KR20100036062A - 폐플라스틱 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐플라스틱의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 열분해 단계와 플라즈마 반응 단계를 별도로 수행하여 플라즈마 반응에서 원하는 기체 조성을 만들수 있고 미반응 및 부반응을 줄일 수 있다. 또한, 전력분야에서 사용되는 절연 플라스틱의 경우 필러의 함량이 높은 바, 무기물 및 유가 금속의 회수 단계를 포함하여, 폐플라스틱의 재활용율 및 자원회수율이 높다.
또한, 상기 장치는 플라즈마 반응기의 규모를 작게 할 수 있어, 플라즈마 반응로의 열손실이 작고 전력 소모도 감소하여 비용이 절감될 수 있다.
폐플라스틱, 플라즈마, 절연 재료, 열분해

Description

폐플라스틱 처리 방법 및 장치 {Method and Apparatus for treating plastic wastes}
본 발명은 폐플라스틱 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전력분야에서 절연재료로 사용되었던 플라스틱 폐기물을 열분해를 거쳐 용융된 열분해 잔류물과 기체 생성물을 분리하고, 상기 기체 생성물을 플라즈마를 이용하여 반응시켜 원하는 기체 조성으로 전환시키는 단계를 포함하는, 버려지는 폐기물로부터 자원 및 에너지를 회수하는 폐플라스틱 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 전력 설비의 확충에 대한 대안으로 상용 전압을 높여 설비를 운영하려는 시도가 행해지고 있다. 이에 따라 전기 절연 성능을 이전보다 높일 필요를 가져온다.
최근 소재 기술의 발전으로 개발되기 시작한 폴리머 절연재는 가벼워 시공이 간편하고 공사비용을 현저히 줄일 수 있는 등 경제적이며 전기적 특성도 우수하여 그 사용이 급격이 증가하고 있다. 절연재 애자, 전선 및 전력용 케이블의 절연 피 복재, 이들의 접속을 위해 사용되는 각종 접속재로 폴리머 절연 재료가 사용되고 있다.
문제는 수명을 다한 폴리머 절연 재료의 처리 방법이다. 폴리머 절연 재료들은 세리믹에 비해 수명이 상대적으로 짧아 향후 수명 종기에 이른 폐기물의 배출이 증가할 것으로 예상되고 이에 따른 폐기물 처리 비용도 급격이 증가할 것으로 예상된다.
현재까지 수명 종기에 이른 폐기물들은 일부 재활용이 가능한 부분을 소량 재활용하는 것을 제외하고는 대부분 매립이나 소각에 의해 처리하는 것으로 알려져 있으며 이 과정에서 토양이나 지하수의 오염과 같은 2차 오염의 문제와 소각시 대기오염물질을 배출하는 것과 같은 대기오염 문제를 야기하는 것으로 알려져 있다.
석유나 코크스등의 화석 연료를 이용하여 플라스틱을 소각하는 방법이 있으나, 가열온도에 한계에 있어 절연 재료로 사용되는 필러가 많이 함유된 플라스틱의 경우 소각잔사중에 존재하는 무기물이나 금속을 용융하기 어렵다.
전기식 용융방법은 금속등의 용융은 가능하나, 탄소전극을 사용하는 경우 전극 소모량이 많고 일산화탄소에 대한 안전대책이 필요하다.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 필러등의 함량이 통상의 플라스틱보다 높은, 전력분야에서 절연재료로 사용되었던 폐플라스틱을를 친환경적으 로 처리하고, 에너지 및 무기물등을 회수할 수 있는 폐플라스틱 처리 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
폐플라스틱을 열분해시키는 열분해 단계;
상기 열분해 단계에서 생성된 기체를 플라즈마를 이용해 산소 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체를 생성하는 플라즈마 반응 단계;
상기 플라즈마 반응 단계에서 생성된 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 세정 단계; 및
상기 세정 단계를 거친 기체를 회수하는 기체 회수 단계를 포함하는 폐플라스틱 처리 방법을 제공한다.
상기 열분해 단계후에 열분해 잔류물을 기체 생성물과 분리하는 열분해 잔류물 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세정 단계는 수증기를 공급하여 황 또는 염소성분을 제거하는 공정일 수 있다.
