KR20070032634A - 폐기물 물질의 액체 연료로의 전환 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

폐기물 물질의 액체 연료로의 전환 방법 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환을 위한 방법 및 장치, 및 가열되고 밸브된 다기관(22)을 통하여 용융된 폐기물 물질(11)을 하나 이상의 열분해 챔버(26)로 전달하고, 퍼징된 산소 및 압력 조절된 환경에서 폐기물 물질의 열분해를 기체 상태로 달성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 생성된 연료에 대한 발명이다. 그 후, 열분해 기체는 촉매 전환기(29)로 전달되며, 여기서 기체 물질의 분자 구조가 구조 및 형태 측면에서 변경되고, 그 후 기체는 하나 이상의 응축기(30a)로 전달되어, 기체를 각각의 분획물로 증류 및 냉각한다. 열분해 처리 후에, 연료 분획물은 사용가능한 연료를 형성한다. 임의의 열분해 챔버(26)로의 전달 이전에, 폐기물 (플라스틱) 물질(11)의 용융이 포함되며, 물질의 촉매 탑(29)으로의 반-연속 작동의 운동을 만들며, 용융된 폐기물 물질을 하나 이상, 그러나 바람직하게는 4 개의 열분해 챔버(26a,b,c,d)로 배향하여, 독립적인 작동을 할 수 있는 각각의 챔버를 만들고, 선택적으로 내부 아우거(112) 또는 기타 적절한 장치의 사용에 의하여 열분해 챔버(107)로부터의 폐기물 차르(char)를 기계적으로 제거한다.
폐기물, 플라스틱, 디젤 연료

Description

폐기물 물질의 액체 연료로의 전환 방법 및 이를 위한 장치{PROCESS AND PLANT FOR CONVERSION OF WASTE MATERIAL TO LIQUID FUEL}
본 발명은 플라스틱 및 바람직하게 폐기물 플라스틱 물질을 가치있고 유용한 성질을 가지는 신규한 생성물로 가공하는 분야에 관한 것이다. 하나의 측면에서, 본 발명은 플라스틱을 액체 탄화수소, 특히 디젤 연료로 전환하는 방법에 관한 것이다. 이하에서, 본 발명을 플라스틱의 디젤 연료로의 전환에 관하여 기술하는 것이 편리할 것이지만, 본 발명이 단지 그러한 용도로 제한되는 것으로 이해되어서는 아니될 것이다.
폐기물 플라스틱의 공급원료를 가치있고 유용한 성질을 가지는 액체 탄화수소 생성물로 다시 효과적으로 재가공하려는 수많은 성공하지 못한 시도들이 과거에 있어왔다. 상당량의 폐기물 제품 플라스틱, 또는 중합체가 매년 부적절하게 처리된다. 과거 수년 동안, 통상의 폐기물 중합체의 수집 및 재순환에 있어서 상당한 진보가 있어왔다. 그러나, 보조금 없이 현재 시행되고 있는 폐기물 중합체의 재순환 및 재사용은 비경제적인 것으로 밝혀졌으며, 다수의 재순환 노력의 포기를 이끌어냈다. 재순환 기계의 작동을 유지할 만큼의 충분한 양을 수집할 수 없는 것 때문에, 연료로서의 폐기물 중합체의 재순환은 실용적이지 않은 것으로 밝혀졌다.
열분해(thermolysis)는 열에 의한 화학 화합물의 해리 및 분해를 말하며, 특히 산소의 부재 하에, 열 분해(크래킹)에 의하여 플라스틱 폐기물 물질이 액체 연료로 전환되는 것에 의하여 설명되는 공정이다. 우선, 플라스틱 폐기물은 질소와 같은 불활성 정화(purging) 기체 하, 스테인리스 강 챔버 내에서, 전형적으로 용융된다. 그 후, 상기 챔버는 촉매 전환기 내로 끌어당겨지고, 크래크되어 특정 바람직한 범위의 탄소 사슬 길이를 형성하는 기체 상태로 용융된 물질을 가열한다.
그 후, 바람직한 탄소 길이 범위의 고온 열분해 기체는 하나 이상의 응축기 내에서 응축되어 직쇄 및 분지쇄 지방족, 고리형 지방족 및 방향족 탄화수소를 포함하는 탄화수소 증류물을 생성한다. 상기 결과 혼합물은 첨가제의 배치 및 기타 부차적인 다운스트림 공정 반응의 실행 후의 통상의 디젤 연료와 대략 등가(equivalent)이다.
디젤 연료는 가솔린보다는 무겁고 윤활유보다는 가벼운 증류물로서 공지된 탄화수소 화합물의 혼합물이다. 디젤은 직쇄 및 분지쇄 알칸, 고리형 포화 탄화수소 및 방향족 화합물의 혼합물이다. 디젤 연료는 단지 디젤 엔진에서만 작동하도록 설계되었으며, 이는 응축된 고온 공기와 함께 디젤 엔진 연소 챔버에 주입되어 자발적으로 발화한다. 반대로, 휘발유 엔진 내의 가솔린은 스파크 플러그에 의하여 발화된다. 열분해 및 기타 방법에 의하여 생성된 디젤 연료는 다수의 국가에서의 판매를 위하여 인증되기 이전에 일정 범위의 조성물 요건을 충족 시켜야만 한다.
현재의 열분해 시스템 기반 장치가 작동중이지만, 일련의 중요한 단점 및 불리한 점을 나타내는데, 이는 궁극적으로 폐기물 플라스틱 물질로부터 액체 탄화수소의 비효율적인 생성 및 생산량(throughput)으로 귀결된다. 일차적인 불이익은 플라스틱 폐기물을 수동으로 로딩하는 공정이며, 또한 상기 시스템은 플라스틱 폐기물 공급원료의 가변적인 크기를 수거할 수 없다. 플라스틱의 로딩된 블록 또는 롤을 수동으로 수거하는 현재의 시스템은 열분해 챔버에서 다량의 과도한 공기 스페이스를 방치하는데, 이는 대기 기체의 정화 및 물질의 용융을 가능케 하도록 밀봉되어야만 한다. 일단 밀봉된 경우, 어떠한 추가적인 폐기물도 챔버에 첨가될 수 없으며, 그렇지 않을 경우, 그것이 용융될 때, 보다 많은 물질을 위한 공간을 가지게 된다. 열분해 챔버를 그 최대한까지 채우지 못하는 것은 전체 공정의 속도 및 궁극적으로 상기 공지된 열분해 시스템의 생산량을 감소시킨다.
전형적으로, 공지된 열분해 장치는 트윈-챔버 시스템으로 공지된 두개의 열분해 챔버를 가지고 있으며, 이는 대략 동일한 속도로 함께 작동한다. 현재의 열분해 챔버의 설정이 가지는 특정 이슈 중 하나는, 연료가 단지 배치 타입 기준에서만 생성될 수 있다는 것이다. 일단 양 챔버가 동음(unison) 내의 폐기물 물질의 열분해를 완료하는 경우, 원치않는 탄화 차르(char)가 각각의 챔버의 내부 기준으로부터 제거될 수 있기 전에, 각각이 냉각하는 것을 기다리는 것이 필요하다. 따라서, 각각의 챔버가 냉각하여, 챔버가 2차 및 연속 배치에 있어서 다시 사용될 수 있기 전에 차르가 세척되는 것이 필요하다. 본 발명의 하나의 측면에 따른 배치 공정에서는 챔버 리드 내의 맨홀(조사 포트)를 통한 접근에 의하여 차르를 수동적으로 진공 배출하는 것이 필수적인 반면, 본 발명의 또다른 측면에 따른 바람직한 연속 공정에서는 이러한 이슈가 하기에 제시된다. 배치 공정과 관련된 상기 설정 제한 외에, 현재의 챔버의 물리적 크기는 폐기물 물질의 배치 생산량을 크게 제한한다.
현재의 열분해 시스템이 가진 추가의 이슈 중 하나는, 챔버의 더 높은 빈도의 정화 시간, 폐기물 공급원료 그 자체 내에서의 양호하지 않은 열 전달, 챔버 로드 당 증가된 공정 시간 및 또한 비용과 소모가능한 촉매의 오염이다. 최종적인 이슈는 몇몇 연료 펌프 및 주입기에서 발견되는 접촉 고체 표면 상에서 마모(wear)를 감소시키는 디젤 연료의 능력의 측정을 포함하는 최종 연료 생성물의 질(quality)이다.
현재의 열분해 시스템이 가진 추가의 이슈 중 하나는, 생성되는 연료가 종종 가변적인 기준을 가지고, 그러한 연료 불일치에 대한 허용성을 가지지 않는 엔진 및 기타 기계에서 사용될 수 없다는 점이다. 특정 관심사 중 하나는, 이러한 현재의 공정에 의하여 생성된 연료의 특징이며, 이는 가벼운 연료 분획물의 높은 존재 때문에, 일반적으로 25℃ 내지 45℃ 사이에서 변화하는 너무 낮은 인화점(flash point)을 가지는 것이다. 따라서, 상기 연료는 세계의 모든 지역에서의 기대되는 사용 및 정지상(stationary) 엔진을 제외한 적용에 있어서 부적합하다. 기타 선행 기술 공정들은 디젤 엔진 작동에 있어서 부적합한 더 무거운 오일을 생성한다.
