KR20080113659A

KR20080113659A - 폐플라스틱의 오일 환원 장치

Info

Publication number: KR20080113659A
Application number: KR1020070062416A
Authority: KR
Inventors: 정무영; 김학수
Original assignee: 한신테크놀로지 (주); 김학수
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2008-12-31
Also published as: KR100884720B1

Abstract

본 발명은 폐플라스틱의 오일 환원 장치에 관한 것으로 보다 상세히는 폐플라스틱에 열을 가하여 액상의 원료물질인 오일로 환원시키기 위하여 투입된 폐플라스틱의 가열로 발생하는 플라스틱 가스를 배출하고, 액화한 용융 플라스틱의 비등에 의한 진동 발생으로 상기 용융 플라스틱을 교반하는 적어도 하나 이상의 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 것을 기술적 요지로 하여 안전하게 고순도의 원료물질인 오일의 획득이 가능하고 친환경적인 폐플라스틱의 오일 환원 장치에 관한 것이다.

유화 환원, 가열탱크, 왁스 분리조, 환원 어셈블리, 역류 방지조

Description

폐플라스틱의 오일 환원 장치{Apparatus for restoring waste plastic to oil}

도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱의 오일 환원 장치의 전체적인 구성을

나타낸 개념도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...가열탱크 200...왁스 분리조

300...환원 어셈블리 400...역류 방지조

본 발명은 폐플라스틱의 오일 환원 장치에 관한 것으로, 분쇄한 폐플라스틱을 액화 및 기화시켜 왁스를 분리하고 남은 잔여 플라스틱 가스를 오일로 환원하는 구성을 채택함으로써 안전하게 고순도의 원료물질인 오일의 획득이 가능하고 친환경적인 폐플라스틱의 오일 환원 장치에 관한 것이다.

최근, 석유화학의 발전에 따라 플라스틱 생산량의 급격한 증가로 인하여 그 폐기물의 처리가 사회적 문제로 대두되고 있으며, 상기와 같은 관점에서 폐플라스틱을 가열하여 원료물질인 오일로 환원하는 장치에 관하여 다양하게 공지되어 있 다.

상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 대한민국 특허 출원 제10-1993-21806호의 "폐합성수지의 열분해 처리에 의한 저비점 탄화수소유의 회수방법"(이하 '선행기술 1'), 특허등록 제10-345760호의 "폐플라스틱의 유화 환원장치"(이하 '선행기술 2') 및 특허출원 제10-2006-7014064호의 "폐플라스틱의 유화 환원 장치"(이하 '선행기술 3')과 같은 것을 들 수가 있다.

상기 선행기술 1은 합성수지를 용융조에 넣고 가열하여 용융시킨 것을 열분해조의 충전층을 거쳐 액상으로 응축하고 가스는 배출하고 오일은 회수하는 방식이며, 상기 선행기술 2는 플라스틱을 호퍼에 분쇄 투과시키면서 가열하여 가스를 배출하고 호퍼 하부측으로 오일을 회수하는 방식이다.

그리고, 상기 선행기술 3은 폐플라스틱을 투입하는 투입구와, 고주파 전류를 흘려 투입된 폐플라스틱을 가열하는 열분해조와, 상기 투입구에 투입된 폐플라스틱을 공급 수단을 통해 상기 열분해조로 공급하는 공급부와, 상기 열분해조에서 발생한 분해 가스를 냉각하여 유화하는 유화 처리부를 구비한 구성이다.

그러나, 상기 선행기술들은 나선 형상의 분쇄날이 포함된 분쇄장치를 이용하여 분쇄와 동시에 가열하고 가열하여 용융된 플라스틱을 혼합 교반하는 교반기를 별도로 구비하여야 하므로 초기에 장치 자체에 과도한 부하가 걸리는 문제점이 있었다.

그리고, 상기 선행기술들은 폐플라스틱의 투입 가열로 발생하는 가스 내에 왁스 성분이 혼재되어 있으므로, 장시간 사용시 배관 내에 왁스가 침착되어 가스 및 오일의 유동을 저해하여 최악의 경우 장치 자체의 폭발 위험성까지 내포할 수 있는 것이다.

