KR20100117786A - 탄화수소폐기물 열분해장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각종 탄화수소폐기물을 정제유로 재생하는 공정에서 용융처리된 폐합성수지, 폐타이어 등의 고체 탄화수소폐기물과 폐윤활유 등의 액체 탄화수소폐기물을 고온으로 열분해하여 증류시키는 열분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평으로 눕혀진 원통형의 케이싱으로 일측면 상부에는 원료유투입구가 형성되어 있고 상부 가운데부분에는 유증기배출구가 형성되어 있으며 하단부 타측에는 미분해유 및 코크스를 침전분리조로 보내는 순환배출구가 형성되어 있고 타측면 상부에는 상기 침전분리조로부터의 저점도미분해유가 유입되는 순환유입구가 형성된 원료유저장조과, 상기 원료유저장조의 내측 하부를 횡방향으로 가로질러 회전가능하게 관통설치되어 있되 일측에는 버너가 장착되는 버너설치구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있고 타측에는 배기가스배출구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있어 상기 버너에 의해 일정온도로 가열되면서 원료유저장조 내부에 저장된 원료유를 가열 분해하여 증류시키는 열분해가열로와, 수직으로 세워진 원통형으로 일측 하부에는 상기 순환배출구와 연결된 하부유입구가 형성되어 있고 일측 상부에는 상기 순환유입구와 연결된 상부배출구가 형성되어 있으며 내측 하부에는 교반날개가 회전구동되도록 장착되어 있어 유입된 미분해유 및 코크스를 교반 및 침전시켜 저점도미분해유는 상부배출구를 통해 원료유저장조로 보내고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 형성된 코크스배출구를 통해 배출시키는 침전분리조로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치에 관한 것이다.
열분해장치, 원료유저장조, 열분해가열로, 침전분리조, 환류응축부
Description
본 발명은 각종 탄화수소폐기물을 정제유로 재생하는 공정에서 용융처리된 폐합성수지, 폐타이어 등의 고체 탄화수소폐기물과 폐윤활유 등의 액체 탄화수소폐기물을 고온으로 열분해하여 증류시키는 열분해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평으로 눕혀진 원통형이나 타원형 통형상의 케이싱으로 일측면 상부에는 원료유투입구가 형성되어 있어 내부에 일정량의 원료유가 저장되도록 되어 있고 상부 가운데부분에는 유증기배출구가 형성되어 있어 가열 증류된 유증기를 배출하도록 되어 있으며 하단부 타측에는 미분해유 및 코크스를 침전분리조로 보내는 순환배출구가 형성되어 있고 타측면 상부에는 상기 침전분리조로부터의 저점도미분해유가 유입되는 순환유입구가 형성된 원료유저장조과, 상기 원료유저장조의 내측 하부를 횡방향으로 가로질러 회전가능하게 관통설치되어 있되 일측에는 버너가 장착되는 버너설치구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있고 타측에는 배기가스배출구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있어 상기 버너에 의해 일정온도로 가열되면서 원료유저장조 내부에 저장된 원료유를 가열 분해하여 증류시키는 열분해 가열로와, 수직으로 세워진 원통형으로 일측 하부에는 상기 순환배출구와 연결된 하부유입구가 형성되어 있고 일측 상부에는 상기 순환유입구와 연결된 상부배출구가 형성되어 있으며 내측 하부에는 교반날개가 회전구동되도록 장착되어 있어 유입된 미분해유 및 코크스를 교반 및 침전시켜 저점도미분해유는 상부배출구를 통해 원료유저장조로 보내고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 형성된 코크스배출구를 통해 배출시키는 침전분리조로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치에 관한 것이다.
현재 폐합성수지, 폐타이어 등의 고체 탄화수소폐기물 또는 폐윤활유 등의 액체 탄화수소폐기물을 고온으로 열분해하여 재생유를 생산하는 공정이 일반적으로 사용되고 있는데, 이와 같은 재생유 생산공정은 상기 고체 탄화수소폐기물을 용융처리하고 액체 탄화수소폐기물과 함께 혼합하거나 또는 각각 열분해장치에 투입하고 상기 열분해장치에서 350 ~ 500℃의 고온에서 장시간 가열하여 탄화수소폐기물(원료유)을 열분해시키며 이때 증류되는 유증기에서 불순물을 제거하고 일정 비점에 맞추어 응축처리하여 액상화된 재생유를 생산하게 된다.
