KR20170136871A

KR20170136871A - 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법

Info

Publication number: KR20170136871A
Application number: KR1020160068974A
Authority: KR
Inventors: 조윤현; 정용식; 김태극
Original assignee: 주식회사 지이테크
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2017-12-12
Also published as: KR101834170B1

Abstract

본 발명은 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법에 있어서, 상기 폐유를 페유저장조에 저장하고, 저장된 폐유를 제1이동관을 따라 이동시키는 폐유공급단계; 상기 제1이동관을 따라 이동되어 필터프레스로 공급되는 폐유 내 입자가 큰 이물질 및 수분이 필터프레스에 의해 여과 제거되는 제1차 여과단계; 상기 필터프레스를 통과한 폐유가 제2이동관을 따라 이동되어 유량조절조로 공급되고, 유량조절조로 공급된 폐유는 유량조절조에 의해 유량이 조절되어 분리막조로 공급되는 공급단계; 상기 분리막조로 공급된 폐유는 분리막조의 가열부에 의해 가열되어 점도가 낮아지며, 여과필터에 의해 폐유 내 잔류탄소, 회분이 여과 정제되는 제2차 여과단계; 상기 분리막조의 여과필터에 의해 여과 정제된 정제유를 저장조로 이동시켜 저장하는 저장단계; 상기 필터프레스와 분리막조를 재사용시 여과 기능이 저하되지 않도록 필터프레스의 탈수 슬러지 제거 및 분리막조의 여과필터를 세정하는 탈수 슬러지 제거 및 세정단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법{Method for refining waste oil with consecutively membrane filtration process}

본 발명은 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법에 관한 것으로, 특히 폐유를 효율적으로 정제하여 재이용하고 분리막 연속정제공정을 적용하여 높은 처리유량과 고급 품질의 연료유 재생이 가능한, 경제적이고 친환경적이며 안정적인 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법에 관한 것이다.

일반적으로 국내외 폐유정제 기술은 대부분 이온정제, 감압증류, 또는 열분해 공정을 이용하여 정제연료유를 생산하고 있다.

이들 중 이온정제공법(도 1 참조)은 폐유 중 수분, 침전물을 제거하고 약품 처리를 통하여 중금속 등을 제거하여 제품을 생산하는 방법으로서, 생산된 제품은 저등급의 윤활유 자체이므로 벙커C유 대체 연료유로만 사용이 가능하다. 이온정제공법은 회분 등을 효과적으로 제거하기가 어려워 노즐이 자주 막히는 현상이 발생하며, 잔류탄소량 또한 높다. 처리 단계가 복잡하고 고전적인 기술로 선진국에서는 거의 사용하지 않는 기술이다. 수율은 70% 정도이다.

감압증류공법(도 2 참조)은 단순 물리정제공정으로서 감압증류 시 생산되는 정제연료유는 중질 윤활기유 성분을 그대로 유지하고 있게 된다. 수율은 70% 정도이며, 수율을 올리기 위해서는 고온의 운전온도가 필요한 단점이 있다. 또한 플랜트 설계비용이 매우 높다는 단점이 있다.

고온열분해공법(도 3 참조)은 공기와 접촉을 차단하여 400℃의 고온과 높은 압력 하에 열을 가하여 분자량이 높은 상태의 폐유를 점도가 낮은 상태인 저분자량으로 분해 및 응축하여 정제연료유를 생산하는 방법이다. 고온열분해공법은 운전 시 악취가 발생하는 단점이 있으며, 공정의 구성이 복잡하고 운전방법에 있어서 4일 가동 후 3일 청소 작업이 필요하여 연속 운전이 어렵고, 최대 수율은 60%에 머무르고 있다.

