KR20110123100A - 석유화학 폐기물의 열분해 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐타이어 등의 석유화학 폐기물을 열분해시키는 장치를 개시한다. 본 발명의 열분해장치는, 내부에 전기적 발열체가 설치된 열분해용융로; 상기 열분해용융로에서 폐기물이 열분해되면서 발생한 유증기와 가스를 포집하는 저장탱크; 상기 유증기과 상기 가스를 포집하기 위해 상기 열분해용융로와 상기 저장탱크를 연결하는 증유관을 포함한다.
본 발명에 따른 열분해 장치는 밀폐된 환경에서 폐기물을 직접 가열하기 때문에 폭발의 위험이 낮고 열효율이 높을 뿐만 아니라 가열시간도 빠른 장점을 가진다. 또한 본 발명의 열분해 장치는 공기와의 접촉을 차단한 채 분해반응을 진행하고 상대적으로 저온 열분해반응을 거치므로 유해가스 발생이 최소화된다. 따라서 유해가스 제거설비를 생략하거나 최소화할 수 있고, 이를 통해 열분해장치의 구조를 단순화시켜 사용편의성 및 가격경쟁력을 제고할 수 있다.
본 발명에 따른 열분해 장치는 밀폐된 환경에서 폐기물을 직접 가열하기 때문에 폭발의 위험이 낮고 열효율이 높을 뿐만 아니라 가열시간도 빠른 장점을 가진다. 또한 본 발명의 열분해 장치는 공기와의 접촉을 차단한 채 분해반응을 진행하고 상대적으로 저온 열분해반응을 거치므로 유해가스 발생이 최소화된다. 따라서 유해가스 제거설비를 생략하거나 최소화할 수 있고, 이를 통해 열분해장치의 구조를 단순화시켜 사용편의성 및 가격경쟁력을 제고할 수 있다.
Description
본 발명은 폐타이어 등과 같은 석유화학 폐기물의 열분해 장치에 관한 것으로서, 내부에 전기적 발열체가 설치된 열분해용융로의 내부에서 폐기물을 직접 가열시킴으로써 열효율이 높고 유해가스의 발생을 최소화할 수 있는 열분해장치에 관한 것이다.
일반적으로 폐타이어, 폐플라스틱, 폐비닐 등의 석유화학 폐기물은 썩지 않는 특성 때문에 대부분 매립 또는 소각되고 있는데, 비용부담으로 인해 불법으로 매립 또는 소각되어 환경문제를 유발하는 경우가 많다.
따라서 최근에는 석유화학 폐기물의 재활용 또는 재생을 위한 연구개발이 다양한 분야에서 매우 활발히 진행되고 있다. 일 예로서 폐타이어 등을 활용한 보도블록, 인공어초, 각종 구조물의 완충제 등 다양한 제품군에 대한 연구개발이 활발히 진행되고 있는데 아직까지 그 활용정도가 미미한 수준이고, 이들 제품군도 토양이나 수질을 오염시킬 수 있는 위험을 여전히 안고 있는 문제점이 있다.
다른 예로서 폐타이어 등을 열분해하여 오일을 추출하는 방법에 대한 연구도 매우 활발히 진행되고 있다. 폐타이어 열분해장치는 가열방식에 따라 직접가열식과 간접가열식으로 구분되는데, 직접가열식은 열분해로 내부의 산소와 분해물질의 화학반응에 의한 폭발의 위험이 높고, 간접가열식은 폭발의 위험은 낮으나 전체적으로 열효율이 낮은 문제점이 있다.
또한 종래의 직접가열식 열분해장치는 등록특허 제628890호에 개시된 바와 같이 이산화탄소(CO2), 질소(N2) 등의 캐리어가스를 열분해로의 외부에서 고온으로 가열한 후 이를 열분해로 내부로 공급하는 방식이어서 엄밀한 의미의 직접가열 방식이라 보기 어렵고, 캐리어가스를 위한 가열장치가 별도로 필요하므로 설비가 복잡해지는 문제점이 있다.
또한 종래의 간접가열식 열분해장치는 이동식과 밀폐식이 있는데, 이동식은 등록특허 제148205호에 개시된 바와 같이 열분해로의 내부에 폐기물 이송용 스크류가 설치된 유형이다. 그런데 이동식은 슬러지로 인해 스크류가 오작동하는 경우가 빈번하고 긴 원통형 구조를 가지는 열분해로의 내부를 균일한 온도로 가열하는 것이 용이하지 않으며 설비의 체적이 지나치게 커지는 문제점이 있다.