그러나, 상기 재생유 생산공정에서 사용되는 종래의 열분해장치는 내부에 액체상태의 원료유를 투입하고 외측 하부에서 통상의 버너 등으로 내부의 원료유를 350 ~ 500℃로 가열하여 원료유가 분해 증류되면서 유증기가 발생되도록 되어 있는 데, 통상의 버너를 이용하여 열분해장치를 가열하는 과정에서 열분해장치의 하부 가열면이 받는 직접적인 온도는 600 ~ 900℃ 정도의 고온으로 유지되고 장시간동안 동일 부분이 계속적으로 열을 받아 팽창되고 팽창된 부분에 부착된 탄화물질(cokes)은 고정된 블레이드 등으로는 제거가 어려우며 동시에 열전달을 방해하여 가동시간이 지속될수록 상기 가열면이 고온부식 등으로 손상되어 장치의 유지 보수에 많은 어려움이 있었으며, 열분해장치의 외부에서 열을 가하는 구조로 되어 있어 방열(放熱)로 인한 에너지를 낭비하는 문제점이 있었고, 또한 열분해장치 내부의 원료유는 가열되면서 탄화물질이 발생되며 이 탄화물질은 열분해장치의 내측면에 달라붙어 버너로부터의 열을 차단하면서 전열효과를 감소시키도록 되어 있으며 이로 인해 버너의 가열온도를 더욱 높은 온도로 가열해야만 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 종래에는 촉매를 첨가하거나 수소처리 등을 통하여 원료유의 열분해 온도를 낮추고자 하는 시도가 있었으나 설비비 및 유지관리비 등의 상승으로 현실적으로 적용되지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로 원료유저장조의 내부를 가로질러 관통설치된 상태로 회전되는 열분해가열로를 구비하여 상기 열분해가열로가 원료유저장조 내부에 저장된 원료유를 전체적으로 고르게 가열하여 전열효율을 극대화하며, 상기 열분해가열로가 회전되는 구조로 되어 있어 버너의 열기가 일부분에만 국부적으로 가해지지 않아 열분해가열로가 고온부식되지 않도록 하고, 열분해가열로의 내부에는 제 1,2화염유도통이 설치되어 있고 열분해가열로의 회전에 의해 버너로부터의 열이 순환되면서 열분해가열로를 전체적으로 고르게 가열되도록 하며, 상기 열분해가열로의 외측을 감싼 상태로 회전가능하게 설치된 코크스분리틀에는 다수개의 블레이드와 스크루날이 구비되어 있어 열분해가열로의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 용이하게 분리하여 배출하도록 하고, 또한 상부에 연설되는 환류응축부에 의해 유증기에 포함되어 있는 고비점의 불순물 등을 응축시켜 원료유저장조로 환류시키는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 수평으로 눕혀진 원통형이나 타원형 통형상의 케이싱으로 일측면 상부에는 원료유투입구가 형성되어 있어 내부에 일정량의 원료유가 저장되도록 되어 있고 상부 가운데부분에는 유증기배출구가 형성되어 있어 가열 증류된 유증기를 배출하도록 되어 있으며 하단부 타측에는 미분해유 및 코크 스를 침전분리조로 보내는 순환배출구가 형성되어 있고 타측면 상부에는 상기 침전분리조로부터의 저점도미분해유가 유입되는 순환유입구가 형성된 원료유저장조과, 상기 원료유저장조의 내측 하부를 횡방향으로 가로질러 회전가능하게 관통설치되어 있되 일측에는 버너가 장착되는 버너설치구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있고 타측에는 배기가스배출구가 원료유저장조의 외측으로 돌출설치되어 있어 상기 버너에 의해 일정온도로 가열되면서 원료유저장조 내부에 저장된 원료유를 가열 분해하여 증류시키는 열분해가열로와, 수직으로 세워진 원통형으로 일측 하부에는 상기 순환배출구와 연결된 하부유입구가 형성되어 있고 일측 상부에는 상기 순환유입구와 연결된 상부배출구가 형성되어 있으며 내측 하부에는 교반날개가 회전구동되도록 장착되어 있어 유입된 미분해유 및 코크스를 교반 및 침전시켜 저점도미분해유는 상부배출구를 통해 원료유저장조로 보내고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 형성된 코크스배출구를 통해 배출시키는 침전분리조로 구성된 것에 본 발명의 특징이 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 원료유저장조의 내부를 가로질러 관통설치된 상태로 회전되는 열분해가열로를 구비하여 상기 열분해가열로가 원료유저장조 내부에 저장된 원료유를 전체적으로 고르게 가열하여 전열효율을 극대화할 수 있으며, 상기 열분해가열로가 회전되는 구조로 되어 있어 버너의 열기가 일부분에만 국부적으로 가해지지 않아 열분해가열로가 고온부식되지 않도록 할 수 있고, 열분해가열 로의 내부에는 제 1,2화염유도통이 설치되어 있고 열분해가열로의 회전에 의해 버너로부터의 열이 순환되면서 열분해가열로를 전체적으로 고르게 가열되도록 할 수 있으며, 상기 열분해가열로의 외측을 감싼 상태로 회전가능하게 설치된 코크스분리틀에는 다수개의 블레이드와 스크루날이 구비되어 있어 열분해가열로의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 용이하게 분리하여 배출 제거할 수 있고, 또한 상부에 연설되는 환류응축부에 의해 유증기에 포함되어 있는 고비점의 불순물 등을 응축시켜 원료유저장조로 환류시킴으로써 고순도의 정제유를 얻을 수 있는 효과가 있다,
이하 본 발명에 따른 구체적인 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치(1)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 각종 탄화수소폐기물을 정제유로 재생하는 공정에서 용융처리된 폐합성수지, 폐타이어 등의 고체 탄화수소폐기물과 폐윤활유 등의 액체 탄화수소폐기물을 고온으로 열분해하여 증류시키는 장치로서, 내부에 일정량의 각종 탄화수소폐기물(원료유)이 투입 저장되는 원료유저장조(2)와, 상기 원료유저장조(2)에 저장된 원료유를 소정의 온도로 가열 분해하여 증류시키는 열분해가열로(7)와, 상기 원료유저장조(2)로부터 보내지는 미분해유 및 코크스를 교반 및 침전시켜 상부의 저점도미분 해유는 다시 원료유저장조로 보내고 하부에 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 배출시키는 침전분리조(27)로 구성되어 있다.
