KR20160080937A

KR20160080937A - Method and device for regenerating fuel oil from plastics and vinyls wastes

Info

Publication number: KR20160080937A
Application number: KR1020140193522A
Authority: KR
Inventors: 이학성
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-08
Also published as: KR101684034B1

Abstract

The present invention relates to a method and a device for manufacturing reclaimed fuel oil through a process of thermally decomposing waste including at least one type of plastic and vinyl waste in the presence of a ceramic catalyst. The method of the present invention can reduce generation of wax at maximum during the process of thermally decomposing wastes, and can reuse a heat source and catalysts. According to an embodiment of the present invention, the manufacturing method of reclaimed fuel oil comprises: a waste injection step of injecting waste including at least one type of plastic and vinyl waste to a batch-type rotary kiln to which a metal supported ceramic catalyst is injected; a thermal decomposition step of thermally decomposing the injected waste in the batch-type rotary kiln; a condensation step of cooling and condensing thermally decomposed components; and an oil extraction step for separating oil components depending on the condensation temperatures.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for producing regenerated fuel oil from waste plastics and wastes,

플라스틱류 및 비닐류 폐기물로부터 재생연료유를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for producing regenerated fuel oil from plastics and wastes.

기존의 폐기물로부터 재생연료유를 얻는 열분해 장치는, 원료 투입시 산소가 유입되어 재생연료유의 제조효율이 저하되는 문제가 있다. 이를 보완하기 위하여, 스크루 공급부(Screw feeder) 형태를 채택하는 경우도 있다. 그러나, 스크루 공급부 형태를 채택한 열분해 장치는, 가동 중에 스크루 공급부에 비닐 성분들이 엉겨 붙는 문제가 발생되고, 이는 해당 장치의 유지보수를 어렵게 하는 원인으로 작용한다. In the pyrolysis apparatus for obtaining the regenerated fuel oil from the existing waste, there is a problem that the efficiency of production of the regenerated fuel oil is lowered due to the inflow of oxygen during the input of the raw material. In order to compensate for this, a screw feeder may be adopted. However, in the pyrolysis apparatus adopting the screw feed section type, there arises a problem that the vinyl components are entangled in the screw feed section during the operation, which causes the maintenance of the apparatus to be difficult.

위에서 언급한 문제점들을 일거에 해소하기 위해서, 로터리 킬른 타입의 열분해 장치를 회분식으로 운전하는 방안을 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 방법도 열분해 과정을 거친 후에 로터리 킬른 내부에 찌꺼기 및 왁스류 성분이 쌓이는 문제가 있다. 이러한 찌꺼기 및 왁스류 성분을 제거하기 위해서는, 인부가 로터리 킬른 내부에 들어가서 작업을 해야 한다. 인부가 직접 로터리 킬른 내부에 들어가서 작업을 해야 하기 때문에, 인건비 상승 및 작업자의 안전 문제 등도 제기되고 있는 실정이다. 또한, 회분식으로 운전하는 로터리 킬른 타입의 열분해 장치는, 열분해 온도가 높고, 냉각시간이 길다는 문제로 인해, 해당 장치의 이용 효율이 낮은 실정이다.
In order to resolve the above-mentioned problems at once, it is possible to consider operating the rotary kiln type pyrolysis unit batchwise. However, this method also has the problem that debris and wax components accumulate in the rotary kiln after pyrolysis. To remove these debris and wax components, the applicator must be inside the rotary kiln and work. Because the worker has to work inside the rotary kiln directly, the increase of the labor cost and the safety of the worker are also raised. In addition, the rotary kiln-type pyrolysis apparatus which operates in batch mode has a problem that the pyrolysis temperature is high and the cooling time is long, so that the utilization efficiency of the apparatus is low.

대한민국 공개특허 제2013-0041520호Korean Patent Publication No. 2013-0041520

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라스틱류 및 비닐류 폐기물을 열분해하는 과정에서 왁스류의 생성을 최대한 저감하고, 촉매를 재생할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for regenerating a catalyst by minimizing the production of wax during pyrolysis of plastics and wastes.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은 일실시예에서,The present invention, in one embodiment,

금속이 담지된 세라믹 촉매가 장입되어 있는 회분식 로터리 킬른에 플라스틱 및 비닐 중 1 종 이상을 포함하는 폐기물을 투입하는 폐기물 투입 단계;A waste charging step of charging wastes containing at least one of plastic and vinyl into a batch rotary kiln charged with a metal-supported ceramic catalyst;

투입된 폐기물을 회분식 로터리 킬른 내에서 열분해하는 열분해 단계;A pyrolysis step of pyrolyzing the charged waste in a batch rotary kiln;

열분해된 성분은 냉각 및 응축하는 응축 단계; 및The pyrolyzed component is cooled and condensed; And

응축 온도별로 오일 성분을 분리하는 오일 추출 단계를 포함하는 재생연료유 제조방법을 제공한다
And an oil extraction step of separating the oil component by the condensation temperature

