KR20020016369A - Method for the production of synthesis gas from food sludge - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a method for producing synthetic gas from waste food which can economically performed in a shorten period of process time at a lower consumption of energy and can readily treat waste food to produce synthetic gases at a high energy efficiency. CONSTITUTION: The method comprises (i) separation step for separating solid ingredients from waste water by pyrolysis of waste food with a catalyst in a low temperature reactor under a controlled temperature and vapor pressure, (ii) extraction step for extracting oil from the waste water by a catalytic decomposition reaction with a catalyst circulated through a vaporizer, and (iii) production step for producing synthetic gases by gasification of the solid carbon including oil and solids produced in the extraction step(ii) in a gas reactor. The pyrolysis of waste food with a catalyst is performed at a temperature of 100 to 300 deg.C and a vapor pressure of 1 to 25 atm for 1 to 3 hours. The extraction step is performed by drying the product of the pyrolysis at 105 deg.C for 5 hours to produce solid material and extracting filtrate with dichloromethane. The gas production step is performed at 300 to 1200 deg.C.

Description

음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법{Method for the production of synthesis gas from food sludge}Method for the production of synthesis gas from food sludge}

본 발명은 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식물 쓰레기를 저온반응기에서 가온 가압하여 열분해 방법으로 고형물과 여액(폐수)으로 분리하고, 다시 상기 고형물과 여액으로부터 고화탄소와 기름을 분리한 다음 가스화 반응을 통해 합성가스를 제조함으로써, 음식물 쓰레기에 함유된 수분을 거의 없애 음식물 쓰레기의 감량 효과와 함께 여기에서 생기는 고화탄소로부터 재사용이 가능한 합성 가스를 얻을 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a method for obtaining synthesis gas from food waste, and more particularly, food waste is heated and pressurized in a low temperature reactor to separate the solids and the filtrate (wastewater) by pyrolysis method, and the solidified carbon and the solids from the solids and filtrate. By separating the oil and then producing a synthesis gas through gasification reaction, it almost eliminates the moisture contained in the food waste to reduce the food waste and to obtain a reusable synthesis gas from the solidified carbon generated therein.

최근 들어 우리나라의 폐기물 발생량은 하루에 약 24,000ton으로 증가 추세에 있으며, 이러한 폐기물을 처리하는데 다양한 방법이 알려지고 있다.Recently, the amount of waste generated in Korea is increasing to about 24,000 tons per day, and various methods are known for treating such wastes.

특히, 폐기물 중에서 음식물 쓰레기는 폐기물 총 중량에서 16.7%를 차지하며 이 음식물 쓰레기 내에 함수율이 70% 정도로 부패가 이루어지기 쉽고 악취가 심하게 나기 때문에 음식물 쓰레기의 처리에 대한 문제가 심각하게 대두되고 있다.In particular, food wastes account for 16.7% of the total weight of the wastes, and since the water content is about 70% within the food wastes, the food wastes are easily decayed and bad odors are seriously raised.

또한, 상기 음식물 쓰레기에는 수분뿐만 아니라 탄수화물, 지방, 단백질, 셀루로오스와 같은 유지방성 성분이 대량으로 함유되어 있어서 기름 성분의 침출수를 처리하는데 어려움을 겪고 있다.In addition, the food waste contains a large amount of fat-fat components such as carbohydrates, fats, proteins, cellulose, as well as water, and thus has difficulty in treating oil leachate.

이러한 음식물 쓰레기는 가장 일반적인 방법인 매립을 통해 처리하고 있으나, 이 방법은 음식물 쓰레기의 반출량이 많아짐에 따라 충분한 매립지를 확보해야 하는 문제가 있으며, 특히 매립지 내에서 음식물 쓰레기로부터 발생된 침출수가 주변 지역뿐만 아니라 지하수를 오염시키게 되었다.This food waste is treated through landfill, which is the most common method, but this method has a problem of ensuring sufficient landfill as the amount of food waste is taken out, especially the leachate generated from food waste in the landfill But it has contaminated groundwater.