상기 원료유저장조(2)는 도 1, 2, 4 내지 6에 도시된 바와 같이 내부에 일정량의 원료유가 투입되어 저장되는 부분으로, 수평으로 눕혀진 원통형이나 타원형 통형상의 케이싱으로 되어 있으며 일측면 상부에는 원료유투입구(3)가 형성되어 있어 내부에 일정량의 원료유가 저장되도록 되어 있고 상부 가운데부분에는 유증기배출구(4)가 형성되어 있어 상기 열분해가열로(7)의 의해 가열 증류된 유증기를 배출하여 다른 처리공정으로 보내 액상화된 정제류를 생산하도록 되어 있으며 하단부 타측에는 가열 분해시 원료유에서 발생되는 각종 미분해유 및 코크스를 상기 침전분리조(27)로 보내는 순환배출구(5)가 형성되어 있고 타측면 상부에는 상기 침전분리조(27)로부터의 저점도미분해유가 유입되는 순환유입구(6)가 형성되어 있다.
상기 열분해가열로(7)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 원료유저장조(2)에 저장된 원료유를 소정의 온도로 가열 분해하여 증류시키는 부분으로, 상기 원료유저장조(2)의 내측 하부를 횡방향으로 가로질러 회전가능하게 관통 설치되어 있어 상기 열분해가열로(7)가 소정의 온도로 가열되면서 원료유저장조(2) 내부에 저장된 원료유를 대략 350 ~ 500℃ 정도로 가열 분해하여 유증기를 증류시키도록 되어 있되, 상기 열분해가열로(7)는 수평으로 위치된 원통형의 외통(8)이 구비되어 있으며 상기 외통(8)의 일측면 가운데부분에는 버너설치구(9)가 외측으로 돌출 형 성되어 있고 상기 버너설치구(9)의 내측에는 통상의 버너(10)가 삽입 설치되어 열분해가열로(7)의 내부를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있으며, 상기 외통(8)의 타측면 가운데부분에는 배기가스배출구(11)가 외측으로 돌출 형성되어 있어 상기 버너(10)로부터의 배기가스가 외부로 배출되도록 되어 있으며, 상기 열분해가열로(7)의 외통(8)은 원료유저장조(2)의 내측에 위치되고 상기 버너설치구(9)와 배기가스배출구(11)는 각각 원료유저장조(2)를 관통하여 외측으로 돌출되게 설치된 상태에서 상기 원료유저장조(2)와 버너설치구(9) 및 배기가스배출구(11) 사이가 기밀(氣密)을 유지하도록 되어 있으며 상기 배기가스배출구(11)는 통상의 구동모터(12a)와 기어구동 또는 체인구동식으로 연결되어 있어 상기 구동모터(12a)의 구동에 따라 열분해가열로(7)가 상기 버너설치구(9)와 배기가스배출구(11)를 축으로 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 버너설치구(9) 및 배기가스배출구(11)의 외주면과 원료유저장조(2) 사이에는 각각 통상의 링형상 구름베어링(13a)(13b)이 삽입 개재(介在)되어 있어 열분해가열로(7)가 더욱 원활하게 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 열분해가열로(7)는 버너설치구(9)가 형성된 외통(8)의 일측면 내측에 소정의 길이로 된 제 1화염유도통(14)이 수평방향으로 고정부착되어 있되 상기 제 1화염유도통(14)은 양측면이 모두 개방된 원통형의 관형상으로 버너(10)로부터 발생되는 화염이 수평방향으로 고르게 분사되게 가이드하도록 되어 있으며, 상기 외통(8)의 내측 가운데부분에는 도 2에 도시된 바와 같이 원통형의 제 2화염유 도통(15)이 수평방향으로 고정부착되어 있되 상기 제 2화염유도통(15)은 일측면은 개방되고 타측면은 타측방향으로 볼록하게 라운드진 상태로 막혀 있으며 상기 제 1화염유도통(14)의 직경보다 더 큰 직경을 지니고 있어 제 2화염유도통(15)의 일측이 제 1화염유도통(14)의 타측 외주면에 일정간격 이격된 상태로 둘러싸면서 상기 제 2화염유도통(15)의 외주면과 외통(8)의 내주면 사이에 고정부착된 다수개의 지지대(26)에 의해 제 2화염유도통(15)의 외주면과 외통(8)의 내주면 사이도 일정간격 이격된 상태로 유지되도록 되어 있다.
상기와 같이 상기 제 1화염유도통(14)에 의해 수평방향으로 가이드되면서 유도된 버너(10)로부터의 화염은 도 6에 도시된 바와 같이 타측으로 볼록하게 라운드진 제 2화염유도통(15)의 타측면에 맞닿아 퍼지게 되고 그 열기가 제 1화염유도통(14)과 제 2화염유도통(15) 사이를 통해 빠져나가면서 다시 제 2화염유도통(15)과 외통(8)의 내주면 사이를 통해 순환 유도되어 열분해가열로(7)의 타측에 위치된 배기가스배출구(11)를 통해 외부로 배출되도록 되어 있어 상기 버너(10)로부터의 열기가 순환되면서 열분해가열로(7)를 전체적으로 고르게 가열하도록 되어 있고 상기 열분해가열로(7)가 계속적으로 회전되면서 버너(10)로부터의 화염이 순환 유도되어 일정부분만 국부적으로 가열되지 않아 장기간 사용시에도 고온부식되는 현상이 방지되게 된다.
또한, 상기 열분해가열로(7)는 도 2, 4 내지 6에 도시된 바와 같이 외통(8)의 외측 둘레면 전체에 수직방향으로 일정길이로 돌출된 전열편(16)이 일정간격으 로 다수개 고정부착되어 있어 원료유저장조(2)에 저장된 원료유의 내부까지 고르게 열전달되도록 하여 전열효과를 증대시키도록 되어 있다.
