KR102683639B1 - 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템 - Google Patents
응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본원발명은 재활용이 어려운 저품질 혼합 폐플라스틱을 선별하고, 연속식 열분해 공정을 거쳐 열분해유를 생산한 후, 수첨반응과 분리정제 공정을 통해 윤활기유 범위의 원료를 생산하기 위한 열분해공정 후단의 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템에 대한 것이다.
Description
본원발명은 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템에 대한 것으로, 구체적으로는 재활용이 어려운 저품질 혼합 폐플라스틱을 선별하고, 연속식 열분해 공정을 거쳐 열분해유를 생산한 후, 수첨반응과 분리정제 공정을 통해 윤활기유 범위의 원료를 생산하기 위한 열분해공정 후단의 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템에 대한 것이다.
근래에 생활쓰레기로서 폐플라스틱이 대량으로 발생됨에 따라 이를 분리수거하여 재활용하고 있는데, 재활용 방법으로는 이를 분쇄하여 플라스틱용 재생 원료로 사용하거나 소각처리하는 방법 등이 있다, 폐플라스틱을 플라스틱 성형원료로 재생하는 것은 재생된 원료의 순도가 높지 않아서 순도 높은 고품질의 플라스틱 제품을 제작하는데 사용하기 어려워서 사용 범위가 제한되는 단점이 있다.
폐플라스틱을 소각처리하는 것은 대기오염을 유발하는 문제가 있다. 근래에 이러한 폐플라스틱을 열분해하여 오일을 생산하는 방법이 소개되어 사용되고 있으나 단가면에서 원유로 부터 얻어지는 새 오일에 비해 만족스럽지 못한 실정이다. 이에 따라 대량의 폐플라스틱을 안전하고 효율좋게 유화처리하여 오일을 생산할 수 있는 폐플라스틱 유화장치 및 상기 폐플라스틱 유화장치를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템의 개발이 여전히 요구되고 있다.
연속식 폐플라스틱 열분해 시스템은 폐플라스틱 선별처리 기술 고도화, 혼합폐플라스틱 전처리(선별, 파쇄, 건조), 연속식 공급 및 열분해유 생산 시스템, 열분해가스 내 함유된 유해가스(S, Cl 성분 등) 제거 기술, 열분해유의 수첨반응으로 파라핀계(C20~C30) 범위의 오일 생산 기술, 분리정제 기술, 브랜딩을 통한 윤활기유 생산 기술을 포함한다.
일반적인 생활계 혼합폐플라스틱류 중 복합폐비닐류 비율 30%, 플라스틱 용기류 비율 70%인 것을 확인된다. PET류 중 10~15%는 용기류(판PET, 컵PET 등)일 수 있다. PP류 분석 결과 PP라 기입되어 있어도 단일소재가 아닌 혼합소재로 제품을 제작하는 것을 확인되며, PP 단일소재 40%, PP+PE 복합소재 60% 비율인 것으로 확인된다. 이러한 PP+PE 복합소재는 유화 원료로 사용 가능하다. 복합플라스틱류는 나일론, PC, 아크릴, ABS가 포함된다. 플라스틱류 중 흑색은 10%정도 포함된다. 흑색 플라스틱류 중 PET 20%, PP 40%, PS 20% 비율로 분석된다. 상기 흑색 플라스틱류 중 PET 제외 나머지 유화 원료로 사용 가능하다.
