KR20230006764A - 연속식 저온 열분해 장치 및 방법 - Google Patents

연속식 저온 열분해 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온 열분해 장치 및 방법에 관한 것으로, 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)을 채용하여 간단한 방법으로 폐타이어 칩을 신속하게 압송(공급)하면서도, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입이 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발반응을 방지할 수 있음은 물론, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 폐타이어 칩 공급설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.

Description

연속식 저온 열분해 장치 및 방법{CONTINUOUS LOW-TEMPERATURE PYROLYSIS SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 폐타이어 칩을 연속적으로 열분해 하여 카본 블랙과 오일을 생성하는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 뉴매틱 방식(pneumatic method)을 채용하여 간단한 방법으로 폐타이어 칩을 신속하게 압송하면서도 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 원천 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발 위험성을 최소화할 수 있고, 흡송방식으로 카본 블랙을 신속하고 효율적으로 회수할 수 있으며, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있으며, 응축 챔버 안에 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하여 상대적으로 고온인 열분해 가스와 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높일 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법에 관한 것이다.
사회가 급속도로 발전하여 생활이 윤택해짐에 따라 환경에 대한 관심이 고조되어 폐기물을 재활용할 수 있는 방안과, 환경오염을 줄일 수 있는 폐기물 처리방법에 대해 연구가 다양한 방편으로 활발하게 진행되고 있다.
최근 들어 차량의 보급이 가속화됨에 따라 타이어의 수요가 증가하고 있으며, 그에 따른 폐타이어의 양도 증가하고 있다.
주지한 바와 같이, 폐타이어는 주로 합성 고분자 화합물로서, 발열량은 약 34MJ/㎏으로 석탄의 기준열량 29MJ/㎏보다 높다. 타이어의 평균 조성물은 철심과 나일론 등의 직물을 제외하면, SBR 중합체(Styrene Butadiene Rubber polymer) 43.5wt%, 카본블랙 32.6wt%, 오일 21.7wt%, 황과 산화아연 등의 첨가제 2,2wt% 이다.
폐타이어를 연소시킬 경우, 황산화물, 미연탄화수소, 매연 등의 환경오염 물질의 발생이 많아 환경부에서는 연료로 사용하는 것을 금지하고 있다.
이에 따라, 연료 이외에 폐타이어를 활용할 수 있는 방안이 연구되고 있으며, 보도블록, 재생타이어, 재생고무, 인공어초, 각종 구조물의 완충재 등의 재활용 상품으로 제품화되고 있으나, 그 적용범위가 제한적이고, 재활용을 위한 제품화 과정에서 폐기물 및 공해가 발생할 뿐만 아니라 재활용 제품의 폐기 시에도 폐기물에 의한 환경오염이 심각한 문제로 부각되고 있다.
한편, 폐타이어를 연료화하기 위한 공법이 다양하게 시도되고 있는데, 이러한 폐타이어의 연료화 방법에는 폐타이어를 열분해하는 방법을 사용한다.
폐타이어는 열을 가하면 저분자 상태로 열분해가 이루어지는 열분해성 성분과, 분해가 되지 않는 비분해성 성분으로 구성되는 특징이 있다.
열분해성 성분은 약 50% 이상이며, 철심을 제외한 비분해성 성분은 주로 타이어 원료로 사용되는 카본 블랙과 각종 첨가제로 사용된 무기물로 구성되어 있다.
또한, 폐타이어를 열분해 온도로 가열하면 고분자 사슬(polymer chain)이 절단 분해되어 가스화가 이루어지고, 비분해성 물질은 고체 상태의 잔류물로 남게 되며, 가스화 물질을 응축하면 열분해 오일을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.
그러나 종래의 열분해 장치 및 방법은 다음과 같은 문제점들이 있다.
첫째, 폐타이어 칩의 공급에 있어서, 배치(batch) 방식을 사용하기 때문에 연속적으로 폐타이어 칩을 공급하기 어렵고, 기계식(예를 들어, 컨베이어 공급방식)으로 폐타이어 칩을 공급하기 때문에 여러대의 컨베이어가 설치되므로, 폐타이어 칩 공급설비를 포함하여 열분해 장치 전체가 대형화될 수 밖에 없고, 열분해 장치의 설치 비용은 물론, 열분해 장치의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등이 대폭 상승하는 문제가 있다.
