KR102665069B1 - 폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템 - Google Patents
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Abstract
폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템은, 상부로부터 폐타이어 분말을 수용한 후 밀폐된 내부 환경에서 폐타이어 분말을 일측방으로 이송한 후 낙하시켜 타측방으로 이송시키는 다단 이송구조를 내장하고, 열원 공급부로부터 제공된 열원을 하부로부터 수용한 후 다단 이송구조를 통과한 후 상부로 배출하는 구조이며, 열분해된 폐타이어 분말을 외부로 배출하는 구조의 열분해부; 및 상기 열분해부의 하부에 기설정된 온도로 가열된 열원을 제공하고, 열분해부를 통과한 후 배출된 열원을 회수하는 구조의 열원 공급부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 챠르 카본블랙 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템에 관한 것이다.
폐타이어의 발생은 경제발전 진행과 함께 증가하고 있으며, 2013년 한해동안 한국 내에서의 폐타이어 발생량은 약 3백만 톤이었다. 폐타이어는 자연상에서 비분해성 특성을 갖도록 제조되었기 때문에 처리가 어려운 전형적인 예이다. 폐타이어의 처리를 위해 매립, 소각, 및 재이용과 같은 종래 기술들이 이용되고 있지만, 이러한 기 술들은 환경 문제를 야기한다.
환경 문제없이 폐타이어를 유익한 물질로 변환시킬 수 있다면, 이 기술은 경제, 자원 재활용 및 환경 분야에서 큰 영향력을 갖게 될 것이다.
이와 관련하여, 열분해 (pyrolysis)가 전세계에서 큰 주목을 받고 있다. 열분해는 비활성 조건에서 유기 물질을 분해한 다음, 상기 유기 물질을 액체, 기체, 및 고체 산물로 변화시킨다.(도 1 참조) 이들 산물은 대체 연료 또는 특정 화합물을 생산하기 위한 화학 원료 (feedstock)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 폐타이어의 열분해로부터 생산된 기체 산물 (열분해 기체)은 상기 공정 운용을 위한 에너지를 공급할 수 있고 액체 산물 (열분해 오일)은 대체 디젤로 간주되고 있다 [Martinez JD, Puy N, Murillo R, Garcia T, Navarro MV, Mastral AM.
Waste tyre pyrolysis - A review. Renew Sustain Energy Rev 2013; 23:179-213]. 한편 열분해 오일은 1, 3-부타디엔 (1,3-butadien), 리모넨 (limonene), 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌 등을 다량 함유하고 있어 이들을 추출하여 분리하면 화학 원료로 활용할 수 있다. 폐타이어의 열분해로 생산된 열분해 촤 (pyrolysis char)는 재생카본블랙으로서 사용될 수 있으며, 활성화 공정을 통해 탄소를 활성화시킬 수 있다.
폐타이어의 가장 일반적인 자원 재활용 방법은, 재활용 산물이 연료로서 사용되는 것으로, 이를 위해 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1197399호에는 폐타이어로부터 오일을 추출하기 위한 폐타이어 열분해로가 개시되어 있다. 그러나, 폐타이어의 열분해로부터 생산된 산물을 연료로서 이용하는 연구는, 산물 중의 높은 황 함량 때문에 제한적이다. 타이어 제조 공정에서는, 고무의 안정성 및 내구성 향상을 위해 가황 (vulcanization) 공정이 필수적이다. 이 과정에서 많은 양의 황 성분들이 생산된 타이어에 포함되므로, 폐타이어와 폐타이어의 열분해로부터 생성된 산물은 어느 정도의 황을 함유하게 된다. 연료 중의 황 함량은 연소 시 산화물을 발생시키는데, 황 산화물은 런던 스모그와 같은 공기 오염을 야기시킬 수 있어, 연료 중의 황 함량은 정부에 의해 규제되고 있다.