또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

금속이 담지된 세라믹 촉매가 장입되고, 플라스틱 및 비닐 중 1 종 이상을 포함하는 폐기물이 투입되어 열분해되는 회분식 로터리 킬른;A batch rotary kiln charged with a metal-supported ceramic catalyst and pyrolyzed with waste containing at least one of plastics and vinyl;

회분식 로터리 킬른에서 열분해를 거친 성분이 공급되어 냉각 및 응축되는 열교환기; 및A heat exchanger in which a pyrolyzed component is supplied to the batch rotary kiln to cool and condense; And

열교환기를 거쳐 응축된 성분을 응축 온도별로 분리하여 저장하는 오일 저장탱크를 포함하는 재생연료유 제조장치를 제공한다.
And an oil storage tank for separating and storing the components condensed through the heat exchanger according to the condensation temperature.

본 발명에 따른 재생연료유 제조방법 및 장치는, 플라스틱류 및 비닐류 폐기물을 열분해하는 과정에서 왁스류의 생성을 최대한 저감함으로써 유지 보수에 소요되는 수고를 최소화하고, 열원 재활용 및 촉매 재생을 통해서 에너지 절감이 가능하다.
The method and apparatus for manufacturing a regenerated fuel oil according to the present invention minimizes the labor required for maintenance by minimizing the production of wax during the pyrolysis of plastics and vinyl wastes and reduces energy consumption through recycling of the heat source and regeneration of the catalyst This is possible.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예에서 따른 재생연료유 제조과정을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view illustrating a process for manufacturing a regenerated fuel oil according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
In the present invention, the terms "comprising" or "having ", and the like, specify that the presence of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명의 하나의 실시예에 의한 재생연료유 제조방법은, A method for manufacturing a regenerated fuel oil according to an embodiment of the present invention includes:

응축 온도별로 오일 성분을 분리하는 오일 추출 단계를 포함한다.
And an oil extraction step of separating the oil component by the condensation temperature.

본 발명에 따른 재생연료유 제조방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.A method for manufacturing a regenerated fuel oil according to the present invention will be described as follows.

먼저 로터리 킬른 타입의 열분해 장치 내에 금속이 담지된 세라믹 촉매 2 내지4톤을 주입하여 내부에 골고루 분산시킨다. 그런 다음, 플라스틱류 및/또는 비닐류 폐기물 4 내지 12톤을 투입한 후, 투입구를 밀봉한 후 서서히 가열한다. 폐기물을 투입하고 투입구를 밀봉한 상태에서 서서히 가열하는 것은, 열분해 과정에서 생성되는 왁스류 및/또는 찌꺼기가 로터리 킬른의 내벽에 부착되는 것을 방지하는 효과가 있다. 가열 초기에는, 이전 회차의 열분해 과정에서 생성된 가스를 연료로 사용할 수 있다. 또한, 초기 연소과정에서 발생된 질소 및/또는 이산화탄소 가스의 일부를 로터리 킬른 내부로 주입하여 산소를 제거하면서 로터리 킬른의 온도를 서서히 상승시킨다. 이 때 열원은, 이전 회차에서 인출된 세라믹 촉매를 재생하는 과정에서 발생되는 열원을 활용 가능하다. 세라믹 촉매를 재생하는 과정은, 이전 회차에서 인출된 세라믹 촉매를 금속 메쉬(Mesh)로 제작된 컨베이어 벨트 형태의 공급 장치에서 연소 불꽃이 나오는 버너 쪽으로 이동시키면서 연소를 진행한다. 연소가 진행되는 동안, 세라믹 촉매의 빈 공간에 축적된 찌꺼기와 왁스류 성분들이 연소되고, 이 과정에서 세라믹 촉매를 재생할 수 있다. 이 때 발생되는 불연성의 찌꺼기는 금속 메쉬로 제작된 컨베이어 벨트의 하부로 떨어짐으로써 제거가 용이하다. 또한, 연소 불꽃이 나오는 버너는 로터리 킬른 하부에 3 내지 6 군데 설치하여 골고루 연소열을 전달할 수 있다.
First, 2 to 4 tons of a metal-supported ceramic catalyst is injected into a rotary kiln-type pyrolyzer to be evenly dispersed therein. Then, 4 to 12 tonnes of plastic and / or vinyl waste are charged, then the inlet is sealed and then slowly heated. Slowly heating the wastes in the sealed state of the inlet has the effect of preventing the waxes and / or debris generated in the pyrolysis process from adhering to the inner wall of the rotary kiln. In the initial stage of heating, the gas generated in the pyrolysis process of the previous cycle can be used as fuel. Also, a part of the nitrogen and / or carbon dioxide gas generated in the initial combustion process is injected into the rotary kiln to gradually increase the temperature of the rotary kiln while removing oxygen. At this time, the heat source can utilize a heat source generated in the process of regenerating the ceramic catalyst drawn in the previous cycle. In the process of regenerating the ceramic catalyst, the ceramic catalyst withdrawn in the previous cycle is moved to a burner in which a combustion flame is emitted from a feeding device of a conveyor belt type made of a metal mesh. During the combustion, residues and wax components accumulated in the empty space of the ceramic catalyst are burned, and the ceramic catalyst can be regenerated in this process. The incombustible debris generated at this time is easily removed by falling to the bottom of the conveyor belt made of metal mesh. In addition, the burner in which the combustion flame is emitted can be installed in three to six places below the rotary kiln to transmit the combustion heat evenly.