상기 세정 단계후에 생성된 액체를 분리하는 액체 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 폐플라스틱은 전력분야에서 사용되었던 절연재료일 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
폐플라스틱의 열분해를 수행하는 열분해로;
상기 열분해로와 연결되고 일측부에 수증기 공급구 및 기체 공급구가 형성된, 상기 열분해에 의한 기체 생성물을 플라즈마를 이용하여 상기 공급구로부터 공급된 산소 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체로 전환시키는 플라즈마 반응로;
상기 플라즈마 반응로에서 생성된 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 세정 장치; 및
상기 세정 장치를 통과한 기체를 회수하는 기체 회수 장치를 포함하는 폐플라스틱 처리 장치를 제공한다.
상기 폐플라스틱 처리 장치는 상기 열분해로의 하부와 연결되고 열분해후 생성된 열분해 잔류물을 회수하는 잔류물 회수로를 더 포함할 수 있다.
상기 세정 장치는 플라즈마 반응로에서 생성된 기체에 수분을 공급하여 황 또는 염소 성분을 제거하는 장치일 수 있다.
상기 폐플라스틱 처리 장치는 상기 세정 장치의 하부와 연결되고 세정후 생성된 액체 생성물을 분리하는 액체 회수로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 방법 및 장치에 의하면 플라즈마 반응로를 종래의 반응기보다 소규모로 설치할 수 있고, 플라즈마 반응로내에서 온도 구배에 따른 에너지 소모가 작아 경제적이다. 플라즈마 반응로 내에서 원하는 합성가스의 제조가 가능하므로 기체 조성의 조절이 가능하고, 미반응 물질 및 부반응을 줄일 수 있어 폐플라스틱 의 재활용율 및 에너지 회수율이 높다.
전기 절연재료로 사용되어 필러의 함량이 높은 플라스틱을 완전히 분해하여 무기물 및 유가 금속의 회수가 가능하다.
플라즈마를 이용하므로 대기 오염물질이나 용융 잔재물의 발생이 일반적인 소각처리나 기타 화석연료를 사용하는 용융법에 비해 적어 친화경적이다. 또한, 폐기물중 염소 및 황등의 성분을 제거하여 이들을 배출허용 기준치 이내로 제어하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 폐플라스틱 처리 방법을 순차적으로 도시한 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 폐플라스틱 처리 방법은 열분해 단계(S10); 플 라즈마 반응 단계(S20); 세정 단계(S30); 및 기체 회수 단계(S40)를 포함한다.
또한, 상기 열분해 단계후에 열분해 잔류물 분리 단계(S21)를 더 포함할 수 있고, 상기 세정 단계후에 액체 분리 단계(S41)를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에 의하면, 열분해 단계와 플라즈마 반응 단계가 분리되어 있어 열분해로 가스화된 기체만이 플라즈마 반응 단계를 거치게 되므로 플라즈마 반응로의 규모를 기존의 폐기물 처리를 위한 것보다 줄일 수 있어 전력 소모량이 작다. 또한, 기존 플라즈마 반응기보다 규모가 작으므로 온도 구배에 따른 에너지 손실을 줄일 수 있다.
상기 열분해 단계(S10)는 투입된 폐플라스틱을 열분해하는 단계이다.
상기 열분해에 의해 고체 플라스틱 폐기물중 연소 성분은 기화되고, 무기물 또는 유가금속은 용융되어 기화된 기체성분만 플라스마 반응을 거치게 되므로 플라즈마 반응기의 규모가 작아지며 전력 소모량도 감소된다.
상기 열분해는 약 500 내지 1000℃ 에서 수행될 수 있다. 열분해 온도는 폐 플라스틱 절연물의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 폐플라스틱 절연물을 개별적으로 처리하는 경우 열분해 최고 온도점에서 수행될 수 있다. 여러 폐플라스틱을 혼합해서 처리하는 경우 혼합된 폐기물의 최고 열분해 온도 또는 혼합된 폐기물의 최처 열분해 온도와 최고 열분해 온도사이에서 온도를 단계적으로 변화시켜가며 열분해를 수행할 수도 있다.
상기 폐플라스틱은 전력분야에서 절연 재료로 사용되었던 플라스틱일 수 있다.
