KR20130045644A - 열분해유화 공정 및 그 운전 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱을 원료로 하여 경유대체용 연료유를 생산하는 공정에 관한 것으로서, 회분식 공정에 몇 개의 장치를 부가하여 연속적 가동이 가능하게 하였으며, 가동률, 열효율, 환경성 및 안전성을 크게 개선한 새로운 공정과 그 운전방법을 특징으로 한 기술에 관한 것이다.
일반 소규모 열분해 공정은 교반기가 설치된 수직원통형 반응기나 로터리킬른 형태의 반응기를 사용하는데, 원료의 신속한 투입이 불가능하고, 반응 후 남는 잔재물의 배출에 불편함이 크다. 따라서 원료의 투입, 열분해 반응, 종말처리, 잔류물의 자연냉각 및 잔재물의 배출 등으로 이어지는 과정을 반복적으로 실시하는 방식으로 가동하며, 한 회 가동시간이 매우 길다. 이로 인해 열효율과 생산성이 낮고 제품의 품질 불균일하며, 작업환경 및 안정성이 열악하다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 원료의 용융 공급 장치, 열분해 반응기, 슬러지 계량 이송 장치, 슬러지 반응기 및 잔류물의 냉각배출 장치로 이루어지는 새로운 열분해 공정에 관한 것이다. 회분식으로 운전하는 열분해 장치의 애로점인 원료의 투입시간을 크게 단축하고, 슬러지의 처리를 위한 별도의 반응기를 두어 주 열분해 반응기의 연속적인 가동이 가능하도록 하며, 슬러지 반응기의 잔류물 냉각방식을 자연냉각에서 물 분사식 냉각방식을 도입하여 잔류물 냉각에 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있도록 하였다. 원료의 투입, 용융, 열분해 반응, 슬러지 배출, 슬러지의 반응, 잔류물의 배출이 단속적으로 이루어지도록 하였고, 각 단에서 다음 단으로의 이송 양을 특수한 제어장치가 없이 자동적으로 계량할 수 있도록 구성되어 운전이 매우 용이하며, 연속적으로 가동이 가능하도록 하였다.
본 새로운 공정은 국내의 실정에 부합되는 소규모 플랜트에 적합한 기술로서, 적은 초기투자에 비해 처리량이 많고, 운전이 용이하여 경제성이 우수하기 때문에 침체된 국내 열분해 유화 시장이 활성화될 것으로 기대된다.
일반 소규모 열분해 공정은 교반기가 설치된 수직원통형 반응기나 로터리킬른 형태의 반응기를 사용하는데, 원료의 신속한 투입이 불가능하고, 반응 후 남는 잔재물의 배출에 불편함이 크다. 따라서 원료의 투입, 열분해 반응, 종말처리, 잔류물의 자연냉각 및 잔재물의 배출 등으로 이어지는 과정을 반복적으로 실시하는 방식으로 가동하며, 한 회 가동시간이 매우 길다. 이로 인해 열효율과 생산성이 낮고 제품의 품질 불균일하며, 작업환경 및 안정성이 열악하다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 원료의 용융 공급 장치, 열분해 반응기, 슬러지 계량 이송 장치, 슬러지 반응기 및 잔류물의 냉각배출 장치로 이루어지는 새로운 열분해 공정에 관한 것이다. 회분식으로 운전하는 열분해 장치의 애로점인 원료의 투입시간을 크게 단축하고, 슬러지의 처리를 위한 별도의 반응기를 두어 주 열분해 반응기의 연속적인 가동이 가능하도록 하며, 슬러지 반응기의 잔류물 냉각방식을 자연냉각에서 물 분사식 냉각방식을 도입하여 잔류물 냉각에 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있도록 하였다. 원료의 투입, 용융, 열분해 반응, 슬러지 배출, 슬러지의 반응, 잔류물의 배출이 단속적으로 이루어지도록 하였고, 각 단에서 다음 단으로의 이송 양을 특수한 제어장치가 없이 자동적으로 계량할 수 있도록 구성되어 운전이 매우 용이하며, 연속적으로 가동이 가능하도록 하였다.