이러한 문제를 극복하기 위하여, 저황 함량 산물을 얻기 위한 이차적인 공정이 개발되고 있으며, NiMo 촉매 등을 이용하는 열분해 오일의 수소첨가 처리에 관한 연구가 진행된 바 있다. 그러나, 촉매를 이용하거나 추가적인 탈황 절차를 거쳐 황 함량을 낮추는 기술은 과정 상 번거로움이 있고, 촉매의 비활성화가 일어나며 또한 촉매의 높은 가격 때문에 경제적 측면에서 전체 열분해 공정의 가치를 떨어뜨린다.
그러므로, 폐타이어로부터 연료로서 적합한 산물을 얻기 위해서는, 촉매 이용 또는 추가 후처리 없이 황 함량이 낮은 열분해 산물을 높은 수율로 추출할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템은, 상부로부터 폐타이어 분말을 수용한 후 밀폐된 내부 환경에서 폐타이어 분말을 일측방으로 이송한 후 낙하시켜 타측방으로 이송시키는 다단 이송구조를 내장하고, 열원 공급부로부터 제공된 열원을 하부로부터 수용한 후 다단 이송구조를 통과한 후 상부로 배출하는 구조이며, 열분해된 폐타이어 분말을 외부로 배출하는 구조의 열분해부; 및 상기 열분해부의 하부에 기설정된 온도로 가열된 열원을 제공하고, 열분해부를 통과한 후 배출된 열원을 회수하는 구조의 열원 공급부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열분해부는, 상부면에 폐타이어 분말을 수용하는 투입구가 장착되고, 하부일측면에 열분해된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)를 배출하는 배출구가 장착되며, 외부로부터 차단된 단열 밀폐 공간을 형성하는 밀폐하우징; 상기 밀폐하우징의 내부 상부에 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되고, 제자리 회전동작에 의해 투입구로부터 투입된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 제2이송부에 전달하는 구조이며, 밀폐하우징 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제1이송부; 상기 밀폐하우징의 내부에 제1이송부와 소정 높이만큼 이격되어 제1이송부의 하부에 장착되고, 제1이송부와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제1이송부로부터 전달된 폐타이어 분말을 타측방으로 이송시킨 후 제3이송부에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제2이송부; 상기 밀폐하우징의 내부에 제2이송부와 소정 높이만큼 이격되어 제2이송부의 하부에 장착되고, 제2이송부와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제2이송부로부터 전달된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 배출구에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제3이송부; 상기 밀폐하우징의 하부에 장착되고, 열원 공급부로부터 제공되는 열원을 밀폐하우징의 내부에 주입하는 구조의 열원인입부; 및 상기 밀폐하우징의 상부에 장착되고, 밀폐하우징 내부를 통과한 열원을 열원 공급부로 회귀시키는 구조의 열원배출부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1이송부, 제2이송부 및 제3이송부는, 수평방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 원통형 구조의 밀폐실린더; 상기 밀폐실린더 내부에 제자리 회전 가능한 구조로 장착되고, 제자리 회전동작에 의해 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시키는 스크류 컨베이어 구조의 스크류 블레이드; 및 상기 밀폐실린더의 외주면에 장착되고, 열원인입부로부터 주입된 열원과 접촉하는 구조의 열원접촉부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열원 공급부는, 상기 열분해부의 열원인입부에 섭씨 400 내지 600도로 가열된 열원을 제공할 수 있다.
또한, 상기 열원은, 불활성 기체 또는 끓는점이 섭씨 600도를 초과하는 액체일 수 있다.