또한, 기계식의 컨베이어 구조를 가지면서 연속방식으로 폐타이어 칩을 공급하는 경우, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩과 함께 공기가 유입되어 열분해 반응로의 열분해 효율성이 현저히 떨어지고, 열분해 반응시 폭발 위험성이 높은 문제가 있다.
또한, 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 함에 있어서, 종전의 단순한 응축방식을 사용하므로, 열분해 가스의 응축 효율성이 현저히 떨어져 오일 수율성이 낮고, 이물질이 오일 내에 그대로 잔류하여 오일 품질이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 카본 블랙을 회수함에 있어서, 기계식(예를 들어, 컨베이어 공급방식)으로 카본 블랙을 회수하되, 열분해 반응로와 카본 블랙 회수설비 간의 개방된 연결구조에 의해서 카본 블랙 회수과정에서 그 열분해 반응로 안으로 공기가 유입될 수 있는데, 이러한 공기 유입을 방지하기 위하여 여러대의 컨베이어가 설치될 수 밖에 없다. 이러한 이유로 때문에, 카본 블랙 회수설비를 포함하여 열분해 장치 전체가 대형화되고, 열분해 장치의 설치 비용은 물론, 열분해 장치의 부지 면적이나 카본 블랙 회수를 위한 인력투입 비용 등이 대폭 상승하는 문제가 있다.
국내 공개특허 제10-2011-0078090호(2011년 07월 07일) 국내 등록특허 제10-1197399호(2012년 10월 29일)
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 폐타이어 칩을 압송(공급)하면서도 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발 위험성을 최소화할 수 있음은 물론 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 폐타이어 칩 공급설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 응축 모듈에서, 응축 챔버 안에 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하여 상대적으로 고온인 열분해 가스와 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높임으로써, 오일 수율성을 대폭 향상시킬 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 세 번째 과제는 흡송방식으로 카본 블랙을 효율적이고 신속하게 회수할 수 있도록 하되, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 회수방식을 사용하지 않기 때문에 카본 블랙 회수설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 카본 블랙 회수를 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 네 번째 과제는 열분해 모듈의 열분해 반응로 안에 스크루 샤프트를 설치하되, 열분해 반응로 센터에 대하여 편심되도록 스크루 샤프트가 배치됨으로써, 폐타이어 칩의 막힘을 효과적으로 방지할 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다섯 번째 과제는 열분해 반응로 세척모듈을 구비하여 열분해 반응로 내부를 효율적으로 세척함으로써, 열분해 효율성을 향상시킬 수 있는 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 연속식 저온 열분해 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는 폐타이어 칩을 연속적으로 공급한 후 저온 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스(pyrolysis-gas: P-Gas)를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일(pyrolysis oil)을 생성하는 연속식 저온 열분해 장치로서, 폐타이어 칩(waste tire chip)을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식으로 폐타이어 칩을 공급하는 폐타이어 칩 공급모듈(supply module for waste tire chip); 상기 폐타이어 칩 공급모듈로부터 공급한 폐타이어 칩을 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하기 위한 열분해 모듈(pyrolysis module); 상기 열분해 모듈에 의해 생성된 카본 블랙(carbon black)을 상기 열분해 모듈의 외부로 이송하는 카본 블랙 이송모듈(conveying module for carbon black); 상기 카본 블랙 이송모듈에 의해 이송된 카본 블랙을 카본 블랙 저장탱크 안으로 이송하여 저장하기 위한 카본 블랙 회수모듈(recovery module for carbon black); 상기 열분해 모듈에 의해 생성된 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 응축 모듈(condensing module); 및 상기 응축 모듈에 의해 생성된 오일을 회수하기 위한 오일 회수 탱크; 를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 폐타이어 칩 공급모듈은,