한국 등록특허공보 제10-1890415호에서는 폐플라스틱을 열분해하여 유류성분을 가진 가스를 생성하는 반응로와, 반응로에서 공급되는 상기 가스에 포함된 왁스를 촉매를 이용하여 개질하는 촉매탑과, 촉매탑을 통과한 가스에서 수분 및 검화물질을 분리하는 기수분리장치와, 1차 수분이 제거된 가스를 냉각하여 오일을 분리하는 오일분리장치와, 오일분리장치에서 분리되는 오일을 저장하는 1차 저장탱크와, 1차 저장탱크로부터 공급되는 오일에서 납사분리하고, 정제된 오일의 인화점을 제어하는 납사분리장치와, 납사분리장치에서 나프타가 분리된 오일을 여과하는 여과탱크와, 여과된 최종 오일을 저장하는 최종 저장 탱크로 구성된 폐플라스틱 열분해 유화장치 기술이 개시하고 있다. 그러나, 본 발명의 응축수와 왁스 혼합물의 응축수오일분리장치를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템 구성에 차이가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2008-0113659호에서는 가열탱크; 상기 가열탱크와 배관 연결되어 배출된 플라스틱 가스의 유동을 지체시키며 발생하는 왁스를 상기 가열탱크로 리턴시키고, 유동하는 나머지 플라스틱 가스를 지속적으로 배출시키는 왁스 분리조; 상기 왁스 분리조에서 배출되는 플라스틱 가스를 수집하여 오일로 액화 환원시키고, 가열탱크 내에서 일정 압력 이상일 때 배출되는 플라스틱 가스를 안정화시키고 수집하여 오일로 액화 환원시키는 환원 어셈블리; 및 상기 환원 어셈블리에서 배출되는 잔여 플라스틱 가스를 내부에 수용된 물속에 포집하여 상기 왁스 분리조로 잔여 플라스틱 가스가 역류하는 것을 방지하고 처리된 후처리 가스를 배출시키거나 가열탱크의 가열원으로 환급시키는 역류 방지조;를 포함하는 폐플라스틱 오일 환원 장치를 개시하고 있다. 그러나, 본 발명의 가열탱크와 배관 연결되어 배출된 플라스틱 가스의 유동을 지체시키며 발생하는 왁스를 상기 가열탱크로 리턴시키고, 유동하는 나머지 플라스틱 가스를 지속적으로 배출시키는 역할을 수행하는 왁스 분리조 구성은 본 발명의 비중차를 이용하여 연속적으로 응축수와 왁스 혼합물의 응축수오일분리장치를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템 구성에 차이가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2023-0116463호에서는 폐합성수지를 열분해시켜 유증기를 생성하는 열분해로; 상기 열분해로에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물을 생성하는 응축기; 상기 열분해로와 응축기의 사이에 설치되고, 상기 열분해로에서 생성된 유증기를 응축 기로 공급하는 메인 흐름 라인; 상기 응축기에서 생성된 응축물로부터 재생유를 분리하는 유수 분리기; 상기 메인 흐름 라인 상에 설치된 메인 밸브; 상기 메인 흐름 라인에 연결되고, 폐합성수지의 열분해 초기에 열분해로에서 생성된 수분 함유 기체를 분리 배출하기 위한 서브 흐름 라인; 및 상기 서브 흐름 라인 상에 설치된 서브 밸브를 포함하는 폐합성수지의 재생장치가 개시되어 있다. 그런, 본 발명의 열분해로에서 생성된 유증기를 응축시켜 응축물(재생유와 수분 포함)을 생성하는 응축기와, 상기 응축기에서 생성된 응축물로부터 재생유를 분리하는 유수 분리기기술은 본 발명의 비중차를 이용하여 연속적으로 응축수와 왁스 혼합물의 복수 공급구 및 배출구를 포함하는 응축수오일분리장치를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템 구성에 차이가 있다.
한국 등록특허공보 제10-0773605호에서는 호퍼)와 연결되며, 내부는 진공상태를 유지하고 하이드론 가스를 열원으로 사용하는 토치가 설치되어 상기 폐비닐을 용융시키는 밀폐형 열분해 가스발생기와, 상기 밀폐형 열분해 가스발생기로부터 배출되는 건류가스를 응축시켜 유분과 물로 변환시키는 제1 응축기와; 상기 제1 응축기로부터 공급되는 유분과 물을 저장하며, 상기 물로부터 유분을 분리시키는 유수분리기와, 상기 유수분리기로부터 공급된 유분을 경유와 왁스로 분리시키는 왁스분리기로 구성된 폐비닐을 이용한 재생유 제조 장치가 개시되어 있다. 그러나, 본 발명의 유분을 분리 후, 왁스를 분리하는 왁스분리기기술은 본 발명의 연속적으로 응축수와 왁스 혼합물을 분리하기 위한 공급구와 배출구의 높이차를 이용한 응축수오일분리장치를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템 구성에 차이가 있다.
따라서, 재활용이 어려운 저품질 혼합 폐플라스틱을 선별하고, 연속식 열분해 공정을 거쳐 열분해유를 생산한 후, 수첨반응과 분리정제 공정을 통해 윤활기유 범위의 원료를 생산하기 위한 열분해공정 후단의 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템의 개발이 요구된다.
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 재활용이 어려운 저품질 혼합 폐플라스틱을 선별하고, 연속식 열분해 공정을 거쳐 열분해유를 생산한 후, 수첨반응과 분리정제 공정을 통해 윤활기유 범위의 원료를 생산하기 위한 열분해공정 후단의 응축수 왁스오일 연속식 분리장치 및 이를 포함하는 폐플라스틱 열분해 응축수 및 왁스오일 연속식 분리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 응축수왁스오일 분리장치는 연속식 페블라스틱 유화장치에서 배출되는 응축수왁스오일 혼합물이 내관에 충진되는 이중관형의 왁스오일 분리장치 본체부(210); 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제1측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 공급되는 혼합물제1공급구(240); 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제2측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제1배출구(250); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하단에 형성된 응축폐수를 배출하는 ??수배출구(260);을 포함하며, 상기 응축수와 상기 왁스오일을 비중차로 분리하는 응축수왁스오일 분리장치일 수 있다.
