather than injected, and as the pyrolysis furnace is heated, it evaporates to form water vapor, and this water vapor pushes out the oxygen.

더불어, 용융염이 드레인 되지 않고, 열분해로와 배관 등에 적체되는 경우, 이를 녹여 유동에 지장 없도록 하기 위하여 열분해로 내부 용융염 영역, 배관 등에 수증기를 보내어 용융염을 녹여 유동을 원활하게 한다.In addition, if the molten salt is not drained and accumulates in the pyrolysis furnace and pipes, water vapor is sent to the molten salt area inside the pyrolysis furnace, pipes, etc. to melt the molten salt and prevent flow, thereby melting the molten salt and smoothing the flow.

상기 구동 스프로킷(330)은 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합된다.The driving sprocket 330 is coupled to the driving shaft 310 installed on one side of the pyrolysis furnace 200.

상기 피동 스프로킷(340)은 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합된다.The driven sprocket 340 is coupled to the driven shaft 320 installed on the other side of the pyrolysis furnace 200.

여기서, 상기 구동 스프로킷(330)은 모터(370)의 동력을 전달받아 회전하게 된다. 상기 모터(370)는 반응기 본체(100)의 외측에 설치되고, 모터(370)의 축에는 감속기(380)가 설치된다. 상기 감속기(380)와 구동축(310)이 연결되게 설치되어, 모터(370)가 작동되면 구동축(310)을 통해 구동 스프로킷(330)이 회전하게 된다.Here, the driving sprocket 330 receives power from the motor 370 and rotates. The motor 370 is installed outside the reactor main body 100, and a reducer 380 is installed on the axis of the motor 370. The reducer 380 and the drive shaft 310 are installed to be connected, so that when the motor 370 operates, the drive sprocket 330 rotates through the drive shaft 310.

상기 체인(350)은 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동된다.The chain 350 connects the drive sprocket 330 and the driven sprocket 340 and moves in an endless orbit.

본 발명에 적용되는 각 구동축(310), 피동축(320), 구동 스프로킷(330), 피동 스프로킷(340) 및 체인(350)의 설치 개수, 직경, 기어비 등은 구동부가 적용되는 장치의 특성에 따라 얼마든지 변경이 가능한 것이므로 특별하게 제한하지는 않는다.The installed number, diameter, gear ratio, etc. of each drive shaft 310, driven shaft 320, drive sprocket 330, driven sprocket 340, and chain 350 applied to the present invention depends on the characteristics of the device to which the drive unit is applied. Since it can be changed as much as necessary, there are no special restrictions.

상기 이송부재(360)는 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 다수 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시킨다. 즉, 상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물은 다단의 열분해로(200)를 이동하면서 열분해 된다.A plurality of transfer members 360 are installed on the chain 350 at predetermined intervals and move in circulation with the chain 350 to transfer polymer waste. That is, the polymer waste is pyrolyzed while moving through the multi-stage pyrolysis furnace 200 by the continuous circulation of the transfer member 360 together with the chain 350.

상기와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 반응기 본체(100) 내부로 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조에 따라, 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상을 방지할 수 있다. According to the above configuration, the present invention moves the polymer waste input into the reactor main body 100 while scraping it, drops it to the next stage, and then moves it again to proceed with pyrolysis, enabling smooth movement of the polymer waste. In addition, it can be evenly dispersed and prevent jamming or sticking caused by foreign substances in polymer waste.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이송부재(360)는 필요에 따라서 일부만 엇갈리게 배치할 수 있다.As shown in FIG. 4, the transfer members 360 are formed in a plate shape, and are preferably arranged to be staggered, with one end close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200. Additionally, the transfer members 360 may be arranged to be partially staggered as needed.

이처럼, 다수의 이송부재(360)가 서로 엇갈리게 배치됨에 따라 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하여 스크래핑 함으로써 고분자 폐기물이 이송부재(360)와 벽면 사이의 공간에 남아 적체되는 현상을 방지할 수 있다.In this way, as the plurality of transfer members 360 are arranged in an alternating manner, the polymer waste can be prevented from remaining in the space between the transfer members 360 and the wall by scraping close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200. there is.