최근까지 계속해서 이용되어 오던 음식물 쓰레기의 처리 방법중의 하나로서 음식물 쓰레기를 사료로 사용하는 방법이 있다. 음식물 쓰레기를 사료로 이용하는 경우 별도의 가공을 통하지 않고 바로 사료로 사용할 수 있다는 장점은 있으나, 이는 음식물 쓰레기를 사료로 해서 먹은 가축들의 질병 발생에 대한 우려나 운반비 등으로 현실성이 없어 더이상 이용되지 않고 있는 실정이다.One of the methods of treating food waste, which has been used continuously until recently, is to use food waste as feed. When using food waste as feed, it has the advantage that it can be used as feed without additional processing, but it is not used anymore because it is not practical due to concerns about the disease occurrence or transportation cost of livestock fed with food waste as feed. It is true.

음식물 쓰레기를 사료로 이용하기 위한 다른 방법으로 음식물 쓰레기를 건조시켜 함수율을 낮춘 다음 사료화 하는 방법이 있다. 그렇지만 이러한 건조 방법은 음식물 쓰레기의 함수율이 높기 때문에 물을 증발시키기 위해 많은기화열(539cal/g)을 필요로 하게 되어 경제적으로 불합리하다고 판단되었다.Another way to use food waste as feed is to dry food waste to reduce its water content and then feed it. However, this drying method was determined to be economically unreasonable due to the high moisture content of food waste, which requires a lot of heat of vaporization (539 cal / g) to evaporate water.

또 다른 음식물 처리 방법으로 음식물 쓰레기를 퇴비화하여 이용하는 방법이 있다. 이러한 퇴비화 방법은 음식물 쓰레기를 퇴비로 만들기 위해 소요되는 기간이 60일 정도로 길기 때문에, 다량의 음식물 쓰레기를 처리하기 위해서는 퇴비화 중인 음식물 쓰레기를 저장할 수 있는 대용량의 보관기 및 보관장소가 필요하게 되어 이 또한 보관장소가 협소한 우리나라 실정에는 적용하기 어렵다.Another food treatment method is a method of composting and using food waste. Since the composting method takes about 60 days to compost food waste, a large amount of storage and storage place for storing compostable food waste is needed to process a large amount of food waste. It is difficult to apply to the situation of Korea where the storage space is narrow.

물론, 음식물 쓰레기를 퇴비화하는데 걸리는 시간을 단축시키기 위해 속성으로 음식물 쓰레기를 발효시키기 위한 효소들이 많이 개발되어 퇴비화 소요 시간이 15일 정도로 많이 단축되었으나, 이 소요 기간도 너무 길뿐만 아니라 음식물 쓰레기의 퇴비화 과정에서 발생되는 악취 공해 등을 처리하는 데에 아직 만족할 만한 기술이 없어 이에 대한 문제가 제기되고 있다.Of course, in order to shorten the time it takes to compost food waste, many enzymes are developed to ferment food waste as a property, and the time required for composting has been shortened to about 15 days. The problem is raised because there is no satisfactory technology in dealing with the odor pollution generated by the company.

또한, 상기 퇴비화 처리 방법은 우리 나라의 경우 음식물 쓰레기에 함유된 내용물 중에 채소류가 절반을 넘기 때문에 퇴비화에 필요한 질소대비 탄소율이 기준치에 비해 10∼25% 정도 부족하게 되어, 이를 보충해 주기 위해 톱밥, 왕겨 분말, 볏짚 또는 하수 슬러지 등을 첨가하여 초기 유기물 함량을 높여 주어야 하는 문제가 발생하게 되었다.In addition, the composting treatment method in Korea, because more than half of the vegetables contained in the food waste, the carbon ratio of nitrogen required for composting is 10 to 25% less than the standard value, sawdust to supplement this In addition, chaff powder, rice straw or sewage sludge is added to increase the initial organic matter content has arisen.