특히, 상기 선행기술 3은 폐플라스틱의 가열에 고주파 방식을 사용하는데, 폐플라스틱을 가열시키기 위한 고온 발생을 위한 고주파 발생에는 엄청난 전력량이 소요되게 되어 산업용 전력으로 가열을 실시한다고 하더라도 전체적인 장치 및 시 스템 운용 전반에 드는 연간 비용이 막대한 만큼 오히려 경제적인 측면에서 매우 비효율적인 결과가 도출되는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 안전하게 고순도의 원료물질인 오일의 획득이 가능하고 친환경적인 폐플라스틱의 오일 환원 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폐플라스틱에 열을 가하여액상의 원료물질인 오일로 환원시키는 장치에 있어서, 분쇄 투입된 폐플라스틱을 연소온도 이하로 가열하여 액화 및 기화시키면서 발생하는 플라스틱 가스를 배출하 고, 액화한 용융 플라스틱의 비등에 의한 진동 발생으로 상기 용융 플라스틱을 교 반하는 적어도 하나 이상의 가열탱크; 상기 가열탱크와 배관 연결되어 배출된 플라 스틱 가스의 유동을 지체시키며 발생하는 왁스를 상기 가열탱크로 리턴시키고, 유 동하는 나머지 플라스틱 가스를 지속적으로 배출시키는 왁스 분리조; 상기 왁스 분 리조 및 가열탱크와 각각 배관 연결되어, 평상시에 상기 왁스 분리조에서 배출되는 플라스틱 가스를 수집하여 오일로 액화 환원시키고, 가열탱크 내에서 일정 압력 이 상일 때 배출되는 플라스틱 가스를 안정화시키고 수집하여 오일로 액화 환원시키는 환원 어셈블리; 및 상기 환원 어셈블리에서 배출되는 잔여 플라스틱 가스를 내부에 수용된 물 속에 포집하여 상기 왁스 분리조로 잔여 플라스틱 가스가 역류하는 것을 방지하고 처리된 후처리 가스를 배출시키거나 가열탱크의 가열원으로 환급시키는 역류 방지조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 하며, 도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱의 오일 환원 장치의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐플라스틱의 오일 환원 장치는 크게 가열탱크(100), 왁스 분리조(200), 환원 어셈블리(300) 및 역류 방지조(400)로 이루어진 구성임을 알 수 있다.

도 1에서 미설명 부호로 22, 24는 각각 저수탱크(WT) 및 오일탱크(OT)로부터 냉각수 및 오일을 강제 유동시키는 냉각수펌프 및 오일펌프를, T는 수도를, 상기 오일탱크(OT)로부터 환원된 오일을 수거하는 TL은 탱크로리 차량을 각각 나타낸다.

상기 가열탱크(100)는 일측에 가열버너(B)가 구비된 단열 챔버(C) 내에 장착되는 적어도 하나 이상의 것으로, 분쇄기(b)에서 분쇄 투입된 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 등의 폐플라스틱(ps)을 연소온도 이하, 더욱 상세히는 380 내지 450℃로 가열하여 액화 및 기화시키면서 발생하는 플라스틱 가스를 배출하고, 액화한 용융 플라스틱의 비등에 의한 진동 발생으로 상기 용융 플라스틱을 교반하 는 역할을 수행하는 것이다.

여기서, 상기 가열버너(B)의 연료는 연료탱크(F)로부터 공급되며, 상기 연료 탱크(F) 내의 오일은 후술할 환원 어셈블리(300)로부터 환원된 오일을 회수하여 사용할 수도 있다.

상기 가열탱크는(100)는 상부측에 플라스틱 가스 배출구(102), 과압 플라스틱 가스 배출구(104) 및 왁스 환급구(106)를 각각 구비하며 개폐 가능한 차단도어(112)가 구비된 외통(110) 내에 내통(120) 및 진동 거치판(130)이 장착되는 것이다.

상기 내통(120)은 상기 외통(110)에 내장되며 상기 플라스틱 가스 배출구(102), 과압 플라스틱 가스 배출구(104) 및 왁스 환급구(106)와 연결되는 원통 형상의 것이며, 상기 진동 거치판(130)은 하부면이 상기 내통(120)의 내주면과 볼트와 같은 고정구로써 일정간격 이격되게 장착되며 양단 개방의 반원통 형상인 것이다.