또한, 상기 본체부의 외관에 형성되는 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제3측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수공급구(220); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제4측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수배출구(230);를 포함하며, 상기 제3측면의 위치는 상기 제1측면보다 낮고, 상기 제4측면은 상기 제2측면보다 높을 수 있다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제5측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 추가로 공급되는 혼합물제2공급구(241); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제6측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제2배출구(251);을 포함하고, 상기 제6측면의 위치는 상기 제2측면보다 낮고, 상기 제5측면보다는 높으며, 상기 제5측면은 상기 제1측면보다는 높게 형성되며, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상단에 형성된 기화된 왁스오일을 배출하는 벤트구(270);을 포함하고, 상기 벤트구에서 배출되는 상기 왁스오일은 상기 연속식 페블라스틱 유화장치로 재공급될 수 있다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 레이다트랜스미터(미도시)가 설치되며, 상기 내관의 응축수와 상기 왁스오일의 레밸을 자동측정하여, 상기 혼합물제1공급구 및/또는 상기 혼합물제2공급구로 상기 응축수왁스오일 혼합물을 공급하고, 상기 오일제1배출구 및/또는 상기 오일제2배출구로 상기 왁스오일을 배출하며, 상기 폐수배출구로 상기 응축폐수를 배출하는 것을 자동조정될 수 있다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 측면에는 상기 내관의 내부를 유관 모니터링할 수 있는 사이드글라스(280);를 포함하고, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 상기 사이드글라스의 내부를 청소하기 위한 실링판;을 포함하며, 상기 사이드글라스의 내부에는 LED가 형성되어 상기 내관의 광투과를 통한 상기 응축수와 상기 왁스오일을 경계부를 유관확인할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원발명에 따른 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템은 폐플라스틱을 열분해 유화처리하는 연속식 폐플라스틱 유화장치(100); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에 일측에 연통된 열분해를 위한 고온 배가스를 공급하는 유화가스 가스버너(300); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 생성된 상기 유화가스를 공급받아 가스분리를 수행하는 기체분리기(400); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 생성된 응축수왁스오일 혼합물을 분리하는 왁스오일분리장치(200); 상기 왁스오일분리장치와 연통되어 분리된 왁스를 포집하는 왁스포집탱크(440); 상기 배가스의 악취성분을 소각하는 탈취소각기(700); 상기 탈취소각기에서 소각처리된 탈취 배가스를 세정하는 세정탑(600); 상기 왁스오일분리장치와 상기 왁스포집탱크에 고온수를 공급하는 온수탱크(800); 상기 왁스오일분리장치에서 배출된 폐수를 저장하는 폐수저장탱크(900); 및 상기 기체분리기에서 분리된 분해유를 저장하는 분해유저장탱크(1000);를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템이다.
또한, 상기 가스분리장치와 상기 왁스포집탱크와 연통되며 상기 가스분리장치에서 배출되는 상기 왁스를 포집하여 상기 왁스포집탱크에 공급하는 왁스포집기(430);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 왁스포집탱크와 연통되며 상기 왁스포집탱크에서 배출되는 분해유를 공급받는 복수의 분해유탱크(520); 복수의 상기 분해유탱크와 연통되며 상기 분해유를 포집하여 상기 분해유저장탱크로 상기 분해유를 공급하는 분해유 드레인헤더(530);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 왁스포집기에 냉각수를 공급하며, 복수의 상기 분해유탱크에 형성된 냉각콘덴서에 냉각수를 공급하는 쿨링타워(1100);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 콘덴서와 연통되며 상기 콘텐서에서 배출되는 상기 분해유 가스를 세정하는 가스세정기(540); 및 상기 가스세정기에서 배출되는 가연성가스의 공급받는 역화방지기(550);을 포함하며, 상기 역화방지기에서 배출되는 가연성가스는 상기 유화가스 가스버너 및 상기 탈취소각기에 형성된 탈취소각기 가스버너(710); 공급되어 연료가스로 공급될 수 있다.
또한, 상기 왁스오일분리장치와 상기 폐수저장탱크 사이에 형성되며, 상기 왁스오일분리장치에서 배출되는 상기 폐수에서 상기 오일과 상기 폐수를 분리하여 상기 오일은 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 오일과 합쳐저서 상기 왁스오일분리장치로 재공급되며, 상기 폐수는 상기 폐수저장탱크와 연통되며 상기 폐수저장탱크이 전단에 형성된 폐수이송탱크(910);으로 공급시키는 유수분리기(560);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 고온 상기 배가스를 공급받아 상기 유화장치 가스버너에 공급되는 산화제인 공기를 예열하며, 열교환 후의 상기 배가스는 상기 세정탑에 공급하는 유화장치 공기예열기(310);를 포함할 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 응축수왁스오일 분리장치는 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 응축수와 왁스혼합물을 효율적으로 분리하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 A-A단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 상부평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 실제제작 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 물질수지도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 전단 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 평단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 A-A단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 상부평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 실제제작 사진이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 물질수지도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 전단 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 평단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 실제제작 사진이다.