또한, 상기 열분해부는, 상기 투입구로부터 수용된 폐타이어 분말을 30분 내지 120분동안 다단 이송구조를 통해 이송시킨 후 배출구를 통해 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 챠르 카본블랙 제조시스템은, 상기 제1이송부, 제2이송부 및 제3이송부의 밀폐실린더 내부와 연통하는 구조이고, 제1이송부, 제2이송부 및 제3이송부 내부에서 발생하는 가스를 재생오일저장부에 전달하는 구조의 가스배기관; 상기 가스배기관으로부터 전달된 가스를 냉각시켜 생성된 재생오일을 내부에 저장하는 구조의 재생오일저장부; 상기 배출구로부터 배출되는 열처리된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)의 내부에 잔존하는 금속 이물질을 제거한 후 고속분쇄기에 전달하는 구조의 금속제거기; 상기 금속제거기로부터 전달된 차르(char)를 직경 400마이크로미터 미만의 크기로 분쇄하여 카본블랙을 제조한 후 선별기로 전달하는 구조의 고속분쇄기; 상기 고속분쇄기로부터 전달된 카본블랙의 입자크기를 선별하여 직경 400마이크로미터 미만의 카본블랙만을 배출하는 입자크기 선별기; 및 상기 입자크기 선별기로부터 배출된 카본블랙을 보관 또는 포장하는 카본 보관 및 포장기;를 포함하는 구성일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 챠르 카본블랙 제조시스템에 따르면, 특정 구조의 다단 이송구조를 내장하는 열분해부 및 열원 공급부를 구비함으로써, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 챠르 카본블랙 제조시스템에 따르면, 특정 구조의 다단 나선식 열분해로를 구비함으로써, 고온 액상 열원공급 방식과 고온 열풍 열원공급 방식 모두 사용이 가능하며, 다단 나선식 열분해로는 원통 회전식 열분해로에 비해 폐타이어 분말을 균일한 온도 접촉으로 일정한 크기의 재생 카본블랙(Carbon Black)으로 생산할 수 있으며, 열 접촉시간을 길게 하여 석유화학계 재생 오일(Oil)의 생산량도 높일 수 있는 개선된 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 챠르 카본블랙 제조시스템에 따르면, 종래의 원통 회전식 열분해기가 가지고 있는 회전하는 원통형 열분해로와 회전 고정축을 밀폐하는 가스켓에서 발생되는 문제 즉, 열분해로 내부가스와 분진이 유출되는 문제를 완전하게 개선한 방법으로써, 생산 제품의 품질 향상은 물론 안정적인 설비 유지, 보수에도 크게 개선된 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 챠르 카본블랙 제조시스템에 따르면, 다단 나선식 열분해로에서 생산된 챠르(Char)는 1단계로 금속제거기를 거쳐 챠르 속에 포함되어 있는 미세 금속(철사)류를 제거하고, 2단계로 고속 분쇄기 및 선별기를 통해 미세분말 400 마이크로미터 이하 크기로 제조하거나, 필요시 추가로 응집체(Agglomerate)로 제조한 후, 3단계로 보관 탱크(Silo)에 보관한 후 톤백 또는 소포장으로 출하할 수 있는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 폐타이어 재활용 사이클 및 폐타이어를 이용하여 자원을 회수하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2에 도시된 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선 절단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열분해부를 나타내는 A-A'선 절단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 열원접촉부를 나타내는 부분확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2에 도시된 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 4의 A-A'선 절단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열분해부를 나타내는 A-A'선 절단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 열원접촉부를 나타내는 부분확대도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우 뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 사시도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템(100)은 특정 구조의 다단 이송구조를 내장하는 열분해부(110) 및 열원 공급부(120)를 구비함으로써, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템의 열분해부를 나타내는 정면도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 A-A'선 절단면도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 열분해부(110)는 상부로부터 폐타이어 분말을 수용한 후 밀폐된 내부 환경에서 폐타이어 분말을 일측방으로 이송한 후 낙하시켜 타측방으로 이송시키는 다단 이송구조를 내장하고, 열원 공급부(120)로부터 제공된 열원을 하부로부터 수용한 후 다단 이송구조를 통과한 후 상부로 배출하는 구조이며, 열분해된 폐타이어 분말을 외부로 배출하는 구조이다.