상기 열분해 모듈의 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위한 폐타이어 칩 공급호퍼(supply hoper for waste tire chip); 상기 폐타이어 칩 공급호퍼로부터 공급받은 폐타이어 칩을 일시 저장한 후 상기 열분해 모듈의 제1 컨베이어 안으로 공급하기 위한 복수의 폐타이어 칩 사일로(silo for waste tire chip); 상기 제1 컨베이어 안으로 폐타이어 칩을 연속적으로 공급할 수 있도록 상기 폐타이어 칩 사일로를 교호적으로 택일하여 폐타이어 칩을 공급하는 사일로 선택밸브(개폐밸브); 상기 폐타이어 칩 사일로 안으로 유입된 이물질을 포집(흡착)하여 여과하기 위한 백필터 모듈(back filter module); 및 상기 폐타이어 칩 사일로 안으로 유입된 공기를 흡입한 후 그 공기와 함께 상기 폐타이어 칩을 상기 폐타이어 칩 사일로 안으로 블로잉(blowing)하여 압송방식으로 공급하는 폐타이어 칩 공급용 블로워(blower for supplying waste tire chip); 를 포함하되,
상기 폐타이어 칩 공급용 블로워가 구동하여 상기 백필터 모듈로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 상기 폐타이어 칩 사일로 안으로 블로잉하여 압송하고, 상기 폐타이어 칩 사일로 안의 공기를 흡입 제거하여, 상기 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 차단되며,
상기 사일로 선택밸브는 복수의 상기 폐타이어 칩 사일로 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 상기 폐타이어 칩 사일로 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐시킴으로써, 연속적으로 상기 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩이 투입된다.
또한, 상기 폐타이어 칩 사일로의 하부에는 폐타이어 칩을 선택적으로 공급하거나 차단하기 위한 폐타이어 칩 공급 차단부가 더 설치된다.
또한, 상기 열분해 모듈의 열분해 반응로 안으로 공기 유입에 의한 폭발 반응을 방지하기 위하여 상기 폐타이어 칩 사일로의 하부에는 질소 가스를 공급하기 위한 질소 가스 공급부가 더 설치된다.
또한, 상기 열분해 모듈은,
상기 폐타이어 칩 공급 모듈로부터 공급되는 폐타이어 칩을 수용하는 열분해 반응로; 상기 열분해 반응로 안에 수용된 폐타이어 칩을 교반 및 이송하기 위하여 상기 열분해 반응로 안에 회전 가능하게 설치되며, 폐타이어 칩의 막힘을 방지하기 위하여 상기 열분해 반응로 센터에 대하여 편심되도록 설치되는 스크루 샤프트(screw shaft); 상기 스크루 샤프트를 회전하는 스크루 샤프트 구동 모터부; 상기 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위하여 상기 열분해 반응로 일측에 연결 설치되는 제1 컨베이어(first conveyor); 상기 열분해 반응로의 외주를 가열하여 폐타이어 칩을 열분해할 수 있도록 상기 열분해 반응로의 외주(둘레)에 설치되는 가열 자켓(heating jacket); 및 상기 가열 자켓 안으로 열을 공급하기 위한 가열부(heating means); 를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는,
상기 응축 모듈을 거친 응축되지 않은 열분해 가스를 상기 가열부의 원료로 사용하기 위한 비응축 열분해 가스 송풍팬; 을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 가열 자켓의 배출구에서 배출되는 고온의 배기가스 또는 응축 챔버에서 배출되는 비응축 가스의 열원을 이용하여 상기 폐타이어 칩 공급모듈의 폐타이어 칩 사일로를 예열하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 카본 블랙 이송모듈은,
상기 열분해 모듈의 열분해 반응로에서 생성되는 카본 블랙을 상기 열분해 반응로의 외부로 이송하기 위한 스크루 컨베이어를 가지며, 일측에 카본 블랙을 인입하기 위한 카본 블랙 인입부가 형성되고 타측에 카본 블랙을 배출하기 위한 카본 블랙 배출부가 형성되는 제2 컨베이어(secondary conveyor); 및 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 탱크와 연결되며, 상기 제2 컨베이어로부터 이송되는 카본 블랙을 냉각하기 위하여 상기 제2 컨베이어의 외주에 설치되는 제1 냉각 자켓(first cooling jacket); 을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는 오일 회수 탱크(리시브 탱크)로 이송된 오일을 저장하는 오일 저장 탱크; 및 상기 오일 저장 탱크에 저장된 오일 중 일부를 상기 응축 모듈로 공급하기 위한 순환 펌프를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 오일 저장탱크 하부에는 에어 공급부(air supply means)가 설치되고, 상기 오일 저장 탱크의 상부에는 불순물 벤트부(vent means)가 설치되어, 상기 에어 공급부에 의해 주입되는 공기가 에어 버블링(air bubbling)을 발생시켜 상기 오일 저장탱크에 저장된 오일 속에 함유된 불순물을 제거하고, 제거된 불순물은 상기 불순물 벤트부를 통해 상기 오일 저장탱크의 외부로 배출될 수 있다.