응축수왁스오일 분리장치는 연속식 페블라스틱 유화장치에서 배출되는 응축수왁스오일 혼합물이 내관에 충진되는 이중관형의 왁스오일 분리장치 본체부(210); 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제1측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 공급되는 혼합물제1공급구(240); 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제2측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제1배출구(250); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하단에 형성된 응축폐수를 배출하는 ??수배출구(260);을 포함하며, 상기 응축수와 상기 왁스오일을 비중차로 분리하는 응축수왁스오일 분리장치일 수 있다.
응축수왁스오일 분리장치를 이용한 왁스제거 공정을 거친 열분해유 생산을 진행하였다. 운전 초기의 시료와 장기운전 진행 후 시료를 채취하여 오일의 특성 분석을 진행하였다.
왁스 제거 공정 최적화를 진행한 후, 200~400℃ 오일의 함량이 높아진다. 또한, 3일 이상 장기간 운전하더라도 오일의 경질화 등의 문제가 발생하지 않고, 중질유의 함량이 유지 또는 높아지는 것을 확인하였다.
장시간 운전이 진행되었을 때, 중질유의 함량이 높아지는 것은 열분해로 내부에 존재하는 상대적으로 열분해 온도가 높은 원료가 장시간 저온의 열을 받으며 열분해가 진행되었기 때문으로 판단된다. 25℃, 0℃에서 원심분리를 30분 이상 진행한 결과, 두 온도에서 모두 오일의 투명도는 증가하였지만 왁스 및 이물질 성분이 관찰되지 않았다.
또한, 상기 본체부의 외관에 형성되는 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제3측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수공급구(220); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제4측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수배출구(230);를 포함하며, 상기 제3측면의 위치는 상기 제1측면보다 낮고, 상기 제4측면은 상기 제2측면보다 높을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 A-A단면도이다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제5측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 추가로 공급되는 혼합물제2공급구(241); 및 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제6측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제2배출구(251);을 포함하고, 상기 제6측면의 위치는 상기 제2측면보다 낮고, 상기 제5측면보다는 높으며, 상기 제5측면은 상기 제1측면보다는 높게 형성되며, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상단에 형성된 기화된 왁스오일을 배출하는 벤트구(270);을 포함하고, 상기 벤트구에서 배출되는 상기 왁스오일은 상기 연속식 페블라스틱 유화장치로 재공급될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치의 상부평면도이다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 레이다트랜스미터(미도시)가 설치되며, 상기 내관의 응축수와 상기 왁스오일의 레밸을 자동측정하여, 상기 혼합물제1공급구 및/또는 상기 혼합물제2공급구로 상기 응축수왁스오일 혼합물을 공급하고, 상기 오일제1배출구 및/또는 상기 오일제2배출구로 상기 왁스오일을 배출하며, 상기 폐수배출구로 상기 응축폐수를 배출하는 것을 자동조정될 수 있다.
또한, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 측면에는 상기 내관의 내부를 유관 모니터링할 수 있는 사이드글라스(280);를 포함하고, 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 상기 사이드글라스의 내부를 청소하기 위한 실링판;을 포함하며, 상기 사이드글라스의 내부에는 LED가 형성되어 상기 내관의 광투과를 통한 상기 응축수와 상기 왁스오일을 경계부를 유관확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 구성도이다.
연속식 폐플라스틱 열분해 시스템은 폐플라스틱을 열분해 유화처리하는 연속식 폐플라스틱 유화장치(100); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에 일측에 연통된 열분해를 위한 고온 배가스를 공급하는 유화가스 가스버너(300); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 생성된 상기 유화가스를 공급받아 가스분리를 수행하는 기체분리기(400); 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 생성된 응축수왁스오일 혼합물을 분리하는 왁스오일분리장치(200); 상기 왁스오일분리장치와 연통되어 분리된 왁스를 포집하는 왁스포집탱크(440); 상기 배가스의 악취성분을 소각하는 탈취소각기(700); 상기 탈취소각기에서 소각처리된 탈취 배가스를 세정하는 세정탑(600); 상기 왁스오일분리장치와 상기 왁스포집탱크에 고온수를 공급하는 온수탱크(800); 상기 왁스오일분리장치에서 배출된 폐수를 저장하는 폐수저장탱크(900); 및 상기 기체분리기에서 분리된 분해유를 저장하는 분해유저장탱크(1000);를 포함하는 연속식 폐플라스틱 열분해 시스템이다.