본 새로운 공정은 국내의 실정에 부합되는 소규모 플랜트에 적합한 기술로서, 적은 초기투자에 비해 처리량이 많고, 운전이 용이하여 경제성이 우수하기 때문에 침체된 국내 열분해 유화 시장이 활성화될 것으로 기대된다.
Description
본 발명은 플라스틱을 열분해하여 연료유를 생산하는 공정 기술에 관한 것으로서, 기존의 회분식 열분해 공정을 보완하고 새로운 운전방식을 채택하여 연속적으로 처리가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 기술이다.
국내에서는 관련 기업들의 영세성과 원료의 대량 확보가 어려워 소규모의 열분해 유화 플랜트기술이 선호되고 있다. 소규모 플랜트의 경우는 규모의 경제성으로 인하여 공정이 복잡한 연속식 공정을 도입할 수가 없기 때문의 대부분의 국내 열분해 플랜트는 회분식 공정을 채택하고 있다.
회분식 공정은 일반적으로 반응기, 촉매탑, 응축기, 오일 저장탱크 등을 주요 장치로 하여 구성된다. 반응기는 대부분 교반기가 장착된 수직원통형으로서 하부와 측면을 가열할 수 있도록 하고, 상부 측면에 원료투입구와 하부 측면에 잔류물 배출구를 두며, 상부에 오일증기 배출구를 둔 형태를 하고 있다. 회분식 공정에서는 반응기 하나에서 열분해 반응과 잔류물을 분말화하는 종말처리를 행한다.
열분해의 원료는 대부분 포장재 폐플라스틱이므로 중량 대비 부피가 크다. 따라서 일정 용적의 반응에 투입할 수 있는 양이 매우 적으며, 이를 극복하기 위해 투입과 용융을 반복하며, 이 경우 투입시간이 반응시간 이상으로 많이 걸린다.
원료의 투입과 용융을 반복(수직 원통형)하거나 인력으로 압축하여 투입(로터리 킬른)하며, 따라서 원료 투입시간이 매우 길거나 반응기 용적에 비하여 적은 양을 투입한다. 본 공정기술에서는 반응기 앞에 용융장치를 두고, 반응기의 폐열을 이용하여 일정량의 원료를 용융시킨 다음 반응기로 투입하여 원료의 부피가 커서 일어나는 문제를 해결할 수 있다. 잔류물을 인출하기 위한 냉각과 배출작업을 행하기 때문에 1회 가동하는데 매우 긴 시간이 요구된다. 반응기 용량을 2톤/회 이상으로 할 경우는 30시간 이상의 거동시간이 필요하기 때문에 최대 2톤 이하로 하고, 플랜트 용량을 확대하기 위해서는 똑같은 플랜트를 병렬로 건설해야 하는 어려움이 있다.
기존 소규모의 열분해 공정은 원료 투입장치와 가마솥 형태의 수직원통형 교반 반응기(stirred tank reactor : STR), 촉매 탑, 열분해 가스응축기, 생산된 기름의 2차 분해반응기, 저장조 및 잔재물 처리시설로 구성된다. 원료는 비용의 절감을 위해 파쇄, 비중선별 등 최소한의 전처리(정제) 과정만을 거친다. 이 때 선별된 원료는 금속, 토사, 수분 등의 불순물을 다량 포함하고 있고, 부피가 매우 크다. 이와 같은 원료는 반응기에 원료를 많이 장입할 수 없고, 열분해 후 잔재물이 반응기 내부에 다량 남기 때문에 더 이상 원료를 투입할 수 없으며, 이들을 제거한 후 다시 원료를 투입하는 회분식 운전방식으로 운전되며, 이로 인해 여러 가지 제약 및 문제점이 따른다. 또한 원료의 용융에 필요한 별도의 연료 공급, 반응에서 생산되는 가연성 가스의 부분적인 활용 및 반응기의 냉각에 따른 열손실 등으로 열효율이 매우 낮다.
