KR20090108414A - Apparatus and method for regeneration of hydrocarbon-based organic waste as refined oil by thermal cracking process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐윤활유, 폐합성수지, 폐타이어 등 각종 탄화수소계 유기폐기물을 열분해하여 고품질의 정제유로 재생하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고형 탄화수소계 유기폐기물의 분쇄, 세척, 건조 등 전처리기와 탈염기, 열분해기, 고형화기, 고형불순물배출기, 메탄올반응기, 감압재증류기로 구성된 열분해 정제장치에 있어서, 고형 탄화수소계 유기폐기물을 먼저 탈염 처리한 후 열분해하여 증류된 유증기를 상온의 폐유 그리고 물로 희석된 메탄올을 직접 반응시켜 응축시키고 응축된 혼합물을 일정시간 교반 반응시켜 열분해 과정에서 생성된 타르, 황산화물, 질소산화물 등의 불순물을 응집하게 한 후 오일성분은 감압재증류하여 연료유를 생산하고 증류되지 아니한 고비점 오일은 초기 투입되는 고형 탄화수소계 유기폐기물과 혼합하여 탈염과 열분해 과정을 거쳐 다시 재순환시켜 연료유를 생산하고 이 과정에서 일정부분은 고형화기로 보내 최종 열분해시켜 오일성분을 추출하고 나머지는 용융 고형화하여 외부로 배출하도록 하며, 응축되지 아니한 비 응축성 가스는 불순물을 제거하고 자체 연료로 사용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소계 유기폐기물을 열분해 공정에 의해 정제유로 재생하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for thermally decomposing various hydrocarbon-based organic wastes such as waste lubricating oil, waste synthetic resin, and waste tires into high-quality refined oil, and more particularly, to crushing, washing, drying, etc., solid hydrocarbon-based organic wastes. In the pyrolysis refining apparatus consisting of a pre-treatment unit, a demineralizer, a pyrolyzer, a solidifier, a solid impurity discharger, a methanol reactor, and a reduced pressure re-distiller, the solid hydrocarbon-based organic waste is first desalted, and then pyrolyzed to obtain distilled oil vapor at room temperature, and Methanol diluted with water is directly reacted to condense, and the condensed mixture is stirred for a certain time to agglomerate impurities such as tar, sulfur oxides and nitrogen oxides produced during the pyrolysis process, and the oil component is distilled under reduced pressure to produce fuel oil. And high-boiling oils, which are not distilled, are initially introduced as solid hydrocarbon-based organic waste. After mixing, desalting and pyrolysis, it is recycled again to produce fuel oil. In this process, a portion of the fuel is sent to a solidifier for final pyrolysis to extract oil components, and the remainder is melt solidified and discharged to the outside. The gas relates to an apparatus and method for regenerating hydrocarbon-based organic waste into refined oil by a pyrolysis process, characterized in that the gas is used to remove impurities and use it as its own fuel.
폐윤활유, 폐합성수지, 폐타이어 등 탄화수소계 유기폐기물을 열분해하여 대체 연료유를 얻고자 하는 노력은 시대적 상황에 맞추어 많은 기술이 개발되어 왔다. 그러나 현재 상용화되어 가동되고 있는 곳은 아주 미미하다.Efforts to obtain alternative fuel oils by pyrolyzing hydrocarbon-based organic wastes such as waste lubricating oil, waste synthetic resin, and waste tires have been developed in accordance with the times. However, there are very few places currently in commercial use.
그 원인은 열분해하여 대체 연료유를 생산하기 위한 폐기물 원재료는 다른 용도로 재활용 가치가 없는 최악의 폐기물이며, 열분해 공정을 통하여 오일을 생산하지만 그 생산된 오일의 점도, 인화점, 색상, 악취 등으로 인하여 소비자로부터 외면당하고 있다.The reason is that the waste raw materials for pyrolysis to produce alternative fuel oils are the worst wastes that are not worth recycling for other purposes, and the oil is produced through the pyrolysis process, but due to the viscosity, flash point, color, odor, etc. I'm being ignored by consumers.
폐합성수지나 폐타이어로부터 생산된 분해유는 저분자 탄화수소의 짧은 탄소 고리 분자를 중합(polymerization)에 의하여 고분자로 된 것으로서 열분해 과정에서 저비점의 휘발유 성분이 많이 생겨 점도와 인화점이 낮은 유류이므로 통상 사용되는 경유버너용의 연소기구로 연소시키기에 부적합하다.Decomposed oils produced from waste synthetic resins or waste tires are polymerized by polymerizing short carbon ring molecules of low molecular weight hydrocarbons. It is not suitable for burning by a combustion mechanism for burners.
열분해 공정은 사용온도가 높아 장치의 고온 부식 등으로 인한 장치의 보수 유지에 많은 어려움이 있다. 그리하여 생산품의 품질을 향상시키거나 열분해 온도를 낮추기 위하여 촉매를 사용하거나 수소처리를 통하여 문제를 해결할 수 있으나 설비비 및 유지관리비의 상승으로 이론적 기술에 불과하다. 고유가로 인하여 폐기 물 대체에너지가 절실히 요구되고 있지만 상기와 같은 이유로 상용화되어 가동되고 있지 못하고 있는 것이 현 실정이다. Pyrolysis process is difficult to maintain the device due to high temperature corrosion of the device due to the high use temperature. Thus, problems can be solved through the use of catalysts or hydrotreating to improve the quality of products or to lower the pyrolysis temperature, but it is only a theoretical technique due to the increase of equipment cost and maintenance cost. Due to high oil prices, alternative energy is urgently needed, but it is currently not commercialized and operated because of the above reasons.