상기 논의 및 이전에 존재하는 문서, 장치, 실시행위 또는 명세서 내의 지식에 대한 임의의 기타 논의는 본 발명의 문맥을 설명하는데 포함된다. 임의의 자료가 본원의 개시 내용 및 특허청구범위의 우선일 또는 그 이전에 호주(Australia) 또는 그 외의 곳에서의 관련 기술 분야에서의 선행 기술 기준 또는 통상의 일반적인 지식의 부분을 형성하는 것을 허용하는 것으로 고려되어서는 안될 것이다.
상기 논의에 비추어, 본 발명의 목적은 폐기물 플라스틱 공급원료를 사용하여, 일관된 질을 가지는 액체 탄화수소의 증가된 생산량을 가지는 열분해 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 선행 기술과 관련된 하나 이상의 불이익한 점을 적어도 경감하거나 극복하는 것이다.
발명의 개요
본 발명은 하기 단계를 포함하는 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공한다: 폐기물 물질을 용융 장치로 전달하는 단계; 하나 이상의 다기관(manifold)로부터의 용융된 폐기물 물질을 하나 이상의 열분해 챔버로 배향시키는 단계; 폐기물 물질을 가열하여, 실질적으로 산소 퍼징(purging)된 및 압력 조절된 환경에서 폐기물의 열분해를 기체 상태로 달성(effect)하는 단계; 그 결과 발생한 기체를 촉매 전환기 장치로 전달하는 단계 (여기서, 기체 물질의 분자 구조가 구조 및 형태의 측면에서 변경됨); 기체를 하나 이상의 응축기 장치로 전달하여, 기체를 그 각각의 분획물로 증류 및 냉각하는 단계; 및 상기 분획물은 사용가능한 연료의 하나 이상의 형태를 형성함.
또다른 측면에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 폐기물 유기 플라스틱 물질의 디젤 연료로의 전환 방법을 제공한다:
b) 분쇄된(comminuted) 폐기물 물질을 용융 장치로 전달하는 단계;
c) 용융된 폐기물 물질을 하나 이상의 열분해 챔버로 전달하는 단계;
d) 폐기물 물질을 가열하여, 실질적으로 산소 퍼징된 및 압력 조절된 환경에서 폐기물의 열분해를 기체 상태로 달성하는 단계;
e) 기체 물질을 촉매 전환기 장치로 전달하는 단계 (여기서, 기체 물질의 분자 구조가 변경됨); 및
f) 기체를 응축기 장치로 전달하여, 기체 물질을 분획물로 냉각 및 분리하여, 사용가능한 연료의 하나 이상의 형태를 형성하는 단계.
미가공의 폐기물 플라스틱 물질은 초기에 용융 장치로 공급될 수 있다. 그러나, 바람직하게는 폐기물 물질은 예비 가공 단계로 처리되며, 이에 의하여 본 발명의 공정은 하기의 예비 단계를 포함한다:
a) 폐기물 물질을 분쇄하는 단계;
단계 a) 는 시트(sheets), 클럼프(clumps), 블록(blocks), 럼프(lumps) 및 기타 형태와 같이, 물질을 더 작은 조각 또는 부피비에 대하여 높은 표면적을 가지는 플레이크와 같은 입자상 물질로 파괴하는, 폐기물 물질의 몸체를 기계적으로 작업하는 단계를 포함할 수 있다. 폐기물 플라스틱 물질을 분쇄하는 것의 이익은 하기를 포함한다:
i) 넓이 또는 크기를 선택적으로 제한하는 전달 수단 또는 개구(opening)를 통하여 블로잉(blowing), 중력 공급(gravity feed) 등을 포함하는 다양한 장치에 의하여 물질이 전달될 수 있으므로, 공정의 다음 단계에서의 폐기물 물질의 공급이 더 쉬워짐; 및
ii) 각각의 입자가 더 녹기 쉽고, 입자 사이의 열 전달이 강화되므로, 용융 장치에 요구되는 지속시간 또는 에너지가 감소됨.
또다른 측면에서, 본 발명은 하기를 포함하는 폐기물 물질의 디젤 연료로의 전환을 위한 장치를 제공한다:
a) 폐기물 물질을 입자상 물질로 파괴하는 분쇄 장치;
b) 입자상 폐기물 물질을 수거하고 용융시키는 용융 장치;
c) 폐기물 물질을 수거하는 열분해 챔버, 열분해 챔버는 하기에 효과적임(operative):
i) 환경으로부터 챔버를 밀봉하고, 비-산화 기체의 도입에 의하여 열분해 챔버로부터 부유(air-borne) 산화제를 정화함; 및
ii) 폐기물 물질을 가열하여, 실질적으로 부유 산화제가 없고 압력 조절된 환경에서 폐기물 물질의 열분해를 기체 상태로 달성함;
d) 기체 폐기물 물질을 수거하고 크래크시키는데 효과적인 촉매 전환기 장치 (이에 의하여 기체 물질의 분자 구조가 변경됨); 및
e) 크래크된 기체 물질을 분획물로 수거, 냉각 및 분리하여 사용 가능한 연료의 하나 이상의 형태를 형성하는데 효과적인 응축기 장치.
열분해 챔버는 열분해 챔버의 바닥으로부터의 차르의 축적을 제거하고, 용융된 폐기물 물질의 열분해 챔버로의 연속적인 공급 및 기체 폐기물 물질의 촉매 전환기 장치에 대한 연속적인 생성과 전달을 가능케하는 아우거(auger)를 포함할 수 있다.
용융 장치에 요구되는 열 공급원은 공정의 다른 부분과 관련되지 않는 독립적인 열 공급원을 가지는 화로(furnace) 또는 전기 가열 장치를 포함할 수 있다. 이와 다르게는, 공정의 다른 부분으로부터의 열 에너지가 회수되고/회수되거나 재순환하여 용융 장치에 사용될 수 있다. 바람직한 형태에서, 하나 이상의 열분해 챔버의 가열 장치로부터의 열 에너지는 용융 장치로 배향된다. 예를 들면, 열분해 챔버가 화로에 의하여 가열되는 경우, 고온의 배출 기체는 회수되어 용융 장치를 가열하는데 사용될 수 있다. 고온의 배출 기체는 용융 장치 챔버를 둘러싼 코일로 직접 공급되거나, 열 교환기를 통하여 용융 장치로 열 에너지를 전달할 수 있다. 열 교환기는 스팀 또는 더욱 바람직하게는 오일과 같은 적절한 열 교환 유체를 사용할 수 있다.
응축기 장치는 크래크된 기체 물질로부터 가벼운 분획물을 제거하는데 효과적인 선택적 저온 응축기를 포함할 수 있다. 응축기 장치는 촉매 전환기 장치로부터의 기체 생성물의 상이한 분획물을 구별되게 응축하여, 연로로서의 사용에 적합한 하나 이상의 분획물을 선택할 수 있다. 예를 들면, 응축기 장치는 상이한 온도 또는 그 범위에서 분획물을 응축할 수 있는 2 이상의 응축기를 포함할 수 있다. 바람직한 측면에서, 응축기 장치는 디젤 연료에 있어서 적합한 분획물 및 사용되거나 처리되는 가벼운 분획물을 수득하는 응축기를 포함한다.
바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 용융된 폐기물 물질은 독립적인 조작이 가능한 하나 이상의 열분해 챔버로 배향된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 다수의 열분해 챔버는, 하나 이상의 열분해 챔버로부터 촉매 전환기 장치로 기체 물질의 순환형 전달을 가능케 하도록 독립적으로 작동한다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 다수의 열분해 챔버는, 동시에 하나 이상이 번갈아 사용되어, 다른 열분해 챔버가 기체 물질을 촉매 전환기 장치로 전달할 수 있는 동안, 하나의 열분해 챔버는 냉각할 수 있다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 하나 이상의 열분해 챔버는 기체 폐기물 물질의 촉매 전환기 장치로의 전달을 완료한 후에 활발히 냉각된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 차르는 하나 이상의 아우거의 사용에 의하여 하나 이상의 열분해 챔버로부터 기계적으로 제거된다. 챔버로부터 차르를 제거하는 상기 자동화된 방법은, 특정 배치 후에 챔버로부터 차르를 수동으로 제거하는 필요가 제거되기 때문에, 챔버가 반-연속(semi-continuous) 작동을 수행하는 것을 가능케한다. 비록 챔버에 차르가 시간이 흐름에 따라 축적되더라도, 대부분의 생성되는 차르의 연속적인 제거때문에 축적의 속도는 더 느리다. 따라서, 챔버로부터의 차르의 더 적게 빈번한 수동 제거가 요구될 수 있다.
따라서, 추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 상기 공정은 작동에 있어서 적어도 반-연속적이다. 원칙적으로 연속 공정 열분해 시스템은 배치 시스템과 유사하게 작동할 수 있다. 그러나, 이는 배치 시스템과 구별되는 몇몇의 뚜렷한 개선된 점을 가질 수 있다. 원칙적으로, 연속 공정은 하나 또는 일련의 응축기 대신에 열분해 챔버 및/또는 증류 컬럼에 대한 연속 공급 시스템을 포함할 수 있다.
