KR200299240Y1 - 폐합성수지 유화 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 폐합성수지 유화 처리장치에 관한 것으로서, 간접열을 이용한 저온 열분해를 수행하여 폐합성수지로 부터 70%에 이르는 에너지를 유화시켜 저렴한 연료를 얻게 되며, 특히 폐합성수지의 용융탱크 유입 및 열분해된 찌꺼기의 배출이 단계적인 중단없이 연속적으로 진행되어질 수 있게되어, 작업량 및 유화제품의 생산량이 극대화되어질 수 있게된다.

이를 실현하기 위한 본 고안은, 폐합성수지를 용융탱크 내에서 간접 가열에 의한 저온 열분해하여 대량가스화 한 후 이를 냉각탑에서 응축시켜 혼합유를 생성시키는 용융라인과, 용융라인에서 생성되어진 혼합유를 다시 정제탱크에서 간접가열에 의해 저온 열분해 및 응축시켜 경질유와 중질유로 분류하여 저장고에 저장하는 정제라인으로 구성되어짐을 특징으로 한다.

Description

폐합성수지 유화 처리장치{OIL REVIVAL DEVICE OF DUST RESIN}

본 고안은 폐합성수지 유화 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버려지는 각종 열경화성 및 열가소성합성수지를 열분해하여 연료로 사용할 수 있는 양질의 유화제품을 생산할 수 있도록 하기위한 폐합성수지용 유화(油化) 처리장치에 관한 것이다.

산업의 발전과 가속화에 따라 사람들의 편리성을 위해 많은 양의 일회용품(플라스틱, 폴리에스틸, 비닐, 섬유, 타이어, 어망, 스치로폼)이 판매되고 있으며 이 일회용품중의 90%이상이 유류성을 함유한 플라스틱 또는 합성 수지를 그 재료로 사용하고 있다.

이러한 플라스틱과 합성수지 제품으로 만들어지는 일회용품과 비닐은 우리삶을 편리하게 해주는 반면 심각한 환경 오염을 일으키는 주요 원인이 되고 있다.

이렇듯 폐합성수지 또는 플라스틱 제품의 무분별한 사용으로 환경 오염이 심각 해지자 정부는 일회용품 또는 합성수지 및플라스틱 제품의 사용을 줄이기 위하여 가게나 상점에서 무상으로 비닐 봉지 및 일회용품 사용을 법적으로 금지하는 특단을 내렸다.

하지만 이러한 정부의 노력에도 불구하고 우리나라의 플라스틱 및 합성 수지에 의한 환경 오염은 심각한 상태에 이르렀다.

이로인해, 국내에서 년간 약 600만톤의 폐합성수지류가 발생되고 있으나, 이중 약 150만톤이 재활용되고 나머지는 소각, 매립 또는 기타의 방법으로 처리되고 있는 실정이며, 이는 환경을 오염시키게되고 제2, 제3의 환경오염을 발생시키게 되어 심각한 환경오염문제로 대두되고 있는 실정에 놓여있다.

상기 문제점을 감안하여 종래에도 폐합성수지를 화학처리 및 열분해하여 유류성분을 추출하는 유화장치가 공지되어 있으나, 이는 유지 비용 및 시설 비용이 고가임에도 불구하고 많은양의 폐플라스틱 및 폐합성수지를 한꺼번에 처리할 수 없고 처리 시간도 오래 걸릴 뿐 아니라 기름추출량이 30~40%에 지나지 않기 때문에경제적인 측면에서 효율이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.

특히, 종래 폐합성수지의 용융을 위해 진공분위기에서 고온 열분해를 실시할 경우 폭발의 위험성과 함께, 주기적으로 고온을 식혀주어야 하는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 간접열을 이용한 저온 열분해를 통해 폐합성수지를 용융 및 정제하여 높은 에너지 환원효율 및 처리과정에서의 위험요소를 미연에 방지할 수 있는 유화처리장치를 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 본 고안 유화 처리장치의 전체 구성 개략도.

도 2는 본 고안 유화 처리장치의 평면 구성도.

도 3은 본 고안 유화 처리장치의 용융탱크부 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 용융탱크 11 : 혼합 스크레퍼

12, 22 : 버너 13, 23 : 촉매탱크

14, 24 : 냉각탑 15, 25 : 유수분리기

16, 26 : 냉각탱크 17, 27 : 여과기

20 : 정제탱크 30 : 저장조

상기 목적은, 폐합성수지를 저온 열분해하여 대량가스화 한 후 응축시켜 혼합유를 생성시키는 용융라인과, 용융라인에서 생성되어진 혼합유를 다시 저온 열분해 및 응축시켜 경질유와 중질유로 분류하여 저장하는 정제라인으로 구성되어지는 본 고안의 유화처리장치를 통해 이룰 수 있게된다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 고안 유화처리장치의 전체적인 구성을 도 1 및 도 2를 통해 살펴보면 다음과 같다.