또한 밀폐식은 열분해로 내부에 투입된 폐기물에 대한 열분해 과정을 완전히 종료한 후에 유증기 및 가스를 추출하는 방식인데, 이 경우에는 분해과정에서 먼저 분리된 유증기가 즉시 배출되지 못하고 최종단계까지 열분해로의 내부에 머물러 있어야 하므로 이 과정에서 열화학반응을 거치면서 변질되는 등의 원인으로 회수효율이 낮고 유해가스가 다량 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐기물을 직접 가열하면서도 폭발의 위험이 낮고 열효율이 높은 열분해장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 열분해용융로 내부에서 유해가스 발생을 줄임으로써 유해가스 제거설비를 생략하거나 최소화하여 종래에 비해 구조가 간단하고 저렴한 열분해장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 내부에 전기적 발열체가 설치된 열분해용융로; 상기 열분해용융로에서 폐기물이 열분해되면서 발생한 유증기와 가스를 포집하는 저장탱크; 상기 유증기과 상기 가스를 포집하기 위해 상기 열분해용융로와 상기 저장탱크를 연결하는 증유관을 포함하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치를 제공한다.
본 발명의 열분해 장치의 상기 열분해용융로의 내부에는 적어도 한 세트의 전극봉이 더 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 열분해 장치를 이용하여 석유화학 폐기물을 열분해시키는 방법에 있어서, (a) 진공펌핑을 통해 상기 열분해용융로, 저장탱크 및 증유관의 내부 공기를 배출시키는 단계; (b) 상기 열분해용융로의 내부에 폐기물을 투입하는 단계; (c) 상기 증유관을 통해 상기 저장탱크와 상기 열분해용융로가 연통되어 있는 상태에서, 상기 전기적 발열체에 전력을 인가하여 상기 내부공간의 온도를 상승시키는 단계; (d) 상기 열분해용융로에서 상기 폐기물이 분해되면서 발생한 유증기와 가스가 연속적으로 상기 저장탱크로 이동하고, 상기 유증기는 응축되는 단계; (e) 열분해를 마친 폐기물슬러지를 상기 열분해용융로의 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 석유화학 폐기물의 열분해 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 열분해 장치는 밀폐된 환경에서 폐기물을 직접 가열하기 때문에 폭발의 위험이 낮고 열효율이 높을 뿐만 아니라 가열시간도 빠른 장점을 가진다. 또한 본 발명의 열분해 장치는 공기와의 접촉을 차단한 채 분해반응을 진행하고 상대적으로 저온 열분해반응을 거치므로 유해가스 발생이 최소화된다. 따라서 유해가스 제거설비를 생략하거나 최소화할 수 있고, 이를 통해 열분해장치의 구조를 단순화시켜 사용편의성 및 가격경쟁력을 제고할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치의 변형예를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치의 다른 변형예를 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치를 이용한 열분해 과정을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치의 변형예를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치의 다른 변형예를 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치를 이용한 열분해 과정을 나타낸 순서도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 석유화학 폐기물 열분해장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부공간을 가지는 열분해용융로(110), 상기 열분해용융로(110)에서 폐기물의 분해과정에서 발생한 유증기와 가스를 포집하여 수용하는 저장탱크(170)를 포함한다.
열분해용융로(110)의 내부에는 폐타이어, 폐플라스틱, 폐비닐 등의 폐기물을 가열시키기 위한 발열체(122)가 설치된다.
발열체(122)는 전기적 발열수단인 시이즈이터나 램프관히터가 사용될 수 있다. 시이즈히터는 스테인레스 등의 금속제 파이프 속에 절연체와 함께 전기적으로 발열하는 저항체를 봉입하여 만든 것으로서 고열을 얻을 수 있고 수명이 긴 장점이 있다. 또한 램프관히터는 본 출원인에 의해 개발(특허출원 제2008-15104호 참조)된 것으로서 스테인레스 등의 금속재질로 이루어진 히터하우징(파이프)의 내부에 할로겐 램프 등의 발광램프가 설치된 것이며, 종래의 시이즈히터나 할로겐램프에 비해 표면온도가 월등히 높을 뿐만 아니라 전력소모도 적은 특징이 있다.