열분해 연속 공정 장치는 폐기물 플라스틱의 사용 가능한 깨끗한 연료(예를 들면, 중간 증류물로서 또한 공지된 디젤 연료)로의 열촉매 전환을 사용할 수 있다. 상기 시스템은 공정에서 오염된 플라스틱을 사용할 수 있다. 그러나, 부피 당 더 적은 플라스틱이 가공되면서, 오염의 수준은 수율에 영향을 준다. 상기 공정은 이를 기체 상태로 열분해(크래킹)하면서, 열분해 챔버 내부의 산소가 없는 환경에서, 플라스틱 폐기물을 열적으로 분해(크래킹)한다. 고온의 열분해 기체는 촉매 전환기를 통과할 수 있다. 촉매 전환기는 수많은 촉매 표면을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 촉매 표면은 합금판(alloy plates)을 포함하고, 더욱 바람직하게는, 상기 촉매 표면적은 피독(poisoned) 또는 소비될 수 없는 것에 의하여 특징지워진다. 상기 공정에서 두가지 반응이 일어난다. 플라스틱이 가열되는 동안 크래킹을 수반하는 제1반응이 일어나며, 제2반응은 고온의 열분해 기체가 합금판과 접촉할 때 일어난다. 그 후, 기체는 크래크 및 개질되어, 특정 바람직한 범위의 탄소 사슬 길이를 형성한다.
그 후, 바람직한 탄소 길이 범위의 고온의 열분해 기체는 하나 이상의 응축기 또는, 더욱 바람직하게는, 하나 이상의 증류탑에서 응축되어, 직쇄 및 분지쇄 지방족, 고리형 지방족 및 방향족 탄화수소를 포함하는 탄화수소 증류물을 생성한다. 상기 결과 혼합물은 첨가제의 배치 및 특히 가벼운 분획물의 제거와 같은 기타 부차적인 다운스트림 공정 반응의 실행 후의 통상의 디젤 연료와 대략 등가이다. 따라서, 본 발명의 공정은 AS 3570-1998 에 개시된 바와 같은, 호주의 디젤 연료 기준과 실질적으로 등가이다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법을 제공하며, 여기서 상기 공정은 상응하는 개수의 입구(inlet) 경로를 가지는 다기관 시스템의 선택적 작동에 의하여, 용융된 폐기물 물질을 수거하는 4 이상의 열분해 챔버를 사용한다. 상기 다기관 시스템은, 바람직하게는, 고온의 배출 기체를 선택적으로 사용하여, 예를 들면 열분해 화로로부터 예비 가열된다. 4-경로 다기관은 바람직하게는 각각의 4 개의 열분해 챔버를 교대로 자동적으로 공급하는데 적용된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 물질이 폴리올레핀 및/또는 본 발명의 의도를 위한 폐기물 물질로 고려되는 기타 물질을 포함하거나 이들로 이루어지는 방법을 제공한다. 폐기물 물질은 바람직하게는 추가의 중합체, 응축 중합체, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 폐기물 유기 물질은 바람직하게는 폐기물 플라스틱, 사용된 오일 및 윤활제, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 폐기물 유기 물질이 지방족 종(species), 방향족 종, 지방족 및 방향족 치환체를 모두 포함하는 종, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 제공한다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 용융 장치가 고온-용융 내부-공급물(in-feed) 시스템인 방법을 제공한다. 상기 용융 장치는 열분해 챔버에 앞서 위치될 수 있다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 촉매 전환기가 일련의 고-표면적, 촉매인 내부 금속판으로 이루어지는 방법을 제공한다. 판 촉매는 바람직하게는 세라믹, 제올라이트, 철 Fe3+, 코발트 Co2+, 니켈 Ni2+, 레이니(Raney) 니켈, 망간 Mn＼2+, 크롬 Cr3+, 구리 Cu2+ 및/또는 그 혼합물의 실리케이트 또는 촉매 MCM-41 을 포함하는 군으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 본 발명의 방법에 의하여 생성된 실질적으로 탄소 기재 연료 생성물을 제공하며, 상기 연료는 C6 내지 C25 길이의 범위 내의 탄소 사슬을 포함한다. 실질적으로 탄소 기재 연료 생성물은 바람직하게는 C16 길이에서 피킹(peeking) 하는 범위 내의 탄소 사슬을 포함한다. 바람직하게는, AS 3570-1998 에 개시된 바와 같은, 호주의 디젤 연료 기준과 실질적으로 등가이다. 재사용 가능한 탄화수소 및 재사용 가능한 연료는 액체 탄화수소를 포함한다. 연료 생성물은 저장관 내에 저장될 수 있다. 저장관은 바람직하게는 저장 탱크이다.
본 발명의 공정에서, 하기는 추가로 바람직한 옵션이다. 드로잉 오프(drawing off)는 스크루 드라이브 시스템에 의한 것일 수 있다. 파이프 장치는 가열된 래그(lag) 파이프일 수 있다. 다기관은 가열된 4-경로 다기관일 수 있다. 다기관은 용융된 폐기물을 4 개의 열분해 챔버 중 하나로 배향할 수 있다. 예를 들면, 기체의 도입에 의한 챔버로부터의 산소 및 기타 부유 산화제를 정화시키는 것에 의하여, 열분해 챔버 내의 산화 대기는 중화되어야만 한다. 정화 기체는 바람직하게는 질소, 헬륨, 또는 기타 불활성 기체 또는 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 열분해 챔버 가열 범위가 390℃ 내지 410℃ 인 방법을 제공한다. 그러나, 열분해 챔버 가열 범위는 350℃ 내지 425℃의 더 넓은 범위를 가질 수 있다. 열분해 챔버는 바람직하게는 1.08 바(bar)의 압력으로 가압된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 촉매 전환기가 소모 가능한 촉매를 사용하지 않는 방법을 제공한다. 기체 물질은 바람직하게는 열분해되어 탄화수소 분자를 형성한다. 과량의 응축가능하지 않은 (매우 가벼운) 기체는 부식성 세척(caustic wash)을 통하여 산을 제거한 후, 그것이 파되될 수 있는 오프-기체(off-gas) 챔버로 전달된다. 촉매 전환기는 바람직하게는 C25 보다 긴 탄소 사슬로 변형되고, C6 보다 짧은 탄소 사슬로 개질되도록 적용된다. 상기 촉매 전환기는 바람직하게는 220℃ 이상으로 가열된다. 상기 금속 촉매는 바람직하게는 C25 보다 긴 파라핀 사슬을 '크래크(crack)'한다. 상기 촉매는 바람직하게는 최종 연료가 C8 내지 C25 범위 내의 탄소 사슬 분포 및 C16(세탄)에서의 피킹을 가지는 것을 보증한다. 상기 촉매 전환기는 바람직하게는 하나 이상의 열분해 챔버의 화로로부터의 배출 기체에 의하여 가열된다. 유사하게, 고온의 용융 챔버는 하나 이상의 열분해 챔버의 화로로부터의 배출 기체에 의하여 가열된다. 응축가능하지 않은 기체는 연소(burning)를 위하여 화로로 배향된다.
추가의 바람직한 측면에서, 본 발명은 응축 온도가 응축 시스템의 모든 성분에 걸쳐서 일치되지 않는 방법을 제공한다. 예를 들면, 중간 증류물 조성물에 가장 적합한 잔존하는 분획물로부터 가벼운 분획물을 분리하기 위하여, 상부 응축 코일은 바람직하게는 하부 응축 코일보다 낮은 온도에서 작동된다. 가벼운 분획물의 분리는 열분해 공정 동안에 수행될 수 있다.
다른 측면 및 바람직한 측면은 상세한 설명에 개시되고/되거나 첨부된 특허청구범위에 정의되며, 본 발명의 기재 내용의 일부를 형성한다.
유리하게, 본 발명은 선행 기술과 비교하여, 일관된 질을 가지는 액체 탄화수소 연료를 생성하는 폐기물 플라스틱 공급원료의 생산량을 현저히 증가시키는 능력을 가진 신규한 방법을 제공한다. 상기 생산량은 일차적으로 폐기물 공급원료가 제조되고, 열분해 챔버 시스템으로 배향되는 것에 의한 방법에 의하여 달성된다. 본 발명의 방법에 의하여 이루어진 개선은 예를 들면, 고온-용융 내부-공급물 시스템의 사용에 의하여, 임의의 주요한 열분해 챔버 내로의 전달 이전에, 폐기물 (플라스틱)물질을 용융하여, 따라서 더 많은 양 및 각각의 열분해 챔버의 효율에 영향을 끼치는 것을 포함한다. 추가적인 개선은 물질의 운동을 촉매 탑 반-연속 작동으로 하는 것에 의한 것이다. 상기 반-연속 작동은 하기에 의하여 부분적으로 달성된다:
· 용융된 폐기물 물질을 최소 하나의 열분해 챔버, 그러나 바람직하게는 2 이상, 및 가장 바람직하게는 4 개의 열분해 챔버로 배향시키며, 각각의 챔버는 바람직하게는 독립 작업을 수행할 수 있음.
· 용융된 폐기물 물질을 하나 이상의 열분해 챔버내로 배향시키도록 조정될 수 있는, 상응하는 개수의 입구 경로를 가진 예비 가열된 4-경로 다기관 시스템의 선택적인 사용.
· 하나 이상의 열분해 챔버가 사용되는 경우, 다른 열분해 챔버가 기체 물질을 촉매 전환기 장치로 계속하여 전달하는 작동을 유지할 수 있는 동안에, 하나의 열분해 챔버를 냉각함.
· 하나 이상의 내부 아우거 또는 기타 적절한 장치의 사용에 의하여 하나 이상의 열분해 챔버로부터 폐기물 차르를 기계적으로 제거함.