특허등록 제10-0565540호는 열분해유의 품질을 개선하기 위하여 순도 99%이상의 메탄올과 분해유를 2회에 걸쳐 고온 고압에 반응시키는 것이고, 또한 메탄올의 높은 용해력을 이용하여 불순물을 제거하는 공정은 구미 각국에서 많이 연구되었으나 메탄올 등을 이용한 용제추출공정은 원료유인 분해유로부터 불순물을 비중에 의한 상 분리하기 위하여 원료유의 200~300% 용제를 사용하고 용제를 재사용하기 위하여 용제추출공정이 뒤따라야 한다. Patent registration No. 10-0565540 is to react methanol and cracked oil of more than 99% purity at high temperature and high pressure twice in order to improve the quality of pyrolysis oil, and also to remove impurities by using methanol's high dissolving power. Although many studies have been conducted in various countries, the solvent extraction process using methanol should use 200-300% solvent of the raw material oil to separate the impurities by the specific gravity from the cracked oil which is the raw material oil, and the solvent extraction process should be followed to reuse the solvent.
특허등록 제10-0693464호는 공정의 초기부터 폐유와 고형 탄화수소 폐기물을 함께 열분해하므로 폐유를 열분해하지 아니하고 먼저 증류할 수 있는 저점도 부분을 열분해하게 되어 불필요한 에너지를 소비하게 되는 문제점이 있다. Patent Registration No. 10-0693464 has a problem in that since it decomposes waste oil and solid hydrocarbon waste together at the beginning of the process, it is necessary to thermally decompose the low-viscosity portion which can be distilled without first decomposing waste oil, thereby consuming unnecessary energy.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 분해유를 폐유에 응축하고 함께 증류하여 재생유의 점도와 인화점을 일반적으로 사용하는 경유 또는 등유버너용에 사용하기 적합하도록 하고, 메탄올을 사용하여 열분해 유증기의 불순물을 용해, 응집제거함에 있어서 고순도를 사용하지 않고 10~30중량%의 희석 메탄올을 사용하며, 또 불순물을 상 분리하지 아니하고 불순물이 감압증류되지 않도록 미리 메탄올에 의하여 고분자로 응집제거하므로 상기 희석된 저농도 메탄올을 유증기와 폐유의 중량에 대하여 30~50중량% 정도만 사용하며, 폐유는 초기부터 열분해하지 않고 저점도 부분에 대하여 먼저 증류를 함으로써 정제 연료유의 점도와 인화점을 시중의 등,경유버너용에 적합하도록 조절하고 불필요한 에너지를 소비하지 않게 하는데 특징이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, condensed decomposition oil in the waste oil and distilled together to make it suitable for use for diesel or kerosene burner which generally uses the viscosity and flash point of the recycled oil, using methanol In order to dissolve and flocculate impurities of pyrolysis vapor, 10-30% by weight of dilute methanol is used without using high purity. Also, the impurities are not coagulated by methanol in advance to prevent impurities from distillation under reduced pressure without phase separation. Therefore, the diluted low concentration methanol is used only about 30 to 50% by weight based on the weight of the oil vapor and the waste oil, and the waste oil is distilled first on the low viscosity portion without pyrolysis from the beginning so that the viscosity and flash point of the refined fuel oil are commercially available. It is suitable for diesel burner and does not consume unnecessary energy. There are Jing.
고체 탄화수소계 유기폐기물과 감압증류기로부터의 고점도 감압잔사유를 가열하여 염소가스와 용융 원료유와 비용융 경화물로 분리하는 탈염기와, 탈염기로부터의 염소가스를 중화시키는 중화반응기와, 상기 탈염기로부터의 원료유를 열분해하여 증류된 분해 유증기와 고비점의 미분해 고점도 물질로 분리하는 열분해기와, 메탄올투입기로부터의 메탄올과 폐유투입기로부터의 폐유 및 열분해기로부터의 유증기를 투입하고 혼합 접촉시켜 유증기를 응축시키며 응축되지 않은 기체부분은 상 부의 유증기응축기(condenser)로 가서 응축되고 환류(reflux)된 응축액이 포함된 메탄올 혼합물을 메탄올반응기에 교대로 보내는 유증기응축반응탑과, 유증기응축반응탑으로부터의 응축된 메탄올 혼합물을 교반하여 불순물을 응집시키는 메탄올반응기와, 상기 메탄올반응기에서 불순물이 응집된 메탄올 혼합물을 감압증류시켜 증류되지 않은 미증류 고점도의 감압잔사유는 탈염기로 이송하고 증류가스는 상부에 연결된 감압증류기응축기로 보내며 미응축가스는 가스정제기로 보내고 응축유는 재생연료유로서 사용하도록 하는 감압증류기와, 감압증류기응축기로부터의 미응축가스와 유증기응축반응탑으로부터의 미응축가스를 메탄올에 용해하여 타르성분을 제거하고 자체 연료가스로 사용하도록 하는 