KR20150083477A - 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 팜유를 추출하는 공정에서 발생하는 부산물중 팜 열매(과실) 씨앗의 껍질인 셀(Shell)을 원료로 하여 연속적으로 탄화시켜 숯 또는 활성탄소의 원료로 제공하고, 탄화공정중 발생하는 연기를 응축시켜 목초액을 생산하는 것을 특징으로 한다.

Description

팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법{The manufacturing method of carbon and pyroligneous liquor by carbonizing a palm kernel shell continuously}

본 발명은 팜유를 추출하는 공정에서 발생하는 부산물중 팜 열매(과실) 씨앗의 껍질인 셀(Shell)을 연속적으로 탄화시켜 탄소를 제조함과 동시에 탄화공정중 발생하는 연기를 응축시켜 연속적으로 목초액을 생산하는 방법, 즉 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법에 관한 것이다.

오일 팜은 인도네시아, 말레이시아, 태국, 나이지리아 등 열대 지역에서 재배되는 팜 나무 열매의 과육에 함유된 기름을 추출하여 팜 오일을 얻는다.

팜 나무 열매는 수백 개 이상이 번치(bunch) 줄기에 서로 뭉쳐 하나의 덩어리(bunch)를 형성하고 있는데 이 번치 하나의 무게가 보통 약 20kg 정도이다.

하나의 팜 열매마다 외부의 과육과 내부의 딱딱한 견과(nut)로 구성되어 있으며 이 너트는 딱딱한 껍질(shell)과 내부의 씨앗(kernel)으로 구성되어 있다.

팜 열매의 과육과 씨앗 속에 오일이 풍부하게 함유되어 있으며 과육에서 추출하는 오일을 팜 오일이라 하고 씨앗에서 추출하는 오일은 커널 오일이라 한다.

또한, 팜 오일은 동아시아, 중동 아시아 및 아프리카 대륙의 여러 지역들 도처에서 수확되는 생필품으로 더욱 잘 알려져 있다.(오일팜 이라함은 그 식물을 지칭하며 팜 오일 은 그것으로 생산된 오일을 말함)

한편, 오일 팜에서 오일을 착유한 다음 부산물중 과일 씨앗의 껍질인 커넬 셀(Shell)이 발생을 하는데 이들은 대부분 만족스러운 방식으로 처리되지는 않았다.

가장 선호되는 폐기방법은 소각이었는데, 많은 공해를 발생시키는 문제가 있어 다른 방법으로는 오일 팜 커넬 쉘을 부패 또는 분해되는 농작물 주변 영역에 단순히 퇴적시키나 이러한 방법은 상기 오일 팜 커넬 쉘의 부패되는 속도보다 빠른 속도로 축적되는 경향이 있기 때문에 그 효과가 만족스럽지 못하였다.

또한, 오일 팜 커넬 쉘은 표면이 단단하여 미생물에 의해 생분해되기 어렵고 시간도 많이 걸린다.

따라서 일부에서는 오일 팜 커넬 쉘을 재활용하기 위해서는 비료로 만드는 방법이 개발된 바 있으나 제조방법의 효율이 낮거나 제조된 결과물도 경제적으로 크게 유용하지 못하였다.

따라서 최근에는 음이온 방출 및 원적외선의 방출이 나무 숯보다 높게 방출되는 팜숯이 사용되고 있으며 산업용 보일러로 연료, 즉 바이오 연료로 주목받고 있는 실정이다.

상기 팜 숯은 "팜숯", "팜열탄" 또는 "바베큐숯"이라 불리는 것으로 팜 열매 중 씨앗껍질 부분인 쉘을 탄화시킨 것을 의미한다.

이러한 팜 숯은 나무 숯에 비해 원료구입이 쉽고, 계속적 생산이 가능하므로 단가가 낮다는 장점이 있으며, 숯을 제조하기 위해 나무를 벌목하지 않고 오일 팜의 부산물을 활용함으로써 친환경적이라는 장점이 있다.

그러나 숯을 생산하는 방법으로 종래의 숯 제조방법인 숯 가마는 연속생산이 아닌 단속(斷續)적으로 생산을 하기 때문에 매 생산시마다, 온도, 온도량, 수분량, 기후 등의 조건에 따라 품질을 균등하게 조절하는 것이 작업자의 숙련된 감각으로만 가능하여 품질 및 생산량을 균일하게 조정할 수 없는 문제점이 있다.