위와 같은 문제점들로 인하여 반응기의 낮은 활용률(실제 반응에 활용되는 시간의 비율)에 따른 낮은 생산성과 낮은 열효율은 플랜트의 경제성을 떨어뜨리는 요인이며, 이러한 점들은 열분해 유화기술의 보급의 장애로 작용하고 있다.
회분식 열분해 공정은 한 개의 반응기에서 원료의 용융, 열분해 반응, 슬러지 종말처리, 잔류물 냉각 및 잔류물의 배출을 모두 행하기 때문에 실제로 반응기의 주 역할인 열분해 반응을 실시하는 시간은 전체 가동시간의 3분지 1 정도이다. 본 기술에서는 원료 용융장치, 슬러지 종말처리 장치를 반응기의 전 후단에 설치하여 열분해 반응기에서 실시하던 기능을 분산시켜 반응기의 열분해 가동률을 확대한다. 또한 용융된 원료를 반응기로 투입하는 단계와 반응기로부터 슬러지를 인출하여 슬러지 종말처리 반응기로 이송하는 단계에서 일정량씩 이송하는 계량장치를 두고, 슬러지 종말처리 반응기에 물 분사 냉각 장치를 두어 회분식 운전 공정의 문제점들인 긴 가동시간, 낮은 가동률과 열효율 등의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연속적인 가동이 가능하고, 운전이 편리하며, 열효율과 가동률이 높은 새로운 열분해 유화 공정을 달성하고자 한다.
본 발명에서는 열분해 반응의 가동을 계속적으로 실시하여 플랜트의 가동률을 높임으로서 경제성을 제고하기 위한 것이다. 기존의 회분식 플랜트에서는 열분해 반응기 하나에서 원료의 용융, 열분해반응, 슬러지 종말처리, 잔류물 냉각 등의 과정을 모두 실시한다. 이렇게 회분식으로 운전방식에서는 겪는 문제점들을 해결하기 위한 수단으로써, 본 발명에서는, 첫째, 반응기 전후단에 원료 용융장치와 슬러지 반응기를 두는 공정 개선을 통해 열분해반응기의 기능을 분산시키고, 둘째, 용융장치와 열분해 반응기 사이와 열분해 반응기와 슬러지 반응기 사이에 각각 계량조를 두어 일정량씩 이송이 가능하게 한다. 또한, 본 발명에서는 잔류물의 신속한 냉각을 위하여 슬러지 반응기 내부에 미세한 액적 상태로 물을 분사해주는 냉각장치를 설치하며, 슬러지반응기에서 반응 전의 슬러지가 잔류물 배출장치에 들어가 배출구를 막는 것을 방지하는 장치를 둔다. 원료를 용융장치로 투입하는 단계, 용융장치에서 용융원료를 원료 계량조로 투입하는 단계, 계량된 용융물을 반응기 내로 투입하는 단계, 열분해반응기에서 슬러지 반응기를 슬러지 계량조를 이송하는 단계, 슬러지 계량조에서 슬러지 반응기로 이송하는 단계, 슬러지 반응기의 잔류물을 냉각시키는 단계 및 슬러지 반응기에서 잔류물을 배출하는 단계를 모두 단속적으로 실시하여 전체 공정으로 보면 연속적인 가동이 일어나는 것과 같이 운전하는 것으로서 경제성이 높은 열분해 공정을 우수는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기존 회분식 열분해 공정의 개선은 국내 시장의 영세성과 시장성을 고려한 것으로서, 생산성의 개선, 열효율의 제고, 제품 품질의 개선 및 열악한 작업환경과 안전성을 크게 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 열분해 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 열분해 장치 중의 슬러지반응기에서 생성되는 잔류물을 냉각시키기 위한 냉각장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 열분해 장치 중의 슬러지반응기에서 생성되는 잔류물을 냉각시키기 위한 냉각장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열분해 장치의 개략적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같다. 