열분해용융로(110)의 내부에는 회동 또는 개폐동작을 할 수 있는 바닥판(130)이 설치되며, 바닥판(130)은 열분해용융로(110)의 내부공간을 횡방향으로 양분하는 역할을 한다. 이때 바닥판(130)의 상부공간은 폐기물의 열분해가 진행되는 공간이고, 바닥판(130)의 하부공간은 이후 슬러지 등의 반응잔류물이 수집되는 공간이다. 이러한 바닥판(130)은 생략될 수도 있다.
또한 열분해용융로(110)의 내부에는 반응과정에서 카본블랙이 생성되는 경우를 대비하여 시이즈히터(122)와는 별도의 전극봉(124)을 설치할 수 있다. 전극봉(124)은 단상전원에 연결할 경우에는 2개 1세트(set)의 전극봉(124)을 사용하고, 3상 전원에 연결할 경우에는 3개 1세트의 전극봉(124)을 사용할 수 있다. 열분해용융로(110)의 용량이 큰 경우에는 2세트 이상의 전극봉(124)을 설치할 수 있다.
주로 폐타이어를 열분해하는 과정에서 발생하는 슬러지 카본블랙은 전도성을 띈다. 따라서 열분해용융로(110)의 내부의 하부공간, 구체적으로는 발열체(122)의 하부에 전극봉(124)을 설치하여 전원을 인가하면 카본블랙이 저항성 발열을 하게 된다. 또한 부분적으로는 서로 다른 전극봉(124)에 연결된 카본블랙들 간에 전기아크가 발생하게 된다. 카본블랙이 불규칙한 배열의 필라멘트식 저항체를 형성하고 이로 인해 전기아크가 발생할 수도 있다.
그리고 이 과정에서 카본블랙과 혼합되어 있는 미분해된 석유화학 성분과 분해될수 있는 슬러지 성분들이 완전 분해되는 효과를 얻을 수 있다. 또한 카본블랙은 발열을 함으로써 발열체(122)와 마찬가지로 폐기물을 분해시키는 직접적인 열원으로 작용하므로 열분해용융로(110)의 내부 온도가 보다 균일하게 유지될 수 있고, 이를 통해 열분해속도가 보다 촉진될 수 있다.
전극봉(124)은 도시된 바와 같이 바닥판(130)의 상부에 설치되는 것이 바람직하지만, 바닥판(130)의 하부에도 적어도 한 세트를 추가로 설치할 수도 있다.
또한 도시하지는 않았지만 바닥판(130)을 전극으로 활용할 수도 있다. 즉 바닥판(130)을 외부전원의 일 전극과 전기적으로 연결하고 바닥판(130)과 이격 설치된 전극봉(124)들을 타 전극과 연결할 수도 있다.
열분해용융로(110)의 상부에는 공급된 폐기물(10)을 일시 수용하는 투입예비탱크(140)가 연결되고, 투입예비탱크(140)의 상부에는 호퍼(148)가 연결된다.
폐기물을 투입하는 과정에서 열분해용융로(110)의 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위해 투입예비탱크(140)의 상단 및 하단에는 각각 제1투입밸브(142)와 제2투입밸브(144)가 설치된다. 또한 폐기물 투입과정에서 투입예비탱크(140)로 유입되는 공기를 제거하기 위하여 투입예비탱크(140)에는 펌프(P1)가 설치된 진공배관(146)이 연결되는 것이 바람직하다.
열분해용융로(110)의 하부에는 배출예비탱크(150)가 연결되며, 슬러지를 배출하는 과정에서 열분해용융로(110)의 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 배출예비탱크(150)의 상단 및 하단에는 각각 제1배출밸브(152)와 제2배출밸브(154)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한 슬러지 배출과정에서 배출예비탱크(150)로 유입된 공기를 제거하기 위하여 배출예비탱크(150)에는 펌프(P2)가 설치된 진공배관(156)이 연결되는 것이 바람직하다. 배출예비탱크(150)의 하부에는 슬러지탱크(158)가 위치한다. 슬러지탱크(158) 및/또는 열분해용융로(110)는 지지장치(159)에 의해 지지된다.