가스정제기와, 상기 열분해기로부터의 고점도 미분해유와 열분해가열기에서 분리된 코크스(coke)를 가열하여 증류된 가스를 다시 환류반응탑으로 보내고 열분해되어 증류되고 남은 고형찌꺼기 분말을 코크스분리기로 보내는 고형화기와, 고형화기로부터의 고형찌꺼기 분말을 물순환펌프에 의한 물순환에 의해 코크스 분말로 분리하여 여과기에서 포집하도록 하고, 가스성분을 가스순환블로워에 의하여 고형화기로 순환시키는 코크스분리기로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.A demineralizer for heating high-viscosity vacuum residue from solid hydrocarbon-based organic waste and a reduced pressure distillation unit to separate chlorine gas, molten raw material oil and unmelted cured product, a neutralization reactor for neutralizing chlorine gas from the demineralizer, and the demineralizer Pyrolysis to separate the raw oil from pyrolysis to separate the distilled cracked oil and the high boiling point undecomposed high viscosity material, methanol from the methanol input machine and waste oil from the waste oil input machine and oil vapor from the pyrolysis machine were mixed and contacted. The condensed, non-condensed gas fraction goes to the upper condenser and condenses from the vapor condensation tower and the vapor condensation tower, which alternately sends a methanol mixture containing the condensed and reflux condensate to the methanol reactor. A methanol reactor for aggregating impurities by stirring the prepared methanol mixture, Methanol mixture with condensed impurities is distilled under reduced pressure in the All Reactor. The undistilled, undistilled, high-viscosity, depressurized residue oil is sent to the demineralizer, and the distillate gas is sent to the vacuum distillation condenser connected at the top. A vacuum distillation unit for use as a regenerated fuel oil, a gas purifier for dissolving uncondensed gas from a reduced pressure distillation condenser and an uncondensed gas from an oil vapor condensation reaction column in methanol to remove tar and use it as a fuel gas of its own; A solidizer which heats the coke separated from the high viscosity undigested oil and the pyrolysis heater from the pyrolyzer and sends the distilled gas back to the reflux reaction column and sends the pyrolyzed distilled solid residue powder to the coke separator, and a solidifier Of Solid Waste Powder from Water Circulation by Water Circulation Pump It is collected in the filter to remove the coke powder, and in that the gas component consists of a coke oven separator for circulating groups solidified by the gas circulation blower characterized.
상기와 같이 본 발명에 의하면 폐윤활유, 폐합성수지, 폐타이어 등 탄화수소계 유기폐기물을 연속으로 열분해하여 정제 연료유를 생산함에 있어 정제 연료유 사용자가 버너의 개조 또는 조정없이 시중의 등유나 경유와 같은 점도와 인화점의 정제 연료유를 단일공정으로 생산할 수 있고, 또 상기 오일을 생산함에 있어 어떤 공정도 중단 없이 투입에서 완전품 생산까지 연속으로 운전할 수 있으며, 탄화수소계 유기폐기물의 최종잔류물을 일반폐기물로 만들어 기타 환경오염을 최소화함으로써 열분해 처리로 인한 2차 오염의 발생원을 없애도록 한다.As described above, according to the present invention, in the production of refined fuel oil by continuously pyrolyzing hydrocarbon-based organic waste such as waste lubricating oil, waste synthetic resin, and waste tire, the user of refined fuel oil may use commercial oil such as kerosene or diesel without modification or adjustment of burner. It is possible to produce refined fuel oil of viscosity and flash point in a single process, and in the production of oil, any process can be operated continuously from input to production without interruption, and the final residue of hydrocarbon-based organic waste is recycled to general waste. By minimizing other environmental pollution, the source of secondary pollution from pyrolysis treatment is eliminated.