여기서, 폐플라스틱(ps)은 상기 진동 거치판(130) 상에 거치되어 가열되면 액상으로 바뀌면서 플라스틱 가스를 발생하게 되며, 상기 플라스틱 가스의 일부는 상기 플라스틱 가스 배출구(102) 또는 과압 플라스틱 가스 배출구(104)를 통해 배출된다.

그리고, 상기 플라스틱 가스의 나머지는 상기 내통(120) 내주면에 부딪혀 다시 액화된 상태로 상기 내통(120) 하부측으로 흘러내리거나 상기 진동 거치판(130) 상으로도 낙하하고, 상기 진동 거치판(130)과 내통(120) 사이의 공간에도 집결하여 비등하게 된다.

이때, 비등하는 용융 플라스틱은 상기 내통(120) 내주면 및 진동 거치판(130)의 내, 외측면을 타격하면서 상기 진동 거치판(130)에 진동을 부여하게 되며, 별도의 교반기를 장착할 필요가 없이 용융 플라스틱의 교반이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기 왁스 분리조(200)는 상기 가열탱크(100)와 배관 연결되어 배출된 플라스틱 가스의 유동을 지체시키며 발생하는 왁스를 상기 가열탱크(100)로 리턴시키고, 유동하는 나머지 플라스틱 가스를 지속적으로 배출시키는 역할을 수행하는 것으로, 크게 제1 왁스 처리조(210) 및 제2 왁스 처리조(220)로 이루어지는 것이다.

상기 제1 왁스 처리조(210)는 상기 가열탱크(100)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되어 상기 가열탱크(100)에서 발생한 플라스틱 가스를 수집하여 유동을 지체시키면서 발생하는 왁스를 상기 가열탱크(100)의 왁스 환급구(106)측으로 리턴시키고, 잔여 플라스틱 가스를 배출시키는 역할을 수행하는 것이다.

이를 위하여 상기 제1 왁스 처리조(210)는 지면과 수직하게 일정 높이로 설치된 제1 몸체관(212)에 일정각도 하향 경사를 이루는 복수개의 왁스 낙하플레이트(214)가 구비되는 구조로 되어 있다.

상기 제1 몸체관(212)은 하부측에 상기 가열탱크(100)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되는 제1 가스 유입구(211) 및 상기 가열탱크(100)의 왁스 환급구(106)로 왁스를 리턴시키는 제1 왁스 배출구(213)를 구비하고, 상부측에 상기 제2 왁스 처리조(220)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되는 제1 가스 배출구(215) 및 후술할 제2 왁스 처리조(220)에서 리턴되는 왁스를 수용하는 왁스 수용구(217)를 구비한 것이다.

그리고, 상기 왁스 낙하플레이트(214)는 도시된 바와 같이 상기 제1 몸체관(212)의 높이 방향을 따라 상기 제1 몸체관(212)의 내측면과 일정 각도를 이루며 하향 경사지게 이격 장착되는 플레이트 형상의 것이다.

상기 왁스 낙하플레이트(214)는 상기 제1 가스 유입구(211)를 통해 유입된 플라스틱 가스가 곧바로 제1 가스 배출구(215)를 통해 배출되는 것을 저지하여 상기 왁스 낙하플레이트(214) 하부면에 접촉되는 플라스틱 가스에 혼재된 왁스 성분이 차례로 상기 제1 몸체관(212) 바닥면에 수집되도록 하는 역할을 한다.

상기 제2 왁스 처리조(220)는 상기 제1 왁스 처리조(210)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되어 상기 제1 왁스 처리조(210)에서 배출되는 잔여플라스틱 가스를 냉각수로 냉각시키면서 발생하는 왁스를 상기 제1 왁스 처리조(210)로 리턴시키고, 잔여 플라스틱 가스를 배출시키는 역할을 수행하는 것이다.

여기서, 상기 제2 왁스 처리조(220)는 상기 제1 왁스 처리조(210)에서도 분리가 되지 않고 그대로 배출되는 플라스틱 가스의 왁스를 재차 분리함으로써 고순도의 오일 환원을 위한 잔여 플라스틱 가스를 배출시키기 위한 기술적 수단이다.

이를 위하여, 상기 제2 왁스 처리조(220)는 필요에 따라 적어도 하나 이상 설치하여 보다 고순도의 잔여 플라스틱 가스를 배출시키도록 할 수 있음은 물론이 다.