본 실시예에 따른 열원 공급부(120)는 열분해부(110)의 하부에 기설정된 온도로 가열된 열원을 제공하고, 열분해부(110)를 통과한 후 배출된 열원을 회수하는 구조이다.
구체적으로, 열원 공급부(120)는 열분해부(110)의 열원인입부(114c)에 섭씨 400 내지 600도로 가열된 열원을 제공할 수 있다. 이때, 열원은 불활성 기체 또는 끓는점이 섭씨 600도를 초과하는 액체임이 바람직하다.
한편, 본 실시예에 따른 열분해부(110)는 특정 구조의 밀폐하우징(114), 제1이송부(111), 제2이송부(112), 제3이송부(113), 열원인입부(114c) 및 열원배출부(114d)를 포함하는 구성일 수 있다.
이때, 열분해부(110)는 투입구(114a)로부터 수용된 폐타이어 분말을 30분 내지 120분동안 다단 이송구조를 통해 이송시킨 후 배출구(114b)를 통해 배출함이 바람직하다.
구체적으로, 열분해부(110)의 밀폐하우징(114)은 상부면에 폐타이어 분말을 수용하는 투입구(114a)가 장착되고, 하부일측면에 열분해된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)를 배출하는 배출구(114b)가 장착되며, 외부로부터 차단된 단열 밀폐 공간을 형성하는 구조이다.
열분해부(110)의 제1이송부(111)는 밀폐하우징(114)의 내부 상부에 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되는 구성으로서, 제자리 회전동작에 의해 투입구(114a)로부터 투입된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 제2이송부(112)에 전달하는 구조이며, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조이다.
열분해부(110)의 제2이송부(112)는 밀폐하우징(114)의 내부에 제1이송부(111)와 소정 높이만큼 이격되어 제1이송부(111)의 하부에 장착되는 구성으로서, 제1이송부(111)와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제1이송부(111)로부터 전달된 폐타이어 분말을 타측방으로 이송시킨 후 제3이송부(113)에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조이다.
열분해부(110)의 제3이송부(113)는 밀폐하우징(114)의 내부에 제2이송부(112)와 소정 높이만큼 이격되어 제2이송부(112)의 하부에 장착되는 구성으로서, 제2이송부(112)와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제2이송부(112)로부터 전달된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 배출구(114b)에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조이다.
열분해부(110)의 열원인입부(114c)는 밀폐하우징(114)의 하부에 장착되는 구성으로서, 열원 공급부(120)로부터 제공되는 열원을 밀폐하우징(114)의 내부에 주입하는 구조이다. 또한, 열원배출부(114d)는 밀폐하우징(114)의 상부에 장착되는 구성으로서, 밀폐하우징(114) 내부를 통과한 열원을 열원 공급부(120)로 회귀시키는 구조이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113)는, 특정 구조의 밀폐실린더(C) 및 스크류 블레이드(S)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 밀폐실린더(C)는 수평방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 원통형 구조이다. 또한, 스크류 블레이드(S)는 밀폐실린더(C) 내부에 제자리 회전 가능한 구조로 장착되고, 제자리 회전동작에 의해 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시키는 스크류 컨베이어 구조이다.
한편, 본 실시예에 따른 챠르 카본블랙 제조시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 구조의 가스배기관(131), 재생오일저장부(132), 금속제거기(140), 고속분쇄기(140), 입자크기 선별기(160) 및 카본 보관 및 포장기(170)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 가스배기관(131)은 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113)의 밀폐실린더(C) 내부와 연통하는 구조이고, 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113) 내부에서 발생하는 가스를 재생오일저장부(132)에 전달하는 구조이다. 또한, 재생오일저장부(132)는 가스배기관(131)으로부터 전달된 가스를 냉각시켜 생성된 재생오일을 내부에 저장하는 구조이다.
금속제거기(140)는 배출구(114b)로부터 배출되는 열처리된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)의 내부에 잔존하는 금속 이물질을 제거한 후 고속분쇄기(150)에 전달하는 구조이다.
