KR20220147172A - A pyrolysis petrolizing system capable of purifying exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐 등의 폐합성수지을 열분해하여 열분해유를 생산하기 위한 폐합성수지 유화시스템에 관한 것이다. 유증기에서 열교환되어 열분해유로 생산된 후 배출되는 잔여 가스의 정화 뿐만 아니라 열분해로 내부의 재의 처리가 용이한 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a waste synthetic resin emulsification system for pyrolyzing waste synthetic resins such as waste plastics and waste vinyl to produce pyrolyzed oil. It relates to a waste synthetic resin emulsification system that not only purifies residual gas discharged after being heat-exchanged in oil vapor and produced as pyrolysis oil, but also purifying exhaust gas that facilitates the treatment of ash inside the pyrolysis furnace.
유화장치는 폐기물을 열분해로에 투입시킨 상태에서 외부에서 가열시켜 용융시키는 배치식과, 폐기물을 열분해로에 연속적으로 투입하면서 외부에서 가열하는 연속식 등이 있다.There are two types of emulsifying devices: a batch type in which waste is heated and melted from the outside in a state in which it is put into a pyrolysis furnace, and a continuous type in which waste is continuously put into the pyrolysis furnace and heated from the outside.
종래기술의 유화시스템은 폐기물을 투입하고 회전시키면서 가열하는 회전식 열분해로에서 발생되는 유증기를 냉각하여 액화시키는 응축기 구비되어 있었다. 응축기는 대략 원통형 형상으로 제작된다. 열교환 과정에서 생성된 열분해유는 별도 마련된 저장조로 저장시킨다. The emulsification system of the prior art was equipped with a condenser for cooling and liquefying the oil vapor generated in the rotary pyrolysis furnace for heating and rotating the waste. The condenser is manufactured in an approximately cylindrical shape. The pyrolysis oil generated in the heat exchange process is stored in a separate storage tank.
열교환과정에서 발생되는 이산화황 및 염소가스는 대기 중으로 무단 배출할 경우 환경적 문제가 발생될 수 있을 뿐만 아니라, 인체에 유해한 작용을 할 수 있으므로 반드시 정화시켜 배출할 필요가 있다.Sulfur dioxide and chlorine gas generated during the heat exchange process must be purified and discharged because it can cause environmental problems and can have harmful effects on the human body when discharged into the atmosphere without permission.
본 발명은 폐합성수지 유화시 발생되는 이산화황 및 염소가스 등 배출가스의 정화능력이 우수한 폐합성수지 유화시스템을 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a waste synthetic resin emulsification system having excellent purification ability of exhaust gases such as sulfur dioxide and chlorine gas generated during emulsification of waste synthetic resin.
본 발명은 버너(111)의 연소와 함께 발생되는 가스가 배출되는 배출가스출구(112)가 구비된 화실(110); 및 상기 버너(111)에서 발생되는 열에 의하여 투입된 폐합성수지가 가열되어 유증기가 발생되는 드럼(120)을 포함하는 열분해로(100); 내부 순환되는 냉각수와 열교환되어 상기 열분해로(100)에서 유출되는 상기 유증기를 응축시켜 열분해유를 생성시키고, 잔여 유증기를 배출시키는 응축기(200); 및 결정성 고체의 수산화나트륨(NaOH); 및 상기 수산화나트륨을 적재하며, 상기 배출가스가 상기 수산화나트륨사이를 통과할 수 있도록 다수 천공된 플레이트(310);를 포함하는 제1정화장치(300);를 포함한다.The present invention provides a
본 발명은 아연(Zn); 및 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(410);를 포함하며, 상기 제1정화장치(300)를 통과한 배출가스가 상기 아연사이를 유동한 후 배출되는 제2정화장치(400);를 포함할 수 있다.The present invention is zinc (Zn); and a