상기 제2 왁스 처리조(220)는 지면과 수직하게 일정 높이로 설치된 제2 몸체관(222)에 복수개의 미세관(224)이 장착된 구조로 되어 있다.

상기 제2 몸체관(222)은 하부측에 상기 제1 왁스처리조(210)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되는 제2 가스 유입구(221) 및 상기 제1 왁스 처리조(210)로 왁스를 리턴시키는 제2 왁스 배출구(223)를 구비하고, 상부측에 잔여 플라스틱 가스를 배출하는 제2 가스 배출구(225)를 구비한 것이다.

여기서, 상기 제2 왁스 처리조(220)의 제2 왁스 배출구(223)와 제1 왁스처리조(210)의 왁스 수용구(217)는 왁스 환급배관(620)으로 상호2연결되어 있다.

그리고, 상기 미세관(224)은 상기 제2 몸체관(222)의 높이 방향에 평행을 이루며 내장되어 상기 제2 가스 유입구(221) 및 제2 가스 배출구(225)와 상호 연결되는 유로를 형성하며, 상기 제2 몸체관(222)의 냉각수 유입구(227)로 분지수 유입관(922)을 통해 유입되는 냉각수가 미세관(224) 외주면을 냉각시키고 냉각수 배출구(229)로부터 분지수 배출관(924)을 통해 배출되어 냉각탑(CT)으로 환수된다.

한편, 상기 제1 왁스처리조(210)와 가열탱크(100)를 상호 연결하는 왁스 환급배관(620) 상에는 왁스를 임시 저장하는 왁스 중간저장조(500)가 더 구비되며, 상기 왁스 중간저장조(500)는 지속적인 폐플라스틱(ps)의 투입 가열에 따라 발생하는 왁스를 포집하여 후술할 환원 어셈블리(300)측으로 왁스가 공급되면서 배관을 막는 등의 현상을 미연에 방지하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

여기서, 상기 왁스 중간저장조(500)는 상기 왁스 환급배관(620) 상에서 분기 된 바이패스 환급관(622)과 연결되는 중간 왁스 유입구(502)를 상부측에 구비하고, 저장된 왁스를 상기 가열탱크(100)측 왁스 환급배관(620)으로 배출시키는 바이패스 환급관(622)과 연결되는 중간 왁스 배출구(504)를 하부측에 구비하며, 상기 바이패스 환급관(622)에는 특별히 도시하지 않았으나 열선을 권취하고 보온재로 외장하여 저장되는 왁스가 응고되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 가열탱크(100)측 바이패스 환급관(622) 상에는 왁스를 강제 배출시키는 유동모터(540)가 더 구비되어 상기 가열탱크(100)측으로 원활한 왁스의 배출을 도모할 수도 있음은 물론이다.

따라서, 상기 왁스 중간저장조(500)는 본 발명에 따른 폐플라스틱의 오일 환원 장치의 운용 초기에는 상기 왁스 중간저장조(500)로 향하는 바이패스 환급관(622)으로의 유동을 차단하고 상기 제1 왁스 처리조(210)로부터 가열탱크(100)로 곧바로 왁스를 배출시키다가 장시간 사용으로 왁스 발생량이 증가하면 상기 왁스 중간저장조(500)측 바이패스 환급관(622)으로 왁스를 유동시켜 왁스를 임시 저장해둘 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 환원 어셈블리(300)는 평상시에 상기 왁스 분리조(200), 더욱 상세히는 제2 왁스 처리조(220)와 배관 연결되어 배출되는 플라스틱 가스를 수집하여 오일로 액화 환원시키는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 환원 어셈블리(300)는 상기 가열탱크(100)와도 배관 연결되어 상기 가열탱크(100) 내에서 플라스틱 가스가 일정 압력 이상으로 가압 과열되었을 때 상기 플라스틱2가스를 안정화시켜 수집하고 오일로 액화 환원시키는 역할을 수 행하게 되며, 크게 오일 분류조(310) 및 가스 냉각기(320)로 이루어진 구성이다.

상기 오일 분류조(310)는 상부측에 기액 수용구(312), 과압가스 수용구(314) 및 잔여가스 배출구(316)를 각각 구비하고, 하부측에 오일 배출구(318)가 구비된 중공의 탱크로, 상기 기액 수용구(312)는 상기 제2 가스 배출구(225)와 연결되어 플라스틱 가스 및 액체의 혼합물을 수용하는 입구 중 하나이다.