특히, 모든 이송부재(360)가 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하게 배치되는 경우 벽면과의 마찰에 의하여 모터의 과부하가 발생하게 되며, 이는 정상 운전을 저해하는 요인이 된다. 따라서, 이송부재(360)를 번갈아가며 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접되게 배치하여 벽면을 긁을 수 있도록 함으로써 벽면과의 마찰을 최소화하여 모터에 가해지는 부하를 줄이는 한편 정상적인 운전상태로 벽면을 스크래핑하여 벽면에 부착되는 고분자 물질이 고착되는 것을 방지할 수 있다.In particular, if all the transfer members 360 are placed close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200, the motor will be overloaded due to friction with the wall, which will hinder normal operation. Therefore, the transfer members 360 are alternately placed close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200 to scratch the wall, thereby minimizing friction with the wall, reducing the load on the motor, and maintaining the wall in normal operation. Scraping can prevent polymer materials attached to the wall from sticking.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성될 수 있다.As shown in FIG. 5, a plurality of weight reduction grooves 361 may be formed on both sides and the center of the transfer member 360 to reduce weight.

상기 무게감소홈(361)의 형성으로 이송부재(360)의 무게를 감소시킴으로써 이송부재(360)의 이동 과정에서 소음이 발생되는 것을 방지하는 한편 이송 부하를 감소시킬 수 있다.By reducing the weight of the transfer member 360 by forming the weight reduction groove 361, noise can be prevented while moving the transfer member 360 and the transfer load can be reduced.

일반적으로 열분해 영역의 하부는 열전달이 가장 필요한 영역임과 동시에 가장 넓은 면적을 가지고 있어, 하부 열전달을 높이는 것이 매우 중요하다. 하부의 열전달을 위해서 하부로 지나는 열이 많아야 하는데, 통상은 상부로 열이 이동하기 때문에 열이 하부를 가열하지 못하고 통과한다. 즉, 하부를 가열하는 열은 상부로 상승하는 열의 와류를 통하여 열전달이 이루어진다.Generally, the lower part of the pyrolysis zone is the area where heat transfer is needed the most and has the largest area, so it is very important to increase heat transfer to the lower part. In order to transfer heat to the lower part, there must be a lot of heat passing through the lower part, but since heat usually moves to the upper part, the heat passes through without heating the lower part. In other words, the heat heating the lower part is transferred through a vortex of heat rising to the upper part.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치될 수 있다.As shown in FIG. 6, on the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100, a plurality of overflow walls 500, which do not overlap each other and are located in parallel, may be continuously arranged to alternate with each other with respect to the flow direction of the molten salt. there is.

상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되는 것이 바람직하며, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성된다.The overflow wall 500 is preferably disposed inclined at a predetermined angle with respect to the flow direction of molten salt, and through passages 510 are formed between and at the ends of the overflow walls 500, respectively.

예컨대, 용융염이 만류가 아닌 상태에서 유동하는 경우 순환 통로(130) 상부 영역의 열전달 효율이 낮다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명은 용융염의 순환 통로(130) 상에 다수의 월류벽(500)이 서로 엇갈리게 연속 배치된다.For example, when molten salt flows in a state other than full flow, heat transfer efficiency in the upper region of the circulation passage 130 is low. In order to solve this problem, in the present invention, a plurality of overflow walls 500 are arranged in succession to alternate with each other on the molten salt circulation passage 130.

상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름을 일부 차단하여 용융염의 운동에너지를 감쇄시켜 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도함으로써 순환 통로(130)의 하부 영역은 물론 상부 영역의 열전달 효율을 높이는 효과가 있다.The overflow wall 500 partially blocks the flow of molten salt, attenuates the kinetic energy of the molten salt, and induces a uniform and stable flow of the molten salt, thereby increasing the heat transfer efficiency of the upper region as well as the lower region of the circulation passage 130. .