그밖에 열분해용융로(110)에는 내부온도를 확인할 수 있는 온도계(112), 내부온도를 검출하여 발열체(122) 및 전극봉(124)의 동작을 제어하기 위한 온도센서(114) 등을 설치할 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만 압력센서 및/또는 압력계 등을 설치할 수도 있다. 또한 열분해용융로(110)에는 작업자가 내부상태를 육안으로 확인할 수 있는 적어도 하나의 감시창(118)을 설치할 수 있다. 또한 열분해용융로(110)의 하단, 즉, 제1배출밸브(152)의 상부에는 열분해용융로(110)의 내부에서 응축된 오일을 제거하는 드레인밸브(115)를 설치할 수 있다.
열분해용융로(110)의 상면부 또는 측면상부에는 증유관(116)의 일단이 연결되며, 상기 증유관(116)의 타단은 저장탱크(170)에 연결된다. 증유관(116)에는 역류방지용 체크밸브(117)와 적어도 하나의 개폐밸브가 설치되는 것이 바람직하며, 또한 과도압력시 자동으로 열리는 안전밸브(119)를 설치하는 것이 바람직하다.
도시하지는 않았지만 증유관(116)에는 유증기 또는 가스에 포함된 이물질을 제거할 수 있는 이물질 제거수단(예, 스테레나)을 설치할 수 있다.
열분해용융로(110)에서는 열분해 도중에 끓는점이 서로 다른 다양한 종류의 유증기와 가스가 발생하며, 증유관(116)을 통해 저장탱크(170)로 유입된 유증기는 응축되어 액체상태로 존재하고, 비응축가스는 기체상태로 존재하게 된다.
저장탱크(170)에는 오일의 액위를 확인할 수 있는 액위계(171)가 설치될 수 있다. 또한 저장탱크(170)에는 유증기를 응축시키기 위한 냉각설비가 장착될 수 있다. 예를 들어 저장탱크(170)의 주변이나 증유관(116)의 일부분에 냉매코일을 감아서 유증기를 액체오일로 응축시킬 수 있다.
액체오일은 저장탱크(170)에 연결된 오일배출관(174)을 통해 오일탱크(180)로 공급된다. 오일배출관(174)에는 오일에 포함된 이물질를 제거할 수 있는 스테레나(178)를 설치하는 것이 바람직하다.
저장탱크(170)에 저장된 비응축가스와 오일탱크(180)에 저장된 오일은 모두 버너, 보일러 등의 연료로 직접 사용될 수 있다. 따라서 저장탱크(170)에는 가스공급관(172)을 통해 가스버너(192)가 연결될 수 있고, 오일탱크(180)에는 오일공급관(182)을 통해 액체연료버너(194)가 연결될 수 있다.
가스공급관(172)에는 가스와 함께 배출된 유증기가 응축되면 이를 오일탱크(180)로 수집하는 응축유회수관(173)을 연결하는 것이 바람직하다. 또한 가스공급관(172)에는 가스버너(192)로 일정한 압력의 가스를 공급하기 위한 압력조절기(176)가 설치될 수 있고, 역류방지를 위한 체크밸브(175)가 설치될 수도 있다. 응축유회수관(173)에는 이물질을 제거하기 위한 스테레나(178)와 역류방지용 체크밸브를 설치하는 것이 바람직하다. 도시하지는 않았지만 가스공급관(172)에도 가스에 포함된 이물질을 제거하기 위한 스테레나와 체크밸브를 설치할 수 있다.
오일공급관(182)에는 오일을 압송하기 위한 펌프(P3)와 역류방지용 체크밸브 등이 설치되는 것이 바람직하다.
한편 폐타이어를 열분해할 때 발생하는 카본블랙은 전도성을 띄므로 전극봉(124)을 이용하여 카본블랙을 발열시키는 경우에는 열분해용융로(110), 투입예비탱크(140), 배출예비탱크(150) 등을 절연재질로 제작하거나 내부 또는 외부에 절연코팅을 함으로써 전기적으로 절연을 시킬 필요가 있다. 또한 열분해용융로(110)만 절연재질로 제작하거나 절연코팅 처리를 하고, 열분해용융로(110)와 투입예비탱크(140) 또는 슬러지저장탱크(150)는 절연재질의 플랜지로 연결할 수도 있다.