절연 재료로 사용되는 폴리머들은 10,000kcal/kg 의 높은 열량을 가져 일반 생활 폐기물의 약 3배에 이르는 열량을 가진다. 하기 표 1 은 절연 재료로 사용되는 폴리머의 열량을 나타낸 것이다. 따라서, 절연 재료로 사용되는 폴리머를 효과적으로 회수하여 재이용하는 방안이 강구되면 폐기물의 처리비용을 줄일 수 있고, 자원재순환도 가능해진다.
폴리머 종류 열량(kcal/kg)
폴리에틸렌(PE) 폴리플로필렌(PP) 폴리비닐클로라이드(PVC) 폴리스틸렌(PS) 11,110 11,000 4,380 9,950
또한, 전력분야에서 절연 재료로 사용되었던 폐플라스틱들은 하기 표 2 를 참조하면, 일반 폐기물들이 가지는 복잡한 성분 조성과는 달리 대부분 탄소와 수소로 구성되어 있고, 무기 필러등이 포함되어 있다. 따라서, 비교적 간단한 공정으로 폐기물의 완전한 처리가 가능할 수 있다. 하기 표 2 는 전력분야에서 사용되는 절연물인 애자와 접속재 및 케이블 피복에 사용되는 폴리머 재료들을 대상으로 한 원소 분석 결과이다.
소재명 Nitrogen % Carbon % Hydrogen % Sulphur % Oxygen % Chloride %
Silicon 애자 0.01이하 12.55  5.61  0.01이하 11.73  0.0012
EPDM 애자 0.08  32.46  7.99  0.01이하 18.90  0.0023
직선접속재 중간 0.08  59.21  10.02  0.01이하 1.01  0.0006
XLPE(케이블) 0.01이하 80.51  17.69  0.01이하 1.21  0.0022
직선접속재 표층 0.10  89.26  10.35  0.01이하 0.18  0.0011
폴리머 (PVC) 0.01이하 47.37  5.76  0.01이하 15.01  0.0023
애자 rod (FPR) 0.07  20.91  2.33  0.01이하 6.53  0.0009
상기 플라즈마 반응 단계(S20)는 열분해 단계에서 연소 성분의 기화로 생성된 기체를 플라즈마를 이용해 산소 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체를 생성하는 단계이다.
상기 반응 단계에서 플라즈마에 의해 라디칼이 형성되고 산소 성분 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체 성분이 형성된다. H2, CO2 뿐만 아니라 메탄, 에탄 등도 형성할 수 있다.
생성하고자 하는 기체의 종류에 따라 산소 또는 수증기의 공급량이 달라질 수 있다. 예를 들어, 공기내 비활성 기체인 질소 성분을 줄여 장치의 부담을 줄이고, 공기내 산소의 양을 조절하여 일산화탄소, 이산화탄소의 생성량을 조절할 수 있으며, 도입되는 수증기의 양으로 기체 성분 중 수소의 함량을 조절할 수도 있다.
상기 플라즈마 반응은 1000 내지 1500℃ 범위에서 수행될 수 있다. 상기 반응온도는 당업자가 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다.
상기 열분해 잔류물 분리 단계(S21)는 열분해후 열분해 잔류물을 열분해에 의해 생성된 기체와 분리하는 단계이다.
절연 재료로 사용되는 플라스틱은 필러등 무기물의 함량이 통상의 플라스틱 폐기물보다 높다. 열분해 단계에서 무기물 또는 유가금속등이 용융되고 이를 상기 열분해 잔류물 분리 단계에서 열분해에 의해 생성된 기체와 분리하므로 무기물 또는 유가 금속의 회수가 가능해진다.
상기 분리된 무기물들은 비중 분리법에 의해 각각의 순순한 성분으로 분리될 수도 있다. 상기 비중 분리법은 당 업계에 공지된 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
상기 세정 단계(S30)는 플라즈마 반응 단계에서 생성된 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 단계이다.