또한, 본 발명에서 사용되는 금속이 담지된 세라믹 촉매는, 세라믹 촉매에 금속 성분이 담지된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 촉매는, 실리카, 제올라이트 및 황토로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 성분을 함유할 수 있다. 또한, 상기 세라믹 촉매에는 니켈, 코발트, 철, 망간, 바나듐, 티타늄, 갈륨, 크롬, 마그네슘 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 금속이 담지된 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 촉매는 다공성 구조이고, 상기 다공성 구조 내부에 금속 성분이 담지될 수 있다.In addition, the metal-supported ceramic catalyst used in the present invention may be a structure in which a metal component is supported on a ceramic catalyst. For example, the ceramic catalyst may contain one or more components selected from the group consisting of silica, zeolite and loess. The ceramic catalyst may have a structure in which at least one metal selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, manganese, vanadium, titanium, gallium, chromium, magnesium and aluminum is supported. For example, the ceramic catalyst may have a porous structure, and a metal component may be supported within the porous structure.

보다 구체적으로는, 상기 세라믹 촉매는 원하는 형태로 제형화 가능하다. 세라믹 촉매의 제형은 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 라시히링(Raschig ring), 폴링(Pall ring), 레싱링(Lessing ring), 십자분할링(Cross-partition ring), 벌 새들(Berl saddle), 인탈록스 새들(Intalox saddle), 또는 허니콤(Honey comb) 등의 형태로 제형화 가능하다. 제형화된 세라믹 촉매는 250 내지 350 ℃ 온도에서 하소(?燒)한 후, 금속 성분을 담지시켜 제조할 수 있다. 상기 금속 성분들의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 니켈, 코발트, 철, 망간, 바나듐, 티타늄, 갈륨, 크롬, 마그네슘, 알루미늄의 단일 금속이나 이러한 금속들을 조합한 복합 성분을 사용할 수 있다. 금속 성분을 촉매에 담지하는 과정은, 예를 들어, 금속 성분을 산 용액에 용해시킨 금속 용액을 제조하고, 세라믹 촉매를 감압 조건에서 상기 금속 용액에 담가서 담지할 수 있다. 그런 다음, 금속이 담지된 세라믹 촉매를 다시 500 내지 700℃ 조건에서 30 분 내지 5시간 동안 하소하여 최종적으로 금속이 담지된 세라믹 촉매를 제조할 수 있다.
More specifically, the ceramic catalyst can be formulated into a desired form. The formulation of the ceramic catalyst is not particularly limited, but may be, for example, a Raschig ring, a Pall ring, a Lessing ring, a Cross-partition ring, a Berl saddle ), Intalox saddle, honeycomb, and the like. The formulated ceramic catalyst can be produced by calcining at a temperature of 250 to 350 ° C and then supporting a metal component. The kind of the metal components is not particularly limited and may be a single metal such as nickel, cobalt, iron, manganese, vanadium, titanium, gallium, chromium, magnesium or aluminum or a combination of these metals . The process of supporting the metal component on the catalyst can be carried out, for example, by preparing a metal solution in which a metal component is dissolved in an acid solution and immersing the ceramic catalyst in the metal solution under a reduced pressure condition. Then, the metal-supported ceramic catalyst may be calcined again at 500 to 700 ° C for 30 minutes to 5 hours to finally produce the metal-supported ceramic catalyst.

또 다른 하나의 예로서, 금속이 담지된 세라믹 촉매가 장입되어 있는 회분식 로터리 킬른에 플라스틱 및 비닐 중 1 종 이상을 포함하는 폐기물을 투입하는 폐기물 투입 단계 이전에, 폐기물에 함유된 할로겐족 성분을 제거하는 전처리 단계를 더 거칠 수 있다. 구체적으로는, 폐기물로부터 염화비닐 내지 테플론수지 등과 같은 할로겐족 성분이 함유된 폐기물을 미리 제거함으로써 세라믹 촉매의 피독을 방지하고 장치의 부식을 최소화할 수 있다. As another example, it is possible to remove the halogen component contained in the waste prior to the step of injecting the waste containing at least one of plastic and vinyl into the batch rotary kiln charged with the metal-supported ceramic catalyst The preprocessing step can be further roughened. Concretely, it is possible to prevent the poisoning of the ceramic catalyst and to minimize the corrosion of the apparatus by previously removing the waste containing the halogen component such as vinyl chloride or Teflon resin from the waste.