또한 열손실을 방지하기 위해서 열분해용융로(110)의 외부에 단열재를 설치하거나 열분해용융로(110)의 내부 또는 외부에 단열내화코팅을 할 수도 있다. 열분해용융로(110)와 투입예비탱크(140) 또는 슬러지저장탱크(150)를 단열재질의 플랜지를 이용하여 연결할 수도 있다.
한편 본 발명의 열분해장치(100)는 전자적으로 자동제어되는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 저장된 제어프로그램에 따라 제1, 2 투입밸브(142,144), 제1,2 배출밸브(152,154)를 포함하는 각종 밸브의 동작을 제어하고, 온도센서(114) 등의 검출결과를 피드백하여 발열체(122) 및/또는 전극봉(124)에 인가되는 전력을 제어하는 제어수단이 구비되어야 할 것이다.
또한 도 1 내지 도 3은 본 발명의 열분해장치(100)의 개략적인 구성도이므로 호퍼(148), 투입예비탱크(140), 열분해용융로(110), 배출예비탱크(150), 저장탱크(170)의 실제 크기, 형상 또는 비율은 도시된 것과 달라질 수 있음은 물론이다.
또한 도 1의 열분해장치(100)에서는 저장탱크(170)에서 응축된 액체오일을 추출하여 별도의 오일탱크(180)에 저장하였으나, 오일탱크(180)가 반드시 설치되어야 하는 것은 아니므로 도 2에 도시된 바와 같이 저장탱크(170)에 직접 오일공급관(182)을 연결할 수도 있다.
또한 투입예비탱크(140) 및 배출예비탱크(150)가 도시된 형태로 한정되는 것은 아니므로 도 3에 도시된 바와 같이 투입예비탱크(140) 및 배출예비탱크(150)는 각각 배관의 형상을 가질 수도 있다.
또한 본 발명의 실시예에서는 투입예비탱크(140) 및 배출예비탱크(150)에 진공배관(146,156)을 연결하여 진공펌핑을 하였으나, 폐기물 투입 또는 슬러지 배출과정에서 진공펌핑과 동시에 또는 진공펌핑을 대신하여 질소, 아르곤 등의 불활성 가스를 퍼지가스공급관(미도시)을 통해 투입예비탱크(140) 및 배출예비탱크(150)에 투입함으로써 열분해용융로(110)의 내부로 공기가 유입되는 것을 방지할 수도 있다.
이하에서는 도 4의 흐름도 및 도 1의 구성도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열분해장치의 동작을 설명한다.
설명의 편의를 위하여 폐타이어를 열분해하는 경우를 가정하고, 폐타이어는 도 1에 도시된 바와 같이 소정 크기의 칩(chip)으로 절단된 뒤에 컨베이어 등의 이송수단을 통해 또는 수작업으로 호퍼(148)에 투입되는 것으로 가정한다. 물론 열분해용융로(110)의 크기가 큰 경우에는 폐타이어를 절단하지 않고 그대로 투입할 수도 있을 것이다.
본 발명의 열분해 방법은 반응공간을 밀폐하여 산화반응을 억제하고 폐기물을 직접 가열함으로써 열효율을 높이고 유해물질의 생성을 억제하는데 그 특징이 있다.
따라서 장치를 본격 가동하기 전에 진공펌핑을 실시하여 열분해용융로(110), 저장탱크(170) 및 증유관(1116) 내부의 공기를 모두 빼내는 것이 바람직하다. 이는 별도의 펌핑배관을 이용할 수 있고, 투입예비탱크(140) 및 배출예비탱크(150)에 설치된 밸브와 펌프(P1,P2)를 이용할 수도 있다.