그리고, 상기 과압가스 수용구(314)는 상기 가열탱크(100)의 과압 플라스틱 가스 배출구(104)로부터 과압가스 배출관(630)을 통하여 배출되는 플라스틱 가스를 수용하는 입구 중 하나이며, 상기 오일 배출구(318)는 플라스틱 가스가 냉각되어 생성된 원료물질로서의 오일을 오일탱크(OT)로 배출하는 출구인 것이다.

또한, 상기 오일 분류조(310)의 하부측에는 이물질의 배출을 용이하도록 드레인(319)을 구비할 수도 있다.

여기서, 상기 과압가스 배출관(630)에는 일정 압력 이상으로 가열 가압된 플라스틱 가스를 안정화시키기 위하여 질소탱크(NT)를 통해 질소 가스를 주입하는 퍼지 배관(700)과 연결되는 바이패스 배관(632)이 더 구비되어 과열 가압된 플라스틱 가스로 인한 가열탱크(100)의 폭발을 미연에 방지할 수 있게 된다.

상기 바이패스 배관(632)은 상기 퍼지배관(700)과 과압가스 배출관(630)의 연결부(j)와 상기 가열탱크(100) 사이에서 분기되며 안전밸브(634)를 구비하여, 설정 압력 이상으로 플라스틱 가스가 과열 가압될 경우 상기 안전밸브(634)를 개방하여 플라스틱 가스를 바이패스시킨 후 상기 질소탱크(NT)로부터 질소 가스를 상기 과압가스 배출관(630)내로 주입시켜 안정화시키는 원리이다.

그리고, 상기 가스 냉각기(320)는 상기 오일 분류조(310) 상부측에 장착되어 다수개의 열교환관(322)을 통하여 상기 오일 분류조(310)에서 오일로 환원되지 않고 배출되는 잔여 플라스틱 가스를 잔여가스 배출구(324)를 통하여 배출시키는 역할을 하게 된다.

여기서, 열교환관(322)의 하단은 상기 오일 분류조(310)와 상호 연통되어 있으며, 상기 가스 냉각기(320)의 응축수 유입구(321)로 저수탱크(WT)와 연결된 냉각수 유입관(912)을 통해 유입되는 냉각수가 상기 열교환관(322) 외주면을 냉각시킨 후 응축수 배출구(323)로부터 냉각수 배출관(914)을 통해 배출되어 저수 탱크(WT)로 환수된다.

이때, 상기 냉각수 배출관(914) 상에는 상기 제2 왁스 처리조(220)의 냉각수 공급을 위한 상기 분지수 유입관(922) 및 분지수2배출관(924)이 분기되어 상기 가스 냉각기(320)에 사용되어 환수되는 냉각수의 일부를 활용할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 환원 어셈블리(300)는 상기 가열탱크(100)에 투입되는 폐플라스틱(ps)의 투입량을 1톤으로 하였을 경우 휘발유에 가까운 성상의 경질유와, 경유에 가까운 성상의 중질유 및 중유와 함께 벙커유와 유사한 성상의 각종 유화물질이 혼재된 액상의 오일을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 환원 어셈블리(300)를 통해 획득한 오일을 정유 설비로 이송하여 정제한 후 각종 용도로 활용할 수 있고, 투입되는 가열탱크(100)의 용량이 증대됨에 따라 상기 환원 어셈블리(300)를 복수개 설치하여 단계별로 전술한 바와 같은 다양한 오일을 종류별로 정제할 수도 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 역류 방지조(400)는 상기 환원 어셈블리(300), 더욱 상세히는 가스 냉각기(320)에서 배출되는 잔여 플라스틱 가스를 내부에 수용된 물속에 포집하여 상기 가열탱크(100) 및 왁스 분리조(200)로 잔여 플라스틱 가스가 역류하는 것을 방지하는 역할과 함께 처리된 후처리 가스를 배출시키거나 가열버너(B)의 보조열원으로 환급시키는 역할을 하게 된다.

여기서, 상기 역류 방지조(400)는 내부에 물을 수용하며 상부측에 잔여가스 유입구(402), 포집수 유입구(404) 및 배출구(406)를 구비하고 하부측에는 이물질 배출을 위한 드레인(407)이 구비된 것이다.