본 발명의 추가적인 측면은 본원에 개시된 바와 같은 전체적인 공정에 대한 다양한 수행 개선에 관한 것이다.
본 발명의 공정 및 관련된 장치는 하나 이상의 하기의 이점들로 귀결된다는 것이 발견되었다:
· 플라스틱 공급원료의 수동 조작의 감소 또는 제거;
· 1차 열분해 챔버가 전체 조작 온도를 얻는데 소요되는 시간을 감소;
· 1차 챔버 작동 개시 이전에, 100% 용융된 플라스틱 공급원료 능력을 달성 - 이는 개시 처리 전에 각각의 챔버의 물질의 부피를 최대화시킴;
· 온도, 물질로의 열 전달 및 열분해의 개선된 균일성;
· 개선된 연료 일관성; 및
· 차링(charring)의 제거 및 시스템 청소에 필요한 노력 및 시간의 감소.
상기 이점은 (선행 기술 시스템과 비교하여) 10 톤의 폐기물 플라스틱으로부터 매일 9,500 리터까지의 생산량 및 생산 능력의 확대로 귀결된다. 활발한 냉각은 하루 당 각각의 챔버 순환 시간을, 하루 당 현재 1 순환에서 48 시간 기간 당 (챔버 당) 2.5 순환으로 증가시키며, 시스템의 가공 능력을 24 시간 기간 당 12.5 톤까지 증가시키고, 24 시간 기간 당 약 11,750 리터의 연료 오일 및 약 750 리터의 라이트(lights)를 생성한다 ('라이트'는 백유(white spirit)의 한 형태임(가벼운 탄화수소)).
도면의 간단한 설명
본 발명의 적용성의 또다른 범위는 본원에 제공되는 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 기본정신(spirit) 및 범위 내에 있는 다양한 변화 및 변형들은 발명의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이기 때문에, 발명의 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예를 지시하면서 단지 예시를 위한 방법에 의하여 제공되는 것이다.
본 발명의 추가의 개시내용, 목적, 이점 및 측면들은, 바람직한 구현예의 하기 도면에 의하여 관련 기술분야의 당업자에 의하여 더욱 잘 이해될 것이며, 이는 본 발명의 예시의 방법으로 제공된 것이고, 따라서 본 발명을 제한하는 것이 아니다:
도1 은 본 발명의 제1의 바람직한 구현예에 따른 주요한 특징을 가지는 열분해 시스템의 도표 개관을 나타낸다;
도2 는 본 발명의 제1의 바람직한 구현예에 따른 열분해 시스템의 장치 배치도의 평면도를 나타낸다;
도3 은 도2 에 제시된 장치 배치도의 정면도 및 측면도를 나타낸다;
도4 는 통상의 디젤 연료 내에서 탄소 사슬 길이의 상대적 비율을 지시하는 기체 크로마토그래피 크로마토그램 차트를 나타낸다. 상기 차트의 Y 축은 양(quantity)을 나타낸다;
도5 는 본 발명의 제1의 바람직한 구현예에 따른 열분해 시스템에 의하여 생성된 디젤 연료 내에서의 탄소 사슬 길이의 상대적 비율을 지시하는 기체 크로마토그래피 크로마토그램 차트를 나타낸다. 상기 차트의 Y 축은 양을 나타낸다;
도6 은 본 발명의 제2의 바람직한 구현예에 따른 주요한 특징을 가지는 열분해 시스템의 도표 개관을 나타낸다.
도7 은 탈황 시스템의 도표 개관을 나타낸다.
발명의 상세한 설명
본 명세서에서 달리 정의되지 않는다면, 모든 기술 용어들은 그 용어들이 당업자에게 통상적으로 사용되고 이해되는 바와 같이, 그 통상적인 정의에 따라 본원에서 사용된다.
참조문헌 숫자 지정 등 또는 몇몇 관점을 통한 상응하는 부분과 같은 숫자를 언급하면서, 그리고 특히 도 1, 2 및 3 을 언급하면서, 개괄 공정 6 및 본 발명에 따른 배치 공정을 사용하여 폐기물 플라스틱을 디젤 연료로 전환하는 장치 설정이 제시된다.
초기 공정 작업
플라스틱 시트, 드럼, 롤, 블록 및 플랫 피스의 그 본래 형태의 폐기물 플라스틱은 스톡파일 11 에 위치되며, 언더플로어 가변 속도 팬 컨베이어 13 을 경유하여 이동되고, 입자제조기(granulator) 12 를 통과하여 큰 품목의 폐기물 플라스틱의 크기를 감소시킨다. 오버-밴드(over-band) 마그넷 15 및 금속 컨테이너 (14) 는 컨베이어 13 위에 위치하여, 입자제조기 12 내로 들어가기에 앞서 임의의 금속을 제거한다. 입자제조기 12 로부터, 감소된 플라스틱이 유체화된 홀딩 사일로(holding silo) 17 을 통하여 (예를 들면, 컨베이어, 아우거 또는 블로어에 의해) 전달된다. 비록 플라스틱을 하나의 장소에서 다른 곳으로 운반하는데 다양한 메커니즘이 사용될 수 있다고 하더라도, 바람직한 방법에서의 전달은 블로어 16 을 통하여 성취된다. 홀딩 사일로 17 과 연관된 집진기(dust collector) 18 은 블로어 16 의 작용에 의하여 생긴 과량의 분진을 수집한다. 기재되어 있는 모든 작업은 단지 예비 제조이며, 하기 논의되는 일반적인 열분해 시스템의 통상적인 작동시간 외부에서 완료되거나 완료되지 않을 수 있다.
배치 열분해 공정
열분해 공정을 개시하기 위하여, 입자화된 폐기물 플라스틱은, 2차 블로어 19 및 포스 공급기 20 을 통하여, 홀딩 사일로 17 로부터 압출기를 포함하는 고온-용융 공급 시스템 21 로 끌어당겨지며, 이는 적당한 액화 흐름에 있어서 적절한 온도에 대하여, 폐기물 물질을 적절한 유속을 유지하는 가열된 파이프를 통하여 가열된 용융 분포 다기관 22 내로 용융시킨다. 분포 다기관 22 는 각각 분리된 열분해 챔버 26a, 26b, 26c 또는 26d 로 통하는 4 개의 분리된 출구(outlet)를 통하여 액체 폐기물의 분포를 가능케하는 밸브 작동 시스템이다. 비록, 상기 기재가 4 개의 챔버에 대한 참조로서 제시되었지만, 본원의 특징 26 에 지정된 바와 같이, 본 발명은 임의의 수의 챔버에 적용가능한 것으로 이해되어야 한다. 액체 폐기물을 수거하는 챔버는 바람직하게는 80% 능력의 액체 폐기물까지 채워지며, 그 후 밀봉되고, 대기 주위 기체는 바람직하게 질소 기체 블랭킷(blanket)의 도입을 통하여 실질적으로 퍼징된다. 질소는 질소 모니터링 장치 23 에 따라 질소 저장관 24 를 통하여 질소 생성기 25 로부터 공급된다. 대기 기체를 정화하는데 사용된 기체는 그 밖에 헬륨, 또는 기타 불활성 기체 또는 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
각각의 열분해 챔버는 천연 기체 연소기 27 을 가진 화로 28 과 같은 가열 단위 내부에 위치한다. 화로 열은 주요 열분해 챔버의 내부 온도를 375℃ 내지 420℃ 까지 올리는데 적용된다. 표준 내부 회전 교반기 42 는 심지어 열 전달 및 균일한 플라스틱 혼합물을 담보한다. 그 후, 공급원료 물질이 아닌 물질 또는 오염물은 챔버 26 의 바닥으로 떨어져서 열분해 챔버 벽 상에서 축적되기 전에 규칙적으로 제거되어야만 하는 탄화 차르 물질을 만들어 내며, 이는 열 절연체로서 작용하고 플라스틱 폐기물 물질에 대한 열 전달을 낮춘다. 따라서, 블레이드를 회전시킴으로써 연속적으로 스크랩 오프(scrap off)되는 것과 같이, 차르는 적절한 장치에 의하여 제거되며, 따라서 열분해 챔버의 바닥에서 부스러지기 쉬운 미세한 흑색 분말로서 축적하며, 이는 각각의 배치 후에 수동으로 진공 제거된다. 그러나, 하기 참조되는 대안적인 연속 공정에 대하여 설명되는 바와 같이, 챔버의 기준에서 피독된 아우거는 축적된 차르를 주기적으로 제거하는데 사용될 수 있다.
폐기물 물질의 더 빠른 인풋 및 아웃풋을 달성하기 위하여, 각각의 챔버의 내부를 N2 라인으로부터의 N2 를 사용하여 냉각시킴으로써 활발한 냉각이 달성되며, 챔버의 외부 냉각은 화로 내부의 챔버를 둘러싼 연소기 팬 블로잉 공기에 의하여 달성되며, 이는 각각의 주요한 챔버 26 상에서 사용되어, 표준 (선행 기술) 12 시간에서 최대 (본 발명의 장치 및 방법에 대하여) 7 시간으로 냉각 시간을 감소시키며, 하나의 공정 순환에서 다음으로의 더 빠른 전환을 가능케 한다. 냉각은 팬에 의하여 또는 공지 기술에서 알려진 기타 적절한 냉각 장치에 의하여 시행될 수 있다.