또한, 상기 응축 모듈은,
상기 열분해 모듈의 열분해 반응로로부터 공급된 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 적어도 하나 이상의 응축 챔버; 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급 탱크와 연결되며, 열분해 가스를 냉각하여 응축할 수 있도록 상기 응축 챔버의 외주에 설치되는 제2 냉각 자켓(secondary cooling jacket); 및 상기 응축 챔버 안에 설치되며, 오일 공급부에서 공급한 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하는 제1 오일 분사노즐(first oil spray nozzle); 을 포함하되,
상대적으로 고온인 열분해 가스와 상기 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높이도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 응축 챔버가 복수로 구성되는 경우 연결 배관으로 연결되어 열분해 가스가 순차적으로 응축되도록 구성되며, 상기 연결 배관 내부에는 상기 오일 공급부에서 공급한 오일을 분사하기 위한 제2 오일 분사노즐(secondary oil spray nozzle)이 설치되어 열분해 가스를 급냉시킬 수 있다.
또한, 상기 응축 챔버 내부에는 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사하여 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집하여 하방으로 낙하시키기 위한 이물질 제거 노즐이 설치될 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 노즐의 직하방에는 이물질을 여과하기 위한 이물질 필터부가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 카본 블랙 회수모듈은,
외부 공기의 유입을 위해서 상기 카본 블랙 이송모듈의 카본 블랙 배출부와 간격(gap)을 두고 연결 설치되는 카본 회수용 호스; 카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 상기 카본 회수용 호스에 연결 설치되는 카본 블랙 회수용 사일로; 상기 카본 회수용 호스를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 상기 카본 블랙 회수용 사일로의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 상기 갭을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하는 카본 블랙 포집용 블로워; 및 상기 카본 블랙 회수용 사일로 내부의 이물질을 여과하기 위한 백필터: 를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는 상기 카본 블랙 회수모듈은 상기 간격(gap)을 제어하기 위한 액추에이터; 를 더 구비하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 카본 블랙 배출부와 상기 카본 회수용 호스 사이에는 벤추리 구조의 이젝터가 설치되어 카본 블랙 배출을 신속 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는 상기 열분해 모듈의 열분해 반응로 내부를 세척하기 위한 열분해 반응로 세척모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 열분해 반응로 세척모듈은,
상기 열분해 반응로의 양단부에 형성된 개구를 개폐할 수 있도록 마련되는 열분해 반응로 개구 마개부; 상기 열분해 반응로의 내부 세척시, 상기 개구를 통해서 상기 열분해 반응로 안으로 투입되며, 다수의 세척액 분사노즐이 형성되는 세척 로드; 및 상기 세척액 분사노즐을 통해서 세척액을 고압 분사하기 위한 세척액 고압 분사부; 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 세척 로드의 양단부에는 상기 세척 로드를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치되며, 상기 세척 로드는 구동모터에 의해서 회전 가능하게 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 연속식 저온 열분해 방법은 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하고 저온 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 방법으로서, 폐타이어 칩을 연속적으로 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 공급하되, 폐타이어 칩 공급용 블로워가 구동하여 백필터 모듈로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로 안으로 블로잉하여 압송하며, 상기 폐타이어 칩 사일로 안의 공기를 흡입 제거하여 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 차단되도록 하며,
복수의 폐타이어 칩 사일로(120)를 병렬구조로 설치하되, 상기 폐타이어 칩 사일로의 하부에 설치된 사일로 선택밸브는 복수의 폐타이어 칩 사일로 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 연속적으로 상기 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩을 투입하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 연속식 저온 열분해 방법에서는, 카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 카본 블랙 이송모듈의 카본 블랙 배출부와 간격(gap)을 두고 카본 회수용 호스가 연결 설치되고, 카본 블랙 포집용 블로워가 구동하여 상기 카본 회수용 호스를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 상기 카본 블랙 회수용 사일로의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 상기 갭을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)을 채용하여 간단한 방법으로 폐타이어 칩을 신속하게 압송(공급)하면서도, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입이 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발반응을 방지할 수 있음은 물론, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 폐타이어 칩 공급설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
둘째, 복수의 폐타이어 칩 사일로를 병렬구조로 설치하되, 폐타이어 칩 사일로의 하부에 설치된 사일로 선택밸브의 제어에 의해서 복수의 폐타이어 칩 사일로 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 연속적으로 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩을 투입(공급)할 수 있다.