또 다른 음식물 쓰레기 처리 방법으로 생물학적 폐기물 처리 방법이 있다. 그러나, 이러한 생물학적 처리방법은 음식물 폐기물을 처리한 다음에 부산물로 생기는 유기슬러지양이 상당하기 때문에 이 유기슬러지의 처리에 따른 매립지나 토양 오염 등이 발생으로 더욱 심각한 오염이 야기되고 있다.Another food waste disposal method is a biological waste disposal method. However, this biological treatment method has a considerable amount of organic sludge produced as a by-product after treating food waste, which causes more serious pollution due to landfill or soil pollution caused by the treatment of the organic sludge.

음식물 쓰레기를 처리하는 또 다른 방법으로 소각법이 있으나, 이는 함수율이 높은 음식물을 소각해야 하기 때문에 음식물 쓰레기를 사료로 사용할 때와 마찬가지로 물을 증발시키는데 따른 많은 기화열을 필요로 하기 때문에 경제적이지 못하다.Incineration is another method of treating food waste, but it is not economical because it requires a lot of heat of vaporization due to evaporation of water as food waste is used as feed because it has to incinerate food with high moisture content.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 함수율이 높은 음식물 쓰레기로부터 물을 증발시켜 폐기물의 전체 감량을 줄이고, 게다가 이 과정에서 발생되는 고화탄소와 기름을 이용하여 재활용이 가능한 합성가스를 얻을 수 있도록 하기 위해서, 음식물 쓰레기와 촉매를 저온반응기에 투입하고 가온과 수증기압을 조절하여 열분해반응을 일으켜서 고형물을 얻는 열분해과정과 이 반응으로부터 얻어지는 여액에 용매를 사용하여 기름을 추출하는 과정과, 이 기름과 고형물로 이루어진 고화탄소를 가스반응기에 제공하여 가스화 반응으로 합성가스를 얻는 가스 생성 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of this point, by reducing the overall loss of waste by evaporating water from food waste with a high moisture content, and can obtain a synthetic gas that can be recycled using the carbon and oil generated in this process. In order to ensure this, food waste and catalyst are introduced into a low temperature reactor, and the heating and steam pressure are controlled to cause pyrolysis reaction to obtain a solid, and the filtrate obtained from the reaction is extracted with oil using a solvent. The present invention provides a method for obtaining synthesis gas from food waste, comprising a gas generation process of providing a solidified carbon composed of solids to a gas reactor to obtain a synthesis gas by gasification reaction.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 열분해과정은 100℃에서 300℃에서 수증기압이 1-25 atm 상태에서 1-3 시간 동안 열분해 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 것이다.In a preferred embodiment of the present invention, the pyrolysis process is characterized in that it induces a pyrolysis reaction for 1-3 hours at a steam pressure of 1-25 atm at 100 ℃ to 300 ℃.

또한, 상기 열분해반응은 CxHyOz고화탄소 + H2O + CO + CO2으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the pyrolysis reaction is CxHyOz It is characterized by consisting of carbon carbon + H 2 O + CO + CO 2 .

또한, 상기 추출과정은 105℃ 온도에서 5시간 건조시켜 고형물을 고화탄소로 얻는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the extraction process is characterized in that it comprises a drying for 5 hours at a temperature of 105 ℃ to obtain a solid as a solid carbon.

또한, 상기 촉매는 층상 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the catalyst is characterized in that the layered zeolite catalyst.

또한, 가스 생성 과정은 300℃ - 1200℃의 조건에서 이루어지고, 그 반응식은 CxHyOzH2+ CO + CO2+ CH4로 표시되는 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the gas generation process is carried out under the conditions of 300 ℃-1200 ℃, the reaction scheme is CxHyOz It is characterized by being represented by H 2 + CO + CO 2 + CH 4 .