고속분쇄기(150)는 금속제거기(140)로부터 전달된 차르(char)를 직경 400마이크로미터 미만의 크기로 분쇄하여 카본블랙을 제조한 후 선별기로 전달하는 구조이다.
입자크기 선별기(160)는 고속분쇄기(150)로부터 전달된 카본블랙의 입자크기를 선별하여 직경 400마이크로미터 미만의 카본블랙만을 배출할 수 있다.
또한, 카본 보관 및 포장기(170)는 입자크기 선별기(160)로부터 배출된 카본블랙을 보관 또는 포장하는 구조이다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열분해부를 나타내는 A-A'선 절단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6에 도시된 열원접촉부를 나타내는 부분확대도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113)는, 특정 구조의 열원접촉부(H)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
본 실시예에 열원접촉부(H)는 밀폐실린더(C)의 외주면에 장착되는 구성으로서, 열원인입부(114c)로부터 주입된 열원과 접촉하는 구조이다.
구체적으로, 열원접촉부(H)는 특정 구조의 제1유도블레이드(h1), 제2유도블레이드(h2), 제1층상유로형성부(h3), 제2층상유로형성부(h4), 제3유도블레이드(h5) 및 관통구(h6)를 포함하는 구성일 수 있다.
열원접촉부(H)의 제1유도블레이드(h1)는 밀폐실린더(C)의 하부 외주면으로부터 소정 폭만큼 돌출되어 밀폐실린더(C)의 길이방향으로 따라 연속적으로 형성된 구성으로서, 하방으로 소정 크기의 곡률반경을 가지는 곡면을 형성하는 구조이고, 밀폐실린더(C)의 외주면과 인접한 위치에 다수의 관통구(h6)가 형성되며, 하방으로 연장된 곡면을 따라 열원이 관통구(h6)로 인입되도록 유도하는 구조이다.
또한, 열원접촉부(H)의 제2유도블레이드(h2)는 밀폐실린더(C)의 측부 외주면으로부터 소정 폭만큼 돌출되어 밀폐실린더(C)의 길이방향으로 따라 연속적으로 형성된 구성으로서, 하방으로 소정 크기의 곡률반경을 가지는 곡면을 형성하는 구조이고, 밀폐실린더(C)의 외주면과 인접한 위치에 다수의 관통구(h6)가 형성되며, 하방으로 연장된 곡면을 따라 열원이 관통구(h6)로 인입되도록 유도하는 구조이다.
열원접촉부(H)의 제1층상유로형성부(h3)는 밀폐실린더(C)의 외부면으로부터 소정 간격 이격되어 밀폐실린더(C)의 외주면을 따라 층상 유로를 형성하는 구조이고, 밀폐실린더(C)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 구조이며, 제1유도블레이드(h1)에 의해 형성된 관통구(h6)로부터 주입된 열원을 밀폐실린더(C)의 외주면을 따라 유동하도록 유도하는 구조이다.
열원접촉부(H)의 제2층상유로형성부(h4)는 제1층상유로형성부(h3)의 외부면으로부터 소정 간격 이격되어 제1층상유로형성부(h3)의 외주면을 따라 층상 유로를 형성하는 구조이며, 밀폐실린더(C)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 구조이고, 제1유도블레이드(h1)에 의해 형성된 관통구(h6)로부터 주입된 열원을 제1층상유로형성부(h3)의 외주면을 따라 유동하도록 유도하는 구조이다.