이하 본 발명에 따른 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration according to the present invention in detail with reference to the drawings.
본 발명은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 폐합성수지, 폐타이어 등 고체 탄화수소계 유기폐기물과 폐윤활유 등의 폐유를 재생하여 경유 또는 등유버너용으로 사용하기에 적합한 품질의 정제유를 생산하는 장치에 관한 것으로서, 고체 탄화수소계 유기폐기물과 감압증류기(34)로부터의 고점도 감압잔사유를 가열하여 염소가스와 용융 원료유와 비용융 경화물로 분리하는 탈염기(1)와, 상기 탈염기(1)로부터의 염소가스를 중화시키는 중화반응기(10)와, 상기 탈염기(1)로부터의 용융 원료유를 열분해하여 증류된 분해 유증기와 고비점의 미분해 고점도 물질로 분리하는 열분해기(14)와, 메탄올투입기(25)로부터의 메탄올과 폐유투입기(26)로부터의 폐유 및 열분해기(14)로부터의 유증기를 혼합 접촉시켜 유증기를 응축시키며 응축되지 않은 기체부분은 상부의 유증기응축기(24)에서 응축시키고 환류된 응축액이 포함된 메탄올 혼합물을 메탄올반응기(32a)(32b)에 교대로 보내는 유증기응축반응탑(23)과, 유증기응축반응탑(23)으로부터의 응축된 메탄올 혼합물을 교반하여 악취와 색 소와 타르물질 등의 불순물이 감압증류기(34)에서 증류되지 않도록 교반하여 고분자 물질로 응집시키는 메탄올반응기(32a)(32b)와, 상기 메탄올반응기(32a)(32b)에서 불순물이 고분자 물질로 응집된 메탄올 혼합물을 감압증류시켜 증류되지 않은 고점도의 감압잔사유는 탈염기(1)로 이송하고 증류가스는 상부에 연결된 감압증류기응축기(41)로 보내는 감압증류기(34)와, 감압증류기(34)로부터의 증류가스를 응축시켜 응축유는 재생연료유로 사용하도록 하고 미응축가스는 가스정제기(28)로 보내는 감압증류기응축기(41)와, 감압증류기응축기(41)로부터의 미응축가스와 유증기응축반응탑(23)으로부터의 미응축가스를 메탄올에 용해하여 타르성분을 제거하고 자체 연료가스로 사용하도록 하는 가스정제기(28)와, 열분해기(14)로부터의 고점도 미분해유와 열분해가열기(15)에서 분리된 코크스를 가열하여 증류된 가스는 다시 환류반응탑(18)으로 보내며 열분해되고 남은 고형찌꺼기 분말은 코크스분리기(54)로 보내는 고형화기(47)와, 코크스분리접촉탑(55)과 그 상부에 물분무기(56)와 그 하부에 코크스분리냉각기(57) 및 여과기(58)가 구비되어 있어 물순환펌프(59)에 의한 물순환에 의해 상기 고형화기(47)로부터의 열분해 고형찌꺼기 분말을 코크스 분말로 분리하여 여과기(58)에서 포집 제거하고 가스성분은 가스순환블로워(60)에 의해 고형화기(47)로 보내는 코크스분리기(54)로 구성되어 있다. The present invention is a device for producing refined oil of a quality suitable for use for diesel or kerosene burner by regenerating waste oil such as solid hydrocarbon-based organic waste such as waste synthetic resin, waste tire and waste lubricating oil as shown in Figures 1 to 3 The present invention relates to a demineralizer (1) for heating a high-viscosity vacuum residue from solid hydrocarbon-based organic waste and a reduced pressure distillation unit (34) to separate chlorine gas, molten raw material oil, and a non-melt hardened product, and the demineralizer (1). A neutralization reactor (10) for neutralizing chlorine gas from the reactor, a pyrolyzer (14) for thermally decomposing molten raw material oil from the demineralizer (1) into distilled cracked steam and a high boiling point undecomposed high viscosity material, The methanol from the
상기 탈염기(1)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 내부에 탈염기스크루(4)가 설치되어 있고 전방 외부에는 고체 탄화수소계 유기폐기물이 공급되는 탈염기스크루피더(screw feeder)(2)가 설치되어 있으며, 전방 상부에는 잔사유공급펌프(45)에 의하여 이송되는 감압증류기(34)로부터의 감압잔사유를 투입하는 감압잔사유입구(3)가 형성되어 있어 투입된 고체 탄화수소계 유기폐기물과 감압잔사유가 내부의 탈염기스크루(4)에 의하여 혼합 이송되며, 외주면에는 탈염기가열재킷(jacket)(9)이 둘러싸고 있어 상기 탈염기가열재킷(9)의 열매체에 의하여 300~330℃로 가열되고, 탈염기(1) 내주면 전방 상부에는 칸막이(8)가 설치되어 있으며 감압잔사유가 상기 칸막이(8)까지 담겨져 있어 (종래 특허등록 제10-0551939호에서는 EPS(Expanded Poly Styrene)겔을 별도로 만들어 기체에 대한 밀봉제로 사용하나 본 발명에서는 감압잔사유가 밀봉제 역할을 함) 탈염기(1) 내부에서 발생되는 염소가스가 역류되어 칸막이(8) 밖으로 나가지 못하게 되어 있고 후방 상부에 형성된 염소가스출구(5)를 통해 중화반응기(10)로 보내도록 되어 있으며, 탈염기스크루(4)에 의해 이송되는 용융 원료유는 후면에 형성된 원료유출구(6)를 통하여 배출되고 원료유이송펌프(13)에 의하여 열분해기(14)로 보내도록 되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
또한, 상기 탈염기(1)는 후방 하부에 용융되지 않는 금속, 기타 경화물이 배출되는 경화물출구(7)가 형성되어 있다. In addition, the