작동에 유용한 4 이상의 열분해 챔버의 시스템을 사용하여, 하나 또는 둘의 챔버가 작동하여 열분해 기체를 촉매 전환기 29 로 전달하는데에 설정될 수 있다. 하나 또는 둘의 챔버가 요구되는 이러한 기체를 전달하는 반면, 나머지 챔버는 고온 용융 시스템으로부터의 용융된 플라스틱 인풋의 연속 배치를 위하여 준비될 수 있으며, 따라서 반-연속 작동 및 챔버의 작동의 진동(staggering)의 결과로서의 연료 아웃풋을 가능케 한다. 밸브된 열 분포 다기관 22 는 용융된 플라스틱 물질을 반-연속 방법에서 시스템 작동을 허용케 하는데 필요한 임의의 챔버로 배향하는데 사용될 수 있다.
작동 순서에서의 다음 챔버는 170℃ 내지 220℃ 로 예비가열되며, 반면 액화된 공급원료는 챔버를 80% 용량까지 충진시킨다. 충진의 완료와 함께, 선택된 주요한 챔버 온도는 375℃ 내지 420℃ 로 가온되며, 탄소 사슬의 무작위적으로 다양한 길이로의 적어도 부분적인 파괴를 야기하는 상기 온도에서, 밀봉된 챔버 내의 액체 폐기물 플라스틱은 열분해에 의하여 기체로 만들어진다.
그 후, 열분해 기체는 촉매 전환기 반응탑 29 로 끌어당겨지며, 여기서 기체 구성성분은 열적으로 크래크된다. 촉매 반응 탑 29 는 특별한 촉매 금속 합금으로 만들어진 판의 시스템을 포함한다. 금속판이 위치하여, 고온의 열분해 기체는 금속판을 가진 접촉 면적 및 시간을 최대화하는데 굴곡 경로를 가져야만 한다. 촉매 챔버 29 는 선택된 열분해 챔버 26 의 화로로부터의 배출 기체를 사용하여 220℃ 이상으로 가열된다. 금속 촉매는 C25 보다 긴 탄소 파라핀 사슬을 크래크하며, C6 보다 짧은 사슬을 개질시킨다. 알파-올레핀 사슬 (1-알켄)의 포화 알칸으로의 전환이 있다. 촉매는 최종 연료가 C8-C25 범위 내 및 C16(세탄)에서 피킹하는 탄소 사슬 분포를 가지도록 한다. 금속 촉매기는 Ni 및 Cu 을 포함하는 금속, 또는 펀치된 판의 세라믹 또는 제올라이트 또는 와이어 메시(wire mesh)로 만들어진다. 기타 촉매는 MCM-41 및 철 Fe3+, 코발트 Co2+, 니켈 Ni2+, 레이니 니켈, 망간 Mn＼2+, 크롬 Cr3+, 구리 Cu2+ 및/또는 그 혼합물의 실리케이트를 포함한다. 촉매판은 상기 금속의 임의의 하나, 또는 그 조합으로부터 만들어 질 수 있다. 촉매는 바람직하게는 소모되지 않거나 피독되지 않는다. 촉매 탑 29 는 석유 화학 산업에서 공지된 기술을 사용하며, 반응 탑의 공정에 관한 모든 상세한 내용은 JP 3344952 에 출판된 바에 의하여 이용가능하다.
그 후, 열적으로 크래킹된 기체는 반응 탑 29 에서 하나 이상의 응축기 30 및/또는 30a 로 끌어당겨지며, 여기서 기체는 분리된 분획물로 증류된다. 응축기 30 은 기체를 냉각 및 증류하며, 60℃ 입구 온도 응축 오일을 사용한 접촉에 의하여 응축된 액체를 드로잉 오프한다. 응축기 30a 는 두개의 20℃ 입구 온도 코일 및 가벼운 분획물에 있어서 8℃ 의 입구 온도를 가지는 탑 응축 코일을 사용하여 기체를 냉각 및 증류한다. 2차 응축기 30a 에는 3개의 냉각 코일이 있으며, 이들은 냉각 타워 물 또는 물 급냉기(chiller) 단위 31 을 사용하여 냉각된다. 물은 바람직하게는 열분해 기체 흐름의 방향과 일치하게 3개의 코일을 통하여 흐른다. 각각의 코일 위치에서 양액 탱크(catchment tray) 및 기포 캡(bubble cap)이 존재하여, 고온의 열분해 증기는 응축 코일을 통과하여 흘러야만 한다. 또한 냉각 탑 또는 급냉기 물은 이들이 냉각하는 선을 통하여 몇몇 밀봉으로 흐른다. 특히, 가장 유리하게 냉각된 밀봉은 교반기 샤프트 42 상의 교반기 밀봉 및 챔버 리드 내의 챔버 26 조사 포트(맨홀) 상의 밀봉을 포함한다.
8℃ 응축 코일에 의하여 응축되지 않은 잔존하는 응축가능하지 않은 기체(NCG)는 중간 염기성 물을 공급하여 산을 세척 제거하는 기체 스크러버(scrubber) 34 를 통하여 파이프되며, 잔존하는 NCGs 를 중화하고, 오프-기체 연소기 40 에 의한 소각장치(incineration)에 적합한 기체가 되도록 한다. 이와 다르게는, 기체는 필요에 따라 화로 내의 연소기 내로 재순환된다. 부식성 물 탱크 36 은 부식성 물 탱크 36 내에서 정확한 pH 값을 유지하기 위한 도징(dosing) 펌프를 통하여, 부식성 메이크업 탱크 (35) 로부터 규칙적으로 부식성이 투여된 알칼리성 물을 공급한다.
응축기로부터, 가벼운 구성성분이 아닌 분획화된 연료의 벌크는, 상기 구현예 중간 탱크 32 에서, 오일 회수 탱크 33 또는 액체 연료를 저장하기 위하여 설계된 기타 작동 탱크로 파이프된다. 그 후, 생산 부피에 의존하여 하나 이상의 원심분리기가 필요할 수 있음을 주목하면서, 분획화된 연료는 원심분리기 38 로 파이프된다. 원심분리기는 탄소 입자, 물, 수산화암모늄 및 연료 내에 존재할 수 있는 기타 오염물질을 제거한다. 그 후, 연료는 질 보증 탱크 (QA) 39 로 펌프되며, 이로부터 매스 저장 탱크 41 로 보내진다.
탄소 사슬 길이 분포
결과 발생한 액체 연료는 '순수한' 화합물이 아니며, 프리미엄(premium) 디젤 연료 조성물과 일치하는 직쇄 및 분지쇄 알칸, 고리형 포화 탄화수소 및 방향족 화합물의 혼합물이다. 완성된 세정된 연료는 마지막 분포를 위하여, 요구조건을 다루는 디젤 연료와 일치하는 다양한 장치에 의하여 저장 탱크 41 로 파이프된다.
도4 및 도5 의 특정 참조를 통하여, 상기 기재된 바와 같이 배치 공정에 의하여 제조된 열분해 디젤 및 통상의 (일반적인) 디젤 연료가 기체 크로마토그래피(GC)에 의하여 분석되었다. 결과 크로마토그램은 다양한 탄소 사슬 길이의 탄화수소 사슬의 비율에 대한 디젤의 '핑거프린트(fingerprint)'를 제공한다. 디젤 연료로서 수행하기 위하여, 본 발명자들은 연료가 실질적으로 C16 (즉, 세탄) 부근에서 피킹하는 탄소 사슬 길이를 가지는 사슬이 풍부하여야만 한다는 것을 발견하였다. 도 4 및 5 를 참조하면, 통상의 디젤 및 본 발명의 방법에 의하여 생성되는 열분해 디젤의 탄소 사슬 길이 분포 곡선이 각각 제시된다. 더 높은 비율의 가벼운 분획물 (특히 C8, C9, C11 및 C13)이, 도4 에 제시된 통상의 디젤과 비교하여, 도5 에 제시된 열분해로 생성된 연료 내에 명백하게 존재한다는 점을 주목하는 것이 중요하다.
인화점 변경
수송 디젤 연료에 대한 관련 기준(예를 들면, AS3570-1998)을 충족시키기 위하여, 열분해 디젤의 인화점을 45℃ 내지 53℃ 이상, 바람직하게는 61.5℃ 이상까지 또는 기준의 관련 최소 명시까지 증가시키는 것이 필요하다. 이는 연료 내에서 일정 비율(약, 5-7 중량%)의 가벼운 분획물을 제거하는 것에 의하여 달성된다. 따라서, 열분해 디젤로부터 가벼운 분획물을 스트립하는 것이 필요하다. 이는 160℃ 미만의 끓는점을 가지는 가벼운 분획물을 제거하는 것에 의하여 달성 가능하며, 이는 약 5-7%의 열분해 연료를 나타낸다(하기 표 참조).
2차 응축기 30a 의 8℃ 상부 응축 코일에서 응축된 가벼운 분획물은 보다 무거운 분획물로부터 분리적으로 처리된다. 가벼운 액체 스트림은 라이트(lights) 탱크 37 로 파이프되며, 여기서 저장된다. 라이트는 더 무거운 분획물로부터 분리되어, 보다 무거운 분획물(디젤 연료)가 61.5℃ 이상의 특정 인화점에서 잔존하도록 한다.
표1은 상기 기재된 바(및 괄호(parenthesis) 안의 통상의 디젤 연료)와 같은 배치 공정에 따라서 제조된 디젤에 있어서의, 총 증류 범위 데이터를 개시한다 [American Society for Testing and Materials standard ASTM D86 에 따른] .