본 발명에 따른 열분해 장치는 전처리 원료투입호퍼(10), 원료용융조(13), 용융원료계량조(14), 열분해반응기(15), 슬러지계량조(17), 슬러지반응기(18), 충전물호퍼(21), 잔류물냉각장치(22), 기름정제장치(24), 응축기(25) 및 기름포집조(26)로 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 플라스틱, 합성수지, 또는 폐유를 포함하는 열분해 가능한 물질을 열분해하여 연료를 생산하는 방법으로서, 전처리한 원료를 원료용융조(13)에 투입하는 단계, 열분해반응기(15)에서 나오는 고온 배가스 또는 버너에 의해 원료용융조(13)의 외벽을 가열하여 원료를 용융시키는 단계, 원료용융조(13)에서 용융된 원료를 용융원료계량조(14)를 통해서 계량하여 열분해반응기(15)로 투입하는 단계, 용융된 원료를 350 내지 450℃ 범위의 온도로 열분해반응기(15)에서 가열하여 열분해하는 단계, 열분해반응기(15)에서 열분해에 의해 발생되는 증기를 왁스저감장치(16-1), 기름정제장치(24) 및 응축기(25)를 거쳐서 생산된 액화 기름을 기름포집조(24)에 저장하는 단계, 열분해반응기(15)에서의 열분해 후의 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내는 단계, 슬러지반응기(18)에서 슬러지를 완전히 열분해하여 분말상태의 잔류물을 형성시키는 단계, 슬러지반응기(18)에서 완전 열분해에 의해 만들어진 분말상태의 고온 잔류물을 150℃ 내외로 냉각시키는 단계, 및 냉각된 잔류물을 배출시켜 잔류물포집조(26)에 저장하는 단계의 과정을 반복적으로 실시하여 열분해가 연속적으로 이루어지는 열분해 방법을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 방법에서, 열분해반응기(15)에 일정량을 용융된 원료를 투입하여 열분해 반응시키고, 남은 미반응물과 잔류물이 혼합된 상태의 슬러지가 초기에 투입된 원료량의 70% ~ 10% 이하로 남았을 때, 열분해반응기(15)에 남아 있는 슬러지를 슬러지계량조(17)를 이용하여 일정량씩 인출하여 슬러지반응기로 보내는 것이 가능하다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 방법은 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부에 충전물호퍼(21) 및 밸브(12-7)를 설치하여, 열분해반응기(15)의 하부로부터 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내기 전에 슬러지반응이 끝난 후 잔류물을 배출시키는 스크루컨베이어(11-5)와 잔류물냉각장치로 연결되는 통로에 분말상태의 충전물을 채워 스크루컨베이어 내부와 잔류물냉각장치(22)로 연결되는 통로에 슬러지가 차는 것을 방지함을 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 방법에서, 반응기 상단에 냉각수분사노즐을 연결하기 위한 냉각수분사노즐연결구(19)와 냉각수를 분사하여 발생되는 수증기를 배출시키기 위한 수증기배출구(20)를 설치하여, 슬러지반응기(18)에서 열분해반응이 끝난 후 바닥에 남는 고온의 잔류물을 냉각시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 플라스틱, 합성수지, 또는 폐유를 포함하는 열분해 가능한 물질을 열분해하여 연료를 생산하기 위한 열분해 장치로서, 전처리한 원료가 투입되고 열분해반응기(15)에서 나오는 고온 배가스 또는 버너에 의해 투입된 원료를 용융시키는 원료용융조(13); 원료용융조(13)에서 용융된 원료를 계량하여 열분해반응기(15)로 투입하는 용융원료계량조(14); 용융원료계량조(14)로부터의 용융된 원료를 350 내지 450℃ 범위의 온도에서 열분해하는 열분해반응기(15); 열분해반응기(15)에서 열분해에 의해 발생되는 증기를 왁스저감장치(16), 기름정제장치(22), 및 응축기(23)를 통해서 통과시킴으로써 생산된 기름을 포집하는 기름포집조(24); 열분해반응기(15)내의 열분해 후의 슬러지를 인출하여 완전히 열분해하여 분말상태의 잔류물로 만드는 슬러지반응기(18); 슬러지반응기(18)로부터의 