폐기물중에는 S 또는 Cl성분등이 함유될 수 있고 이 원소들이 H2O와 반응하여 플라즈마 반응 후 기체에는 H2S, HCl등이 포함되어 있을 수 있다. 상기 성분들은 대기오염을 유발하며, 설비부식 등의 문제를 일으킬 수 있으므로 세정 단계에서 상기와 같이 불필요한 성분들을 제거한다. 따라서, 황 또는 염소성분을 배출허용 기준치 이내로 제어하는 것도 가능하다.
상기 세정 단계는 수증기를 공급하여 황산화물 또는 염소가스등을 황산 또는 염화수소 형태로 제거하는 습식 공정일 수 있다. 습식 공정에 의해 생성된 황산 또는 염산용액은 액체 성분으로 별도로 분리되어진다.
상기 세정 단계는 흡착제등을 사용하여 불필요한 성분을 흡착시키는 건식 공정일 수 있다. 이 때, 상기 흡착제는 제거하고자 하는 성분에 따라 당업자가 적절하게 조절할 수 있다.
상기 기체 회수 단계(S40)는 상기 세정 단계를 거치면서 오염 물질이 제거된 기체를 회수하는 단계이다.
상기에서 회수된 가스는 가스엔진이나 가스터빈등에 도입되어 에너지원으로 사용될 수 있다. 또한, 회수된 가스를 수소 및 탄화수소별로 분리하여 이들을 원료로 사용하는 생산 공정에 사용할 수도 있다.
상기 액체 분리 단계(S41)는 상기 세정 단계에서 생성된 액체를 기체와 분리하는 단계이다.
상기 액체 분리 단계에 의해 산성 폐액등이 분리되고 이는 정제되어 필요한 곳에 사용될 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 폐플라스틱 처리 장치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 폐플라스틱 처리 장치는 열분해로(10); 플라즈마 반응로(20); 기체 세정 장치(30); 및 기체 회수 장치(40)를 포함한다. 또한, 무기물 회수로(14) 및 액체 회수로(31)를 더 포함할 수 있다.
상기 폐플라스틱 처리 장치는 열분해로와 플라즈마 반응로가 별도로 구비되어 있어, 열분해 가스만이 플라즈마 반응로로 유입되므로 플라즈마 반응로의 규모를 작게 할 수 있고, 에너지 손실도 작으며, 플라즈마 반응로에서 필요한 합성가스의 제조가 가능하다.
상기 열분해로(10)는 폐플라스틱의 열분해를 수행한다.
상기 열분해로(10)는 폐플라스틱 투입구(11) 및 가열수단(12)을 포함하며, 상기 열분해로의 하부에는 잔류물 회수로(14)가 연결될 수 있으며, 상기 가열수단(12)은 가열수단 구동부(13)와 연결되어 있다.
상기 폐플라스틱 투입구(11)를 통해 열분해로에 폐플라스틱이 투입되고 상기 열분해로(10)에서 폐플라스틱의 열분해가 일어나며, 연소 성분인 유기물은 가스화되고, 무기물이나 유가금속은 용융된다.
상기 가열수단(12)은 열분해로의 내부에 장착되어 열분해로에 열을 공급한다.
상기 가열수단은 전기를 열원으로 사용하는 것일 수 있다.
상기 가열수단 구동부(13)는 가열수단과 연결되고, 가열수단을 작동시킨다.
상기 잔류물 회수로(14)는 상기 열분해로의 하부와 연결되고, 열분해후 열분해 잔류물을 분리회수한다.
상기 잔류물 회수로에 회수된 용융 무기물등은 비중 분리법 또는 당업계에 공지된 분리법을 사용하여 각 무기물 또는 유가금속으로 분리할 수 있다. 따라서, 절연재료로 사용되는 무기필러의 함량이 높은 플라스틱의 경우 자원 회수율 및 재활용율이 증가하게 된다.
상기 플라즈마 반응로(20)는 상기 열분해로와 연결되고, 일측에 수증기 공급구(23) 및 기체 공급구(24)가 형성되어 있다. 또한, 상기 플라즈마 반응로 (20)는 플라즈마 토오치(21)를 포함하고, 상기 플라즈마 토오치는 플라즈마 토오치 구동부(22)와 연결되어 있다.
상기 플라즈마 반응로에서 열분해에 의한 기체 생성물을 플라즈마를 이용하여 상기 공급구로부터 공급된 기체 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체 조성으로 전환시킨다.