상기 잔여가스 유입구(402)는 상기 가스 냉각기(320)와 연결되며 안전밸브(642)가 장착된 잔여가스 배관(640)을 통하여 상기 가스 냉각기(320)로부터 배출되는 잔여 플라스틱 가스가 유입되며, 상기 포집수 유입구(404)는 저수탱크(WT)와 연결된 냉각수 유입관(912)과 연결된다.

여기서, 상기 잔여가스 배관(640)의 단부는 물에 수몰되어 잔여 플라스틱 가스를 포집하여 처리되는 후처리 가스를 상기 역류 방지조 상부측의 배출구(406)와 연결된 배출배관(810)으로 배출시키는 것이다.

그리고, 상기 배출구(406)는 배출배관(810)과 연결되어 처리된 후처리 가스가 상기 배출구(406)로부터 배출배관(810)을 거쳐 상기 배출배관(810)과 연결된 굴뚝(S)을 통해 대기 중으로 배출되게 된다.

여기서, 상기 굴뚝(S)은 이그닛 유니트(ignite unit)와 같은 점화 플러그 계열의 점화장치가 장착되어 상기 배출배관(810)을 통해 배출되는 후처리 가스를 점 화 연소하여 잔여 가능성이 있는 유해 물질을 제거한 후 무해한 상태로 배기시키는 것이다.

이때, 상기 잔여가스 배관(640) 상에는 상기 가스2냉각기(320)와 안전밸브(642) 사이에 상기 역류 방지조(400)로 유입되는 잔여 플라스틱 가스의 압력을 감지하는 압력감지센서(644)가 더 구비된다.

그리고, 상기 배출배관(810) 상에는 상기 가열탱크(100)가 배치된 단열 챔버(C)와 3방 안전밸브(812)로 연결되어 상기 단열 챔버(C) 내의 연소 보조를 위한 후처리 가스를 리턴시키는 연소 보조 배관(820)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 후처리 가스는 상기 압력감지센서(644)로 감지된 잔여 플라스틱 가스의 유입압력이 일정 압력 이상일 때, 예를 들면 상기 가열탱크(100)에 투입되는 폐플라스틱(ps)의 양을 1톤 기준으로 하여 3kg/㎠ 이상일 때, 상기 배출배관(810)을 통하여 대기 중으로 방출되고, 일정 압력 이하일 때 상기 단열 챔버(C)로 리턴되는 것이다.

따라서, 후처리 가스는 무해한 상태로 대기 중으로 방출되거나 상기 단열 챔버(C)에 장착된 가열버너(B)의 보조 열원으로도 공급될 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 안전하게 고순도의 원료물질인 오일의 획득이 가능하고 친환경적인 폐플라스틱의 오일 환원 장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용이 가능함은 물론이다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

우선, 가열시킨 폐플라스틱으로부터 발생하는 플라스틱 가스에 포함된 왁스로 인한 유동불량 때문에 오일 환원이 원활치 못할 뿐 아니라, 폭발 등 사고 위험까지 내포한 종래기술에 비하여 왁스를 분리하고 중간 저장하여 가열탱크로 환급시키고 역류 방지조로 잔여 플라스틱 가스를 최종 포집하여 처리하는 장치를 채택함으로써 보다 안전하고 고순도의 원료물질인 오일을 획득할 수 있는 특장점이 있다.

그리고, 본 발명은 내통에 진동 거치판을 장착하여 비등하는 용융 플라스틱의 진동 부여로 교반 가열되는 가열탱크를 장치에 채용함으로써, 교반기와 같은 별도의 구성이 불필요하고 가열에 필요한 에너지를 장치 내에서 즉각 조달할 수 있으므로 에너지 비용을 대폭 저감할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명은 왁스 분리조에서 분류된 왁스를 중간 저장해두는 왁스 중간저장조를 채택함으로써 각 배관내 유동 불량으로 인한 각종 사고 및 오일 환원 불량 문제 등을 원천적으로 방지할 수 있어 과부하에 따른 에너지 소모를 저감할 수 있다.

그리고, 본 발명은 환원 어셈블리를 통해 분리된 잔여 플라스틱 가스를 후처리하는 역류 방지조를 장치에 채택하여, 배출되는 후처리 가스를 점화장치가 구비된 굴뚝을 통해 무해한 상태로 배출시키거나, 후처리 가스의 일부를 가열탱크의 가열을 위한 보조 열원으로 사용할 수 있도록 함으로써 장치 운용에 필요한 열원의 소비 문제를 해결할 수 있는 장점을 지닌다.