또한, 본 발명에서, 투입된 폐기물을 회분식 로터리 킬른 내에서 열분해하는 열분해 단계는, 250 내지 350℃ 범위의 온도에서 수행 가능하다. 본 발명에서는 로터리 킬른의 내부 온도를 250 내지 350℃, 250 내지 320℃, 혹은 300 ℃ 이하로 유지함으로써, 고비점 왁스류의 생성을 억제하고, 가솔린의 생성비율을 증가시키며, 나아가 에너지 절약이 가능하다. 본 발명은, 금속이 담지된 세라믹 촉매를 사용함으로써, 플라스틱류 및/또는 비닐류 폐기물을 열분해 온도보다 100 ℃ ∼ 200 ℃ 정도 낮은 온도에서 열분해가 가능하며, 이를 통해 찌꺼기 및/또는 왁스류 성분의 생성을 최대한 저감할 수 있다. Further, in the present invention, the pyrolysis step of pyrolyzing the charged waste in a batch rotary kiln can be carried out at a temperature in the range of 250 to 350 ° C. In the present invention, by keeping the internal temperature of the rotary kiln at 250 to 350 DEG C, 250 to 320 DEG C, or 300 DEG C or less, generation of high boiling point waxes can be suppressed, gasoline production rate can be increased, Do. The present invention can pyrolyze plastics and / or vinyl waste at a temperature lower than the pyrolysis temperature by about 100 ° C to 200 ° C by using a metal-supported ceramic catalyst, thereby producing a residue and / or a wax component Can be reduced as much as possible.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 재생연료유 제조방법은, 투입된 폐기물을 회분식 로터리 킬른 내에서 열분해하는 열분해 단계에서, 발생된 가스상 성분은 중화과정을 거쳐 회분식 로터리 킬른의 열원으로 공급 가능하다. 예를 들어, 폐기물의 열분해 과정에서 생성되는 재생 연료유는 핀이 부착된 배관 내를 이동하면서 냉각되는데, 응축되지 않은 가스 상태의 성분들은는 별도의 배관으로 유출되어 중화조에서 산 가스가 제거된다. 산 가스가 제거된 성분들은 연소로를 통해 로터리 킬른의 가열 열원으로 사용된다. As one example, in the method for producing a regenerated fuel oil according to the present invention, in a pyrolysis step of pyrolyzing charged waste in a batch rotary kiln, the generated gaseous component can be supplied to the heat source of the batch rotary kiln via a neutralization process. For example, the regenerated fuel oil generated in the pyrolysis process of the waste is cooled while moving in the pipe to which the pin is attached, and the non-condensed gaseous components are discharged through a separate pipe to remove the acid gas from the neutralization tank. The acid gas removed components are used as a heating source for the rotary kiln through a furnace.

또한, 투입된 폐기물을 회분식 로터리 킬른 내에서 열분해하는 열분해 단계를 거친 후, 세라믹 촉매에 축적된 찌꺼기와 왁스 성분은 회분식 로터리 킬른의 열원으로 공급되고, 세라믹 촉매는 재생되는 촉매 재생 단계를 거칠 수 있다. 구체적으로는, 열분해 과정에서 생성되는 찌꺼기 및 왁스류 성분들은 세라믹 촉매의 빈 공간에 축적된다. 열분해 완료 후, 세라믹 촉매를 인출하고 재가동할 때 로터리 킬른의 가열 열원으로 사용할 수 있다. 이를 통해 세라믹 촉매를 재생하고, 에너지 절감이 가능하다. 구체적으로, 인출된 세라믹 촉매 빈 공간에 축적된 찌꺼기와 왁스류 성분들은, 연소로에서 연소되고, 남은 세라믹 촉매는 재사용이 가능하다.
Also, after the spent waste is pyrolyzed in a batch rotary kiln, the residues and wax components accumulated in the ceramic catalyst are supplied to the heat source of the batch rotary kiln, and the ceramic catalyst can undergo regeneration of the catalyst to be regenerated. Specifically, the residue and wax components generated in the pyrolysis process are accumulated in the empty space of the ceramic catalyst. After the completion of pyrolysis, it can be used as a heat source for heating the rotary kiln when the ceramic catalyst is withdrawn and reactivated. Through this, it is possible to regenerate the ceramic catalyst and save energy. Specifically, the residue and wax components accumulated in the drawn-out ceramic catalyst hollow space are burned in the combustion furnace, and the remaining ceramic catalyst can be reused.