특허출원번호 제1999-3408호 "천연 야자 열매를 이용한 황토숯 및 그 제조방법"

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 팜유를 추출하는 공정에서 발생하는 부산물인 팜 커넬 쉘을 환경 친화적으로 처리하기 위하여 탄소를 제조하는 공정에서 기존의 숯가마를 사용하지 않고 일련의 연속공정으로 대량생산하면서 탄소의 품질을 균일하게 하고, 탄화공정에서 발생하는 연기를 응축시켜 연속적으로 목초액을 함께 생산하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결수단으로 본 발명은 회전식 원통형 탄화로의 내부로 팜 커넬 쉘을 공급하여 탄화하는 과정에서 발생하는 연기는 제 1, 2 집진기를 통해 분진 및 불순물을 제거하는 집진 과정을 거친 후 수냉식 응축기를 통해 연기를 냉각하여 목초액을 생산한 후 목초액은 타르와 분리하여 취출되도록 구성하고 침전 과정을 거치면서 목초액을 완성하고 냉각과정을 거친 공기는 배출한다.

회전식 원통형 탄화로 내부에 공급되어 탄화과정을 거친 탄소는 수냉식 소화스크류로 배출되어 완전 소화시킨 다음 수냉식 냉각기로 투입하여 60℃ 이하로 냉각과정을 거친 후 선별기로 공급하여 스크린 작업에 의해 크기별로 선별하여 분류하고, 스크린에 걸리는 탄소는 분쇄기를 공급하여 분쇄한 다음 재차 선별한 후 선별된 탄소를 크기별로 포장하고, 선별과정에서 발생하는 분진과 회전식 원통형 탄화로에서 탄화 과정을 거친 토출구를 개방하고 탄소를 수냉식 냉각기에서 냉각 후 토출하는 과정에서 배출되는 분진을 집진하여 제거된 공기는 굴뚝으로 배출하는 것을 특징으로 하는 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 팜 커넬 쉘을 회전식 원통형 탄화로를 구동시켜 연속적으로 탄화시키면서 탄소 및 목초액을 연속적으로 생산하기 때문에 온도, 원료량, 수분량, 기후 등의 조건을 작업자의 숙련된 감각에 의존하지 않고 연속적인 생산으로 균등하게 조절이 가능하여 품질 및 생산량이 일정하도록 조정할 수 있어 대량생산에도 매우 유용한 효과를 갖는다.

따라서 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 생산된 탄소는 활성 탄소의 원료 또는 성형숯 등 바이오 연료로 제공하는 효과가 있다.

또한 목초액은 토양의 유효 박테리아 증식 및 생리적으로 식물의 성장을 촉진시키고 뿌리를 튼튼하게 하며, 특유의 냄새로 파리나 모기 등 각종 해충을 퇴치하고, 목초액을 2차 정제하여 축산산업에도 광범하게 사용되는 높은 가치가 있으며, 화학적 방법이 아닌 유기농의 기초자재로 매우 유용하게 사용하는 환경 친화적인 제품을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법을 도시해 보인 공정도.
도 2는 본 발명 본 발명 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법을 도시해 보인 순서도.

상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법을 도시해 보인 공정도이고, 도 2는 본 발명 본 발명 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법을 도시해 보인 순서도 이다.

본 발명은 팜 커넬 쉘(Plam kernel shell)을 탄화하는 과정에서 탄소와 목초액을 연속적으로 함께 생산할 수 있는 방법이다.

상기 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법으로는 먼저 팜유를 추출하는 공정에서 발생하는 부산물 중 팜 열매(과실) 씨앗의 껍질인 팜 커넬 쉘을 원료 탱크(1)로 공급한다.

상기 원료 탱크(1)는 내부에 설치된 이송 스크루에 의해 일정량만큼 팜 커넬 쉘을 외부에 설치된 스크루 컨베이어로 공급하면, 스크루 컨베이어는 회전식 원통형 탄화로(2)의 인 챔버(3)를 통해 투입되고, 이때 스크루 컨베이어는 팜 커넬 쉘의 연속적인 공급을 위해 회전식 원통형 탄화로(2)의 내부 0.5m 높이까지 위치하는 게 바람직하다.

또한, 회전식 원통형 탄화로(2)는 좌ㆍ우 양단으로 인 챔버(3)와 아웃 챔버(4)를 각각 형성하고, 인 챔버(3)를 개방하여 내부로 팜 커넬 쉘을 공급한 상태에서 회전식 원통형 탄화로(2)는 2 ∼ 3도 경사지도록 설치하며 구동모터에 장착된 인버터에 의해 최하 0.2rpm ∼ 3.8rpm으로 회전시키면서 600 내지 800℃ 온도에서 탄화한다.