셋째, 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 응축 모듈에서, 응축 챔버 안에 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하여 상대적으로 고온인 열분해 가스와 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높일 수 있으며, 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사하여 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집하여 하방으로 낙하시킴으로써, 양질의 오일을 추출할 수 있다.
넷째, 흡송방식으로 카본 블랙을 회수용 사일로 안으로 회수하되, 카본 블랙 회수용 사일로의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 신속하게 포집하기 때문에 카본 블랙의 회수효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 회수방식을 사용하지 않기 때문에 카본 블랙 회수설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 카본 블랙 회수를 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
다섯째, 열분해 모듈의 열분해 반응로 안에 스크루 샤프트를 설치함에 있어서 열분해 반응로 센터에 대하여 편심되도록 스크루 샤프트가 배치됨으로써, 폐타이어 칩의 막힘을 효과적으로 방지하며, 열분해 반응로 세척모듈을 구비하여 열분해 완료후, 열분해 반응로 내부를 효율적으로 세척할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치 전체를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치 전체 구성을 도시한 개념도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 폐타이어 칩 공급모듈을 도시한 구성도
도 4는 도 3의 폐타이어 칩 공급모듈 구성을 도시한 개념도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 모듈을 도시한 구성도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 모듈을 도시한 개념도
도 7은 본 발명의 카본 블랙 이송모듈과 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 응축 모듈을 도시한 구성도
도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 냉각수 공급 탱크를 도시한 구성도
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 반응로 세척모듈을 도시한 구성도
도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 반응로 세척모듈 및 스크루 샤프트의 편심 배치를 도시한 측면도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예를 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 명세서에 기재된 "부","모듈","수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치 전체를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치 전체 구성을 도시한 개념도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 폐타이어 칩 공급모듈을 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3의 폐타이어 칩 공급모듈 구성을 도시한 개념도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 모듈을 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 모듈을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 카본 블랙 이송모듈과 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈을 도시한 구성도이다.
그리고 도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 응축 모듈을 도시한 구성도이고, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 냉각수 공급 탱크를 도시한 구성도이며, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 반응로 세척모듈을 도시한 구성도이고, 도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연속식 저온 열분해 장치에서, 열분해 반응로 세척모듈 및 스크루 샤프트의 편심 배치를 도시한 측면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치 및 방법에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 연속식 저온 열분해 장치는 원료(예를 들어, 폐타이어 칩)를 연속적으로 열분해 하여 부산물인 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 장치로서, 저온 열분해란 폐타이어, 폐플라스틱 등 환경 오염물질을 약 500℃의 저온 간접 가열 방식으로 분해하여 화석 연료를 대체할 수 있는 열분해 가스 및 오일 등 에너지를 생산하며, 부산물인 카본 블랙을 추출하는 공정을 말한다.
본 발명의 저온 열분해 장치는 1일(24H), 3일, 5일, 7일 등으로 설정하여 자동 연속 운전이 가능하고, 모듈화가 가능하다.
모듈화란 제작공장 등에서 부분별(유닛 혹은 모듈)로 나누어 제작한 후, 현장에서 재조립하는 방식을 말하며, 본 발명은 각각의 모듈을 현장에서 재조립하여 저온 열분해 장치를 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 여러개의 저온 열분해 장치들을 서로 연결하여 구성하고 운전할 수 있도록 할 수 있고, 공사기간을 단축하고 설치 및 운전 비용을 대폭 절감할 수 있다.