상기 중화반응기(10)는 내부에 가성소다(NaOH)가 채워져 있어 염소가스를 중화시키며 중화액순환펌프(11)에 의하여 순환되면서 중화반응을 원활히 하도록 되어 있고 중화반응기(10) 하부로 중화염슬러지가 배출되도록 되어 있으며, 중화반응기(10) 상부에 모인 가스를 외부로 방출하는 배기블로워(12)가 외부에 설치되어 있다. The
상기 열분해기(14)는 하부가 좁은 콘(cone)형상의 수직 원통형으로, 열분해기(14)의 가운데 부분에는 열분해가열기(15)가 내측 가로방향으로 관통설치되어 있되 상기 열분해가열기(15)는 열분해버너(16)에 의해 가열되며 배기가스출구(17)가 형성되어 있으며 열분해기(14)의 상부에는 환류반응탑(18)과 환류응축기(19)가 상부쪽으로 차례로 내장되어 있고 외부에는 환류응축기(19)의 열매체를 냉각하기 위한 환류냉매냉각기(20)와 환류냉매냉각팬(fan)(21)과 냉매순환펌프(22)가 연결 구비되어 있으며, 상기 탈염기(1)로부터의 용융 원료유가 원료유이송펌프(13)에 의하여 내부에 채워지고 열분해가열기(15)에 의하여 가열되어 380~450℃로 열분해되며 열분해 증류된 원료유의 증기(유증기)는 상부의 환류반응탑(18)으로 상승되고, 열분해기(14)의 하부에는 고점도 미분해물과 열분해가열기(15)의 외주면으로부터 분리된 코크스가 채워져 고형화공급펌프(46)에 의해 고형화기(47)로 보내도록 되어 있다.The
상기 환류반응탑(18)으로 상승된 유증기는 환류반응탑(18)과 환류응축기(19)를 통과하면서 응축되는데 환류반응탑(18)에서는 환류응축기(19)로부터의 응축유에 의해 상승하는 유증기가 우선 응축되고 응축되지 않은 유증기가 환류응축기(19)로 올라가 다시 응축되어 응축된 고비점 물질은 다시 열분해기(14)로 떨어져내리고 환류응축기(19)에서 응축되지 않은 유증기는 유증기응축반응탑(23)으로 이송된다. The oil vapor raised to the
상기 유증기응축반응탑(23)은 그 상부에 유증기응축기(24)가 구비되어 있으 며 메탄올투입기(25)로부터의 10~30중량%로 희석된 메탄올과 폐유투입기(26)로부터의 폐유 및 열분해기(14)로부터의 유증기가 모여 혼합 접촉되도록 되어 있으며 열분해기(14)로부터의 유증기는 유증기응축반응탑(23)에서 상온의 폐유와 메탄올에 접촉하여 응축되고 유증기응축반응탑(23)에서 응축되지 않은 미응축 유증기는 상부로 올라가 유증기응축기(24)에서 응축되어 유증기응축반응탑(23)으로 환류되며 상기 응축물과 폐유와 메탄올 혼합물이 함께 유증기응축반응탑(23) 하부에 연결된 메탄올반응기(32a)(32b)로 보내고, 상기 유증기응축기(24)에서 응축되지 않은 미응축기체는 가스배출블로워(27)에 의해 가스정제기(28)로 이송되도록 되어 있다.The steam
상기 메탄올반응기(32a)(32b)는 유증기응축반응탑(23)으로부터의 응축물과 폐유와 메탄올 혼합물을 교대로 저장하여 8~10시간 저속 교반 반응시키고 악취와 색소와 타르물질이 감압증류기(34)에서 증류되지 않도록 메탄올과 반응하여 고분자로 응집시킨 후 불순물응집원료유공급펌프(33)에 의해 감압증류기(34)로 보내진다.The
상기 메탄올반응기(32a)(32b)는 메탄올반응기(32a) 또는 메탄올반응기(32b) 중 어느 하나만으로도 할 수 있다.The
상기 감압증류기(34)는 본 발명인이 출원하여 특허 제0739414호로 등록된 '오일 확산진공 증류장치 및 방법'의「오일증류기」를 이용한 것으로, 상기 감압증류기(34)는 도 1 및 3에 도시된 바와 같이 원통형의 감압증류기케이싱(35)이 구비 되어 있고, 상기 감압증류기케이싱(35)은 상부 일측에 불순물응집원료유공급펌프(33)와 연결된 불순물응집원료유입구(36)가 형성되어 있으며 상부 타측에는 감압증류기응축기(41)와 연결된 감압증류가스출구(37)가 형성되어 있고 하부에는 미증류잔사유수조(44)와 연결된 감압잔사유출구(40)가 형성되어 있으며 외측 둘레면에는 내부에 통상의 가열매체가 순환되어 감압증류기케이싱(35)을 일정온도로 가열하는 가열재킷(38)이 둘러싸고 있고 감압증류기(34)의 내부에는 감압증류기케이싱(35)의 내주면에 접촉되면서 구동모터에 의해 회전되는 다수개의 판형상 내부도포블레이드(39)가 설치되어 있어 메탄올반응기(32a)(32b)에서 불순물이 응집된 불순물응집원료유를 감압증류기케이싱(35) 내주면에 고르게 도포하여 증류가 효율적으로 이루어지도록 되어 있다. The
상기 감압증류기(34)는 비점과 점도가 낮아 연료유로 사용할 수 없는 열분해기(14)로부터의 유증기를 비점과 점도가 높아 연료유로 사용할 수 없는 폐유의 일부와 혼합하여 재생 연료유로 사용할 수 있도록 저온으로 감압증류하여 응축유의 비점과 점도를 맞추도록 되어 있다. 상압에서 증류할 경우 380~420℃로 가열하여야 하나 감압증류기(34)는 감압펌프(42)에 의해 감압되어 그 외부 주위에 둘러싸인 가열재킷(38)의 열매체에 의해 220~250℃의 저온으로 가열 증류되며 증류된 기체는 상부 외측에 연결된 감압증류기응축기(41)로 보내도록 되어 있다. The
상기 감압증류기응축기(41)는 냉각수 등의 냉매에 의해 감압증류기(34)로부터의 증류가스를 냉각 응축시켜 응축된 응축유는 정제유로 사용되도록 정제유저장조(43)에 저장하고, 상기 감압증류기응축기(41)에서 응축되지 않은 미응축가스는 감압펌프(42)에 의해, 가스배출블로워(27)에서 이송되는 유증기응축기(24)로부터의 가스와 함께 가스정제기(28)로 보내 가스에 포함된 타르 등 불순물성분을 가스정제기순환펌프(29)에 의하여 순환되는 메탄올에 용해하여 제거하고 가스압축기(30)에서 압축된 후 자체 연료가스로 사용하도록 가스저장조(31)에 저장된다. The
상기 감압증류기(34)에서 미증류된 고점도의 감압잔사유는 미증류잔사유수조(44)에 모이고 잔사유공급펌프(45)에 의해 상기 탈염기(1)의 감압잔사유입구(3)로 이송된다.The high-viscosity depressurized residue oil distilled from the reduced-
상기 고형화기(47)는 수평으로 설치되어 있는 원통형의 고형화화실(49)과 그 내부에 고형화용기(48)가 가로방향으로 놓여 있고 고형화공급펌프(46)에 의해 이송되는 열분해기(14)로부터의 고점도 미분해유인 고형화 원료유를 고형화스크루피더(50)로 고형화용기(48)에 투입하고 고형화화실(49) 하부에 구비된 고형화버너(52)로 내부의 고형화용기(48)를 가열하여 유분을 증류하며 증류된 증류가스는 환류반응탑(18)으로 이송되고 증류가 완료되면 고형화버너(52)의 연소를 중단하고 열분해를 통해 남은 고형화용기(48) 내부의 고형찌꺼기 분말은 코크스분리기(54)로 이송한다.The
한편, 고형화버너(52)에 의한 배출가스는 고형화화실(49)의 상부에 형성된 고형화버너가스출구(53)로 배출된다.On the other hand, the exhaust gas by the