본 발명의 상기 제2정화장치(400)는 상기 제2정화장치(400)의 내부로 수증기를 공급하기 위한 수증기공급부(420);가 더 구비될 수 있다.The
본 발명은 상기 제2정화장치(400) 후단에 배치되며, 제2정화장치를 통과한 배출가스내 포함된 먼지를 집진하기 하는 활성탄집진기(500);가 더 포함될 수 있다.The present invention may further include an activated
본 발명은 상기 제2정화장치(400) 후단에 배치되며, 제2정화장치를 통과한 배출가스의 먼지를 집진하기 하는 백필터집진기(600)가 더 포함될 수 있다.The present invention may further include a bag
본 발명은 상기 드럼(120) 내부에 탄화된 재가 흡입되어 유입되어 정화시키는 사이클론집진기(700)를 더 포함하며, 상기 사이클론집진기(700)를 통과한 기체는 상기 백필터집진기로 유입될 수 있다.The present invention further includes a
본 발명에 따른 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템에 의하여 탈황 및 탈염이 우수할 뿐만 아니라, 배출되는 분진을 저감시켜 공기정화에 우수한 폐합성수지 유화시스템을 제공할 수 있다.By the waste synthetic resin emulsification system capable of purifying exhaust gas according to the present invention, it is possible to provide an excellent waste synthetic resin emulsification system not only in desulfurization and desalination, but also in air purification by reducing discharged dust.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템에 대한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템 중 공기정화 흐름도
도 3은 본 발명 중 제1정화장치를 도시한 개념도
도 4는 본 발명 중 제2정화장치를 도시한 개념도
도 5는 본 발명 중 활성탄집진기를 도시한 개념도
도 6은 본 발명 중 백필터집진기를 도시한 개념도
도 7은 본 발명 중 백필터집진기를 도시한 개념도1 is a schematic diagram of a waste synthetic resin emulsification system capable of exhaust gas purification according to the present invention;
Figure 2 is a flow chart of air purification in the waste synthetic resin emulsification system capable of exhaust gas purification according to the present invention;
3 is a conceptual diagram illustrating a first purifying device in the present invention;
4 is a conceptual diagram illustrating a second purifying device in the present invention;
5 is a conceptual view showing an activated carbon dust collector in the present invention;
6 is a conceptual diagram illustrating a bag filter dust collector in the present invention;
7 is a conceptual diagram illustrating a bag filter dust collector in the present invention;
첨부된 도면을 참고하여 상술한다.It will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템에 대한 개략도이다. 이를 참고하여 열분해유 생산 공정에 대하여 설명한다. 열분해로(100)에 폐합성수지를 투입한다. 화실(110)내 버너(1110)의 가열에 의하여 드럼(120) 내부에 투입된 폐합성수지가 가열된다. 초기 가열 중 수증기가 발생된다. 발생되는 수증기는 화실(110)내 수증기 유동라인으로 공급되어 버너(111)에 의해 가열된 후 정화되어 배출된다. 수증기 배출을 원활히 하기 위하여 밸브(V2, V3)를 잠근다. 수증기 배출이 완료되면, 밸브(V1)을 잠근다. 유증기가 발생된다. 발생된 유증기는 응축기(200) 측으로 유동된다. 냉각수저장조(CS1)에 저장된 냉각수는 응축기(200) 내부를 유동한다. 응축기(200) 내부에서 고열의 유증기와 저온의 냉각수가 상호 열교환된다. 유증기는 열교환에 의하여 열분해유가 된다. 생성된 열분해유는 응축기(200)에서 오일라인(OL1)을 따라 열분해유 저장조(OS)로 유동한다. 응축기(200) 하부에 생성되어 미쳐 배출되지 못한 열분해유는 오일라인(OL2)를 다라 열분해유 저장조(OS)로 유동된다. 응축되지 못한 잔여 유증기는 쿨링타워(CT)측으로 유동된다. 쿨링타워(CT) 내부는 냉각수저장조(CS1)의 냉각수가 유동한다. 쿨링타워(CT) 내부에서도 잔여 유증기와 냉각수가 열교환된다. 열교환에 의하여 열분해유가 생성된다. 