도 1은 본 발명에 다른 합성 가스를 얻는 방법을 설명하기 위한 설명도.1 is an explanatory diagram for explaining a method for obtaining a synthesis gas according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 저온반응기 20 : 가스반응기10: low temperature reactor 20: gas reactor

30 : 증발기30: evaporator

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and effect of the present invention will be described.

첨부도면 도 1은 본 발명에 다른 합성 가스를 얻는 방법을 설명하기 위한 설명도로, 도면부호 10은 저온반응기를, 20은 가스반응기를, 30은 증발기를 각각 나타낸다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an explanatory view for explaining a method for obtaining a synthesis gas according to the present invention, wherein 10 is a low temperature reactor, 20 is a gas reactor, and 30 is an evaporator.

본 발명은 음식물 쓰레기와 함께 촉매를 저온반응기(10)에 투입하고 여기에서 열분해반응으로 고형물과 여액(폐수)로 분리하고, 이 여액에 디클로메탄 촉매를 이용해서 기름을 분리한 다음에, 이 기름과 상기 고형물로부터 얻은 고화탄소를 가스혼합기(20)에서 가스화시킴으로써 합성가스를 얻을 수 있게 한 것이다.In the present invention, the catalyst is put together with the food waste into the low temperature reactor (10), where the pyrolysis reaction separates the solids and the filtrate (wastewater), and the filtrate is separated with oil using a dichloromethane catalyst. By gasifying the solidified carbon obtained from the oil and the solid in the gas mixer 20, a synthesis gas can be obtained.

이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 분리 과정이 이루어지는 저온반응기(10)는 음식물 쓰레기를 처리하는 일반 피더로부터 음식물 쓰레기와 함께 질소 가스를 공급받아 열분해 반응을 일으키는 반응기이다.In more detail, the low temperature reactor 10 in which the separation process is performed is a reactor that receives nitrogen gas together with food waste from a general feeder for processing food waste to cause a pyrolysis reaction.

여기서, 상기 저온반응기(10)는 밀폐된 상태에서 열을 가하여 일정한 온도 상태를 유지하게 되며, 밀폐된 내부의 반응압력은 수증기압에 의해 유지시켜 주게 된다.Here, the low temperature reactor 10 is maintained in a constant temperature state by applying heat in a sealed state, the reaction pressure in the sealed interior is maintained by the water vapor pressure.

물론, 이를 위해서는 상기 저온반응기(10)에 온도 조절기와 가열기가 구비되어 있으며, 특히 상기 온도 조절기는 저온반응기(10)의 내부 온도를 100 ∼ 300℃로 유지시켜 주고, 상기 가열기는 음식물 쓰레기로부터 발생된 수분과 외부에서 공급되는 물을 증기화시켜서 반응기 내부 압력을 5 ∼ 25기압으로 1 ∼ 3시간 동안 계속하여 유지시켜 주게 된다.Of course, for this purpose, the low temperature reactor 10 is provided with a temperature controller and a heater, in particular, the temperature controller maintains the internal temperature of the low temperature reactor 10 to 100 ~ 300 ℃, the heater is generated from food waste The vaporized water and the water supplied from the outside are vaporized to maintain the reactor internal pressure at 5 to 25 atm for 1 to 3 hours.

이에 따라 상기 저온반응기(10) 내부에서는 열분해 반응이 일어나게 되며, 열분해반응식은 반응식 1에서 표시한 바와 같다.Accordingly, the pyrolysis reaction occurs in the low temperature reactor 10, and the pyrolysis reaction formula is as shown in Scheme 1.

고화탄소 + H2O + CO + CO2 Solid carbon + H 2 O + CO + CO 2

반응식 1에서 보는 바와 같이 열분해 반응을 이용한 분리 과정에서는 음식물 쓰레기로부터 대부분이 석탄으로 이루어진 고체 상태인 고형물(고화탄소)과 유체 상태인 여액(폐수)를 얻게 된다.As shown in Scheme 1, in the separation process using the pyrolysis reaction, solids (solid carbon), which are mostly solids composed of coal, and filtrates (waste water) are obtained from food waste.