상기 관통로(510)는 용융염이 월류벽(500)을 넘어가지 않고도 하류측으로 유동하도록 하여 용융염의 연속 유동성을 유지하게 한다.The through passage 510 allows the molten salt to flow downstream without passing over the overflow wall 500 to maintain continuous fluidity of the molten salt.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용융염 순환부(400)는 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시킨다. As shown in Figures 1 and 2, the molten salt circulation unit 400 is connected to the outside of the reactor main body 100 and circulates liquid molten salt, which is a heat transfer medium.

예컨대, 열풍 방식의 열분해 반응기의 경우, 버너에서 제공되는 열풍에 의해 열분해로 전체의 온도가 결정되는데, 이때 상부의 온도가 하부의 온도보다 단계적으로 낮게 설정됨에 따라 각 층의 온도를 특성에 적합한 온도로 설정하기 어려운 점이 있다. For example, in the case of a hot air type pyrolysis reactor, the temperature of the entire pyrolysis reactor is determined by the hot air provided from the burner. At this time, as the temperature of the upper part is gradually set lower than the temperature of the lower part, the temperature of each layer is adjusted to a temperature appropriate for the characteristics. There are some difficulties in setting it up.

이에 본 발명은 상기 용융염 순환부(400)를 통해 열분해로(200) 각 단의 온도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하다.Accordingly, the present invention enables efficient operation by independently controlling the temperature of each stage of the pyrolysis furnace 200 through the molten salt circulation unit 400.

이러한 용융염 순환부(400)는 용융염 탱크(410), 용융염 보일러(420), 용융염 공급라인(430), 용융염 배출라인(440), 밸브(450), 온도감지센서(460) 및 제어부(470)를 포함한다.This molten salt circulation unit 400 includes a molten salt tank 410, a molten salt boiler 420, a molten salt supply line 430, a molten salt discharge line 440, a valve 450, and a temperature sensor 460. and a control unit 470.

상기 용융염 탱크(410)는 내부에 열분해로(200)에 공급될 용융염이 저장된다. 본 발명의 실시예에 따른 열분해 반응기에 사용되는 용융염은 NaNO₃, KNO₃, NaNO₂등과 같은 염들이 적절한 비율로 혼합된 유체일 수 있다. 이러한 용융염은 고체이면서도 용융점 이상에서 액체로 상변화되는 물질이다. The molten salt tank 410 stores molten salt to be supplied to the pyrolysis furnace 200 therein. The molten salt used in the pyrolysis reactor according to an embodiment of the present invention may be a fluid in which salts such as NaNO₃, KNO₃, NaNO₂, etc. are mixed in an appropriate ratio. These molten salts are substances that are solid but change phase into a liquid above the melting point.

상기 용융염 보일러(420)는 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 열분해 반응 온도로 가온시킨다.The molten salt boiler 420 is connected to the molten salt tank 410 to heat the molten salt to the pyrolysis reaction temperature.

상기 용융염 보일러(420)는 용량에 따라 히터, 가스, 액체, 고체연료 등을 이용하여 가온시킬 수 있다.The molten salt boiler 420 can be heated using a heater, gas, liquid, solid fuel, etc. depending on the capacity.

상기 용융염 탱크(410)와 용융염 보일러(420) 사이에는 제1 펌프(490)가 설치되며, 상기 제1 펌프(490)는 용융염 탱크(410) 내에 저장된 용융염을 열분해로(200)에 공급하는 역할을 한다.A first pump 490 is installed between the molten salt tank 410 and the molten salt boiler 420, and the first pump 490 transfers the molten salt stored in the molten salt tank 410 to the pyrolysis furnace 200. It plays a role in supplying.

상기 용융염 공급라인(430)은 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급한다.The molten salt supply line 430 supplies high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100.