또한, 열원접촉부(H)의 제3유도블레이드(h5)는 제2층상유로형성부(h4)의 상단으로부터 밀폐실린더(C)의 상부 외주면까지 연속적으로 연장된 구조이고, 밀폐실린더(C)의 길이방향을 따라 연속적으로 형성된 구조이며, 제1층상유로형성부(h3)와 제2층상유로형성부(h4)를 통해 유동된 열원을 밀폐실린더(C)의 상부 외주면을 따라 유동하도록 유도하는 구조이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 챠르 카본블랙 제조시스템에 따르면, 특정 구조의 다단 이송구조를 내장하는 열분해부(110) 및 열원 공급부(120)를 구비함으로써, 장시간 운용 시 회전축과 기밀을 유지하지 못하고 외부공기가 유입되거나 열분해로 내부의 챠르(Char)와 비응축 가스가 밖으로 세어 나오는 종래 기술에 따른 원통형 회전 열분해로의 문제점을 해결할 수 있고, 카본블랙 생산 시 입자크기 균일 품질을 보장할 수 있으며, 충분한 열 유지가 가능하여 재생 오일의 생산량을 유지할 수 있고, 분진 확산을 방지하여 안전한 작업 환경을 보장할 수 있는 구성을 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 챠르 카본블랙 제조시스템
110: 열분해부
111: 제1이송부
112: 제2이송부
113: 제3이송부
114: 밀폐하우징
114a: 투입구
114b: 배출구
114c: 열원인입부
114d: 열원배출부
C: 밀폐실린더
S: 스크류 블레이드
H: 열원접촉부
D1: 회전축
D2: 회전기어
D3: 회전구동부
120: 열원 공급부
131: 가스배기관
132: 재생오일저장부
140: 금속제거기
150: 고속분쇄기
160: 입자크기 선별기
170: 카본 보관 및 포장기
110: 열분해부
111: 제1이송부
112: 제2이송부
113: 제3이송부
114: 밀폐하우징
114a: 투입구
114b: 배출구
114c: 열원인입부
114d: 열원배출부
C: 밀폐실린더
S: 스크류 블레이드
H: 열원접촉부
D1: 회전축
D2: 회전기어
D3: 회전구동부
120: 열원 공급부
131: 가스배기관
132: 재생오일저장부
140: 금속제거기
150: 고속분쇄기
160: 입자크기 선별기
170: 카본 보관 및 포장기
Claims (5)
- 상부로부터 폐타이어 분말을 수용한 후 밀폐된 내부 환경에서 폐타이어 분말을 일측방으로 이송한 후 낙하시켜 타측방으로 이송시키는 다단 이송구조를 내장하고, 열원 공급부(120)로부터 제공된 열원을 하부로부터 수용한 후 다단 이송구조를 통과한 후 상부로 배출하는 구조이며, 열분해된 폐타이어 분말을 외부로 배출하는 구조의 열분해부(110); 및
상기 열분해부(110)의 하부에 기설정된 온도로 가열된 열원을 제공하고, 열분해부(110)를 통과한 후 배출된 열원을 회수하는 구조의 열원 공급부(120);
를 포함하고,
상기 열분해부(110)는,
상부면에 폐타이어 분말을 수용하는 투입구(114a)가 장착되고, 하부일측면에 열분해된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)를 배출하는 배출구(114b)가 장착되며, 외부로부터 차단된 단열 밀폐 공간을 형성하는 밀폐하우징(114);
상기 밀폐하우징(114)의 내부 상부에 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되고, 제자리 회전동작에 의해 투입구(114a)로부터 투입된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 제2이송부(112)에 전달하는 구조이며, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제1이송부(111);
상기 밀폐하우징(114)의 내부에 제1이송부(111)와 소정 높이만큼 이격되어 제1이송부(111)의 하부에 장착되고, 제1이송부(111)와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제1이송부(111)로부터 전달된 폐타이어 분말을 타측방으로 이송시킨 후 제3이송부(113)에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제2이송부(112);
상기 밀폐하우징(114)의 내부에 제2이송부(112)와 소정 높이만큼 이격되어 제2이송부(112)의 하부에 장착되고, 제2이송부(112)와 평행한 수평 방향으로 소정 길이만큼 연장된 구조로 장착되며, 제자리 회전동작에 의해 제2이송부(112)로부터 전달된 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시킨 후 배출구(114b)에 전달하는 구조이고, 밀폐하우징(114) 내부로 주입된 열원에 의해 가열되어 열에너지를 폐타이어 분말에 전달하는 구조의 제3이송부(113);
상기 밀폐하우징(114)의 하부에 장착되고, 열원 공급부(120)로부터 제공되는 열원을 밀폐하우징(114)의 내부에 주입하는 구조의 열원인입부(114c); 및