생성된 열분해유는 열분해유 저장조(OS)로 향한다. 쿨링타워(CT) 내부에서 응축되지 못한 유증기는 서비스탱크(ST) 측으로 향한다. 서비스탱크(ST)의 바닥측으로 유증기를 공급한다. 내서비스탱크(ST) 내부에서 포화되면서 유증기는 열분해유로 생성될 수 있다. 생성된 열분해유는 열분해유저장조(OS)로 유동한다. 서비스탱크(ST)의 유증기를 흡입하기 위하여 후단에 진공펌프(VP)를 배치한다. 진공펌프(VP)의 작동에 의하여, 열분해로(100), 응축기(200), 쿨링타워(CT), 서비스탱크(ST) 순으로 유증기가 유동하면서 열교환되어 열분해유로 생성된다. 잔여 유증기는 진공수저장조(WS)로 유입된 후, 버너측으로 공급된다. 잔여 유증기는 버너(111)로 공급되어 주된 열원으로 사용될 수 있다. 진공수저장조(WS)의 일측에는 냉매저장조(CS2)가 구비되며, 내부 냉매(R-22일 수 있음)는 진공수저장조(WS) 내부를 유동한다. 내부 진공수와 냉매(R-22)는 상호 열교환되어, 진공수를 일정온도(바람직하게는 30도씨 이하) 이하로 유지될 수 있게 한다. 진공펌프(VP)의 내구성향상을 위함이다. 바람직하게는 수봉식 진공펌프를 사용할 수 있다. 응축기(200) 내부의 잔여 열분해유를 배출하기 위하여 메인밸브(MV)를 닫고, 바이패스밸브(BV)를 연 상태에서 진공펌프(VP)를 가동하면, 오일라인(OL2)를 따라 열분해유 저장조(OS)로 흘러 들어온다. 잔여 유증기는 바이패스파이프(BP)를 타고, 바이패스밸브(BV)를 따라 진공수저장조(WS)로 유입된다. 1 is a schematic diagram of a waste synthetic resin emulsification system capable of exhaust gas purification according to the present invention. With reference to this, the pyrolysis oil production process will be described. The waste synthetic resin is put into the
진공수저장조(WS)를 통과한 잔여 가스는 버너(111) 측으로 공급되어 주된 열원으로 사용된다. 잔여 가스에는 에탄(Ethane), 부탄(Butane) 및 프로판(Propane) 가스 등이 포함될 수 있으므로 주된 열원으로 사용되기 적합하다. The residual gas passing through the vacuum water storage tank WS is supplied to the
버너(111)에 의하여 연소된 잔여 가스는 화실(110) 내부를 유동한 후 이후 설명하는 정화시스템으로 흘러들어간다. 잔여가스에는 이산화황(SO2), 염소가스(Cl2) 및 이산화탄소(CO2) 등이 포함된다. The residual gas burned by the
이산화황(Sulfur dioxide)은 화학식 SO2인 무기 화합물이다. 아황산 가스, 무수 아황산이라고도 부른다. 산소 원자 2개와 황 원자 1개가 결합되어 있다. 색깔이 없으며 자극적인 냄새가 나는 유독성 기체이다. 유기 물질이 분해될 때 자연적으로 생긴다. 이산화황이 기준치보다 높으면 눈에 염증이 생기거나 호흡기 질환이 일어난다. 또한 알레르기를 일으킬 수 있으며, 심하면 사망에 이르기도 한다. Sulfur dioxide is an inorganic compound with the chemical formula SO2. Also called sulfurous acid gas, sulfurous anhydride. Two oxygen atoms and one sulfur atom are bonded. It is a colorless, toxic gas with a pungent odor. Occurs naturally when organic matter decomposes. If the sulfur dioxide level is higher than the standard, it can cause eye irritation or respiratory problems. It can also cause allergies and, in severe cases, even death.
염소(Chlorine)는 할로젠에 속하는 화학 원소이다. 염소는 표준 상태에서 이원자 분자 형태로 존재하는 황록색 기체로 불쾌한 냄새가 있고 공기보다 2.5배 무겁다. 전자친화도는 원소 중 가장 높고, 전기음성도는 네 번째로 높다. 또, 두번째로 풍부한 할로젠 원소이다. 염소 기체는 생물에게 매우 유독하고 위험하다. 자외선 존재하에 수소와 반응하여 염화수소를 생성한다. Chlorine is a chemical element belonging to halogen. Chlorine is a yellow-green gas that exists as a diatomic molecule in the standard state, has an unpleasant odour, and is 2.5 times heavier than air. It has the highest electron affinity among elements and the fourth highest electronegativity. It is also the second most abundant halogen element. Chlorine gas is very toxic and dangerous to living things. It reacts with hydrogen in the presence of ultraviolet light to produce hydrogen chloride.