잔류물을 배출하기 위한 스크루컨베이어(11); 슬러지반응기(18)에서 완전 열분해에 의해 만들어진 분말상태의 고온 잔류물을 150℃ 내외로 냉각시켜 저장하기 위한 잔류물포집조(23)를 포함하는 열분해 장치를 제공한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 장치는 열분해반응기(15)의 하부로부터 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내기 전에 슬러지반응이 끝난 후 잔류물을 배출시키는 스크루컨베이어(11-5)와 잔류물냉각장치로 연결되는 통로에 분말상태의 충전물을 채워 스크루컨베이어 내부와 잔류물냉각장치(22)로 연결되는 통로에 슬러지가 차는 것을 방지하기 위한, 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부의 충전물호퍼(21) 및 충전물호퍼(21)와 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부 사이의 밸브(12-7)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 장치는 슬러지반응기(18)에서 열분해반응이 끝난 후 바닥에 남는 고온의 잔류물을 냉각시키기 위해서, 반응기 상단에 냉각수분사노즐을 연결하기 위한 냉각수분사노즐연결구(19)와 냉각수를 분사하여 발생되는 수증기를 배출시키기 위한 수증기배출구(20)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 상기 열분해 장치는 슬러지반응기(18)에서 반응이 종료된 후 하부에 남는 고온의 잔류물을 냉각시키기 위하여 냉각장치에서 냉각수저장조(30), 냉각수펌프(31), 필터(32) 및 유량계(33)를 거쳐 냉각수를 공급하는 냉각수 공급계통과 반응기에서 나오는 수증기를 받아 응축하는 수증기응축기(34)와 응축수포집조(35)로 수증기 처리계통으로 구성되는 별도의 냉각장치를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 열분해 장치에서, 원료투입호퍼(10)는 전처리된 원료를 원료용융조(13)로 공급하는 기능을 가지며, 원료투입호퍼(10)에는 투입 스크루컨베이어(11-1) 및 밸브(12-1)가 장착되어 있어서, 원료투입호퍼(10)에 원료를 채운 다음, 밸브(12-1)를 열고 스크루컨베이어(11-1)를 작동시켜 원료를 원료용융조(13)에 투입한다. 원료용융조(13)는 원료를 가열에 의해서 용융시키는 기능을 가지며, 내부에 교반기가 설치되고, 하부에는 차단용 밸브(12-2)를 두며, 외벽은 고온의 가스로 가열하기 위한 외통과 보조버너를 설치한다. 투입된 원료는 원료용융조(13)의 외벽의 가열에 의해 용융되며, 가열은 열분해반응기(15)로부터 나오는 고온가스와 보조버너에 의한다. 용융원료계량조는 원료용융조(13)로부터의 용융된 원료를 일정량씩 열분해반응기(15)에 공급하는 기능을 갖는 장치로서 상부 및 하부에 차단 밸브(12-2,3)를 설치한 일정량의 용적을 갖는 용융원료계량조(14)이다. 하부의 밸브(12-3)가 닫힌 상태에서 상부의 밸브(12-2)를 개방함으로써 용융원료계량조(14)에 용융된 원료를 채운 다음, 상부 밸브(12-2)를 닫고 하부 밸브(12-3)를 여는 동시에 스크루켄베이어(11-2)를 작동시켜 열분해반응기(15)에 용융된 원료를 공급하고, 용융된 원료의 공급이 완료된 후에는, 하부 밸브(12-3)를 다시 닫는다. 열분해반응기는 용융된 원료를 받아서 350~450℃ 범위의 고온으로 가열하여 열분해를 일으키도록 하는 기능을 가지며, 원료 투입용 스크루컨베이어(12-2), 슬러지배출용 스크루컨베이어(11-3) 및 왁스저감장치(16-1)에 연결되어 있고, 열분해반응기(15)에는 외벽과 바닥을 가열할 수 있도록 2중 구조의 외통과 가열용 버너가 설치되어 있다. 왁스저감장치(16-1)는 열분해반응기(15)에서 나오는 증기 중 비점이 높은 물질을 제거하여 제품 중의 왁스를 줄이는 장치로서 통상의 왁스저감 장치이다. 