여기서, 촉매반응은 저온반응기(10)에 직접 촉매를 투입하여 고화탄소의 생성을 크게 증가시키며 여기에서 얻어진 고화탄소를 이용하여 가스화 반응을 시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.Here, the catalytic reaction is preferably added to the low-temperature reactor 10 directly to the catalyst to greatly increase the production of solidified carbon and to enable the gasification reaction using the solidified carbon obtained here.

상기 촉매 반응은 탄소 성분과, 수소성분,산소성분으로 이루어진 고분자량의 음식 폐기물을 열분해하여 저분자량의 고화탄소를 생성하게 된다.The catalytic reaction thermally decomposes a high molecular weight food waste consisting of a carbon component, a hydrogen component, and an oxygen component to produce a low molecular weight solidified carbon.

여기서, 촉매로 사용된 상기 디클로메탄은 수용액 중에서 유기 성분을 추출하여 점성이 있는 흙갈색의 기름을 얻는데 이용되며, 이렇게 사용된 디클로메탄은 증발기(30)를 통해 증발된 후 다시 기름에 촉매로 사용될 수 있도록 순환하게 된다.Here, the dichloromethane used as a catalyst is used to obtain a viscous earthy brown oil by extracting an organic component from an aqueous solution, and the dichloromethane used in this way is evaporated through an evaporator 30 and then catalyzed in oil. It can be cycled to be used as.

또한, 상기 촉매 열분해 반응은 고형물로부터 고체잔류물을 얻기 위한 과정을 포함하게 되며, 이 과정은 온도 150℃에서 5시간 동안 건조시켜 고화탄소를 얻게 되며, 이 고화탄소는 에너지원으로 사용하게 된다.In addition, the catalytic pyrolysis reaction includes a process for obtaining a solid residue from a solid, which is dried at a temperature of 150 ° C. for 5 hours to obtain solid carbon, and the solid carbon is used as an energy source.

이와 같이 여액에서 촉매 반응으로 얻은 기름은 고화탄소와 함께 가스반응하여 합성가스를 제조하는데 사용하게 된다.In this way, the oil obtained by the catalytic reaction in the filtrate is used to produce a synthesis gas by gas reaction with the solidified carbon.

이와 같이 분리 과정과 추출과정이 끝나고 나면 여기에서 생성된 고화탄소와 점성을 갖는 기름을 혼합하여 혼합가스를 생성하는 가스 생성 반응을 시작하게 된다.As such, after the separation and extraction processes are completed, a gas-forming reaction is performed to generate a mixed gas by mixing the solidified carbon and the viscous oil.

상기 가스 생성 과정은 가스 반응기(20)에서 이루어지게 되며, 여기에는 상기 추출과정에서 생성된 고화탄소와 기름을 함께 투입하여 가스화 반응을 일으키게 된다.The gas generation process is made in the gas reactor 20, where the carbonization and oil produced in the extraction process are added together to cause a gasification reaction.

여기서, 상기 고화탄소는 그 중량과 성분을 각각 가스메터와 가스크로마토그래피 방법으로 측정한 결과 주로 수소, 일산화탄소, 메탄으로 확인되었으며, 이러한 고화탄소와 상기 기름이 반응식 2와 같이 반응하게 된다.In this case, the solidified carbon is mainly identified as hydrogen, carbon monoxide, and methane as a result of measuring the weight and components thereof by gas meter and gas chromatography.

H2+ CO + CO2+ CH4 H 2 + CO + CO 2 + CH 4

반응식 2는 300℃ - 1200℃에서 반응하여 얻어진 것으로, 합성가스(수소성분과 일산화탄서 성분)를 얻게 된다.Scheme 2 is obtained by reacting at 300 ° C. to 1200 ° C. to obtain a synthesis gas (hydrogen component and carbon monoxide component).