도 1 및 2를 참고하여, 화실(110)에서 배출되는 잔여 가스 정화를 위한 구성에 대하여 설명한다. A configuration for purifying residual gas discharged from the
도 2 및 3을 참고하면, 제1정화장치(300)에는 수산화나트륨(고체 상태) 알갱이가 타수개의 홀(311)이 구비된 플레이트(310) 상에 놓인다. 도시된 바와 같이 플레이트(310)는 다수의 층이 형성될 수 있도록 이격 배치된다. 제1정화장치(300) 내부 중간에는 격벽(320)이 배치된다. 내부 유입되는 가스의 체류시간을 증가시켜 반응시간을 늘리기 위함이다. Referring to FIGS. 2 and 3 , in the
도 2 및 도 4를 참고하면, 제1정화장치(300)를 통과한 가스는 제2정화장치(400)에 유입된다. 제2정화장치(400)의 외부에서 제2정화장치(400) 내부의 온도 조절을 위한 온도조절장치(410)가 구비된다. 온도조절장치(410)는 버너일 수 있다. 내부 온도를 40 ~ 60도씨로 일정하게 유지시키기 위함이다. 내부에는 아연(Zn)이 구비되어 있다. 한편, 제2정화장치(400)의 입구측에는 내부에 수증기(H2O steam)를 공급하기 위한 수증기(420) 공급부가 구비되어 있다. 수증기와 제1정화장치(300)을 통과한 가스는 함께 섞인다.2 and 4 , the gas that has passed through the
도 2 및 도 5를 참고하면, 제2정화장치(400)를 통과한 가스는 활성탄집진기(500)를 유동한다. 활성탄집진기는 각종 유해한 냄새, 악취 및 연기등을 흡착, 제거하는 활성탄의 특성을 이용, 집진기내의 활성탄을 통과시켜서 각종 유해가스를 제거, 집진하는 집진기이다. 2 and 5 , the gas that has passed through the
도 2 및 도 6을 참고하면, 활성탄집진기(500)를 통과한 가스는 백필터집진기(600)를 통과시킨다. 백필터집진기(여과포 집진기)는 백필터(Bag Filter)에 배출가스를 통과시켜 분진을 걸러내는 장치이다. 여과포 집진장치는 유리 또는 세라믹 섬유상의 여과포에 분진유동을 통과시켜 분진을 부착, 수거하는 장치이다. 도시된 바와 같이, 백필터의 일측에 가스입구가 구비되며, 백필터(610)의 내측으로 압축공기의 유동에 의하여 공기가 흡입되어 배출된다. 분진은 필터에서 여과되어 하방으로 분리 배출된다. 백필터집진기(600)를 통과한 가스는 외부공기로 배출된다.2 and 6 , the gas that has passed through the activated
도 2 및 도 7을 참고하면, 열분해로(100) 내부의 드럼(120)에 있는 재(ash)는 흡입하여 별도마련된 사이클론집진기(700)에 공급되어, 먼지는 분리배출된다. 사이클론집진기(700)를 통과한 공기는 전술한 백필터집진기(600) 측에 공급하여, 보다 정밀하게 분진을 제거한다.2 and 7, the ash in the
사이클론집진기(700)는 일측에서 재를 포함한 공기가 유입되면, 나선형 회동에 의하여 무거운 재는 바닥으로 떨어지고, 상대적으로 가벼운 정화된 공기는 상방향으로 분리 배출된다.When air containing ash is introduced from one side of the
이하에서는 화학적 반응메커니즘을 설명한다.Hereinafter, the chemical reaction mechanism will be described.
초기 배출가스는 염소(Cl2), 이산화황(SO2), 및 이산화탄소(CO2) 등이 포함되어 있다. 수산화나트륨(NaOH) 알갱이가 배치된 제1정화장치를 통과하면서 아래의 화학식과 같이 이산화황은 반응한다. The initial exhaust gas includes chlorine (Cl2), sulfur dioxide (SO2), and carbon dioxide (CO2). Sulfur dioxide reacts as shown in the following formula while passing through the first purification device in which sodium hydroxide (NaOH) grains are disposed.
[화학식 1][Formula 1]
상대적으로 안정한 이산화탄소는 반응이 어려울 것으로 예측된다. 또한 이산화황은 자체 불안정성으로 인하여 염소가스(Cl2)보다 쉽고 빠르게 반응할 것이다. 또한 수산화나트륨(NaOH)이 고체 알갱이이므로 상대적으로 빠르고 가벼운 염소가스(Cl2(g))의 반응은 약할 것이다.Relatively stable carbon dioxide is predicted to be difficult to react. Also, sulfur dioxide will react more easily and faster than chlorine gas (Cl2) due to its instability. In addition, since sodium hydroxide (NaOH) is a solid particle, the reaction of relatively fast and light chlorine gas (Cl2(g)) will be weak.