또한, 본 발명은, 앞서 설명한 재생연료유 제조방법을 수행할 수 있는 장치를 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 재생연료유 제조장치는, Further, the present invention provides an apparatus capable of performing the above-described method for producing regenerated fuel oil. Specifically, a regenerated fuel oil producing apparatus according to an embodiment of the present invention includes:

열교환기를 거쳐 응축된 성분을 응축 온도별로 분리하여 저장하는 오일 저장탱크를 포함한다. And an oil storage tank for separating and storing the components condensed through the heat exchanger by the condensation temperature.

또한, 상기 재생연료유 제조장치는, 회분식 로터리 킬른에서 열분해 과정에서 생성된 가스상 성분이 공급되고, 상기 가스상 성분으로부터 산 성분을 제거하는 중화조; 및 중화조에서 산 성분이 제거된 성분을 연소시켜 회분식 로터리 킬른에 열원을 공급하는 연소실을 더 포함할 수 있다. Further, the regenerated fuel oil production apparatus may further include a neutralization tank to which a gaseous component generated in a pyrolysis process in the batch rotary kiln is supplied, and which removes an acid component from the gaseous component; And a combustion chamber for supplying a heat source to the batch rotary kiln by burning components from which acid components have been removed in the neutralization tank.

예를 들어, 상기 회분식 로터리 킬른에서 열분해 과정을 거친 세라믹 촉매에 축적된 찌꺼기와 왁스 성분은, 연소실로 공급되도록 유체연결된 구조일 수 있다. For example, the residue and the wax component accumulated in the ceramic catalyst after pyrolysis in the batch rotary kiln may be fluidly connected to be supplied to the combustion chamber.

나아가, 로터리 킬른 외부에는 열이 외부로 확산되는 것을 차단하는 외부 차단 설비가 구비될 수 있다. 구체적으로는, 로터리 킬른의 외부는 재킷(Jacket) 형태의 함석으로 감싸는 구조일 수 있다. 이를 통해, 내부의 로터리 킬른은 회전하더라도, 외부의 재킷 구조로 인해 외부로 확산되는 열을 차단하는 역할을 한다. 참고로, 가열된 공기는 고추 등 농작물의 건조 과정에 필요한 열풍의 열원으로써 공급될 수 있다.Furthermore, the rotary kiln may be equipped with an external shut-off device for shutting off heat diffusing to the outside. Specifically, the outer surface of the rotary kiln may be a structure that encloses a jacket-shaped recess. Thus, even if the internal rotary kiln rotates, it functions to block the heat diffused to the outside due to the external jacket structure. For reference, the heated air can be supplied as a heat source of hot air required for the drying process of crops such as pepper.

하나의 예를 통해, 본 발명에 따른 재생연료유 제조장치를 설명하면, 다음과 같다.An example of a regenerated fuel oil producing apparatus according to the present invention will now be described.

폐기물의 열분해를 통해 생성된 재생 연료유는, 핀이 부착된 배관을 이동하면서 냉각되는데, 응축되지 않은 가스 상태의 성분은 별도의 배관을 통해 중화조로 공급된다. 중화조에 공급된 가스 상태의 성분에서 산 가스가 제거되고, 이후 연소로에서 연소되면서 로터리 킬른의 가열 열원으로 사용된다. The regenerated fuel oil generated through the pyrolysis of the waste is cooled while moving the piping with the fin, and the non-condensed gaseous component is supplied to the neutralization tank through a separate pipe. The acid gas is removed from the gaseous components supplied to the neutralization tank and then burned in the combustion furnace and used as a heat source for heating the rotary kiln.

또한, 열교환기를 거쳐 응축된 성분은 응축 온도별로 분리되어 오일 저장탱크에 저장된다. 상기 열교환기는 예를 들어, 공랭식 열교환기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 강제로 송풍되는 공랭식 열교환기에서 응축되는 온도를 측정하여 응축온도(Tube Boiling Point)에 따라서 가솔린(69℃∼157℃), 등유(157℃∼244℃), 경유(244℃∼372℃) 등으로 분류하여 저장된다. 이 때 핀이 부착된 배관은 큰 함석 상자 형태로 제작된 열교환기 내부에서 충분한 길이를 유지하면서 공기의 송풍으로 냉각되며, 유출되는 가열된 공기는 역시 고추 등 농작물의 건조 과정에 필요한 열풍의 열원으로써 공급된다. 또한, 폐기물의 촉매 분해 후 로터리 킬른의 내부를 냉각 시에도 공기를 송풍하여 더워진 공기를 분진 제거용 백(Bag) 필터를 거친 후 농작물의 건조에 활용된다.
In addition, the components condensed through the heat exchanger are separated by the condensation temperature and stored in the oil storage tank. For example, an air-cooled heat exchanger may be used as the heat exchanger. For example, the temperature at which air is forced to condense in an air-cooled heat exchanger is measured. Depending on the tube boiling point, gasoline (69 ° C to 157 ° C), kerosene (157 ° C to 244 ° C) 372 ° C). In this case, the piping with the fins is cooled by air blowing while maintaining a sufficient length inside the heat exchanger formed in the form of a large tin box, and the heated air flowing out is also a heat source of hot air required for drying the crops such as pepper . In addition, even after cooling the inside of the rotary kiln after catalytic decomposition of the waste, the air is blown by blowing air to the bag filter for dust removal and then used for drying the crop.