투입된 폐합성수지를 혼합 용융시키기 위한 혼합 스크레퍼(11), 및 용융로에 간접열을 가하기 위한 버너(12)가 설치되어짐으로서 압축된 폐합성수지가 저온 열분해되어지는 용융탱크(10), 상기 용융탱크(10)에서 용융 기화되어진 기체에 제올라이트 촉매를 이용하여 수소화 탈왁스 공정을 수행하는 제1촉매탱크(13), 상기 촉매탱크(13)를 통과한 기체를 2차에 걸쳐 냉각시키도록 2조(14a,14b)로 이루어지되, 통의 온도를 식히기 위한 냉각수를 제1냉각탱크(16)로 부터 공급받는 제1냉각탑(14), 상기 냉각탑(14)을 통과하는 가운데 액화되어진 용융액으로 부터 혼합유와 수분을 분리하는 제1유수 분리기(15)로 용융라인의 구성을 이룬다.

이후 이어지는 정제라인의 구성은, 상기 용융되어진 혼합유를 버너(22)를 이용하여 간접가열함으로서 온도 편차에 의한 경질유 및 중질유로 분류하는 정제탱크(20), 상기 정제탱크(20)에서 생성된 탄화수소의 파라핀계 탄화수소를 안정화 시켜주며 탄화수소 촉매를 촉진하는 제2촉매탱크(23), 정제된 경질유와 중질유를 제2냉각탱크(26)로 부터 공급되어지는 냉각수로 응축시키는 2조의 제2냉각탑(24), 상기 경질유와 중질유를 수분과 분리하는 제2유수 분리기(25), 수분이 분리되어진 경질유와 중질유가 저장되어지는 저장조(30)로 이루어진다.

상기 제1,2촉매탱크(13,23)와 제1,2냉각탑(14,24) 사이에는 반응가스가 이동되어질 수 있도록 압력밸런스를 맞추어주는 제1,2압력밸런스(18,28)가 각각 구성되어지게 된다. 미설명 부호 17 및 27은 각각 제1 및 제2여과기를 나타낸다.

한편, 용융탱크(10)에는 도 3에 도시된 바와같이 폐합성수지가 유입되어지는 호퍼(7) 및 투입구(9)가 상부에 설치되어진 상태에서 구동모터(6)에 의해 작동되어지는 투입스크류(8)가 내설되어져 있으며, 하단에는 배출구(5)가 설치됨으로서 배출스크류(4)에 의해 연속적인 배출이 이루어질 수 있도록 하였다.

이와같은 구성을 이루고 있는 본 고안 처리장치의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

먼저, 잘게 파쇄한 폐합성수지(P.P, P.E, P.S 등)을 호퍼(7)로 투입시키면, 구동모터(6)의 작동에 의해 회전되는 투입스크류(8)에 의하여 투입구(9)를 따라 상승되어진 후 용융탱크(10)내에 투입이 이루어지게 되며, 폐합성수지의 투입은 일정량으로 하여 연속적으로 진행되어지게 된다.

용융탱크(10)내에 투입되어진 폐합성수지는 버너(12)에서 가해지는 간접열에 의해 점차 저온(450~500℃)으로 열분해되어 저분자물질로 크래킹하여 액상화 되어지는 가운데 혼합스크래퍼(11)에 의해 혼합 용융되어짐으로 가스화되어지게 된다.

이와같이 생성되어진 가스는 제1 압력밸런스(18)에 의해 압력이 조절되어 1차 냉각탑(14a)으로 보내짐으로서 냉각되어 액체화 되고, 상기 1차 냉각탑(14a)에서 액화되지 않은 기체는 다시 2차 냉각탑(14b)을 통과하면서 유류성분인 혼합유가 액체화 되어 생성되게 된다.

상기 생성되어진 혼합유는 수분 등 다른 성분을 함유하고 있는 것으로, 이는 여과기(17) 및 유수분리기(17)를 통과하면서 왁스성분과 수분이 분리되어진 후 정제탱크(20)로 보내지게 된다.

정제탱크(20)에서는 버너(22)의 간접 가열에 의해 점차 가열되어 혼합유가 250~400℃에서 저온열분해되어짐으로 300℃이하에서 기화되어지는 경질유와 300℃이상에서 기화되어지는 중질유의 기체로 분류시키게 되는데, 이때 제2 촉매탱크(23)는 탱크내에서 생성된 탄화수소의 파라핀계 탄화수소를 안정화 시켜주며 탄화수소 촉매를 촉진시키게 되는 것이다.

상기 정제되어진 경질유 및 중질유 기체는 1차 및 2차 냉각탑(24a,24b)을 순차적으로 거치면서 각기 재 액체화 되어지고, 상기 제2 냉각탑(24)은 제2 냉각탱크(26)에서 공급되어지는 냉각수에 의해 저온이 유지되어지게 된다.