따라서, 상기 음식물 쓰레기는 분해과정과 추출과정을 거치는 동안에 함수율이 현저하게 떨어지면서 필요한 열량으로 사용할 수 있는 고체잔류물을 얻게 되고, 또한 가스 생성 과정을 통해 합성가스를 얻게 되어 전체 부피 감소율과 함께 에너지 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.Therefore, the food wastes have a significant drop in moisture content during the decomposition and extraction process, and thus obtain a solid residue that can be used with the required calories. The efficiency will be improved.

이하, 본 발명에 따르는 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described.

여기서, 원료에 함유된 수분의 함량은 105℃에서 고체의 점화손실(ignition loss)를 측정하여 구한 것이고, Ash량은 600℃에서 태운 다음 측정한 것이다. 또한, 탄소와 질소의 함량은 원소분석법으로 측정하고, 그리고 열량은 밤브 칼로리미터(bomb calorimeter)로 측정하였으며, 음식물 쓰레기에 함유된 단백질, 지방, 탄수화물과 섬유질에 대한 분석은 각각의 JIS 방법에 의해 측정하였다. 또한, 부피감소율은 다음의 식 1과 같이 구하게 된다.Here, the content of moisture contained in the raw material is obtained by measuring the ignition loss (solidition loss) of the solid at 105 ℃, Ash is measured after burning at 600 ℃. In addition, the carbon and nitrogen contents were measured by elemental analysis, and the calories were measured by bomb calorimeter, and the analysis of protein, fat, carbohydrate and fiber contained in food waste was carried out by respective JIS methods. Measured. In addition, the volume reduction rate is obtained by the following Equation 1.

[식 1][Equation 1]

[실시예 1]Example 1

음식물 쓰레기에 가장 많이 함유된 수분함량이 95%인 무우 600g을 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.600 g of radishes containing 95% water content in the food waste were put in a low temperature reactor, heated to 200 ° C., and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction without a catalyst. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 5.9g(열량 : 5359cal/g)Solid water: 5.9g (calories: 5359cal / g)

기 름 : 0.6gOil: 0.6g

부피감소율 : 99%Volume reduction rate: 99%

[실시예 2]Example 2

수분함량이 95%인 무우 600g와 촉매로서 제올라이트 1.5g을 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.600 g of radish having a water content of 95% and 1.5 g of zeolite as a catalyst were put in a low temperature reactor, heated to 200 ° C., and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction under a catalyst. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 8.3g(열량 : 3195cal/g)Solid water: 8.3g (calories: 3195cal / g)

기 름 : 1.4gOil: 1.4g

부피감소율 : 99%Volume reduction rate: 99%

[실시예 3]Example 3

상온에서 하룻동안 건조한 무우 600g(수분함량 95%)과 산성백토 촉매 0.5g을 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.600 g of dried radish (water content 95%) and 0.5 g of acidic clay catalyst were put in a low temperature reactor for one day at room temperature, heated to 200 ° C., and then cooled to room temperature after 1 hour reaction under a catalyst. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 11.5g(열량 : 4519cal/g)Solid water: 11.5g (calories: 4519cal / g)

기 름 : 0.7gOil: 0.7g

부피감소율 : 99%Volume reduction rate: 99%

[실시예 4]Example 4

상온에서 하룻동안 건조한 무우 600g(수분함량 95%)과 벤토나이트 촉매 0.5g을 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.600 g of dried radish (water content of 95%) and 0.5 g of bentonite catalyst were put in a low temperature reactor for one day at room temperature, heated to 200 ° C., and then cooled to room temperature after 1 hour of reaction under a catalyst. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 9.2g(열량 : 4679cal/g)Solid water: 9.2g (calories: 4679cal / g)