열분해반응기(15)에서 열분해에 의해 발생되는 증기는 왁스저감장치(16-1), 기름정제장치(24) 및 응축기(25-1,2)를 거치며, 생산된 기름은 기름포집조(26-1,2)에 저장된다. 기름정제장치(24)는 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 기름정제장치로서 열분해반응기(15)로부터 발생되는 증기를 정제하기 위한 장치이며, 응축기(25)는 본 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 응축기로서 기름정제장치로부터의 정제된 증기를 응축시켜서 액화시키기 위한 수단이다. 슬러지계량조(17)는 열분해반응기(15)로부터 일정량의 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내는 기능을 가지며, 상부 및 하부에 밸브(12-4,5)를 설치한 일정량의 용적을 갖는 슬러지계량조(17)로서 고온의 가스에 의해 외벽을 가열할 수 있도록 2중 벽체구조를 가진다. 열분해반응기로부터 슬러지를 배출할 조건에 이르면 상부의 밸브(12-4)를 열어 슬러지계량조(17)를 슬러지로 채운 다음 상부의 밸브(12-4)를 닫고, 슬러지계량조(17)의 하부 밸브(12-5)를 열어 슬러지계량조(17)의 슬러지를 슬러지반응기(18)로 투입한다. 투입이 끝나면 슬러지계량조(17)의 하부 밸브를 닫는다. 슬러지반응기(18)는 잔류물을 많이 함유한 슬러지를 열분해반응기(15)로부터 받아 완전히 열분해시켜 분말상태의 잔류물로 만드는 기능을 가지며, 슬러지 투입용 스크루컨베이어(11-4), 슬러지반응기(18), 왁스저감장치(16-2), 잔류물 배출용 스크루컨베이어(11-5) 등으로 구성된다, 슬러지반응기(18)에는 내부에 교반기가 설치되고, 외벽과 바닥은 가열을 위한 2중 벽체로 되고 하부에는 버너가 설치된다. 또한, 슬러지반응기(18)의 상부에는 반응 후 남는 고온의 잔류물을 냉각시키기 위한 냉각수분사노즐연결구(19)와 수증기배출구(20)가 설치된다. 슬러지반응기(18)에 들러온 슬러지는 400~500℃ 범위로 가열되어 완전히 열분해되고, 기름증기는 왁스저감장치(16-2)를 거쳐 기름정제장치로 보내지며, 슬러지반응기(18) 내부에는 더 이상 열분해되지 않는 잔류물만 남는다.
상기 고온의 잔류물은 외부로 배출하기 전에 발화를 방지하기 위하여 냉각시켜야 한다. 이러한 냉각과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 냉각을 하지 않을 때는 냉각장치는 슬러지반응기(18)에서 분리하여 둔다. 냉각을 필요로 할 경우, 냉각 장치의 유량계(33) 후단에 연결된 관을 슬러지반응기(18)의 냉각수분사노즐연결구(19)에 연결하고, 수증기응축기(34)의 전단에 연결된 관을 수증기배출구(20)에 연결한다. 연결이 완료된 후 냉각수공급펌프(31)를 가동하여 반응기 내에 냉각수를 분사하면 반응기 내부 온도가 내려가며, 충분히 냉각되면 냉각수공급펌프(31)의 작동을 중단하고, 앞서 연결하였던 냉각수공급 배관과 수증기배출 배관을 분리한다.
충전물호퍼(21)는 슬러지가 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5)의 내부로 들어오는 것을 방지하기 위한 충전물을 공급하기 위한 수단이다. 잔류물 배출용 스크루컨베이어(11-5)는 고온으로 가열이 되지 않으며, 슬러지가 내부로 들어올 경우 열분해가 일어나지 않아 스크루컨베이어(11-5)가 막힐 수 있고, 막히지 않더라도 미 반응슬러지가 잔류물에 다량 남게 된다. 따라서 슬러지반응기(18)에 슬러지를 공급하기 전에 충전물호퍼(21)에 분말상태의 충전물을 넣고 밸브(12-7)를 열어 스크루컨베이어(11-5) 내부에 충전물을 채워 줌으로써 슬러지가 스크루컨베이어(11-5)로 들어오는 것을 방지한다. 이러한 충전물로는 모래, 흙, 잔류물 등의 분말형태의 물질로서 더 이상 열분해되지 않는 물질을 이용한다.