예를 들어 증유관(116)에 설치된 밸브를 모두 열어 두고, 제1투입밸브(142) 및 제2배출밸브(154)는 닫고 제2투입밸브(144) 및 제1배출밸브(152)는 열어 둔 상태에서 펌프 P1 또는/및 P2 를 작동시켜 진공펌핑을 실시하면 열분해용융로(110), 저장탱크(170) 및 증유관(1116)의 내부공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 진공펌핑을 마친 다음에는 제2투입밸브(144) 및 제1배출밸브(152)를 닫아야 한다. (ST11)
이와 같이 열분해용융로(110) 등에 대한 진공펌핑을 마친 다음에는 폐타이어칩(10)을 호퍼(148)로 투입하고, 제2투입밸브(144)가 닫힌 상태에서 제1투입밸브(142)를 열어서 호퍼(148)에 저장된 폐타이어칩(10)을 투입예비탱크(140)로 투입한다. (ST12)
소정 량의 폐타이어칩(10)이 투입예비탱크(140)로 투입된 다음에는 제1투입밸브(142)를 닫고 펌프(P1)를 작동시켜 투입예비탱크(140) 내부의 공기를 진공배관(146)을 통해 배출시킨다. 배출된 공기는 열분해용융로(110)에서 유입된 유증기 및 가스가 혼합되어 있을 수 있으므로 정화장치나 필터를 거친 다음 외부로 배출시키는 것이 바람직할 것이다. (ST13)
진공펌핑을 마친 다음 제2투입밸브(144)를 열면, 투입예비탱크(140)의 폐타이어칩(10)은 열분해용융로(110)의 내부로 공급된다. 이때 투입된 폐타이어칩(10)은 바닥판(130)의 상부에 안치된 상태가 된다. (ST14)
이어서 제2투입밸브(144)를 닫고 발열체(122)인 시이즈히터 또는 램프관히터에 전력을 인가한다. 이때 증유관(116)을 통해 저장탱크(170)는 열분해용융로(110)와 연통된 상태에 있어야 하며, 열분해용융로(110)의 내부온도는 200~500도를 유지하도록 제어되는 것이 바람직하다. (ST15)
한편 폐타이어칩(10)이 열분해되면서 바닥판(130)의 상부에 카본블랙이 쌓이기 시작하면 전극봉(124)에도 전력을 인가하는 것이 바람직하다. 전극봉(124)에 전력이 인가되면 도전체인 카본블랙이 저항성 발열을 함과 동시에 부분적인 전기아크가 발생하므로 카본블랙이 폐타이어칩(10)을 분해시키는 열원으로 사용된다. 또한 카본블랙이 발열하는 과정에서 카본블랙과 혼합된 미분해된 성분과 분해가능한 슬러지 성분들이 완전 분해된다. (ST16)
열분해용융로(110)의 내부온도가 상승하면서 폐타이어칩(10)은 약 200도 부근에서부터 열분해를 시작하며, 분해과정에서 발생한 유증기와 가스는 증유관(116)을 통해 저장탱크(170)로 연속적으로 자연스럽게 이동한다. (ST17)
저장탱크(170)에 도달한 유증기는 액체오일로 응축되며 가스성분은 기체상태를 유지한다. 저장탱크(170)에서 응축된 액체오일은 별도의 오일탱크(180)에 저장된다. (ST18, ST19)
저장탱크(170)에 저장된 가스는 가스공급관(172)을 통해 외부의 가스버너(192)로 공급되어 열원으로 사용될 수 있고, 오일탱크(180)에 저장된 액체오일은 오일공급관(182)을 통해 외부의 액체연료버너(194)로 공급되어 열원으로 사용될 수 있다. (ST20)
한편 열분해용융로(110)의 내부에 투입된 폐타이어칩(10)의 열분해를 마친 다음에는 바닥판(130)을 회전 또는 개방시켜서 카본블랙, 철심 등을 포함하는 슬러지를 바닥판(130)의 하부공간으로 이동시킨다. 폐타이어칩(10)이 미리 철심을 제거한 것이라면 슬러지에 철심은 포함되지 않을 것이다. 이어서 제1배출밸브(152)를 열어서 슬러지를 배출예비탱크(150)로 이동시킨다. (ST21)
이어서 제1배출밸브(152)를 닫고, 제2배출밸브(154)를 열어서 내부의 슬러지를 슬러지탱크(150)로 투입한다. (ST22)
그리고 제2배출밸브(154)를 닫고 진공펌프(P2)를 동작시켜 배출예비탱크(150) 내부의 공기를 제거한다. (ST23)
한편 이상에서는 주로 폐타이어칩을 분해하는 과정을 설명하였으나, 본 발명의 실시예에 따른 열분해 장치는 폐플라스틱, 폐비닐 등의 석유화학 폐기물을 열분해하는데도 적용될 수 있다.
또한 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니므로 다양한 형태로 변형 또는 수정될 수 있다. 그리고 이와 같이 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.