상기 열분해가열로(7)는 외통(8)의 외측을 감싼 상태로 열분해가열로(7)의 반대방향으로 회전되면서 열분해가열로(7)의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 분리하여 미분해유와 함께 상기 원료유저장조(2)의 순환배출구(5)를 통해 배출되도록 하는 코크스분리틀(17)이 설치되어 있는데, 상기 코크스분리틀(17)은 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 원료유저장조(2)의 내측에 위치된 버너설치구(9) 및 배기가스배출구(11)의 외주면에 각각 회전가능하도록 끼워진 링형상의 중심베어링(18a)(18b)이 구비되어 있고 상기 중심베어링(18a)(18b)에는 각각 다수개의 수직프레임(19a)(19b)이 방사상으로 고정부착되어 있으며 일측의 수직프레임(19a)과 타측의 수직프레임(19b) 사이에는 각각 수평프레임(20)이 횡방향으로 고정부착된 상태로 연결되도록 되어 있어 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 상기 열분해가열로(7)의 외통(8) 외측을 일정간격 이격된 상태로 감싼 원통형의 골조를 형성하도록 되어 있으며, 상기 수평프레임(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 어느 하나 또는 둘 이상에 코크스분리틀(17)의 중심부를 향한 내측면에 수평프레임(20)을 따라 일렬로 다수개의 블레이드(21)가 일정간격으로 설치되어 있되, 상기 다수개의 블레이드(21)는 열분해가열로(7)의 외통(8) 외측 둘레면에 일정간격으로 돌출설치된 다수개의 전열편(16) 사이에 각각 위치되고 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 각각 복수개의 연결볼트(42)에 의해 수평프레임(20)의 내측면과 일정간격 상하 유동가능하게 연결설되어 있어 상기 다수개의 블레이드(21)가 열분해가열로(7)의 외통(8) 상부 외주면에 위치된 경우 각 블레이드(21)의 자체 하중에 의해 상기 외통(8)의 외주면과 맞닿아 외통(8)의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 긁어내는 방식으로 분리 제거하도록 되어 있고 상기 다수개의 블레이드(21)가 외통(8)의 하부 외주면에 위치된 경우에는 외통(8)의 외주면과 일정간격 이격된 상태를 유지하도록 되어 있다.
또한, 고온으로 가열되는 열분해가열로(7)의 외통(8)이 고온팽창될 경우에도 상기 다수개의 블레이드(21)가 일정간격 유동가능하여 외통(8)의 외주면과 일정하게 맞닿은 상태를 유지하면서 각종 탄화물질 및 코크스 등을 용이하게 제거하도록 되어 있다.
또한, 상기 코크스분리틀(17)은 도 5에 도시된 바와 같이 타측면 외측 가운데부분에 링형상으로 내주면에 기어이가 형성된 회동기어(22)가 일체로 고정부착되어 있고 상기 회동기어(22)의 내측에는 원료유저장조(2)의 타측면 내측에 자유 회전가능하도록 고정설치된 하나 또는 복수개의 피동기어(23)가 기어물림되어 있으며 상기 피동기어(23)에는 열분해가열로(7)의 배기가스배출구(11)의 외주면에 일체로 축설된 구동기어(24)가 함께 기어물림되어 있어 상기 열분해가열로(7)의 회전구동에 따라 구동기어(24)와 피동기어(23)와 회동기어(22)가 차례로 기어물림된 상태로 기어구동되면서 상기 열분해가열로(7)가 정방향으로 회전되면 코크스분리틀(17)은 역방향으로 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 코크스분리틀(17)은 도 3에 도시된 바와 같이 외측 둘레면을 따라 스크루날(25)이 일체로 고정부착되어 있으며 상기 코크스분리틀(17)의 회전에 따라 스크루날(25)이 회전되면서 원료유저장조(2) 내측 하부에 침전된 미분해유 및 코크스를 일정량씩 원료유저장조(2)의 타측면 하단부에 형성된 순환배출구(5)쪽으로 보내 상기 순환배출구(5)를 통해 침전분리조(27)로 보내도록 되어 있다.
상기 침전분리조(27)는 도 1 및 7에 도시된 바와 같이 상기 원료유저장조(2)로부터 보내지는 미분해유 및 코크스를 교반 및 침전시켜 상부의 저점도미분해유는 다시 원료유저장조(2)로 보내고 하부에 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 배출시켜 별도의 처리공정(도시하지 않음)에서 처리시키도록 되어 있는 부분으로, 수직으로 세워진 원통형으로 하부는 깔때기형상으로 좁게 되어 있으며 일측 하부에는 상기 원료유저장조(2)의 순환배출구(5)와 연결된 하부유입구(28)가 형성되어 있어 원료유저장조(2)로부터의 미분해유 및 코크스가 유입되도록 되어 있고 일측 상부에는 상기 원료유저장조(2)의 순환유입구(6)와 연결된 상부배출구(29)가 형성되어 있으며 내측 가운데부분에는 침전분리조(27)의 상부에 설치된 구동모터(12b)의 축에 연결된 중심축(30)이 수직하방으로 관통설치되어 있고 상기 중심축(30)의 하부에는 교반날개(31)가 고정부착되어 있어 상기 구동모터(12b)의 회전에 따라 교반날개(31)가 회전되면서 내부에 유입된 미분해유 및 코크스가 교반되어 비중이 적어 가벼운 저점도미분해유는 상부배출구(29)를 통해 원료유저장조(2)로 보내지고 비중 이 커서 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 모인 상태에서 침전분리조(27)의 하부에 형성된 코크스배출구(32)의 개폐에 따라 외부로 배출 처리되도록 되어 있다.