[표 1]
초기 끓는점 141.5℃ (190℃)
회수율 5% 154.5℃ (210℃)
회수율 10% 172.5℃ (240℃)
회수율 20% 209.5℃ (250℃)
회수율 30% 245.5℃ (265℃)
회수율 40% 270.5℃ (270℃)
회수율 50% 282.5℃ (285℃)
회수율 60% 290.5℃ (295℃)
회수율 70% 297.5℃ (310℃)
회수율 80% 307.5℃ (330℃)
회수율 90% 321.5℃ (345℃)
회수율 95% 332.5℃ (360℃)
최종 끓는점 348.5℃ (380℃)
회수율 98%(98.5%)
손실 1%(0.5%)
기압 판독 102.5 kPa
끓는점 범위를 더 높은 온도로 이동시키고, 동시에 연료의 인화점을 증가시키기 위하여, 하기의 임의의 하나 이상의 개수의 인라인 전략(inline strategies)이 본 발명의 열분해 공정의 부분으로서 사용될 수 있다:
(i) 더 높은 작동 온도에서 응축기 코일 (제시되지 않음) 을 작동시킴으로써, 더 가벼운 분획물의 응축을 방지하고, 이들이 기체 스트림에서 산 스크러버 34 및 연속적으로 오프 기체 연소기 40 으로 운반되는 것을 가능케함.
(ii) 열 교환기 코일을 통하여 유체를 가열 작동시킴으로써 1차 오일 회수 탱크 33 에서 연료를 가열함. 이 방법에서, 가벼운 분획물은 공정이 진행되는 동안 떨어져 나갈 수 있다. 코일 가열은 고온의 물을 사용하여 탱크의 바닥의 왁싱(waxing)을 방지하지만, 고온의 열 유체(열 전달 오일)은 탱크가 80-100℃ 부근을 유지하는데 사용될 수 있다. 이러한 조건 하에서, 가벼운 증기는 서서히 발화 제거된다. 가연성 탄화수소의 대기로의 배출이 다수의 국가에서 허용되지 않기 때문에, 몇몇 국가에서는 상기 가벼운 기체를 오프 가스 연소기 40 로 보내거나, 그렇지 않다면 이들을 처리, 재순환 또는 가벼운 연료로서의 사용을 위하여 캡쳐(capture)하는 것이 바람직하며, 강제된다.
(iii) 비록, 다수의 국가에서 건강 및 안전을 위하여 원심분리기 내에서 가연성 액체를 가공하는 것이 허용되지 않는다고 하더라도, 적절한 건강 및 안전 실무가 수반된다면 그렇게 하는 것이 기술적으로 가능하다.
상기의 원치않는 가벼운 분획물을 제거하는 각각의 기술들은 각각 또는 그 조합으로서 사용될 수 있다.
열분해 공정 매스 밸런스( mass balance )
본 발명의 사용의 실시예로서, 하기 상세 내용들이 제공되며, 이는 본 발명을 단지 예시하려는 것일 뿐, 하기에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다:
열분해 장치를 위한 매스 밸런스 - 본 발명의 하나의 측면에 따른 배치 공정에 의하여 제조된 1000 kg 의 가공된 깨끗한 공급물원료 당(PER)
1. 물질 인풋(input)
55% 폴리에틸렌(PE) 28% 폴리프로필렌(PP) 및 17% 폴리스티렌 (PS) * 로 구성되는, 10,000 kg 의 산업후 폐기물
· 화로 연소기를 위한 천연 기체 = 75 Gj 또는 2100 m3
· 질소 기체 = 1.7 m3 × 4 = 6.8 m3
2. 아웃풋(output)
· 10-15 % 응축가능하지 않는 기체 ∥ 중량 kg ∥∥ 에 의함
· 3-5 %(중량) 차르 잔류물
· 원심분리기로부터의 폐기물 분획물 = 10 kg (탄소, 타르 및 물)
· 잔존하는 약 8,250 kg 액체 연료 / 10,185 리터의 0.8 l SG 생성물
· 순수(nett.) 9,574 리터의 "스펙(spec)" 디젤 연료 상의 공정 생성물에서 6% 의 가벼운 분획물의 제거
· 원심분리기로부터의 암모니아화된 물 = 88 L × 0.9 (밀도) = 79.5 kg
· 스크러버 물 스트림 = < 3.3 kg (NaOH 에 의하여 중화)
주:
* 상기 매스 밸런스는 깨끗한 PE/PP/PS 공급원료에 대한 것이다. 공급원료가 오염물을 함유하는 후-소비 PE 인 경우, 고체 잔류물 부분의 공급원료는 공급원료의 5 중량% 이상일 것으로 예상된다. 또한, 오염물질이 챔버 내에서 가공되는 물을 함유할 것으로 예상되기 때문에, 원심분리기로부터의 폐기물 부분 또한 증가할 것으로 예상된다.
∥ 오프-기체 조성물은 주로 메탄, 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판, n-부탄 및 이소-부탄을 포함하는 포화 단쇄 탄화수소이다.
∥∥ 오프-기체 소각장치로부터의 연통(flue) 기체 조성물은 하기이다:
Nox 198 ppm
SOx <5 ppm
온도 438℃
H2O 함량 13%
분진 밀도 0.06 g/m3
반-연속적 열분해 공정
본 발명의 두번째 구현예는 현재 도6 를 참고하여야 할 것이다. 열분해 챔버 및 다운 스트림 트레인은 파이프 라인 109 를 통해, 질소와 같은 불활성 기체에 의해 제거된다. 질소는 질소 발생기 또는 질소 병(bottle)로부터 공급될 수 있다. 질소는 주조절 캐비넷 PLC 내의 모니터링 장치 및 컴퓨터 시스템 및 개별적 조절기에 의해 조정된다.
플라스틱 플레이크 (<15 mm2) 를 임의의 방법으로 유동화된 사일로 101 속으로 전달한다. 이후 플라스틱 플레이크를 컨베이어 또는 아우거 102 또는 블로운에 의해, 크래머(crammer) 103 으로 이동시킨다. 이후 플라스틱을 크래머에 의해 압축시키고, 예열된 압축 성형기 배럴(barrel) 104 (스크루가 장착된 예열된 강철 배럴) 속으로 전달했다. 배럴 104 는 132 를 둘러싸고, 가열된 매질 관130 으로부터 이동된 가열된 매질을 통해 가열된다. 가열 매질 관 130 은 오일 같은 매질을 포함하는데, 이것은 가열된 매질 파이핑 131 를 통해 배럴의 가열된 자켓 132 로 전달된다. 가열된 매질 관 130 은 배출 연통 115 를 통해 화로 110 으로부터 배출되고 있는 뜨거운 연통 기체로부터 가열된다. 플라스틱은 120 내지 280℃ 사이의 배럴 사이에서 용융된다. 용융된 플라스틱은 뜨거운 용융 라인 105 를 통해 용융된 플라스틱을 직통하는 배럴 내부의 스크루의 회전에 따라 가압된다. 상기 라인을 열분해 챔버 또는 싱글 챔버 107 속으로 뜨거운 용융된 플라스틱으로 배향한 두 방향 밸브 106 (상기 밸브는 단일 챔버 시스템에 존재하지 않을 것임) 를 통해 냉각이 시작한 경우에 전기 또는 다른 수단에 의해 예열한다. 상기 열분해 챔버는 열분해 챔버 화로 110 내에서 존재한다. 보통 스테인리스 강으로 만들어진 열분해 챔버는 연소기 111 에 의해 200 내지 270℃로 예열된다. 용융된 플라스틱이 챔버내로 흘러가기 시작할 때, 교반기 108 은 활성화된다. 교반기 108 은 열분해 챔버 107 내에서 회전하며, 교반기 108 의 블레이드는 블레이드 108a 의 가장자리와 챔버 107 의 벽 107a 사이의 틈새에 대한 밀접한 내성을 가진다. 블레이드 108 a 는 실질적으로 챔버의 지름 사이에서 회전하고 챔버 107 내에서 용융 액체 수준 이하에서 미세하게 뻗어나온 챔버 107 의 벽 107a 를 확장한다. 교반기 108 의 조작은 용융된 플라스틱을 통해 공평하게 열을 분배하는데 도움을 준다.
용융된 플라스틱의 약 1000 내지 2000 kg 또는 약 50% 용량의 초기 양이 챔버 107 에서 수거될 때, 370 내지 425 ℃ 까지 올라간 열분해 챔버 107 내에서 추가 열을 이동시킴으로써, 화로 110 온도는 500 내지 650 ℃ 에서 올라간다. 상기 온도에서, 플라스틱은 기체가 된다. 상기 온도에서 플라스틱의 반응은 플라스틱 탄소 사슬 길이를 다양한 길이로 불규칙하게 단절시킨다. 연속 반응은 촉매 전환기 118 에서 일어나고, 짧은 탄소 사슬 길이는 개질되며, 추가로 긴 사슬 길이의 단절이 일어나서, 분포는 C8 내지 C25 의 범위내이고, C16(세탄) 에서 피킹이다.