상기 연속식 폐플라스틱 유화장치의 전단에는 원료공급호퍼(미도시)에서 공급받은 상기 폐플라스틱을 공급하기 위한 원료공급 컨베이어(110)가 형성될 수 있다.
상기 원료공급 컨베이어를 통해서 상기 폐플라스틱이 원료 정량공급기(120);로 공급된다. 상기 원료공급기는 상기 원료공급 컨베이어와 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치 사이에 형성될 수 있다.
바람직하게는 상기 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치의 원료공급부에 연통되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스분리장치와 상기 왁스포집탱크와 연통되며 상기 가스분리장치에서 배출되는 상기 왁스를 포집하여 상기 왁스포집탱크에 공급하는 왁스포집기(430);를 포함할 수 있다.
상기 가스분리장치의 상부에는 상기 가스분리장치에 불활성 가스, 바람직하게는 질소를 공급하는 기체분리장치 질소공급기(410)이 형성될 수 있다.
상기 가스분리장치의 상부에는 상기 가수분리장치에 활성탄을 공급하기 위한 기체분리장치 활성탄필터(420);이 형성될 수 있다.
또한, 상기 왁스포집탱크와 연통되며 상기 왁스포집탱크에서 배출되는 분해유를 공급받는 복수의 분해유탱크(520); 복수의 상기 분해유탱크와 연통되며 상기 분해유를 포집하여 상기 분해유저장탱크로 상기 분해유를 공급하는 분해유 드레인헤더(530);를 포함할 수 있다.
상기 분해유탱크에는 상기 왁스포집탱트로부터 상기 분해유가 직접 공급될 수 있다. 바람직하게는 상기 분해유탱크(520a, 520b, 520c)는 3개 형성될 수 있다. 상기 최초 상기 왁스포집탱크로부터 상기 분해유를 직접 공급받는 520a 분해유탱크에는 냉각콘텐서(510a)가 하나만 형성된다.
상기 520a 분해유탱크를 포함하는 520b 분해유탱크 및 520c 분해유탱크는 상기 분해유 드레인헤더에 병렬적으로 연결되며 분해유를 드레인할 수 있다.
상기 520b 분해유탱크에는 2개의 냉각콘덴서(510b, 510c)가 형성될 수 있다.
상기 520c 분해유탱크에는 2개의 냉각콘덴서(510d, 510e)가 형성될 수 있다.
상기 냉각콘덴서에는 상기 쿨링타워에서 상기 냉각수 순환펌프(1110);를 통해 냉각수가 공급되고 상기 냉각되지 않은 일부 혼합가스는 상기 냉각콘덴서의 상부를 통해 배출되어 후단에 연결된 가스세정기로 공급될 수 있다.
상기 가스세정기에 세정된 가연성 가스, 바람직하게는 프로판을 포함하는 가스연료는 상기 연속식 열분해 반응로의 가스버너연료로 공급될 수 있다.
또한, 상기 왁스포집기에 냉각수를 공급하며, 복수의 상기 분해유탱크에 형성된 냉각콘덴서에 냉각수를 공급하는 쿨링타워(1100);를 포함할 수 있다.
상기 쿨링타워에서 공급되는 냉각수는 상기 온수탱크에서 온수순환펌프(810)으로부터 상기 옥스오일 분리장치, 상기 왁스포집탱크 및 상기 왁스포집기에서 배출되는 온수와 열교환 될 수 있다.
또한, 상기 콘덴서와 연통되며 상기 콘텐서에서 배출되는 상기 분해유 가스를 세정하는 가스세정기(540); 및 상기 가스세정기에서 배출되는 가연성가스의 공급받는 역화방지기(550);을 포함하며, 상기 역화방지기에서 배출되는 가연성가스는 상기 유화가스 가스버너 및 상기 탈취소각기에 형성된 탈취소각기 가스버너(710); 공급되어 연료가스로 공급될 수 있다.
또한, 상기 왁스오일분리장치와 상기 폐수저장탱크 사이에 형성되며, 상기 왁스오일분리장치에서 배출되는 상기 폐수에서 상기 오일과 상기 폐수를 분리하여 상기 오일은 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 오일과 합쳐저서 상기 왁스오일분리장치로 재공급되며, 상기 폐수는 상기 폐수저장탱크와 연통되며 상기 폐수저장탱크이 전단에 형성된 폐수이송탱크(910);으로 공급시키는 유수분리기(560);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 고온 상기 배가스를 공급받아 상기 유화장치 가스버너에 공급되는 산화제인 공기를 예열하며, 열교환 후의 상기 배가스는 상기 세정탑에 공급하는 유화장치 공기예열기(310);를 포함할 수 있다.