또한, 상기 교반날개(31)는 하부가 깔때기 형상으로 점점 좁게 형성된 침전분리조(27)의 하부형상과 부합되는 역삼각형의 판형상으로 형성되어 있어 침전분리조(27)의 하부 내측면에 들러붙는 각종 타르(tar) 및 코크스를 분리시키는 역할을 동시에 수행하도록 되어 있다.
한편, 상기 원료유저장조(2)는 유증기에 포함되어 있는 고비점의 불순물 등을 냉각 응축시켜 원료유저장조(2)로 환류시키는 환류응축부(33)가 상부에 연결설치될 수 있는데, 상기 환류응축부(33)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 일체로 연통 설치된 충진탑(34)과 상기 충진탑(34)의 상부에 일체로 연설된 환류응축탑(35)으로 되어 있다.
상기 충진탑(34)은 산업용 시설에서 유해가스나 배기가스 등을 처리하기 위한 통상의 패킹타워(packing tower)로서, 상기 상,하부가 개방된 관형상으로 되어 있으며 상기 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 수직상방으로 일체로 연통 설치되어 있고 상기 열분해가열로(7)에 의해 분해 증류된 유증기가 상승되면서 충진탑(34) 내부에 가득 충진된 상태로 통과하도록 되어 있어 상승되는 유증기 중 고비점의 불순물이 포함된 유증기는 상부에 연설되어 있는 환류응축탑(35)에서 냉각 응축되어 떨어지는 응축유와 열교환방식으로 냉각응축되어 상기 원료유저장조(2)로 환류시키도록 되어 있다.
상기 환류응축탑(35)은 도 1에 도시된 바와 같이 충진탑(34)과 동일한 직경을 지닌 원통형의 관형상으로 하부는 개방되어 있어 충진탑(34)의 상부에 일체로 연통 설치되도록 되어 있으며 내부에는 저온의 열매체가 순환되는 전열코일(36)이 연결 설치되어 있어 상기 충진탑(34)을 통과한 유증기 중 일정 비점 이상의 고비점의 유증기를 냉각 응축시켜 충진탑(34)으로 내려 보내도록 되어 있으며 상부에는 유증기배기구(37)가 형성되어 있어 불순물이 포함되지 않아 응축되지 않는 유증기만 배출시킴으로써 고순도의 유증기를 얻도록 되어 있고, 상기 유증기배기구(37)를 통해 배출된 유증기는 통상의 감압증류기(도시하지 않음)와 감압증류응축기(도시하지 않음) 등으로 보내져 액상화된 정제유로 생산되도록 되어 있다.
또한, 상기 전열코일(36)은 내부에 저온의 열매체가 순환되도록 되어 있으며 일측이 환류응축탑(35)의 내부에 설치되어 있고 타측은 환류응축탑(35)의 외부에 설치되어 있되 외부에 설치된 전열코일(36)의 타측에는 통상의 냉각팬(38)이 근접설치되어 있어 상기 냉각팬(38)에 의해 그 온도가 일정하게 조절되도록 되어 있고 상기 전열코일(36)에는 순환펌프(39)가 연결 설치되어 있어 열매체의 순환속도 등이 조절되도록 되어 있다.
또한, 상기 충진탑(34)은 도 1에 도시된 바와 같이 하부에 상기 침전분리조(27)의 상부배출구(29)가 형성된 부분 상부쪽에 형성된 유증기환류구(40)와 연결 된 유증기유입구(41)가 형성되어 있어 상기 침전분리조(27)의 내측에서 발생되는 유증기가 충진탑(34)으로 보내져 환류응축탑(35)을 통해 처리되도록 되어 있다.
이하 본 발명에 따른 작용은 다음과 같다.
본 발명의 탄화수소폐기물 열분해장치(1)를 재생유 생산공정에서 사용할 경우에는 먼저 용융처리된 폐합성수지, 폐타이어 등의 고체 탄화수소폐기물과 폐윤활유 등의 액체 탄화수소폐기물로 된 원료유를 원료유저장조(2)의 원료유투입구(3)를 통해 공급하여 내부에 일정량 저장되도록 하고 상기 원료유저장조(2)의 내측 하부를 가로질러 관통설치된 열분해가열로(7)에 의해 내부의 원료유를 350 ~ 500℃로 가열하여 분해 증류하는데, 상기 열분해가열로(7)는 외통(8)의 일측에 돌출 형성된 버너설치구(9)와 타측에 돌출 형성된 배기가스배출구(11)를 축으로 회전되면서 일측의 버너설치구(9)에 장착된 버너(10)가 외통(8)의 내부로 화염을 분사하여 내부를 가열하도록 되어 있으며 상기 버너(10)로부터의 화염은 도 6에 도시된 바와 같이 외통(8)의 일측면 내측에 구비된 제 1화염유도통(14)에 의해 수평방향으로 유도되면서 외통(8)의 내측 가운데부분에 설치된 제 2화염유도통(15)의 볼록하게 라운드진 타측면에 맞닿아 퍼지게 되고 그 열기가 제 1화염유도통(14)과 제 2화염유도통(15) 사이를 통해 빠져나가면서 다시 제 2화염유도통(15)과 외통(8)의 내주면 사이를 통과하여 열분해가열로(7)의 타측에 위치된 배기가스배출구(11)로 배출되어 상기 버너(10)로부터의 열기가 순환되면서 열분해가열로(7)를 전체적으로 고르게 가열하며 상기 열분해가열로(7)가 계속적으로 회전되면서 버너(10)로부터의 화염이 순환 유도되어 일정부분만 국부적으로 가열되지 않아 장기간 사용시에도 고온부식되는 현상이 방지된다.