본 발명의 열분해 원료는 폐타이어 칩에 국한되지 않으며, 플라스틱이나 비닐 등도 원료로 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 폐타이어 칩은 폐타이어를 일정 사이즈로 파쇄 절단한 폐타이어 조각을 말한다.
도 1 내지 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치(1)는 흡입 방식과 블로잉 방식으로 폐타이어 칩을 공급하는 폐타이어 칩 공급모듈(100); 폐타이어 칩을 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스(오일 포함)를 생성하기 위한 열분해 모듈(200); 카본 블랙을 열분해 모듈(200)의 외부로 이송하는 카본 블랙 이송모듈(300); 카본 블랙을 카본 블랙 저장탱크(38) 안으로 이송하여 저장하기 위한 카본 블랙 회수모듈(800); 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 응축 모듈(400); 및 오일을 회수하기 위한 오일 회수 탱크(50); 를 포함하여 구성된 기술적 특징이 있다.
본 발명의 연속식 저온 열분해 장치(1)의 구성요소를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)은 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식(intake method)과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 폐타이어 칩을 공급하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)에서는, 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 뉴매틱 방식을 채용하여 간단한 방법으로 폐타이어 칩을 신속하게 압송(공급)하면서도, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입이 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발반응을 방지할 수 있음은 물론, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 폐타이어 칩 공급설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)의 구성을 살펴보면, 상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)은 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위한 폐타이어 칩 공급호퍼(110); 폐타이어 칩 공급호퍼(110)로부터 공급한 폐타이어 칩을 일시 저장한 후 자유낙하 방식으로 열분해 모듈(200)의 제1 컨베이어(210) 안으로 투입(공급)하기 위한 복수의 폐타이어 칩 사일로(120); 제1 컨베이어(210) 안으로 폐타이어 칩을 연속적으로 공급할 수 있도록 폐타이어 칩 사일로(120)를 교호적으로 택일하여 폐타이어 칩을 공급하는 사일로 선택밸브(150); 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 유입된 이물질을 포집하여 여과하기 위한 백필터 모듈(140); 및 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 유입된 공기를 흡입한 후 그 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송방식으로 공급하는 폐타이어 칩 공급용 블로워(130); 를 포함하여 구성된다.
상기 폐타이어 칩 공급호퍼(110)의 하부에는 폐타이어 칩 이송용 스크루 컨베이어(141)가 설치될 수 있으며, 폐타이어 칩 이송용 스크루 컨베이어(141)에 의해 이송된 폐타이어 칩은 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)의 압송에 의해서 폐타이어 칩 공급라인을 따라 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로 이송된다. 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)의 출구측에는 벤추리 구조의 이젝터(145)가 더 설치되어 폐타이어 칩 압송을 더욱 신속하게 할 수 있다.
상기 이젝터(145)는 벤추리 구조를 가지므로, 출구 측에서 폐타이어 칩의 압송 속도가 빨라져서 폐타이어 칩 공급속도를 더욱 높일 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 열분해 장치 및 방법은 폐타이어 칩의 공급에 있어서 배치(batch) 방식을 사용하기 때문에 연속적으로 폐타이어 칩을 공급하기 어렵고, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩과 함께 공기가 유입되어 열분해 반응로의 열분해 효율성이 현저히 떨어지고 열분해 반응시 폭발 위험성이 있지만, 본 발명에서는 흡입 방식(intake method)과 블로잉 방식(blowing method)의 뉴매틱 방식으로 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하면서도 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로(270)의 열분해 효율성을 높이고 폭발반응을 효과적으로 방지할 수 있음은 물론 연속 운전이 가능하도록 하는 기술이다.
상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)의 기술적 특징은 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)가 구동하여 폐타이어 칩 사일로(120)로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 압송하고, 폐타이어 칩 사일로(120) 안의 공기를 흡입 제거함으로써, 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입이 원천적으로 차단되는 것이다. 이때, 백필터 모듈(140)은 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 이물질이 유입되지 않도록 여과하는 역할을 한다.
그리고 상기 사일로 선택밸브(개폐밸브)(150)는 병렬로 설치된 복수의 폐타이어 칩 사일로(120) 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 칩 공급라인을 개폐시킴으로써, 연속적으로 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하는 것이 가능하다.