기 름 : 0.8gOil: 0.8g

부피감소율 : 99%Volume reduction rate: 99%

[실시예 5]Example 5

식당에서 얻은 음식물 폐기물을 아시피레이터로 여과한 후 수분함량이 80%이고, 휘발성 물질의 함량 98.9%, 지방 12.75%, 단백질 20.2%와 섬유질 76.0%인 음식물 쓰레기 600g을 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 무촉매하에서 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.The food waste obtained from the restaurant was filtered through an apierator, and 600g of food waste containing 80% water, 98.9% volatiles, 12.75% fat, 20.2% protein, and 76.0% fiber was placed in a low-temperature reactor at 200 ° C. After heating, the mixture was cooled to room temperature after 1 hour of reaction without a catalyst. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 30.1g(열량 : 5609cal/g)Solid water: 30.1g (calories: 5609cal / g)

기 름 : 1.1gOil: 1.1g

부피감소율 : 98%Volume reduction rate: 98%

[실시예 6]Example 6

식당에서 얻은 음식물 폐기물을 아시피레이터로 여과한 후 수분함량이 80%이고, 휘발성 물질의 함량 98.9%, 지방 12.75%, 단백질 20.2%와 섬유질 76.0%인 음식물 쓰레기 600g을 촉매 산성백토 0.5g과 함께 저온반응기에 넣어 200℃로 가열한 후 1시간 반응 후 상온까지 냉각하였다. 반응물을 여과하여 고형물과 여액을 분리한 다음, 여액을 50ml의 메칠렌크로라이드 용매로 2회에 걸쳐 추출하여 기름을 얻었다. 이 실험으로 얻은 결과는 다음과 같다.The food waste obtained from the restaurant was filtered through an acipator, and 600 g of food waste containing 80% water, 98.9% volatiles, 12.75% fat, 20.2% protein, and 76.0% fiber with 0.5 g catalytic acid clay. After heating to 200 ℃ in a low-temperature reactor, the reaction was cooled to room temperature after 1 hour. The reaction was filtered to separate the solids and the filtrate, and then the filtrate was extracted twice with 50 ml of methylene chloride and oil was obtained. The results obtained by this experiment are as follows.

고 형 물 : 35.3g(열량 : 4086cal/g)Solid water: 35.3g (calories: 4086cal / g)

기 름 ; 1.2gOil ; 1.2 g

부피감소율 : 98%Volume reduction rate: 98%

앞에서 얻어진 고화탄소와 기름을 500∼800℃ 온도에서 가스반응기에서 가스반응하여 수소와 일산화탄소가 다량 포함되어 있는 합성 가스를 고수율로 제조하여 얻어진 합성가스의 조성은 표 1과 같다.The composition of the synthesis gas obtained by producing a synthesis gas containing a large amount of hydrogen and carbon monoxide in a high yield by gas-reacting the solidified carbon and oil in a gas reactor at a temperature of 500 ~ 800 ℃ is shown in Table 1.

반응온도(℃)Reaction temperature (℃) 가스전환율Gas conversion rate 수소Hydrogen 일산화탄소carbon monoxide 메탄methane 이산화탄소carbon dioxide 500500 23.223.2 23.223.2 25.125.1 4.24.2 47.547.5 600600 43.343.3 45.645.6 8.78.7 15.815.8 29.929.9 700700 69.069.0 64.164.1 5.25.2 12.812.8 23.323.3 800800 81.181.1 66.666.6 11.511.5 9.19.1 12.812.8 900900 97.797.7 60.660.6 26.926.9 3.93.9 8.68.6

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기와 촉매를 저온반응기에 투입하고 가온과 수증기압을 조절하여 열분해반응을 일으켜서 고형물과 여액(폐수)을 분리하는 분리과정과, 증발기를 통해 순환되는 촉매를 이용하여 촉매분해 반응을 통해 상기 여액(폐수)으로부터 기름을 추출하는 추출과정과, 이 기름과 고형물로 이루어진 고화탄소를 가스반응기에 제공하여 가스화 반응으로 합성가스를 얻는 생성 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법을 제공함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, the present invention introduces food waste and catalyst into a low-temperature reactor, generates a thermal decomposition reaction by controlling heating and steam pressure, and separates solids and filtrate (wastewater) by using a catalyst circulated through an evaporator. Food waste, characterized in that the extraction process of extracting oil from the filtrate (wastewater) through a catalytic decomposition reaction, and the production process of obtaining a synthesis gas by gasification reaction by providing a solidified carbon consisting of the oil and solids to the gas reactor By providing a method for obtaining a synthesis gas from the above, the following effects can be obtained.