본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
It is to be understood that the drawings in the present invention are shown to be enlarged or reduced for convenience of description. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 재생연료유 제조 과정을 도시하였다. FIG. 1 shows a process for manufacturing a regenerated fuel oil according to an embodiment of the present invention.

재생연료유 중 가솔린, 등유, 경유 및 왁스의 생성 비율은, 로터리 킬른의 운전조건 및/또는 공급되는 폐기물의 종류 및 조성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 로터리 킬른의 열분해 온도 (S 20)를 변화시켜 가솔린의 생성비율을 높일 수 있다. The production rate of gasoline, kerosene, light oil and wax in the renewable fuel oil may vary depending on the operating conditions of the rotary kiln and / or the type and composition of the waste to be supplied. For example, the pyrolysis temperature (S 20) of the rotary kiln may be varied to increase the rate of production of gasoline.

또한, 필요에 따라서는 공급되는 폐기물에 대해 전처리 과정(S 10)을 거칠 수 있다. 상기 전처리 과정은, 공급되는 폐기물 중에서 할로겐족 원소가 포함된 성분을 제거하기 위한 것이다. 할로겐족 원소가 포함된 폐기물은 열분해 과정에서 장치에 대한 부식성이 강한 염화수소 내지 불화수소 등의 가스가 생성된다. 할로계족 원소가 포함된 성분을 미리 제거함으로써, 염화수소 내지 불화수소 등의 가스가 생성되는 것을 차단 내지 저감할 수 있다. Further, if necessary, the waste to be supplied may be subjected to a pretreatment process (S 10). The pretreatment process is for removing a component containing a halogen group element among the supplied wastes. Wastes containing halogen elements produce gases such as hydrogen chloride or hydrogen fluoride which are highly corrosive to the apparatus during the pyrolysis process. It is possible to block or reduce the generation of gas such as hydrogen chloride or hydrogen fluoride by removing the component containing the halo group element in advance.

또한, 로터리 킬른에 투입하는 세라믹 촉매의 비율(폐기물 무게/세라믹 촉매 무게)에 따라 재생연료유 중 가솔린, 등유, 경유, 왁스의 생성 비율이 달라질 수 있다. 상기 세라믹 촉매의 비율은 로터리 킬른 내부에서 분해되지 않고 탄화된 고체 침적물(찌꺼기와 왁스류)의 양과 제거 방법에도 영향을 미칠 수 있다. In addition, the production ratio of gasoline, kerosene, light oil, and wax in the regenerated fuel oil may vary depending on the ratio of the ceramic catalyst to the rotary kiln (weight of waste / weight of ceramic catalyst). The proportion of the ceramic catalyst may also affect the amount of carbonized solid deposits (debris and waxes) and the removal method without decomposition in the rotary kiln.

열분해 과정을 거쳐 인출된 세라믹 촉매 내부의 빈 공간에는 찌꺼기와 왁스류 등이 축적된 상태이다. 세라믹 촉매 내부에 축적된 찌꺼기와 왁스류 성분들은 로터리 킬른의 가열 열원으로 연소(S 50)시켜 세라믹 촉매를 재생하며, 불연성의 찌꺼기는 금속 메쉬(Mesh)로 제작된 컨베이어 벨트 하부로 떨어짐으로써 용이하게 제거 가능하다.Residues and waxes are accumulated in the hollow space inside the ceramic catalyst drawn through the pyrolysis process. The residue and wax components accumulated in the ceramic catalyst are burned (S 50) by the heating source of the rotary kiln to regenerate the ceramic catalyst, and the incombustible residue is easily fallen down to the lower part of the conveyor belt made of metal mesh It is removable.

세라믹 촉매 내부에 담지된 금속 성분의 종류 내지 조합은 로터리 킬른의 내부 온도와 재생연료유 중 가솔린, 등유, 경유, 왁스의 생성 비율에 영향을 미친다. 로터리 킬른의 내부 온도는 통상 300℃ 이하로 유지하지만, 유종별 생성 비율을 조절하기 위하여 350℃ 정도까지도 유지할 경우도 있다. 종래의 기술적 방법으로는 열분해 온도를 통상 400℃ 이상의 온도를 유지하고 있다. The types and combinations of the metal components supported inside the ceramic catalyst affect the internal temperature of the rotary kiln and the production ratio of gasoline, kerosene, light oil, and wax in the regenerated fuel oil. The internal temperature of the rotary kiln is usually maintained at 300 ° C or lower, but it may be maintained at about 350 ° C to regulate the production rate of the rotary kiln. In the conventional technical method, the pyrolysis temperature is usually kept at 400 DEG C or higher.