상기 세정탑에는 복수의 유인송풍기가 형성될 수 있다.
도 7 내지 10은 본 발명의 일실시예에 따른 폐플라스틱 열분해 시스템의 연속식 폐플라스틱 유화장치의 도면이다.
상기 연속식 폐플라스틱 유화장치는 폐플라스틱을 수집 가압하여 열분해로(40)에서 용융기화시켜 오일을 생성하는 폐플라스틱 유화장치에 있어서, 폐플라스틱이 투입되는 호퍼(12)와, 이 호퍼(12)의 하단에 배치되어 투입된 폐플라스틱을 측방으로 이송하는 이송스크류(14)와, 이 이송스크류(14) 선단의 배출구(16)에 연통되는 케이싱(21)과 실린더(22) 선단에 결합되며 상기 케이싱(21) 내에서 왕복운동함에 따라 상기 배출구(16)로 배출된 폐플라스틱을 측방으로 전진이송하면서 배출구(16)를 차단하고 후퇴하면서 배출구(16)를 개방하는 피스톤블록(24)을 구비한 슬라이딩게이트(20)와, 이 슬라이딩게이트(20)의 피스톤블록(24) 선단측에 배치되며 가압실린더(28)로 폐플라스틱을 가압하여 압송하는 가압슬리브(26)와, 하우징(31) 내에서 가압슬리브(26)의 배출단과 열분해로(40) 투입단(43) 사이를 밀봉적으로 왕복운동하며 제1위치에서 상기 가압슬리브(26)의 배출단과 정렬되어 압축플라스틱을 수용하고 제2위치에서 상기 열분해로(40)의 투입단(43)과 정렬되어 압축플라스틱을 배출하는 통공(33)이 형성된 슬라이딩블록(32)과 단면 원형의 배출단(38)이 구비된 가동챔버(30)와, 전단의 투입단(43)이 상기 가동챔버(30)의 단면 원형의 배출단(38)에 회전가능하게 밀봉결합되며 후단부(44)는 개방되며 내주면에 스크류(42)가 형성되고 둘레부의 가열수단에 의해 폐플라스틱을 가열하여 용융 및 기화시키는 회전히팅드럼(41)이 구비된 열분해로(40)와, 상기 회전히팅드럼(41)의 개방된 후단부(44)에 슬립가능하게 밀봉연결되어 고정되며 용융되어 기화된 폐플라스틱 유증기가 배출되는 유증기배출부(54)가 구비된 단부하우징(50)과, 상기 단부하우징(50)의 하부에 배치되는 폐플라스틱의 가열시에 발생되는 재를 기밀한 상태로 배출하는 재배출부(70)를 포함하는 연속식 폐플라스틱 유화장치일 수 있다.
또한, 상기 유증기배출부(54)에는 상기 열분해로(40)로 연장되는 실린더(56)와 이 실린더(56)에 내장된 스크류(58)를 포함하여, 상기 유증기배출구(54)를 통해 유증기와 함께 배출되던 재나 기타 이물질이 스크류(58)에 의해 열분해로(40)로 복귀되도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 재배출부(70)는 열분해로(40)의 단부하우징(60)의 저면에 형성된 재배출구(71)과, 이 재배출구(71)에 밀봉적으로 교호로 개폐되는 상하 2단의 개폐도어(74,75)와, 이 개폐도어(74,75)의 후단에 연결되는 배출콘베이어(78)를 포함할 수 있다.
폐플라스틱 종류(복합폐비닐, 영농폐비닐, HDPE, LDPE, PS)에 따른 열분해를 430 ℃에서 진행하였으며, 열분해유 분석을 진행하였다. 열분해유의 수율은 모두 70~80%로 높게 나타났으며, 열분해유 내 비점 200 ℃ 이상 중질유 함량은 영농폐비닐>복합폐비닐>LDPE>HDPE>PS 순으로 나타남. PS의 경우, 윤활기유 제조에 사용되는 오일의 함량이 10% 이하로 매우 낮아 원료로 적합하지 않았다.
열분해유 내 염소 함량은 복합폐비닐>영농폐비닐>LDPE>HDPE 순으로 나타남. LDPE의 경우, 원료에 포함된 수분 등의 원인으로 오일에 수분이 10% 이상 다량 함유되어 있으며, 수분에 염소성분이 녹아들어 오일의 염소 함량이 낮은것으로 나타났다.