상기 플라즈마 토오치(21)는 상기 플라즈마 반응로의 내부에 장착되어 플라즈마 반응로에 플라즈마 분위기를 형성한다.
플라즈마에 의해 라디칼이 형성되며, 탄소, 수소 및 산소등의 반응이 일어나 합성가스의 제조가 가능해진다.
상기 플라즈마 토오치(21)는 그 내부에 전극, 노즐, 가스유입계통과 냉각계통등이 내장되어 있는 공지의 것을 사용할 수 있다.
상기 플라즈마 토오치 구동부(22)는 상기 플라즈마 토오치와 연결되고 플라즈마 토오치가 플라즈마열을 발생하도록 한다. 상기 플라즈마 토오치 구동부는 전원과 가스탱크등이 포함된 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있다. 상기 전원은 플라즈마 토오치내의 전극에 전기를 공급하여 아아크(arc)를 발생하기 위한 것이고, 가스탱크는 전극 사이를 통과하는 가스를 공급하기 위한 것이다.
상기 수증기 공급구(23)는 수증기 발생장치(25)와 연결되어 플라즈마 반응로 내부로 수증기를 공급한다.
상기 기체 공급구(24)는 기체 저장고(26)와 연결되어 원하는 기체를 플라즈마 반응로 내부로 공급한다. 상기 기체는 공기 또는 산소 등이 될 수 있으며, 필요에 따라 공기 중 산소 함량을 증가시킬 수도 있다.
상기 세정 장치(30)는 상기 플라즈마 반응로(20)와 연결되고 상기 플라즈마 반응로를 거친 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 장치이다. 상기 세정 장치(30)의 하부에 액체 회수로(31)가 연결될 수 있다.
상기 세정 장치를 거치면서 기체 내 포함된 황 또는 염소성분이 제거되므로 오염물질의 배출이 줄고, 이들을 배출 허용치 이내로 조절하는 것이 가능하다.
상기 세정 장치내에서 플라즈마 반응로를 거친 기체에 수분을 가하여 황 또는 염소 성분은 황산 또는 염산의 액상 형태로 만들어 제거하는 습식 공정을 수행할 수 있다. 또한, 세정 장치 내부에 흡착제를 주입하여 불필요한 성분을 흡착시키는 공정을 수행할 수도 있다.
상기 액체 회수로(31)는 상기 세정 장치의 하부와 연결되고 세정 장치에서 생성된 액체를 분리 회수하는 장치이다.
상기 기체 회수 장치(40)는 상기 기체 세정 장치와 연결되고 상기 기체 세정 장치를 통과한 기체를 회수하는 장치이다.
상기 기체 세정 장치를 통과한 불순물이 제거된 기체를 회수 장치로 모은 후 종류별로 분리하여 발전소 또는 산업분야에서 활용할 수 있다.
상기 기체 회수 장치에는 혼합 기체를 그 조성별로 분리하는 공정이 수행될 수 있으므로 일측면에 압력계(41) 및 온도계(42)가 부착되어 있을 수 있다.
이하, 실시예와 실험예를 통하여 본 발명을 설명한다.
<실시예 1>
폐플라스틱 절연물 중 실리콘 애자 20%, EPDM 애자 20%, XLPE 류 5%, EP 성분의 직선 접속재 30%, PVC 5% 및 FRP 애자 로드(rod) 등으로 이루어진 폐플라스틱 약 200g 을 열분해로에 투입하고 500℃ 부터 1000℃ 까지 100℃ 간격으로 온도를 바꾸면서 열분해를 수행하였다. 열분해 후 생성된 기체 생성물은 플라즈마 반응로로 이동시키고, 열분해 잔류물은 회수하였다.
플라즈마 반응기에 순도 90% 인 산소와 스팀을 공급시켜 상기 열분해 기체 생성물과 반응시켰다. 플라즈마 반응 후에 생성된 기체는 세정 장치에 공급하고, 세정 장치에 세정액을 공급하였다. 세정장치에서 생성된 액체는 액체 회수로를 통해 분리하고, 기체는 다시 기체 회수 장치로 이동시켜 회수하였다.