한편, 회전식 원통형 탄화로(2)의 아웃 챔버(4)에는 회전식 원통형 탄화로(2)를 최초 가동할 경우 회전식 원통형 탄화로(2)의 내부 온도를 올려 재료를 착화시키기 위해 경유를 연료로 하는 버너(5)가 장착된 상태에서 내부 온도를 250℃까지 상승하도록 가열한 후 버너(5)를 정지하면 회전식 원통형 탄화로(2) 내부에 공급된 팜 커넬 쉘은 착화가 되면서 서서히 경사진 기울기를 따라 아웃 챔버(4) 방향으로 이동하면서 400℃까지 온도가 상승하면 회전식 원통형 탄화로(2) 내부로 최소한의 산소만 공급되어 팜 커넬 쉘이 연소되어 다 재가되는 것을 방지하고, 붉게 달아오른 상태에서 800℃까지 유지하여 탄화과정을 거친 후 아웃 챔버(4)를 개방하여 수냉식 소화 스크류(15)로 투입될 때 산소공급을 차단하여 탄소가 더 이상 연소되지 않도록 하여 완전 소화시킨 후 수냉식 냉각기(6)로 연속 투입하여 60℃이하의 선별 포장 작업이 가능한 온도가 되도록 냉각시킨다.

상기 회전식 원통형 탄화로(2)는 가동을 중지하더라도 24시간 이내에는 내부온도가 450℃ 이상을 유지하기 때문에 버너(5)의 가열 없이 회전식 원통형 탄화로(2)를 재사용할 수 있어 24시간 이상 가동을 중단하지않는 한 별도의 열원 없이 연속적으로 탄화과정을 거쳐 탄소를 생산할 수 있다.

한편, 상기 탄화과정에서 발생하는 연기는 내부를 내화시멘트로 라이닝 처리한 인 챔버(3)와 연결된 연도를 통해 인 챔버(3)에서 1차 집진기(9)로 배출하고, 1차 집진기(9)로 배출된 분진 및 불순물을 싸이클론(cyclon)방식으로 1차 집진 한 다음 2차 집진기(9')로 연기를 배출한다.

상기 1차 집진된 연기를 2차 집진기(9')로 배출하여 분진 및 불순물을 싸이클론(cyclon)방식으로 2차 집진과정을 거친 연기는 수냉식 응축기(10)로 배출되어 냉각과정을 거쳐 목초액을 생산한다.

상기 생산된 목초액은 타르와 분리하고 침전지(13)로 공급되어 침전하여 목초액을 완성한다.

상기 수냉식 응축기(10)에서 냉각된 후 방출되는 연기는 터보 팬(12)에 의해 흡입되어 굴뚝(11)으로 배출하고, 배출되는 공기는 여러 번 집진과정을 거쳐 환경오염을 최소화할 수 있다.

또한, 탄화단계를 거치면서 착화된 탄소는 아웃 챔버(4)를 통과하여 수냉식 소화 스크류(15)로 투입하여 착화상태의 탄소가 더 이상 연소되지 않도록 산소공급을 차단하여 소화한 후 수냉식 냉각기(6)로 공급한다.

한편, 소화된 탄소는 100 내지 200℃ 온도를 유지한다.

상기 수냉식 소화 스크류(15)는 물탱크와 워터펌프에 의해 스크루 콘베어의 외벽과 내벽 사이와 스크류 샤프트의 내부로 냉각수가 공급되도록 구성하여 냉각수를 순환공급함으로써 탄소의 착화상태를 완전 소화시킨 후 수냉식 냉각기(6)로 투입하여 스크린 선별작업이 가능하게 고온 상태의 탄소를 60℃ 이하로 냉각한다.

상기 냉각과정을 거친 탄소는 선별작업을 위해 선별기(8)로 공급되어 스크린 작업에 의해 크기별로 선별한다.

또한 선별단계를 거쳐 스크린에 걸러진 탄소는 분쇄기(7)로 보내고, 분쇄기(7)에서 파쇄과정을 거쳐 재차 선별기(8)로 공급되어 선별작업을 거친 후 선별된 탄소를 크기별로 포장하여 완료한다.

또한, 선별기(8)에서 선별작업중 발생하는 분진 및 불순물과 아웃 챔버(4)를 개방하여 탄소를 토출할 때 발생하는 분진을 탄소 집진기(14)로 집진한 다음 여과된 공기는 굴뚝(11')으로 배출하여 공해가 없도록 한다.