또한, 상기 열분해가열로(7)의 가열시 외통(8)의 외주면에 들러붙는 각종 탄화물질 및 코크스 등은 도 2 및 3에 도시된 바와 같이 열분해가열로(7)의 외통(8) 외측을 둘러싼 코크스분리틀(17)의 다수개의 블레이드(21)에 의해 분리 제거되는데, 상기 코크스분리틀(17)은 열분해가열로(7)와 기어물림된 상태로 기어구동되어 상기 열분해가열로(7)와 반대방향으로 회전되도록 되어 있고 상기 다수개의 블레이드(21)는 외통(8)의 외주면에 맞닿아 있어 상기 열분해가열로(7)와 코크스분리틀(17)이 서로 반대방향으로 회전되면서 다수개의 블레이드(21)가 열분해가열로(7)의 외통(8) 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 긁어내는 방식으로 분리 제거하며, 이때 발생되는 각종 탄화물질과 코크스 및 미분해유는 원료유저장조(2)의 내측 하부에 침전된 상태에서 상기 코크스분리틀(17)의 외주면에 설치된 스크루날(25)의 회전에 따라 원료유저장조(2)의 하단부 타측에 형성된 순환배출구(5)로 보내져 상기 순환배출구(5)를 통해 침전분리조(27)로 유입되고 도 6에 도시된 바와 같이 상기 침전분리조(27)의 내측에 설치된 교반날개(31)에 의해 교반되어 가벼운 저점도미분해유는 침전분리조(27)의 상부배출구(29)를 통해 원료유저장조(2)로 보내지고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 깔때기 형상으로 된 침전분리조(27)의 하부에 모인 상태에서 코크스배출구(32)의 개폐에 따라 외부로 배출되어 별도로 고형화처리된다
한편, 상기 열분해가열로(7)에 의해 가열되어 분해 증류된 유증기는 도 1에 도시된 바와 같이 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 연통 설치된 환류응축부(33)로 보내지고 불순물이 포함된 유증기는 냉각 응축되어 원료유저장조(2)로 다시 환류되는데, 상기 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 수직방향으로 일체로 연통 설치된 관형상의 충진탑(34) 내부에 유증기가 가득 충진된 상태로 통과되면서 상승되는 유증기 중 불순물이 포함된 고비점의 유증기는 상부에 연설되어 있는 환류응축탑(35)에서 냉각 응축되어 떨어지는 응축유와 열교환방식으로 냉각응축되어 상기 원료유저장조(2)로 환류되고, 상기 충진탑(34)을 통과한 유증기는 상부에 연통 설치된 환류응축탑(35)으로 상승되며 상기 환류응축탑(35) 내부에 연결 설치되어 있는 저온의 열매체가 순환되는 전열코일(36)에 의해 상기 충진탑(34)을 통과한 유증기 중 일정 비점 이상의 고비점의 유증기는 냉각 응축되어 충진탑(34)으로 내려 보내지며, 불순물이 포함되지 않아 응축되지 않는 유증기는 상부의 유증기배기구(37)를 통해 배출되어 통상의 감압증류기(도시하지 않음)와 감압증류응축기(도시하지 않음) 등으로 보내져 액상화된 정제유로 재생산된다.
도 1은 본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치의 전체 단면개략도
도 2는 본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치에서 원료유저장조의 내측을 관통하여 열분해가열로가 설치된 상태의 단면개략도
도 3은 본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치에서 열분해가열로의 외측을 감싸도록 설치되는 코크스분리틀의 사시개략도
도 4는 도 2의 A-A'선의 단면도
도 5는 도 2의 B-B'선의 단면도
도 6은 본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치에서 열분해가열로의 작동상태를 도시한 단면개략도
도 7은 본 발명에 따른 탄화수소폐기물 열분해장치에서 침전분리조의 작동상태를 도시한 단면개략도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1. 열분해장치 2. 원료유저장조
3. 원료유투입구 4. 유증기배출구
5. 순환배출구 6. 순환유입구
7. 열분해가열로 8. 외통
9. 버너설치구 10. 버너
11. 배기가스배출구 12a, 12b. 구동모터
13a, 13b. 구름베어링 14. 제 1화염유도통
15. 제 2화염유도통 16. 전열편
17. 코크스분리틀 18a, 18b. 중심베어링
19a, 19b. 수직프레임 20. 수평프레임
21. 블레이드 22. 회동기어
23. 피동기어 24. 구동기어
25. 스크루날 26. 지지대
27. 침전분리조 28. 하부유입구
29. 상부유입구 30. 중심축
31. 교반날개 32. 코크스배출구
33. 환류응축부 34. 충진탑
35. 환류응축탑 36. 전열코일
37. 유증기배기구 38. 냉각팬
39. 순환펌프 40. 유증기환류구
41. 유증기유입구 42. 연결볼트
Claims (11)