상기 코크스분리기(54)는 수직으로 세워진 원통형으로 상부에 순환수에 의해 고형화기(47)로부터의 고형찌꺼기 분말을 물로 샤워(shower)시켜 하부에서 포집하도록 하는 물분무기(56)가 있고 그 아래 코크스분리접촉탑(55)이 있으며 그 아래 코크스분리냉각기(57)가 있고, 코크스분리기(54)의 하부에는 분무되는 물에 샤워되어 내려온 코크스 분말을 여과하여 포집하는 여과기(58)가 있으며, 외부에 물순환펌프(59)가 연결되어 있어 물순환펌프(59)로 물을 코크스분리기(54)의 상부로 순환시켜 코크스 분말이 계속 샤워되도록 한다. 또한, 코크스분리기(54)에서 발생되는 남아있는 비응축가스는 가스순환블로워(60)에 의해 고형화기(47)의 고형화용기(48)로 순환되면서 고형화용기(48) 내부의 고형찌꺼기 분말을 코크스분리기(54)로 이송하는 운반체 역할을 한다. The
또한, 상기 코크스분리기(54)는 코크스분리냉각기(57)에 의해 내부의 수면 위에 응축된 유분(油分)이 생길 경우에는 유분을 수집하여 폐유투입기(26)에 보내 재순환시키도록 할 수 있다.In addition, the
본 발명의 방법을 설명하면 다음과 같다. The method of the present invention is described as follows.
분쇄와 탈수처리된 고체 탄화수소계 유기폐기물을 탈염기(1)의 탈염기스크루피더(2)에 투입하고, 감압증류기(34)의 잔사유공급펌프(45)로부터 공급되는 감압잔사유를 감압잔사유입구(3)로 투입하면 탈염기(1)의 내부 탈염기스크루(4)는 투입된 물질들을 혼합하면서 후방으로 이송시키며, 외부 주위에 감싸인 탈염기가열재킷(9)에서 열매체로 300~330℃ 가열하여 폐합성수지, 폐타이어와 같은 고체 탄화수소계 유기폐기물을 용융시키고 염소가스를 분리하여 탈염기(1)의 후방 상부에 형성된 염 소가스출구(5)를 통해 중화반응기(10)로 보낸다. 상기 탈염기(1)의 내부는 상압이 유지되며 혼합된 용융 원료유는 원료유출구(6)를 통해 원료유이송펌프(13)에 의해 열분해기(14)로 투입되고 용융되지 않는 금속, 기타 비용융 경화물은 경화물출구(7)를 통해 밖으로 배출된다.The pulverized and dehydrated solid hydrocarbon organic waste is introduced into the demineralization screw feeder (2) of the demineralizer (1), and the depressurized residue oil supplied from the residue oil supply pump (45) of the vacuum distillation unit (34) is decompressed. When introduced into the private inlet (3), the internal demineralization screw (4) of the demineralizer (1) is transferred to the rear while mixing the input material, 300 ~ 330 from the demineralization heating jacket (9) wrapped around the outside to the heat medium It heats to 0 ° C. to melt solid hydrocarbon organic waste such as waste synthetic resin and waste tire, and separates chlorine gas and sends the chlorine gas to the
이때, 상기 탈염기(1)는 내주면 전방 상부에 칸막이(8)가 설치되어 있고, 이 칸막이(8)는 감압잔사유로 채워져 있어 고체의 폐합성수지가 탈염기스크루(4)에 의해 탈염기(1)의 내부로 연속유입되면서 내부에서 발생한 염소가스가 역류되어 밖으로 나가지 못하고 염소가스출구(5)로만 배출되어 중화반응기(10)로 이송된다. 상기 감압잔사유는 감압증류공정에서 220~250℃로 감압증류하는데 이 감압증류온도는 상압에서 증류할 경우 380~420℃에 해당하므로 감압잔사유는 탈염기(1)의 상압 탈염온도 330℃에서 유분의 증류가 일어나지 아니하므로 가스가 발생되지 아니하며 감압잔사유의 투입 온도는 250℃이하로서 염소가스와 유분이 섞이는 문제가 없다.(상기 특허등록 제10-0551939호나 특허등록 제10-0693464호의 경우는 염소가스와 유분이 섞여 유분에서 다시 염소를 분리하여야 하는 문제가 있을 수 있다.) At this time, the demineralizer (1) is provided with a partition (8) in the upper front of the inner circumferential surface, the partition (8) is filled with a decompression residue oil so that the solid waste synthetic resin is demineralized by a debase screw (4). Continuously flowing into the inside of 1) chlorine gas generated from the inside is not flowed back out of the chlorine gas outlet (5) is discharged only to the neutralization reactor (10). The vacuum residue is distilled under reduced pressure at 220-250 ° C. in the vacuum distillation process. The vacuum distillation temperature corresponds to 380-420 ° C. when distilled at atmospheric pressure. Since no distillation of the oil occurs, no gas is generated and the input temperature of the vacuum residue is 250 ° C or less, so there is no problem of mixing chlorine gas and oil. (In the case of Patent Registration No. 10-0551939 or Patent Registration No. 10-0693464) May have a problem in that chlorine gas and oil are mixed to separate chlorine from the oil again.)