상기 용융염 공급라인(430) 상에는 초음파 유량계(480)와 밸브(450) 등이 각각 설치되어 용융염이 순환 통로(130)에 공급되도록 할 수 있다.An ultrasonic flow meter 480 and a valve 450 may be installed on the molten salt supply line 430 to supply molten salt to the circulation passage 130.

한편, 용융염의 순환 통로(130) 양단의 온도 차이를 낮게 하기 위해서는 유량을 증가시키고, 속도를 빠르게 하며, 적절한 온도로 공급하여야 한다. 상층의 온도는 하층의 온도보다 낮게 설정하여 하층에서 사용한 용융염을 상층으로 보냄으로써 상층의 온도를 하층보다 낮게 제어할 수 있다. 이는 병렬로 유량을 제어할 때 유량은 적고, 유속이 늦어져 순환 통로(130) 양단의 온도 차가 크게 나는데, 이때 병렬 유량을 통합하여 순환 통로(130)의 용융염 유동을 직렬로 할 경우, 유속이 빨라지게 되어 순환 통로(130) 양단의 온도 차가 낮아지게 된다. 이로 인하여, 열분해로(200) 양단의 온도 차도 낮아지게 된다. 즉, 용융염 유동을 직렬로 하기 위하여 용융염 공급라인(430)을 직렬로 연결해야 한다.Meanwhile, in order to reduce the temperature difference between the two ends of the molten salt circulation passage 130, the flow rate must be increased, the speed must be increased, and the flow must be supplied at an appropriate temperature. By setting the temperature of the upper layer lower than the temperature of the lower layer and sending the molten salt used in the lower layer to the upper layer, the temperature of the upper layer can be controlled to be lower than that of the lower layer. This means that when the flow rate is controlled in parallel, the flow rate is small and the flow rate is slow, resulting in a large temperature difference between both ends of the circulation passage 130. In this case, when the parallel flow rates are integrated to make the molten salt flow in the circulation passage 130 in series, the flow rate is low. As this becomes faster, the temperature difference between both ends of the circulation passage 130 decreases. Because of this, the temperature difference between both ends of the pyrolysis furnace 200 is also reduced. That is, in order to flow molten salt in series, the molten salt supply line 430 must be connected in series.

상기 용융염 배출라인(440)은 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출한다.The molten salt discharge line 440 discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100 to the molten salt tank 410.

상기 밸브(450)는 상기 용융염 공급라인(430) 상에 복수로 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어한다.The valves 450 are installed in plural numbers on the molten salt supply line 430 to control the fluid flow in each line.

예컨대, 상기 밸브(450)를 전동밸브로 사용함으로써 제어부(470)에서 제어할 수 있게 하여 작업이 용이하고, 설정온도를 입력하여 자동으로 온도 제어가 가능하다. 이를 위하여, 초음파 유량계(480)를 설치하여 밸브(450)의 동작에 대한 유량의 변화를 감지하고, 이에 따른 온도 변화를 감지하여 설정온도에 적합하게 밸브(450)를 구동하게 한다.For example, by using the valve 450 as an electric valve, it can be controlled by the control unit 470, making work easy, and automatically controlling the temperature by inputting the set temperature. To this end, an ultrasonic flow meter 480 is installed to detect changes in flow rate due to the operation of the valve 450, and to detect temperature changes accordingly to operate the valve 450 appropriately for the set temperature.

상기 온도감지센서(460)는 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지한다.The temperature sensor 460 is installed in each of the thermal decomposition furnaces 200 and detects the temperature of the molten salt.

상기 제어부(470)는 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어한다.The control unit 470 controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by adjusting the flow rate of molten salt by the valve 450 through the temperature value measured by the temperature sensor 460.

이와 같은 구성에 의하면 상기 용융염 순환부(400)는 열분해로(200) 각 단의 온도를 독립적으로 정밀하게 제어하여 효율적인 운전이 가능하고, 용융염에 의한 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.According to this configuration, the molten salt circulation unit 400 can operate efficiently by independently and precisely controlling the temperature of each stage of the pyrolysis furnace 200, and can improve heat transfer efficiency by molten salt.