- 수평으로 눕혀진 원통형이나 타원형 통형상의 케이싱으로 일측면 상부에는 원료유투입구(3)가 형성되어 있고 상부 가운데부분에는 유증기배출구(4)가 형성되어 있으며 하단부에는 미분해유 및 코크스를 침전분리조(27)로 보내는 순환배출구(5)가 형성되어 있고 타측면 상부에는 상기 침전분리조(27)로부터의 저점도미분해유가 유입되는 순환유입구(6)가 형성된 원료유저장조(2)와, 상기 원료유저장조(2)의 내측 하부를 횡방향으로 가로질러 회전가능하게 관통설치되어 있되 일측에는 버너(10)가 장착되는 버너설치구(9)가 원료유저장조(2)의 외측으로 돌출설치되어 있고 타측에는 배기가스배출구(11)가 원료유저장조(2)의 외측으로 돌출설치되어 있어 상기 버너(10)에 의해 일정온도로 가열되면서 원료유저장조(2) 내부에 저장된 원료유를 가열 분해하여 증류시키는 열분해가열로(7)와, 수직으로 세워진 원통형으로 일측 하부에는 상기 순환배출구(5)와 연결된 하부유입구(28)가 형성되어 있고 일측 상부에는 상기 순환유입구(6)와 연결된 상부배출구(29)가 형성되어 있으며 내측 하부에는 교반날개(31)가 회전구동되도록 장착되어 있어 유입된 미분해유 및 코크스를 교반시켜 저점도미분해유는 상부배출구(29)를 통해 원료유저장조(2)로 보내고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 형성된 코크스배출구(32)를 통해 배출시키는 침전분리조(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 열분해가열로(7)는 수평으로 위치된 원통형의 외통(8)이 구비되어 있으며 상기 외통(8)의 일측면 가운데부분에는 버너설치구(9)가 외측으로 돌출 형성되어 있고 상기 버너설치구(9)의 내측에는 통상의 버너(10)가 삽입 설치되어 열분해가열로(7)의 내부를 소정의 온도로 가열하도록 되어 있으며, 상기 외통(8)의 타측면 가운데부분에는 배기가스배출구(11)가 외측으로 돌출 형성되어 있어 상기 버너(10)로부터의 배기가스가 외부로 배출되도록 되어 있으며, 상기 열분해가열로(7)의 외통(8)은 원료유저장조(2)의 내측에 위치되고 상기 버너설치구(9)와 배기가스배출구(11)는 각각 원료유저장조(2)를 관통하여 외측으로 돌출되게 설치된 상태로 위치되며 상기 배기가스배출구(11)는 통상의 구동모터(12a)와 기어구동 또는 체인구동식으로 연결되어 있어 상기 구동모터(12a)의 구동에 따라 열분해가열로(7)가 상기 버너설치구(9)와 배기가스배출구(11)를 축으로 회전되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 버너설치구(9)와 배기가스배출구(11)는 그 외주면과 원료유저장조(2) 사이에 각각 통상의 링형상 구름베어링(13a)(13b)이 삽입 개재되어 있어 열분해가열로(7)가 원활하게 회전되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열분해가열로(7)는 버너설치구(9)가 형성된 외통(8)의 일측면 내측에 제 1화염유도통(14)이 수평방향으로 고정부착되어 있되 상기 제 1화염유도통(14)은 양측면이 모두 개방된 원통형의 관형상으로 버너(10)로부터 발생되는 화염이 수평방향으로 고르게 분사되게 가이드하도록 되어 있으며, 상기 열분해가열로(7)의 내측 가운데부분에는 원통형의 제 2화염유도통(15)이 수평방향으로 고정부착되어 있되 상기 제 2화염유도통(15)은 일측면은 개방되고 타측면은 타측방향으로 볼록하게 라운드진 상태로 막혀 있으며 상기 제 1화염유도통(14)의 직경보다 더 큰 직경을 지니고 있어 제 2화염유도통(15)의 일측이 제 1화염유도통(14)의 타측 외주면에 일정간격 이격된 상태로 둘러싸면서 상기 제 2화염유도통(15)의 외주면과 외통(8)의 내주면 사이에 고정부착된 다수개의 지지대(26)에 의해 제 2화염유도통(15)의 외주면과 외통(8)의 내주면 사이도 일정간격 이격된 상태로 유지되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열분해가열로(7)는 외통(8)의 외측 둘레면 전체에 수직방향으로 돌출된 전열편(16)이 일정간격으로 다수개 고정부착되어 있어 원료유저장조(2)에 저장된 원료유의 내부까지 고르게 열전달되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 열분해가열로(7)는 외통(8)의 외측을 감싼 상태로 열분해가열로(7)의 반대방향으로 회전되면서 열분해가열로(7)의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 분리하여 미분해유와 함께 상기 원료유저장조(2)의 순환배출구(5)를 통해 배출되도록 하는 코크스분리틀(17)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 코크스분리틀(17)은 원료유저장조(2)의 내측에 위치된 버너설치구(9) 및 배기가스배출구(11)의 외주면에 각각 회전가능하도록 끼워진 중심베어링(18a)(18b)이 구비되어 있고 상기 중심베어링(18a)(18b)에는 각각 다수개의 수직프레임(19a)(19b)이 방사상으로 고정부착되어 있으며 일측의 수직프레임(19a)과 타측의 수직프레임(19b) 사이에는 각각 수평프레임(20)이 횡방향으로 고정부착된 상태로 연결되도록 되어 있어 상기 열분해가열로(7)의 외통(8) 외측을 일정간격 이격된 상태로 감싼 원통형의 골조를 