그리고 액상처리된 경질유 및 중질유는 제2여과기(27) 및 제2유수분리기(25)를 거치면서 왁스성분 및 수분이 분리되어진 후 저장조(30)에 최종적으로 저장이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 이러한 유화처리 과정이 진행되어짐에 있어 용융탱크(10)내에서 폐합성수지 성분중 기화되지 못하고 남은 찌꺼기는 고형 탄소화 되어 탱크 하부에 설치되어진 배출스크류(4)에 의해 배출구(5)를 따라 이송되어져 외부로 방출되어지게 되며, 이와같이 방출되어진 찌꺼기는 벽돌이나 기와장 등 각종 건축재료로 사용되어질 수 있게된다.

이와같은 동작이 이루어지는 본 고안의 처리장치에서는 폐합성수지를 대량가스화하여 유화시켜 저온 열처리를 행함으로, 그중 70%를 기름으로 얻을 수 있게 됨으로서, 30~40%의 환원효율을 나타내던 종래 기술에 비해 높은 에너지 환원효과를 나타내게 됨을 확인할 수 있었다.

특히, 간접 가열에 따른 저온 열분해가 이루어짐으로서 종래 진공분위기로 인한 폭발위험이나 1000℃이상의 고온 용융에 따른 연료소모를 최소화 할 수 있게되는 것이다.

그리고, 상기에서 본 고안의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 고안의 유화 처리장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 고안의 첨부된 실용신안등록청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 고안의 폐합성수지 유화 처리장치는, 간접열을 이용한 저온 열분해를 수행하여 폐합성수지로 부터 70%에 이르는 에너지를 유화시켜 저렴한 연료를 얻게 됨으로서 환경오염을 방지함은 물론 폐기물이 산업전반에 걸쳐 유용한 에너지원으로 활용되어지게 되는 효과를 나타낸다.

특히, 폐합성수지의 용융탱크 유입 및 열분해된 찌꺼기의 배출이 단계적인 중단없이 연속적으로 진행되어질 수 있게되어, 작업량 및 유화제품의 생산량이 극대화되어질 수 있게된다.

Claims (3)

1. 스치로폴과 같은 폐합성수지를 고온에서 열분해하는 용융과정 및 정제과정을 수행함으로서 양질의 유화제품을 생산할 수 있도록 하는 통상의 유화 처리장치에 있어서:

   투입된 폐합성수지를 혼합 용융시키기 위한 혼합 스크레퍼(11), 및 용융로에 간접열을 가하기 위한 버너(12)가 설치되어짐으로서 압축된 폐합성수지가 450~500℃에서 저온 열분해되어지는 용융탱크(10);

   상기 용융탱크(10)에서 용융 기화되어진 기체에 제올라이트 촉매를 이용하여 수소화 탈왁스 공정을 수행하는 제1촉매탱크(13);

   상기 촉매탱크(13)를 통과한 기체를 2차에 걸쳐 냉각시키도록 2조(14a,14b)로 이루어지되, 통의 온도를 식히기 위한 냉각수를 제1냉각탱크(16)로 부터 공급받는 제1냉각탑(14);

   상기 냉각탑(14)을 통과하는 가운데 액화되어진 용융액으로 부터 혼합유와 수분을 분리하는 제1유수 분리기(17);

   용융되어진 혼합유를 버너(22)를 이용하여 250~400℃로 간접가열함으로서 온도 편차에 의해 기화되어지는 경질유 및 중질유로 분류하는 정제탱크(20);

   상기 정제탱크에서 생성된 탄화수소의 파라핀계 탄화수소를 안정화 시켜주며 탄화수소 촉매를 촉진하는 제2촉매탱크(23);

   상기 기화되어진 경질유와 중질유를 제2냉각탱크(26)로 부터 공급되어지는냉각수로 응축시키는 2조의 제2냉각탑(24);

   상기 제2냉각탑(24)에서 액화되어진 경질유와 중질유를 수분과 분리하는 제2유수 분리기(27);

   수분이 분리되어진 경질유와 중질유가 저장되어지는 저장조(30);

   를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 폐합성수지 유화 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 용융탱크(10)는, 호퍼(7)를 통해 폐합성수지를 연속적으로 투입하기 위한 투입스크류(8)가 상단 투입구(9)에 설치되어져 있으며;

   하단부에는 폐합성수지로 부터 유류성분이 기화되어 추출되고 남은 찌꺼기를 외부로 연속 배출하기 위한 배출로(5) 및 배출스크류(4)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 폐합성수지 유화 처리장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1,2촉매탱크(13,23)에서 생성된 반응가스가 일정량으로 하여 냉각탑(14,24)으로 공급되어질 수 있도록 압력밸런스를 맞추어 공급하는 제1,2압력밸런스(18,28)가 각각 구비되어진 것을 특징으로 하는 폐합성수지 유화 처리장치.