제1정화장치(300)를 통과하면서, 이산화황은 수산화나트륨 알갱이와 반응하면서, 아황산나트륨 및 물 등으로 변한다. 반면, 이산화탄소 및 염소가스는 제2정화장치(400)으로 유입된다.While passing through the
화학식 2를 참고하면, 염소가스는 제2정화장치(400)와 함께 공급되는 수증기에 의하여 녹아, 하이포아염소산 및 염화수소가 된다.Referring to Chemical Formula 2, chlorine gas is dissolved by water vapor supplied together with the
[화학식 2][Formula 2]
아래 화학식 3에서 확인되는 바와 같이, 제2정화장치(400)에 유입된 염화수소가스는 아연과 반응하여 염화아연 및 수소가스가 된다. As can be seen in Chemical Formula 3 below, the hydrogen chloride gas introduced into the
[화학식 3][Formula 3]
제2정화장치를 통과한 가스 등은 앞서 전술한 바와 같이 활성탄집진기(500), 백필터집진기(600) 등을 통과하면 외기로 배출된다.The gas that has passed through the second purifier is discharged to the outside air when it passes through the activated
100 : 열분해로 200 : 응축기
300 : 제1정화장치 400 : 제2정화장치
500 : 활성탄집진기 600 : 백필터집진기
700 : 사이클론집진기100: pyrolysis furnace 200: condenser
300: first purifying device 400: second purifying device
500: activated carbon dust collector 600: bag filter dust collector
700: cyclone dust collector
Claims (6)
내부 순환되는 냉각수와 열교환되어 상기 열분해로(100)에서 유출되는 상기 유증기를 응축시켜 열분해유를 생성시키고, 잔여 유증기를 배출시키는 응축기(200); 및
결정성 고체의 수산화나트륨(NaOH); 및 상기 수산화나트륨을 적재하며, 상기 배출가스가 상기 수산화나트륨사이를 통과할 수 있도록 다수 천공된 플레이트(310);를 포함하는 제1정화장치(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.a firebox 110 having an exhaust gas outlet 112 through which gas generated with combustion of the burner 111 is discharged; and a pyrolysis furnace 100 including a drum 120 in which oil vapor is generated by heating the inputted waste synthetic resin by the heat generated by the burner 111;
a condenser 200 that heat-exchanges with the internal circulating cooling water to condense the oil vapor flowing out of the pyrolysis furnace 100 to generate pyrolysis oil and discharge the remaining oil vapor; and
sodium hydroxide (NaOH) as a crystalline solid; and a first purifying device 300 including; and a plate 310 perforated for loading the sodium hydroxide and allowing the exhaust gas to pass between the sodium hydroxide. Possible waste synthetic resin emulsification system.
아연(Zn); 및 내부의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치(410);를 포함하며, 상기 제1정화장치(300)를 통과한 배출가스가 상기 아연사이를 유동한 후 배출되는 제2정화장치(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.The method of claim 1,
zinc (Zn); and a temperature control device 410 for adjusting the internal temperature, wherein the exhaust gas passing through the first purification device 300 flows between the zinc and the second purification device 400 is discharged; A waste synthetic resin emulsification system capable of purifying exhaust gas, characterized in that it comprises a.
상기 제2정화장치(400)는 상기 제2정화장치(400)의 내부로 수증기를 공급하기 위한 수증기공급부(420);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.3. The method of claim 2,
The second purification device (400) is a waste synthetic resin emulsification system capable of purifying exhaust gas, characterized in that it further comprises a; a steam supply unit (420) for supplying steam into the interior of the second purification device (400).
상기 제2정화장치(400) 후단에 배치되며, 제2정화장치를 통과한 배출가스내 포함된 먼지를 집진하기 하는 활성탄집진기(500);가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.3. The method of claim 2,
An activated carbon dust collector 500 disposed at the rear end of the second purification device 400 to collect dust contained in the exhaust gas that has passed through the second purification device; Synthetic resin emulsification system.
상기 제2정화장치(400) 후단에 배치되며, 제2정화장치를 통과한 배출가스의 먼지를 집진하기 하는 백필터집진기(600)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.3. The method of claim 2,
Waste synthetic resin emulsification capable of exhaust gas purification, characterized in that it is disposed at the rear end of the second purification device 400 and further includes a bag filter dust collector 600 for collecting dust of the exhaust gas that has passed through the second purification device system.
상기 드럼(120) 내부에 탄화된 재가 흡입되어 유입되어 정화시키는 사이클론집진기(700)를 더 포함하며,
상기 사이클론집진기(700)를 통과한 기체는 상기 백필터집진기로 유입되는 것을 특징으로 하는 배출가스 정화가 가능한 폐합성수지 유화시스템.
6. The method of claim 5,
It further includes a cyclone dust collector 700 for purifying the carbonized ash is sucked in and introduced into the drum 120,
The waste synthetic resin emulsification system capable of purifying exhaust gas, characterized in that the gas that has passed through the cyclone dust collector (700) flows into the bag filter dust collector.
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