탈염공정에서 고체 합성수지만 가열할 경우 전열면에서는 탄화가 되면서도 상부 방열면은 고체 외피의 경화로 염소의 배출이 어렵지만 액상의 감압잔사유와 함께 가열하면 외피의 경화가 없어 염소의 배출이 훨씬 용이하다. 즉, 염소 분해온도보다 비점이 높은 감압잔사유와 고체 폐합성수지를 함께 가열하므로 높은 전열효과로 탄화와 유분의 증류 없이 염소만 분해 증류하여 원료유와 염소가 섞이지 않고 감압잔사유가 가스를 칸막이(8) 밖으로 나가지 않도록 밀봉하므로 안전하게 고체 탄화수소계 유기폐기물을 연속으로 유입하게 된다.(상기 종래의 EPS겔 또는 폐유는 전열 또는 밀봉역할은 가능하지만 염소를 분리할 경우 염소와 유분의 증류가 동시에 이루어진다.)When heating only the synthetic resin in the desalting process, it is hard to discharge chlorine due to hardening of the outer skin while the heat dissipating surface is carbonized, but it is much easier to discharge chlorine because it does not harden the outer skin when heated together with the liquid residue. . That is, since the decompression residue oil and the solid waste synthetic resin, which have a boiling point higher than the chlorine decomposition temperature, are heated together, only the chlorine is decomposed and distilled without carbonization and distillation due to the high heat transfer effect. 8) It is sealed so as not to go out, so that the solid hydrocarbon-based organic waste is continuously introduced. (The conventional EPS gel or waste oil is capable of heat transfer or sealing, but when chlorine is separated, chlorine and oil are distilled at the same time. )
상기 탈염기(1)로부터의 용융 원료유가 원료유이송펌프(13)로부터 열분해기(14)에 공급되면 투입된 원료유는 수직의 열분해기(14) 내부에 수평으로 설치되어 있는 열분해가열기(15)에 의해 380~450℃로 열분해된다. When the molten raw material oil from the desalting machine (1) is supplied to the pyrolyzer (14) from the raw material feed pump (13), the injected raw material oil is pyrolysis heater (15) installed horizontally in the vertical pyrolyzer (14). It thermally decomposes to 380 ~ 450 ℃.
상기 원료유는 열분해가열기(15)로부터의 열적 에너지에 의해 분해 증류되어 가스배출블로워(27)에 의해 열분해가열기(15) 상부에 위치한 환류응축기(19)로 이송된다. 내부의 압력은 상압 조건이며 증류된 기체는 열분해가열기(15) 상부에 위치한 환류반응탑(18)과 환류응축기(19)로 올라가면서 응축되어 고비점 물질은 다시 열분해기(14)로 환류한다. 환류응축기(19)의 열매체는 환류냉매냉각기(20)와 환류냉매냉각팬(21)에 의해 온도가 조절되고 냉매순환펌프(22)에 의해 순환된다. The crude oil is decomposed and distilled by thermal energy from the
상기 열분해기(14)에서 분해가 계속되면 하부에는 분해에 의해 코크스와 같은 고형물질이 늘어나서 분해속도가 느려지므로 열분해를 안정하게 이루어지게 하기 위하여 일정 시간마다 일정 물량을 고형화공급펌프(46)로 고형화기(47)에 보낸다.If the decomposition continues in the
고형화기(47)는 고형화용기(48)와 그 외부 주위의 고형화화실(49)로 구비되어 있다. The
고형화용기(48)는 내부에 투입된 고점도 미분해유가 열분해기(14)에서의 분해온도보다 더 높은 650~750℃로 가열 분해되어 증류된 가스가 고형화증류가스출 구(51)를 통해 환류반응탑(18)으로 이송된다. 열분해를 통해 용융되고 남은 고형찌꺼기 분말은 가스순환블로워(60)에 의해 고형화용기(48)와 코크스분리기(54)를 순환하면서 코크스분리기(54)로 이송된다.The
한편, 고형화기(47)는 필요에 따라 2개를 설치하여 교대로 사용할 수 있다. On the other hand, the two
코크스분리기(54)의 코크스분리접촉탑(55)에 투입된 고형화용기(48)로부터의 고형찌꺼기 물질인 코크스 분말은 물순환펌프(59)가 물을 상부에 위치한 물분무기(56)와 코크스분리접촉탑(55)과 코크스분리냉각기(57) 및 여과기(58)로 강제순환시켜 여과기(58)에서 포집된다.The coke powder, which is a solid residue material from the
또한, 여과기(58)에 포집된 코크스 분말은 필요에 따라 2개의 여과기로 교대하여 코크스 분말을 제거하거나, 이송용 스크류에 의해 연속적으로 수면 위로 배출할 수도 있다. In addition, the coke powder collected in the
상기 열분해기(14)에서 비점이 조정된 분해 유증기는 유증기응축반응탑(23)에서 상온의 폐유 및 물로 희석한 10~30중량%의 저농도 메탄올수용액과 혼합 접촉하여 응축된다.In the pyrolyzer (14), the boiling point of which the adjusted boiling point is condensed by mixing and contacting the low concentration methanol aqueous solution of 10-30% by weight diluted with waste oil and water at room temperature in the steam condensation reaction tower (23).