챔버 107 내의 압력은 여유있게 대기압 내지 1.08 bar 로 상승한다. 열분해 기체는 열분해 기체 파이프 128 이 촉매 탑 118 이 되는 최저 저항성의 패스를 통해 챔버 107 를 연속적으로 방출되도록 한다. 촉매는 소비되지 않고, 독성이 없다. 촉매 탑 118 은 세라믹, 제올라이트, 철 Fe3 +, 코발트 Co2 +, 니켈 Ni2+, 레이니 니켈, 망간 Mn＼2+, 크롬 Cr3 +, 구리 Cu2 +, 레늄 니켈의 실리케이트, 및/또는 그들의 혼합물, 또는 촉매 MCM-41 로 이루어진 군으로부터 선택되는 플레이트 118a 의 시리즈를 포함한다. MCM-41 (이동성 결정 물질) 은 템플레이팅 메커니즘 1,2,3 에 의해 수득된 실리케이트이다. 일정 정도로 정렬되어, TEM, XRD, 및 수증기 흡수에 의해 분별할 수 있는, 비 삽입성 헥사고날 채널의 배열이 생긴다. 템플레이팅 분자의 길이를 변화시킴으로써, 채널의 넓이를 2 내지 10 nm 로 조정할 수 있다. 채널의 벽은 무정형성 SiO2 이다. 예외적 다공성(80% 까지)와 함께, 상기 특징은 MCM-41 이 예를 들어 다른 다공성 실리케이트, 실리카 겔 또는 제올라이트4 와 비교하여 최소한의 메커니즘적으로 안정적이 되도록 한다. 결정성 MCM-41 을 합성하려는 시도는 진행중이다.
촉매 탑 118 은 화로 110 유래의 배출 기체를 파이프 116 를 통해 전환하여 촉매 판 118a 를 220℃ 이상으로 가열함으로써, 자켓 117 (보통 스테인리스 강으로부터 제조됨) 에 위치하게 된다. 금속 판 118a 는 뜨거운 열분해 기체가 금속 판 118a 와 접촉면 및 시간을 최대화하기 위해 일그러진 패스를 지나가도록 위치시킨다. 뜨거운 열분해 기체는 촉매 판 118a 와 반응한다. 판 118a 의 금속 촉매는 C25 보다 긴 탄소 파라핀족 사슬을 절단하고, C6 보다 짧게 사슬을 개질한다. 알파-올레핀 사슬(l-알켄) 을 포화 알켄으로 전환한 것이다. 판 118a 의 촉매는 최종 연료가 C8 내지 C25 범위에서, C16 (세탄) 에서 피킹하는, 탄소 사슬 분포가 된다.
개질된 열분해 기체는 촉매 전환기 118 부터 증기 탑 119 로 진행되는데, 여기서 기체는 그들의 다양한 분획을 응축시킨다. 증기 탑 119 는 공지된 형태로 조작된다. 다양한 액상 분획은 가공 라인 120 를 통해 증기 탑 119 를 나와서, 오일 회수 탱크 121 로 들어간다. 연료 오일 액상은 추가로 하나 이상의 조작성 중간체 탱크 129 로 펌프된다. 중간체 탱크 129 는 일일 생산물을 저장할 수 있다. 디젤 오일 조작에 특이적인, 원심분리기 125 는 중간체 탱크 129 의 다운스트림에 위치된다. 원심분리기 125 는 오일을 가공하고, 오일내 함유된 임의의 또는 실제로 모든 고체 및 물을 제거한다. 그러나, 하기에서 기술되는, 연료 내 황 오염물질을 제거하는 바람직한 공정인, 탈황화반응은 앞서 기술된 물리적 처리보다 화학적 공정을 요구한다. 원심분리기 125 는 상기 오일을 임의의 첨가물이 필요에 따라 첨가되고 샘플이 테스트를 위해 첨가되는, 질 보증 탱크 126 으로 운반한다. 연료 오일은 집단 저장소로 보내지고 필요에 따라 분배될 수 있다.
증류 탑 또는 응축기에서 배출되는 다른 생산물은 비응축성 기체 및 빛이며, 보통 C6 보다 적은 사슬 길이를 전형적으로 가진 탄소 사슬의 가장 가벼운 분획물인, 백유(white spirit)으로 언급된다. 상기 생성물은 분배를 위해 저장되는 공정 파이핑 120 를 통해 라이트 탱크 124 로 전달된다.
비응축성 기체는 공정 트레인을 지나서, 기체가 물로 스크럽되는 기체 스크러버 122 로 향한다. 기체 스크러버 112 물은 주기적으로, 필요에 따라, 자동적으로 부식제를 혼합하여, 스크럽 프로세스 동안에 첨가되는 산을 중화시킨다. 스크럽 프로세스 동안에 응축되지 않는 기체를 화로 110 으로 재순환시켜 가열하기 위해 사용할 수 있다.
차르 잔여물은 열분해 공정 동안 주조된 플라스틱 내에서 부유되어 남는다. 반-연속성 시스템은 챔버 당 차르의 약 400 내지 600 kg 를 보유하도록 설계된다. 상기 상한선에 도달할 때, 챔버 107 로 용융 플라스틱 공급을 중단하기 위해 고온의 용융된 공급물에 시그널한 레벨 지침기 114 에 의해 인식된다. 열분해 공정은 모든 배출 플라스틱이 열분해되고 챔버 107 에 플라스틱이 존재하지 않을 때까지 조작이 계속된다. 컨트롤 시스템은 열분해 챔버 107 에서 만들어진 아우거 시스템 112 으로 시작된다. 아우거 112 는 챔버 107 로부터 차르를 배출시키고, 후에 제거하기 위해 차르 관 113 으로 그것이 흘러들어간다. 교반기 108 은 모든 차르가 챔버 107 로부터 배출된다는 것을 확인할 때까지 작동이 계속된다. 이것이 완성될 때, 반-연속적 프로세스는 처음부터 다시 시작된다.
응축기 119 의 조작은 도 1 내지 3 의 참조로서 언급된 배치 시스템에 포함된 응축기 30 과 실질적으로 동일하다.
열분해 부피 균형
기타 플라스틱이 수율에 영향을 주는 선천성 분자 구조를 가지기 때문에, 수율은 플라스틱 타입에 의존한다.
예를 들어, 혼합된 플라스틱(프린트 필름, 폐기물 패키징 등) 1000 kg. 하기의 산물을 생산한다;
· 차르 50 kg
· 배출 기체 125
· 액체 연료 825 kg/ 비중 0.82 = 액체 연료 1006 리터
· 라이트(lights) 60 리터 <- 확인...
· 디젤 오일 연료 946 리터
에너지
· 전력 250 kW/hr
· 가열용 중성 기체 30 Gj
디젤 탈황 공정
요약
도7 에서 언급된, 탈황 공정은 물 세척 및 사이클론 분리에 의해 무기 황, 및 산화 및 흡수에 의해 유기 황을 제거한다.
상세 내용
저장 탱크 200 유래의 디젤은 물과 혼합되고, 하이드로사이클론 분리기 201 로 펌프된다. 펌프는 물 및 디젤의 고수준의 혼합을 위해 고-전단(shear) 타입이다. 디젤 내 무기 화합물은 미세-물방울 내 존재하고, 벌크 수면으로 통과한다. 하이드로사이클론은 모든 물, 따라서 무기 황을 실질적으로 제거한다.
유기 황 화합물의 제거는 그것을 이후 제올라이트 비즈(beads) 상에 흡수되기 쉬운 극성 화합물로 제거함으로써 성취된다. 두개의 임의적 기체 산화제, 오존 및 산소가 제안된다. 오존의 경우, 기체는 통상적인 오존 발생기에 의해 공급되고, 디젤 스트림과 혼합된다. 산소의 경우, 산소는 디젤 스트림과 혼합된 후, 유리 산소 라디칼이 초음파 방법으로 스트림 내에서 발생된다. 두 경우 모두, 충분한 길이의 파이프가 산화 반응이 완료될 때까지 진행되도록 다운스트림 202 를 제공받는다.
이후 스트림은 더 많은 고가의 제올라이트 베드(bed)의 수명을 연장하기 위해 제공되는 실리카 겔 가드 베드 203 를 지나 통과한다. 두개의 제올라이트 흡수관은 제올라이드 비즈의 베드로 이루어진 각 204 A/B 를 제공받는다. 디젤은 하나의 관을 통과하는 반면, 다른 관은 에탄올을 사용하여 재생산하고 있다. 극성 유기 황 화합물을 제롤라이트 비즈 상에 흡수시키고, 저장되는 디젤 스트림으로부터 제거된다. 탱크 207 유래의 린(lean) 에탄올은 리치(갸초) 에탄올 탱크 205 에 징집되기 전에 베드로부터 극성 황 화합물을 제거시키는, 재생산 베드를 통해 펌프된다. 황-다량 함유 화합물은 에탄올 스틸 206 내에서 증류됨으로써 에탄올 스트림으로부터 제거된다. 황-다량 함유 탄화수소 스트림은 스트림 바닥으로부터 생성되고, 공정에서 연료로 재생산될 수 있다.