상기 설명은 본 발명의 구체예를 단지 예시하기 위한 것이며, 이로써 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 발명은 특허청구범위에 기재된 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변화 및 변경이 가능할 것이다.
10 : 원료투입호퍼 11-1~5 : 스크루컨베이어
12-1~8 : 밸브 13 : 원료용융조
14 : 용융원료계량조 15 : 열분해반응기
16-1,2 : 왁스저감장치 17 : 슬러지계량조
18 : 슬러지반응기 19 : 냉각수분사노즐연결구
20 : 수증기 배출구 21 : 충전물호퍼
22 : 잔류물 냉각장치 23 : 잔류물포집조
24 : 기름정제장치 25-1,2 : 응축기
26-1,2 : 기름포집조
30 : 냉각수저장조 31 : 냉각수공급펌프
32 : 필터 33 : 유량계
34 : 수증기응축기 35 : 응축수포집조
12-1~8 : 밸브 13 : 원료용융조
14 : 용융원료계량조 15 : 열분해반응기
16-1,2 : 왁스저감장치 17 : 슬러지계량조
18 : 슬러지반응기 19 : 냉각수분사노즐연결구
20 : 수증기 배출구 21 : 충전물호퍼
22 : 잔류물 냉각장치 23 : 잔류물포집조
24 : 기름정제장치 25-1,2 : 응축기
26-1,2 : 기름포집조
30 : 냉각수저장조 31 : 냉각수공급펌프
32 : 필터 33 : 유량계
34 : 수증기응축기 35 : 응축수포집조
Claims (8)
- 플라스틱, 합성수지, 또는 폐유를 포함하는 열분해 가능한 물질을 열분해하여 연료를 생산하는 방법으로서, 전처리한 원료를 원료용융조(13)에 투입하는 단계, 열분해반응기(15)에서 나오는 고온 배가스 또는 버너에 의해 원료용융조(13)의 외벽을 가열하여 원료를 용융시키는 단계, 원료용융조(13)에서 용융된 원료를 용융원료계량조(14)를 통해서 계량하여 열분해반응기(15)로 투입하는 단계, 용융된 원료를 350 내지 450℃ 범위의 온도로 열분해반응기(15)에서 가열하여 열분해하는 단계, 열분해반응기(15)에서 열분해에 의해 발생되는 증기를 왁스저감장치(16-1), 기름정제장치(24) 및 응축기(25)를 거쳐서 생산된 액화 기름을 기름포집조(24)에 저장하는 단계, 열분해반응기(15)에서의 열분해 후의 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내는 단계, 슬러지반응기(18)에서 슬러지를 완전히 열분해하여 분말상태의 잔류물을 형성시키는 단계, 슬러지반응기(18)에서 완전 열분해에 의해 만들어진 분말상태의 고온 잔류물을 150℃ 내외로 냉각시키는 단계, 및 냉각된 잔류물을 배출시켜 잔류물포집조(26)에 저장하는 단계의 과정을 반복적으로 실시하여 열분해가 연속적으로 이루어지는 효과를 얻을 수 있는 운전방식을 특징으로 하는 열분해 방법.