이 밖에 최근에 연구되고 있는 폐유정제 공정은 막 분리 시스템을 이용하여 폐유를 고급 연료유로 생산하는 공정이다. 미국의 NLR사에서는 진동형 분리막 기술을 적용한 폐유 정제공정을 도입하려 시도하였다. 이 공정의 특징은 막 분리 시스템에 진동을 주어 막의 막힘을 억제시킨다. 그러나 높은 진동으로 인하여 기기의 설치가 매우 까다로우며 많은 소음이 발생한다. 진동을 발생시켜 장비 전체에 전달되는 방식으로 인하여, 균열에 의한 장비의 내구성 문제가 심각하며, 운전 온도에 있어서도 제한(최대 45℃)을 갖고 있어, 상대적으로 공정온도가 고온(100℃ 이상)인 폐유 처리에는 적합하지 않다. 또한 막모듈 부위에 연결된 파이프 및 연결 부위의 잦은 교체를 필요로 하고, 볼트의 조임 상태 등을 매일 확인해야 하는 유지관리상의 많은 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0076361호 (2008.08.20)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 폐유를 효율적으로 정제하여 재이용하고 분리막 연속정제공정을 적용하여 높은 처리유량과 고급 품질의 연료유 재생이 가능한, 경제적이고 친환경적이며 안정적인 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 본 발명은 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법에 있어서, 상기 폐유를 페유저장조에 저장하고, 저장된 폐유를 제1이동관을 따라 이동시키는 폐유공급단계; 상기 제1이동관을 따라 이동되어 필터프레스로 공급되는 폐유 내 입자가 큰 이물질 및 수분이 필터프레스에 의해 여과 제거되는 제1차 여과단계; 상기 필터프레스를 통과한 폐유가 제2이동관을 따라 이동되어 유량조절조로 공급되고, 유량조절조로 공급된 폐유는 유량조절조에 의해 유량이 조절되어 분리막조로 공급되는 공급단계; 상기 분리막조로 공급된 폐유는 분리막조의 가열부에 의해 가열되어 점도가 낮아지며, 여과필터에 의해 폐유 내 잔류탄소, 회분이 여과 정제되는 제2차 여과단계; 상기 분리막조의 여과필터에 의해 여과 정제된 정제유를 저장조로 이동시켜 저장하는 저장단계; 상기 필터프레스와 분리막조를 재사용시 여과 기능이 저하되지 않도록 필터프레스의 탈수 슬러지 제거 및 분리막조의 여과필터를 세정하는 탈수 슬러지 제거 및 세정단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법을 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법은 폐유를 효율적으로 정제하여 재이용하고 분리막 연속정제공정을 적용하여 높은 처리유량과 고급 품질의 연료유 재생이 가능한, 경제적이고 친환경적이며 안정적이고, 여과시간 단축으로 생산효율성 향상과 이에 따른 수익성 증대되는 효과가 있다.

도 1 내지 도 3은 종래의 기술을 알 수 있는 순서도,
도 4는 본 발명에 의한 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법의 순서도,
도 5는 본 발명에 의한 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법의 공정을 알 수 있는 사용상태도,
도 7은 본 발명에 의한 분리막조의 측면도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 의한 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법의 연결 상태을 알 수 있는 사용상태도이다.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참고하여 보면 본 발명에 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법은 폐유공급단계(S1), 제1차 여과단계(S2), 공급단계(S3), 제2차 여과단계(S4), 저장단계(S5), 탈수 슬러지 제거 및 세정단계(S6)로 이루어진다.

상기 폐유공급단계(S1)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 폐유가 저장되도록 폐유저장조(10)가 형성되며, 폐유저장조(10)의 일측부에 폐유를 필터프레스(30)로 이동시키는 제1이동관(20)이 설치된다.

상기 제1차 여과단계(S2)는 제1이동관(20)을 따라 이동되어 필터프레스(30)로 공급되는 폐유 내 입자가 큰 이물질 및 수분이 필터프레스(30)에 의해 여과 제거된다.

이때 상기 폐유 내 입자가 큰 이물질 및 수분을 여과 제거하는 필터프레스(30)의 공극 사이즈는 2 ~ 5㎛ 크기로 형성됨을 바람직하다. 상기 필터프레스(30)로 인해 폐유 내 이물질이 1차적으로 제거됨으로 후술되는 분리막조(50)로 폐유를 여과 정제시 부하가 완충된다.

그리고 상기 공급단계(S3)는 필터프레스(30)를 통과한 폐유가 제2이동관(30)을 따라 이동되어 유량조절조(100)로 공급되고, 유량조절조(100)로 공급된 폐유는 유량조절조(100)에 의해 유량이 조절되어 분리막조(50)로 공급되는 단계이다.

상기 유량조절조(100)로 인해 제2이동관(40)을 따라 이동되는 폐유의 속도 및 이동량이 달라지게 됨으로 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 제2차 여과단계(S4)는 먼저 분리막조(50)로 공급된 폐유를 분리막조(50)의 가열부(53)로 가열시켜 점도를 낮추게 된다. 이때 상기 분리막조(50)의 가열부(53)로 인해 가열되는 폐유는 40 ~ 80℃로 가열됨이 바람직하다.

상기 폐유가 40℃ 이하로 가열될 경우 점도가 낮아지지 않아 막투과율이 저하되며, 폐유가 80℃ 이상으로 가열될 경우 폭발하게 된다.

한편 상기 분리막조(50)의 가열부(53)에 의해 가열되어 점도가 낮아진 폐유는 분리막조(50)의 여과필터(56)를 통과하게 되며, 이때에 폐유 내 잔류탄소, 회분이 여과 정제된다.