한편, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 용융염 순환부(400)는 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410), 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420), 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430), 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440), 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450), 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460), 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470), 상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491), 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492) 및 상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493)을 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 1 and 7, the molten salt circulation unit 400 is connected to a molten salt tank 410 in which molten salt is stored, and the molten salt tank 410 to heat the molten salt. A molten salt boiler 420, a molten salt supply line 430 for supplying high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100, and the reactor. A molten salt discharge line 440 that discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the main body 100 to the molten salt tank 410, and is installed on the molten salt supply line 430 to connect each line. Through a plurality of valves 450 that control the fluid flow, a temperature sensor 460 installed in the pyrolysis furnace 200 to detect the temperature of the molten salt, and the temperature value measured by the temperature sensor 460. A control unit 470 that controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by controlling the flow rate of molten salt by the valve 450, and a preheater 491 installed on one side of the molten salt tank 410 to preheat the molten salt. , a molten salt return line 492 that returns the molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt tank 410, and a connection between the molten salt tank 410 and the molten salt supply line 430. It may include a molten salt drain line 493 provided with a drain valve 494 on one side.

상기 용융염 탱크(410), 용융염 보일러(420), 용융염 공급라인(430), 용융염 배출라인(440), 밸브(450), 온도감지센서(460) 및 제어부(470)는, 전술한 실시예의 구성 및 작용과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The molten salt tank 410, molten salt boiler 420, molten salt supply line 430, molten salt discharge line 440, valve 450, temperature sensor 460, and control unit 470 are as described above. Since the configuration and operation of one embodiment are the same, detailed description thereof will be omitted.

상기한 구성들과 함께 예열히터(491), 용융염 리턴라인(492) 및 용융염 드레인라인(493)을 추가로 구성함으로써, 상온에서 고체인 용융염을 유동시키기 위하여 용융염 탱크(410)에 저장된 용융염을 히터로 예열할 수 있다. 일예로, 용융염이 부분적으로 유동화되어 펌핑이 가능할 때 용융염 보일러(420)를 작동하고, 가열된 용융염을 열분해 반응기로 공급하지 않고, 용융염 탱크(410)로 보내어 용융염 탱크(410) 전체를 유동되도록 한다. 이런 경우, 히터 사용 시간이 짧아지고, 낮은 전기 비용으로 용융염 전체를 예열할 수 있는 장점이 있고, 짧은 시간에 용융염을 유동화시켜 예열시간을 감소시킬 수 있어 수율이 높아진다.In addition to the above configurations, a preheater 491, a molten salt return line 492, and a molten salt drain line 493 are additionally configured to allow the molten salt tank 410 to flow solid molten salt at room temperature. The stored molten salt can be preheated with a heater. For example, when the molten salt is partially fluidized and can be pumped, the molten salt boiler 420 is operated, and the heated molten salt is not supplied to the pyrolysis reactor, but is sent to the molten salt tank 410 to form the molten salt tank 410. Make the whole thing flow. In this case, the heater usage time is shortened, there is an advantage in being able to preheat the entire molten salt with low electricity costs, and the preheating time can be reduced by fluidizing the molten salt in a short period of time, thereby increasing the yield.