폐플라스틱과 폐비닐의 혼합 비율에 따라 생산한 열분해유의 특성을 확인하여 원료의 최적 폐플라스틱 혼입 비율을 확인하였다. 폐플라스틱으로는 5대 범용 수지 중 오일 수율이 높고 구조적 특징이 다른 PP, PE, PS를 사용하였으며, 폐비닐 원료는 복합폐비닐칩(CV)을 사용하였다. 열분해 시료의 폐플라스틱 함량을 0%, 25%, 50%, 75%, 100%로 달리하여 430℃에서 6시간 열분해유를 생산하였다.
폐플라스틱의 함량이 높아지면 오일의 밀도가 높아지고, 염소함량이 낮아지는 것을 경향을 보인다. 특히, 폐플라스틱의 함량이 0%→100%로 높아지면서 염소함량이 188 ppm→21 ppm으로 낮아지는 특징을 보인다.
이는 폐플라스틱의 경우 선별-세척-파쇄-건조의 전처리 공정을 통해 불순물이 제거된 순수 단일 성분인 것에 비해 폐비닐 시료는 여러 물질이 혼합되어 있어 원료의 구조에 염소가 포함된 물질이 존재하거나 불순물이 완전히 제거되지 않기 때문에 폐비닐 함량이 높은 오일에서 염소성분 함량이 높게 나타나는 것으로 판단된다.
하지만, 플라스틱의 함량이 높아지면 오일에 경질유의 함량이 높아지는 것을 알 수 있다.
윤활기유 제조에 사용되는 비점 200℃ 이상의 중질유 함량은 원료의 폐플라스틱 함량이 0%→100%로 높아짐에 따라 75%→40%로 낮아진다. 따라서 윤활기유 수율 향상을 위하여 원료의 폐비닐 함량을 최대한 높여야 중질유의 수율을 높일 수 있다.
. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 응축수왁스오일 분리장치를 포함하는 폐플라스틱 열분해 시스템 물질수지도이다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
12: 호퍼
14: 이송스크류
16: 배출구
20: 슬라이딩게이트
21: 케이싱
22: 실린더
24: 피스톤블록
26: 가압슬리브
28: 가압실린더
30: 가동챔버
31: 하우징
33: 통공
38: 배출단
40: 열분해로
41: 회전히팅드럼
42: 스크류
43: 투입단
44: 후단부
50: 단부하우징
54: 유증기배출부
58: 스크류
60: 단부하우징
70, 71: 재배출부
74, 75: 개폐도어
78: 배출콘베이어
100: 연속식 폐플라스틱 유화장치
110: 원료 공급 컨베이어
120: 원료 정량 공급기
200: 왁스오일 분리장치
210: 왁스오일 분리장치 본체부
220: 고온수공급구
230: 고온수배출구
240: 혼합물제1공급구
241: 혼합물제2공급구
250: 오일제1배출구
251: 오일제2배출구
260: 폐수배출구
270: 벤트구
280: 사이드글라스
200구성요소제외
300: 유화장치 가스버너
310a, 310b: 유화장치 공기예열기
320: 연료가스챔버
330: 열풍로
331: 열풍로송풍기
301: 유화장치 가스버너송풍기
400: 기체분리기
410: 기체분리기 질소공급기
420: 기체분리기 활성탄필터
430a, 430b: 왁스포집기
440: 왁스포집탱크
510a, 510b, 510c, 510d, 510e: 냉각콘덴서
520a, 520b, 520c: 분해유탱크
530: 분해유 드레인헤더
540: 가스세정기
550: 역화방지기
560: 유수분리기
551: 응축폐수이송펌프
600: 세정탑
610: 세정수순환펌프
620a, 620b: 유인송풍기
630: 세정수순환펌프 공정수보충구
700: 탈취소각기
710: 탈취소각기 가스버너
720: 탈취소각기 공기예열기
730: 탈취소각기 가스버너 송풍기
800: 온수탱크
810: 온수순환펌프
900: 폐수저장탱크
910: 폐수이송탱크
920: 폐수이송펌프
1000: 분해유저장탱크
1010: 열분해이송펌프
1100: 쿨링타워
1110: 냉각수순환펌프
14: 이송스크류
16: 배출구
20: 슬라이딩게이트
21: 케이싱
22: 실린더
24: 피스톤블록
26: 가압슬리브
28: 가압실린더
30: 가동챔버
31: 하우징
33: 통공
38: 배출단
40: 열분해로
41: 회전히팅드럼
42: 스크류
43: 투입단
44: 후단부
50: 단부하우징
54: 유증기배출부
58: 스크류
60: 단부하우징
70, 71: 재배출부
74, 75: 개폐도어
78: 배출콘베이어
100: 연속식 폐플라스틱 유화장치
110: 원료 공급 컨베이어
120: 원료 정량 공급기
200: 왁스오일 분리장치
210: 왁스오일 분리장치 본체부
220: 고온수공급구
230: 고온수배출구
240: 혼합물제1공급구
241: 혼합물제2공급구
250: 오일제1배출구
251: 오일제2배출구
260: 폐수배출구
270: 벤트구
280: 사이드글라스
200구성요소제외
300: 유화장치 가스버너
310a, 310b: 유화장치 공기예열기
320: 연료가스챔버
330: 열풍로
331: 열풍로송풍기
301: 유화장치 가스버너송풍기
400: 기체분리기
410: 기체분리기 질소공급기
420: 기체분리기 활성탄필터
430a, 430b: 왁스포집기
440: 왁스포집탱크
510a, 510b, 510c, 510d, 510e: 냉각콘덴서
520a, 520b, 520c: 분해유탱크
530: 분해유 드레인헤더
540: 가스세정기
550: 역화방지기
560: 유수분리기
551: 응축폐수이송펌프
600: 세정탑
610: 세정수순환펌프