1) 각 과정에서 일어나는 반응 시간이 짧아 수분의 증발과 같이 에너지를 필요로 하는 소비량이 줄어들게 되고 여기에 작업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.1) The reaction time that occurs in each process is short, which reduces energy consumption, such as evaporation of water, and has the effect of shortening the working time.

2) 각 과정을 거치고 난 결과물이 부피가 현저하게 줄어 들어 음식물 쓰레기를 처리하기가 용이할 뿐만 아니라 고형잔류물과 합성가스를 에너지로 사용할 수 있게 되어 에너지 공급 효율을 높일 수 있게 된다.2) As the result of each process is significantly reduced in volume, it is easy to dispose of food waste, and solid residues and syngas can be used as energy, thereby improving energy supply efficiency.

3) 생성된 합성 가스는 화학연료로 사용하여 메탄올이나 가솔린과 같은 청정 연료나 촉매 반응을 통해 정밀화학 중간체를 제조할 수 있다.3) The produced syngas can be used as a chemical fuel to produce fine chemical intermediates through catalytic reactions or clean fuels such as methanol or gasoline.

Claims (6)

음식물 쓰레기와 촉매를 저온반응기에 투입하고 가온과 수증기압을 조절하여 열분해반응을 일으켜서 고형물과 여액(폐수)을 분리하는 분리과정과,Separation of solids and filtrate (wastewater) by feeding food waste and catalyst into the low temperature reactor and controlling the heating and steam pressure to cause pyrolysis reaction; 증발기를 통해 순환되는 촉매를 이용하여 촉매분해 반응을 통해 상기 여액(폐수)으로부터 기름을 추출하는 추출과정과,An extraction process of extracting oil from the filtrate (waste water) through a catalytic decomposition reaction using a catalyst circulated through an evaporator, 이 기름과 고형물로 이루어진 고화탄소를 가스반응기에 제공하여 가스화 반응으로 합성가스를 얻는 생성 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법.A method of obtaining syngas from food waste, comprising producing a solid carbon composed of oil and solids in a gas reactor to obtain syngas by gasification. 제 1 항에 있어서, 상기 열분해과정은 100℃에서 300℃에서 수증기압이 1-25 atm 상태에서 1-3 시간 동안 열분해 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법.The method of claim 1, wherein the pyrolysis process induces a pyrolysis reaction for 1-3 hours at a steam pressure of 1-25 atm at 100 ° C. to 300 ° C. 3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열분해반응은 CxHyOz고화탄소 + H2O + CO + CO2로 반응되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the pyrolysis reaction is CxHyOz A method for obtaining syngas from food waste, characterized in that reacted with solid carbon + H 2 O + CO + CO 2 . 제 1 항에 있어서, 상기 추출과정은 105℃ 온도에서 5시간 건조시켜 고형물로부터 고화탄소를 얻고 여액을 디크로메탄으로 추출하는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법.The method of claim 1, wherein the extraction process is dried at a temperature of 105 ° C. for 5 hours to obtain carbon solids from solids, and the filtrate is extracted with dichloromethane. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매는 층상 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기로부터 합성 가스를 얻는 방법.The method of claim 1 wherein the catalyst is a layered zeolite catalyst. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 생성 과정은 300℃ - 1200℃의 조건에서 이루어지고, 그 반응식은 CxHyOzH2+ CO + CO2+ CH4로 표시되는 것을 특징으로 하는 것이다.According to claim 1, wherein the gas generation process is carried out under the conditions of 300 ℃-1200 ℃, the reaction scheme is CxHyOz It is characterized by being represented by H 2 + CO + CO 2 + CH 4 .
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