전술한 열분해 초기에는 플라스틱류 및/또는 비닐류 폐기물의 산화를 방지하기 위하여, 버너에서 연소된 가스의 일부를 로터리 킬른의 내부로 주입하여 산화반응을 억제하고, 재생연료유의 분압을 낮출 수 있으며, 이를 통해 고비점 왁스류의 생성을 억제할 수 있다.In order to prevent the oxidation of plastics and / or vinyl waste at the beginning of the thermal decomposition described above, a part of the gas burned in the burner may be injected into the interior of the rotary kiln to suppress the oxidation reaction and lower the partial pressure of the regeneration fuel oil. The production of high boiling point waxes can be suppressed.

또한, 폐기물의 촉매 분해 과정에서 생성되는 재생 연료유는 핀이 부착된 배관 내를 이동하면서 냉각되는데, 응축되지 않은 가스 상태는 별도의 배관으로 유출되어 중화조(S 40)에서 산가스가 제거된 후 로터리 킬른의 가열 열원(S 50)으로 사용되며, 강제로 송풍되는 공랭식 열교환기(S 30)에서 응축되는 온도를 측정하여 응축온도(Tube Boiling Point)에 따라서 가솔린(69℃∼157℃), 등유(157℃∼244℃), 경유(244℃∼372℃) 등으로 분류(S 40)하여 저장된다.Also, the regenerated fuel oil generated in the process of catalytic decomposition of the waste is cooled while moving in the pipe with the pin attached thereto. The uncompensated gas state is discharged through a separate pipe to remove acid gas from the neutralization tank (S 40) (69 ° C to 157 ° C), and the temperature of the gas is adjusted in accordance with the condensation temperature (Tube Boiling Point). The temperature of the air cooled heat exchanger (S 30) (S40) by kerosene (157 DEG C to 244 DEG C), light oil (244 DEG C to 372 DEG C), and the like.

또한, 0.1 내지 1.0 rpm 사이에서 회전하는 로터리 킬른의 일측에는, 버너에서 연소된 가스의 일부를 주입할 수 있는 비대칭 상태로 된 플랜지를 설치하여 플라스틱 및 비닐류 폐기물을 용이하게 투입할 수 있다. 또한, 상기 비대칭 상태로 된 플랜지를 통해 열분해 후 세라믹 촉매를 용이하게 인출할 수 있다. 그리고, 로터리 킬른의 타측에는 열분해된 생성가스가 용이하게 유출될 수 있도록 베어링과 함께 설치된 플랜지가 장착된 구조이다. In addition, plastic and vinyl waste can be easily injected into one side of the rotary kiln which rotates between 0.1 and 1.0 rpm by providing a flange in an asymmetric state capable of injecting a part of the burned gas in the burner. Further, the ceramic catalyst can be easily drawn out after pyrolysis through the asymmetric flange. The other side of the rotary kiln is equipped with a flange provided with a bearing so that pyrolysis product gas can easily flow out.

더불어, 플라스틱류 및/또는 비닐류 폐기물의 전처리 과정에서 제거되지 않은 염화비닐수지 등 염소화합물로부터 생성되는 염화수소 및/또는 다이옥신의 발생을 억제하기 위하여, 생석회 및 패각(굴 껍질)을 소량 첨가하여 로터리 킬른에서 접촉 분해할 수 있으며, 염소 성분은 염화칼슘의 형태로 회수된다.
In addition, in order to inhibit the generation of hydrogen chloride and / or dioxin generated from chlorine compounds such as vinyl chloride resin which has not been removed during the pretreatment of plastics and / or vinyl waste, a small amount of quicklime and shell (oyster shell) And the chlorine component is recovered in the form of calcium chloride.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1 One

갈륨, 마그네슘 및 알루미늄의 3종의 금속을 실리카로 제조된 라시히링(Raschig ring)에 담지시킨 촉매 0.5톤을 로터리 킬른에 넣고, 플라스틱류 및 비닐류 폐기물 1.5톤을 투입하였다.0.5 ton of catalyst loaded with three kinds of metals such as gallium, magnesium and aluminum in a Raschig ring made of silica was put into a rotary kiln and 1.5 tons of plastic and vinyl waste were put in.

플라스틱류 및 비닐류 폐기물을 300℃에서 용융 및 열분해하였다. 그 결과, 재생연료유 625 kg (가솔린 314 kg)을 얻었다. 또한, 왁스류 및 불연성 찌꺼기로 코킹(Coking)된 상태로 회수된 세라믹 촉매(910 kg)는 다음 회차에서 로타리 킬른의 연료로 사용되면서 재생하였다.
Plastics and wastes were melted and pyrolyzed at 300 ° C. As a result, 625 kg of regenerated fuel oil (314 kg of gasoline) was obtained. The ceramic catalyst (910 kg) recovered in a coking state with waxes and incombustible residues was regenerated while being used as fuel for a rotary kiln in the next cycle.