부연하면, 상기 용융염 순환부(400)는 예열히터(491)를 작동시키고, 용융염 탱크(410)의 일부 용융염이 용융되면 제2 펌프(495)를 작동시킨다. 그리고, 용융염 보일러(420)를 작동시켜 용융염을 가열시킨 후 용융염 리턴라인(492)으로 순환시켜 용융염 탱크(410)의 용융염을 가열한다. 용융염 탱크(410)의 용융염이 충분히 가열되면 용융염 드레인라인(493)의 드레인 밸브(494)를 닫고, 제1 펌프(490)를 작동시켜 열분해로(200)에 용융염을 공급한다. 열분해 반응기의 운전을 정지하는 경우, 용융염 보일러(420)를 정지시키고, 제1 펌프(490)와 제2 펌프(495)를 정지시키며, 드레인 밸브(494)를 개방시킨다.To elaborate, the molten salt circulation unit 400 operates the preheating heater 491, and when some of the molten salt in the molten salt tank 410 is melted, it operates the second pump 495. Then, the molten salt boiler 420 is operated to heat the molten salt and then circulated through the molten salt return line 492 to heat the molten salt in the molten salt tank 410. When the molten salt in the molten salt tank 410 is sufficiently heated, the drain valve 494 of the molten salt drain line 493 is closed, and the first pump 490 is operated to supply molten salt to the pyrolysis furnace 200. When stopping the operation of the thermal decomposition reactor, the molten salt boiler 420 is stopped, the first pump 490 and the second pump 495 are stopped, and the drain valve 494 is opened.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.The present invention has been described with a focus on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, but it is clear to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention from this description. Accordingly, the scope of the present invention should be construed by the appended claims to include examples of many such modifications.

100 : 반응기 본체 110 : 투입구
120 : 배출구 130 : 순환 통로
200 : 열분해로 210 : 건조단
220 : 용융단 230 : 분해단
240 : 탄화단 310 : 구동축
320 : 피동축 330 : 구동 스프로킷
340 : 피동 스프로킷 350 : 체인
360 : 이송부재 361 : 무게감소홈
370 : 모터 380 : 감속기
400 : 용융염 순환부 410 : 용융염 탱크
420 : 용융염 보일러 430 : 용융염 공급라인
440 : 용융염 배출라인 450 : 밸브
460 : 온도감지센서 470 : 제어부
480 : 초음파 유량계 490 : 제1 펌프
491 : 예열히터 492 : 용융염 리턴라인
493 : 용융염 드레인라인 494 : 드레인 밸브
495 : 제2 펌프 500 : 월류벽
510 : 관통로
100: reactor body 110: inlet
120: outlet 130: circulation passage
200: Pyrolysis furnace 210: Drying stage
220: melting stage 230: decomposition stage
240: Carbonization stage 310: Drive shaft
320: driven shaft 330: driving sprocket
340: driven sprocket 350: chain
360: Transfer member 361: Weight reduction groove
370: Motor 380: Reducer
400: molten salt circulation unit 410: molten salt tank
420: molten salt boiler 430: molten salt supply line
440: molten salt discharge line 450: valve
460: Temperature sensor 470: Control unit
480: ultrasonic flow meter 490: first pump
491: Preheater 492: Molten salt return line
493: molten salt drain line 494: drain valve
495: Second pump 500: Overflow wall
510: through passage

Claims (8)