또한, 본 발명은 설치 환경에 따라 환원 어셈블리를 복수개 장착하여 다양한 오일을 종류별로 분류하여 사용할 수도 있으므로, 대규모의 석유정제 설비를 시공할 수 없는 영세한 대부분의 일반 사업장에서도 저가의 비용으로 용도별로 다양한 종류의 오일을 획득할 수 있게 되는 등 우리나라와 같이 석유자원이 부족한 국가에서 매우 절실하고 효율적인 발명이라 할 수 있다.

Claims

폐플라스틱에 열을 가하여 액상의 원료물질인 오일로 환원시키는 장치에 있어서,

분쇄 투입된 폐플라스틱을 연소온도 이하로 가열하여 액화 및 기화시키면서 발생하는 플라스틱 가스를 배출하고, 액화한 용융 플라스틱의 비등에 의한 진동 발생으로 상기 용융 플라스틱을 교반하는 적어도 하나 이상의 가열탱크(100);

상기 가열탱크와 배관 연결되어 배출된 플라스틱 가스의 유동을 지체시키며 발생하는 왁스를 상기 가열탱크로 리턴시키고, 유동하는 나머지 플라스틱 가스를 지속적으로 배출시키는 왁스 분리조(200);

상기 왁스 분리조 및 가열탱크와 각각 배관 연결되어, 평상시에 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(300); 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(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가열탱크(100)는,

일측에 가열버너(B)가 구비된 단열 챔버(C) 내에 배치되고 상부측에 플라스틱 가스 배출구(102), 과압 플라스틱 가스 배출구(104) 및 왁스 환급구(106)를 각각 구비하며 개폐 가능한 차단도어(112)가 구비된 외통(110);

상기 외통에 내장되며 상기 플라스틱 가스 배출구, 과압 플라스틱 가스 배출구 및 왁스 환급구와 연결되는 원통 형상의 내통(120); 및

하부면이 상기 내통의 내주면과 일정간격 이격되게 장착되며 양단 개방의 반원통 형상인 진동 거치판(130);으로 이루어지며,

상기 진동 거치판과 내통 내주면 사이의 공간에 유입된 용융 플라스틱의 비등에 의한 진동 부여로써 용융 플라스틱이 교반되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 왁스 분리조(200)는,

상기 가열탱크(100)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되어 상기 가열탱크에서 발생한 플라스틱 가스를 수집하여 유동을 지체시키면서 발생하는 왁스를 상기 가열탱크의 왁스 환급구(106)측으로 리턴시키고, 잔여 플라스틱 가스를 배출시키는 제1 왁스 처리조(210); 및

상기 제1 왁스 처리조와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되어 상기 제1 왁스 처리조에서 배출되는 잔여플라스틱 가스를 냉각수로 냉각시키면서 발 생하는 왁스를 상기 제1 왁스 처리조로 리턴시키고, 잔여 플라스틱 가스를 배출시키는 제2 왁스 처리조(220);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 왁스 처리조(210)는,

일정 높이로 지면과 수직을 이루며 하부측에 상기 가열탱크(100)와 플라스틱 가스 배출배관(610)으로 상호 연결되는 제1 가스 유입구(211) 및 상기 가열탱크로 왁스를 리턴시키는 제1 왁스 배출구(213)를 구비하고, 상부측에 상기 제2 왁스 처리조(220)와 플라스틱 가스 배출배관으로 상호 연결되는 제1 가스 배출구(215) 및 상기 제2 왁스 처리조에서 리턴되는 왁스를 수용하는 왁스 수용구(217)를 구비한 제1 몸체관(212); 및

상기 제1 몸체관의 높이 방향을 따라 상기 제1 몸체관의 내측면과 일정 각도를 이루며 하향 경사지게 이격 장착되는 복수개의 왁스 낙하플레이트(214);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제2 왁스 처리조(220)는,

일정 높이로 지면과 수직으로 이루며 하부측에 상기 제1 왁스처리조(210)와 플라스틱 가스 배출배관으로 상호 연결되는 제2 가스 유입구(221) 및 상기 제1 왁 스 처리조로 왁스를 리턴시키는 제2 왁스 배출구(223)를 구비하고, 상부측에 잔여 플라스틱 가스를 배출하는 제2 가스 배출구(225)를 구비한 제2 몸체관(222); 및