100: 열분해장치 110: 열분해용융로
115: 드레인밸브 116: 증유관
119: 안전밸브 122: 발열체
124: 전극봉 130: 바닥판
140: 투입예비탱크 142, 144: 제1, 제2 투입밸브
146, 156: 진공배관 148: 호퍼
150: 배출예비탱크 152, 154: 제1, 제2 배출밸브
158: 슬러지탱크 170: 저장탱크
172: 가스공급관 174: 오일배출관
176: 압력조절기 178: 스테레나
180: 오일탱크 182: 오일공급관
192: 가스버너 194: 액체연료버너
115: 드레인밸브 116: 증유관
119: 안전밸브 122: 발열체
124: 전극봉 130: 바닥판
140: 투입예비탱크 142, 144: 제1, 제2 투입밸브
146, 156: 진공배관 148: 호퍼
150: 배출예비탱크 152, 154: 제1, 제2 배출밸브
158: 슬러지탱크 170: 저장탱크
172: 가스공급관 174: 오일배출관
176: 압력조절기 178: 스테레나
180: 오일탱크 182: 오일공급관
192: 가스버너 194: 액체연료버너
Claims (7)
- 내부에 전기적 발열체가 설치된 열분해용융로;
상기 열분해용융로에서 폐기물이 열분해되면서 발생한 유증기와 가스를 포집하는 저장탱크;
상기 유증기과 상기 가스를 포집하기 위해 상기 열분해용융로와 상기 저장탱크를 연결하는 증유관;
을 포함하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치
- 제1항에 있어서,
상기 열분해용융로의 내부에는 적어도 한 세트의 전극봉이 더 설치된 것을 특징으로 하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치
- 제2항에 있어서,
상기 열분해용융로의 내부에는 내부공간을 횡으로 구획하면서 회동 또는 개폐동작을 할 수 있는 바닥판이 설치되고, 상기 바닥판은 외부전원의 일 전극에 연결되고 상기 전극봉은 상기 외부전원의 타 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치
- 제1항에 있어서,
상기 저장탱크에는 상기 저장탱크에서 응축된 액체오일을 추출하여 저장하는 오일탱크가 연결된 것을 특징으로 하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치
- 제1항에 있어서,
폐기물 투입을 위하여 상기 열분해용융로의 상부에 연결된 투입예비탱크;
상기 투입예비탱크의 상단과 하단에 각각 설치된 제1투입밸브 및 제2투입밸브;
열분해 후 폐기물 슬러지를 배출하기 위하여 상기 열분해용융로의 하부에 연결된 배출예비탱크;
상기 배출예비탱크의 상단과 하단에 각각 설치된 제1배출밸브 및 제2배출밸브;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학 폐기물의 열분해 장치
- 내부에 전기적 발열체가 설치된 열분해용융로; 상기 열분해용융로에서 폐기물이 열분해되면서 발생한 유증기와 가스를 포집하는 저장탱크; 상기 유증기과 상기 가스를 포집하기 위해 상기 열분해용융로와 상기 저장탱크를 연결하는 증유관을 포함하는 열분해 장치를 이용하여 석유화학 폐기물을 열분해시키는 방법에 있어서,
(a) 진공펌핑을 통해 상기 열분해용융로, 저장탱크 및 증유관의 내부 공기를 배출시키는 단계;
(b) 상기 열분해용융로의 내부에 폐기물을 투입하는 단계;
(c) 상기 증유관을 통해 상기 저장탱크와 상기 열분해용융로가 연통되어 있는 상태에서, 상기 전기적 발열체에 전력을 인가하여 상기 내부공간의 온도를 상승시키는 단계;
(d) 상기 열분해용융로에서 상기 폐기물이 분해되면서 발생한 유증기와 가스가 연속적으로 상기 저장탱크로 이동하고, 상기 유증기는 응축되는 단계;
(e) 열분해를 마친 폐기물슬러지를 상기 열분해용융로의 외부로 배출시키는 단계;
를 포함하는 석유화학 폐기물의 열분해 방법
- 제6항에 있어서,
상기 열분해용융로의 내부에는 상기 전기적 발열체의 하부에 적어도 한 세트의 전극봉이 설치되며, 상기 (c)단계에서는 폐기물의 분해과정에서 발생한 카본블랙을 열원으로 이용하기 위하여 상기 전극봉에도 전력이 인가되는 것을 특징으로 하는 석유화학 폐기물의 열분해 방법
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