<실험예 1>
상기 실시 예 1 의 공정을 통해 처리하는 경우 각 공정 단계에서 생성된 물질의 종류 및 함량을 GC(Gas Chromatography)로 분석하여 하기 표 3 에 나타내었다.
열분해 단계 플라즈마 반응 단계 세정 단계
성분 함량(%) 성분 함량(%) 성분 함량(%)
탄소 27.569 CO 26.02 CO 26.03
수소 5.398 CO2 1.37 CO2 1.37
산소 8.376 H2 30.13 H2 30.14
질소 0.043 H2S 0.001 H2S 0.00
0.008 HCl 0.001 HCl 0.00
염소 0.001 NH3 0.03 NH3 0.00
무기물 58.605 N2 42.44 N2 42.46
상기 표 3 에 나타난 바와 같이, 열분해 후 별도의 플라즈마 반응 단계를 거친 후에 가연성 기체인 수소기체의 양이 6 배 정도 증가하고, 일산화 탄소의 함량도 증가한 반면, 세정단계를 거친후에는 불필요한 기체인 황산화물, 염소 및 암모니아 성분이 완전히 제거되었음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법 및 장치를 사용하는 경우 폐플라스틱을 처리하여 원하는 기체성분을 회수할 수 있으며, 이를 다시 에너지원으로 사용할 수 있어 자원 및 에너지 회수율이 높다.
도 1 은 본 발명의 폐플라스틱 처리 방법을 순차적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐플라스틱 처리 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

Claims (9)

  1. 폐플라스틱을 열분해시키는 열분해 단계;
    상기 열분해 단계에서 생성된 기체를 플라즈마를 이용해 산소 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체를 생성하는 플라즈마 반응 단계;
    상기 플라즈마 반응 단계에서 생성된 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 세정 단계; 및
    상기 세정 단계를 거친 기체를 회수하는 기체 회수 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열분해 단계후에 열분해 잔류물을 기체 생성물과 분리하는 열분해 잔류물 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계가 수증기를 공급하여 황 또는 염소성분을 제거하는 공정인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계후에 생성된 액체를 분리하는 액체 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폐플라스틱이 전력분야에서 사용되는 절연 재료인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 방법.
  6. 폐플라스틱의 열분해를 수행하는 열분해로;
    상기 열분해로와 연결되고 일측부에 수증기 공급구 및 기체 공급구가 형성된, 상기 열분해에 의한 기체 생성물을 플라즈마를 이용하여 상기 공급구로부터 공급된 기체 또는 수증기와 반응시켜 원하는 기체로 전환시키는 플라즈마 반응로;
    상기 플라즈마 반응로에서 생성된 기체를 세정하여 불필요한 성분을 제거하는 세정 장치; 및
    상기 세정 장치를 통과한 기체를 회수하는 기체 회수 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열분해로의 하부와 연결되고 열분해후 생성된 열분해 잔류물을 회수하는 잔류물 회수로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 세정 장치가 플라즈마 반응로를 거친 기체에 수분을 공급하여 황 또는 염소 성분을 제거하는 장치인 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 세정 장치의 하부와 연결되고 세정후 생성된 액체를 분리하는 액체 회수로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115463952A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 华南师范大学 一种促进废塑料向次生碳源转化的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220025501A (ko) 2020-08-24 2022-03-03 주식회사 엘지화학 염소계 슬러지로부터 금속 성분을 회수하는 방법
KR102575814B1 (ko) * 2021-10-05 2023-09-08 대한민국 플라스틱 분해 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4231771A1 (de) * 1992-09-23 1994-03-24 Bayer Ag Verfahren zur Verstromung von Kunststoffabfällen
KR100256401B1 (ko) * 1998-03-16 2000-05-15 윤명조 수소-산소 플라즈마토치를 이용한 폐기물의 자원화 공정 및 그 장치
JP2003147373A (ja) * 2001-11-13 2003-05-21 Eco Technos:Kk プラズマによる有機物のガス化方法
KR20070019362A (ko) * 2005-08-12 2007-02-15 (주) 보고하이테크 폐기물 열분해 처리장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115463952A (zh) * 2021-06-11 2022-12-13 华南师范大学 一种促进废塑料向次生碳源转化的方法

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