상기 제2 몸체관의 높이 방향에 평행을 이루며 내장되어 상기 제2 가스 유입구 및 제2 가스 배출구와 상호 연결되는 유로를 형성하는 복수개의 미세관(224);으로 이루어지며,

상기 제2 몸체관 외부에서 유입되는 냉각수가 상기 미세관 외주면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제1 왁스처리조(210)와 가열탱크(100)를 상호 연결하는 왁스 환급배관(620) 상에는,

왁스를 임시 저장하는 왁스 중간저장조(500)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 왁스 중간저장조(500)는,

상기 왁스 환급배관(620) 상에서 분기된 바이패스 환급관(622)과 연결되는 중간 왁스 유입구(502)를 상부측에 구비하고,

저장된 왁스를 상기 가열탱크(100)측 왁스 환급배관으로 배출시키는 바이패스 환급관과2연결되는 중간 왁스 배출구(504)를 하부측에 구비하며,

상기 바이패스 환급관에는 열선(520)이 권취되고 보온재(530)로 외장되고, 가열탱크측 바이패스 환급관 상에는 왁스를 강제 배출시키는 유동모터(540)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 환원 어셈블리(300)는,

상부측에 상기 제2 가스 배출구(225)와 연결되어 플라스틱 가스 및 액체의 혼합물을 수용하는 기액 수용구(312)와, 상기 가열탱크(100)의 과압 플라스틱 가스 배출구(104)로부터 과압가스 배출관(630)을 통하여 배출되는 플라스틱 가스를 수용하는 과압가스 수용구(314)와, 안전밸브(315)를 구비한 잔여가스 배출구(316)를 각각 구비하고, 하부측에 플라스틱 가스가 냉각된 원료물질인 오일을 오일탱크로 배출하는 오일 배출구(318)를 구비한 오일 분류조(310); 및

상기 오일 분류조 상부측에 장착되어 다수개의 열교환관(322)을 통하여 상기 오일 분류조에서 배출되는 잔여 플라스틱 가스를 잔여가스 배출구(324)를 통하여 배출시키는 가스 냉각기(320);로 이루어지며,

상기 가스 냉각기 외부에서 유입되는 냉각수가 상기 열교환관 외주면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 과압가스 배출관(630)은,

일정 압력 이상으로 가열 가압된 플라스틱 가스를 안정화시키기 위한 질소 가스가 주입되는 퍼지 배관(700)과 연결되며,

상기 퍼지배관과 과압가스 배출관의 연결부(j)와 상기 가열탱크(100) 사이에서 분기되며 안전밸브(634)를 구비한 바이패스 배관(632)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 역류 방지조(400)는,

상기 가스 냉각기(320)와 연결되며 안전밸브(642)가 장착된 잔여가스 배관(640)을 통하여 상기 가스 냉각기로부터 배출되는 잔여 플라스틱 가스가 유입되는 잔여가스 유입구(402)가 상부측에 구비되며,

상부측에 구비된 포집수 유입구(404)로 유입되는 물을 수용하고, 상기 잔여가스 배관의 단부는 물에 수몰되어 잔여 플라스틱 가스를 포집하여 처리되는 후처리 가스를 상기 역류 방지조 상부측의 배출구(406)와 연결된 배출배관(810)으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 잔여가스 배관(640) 상에는,

상기 가스 냉각기(320)와 안전밸브2642) 사이에 상기 역류 방지조(400)로 유입되는 잔여 플라스틱 가스의 압력을 감지하는 압력감지센서(644)가 더 구비되고,

상기 역류 방지조 상부측의 배출배관(810) 상에는,

상기 가열탱크(100)가 배치된 단열 챔버(C)와 3방 안전밸브(812)로 연결되어 상기 단열 챔버 내의 연소 보조를 위한 후처리 가스를 리턴시키는 연소 보조 배관(820)이 더 구비되며,

후처리 가스는 상기 압력감지센서로 감지된 잔여 플라스틱 가스의 유입압력이 일정 압력 이상일 때 상기 배출배관을 통하여 대기 중으로 방출되고, 일정 압력 이하일 때 상기 단열 챔버로 리턴되는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱의 오일 환원 장치.