620a, 620b: 유인송풍기
630: 세정수순환펌프 공정수보충구
700: 탈취소각기
710: 탈취소각기 가스버너
720: 탈취소각기 공기예열기
730: 탈취소각기 가스버너 송풍기
800: 온수탱크
810: 온수순환펌프
900: 폐수저장탱크
910: 폐수이송탱크
920: 폐수이송펌프
1000: 분해유저장탱크
1010: 열분해이송펌프
1100: 쿨링타워
1110: 냉각수순환펌프
Claims (13)
- 연속식 폐플라스틱 유화장치에서 배출되는 응축수왁스오일 혼합물이 내관에 충진되는 이중관형의 왁스오일 분리장치 본체부(210);
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제1측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 공급되는 혼합물제1공급구(240);
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제2측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제1배출구(250); 및
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하단에 형성된 응축폐수를 배출하는 폐수배출구(260);을 포함하며,
상기 본체부의 외관에 형성되는 상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제3측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수공급구(220); 및
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제4측면에 형성된 고온수를 공급하는 고온수배출구(230);를 포함하며,
상기 제3측면의 위치는 상기 제1측면보다 낮고, 상기 제4측면은 상기 제2측면보다 높은
상기 응축수와 상기 왁스오일을 비중차로 분리하는 응축수왁스오일 분리장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 하부 제5측면에 형성된 상기 응축수왁스오일 혼합물이 추가로 공급되는 혼합물제2공급구(241); 및
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부 제6측면에 형성된 왁스오일을 배출하는 오일제2배출구(251);을 포함하고,
상기 제6측면의 위치는 상기 제2측면보다 낮고, 상기 제5측면보다는 높으며, 상기 제5측면은 상기 제1측면보다는 높게 형성되며,
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상단에 형성된 기화된 왁스오일을 배출하는 벤트구(270);을 포함하고,
상기 벤트구에서 배출되는 상기 왁스오일은 상기 연속식 폐플라스틱 유화장치로 재공급되는 응축수왁스오일 분리장치. - 제3항에 있어서,
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 레이다트랜스미터가 설치되며, 상기 내관의 응축수와 상기 왁스오일의 레밸을 자동측정하여,
상기 혼합물제1공급구 및/또는 상기 혼합물제2공급구로 상기 응축수왁스오일 혼합물을 공급하고,
상기 오일제1배출구 및/또는 상기 오일제2배출구로 상기 왁스오일을 배출하며,
상기 폐수배출구로 상기 응축폐수를 배출하는 것을 자동조정하는 응축수왁스오일 분리장치. - 제4항에 있어서,
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 측면에는 상기 내관의 내부를 유관 모니터링할 수 있는 사이드글라스(280);를 포함하고,
상기 왁스오일 분리장치 본체부의 상부에는 상기 사이드글라스의 내부를 청소하기 위한 실링판;을 포함하며,
상기 사이드글라스의 내부에는 LED가 형성되어 상기 내관의 광투과를 통한 상기 응축수와 상기 왁스오일을 경계부를 유관확인하는 응축수왁스오일 분리장치. - 삭제
- 삭제
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230090896A (ko) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 비나텍주식회사 | 신축성 리튬이온 커패시터 및 이의 제조방법 |
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| KR100773605B1 (ko) | 2006-09-05 | 2007-11-05 | 박형식 | 폐비닐을 이용한 재생유 제조 장치 및 그 방법 |
| KR20080113659A (ko) | 2007-06-25 | 2008-12-31 | 한신테크놀로지 (주) | 폐플라스틱의 오일 환원 장치 |
| KR101890415B1 (ko) | 2017-07-24 | 2018-08-21 | 주식회사 에코크레이션 | 폐플라스틱 열분해 유화장치 및 유화방법 |
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2023
- 2023-11-21 KR KR1020230162719A patent/KR102683639B1/ko active IP Right Grant
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