형성하도록 되어 있고, 상기 수평프레임(20)은 어느 하나 또는 둘 이상에 코크스분리틀(17)의 중심부를 향한 내측면에 수평프레임(20)을 따라 일렬로 다수개의 블레이드(21)가 일정간격으로 설치되어 있되, 상기 다수개의 블레이드(21)는 열분해가열로(7)의 외통(8) 외측 둘레면에 일정간격으로 돌출설치된 다수개의 전열편(16) 사이에 각각 위치되고 각각 복수개의 연 결볼트(42)에 의해 수평프레임(20)의 내측면과 일정간격 상하 유동가능하게 연결설되어 있어 상기 다수개의 블레이드(21)가 열분해가열로(7)의 외통(8) 상부 외주면에 위치된 경우 각 블레이드(21)의 자체 하중에 의해 상기 외통(8)의 외주면과 맞닿아 외통(8)의 외주면에 들러붙은 각종 탄화물질 및 코크스를 긁어내는 방식으로 분리 제거하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 6항 또는 7항에 있어서, 상기 코크스분리틀(17)은 타측면 외측 가운데부분에 링형상으로 내주면에 기어이가 형성된 회동기어(22)가 일체로 고정부착되어 있고 상기 회동기어(22)의 내측에는 원료유저장조(2)의 타측면 내측에 자유 회전가능하도록 고정설치된 하나 또는 복수개의 피동기어(23)가 기어물림되어 있고 상기 피동기어(23)에는 열분해가열로(7)의 배기가스배출구(11)의 외주면에 일체로 축설된 구동기어(24)가 함께 기어물림되어 있어 상기 열분해가열로(7)의 회전구동에 따라 구동기어(24)와 피동기어(23)와 회동기어(22)가 차례로 기어물림된 상태로 기어구동되면서 상기 열분해가열로(7)가 정방향으로 회전되면 코크스분리틀(17)은 역방향으로 회전되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 코크스분리틀(17)은 외측 둘레면을 따라 스크루날(25)이 일체로 고정부착되어 있으며 상기 코크스분리틀(17)의 회전에 따라 스크루날(25)이 회전되면서 원료유저장조(2) 내측 하부에 침전된 미분해유 및 코크스를 일정량씩 원료유저장조(2)의 타측면 하단부에 형성된 순환배출구(5)쪽으로 보내 상기 순환배출구(5)를 통해 침전분리조(27)로 보내도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 침전분리조(27)는 하부가 깔때기형상으로 좁게 되어 있으며 내측 가운데부분에는 침전분리조(27)의 상부에 설치된 구동모터(12b)의 축에 연결된 중심축(30)이 수직하방으로 관통설치되어 있고 상기 중심축(30)의 하부에는 침전분리조(27)의 하부형상과 부합되는 역삼각형의 판형상으로 형성된 교반날개(31)가 고정부착되어 있어 상기 구동모터(12b)의 회전에 따라 교반날개(31)가 회전되면서 내부에 유입된 미분해유 및 코크스가 교반되어 가벼운 저점도미분해유는 상부배출구(29)를 통해 원료유저장조(2)로 보내지고 침전된 고점도미분해유 및 코크스는 하부에 모인 상태에서 침전분리조(27)의 하부에 형성된 코크스배출구(32)의 개폐에 따라 외부로 배출 처리되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 원료유저장조(2)는 유증기에 포함된 고비점의 불순물을 냉각 응축시켜 원료유저장조(2)로 환류시키는 환류응축부(33)가 상부에 연결설 치되어 있되, 상기 환류응축부(33)는 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 일체로 연통 설치된 충진탑(34)과 상기 충진탑(34)의 상부에 일체로 연설된 환류응축탑(35)으로 되어 있으며, 상기 충진탑(34)은 상하부가 개방된 관형상으로 상기 원료유저장조(2)의 유증기배출구(4) 상부에 수직상방으로 일체로 연통 설치되어 있고 상기 열분해가열로(7)에 의해 분해 증류된 유증기가 상승되면서 충진탑(34) 내부에 가득 충진된 상태로 통과하도록 되어 있어 상승되는 유증기 중 고비점의 불순물이 포함된 유증기는 상부에 연설된 환류응축탑(35)에서 냉각 응축되어 떨어지는 응축유와 열교환방식으로 냉각응축되어 상기 원료유저장조(2)로 환류시키도록 되어 있고, 상기 환류응축탑(35)은 충진탑(34)과 동일한 직경을 지닌 원통형 관형상으로 하부는 개방되어 있어 충진탑(34)의 상부에 일체로 연통 설치되도록 되어 있으며 내부에는 저온의 열매체가 순환되는 전열코일(36)이 연결 설치되어 있어 상기 충진탑(34)을 통과한 유증기 중 일점 비점 이상의 고비점의 유증기를 냉각 응축시켜 충진탑(34)으로 내려 보내도록 되어 있으며 상부에는 유증기배기구(37)가 형성되어 있어 불순물이 포함되지 않아 응축되지 않는 유증기만 배출시키도록 되어 있고, 상기 충진탑(34)은 하부에 침전분리조(27)의 상부배출구(29)가 형성된 부분 상부에 형성된 유증기환류구(40)와 연결되는 유증기유입구(41)가 형성되어 있어 상기 침전분리조(27)의 내측에서 발생되는 유증기가 충진탑(34)으로 보내져 환류응축탑(35)을 통해 배출되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 탄화수소폐기물 열분해장치.
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