도 7 의 장치명 :
200. 디젤 저장 탱크
201. 하이드로싸이클론 분리기
202. 초음파 챔버
203. 반응 파이프
204. 실리카 겔 가드 베드
205. A/B 제올라이트 흡수관
206. 리치 에탄올 탱크
207. 에탄올 스틸
208. 린 에탄올 탱크
본 발명은 발명의 필수적 특징의 사상으로부터 분리되지 않는 다수의 형태로 구현될 수 있기 때문에, 상기 기술된 구현예들은 특별한 제한이 없다면 본 발명을 제한하지 않으며, 첨부된 청구항에서 정의된 발명의 사상 및 범주 내에서 광범위하게 해석되어야 한다. 다양한 변형예 및 동등한 배열은 본 발명 및 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주 내로 포함되는 것으로 의도된다. 따라서, 특정한 구현예는 본 발명의 원리를 실현할 수 있는 다양한 방법의 예로서 이해된다. 하기의 청구항에서, 기능식 구절은 정의된 기능을 수행하는 구조 및 구조적 동등물, 동등한 구조물까지를 포함하는 것을 의도한다. 예를 들어, 네일 및 스크루는, 목재 부분을 고정시키기 위해 사용됨에 있어서, 네일은 목재 부분과 함께 고정되기 위해 원통형 표면을 사용하나 스크루는 목재 부분과 함께 고정되기 위해 나선형 표면을 사용하기 때문에, 구조적 동등물이 아닐 지도 모르나, 네일 및 스크류는 동등한 구조물이다.
명세서에서 사용된 "포함하다/포함하는" 는 고정된 특성, 완성체, 단계 또는 성분의 존재를 특정하는 것이며, 단 하나 이상의 다른 특성, 완성체, 단계, 성분 또는 그것들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니다.
도1 내지 3 의 참조로서 기재된 10 TPD 배치 장치를 위한 항목 리스트
11 플라스틱 공급 파일
12 컨베이어
13 입자제조기
14 금속 컨테이너
15 마그넷
16 블로어
17 유체화된 사일로
18 집진기
19 블로어
20 포스 공급기
21 고온 용융 공급
22 고온 용융 다기관
23 질소 모니터링 장치
24 질소 저장관
25 질소 생성기
26 a,b,c,d 열분해 챔버
27 연소기
28 화로
29 촉매 전환기 (촉매 반응기)
30 a, 응축기
31 급냉기 단위(물 탑)
32 중간 탱크(작동 탱크)
33 오일 회수 탱크
34 기체 스크러버
35 부식성 메이크업 탱크
36 부식성 물 탱크
37 라이트 탱크
38 원심분리기
39 질 보증(QA) 탱크
40 오프 기체 연소기
41 저장 탱크
42 교반기
도6의 항목 리스트
101 유체화된 호퍼
102 플레이크 전달 시스템
103 크래머
104 고온 용융 압출기
105 고온 용융 라인
106 탑 경로 밸브
107 열분해 챔버
107a 챔버 벽
108 교반기
108a 교반기 블레이드
109 질소 라인
110 화로
111 기체 연소기
112 차르 제거 아우거
113 오염 차르용 관
114 높이 감지기
115 화로 배출 연통
116 촉매탑으로의 배출 연통
117 가열 자켓
118 촉매탑
118a 촉매판
119 증류 컬럼
120 공정 파이핑
121 오일 회수 탱크
122 기체 스크러버
123 화로로의 응축가능하지 않은 기체 라인
124 라이트 탱크
125 원심분리기
126 QA 탱크
127 매스 저장소
128 열분해 기체 파이프
129 중간 탱크
130 가열 중간관
131 가열 중간 파이핑
132 가열 자켓

Claims (20)

  1. 하기 단계를 포함하는, 폐기물 유기 물질의 재사용 가능한 연료로의 열촉매 전환 방법:
    a) 폐기물 물질을 용융 장치로 전달하여 용융된 물질을 형성하는 단계;
    b) 열분해 챔버 내에서 상기 용융된 폐기물 물질을 가열하여, 실질적으로 산소 퍼징된 및 압력 조절된 환경에서 상기 물질의 열분해를 기체 상태로 달성하는 단계;
    c) 그 결과 발생한 기체를 촉매 전환기 장치로 전달하는 단계 (여기서, 기체 물질의 분자 구조가 변경됨);
    d) 기체를 하나 이상의 응축기 장치로 전달하여, 기체를 분획물(fraction)로 증류 및 냉각하여, 하나 이상의 사용 가능한 연료를 형성하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열분해 챔버가 상기 용융 장치를 포함하지 않고, 단계 a) 가 단계 b) 의 열분해 챔버에 대하여 분리된 용융 장비에서 수행되는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 또는 각각의 열분해 챔버에 대하여 상응하는 하나 이상의 입구(inlet) 경로를 가지는 다기관 시스템의 선택적인 작동에 의하여, 상기 또는 각각의 열분해 챔버에서 상기 용융된 폐기물 물질을 수거하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 열분해 챔버가 다수의 열분해 챔버 중 하나이며, 상기 방법이 동시에 하나 이상의 각각의 상기 열분해 챔버의 교대의 사용을 포함하여, 다른 하나의 상기 열분해 챔버가 기체 물질을 상기 촉매 전환기 장치로 전달하는 동안, 하나의 상기 열분해 챔버가 냉각되는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 각각의 상기 열분해 챔버를 독립적으로 작동하여, 기체 물질의 하나 이상의 상기 열분해 챔버로부터 열촉매 전환기 장치로의 회전 전달을 가능케 하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 기체 폐기물 물질의 상기 촉매 전환기 장치로의 전달을 완료한 후에, 상기 또는 각각의 열분해 챔버를 활발히 냉각하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 열분해 공정 동안에, 상기 또는 각각의 열분해 챔버로부터 차르(char)를 기계적으로 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 열분해 공정 동안에, 상기 또는 각각의 열분해 챔버로부터 차르를 기계적으로 제거하는 단계가, 아우거(auger)의 사용에 의하여 수행 되는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 교반기의 사용에 의한 열분해 공정 동안에, 상기 또는 각각의 열분해 챔버의 내부 벽으로부터의 차르를 기계적으로 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 또는 각각의 상기 교반기가, 열분해 공정 동안에, 상기 또는 각각의 열분해 챔버 벽으로부터의 차르를 연속적으로 제거하는데 적용되는, 하나 이상의 블레이드(blade)를 가지는 방법.
  11. 하기 단계를 포함하는, 플라스틱 물질의 디젤 연료로의 전환 방법:
    b) 플라스틱 물질을 용융 장치로 전달하는 단계;
    c) 용융된 플라스틱 물질을 하나 이상의 열분해 챔버로 전달하는 단계;
    d) 폐기물 물질을 가열하여, 실질적으로 산소 퍼징된 및 압력 조절된 환경에서 상기 물질의 열분해를 기체 상태로 달성하는 단계;
    e) 기체 물질을 촉매 전환기 장치로 전달하는 단계 (여기서, 기체 물질의 분자 구조가 변경됨); 및
    f) 기체를 응축기 장치로 전달하여, 기체 물질을 분획물로 냉각 및 분리하여, 사용가능한 연료의 하나 이상의 형태를 형성하는 단계.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 플라스틱 물질을 입자상 물질로 분쇄 또는 입자화시키는 예비 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 하기를 포함하는, 플라스틱 물질의 디젤 연료로의 전환을 위한 장치:
    a) 상기 플라스틱 물질을 입자상 물질로 파괴하는 분쇄 장치;
    b) 상기 입자상 플라스틱 물질을 수거하고 용융시키는 용융 장치;
    c) 상기 용융 장치로부터 용융된 플라스틱 물질을 수거하는 열분해 챔버, 상기 열분해 챔버는 하기에 효과적임(operative):
    i) 환경으로부터 챔버를 밀봉하고, 비-산화 기체의 도입에 의하여 상기 열분해 챔버로부터 부유(air-borne) 산화제를 정화함; 및
    ii) 상기 용융된 플라스틱 물질을 가열하여, 실질적으로 부유 산화제가 없고 압력 조절된 환경에서 상기 플라스틱 물질의 열분해를 기체 상태로 달성함;
    d) 상기 기체 플라스틱 물질을 수거하고 크래크(crack)시키는데 효과적인 촉매 전환기 장치 (이에 의하여 상기 기체 물질의 분자 구조가 변경됨); 및
    e) 상기 크래크된 기체 물질을 분획물로 수거, 냉각 및 분리하여, 사용가능한 연료의 하나 이상의 형태를 형성하는데 효과적인 응축기 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 플라스틱 물질이 폐기물 물질이고, 상기 열분해 챔버가, 상기 열분해 챔버의 바닥으로부터 축적하는 차르를 제거하고, 용융된 플라스 틱 물질의 상기 열분해 챔버로의 연속적인 공급 및 상기 기체 플라스틱 물질의 상기 촉매 전환기 장치에 대한 연속적인 생성과 전달을 가능케하는 아우거(auger)를 포함하는 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 응축기 장치가 상기 크래크된 기체 물질로부터 가벼운 분획물을 제거하는데 효과적인, 선택적 저온 응축기를 포함하는 장치.
  16. 재 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 장치가 고온-용융 내부-공급물 시스템인 장치.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매 전환기가 일련의 고-표면적 내부 금속판 촉매를 포함하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 판 촉매가 세라믹, 제올라이트, 철 Fe3+, 코발트 Co2+, 니켈 Ni2+, 레이니(Raney) 니켈, 망간 Mn＼2+, 크롬 Cr3+, 구리 Cu2+ 및/또는 그 혼합물의 실리케이트 또는 촉매 MCM-41 을 포함하는 군으로부터 선택되는 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 방법 또는 장치에 의하여 생성된, 디젤 연료로서의 사용에 적합한, 실질적으로 탄소 기재 연료 생성물.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 연료가 호주 기준(Australian Standard) AS 3570-1998 에 명시된 바와 같은 디젤 연료 기준과 실질적으로 등가(equivalent)인 연료.
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