상기 밀폐하우징(114)의 상부에 장착되고, 밀폐하우징(114) 내부를 통과한 열원을 열원 공급부(120)로 회귀시키는 구조의 열원배출부(114d);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 챠르 카본블랙 제조시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113)는,
수평방향으로 소정 길이만큼 연장된 중공형 원통형 구조의 밀폐실린더(C);
상기 밀폐실린더(C) 내부에 제자리 회전 가능한 구조로 장착되고, 제자리 회전동작에 의해 폐타이어 분말을 일측방으로 이송시키는 스크류 컨베이어 구조의 스크류 블레이드(S); 및
상기 밀폐실린더(C)의 외주면에 장착되고, 열원인입부(114c)로부터 주입된 열원과 접촉하는 구조의 열원접촉부(H);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 챠르 카본블랙 제조시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 열원 공급부(120)는,
상기 열분해부(110)의 열원인입부(114c)에 섭씨 400 내지 600도로 가열된 열원을 제공하고,
상기 열원은, 불활성 기체 또는 끓는점이 섭씨 600도를 초과하는 액체이며,
상기 열분해부(110)는,
상기 투입구(114a)로부터 수용된 폐타이어 분말을 30분 내지 120분동안 다단 이송구조를 통해 이송시킨 후 배출구(114b)를 통해 배출하는 것을 특징으로 하는 챠르 카본블랙 제조시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 챠르 카본블랙 제조시스템은,
상기 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113)의 밀폐실린더(C) 내부와 연통하는 구조이고, 제1이송부(111), 제2이송부(112) 및 제3이송부(113) 내부에서 발생하는 가스를 재생오일저장부(132)에 전달하는 구조의 가스배기관(131);
상기 가스배기관(131)으로부터 전달된 가스를 냉각시켜 생성된 재생오일을 내부에 저장하는 구조의 재생오일저장부(132);
상기 배출구(114b)로부터 배출되는 열처리된 폐타이어 분말의 고형분인 차르(char)의 내부에 잔존하는 금속 이물질을 제거한 후 고속분쇄기(150)에 전달하는 구조의 금속제거기(140);
상기 금속제거기(140)로부터 전달된 차르(char)를 직경 400마이크로미터 미만의 크기로 분쇄하여 카본블랙을 제조한 후 선별기로 전달하는 구조의 고속분쇄기(150);
상기 고속분쇄기(150)로부터 전달된 카본블랙의 입자크기를 선별하여 직경 400마이크로미터 미만의 카본블랙만을 배출하는 입자크기 선별기(160); 및
상기 입자크기 선별기(160)로부터 배출된 카본블랙을 보관 또는 포장하는 카본 보관 및 포장기(170);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 챠르 카본블랙 제조시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020240024388A KR102665069B1 (ko) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020240024388A KR102665069B1 (ko) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR102665069B1 true KR102665069B1 (ko) | 2024-05-14 |
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ID=91075808
Family Applications (1)
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| KR1020240024388A KR102665069B1 (ko) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 폐타이어 분말 열분해부를 포함하는 챠르 카본블랙 제조시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102665069B1 (ko) |
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| KR101744558B1 (ko) | 2015-10-06 | 2017-06-20 | 서울시립대학교 산학협력단 | 폐타이어 처리용 2 단 열분해 장치, 이를 이용한 폐타이어 처리 방법 및 시스템 |
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2024
- 2024-02-20 KR KR1020240024388A patent/KR102665069B1/ko active IP Right Grant
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