- 플라스틱, 합성수지, 또는 폐유를 포함하는 열분해 가능한 물질을 열분해하여 연료를 생산하기 위한 열분해 장치로서, 전처리한 원료가 투입되고 열분해반응기(15)에서 나오는 고온 배가스 또는 버너에 의해 투입된 원료를 용융시키는 원료용융조(13); 원료용융조(13)에서 용융된 원료를 계량하여 열분해반응기(15)로 투입하는 용융원료계량조(14); 용융원료계량조(14)로부터의 용융된 원료를 350 내지 450℃ 범위의 온도에서 열분해하는 열분해반응기(15); 열분해반응기(15)에서 열분해에 의해 발생되는 증기를 왁스저감장치(16), 기름정제장치(22), 및 응축기(23)를 통해서 통과시킴으로써 생산된 기름을 포집하는 기름포집조(24); 열분해반응기(15)내의 열분해 후의 슬러지를 인출하여 완전히 열분해하여 분말상태의 잔류물로 만드는 슬러지반응기(18); 슬러지반응기(18)로부터의 잔류물을 배출하기 위한 스크루컨베이어(11); 슬러지반응기(18)에서 완전 열분해에 의해 만들어진 분말상태의 고온 잔류물을 150℃ 내외로 냉각시켜 저장하기 위한 잔류물포집조(23)를 포함하는 열분해 장치.
- 제 2항에 있어서, 열분해반응기(15)의 하부로부터 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내기 전에 슬러지반응이 끝난 후 잔류물을 배출시키는 스크루컨베이어(11-5)와 잔류물냉각장치로 연결되는 통로에 분말상태의 충전물을 채워 스크루컨베이어 내부와 잔류물냉각장치(22)로 연결되는 통로에 슬러지가 차는 것을 방지하기 위한, 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부의 충전물호퍼(21) 및 충전물호퍼(21)와 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부 사이의 밸브(12-7)를 추가로 포함함을 특징으로 하는 열분해 장치.
- 제 2항에 있어서, 슬러지반응기(18)에서 열분해반응이 끝난 후 바닥에 남는 고온의 잔류물을 냉각시키기 위해서, 반응기 상단에 냉각수분사노즐을 연결하기 위한 냉각수분사노즐연결구(19)와 냉각수를 분사하여 발생되는 수증기를 배출시키기 위한 수증기배출구(20)를 추가로 포함함을 특징으로 하는 열분해 장치.
- 제 4항에 있어서, 슬러지반응기(18)에서 반응이 종료된 후 하부에 남는 고온의 잔류물을 냉각시키기 위하여 냉각장치에서 냉각수저장조(30), 냉각수펌프(31), 필터(32) 및 유량계(33)를 거쳐 냉각수를 공급하는 냉각수 공급계통과 반응기에서 나오는 수증기를 받아 응축하는 수증기응축기(34)와 응축수포집조(35)로 수증기 처리계통으로 구성되는 별도의 냉각장치를 추가로 포함함을 특징으로 하는 열분해 장치.
- 제 1항에 있어서, 열분해반응기(15)에서 일정량을 용융된 원료를 투입하여 열분해 반응시키고, 남은 미반응물과 잔류물이 혼합된 상태의 슬러지가 초기에 투입된 원료량의 70% ~ 10% 이하로 남았을 때, 열분해반응기(15)에 남아 있는 슬러지를 슬러지계량조(17)를 이용하여 일정량씩 인출하여 슬러지반응기로 보냄을 특징으로 하는 열분해 방법.
- 제 1항에 있어서, 잔류물배출용 스크루컨베이어(11-5) 후단 상부에 충전물호퍼(21) 및 밸브(12-7)를 설치하여, 열분해반응기(15)의 하부로부터 슬러지를 인출하여 슬러지반응기(18)로 보내기 전에 슬러지반응이 끝난 후 잔류물을 배출시키는 스크루컨베이어(11-5)와 잔류물냉각장치로 연결되는 통로에 분말상태의 충전물을 채워 스크루컨베이어 내부와 잔류물냉각장치(22)로 연결되는 통로에 슬러지가 차는 것을 방지함을 특징으로 하는 열분해 방법.
- 제 1항에 있어서, 반응기 상단에 냉각수분사노즐을 연결하기 위한 냉각수분사노즐연결구(19)와 냉각수를 분사하여 발생되는 수증기를 배출시키기 위한 수증기배출구(20)를 설치하여, 슬러지반응기(18)에서 열분해반응이 끝난 후 바닥에 남는 고온의 잔류물을 냉각시킴을 특징으로 하는 열분해 방법.
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