따라서 본 발명의 팜 쉘을 연속적으로 탄화시켜 생산된 탄소는 활성 탄소의 원료 또는 바이오 연료(숯)로 제공하고, 목초액은 비료 또는 살충제 등으로 사용할 수 있다.

1: 원료 탱크 2: 로터리 킬른
3: 인 챔버 4: 아웃 챔버
5: 버너 6: 수냉식 냉각기
7: 분쇄기 8: 선별기
9, 9': 1차, 2차 집진기 10: 수냉식 응축기
11, 11': 굴뚝 12, 12': 터보팬
13: 침전지 14: 탄소 집진기
15: 수냉식 소화 스크류

Claims (3)

1. 팜유를 추출하는 공정에서 발생하는 부산물 중 과일 씨앗의 껍질인 팜 커넬 쉘(Plam kernel shell)을 원료 탱크로 공급하는 단계; 와
   상기 원료 탱크는 내부에 설치된 이송 스크루에 의해 일정량만큼 팜 쉘을 외부에 설치된 스크루 컨베이어로 공급하여 회전식 원통형 탄화로로 공급하는 단계; 와
   상기 회전식 원통형 탄화로는 좌ㆍ우 양단으로 인 챔버와 아웃 챔버를 각각 형성하고 인 챔버를 개방하여 내부로 팜 커넬 쉘이 공급된 회전식 원통형 탄화로는 경사진 상태로 하단에 4개의 받침롤러 위에 설치하여 회전가능하도록 설치한 후 구동모터에 장착된 인버터에 의해 최하 0.2rpm ∼ 3.8rpm으로 조절하여 회전하면서 최고 800℃ 온도에서 탄화하는 단계; 와
   상기 탄화하는 과정에서 발생하는 연기를 인 챔버를 1차 집진기로 배출하는 단계; 와
   상기 1차 집진기로 배출된 분진 및 불순물을 1차 집진하는 단계; 와
   상기 1차 집진된 연기를 2차 집진기로 배출하여 2차 집진하는 단계; 와
   상기 2차 집진 과정을 거친 연기는 수냉식 응축기로 배출되어 냉각과정을 거쳐 목초액을 생산하는 단계; 와
   상기 생산된 목초액은 타르와 분리하고 침전하는 단계; 와
   상기 수냉식 응축기에서 냉각된 후 방출되는 연기는 굴뚝으로 배출하는 단계; 와
   상기 탄화하는 단계를 거치면서 착화된 탄소는 아웃 챔버(4)를 통과하여 수냉식 소화 스크류(15)로 투입되면 착화상태의 탄소가 더 이상 연소되지 않도록 산소공급을 차단하여 소화한 후 수냉식 냉각기(6)로 공급하는 단계; 와
   상기 수냉식 소화 스크류에 의해 소화되어 수냉식 냉각기로 공급된 탄소는 100 내지 200℃ 온도를 유지하기 때문에 수냉식 냉각기에서 스크린 선별작업이 가능하도록 고온 상태의 탄소를 60℃ 이하로 냉각하는 단계; 와
   상기 냉각과정을 거친 탄소는 선별작업을 위해 선별기로 공급되어 스크린 작업에 의해 크기별로 선별하는 단계; 와
   상기 선별단계를 거쳐 스크린에 걸러진 탄소는 분쇄기로 보내고, 분쇄기에서 분쇄하는 단계; 와
   상기 분쇄된 탄소는 선별기로 공급되어 재차 선별작업을 거친 후 선별된 탄소를 크기별로 포장하는 단계; 와
   상기 선별기에서 선별작업중 발생하는 분진 및 불순물과 아웃 챔버를 개방하여 탄소를 토출할 때 발생하는 분진을 집진하는 단계; 와
   상기 집진과정을 거친 여과된 공기는 굴뚝으로 배출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전식 원통형 탄화로는 내부 온도가 250℃까지만 버너에 의해 가열하고, 그 이후로 가열하지않고 팜 커넬 쉘의 착화로 회전식 원통형 탄화로 내부의 온도가 800℃까지 상승하는 온도에 의해 탄화과정을 거치고, 생산작업을 24시간 이상 중단하지 않는 한 버너로 가열하지않아도 회전식 원통형 탄화로를 연속적으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 1차, 2차 집진기는 싸이크론(cyclon)방식으로 집진하는 것을 특징으로 하는 팜 커넬 쉘을 연속적으로 탄화시켜 탄소 및 목초액을 제조하는 방법.
   
   
   

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