상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100);
상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200);
상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330);
상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340);
상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350);
상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및
상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하며,
상기 열분해로(200)는, 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 건조단(210);
상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 용융단(220);
상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 분해단(230); 및
상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 탄화단(240);을 포함하고,
상기 열분해로(200)는 사각 덕트 형상으로 이루어지고,
상기 이송부재(360)는 사각 판 형상으로 이루어지며,
상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조로 이루어지며,
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치되고,
상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되고, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
A reactor body 100 in which an inlet 110 through which polymer waste is introduced is formed on one upper side, and an outlet 120 through which slag composed of ash and undigested carbon is discharged is formed on one lower side;
A pyrolysis furnace 200 of a multi-stage structure disposed horizontally inside the reactor body 100 and thermally decomposing polymer waste while moving in a zigzag shape;
A drive sprocket 330 coupled to the drive shaft 310 installed on one side of the pyrolysis furnace 200;
A driven sprocket 340 coupled to the driven shaft 320 installed on the other side of the pyrolysis furnace 200;
A chain 350 connected between the drive sprocket 330 and the driven sprocket 340 and moved in an endless orbit;
A plurality of transfer members 360 installed on the chain 350 at predetermined intervals to transport polymer waste while moving circularly with the chain 350; and
It includes a molten salt circulation unit 400 connected to the outside of the reactor main body 100 to circulate liquid molten salt, which is a heat transfer medium,
The pyrolysis furnace 200 includes a drying stage 210 located at the top, which removes moisture in the pores of the polymer waste in a temperature range of 80 to 150°C;
A melting stage 220 located below the drying stage 210 and melting and liquefying polymer waste in a temperature range of 100 to 300° C.;
A decomposition stage 230 located below the melting stage 220 and vaporizing and decomposing the polymer waste melt in a temperature range of 200 to 400° C.; and
It is located below the decomposition stage 230 and includes a carbonization stage 240 in which slag composed of ash and undecomposed carbon is generated in a temperature range of 300 to 450 ° C.
The pyrolysis furnace 200 is made of a square duct shape,
The transfer member 360 has a square plate shape,
The chain 350 and the transfer member 360 move while scraping the polymer waste through continuous circulation, drop it to the next stage, and then move again to undergo thermal decomposition.
On the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100, a plurality of overflow walls 500, which do not overlap each other and are located in parallel, are continuously arranged in a staggered manner with respect to the flow direction of the molten salt,
The overflow wall 500 is disposed inclined at a predetermined angle with respect to the flow direction of the molten salt, and through passages 510 are formed between and at the ends of the overflow walls 500, respectively. Pyrolysis reactor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
In claim 1,
The transfer members 360 are formed in a plate shape and are arranged alternately with one end being close to the inner wall of the pyrolysis furnace 200. A molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor.
청구항 1에 있어서,
상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
In claim 1,
A molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor, characterized in that a plurality of weight reduction grooves 361 are formed on both sides and the center of the transfer member 360 to reduce the weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410);
상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430);
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440);
상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450);
상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 및
상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
In claim 1,
The molten salt circulation unit 400 includes a molten salt tank 410 in which molten salt is stored;
A molten salt boiler 420 connected to the molten salt tank 410 to heat the molten salt;
A molten salt supply line 430 that supplies high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100;
a molten salt discharge line 440 that discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100 to the molten salt tank 410;
A plurality of valves 450 installed on the molten salt supply line 430 to control fluid flow in each line;
Temperature sensors 460 installed in each of the pyrolysis furnaces 200 to detect the temperature of molten salt; and
A control unit 470 that controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by controlling the flow rate of molten salt by the valve 450 through the temperature value measured by the temperature sensor 460. Molten salt type multi-stage continuous pyrolysis reactor.
청구항 1에 있어서,
상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410);
상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430);
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440);
상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450);
상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460);
상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);
상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492); 및
상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
In claim 1,
The molten salt circulation unit 400 includes a molten salt tank 410 in which molten salt is stored;
A molten salt boiler 420 connected to the molten salt tank 410 to heat the molten salt;
A molten salt supply line 430 that supplies high-temperature molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100;
a molten salt discharge line 440 that discharges low-temperature molten salt from the molten salt circulation passage 130 of the reactor main body 100 to the molten salt tank 410;
A plurality of valves 450 installed on the molten salt supply line 430 to control fluid flow in each line;
Temperature sensors 460 installed in each of the pyrolysis furnaces 200 to detect the temperature of molten salt;
a control unit 470 that controls the temperature of the pyrolysis furnace 200 by adjusting the flow rate of molten salt by the valve 450 through the temperature value measured by the temperature sensor 460;
A preheater 491 installed on one side of the molten salt tank 410 to preheat the molten salt;
a molten salt return line 492 that returns molten salt heated by the molten salt boiler 420 to the molten salt tank 410; and
A molten salt drain line 493 connected between the molten salt tank 410 and the molten salt supply line 430 and having a drain valve 494 on one side. Continuous pyrolysis reactor.
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