이때 10~30중량%로 희석된 메탄올수용액 투입량은 열분해기(14)의 환류응축기(19)로부터 이송된 유증기와 폐유의 중량에 대하여 30~50중량% 투입한다. At this time, the amount of methanol aqueous solution diluted to 10 to 30% by weight is added to 30 to 50% by weight based on the weight of the oil vapor and the waste oil transferred from the
미응축된 유증기는 유증기응축기(24)에 응축되어 메탄올반응기(32a)(32b)에 교대로 저장되고 8~10시간 저속 교반하여 유증기와 메탄올을 반응시킨다. 이 과정에서 열분해기(14)에서 열분해된 유증기에 함유된 불포화 탄화수소, 황산화물, 질소화합물들이 메탄올과의 반응에 의하여 고분자 물질로 되어 악취, 색상, 타르물질 이 감압증류기(34)에서 증류되지 않도록 응집시켜 분리한다.The uncondensed vapor is condensed in the
액상불순물응집반응이 끝난 불순물응집원료유는 불순물응집원료유공급펌프(33)로 감압증류기(34)에 보내 감압재증류한다.The impurity agglomeration raw material oil which has completed the liquid impurity agglomeration reaction is sent to the pressure
본 발명의 감압증류기(34)는 열적으로 불안정한 불순물응집원료유를 감압온도 220~250℃의 저온으로 증류하고 감압증류된 가스는 감압증류기응축기(41)로 보내 응축시켜 정제유는 정제유저장조(43)로 보내 저장하며, 감압증류기(34)에서 응축되지 않은 미응축가스는 감압펌프(42)를 통해 가스정제기(28)로 이송된다.The
또한, 열분해를 통하여 얻은 점도와 비점이 낮은 열분해유증기를 열분해하지 않은 점도와 비점이 높은 폐유와 함께 감압증류하므로 등유나 경유와 같은 점도와 비점의 연료유로 생산할 수 있도록 한다.In addition, since the pyrolysis oil vapor obtained by pyrolysis and low boiling point pyrolysis distilled together with the non-pyrolysis viscosity and high boiling point waste oil can be produced as fuel oil having the same viscosity and boiling point as kerosene or diesel.
상기 감압증류기응축기(41)와 유증기응축기(24)에서 배출되는 미응축가스는 자체 연료로 사용하는데 미응축가스는 연로로서는 문제가 없으나 미응축가스에는 불포화 탄화수소가 많아 시간이 흐르면서 불포화 탄화수소는 고분자로 응집되어 타르가 생성하고 이 타르는 가스안전장치 및 연소장치에 부착되어 기기의 고장과 사고의 원인이 되므로 본 발명의 감압펌프(42)와 가스배출블로워(27)에 의해 이송된 미응축가스는 90~99중량%의 고순도 메탄올이 충진된 가스정제기(28)에서 타르 등 불순물이 포함된 가스를 정제하고 가스압축기(30)로 압축하여 자체 연료로 사용하도록 가스저장조(31)에 저장한다. The uncondensed gas discharged from the
도 1은 본 발명에 따른 공정흐름도이다.1 is a process flow diagram according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 탈염기의 설명도이다.2 is an explanatory diagram of a demineralizer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 감압증류기의 설명도이다.3 is an explanatory view of a reduced pressure distillation machine according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1. 탈염기 2. 탈염기스크루피더1.
3. 감압잔사유입구 4. 탈염기스크루 3.
5. 염소가스출구 6. 원료유출구5.
7. 경화물출구 8. 칸막이7. Cured product outlet 8. Partition
9. 탈염기가열재킷 10. 중화반응기9.
11. 중화액순환펌프 12. 배기블로워11.
13. 원료유이송펌프 14. 열분해기13. Raw
15. 열분해가열기 16. 열분해버너15.
17. 배기가스출구 18. 환류반응탑17.
19. 환류응축기 20. 환류냉매냉각기 19.
21. 환류냉매냉각팬 22. 냉매순환펌프 21. Refrigerant
23. 유증기응축반응탑 24. 유증기응축기 23. Steam
25. 메탄올투입기 26. 폐유투입기25.
27. 가스배출블로워 28. 가스정제기27.
29. 가스정제기순환펌프 30. 가스압축기29. Gas
31. 가스저장조 32a, 32b. 메탄올반응기31.
33. 불순물응집원료유공급펌프 34. 감압증류기33. Impurity coagulation raw material
35. 감압증류기케이싱 36. 불순물응집원료유입구35.
37. 감압증류가스출구 38. 가열재킷37. Vacuum
39. 내부도포블레이드 40. 감압잔사유출구 39.
41. 감압증류기응축기 42. 감압펌프41.
43. 정제유저장조 44. 미증류잔사유수조43. Refined
45. 잔사유공급펌프 46. 고형화공급펌프 45. Residual
47. 고형화기 48. 고형화용기47. Solidifying
49. 고형화화실 50. 고형화스크루피더49.
51. 고형화증류가스출구 52. 고형화버너51. Solidified
53. 고형화버너가스출구 54. 코크스분리기53. Solidified
55. 코크스분리접촉탑 56. 물분무기55. Coke
57. 코크스분리냉각기 58. 여과기57.
59. 물순환펌프 60. 가스순환블로워59.
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