실시예Example 2 2

크롬 및 알루미늄 금속을 산화시켜 얻은 촉매(Chromia-Alumina)를 허니콤(Honey comb) 형태의 세라믹에 담지시킨 후, 0.5톤을 로터리 킬른에 넣고 300℃에서 플라스틱 및 비닐류 폐기물 1.5톤을 용융, 열분해하여 재생연료유 654 kg (가솔린 336 kg)을 얻었다.
The catalyst (Chromia-Alumina) obtained by oxidizing chromium and aluminum metal was loaded in a honeycomb type ceramic, 0.5 ton was put into a rotary kiln, and 1.5 tons of plastic and vinyl waste were melted and pyrolyzed at 300 ° C. 654 kg of regenerated fuel oil (336 kg of gasoline) was obtained.

실시예Example 3 3

철, 망간, 바나듐, 티타늄의 3종의 금속을 실리카로 제조된 레싱링(Lessing ring)에 담지시킨 촉매 0.5톤을 로터리 킬른에 넣고 300℃에서 플라스틱 및 비닐류 폐기물 1.5톤을 용융, 열분해하였다. 열분해 결과, 재생연료유 642 kg (가솔린 327 kg)을 얻었다. 또한, 왁스류 및 불연성 찌꺼기로 코킹(Coking)된 상태로 회수된 세라믹 촉매는 다음 회차에서 로타리 킬른의 연료로 사용되면서 재생되었으며, 불연성 찌꺼기가 72 kg 생성되었다. Five tons of catalysts loaded with three metals such as iron, manganese, vanadium and titanium in a lessing ring made of silica were put into a rotary kiln and 1.5 tons of plastic and vinyl waste were melted and pyrolyzed at 300 ° C. As a result of pyrolysis, 642 kg of regenerated fuel oil (327 kg of gasoline) was obtained. The ceramic catalyst recovered in the coked state with waxes and incombustible residues was regenerated while being used as a rotary kiln fuel in the next revolution, and 72 kg of nonflammable residues were produced.

Claims

A waste charging step of charging wastes containing at least one of plastic and vinyl into a batch rotary kiln charged with a metal-supported ceramic catalyst;
A pyrolysis step of pyrolyzing the charged waste in a batch rotary kiln;
The pyrolyzed component is cooled and condensed; And
And an oil extraction step of separating the oil component by the condensation temperature.

The method according to claim 1,
The metal-supported ceramic catalyst,
In a ceramic containing at least one component selected from the group consisting of silica, zeolite and loess,
Wherein at least one metal selected from the group consisting of nickel, cobalt, iron, manganese, vanadium, titanium, gallium, chromium, magnesium and aluminum is supported.

The method according to claim 1,
Prior to the step of injecting waste containing at least one of plastic and vinyl into a batch rotary kiln charged with a metal-supported ceramic catalyst,
Further comprising a pretreatment step of removing the halogen component contained in the waste.

The method according to claim 1,
The pyrolysis step of pyrolyzing the charged waste in a batch rotary kiln,
Wherein the reaction is carried out at a temperature in the range of 250 to 350 占 폚.

The method according to claim 1,
In the pyrolysis step of pyrolyzing the charged waste in a batch rotary kiln,
And the generated gaseous component is supplied to the heat source of the batch type rotary kiln via a neutralization process.

The method according to claim 1,
After the spent waste is pyrolyzed in a batch rotary kiln,
The residues and wax components accumulated in the ceramic catalyst are supplied as the heat source of the batch rotary kiln,
Wherein the ceramic catalyst further comprises a regenerating catalyst regeneration step.

A batch rotary kiln charged with a metal-supported ceramic catalyst and pyrolyzed with waste containing at least one of plastics and vinyl;
A heat exchanger in which a pyrolyzed component is supplied to the batch rotary kiln to cool and condense; And
And an oil storage tank for separating and storing the components condensed through the heat exchanger by the condensation temperature.

8. The method of claim 7,
A neutralization tank for supplying a gaseous component generated in a pyrolysis process in a batch rotary kiln and removing an acid component from the gaseous component; And
Further comprising a combustion chamber for burning a component from which acid components have been removed in the neutralization tank to supply a heat source to the batch rotary kiln.

9. The method of claim 8,
A recycled fuel oil manufacturing apparatus having a fluid-connected structure in which waste and wax components accumulated in a ceramic catalyst subjected to pyrolysis in a batch rotary kiln are supplied to a combustion chamber.

8. The method of claim 7,
And an external shutoff device for shutting off heat diffusion to the outside is provided outside the rotary kiln.