상기 분리막조(50)의 여과필터(56) 공극 사이즈는 0.1 ~ 3㎛ 크기로 형성됨이 바람직하다.

상기 저장단계(S5)는 여과필터(56)에 의해 여과 정제된 정제유를 저장조(70)로 이동시켜 저장하는 단계이다.

그리고 상기 탈수 슬러지 제거 및 세정단계(S6)는 필터프레스(30)와 분리막조(50)를 재사용시 여과 기능이 저하되지 않도록 필터프레스(30)의 탈수 슬러지 제거 및 분리막조(50)의 여과필터(56)를 세정하는 단계이다.

상기 탈수 슬러지 제거 및 세정단계(S6)에서 분리막조(50)의 여과필터(56)를 세정시 여과필터(56)로 에어 및 석유제품으로 이루어진 세정액이 공급되어 여과필터(56)에 부착된 이물질을 제거하게 된다.

또한 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 이동관 연결구조와 밸브의 개폐상태에 따라 분리막조(50)로 이동되는 폐유를 직렬 또는 병렬로 이동시킬 수 있다.

상기 폐유가 분리막조(50)로 직렬로 이동하게 되면 직렬로 연결된 다수 구성된 분리막조(50)에 의해 제차 여과 정제됨으로 고정밀로 여과 정제된 고급정제유를 회수할 수 있게 된다.

그리고 상기 폐유가 분리막조(50)로 병렬로 이동하게 되면 다수 구성된 분리막조(50)가 동시에 폐유를 여과 정제하게 됨으로 폐유의 여과 정제시간을 단축됨은 물론 이로 인해 생산효율이 증가된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명으로 인해 폐유를 효율적으로 정제하여 재이용하고 분리막 연속정제공정을 적용하여 높은 처리유량과 고급 품질의 연료유 재생이 가능한, 경제적이고 친환경적이며 안정적이고, 여과시간 단축으로 생산효율성 향상과 이에 따른 수익성 증대된다.

10 : 폐유저장조 20 : 제1이동관
30 : 필터프레스 40 : 제2이동관
50 : 분리막조 60 : 제4이동관
70 : 저장조 S1 : 폐유공급단계
S2 : 제1차 여과단계 S3 : 공급단계
S4 : 제2차 여과단계 S5 : 저장단계
S6 : 탈수 슬러지 제거 및 세정단계

Claims

분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법에 있어서,
상기 폐유를 페유저장조(10)에 저장하고, 저장된 폐유를 제1이동관(20)을 따라 이동시키는 폐유공급단계(S1);
상기 제1이동관(20)을 따라 이동되어 필터프레스(30)로 공급되는 폐유 내 입자가 큰 이물질 및 수분이 필터프레스(30)에 의해 여과 제거되는 제1차 여과단계(S2);
상기 필터프레스(30)를 통과한 폐유가 제2이동관(30)을 따라 이동되어 유량조절조(100)로 공급되고, 유량조절조(100)로 공급된 폐유는 유량조절조(100)에 의해 유량이 조절되어 분리막조(50)로 공급되는 공급단계(S3);
상기 분리막조(50)로 공급된 폐유는 분리막조(50)의 가열부(53)에 의해 가열되어 점도가 낮아지며, 여과필터(56)에 의해 폐유 내 잔류탄소, 회분이 여과 정제되는 제2차 여과단계(S4);
상기 분리막조(50)의 여과필터(56)에 의해 여과 정제된 정제유를 저장조(70)로 이동시켜 저장하는 저장단계(S5);
상기 필터프레스(30)와 분리막조(50)를 재사용시 여과 기능이 저하되지 않도록 필터프레스(30)의 탈수 슬러지 제거 및 분리막조(50)의 여과필터(56)를 세정하는 탈수 슬러지 제거 및 세정단계(S6);
를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법.
제1항에 있어서,
상기 필터프레스(30)의 공극 사이즈는 2 ~ 5㎛ 크기로 형성됨을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법.
제1항에 있어서,
상기 분리막조(50)의 가열부(53)로 인해 가열되는 폐유는 40 ~ 80℃로 가열됨을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법.
제1항에 있어서,
상기 분리막조(50)의 여과필터(56) 공극 사이즈는 0.1 ~ 3㎛ 크기로 형성됨을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법.
제1항에 있어서,
상기 탈수 슬러지 제거 및 세정단계(S6)에서 분리막조(50)의 여과필터(56)를 세정시 여과필터(56)로 에어 및 석유제품으로 이루어진 세정액이 공급하여 여과필터(56)에 부착된 이물질을 제거함을 특징으로 하는 분리막 연속정제공정을 이용한 폐유정제 방법.