상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에는 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 선택적으로 공급하거나 차단하기 위하여 폐타이어 칩 공급 차단부(170)가 설치된다. 여기서 폐타이어 칩 공급 차단부(170)는 예를 들어, 나이프 밸브 및 볼 밸브 등으로 구성될 수 있다.
상기 폐타이어 칩 공급 차단부(170) 및 사일로 선택밸브(개폐밸브)(150)에 의해서 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 선택적으로 공급하거나 차단하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 폐타이어 칩 공급호퍼(110) 안에는 일정한 크기로 절단되고 파쇄된 폐타이어 칩이 저장 보관되며, 그 폐타이어 칩은 폐타이어 칩 공급라인을 따라 이송되면서 폐타이어 칩 사일로(120)를 거쳐서 제1 컨베이어(210)로 유입된다. 그 다음, 모터(211)에 의해 제1 컨베이어(210)가 회전하면서 폐타이어 칩을 열분해 반응로(270) 안으로 투입(공급)하는 것이다.
상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 공기 유입에 의한 폭발반응을 방지하기 위하여 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에는 질소 가스(N2)를 공급하기 위한 질소 가스 공급부(160)가 설치될 수 있다.
질소 가스 공급부(160)는 열분해 반응로(270) 안으로 질소가스를 유입하여 공기 유입을 차단함으로써, 폭발 반응에 따른 안전사고를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열분해 모듈(200)은 폐타이어 칩 공급모듈(100)로부터 공급된 폐타이어 칩을 열분해하여 열분해 가스(오일 함유)와 카본 블랙을 생성(추출)한다.
폐타이어는 천연고무, 합성고무, 카본 블랙, 스틸(철심), 오일, 기타 첨가제 등으로 이루어지는데, 열분해 모듈(200)은 폐타이어를 간접적으로 가열하여 열분해함으로써, 부산물인 카본 블랙과 열분해 가스(오일 포함)를 생성한다. 이때 열분해 온도는 400℃ 내지 600℃ 범위 내에서 할 수 있으나, 이에 반드시 국한되는 것은 아니다.
상기 열분해 모듈(200)의 구성을 살펴보면, 상기 열분해 모듈(200)은 폐타이어 칩 공급 모듈(100)로부터 공급되는 폐타이어 칩을 수용하는 열분해 반응로(270); 열분해 반응로(270) 안에 수용된 폐타이어 칩을 교반 및 이송하기 위하여 열분해 반응로(270) 안에 회전 가능하게 설치되며, 폐타이어 칩의 막힘을 방지하기 위하여 열분해 반응로(270) 센터에 대하여 편심되도록 설치되는 스크루 샤프트(280); 스크루 샤프트(280)를 회전하는 스크루 샤프트 구동 모터부(290); 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위하여 열분해 반응로(270) 일측에 연결 설치되는 제1 컨베이어(210); 열분해 반응로(270)의 외주를 가열하여 폐타이어 칩을 열분해할 수 있도록 열분해 반응로(270)의 외주에 설치되는 가열 자켓(230); 및 가열 자켓(230) 안으로 열을 공급하기 위한 가열부(250); 를 포함하여 구성될 수 있다.
스크루 샤프트 구동 모터부(290)가 구동하여 스크루 샤프트(280)를 회전시킴에 따라 열분해 반응로(270) 안에 수용된 폐타이어 칩은 교반 및 이송되며, 가열 자켓(230) 안으로 유입되는 열풍(heating wind)에 의해서 열분해 반응을 거치게 된다. 상기 스크루 샤프트(280)는 열분해 반응로(270) 센터에 대하여 편심되도록 설치됨으로써, 폐타이어 칩의 막힘을 방지하도록 하는 기술적 특징이 있다(도 13 참조).
상기 가열부(250)는 가스버너 또는 열풍로 등으로 구성될 수 있는데, 가열 자켓(230)의 온도는 약 1000℃로 가열될 수 있다.
열분해 운전 초기에는 LPG를 원료로 사용할 수 있고, 열분해 운전 중에는 열분해 가스(비응축 가스) 일부를 우회하여 연료로 재사용할 수도 있다. 비응축 가스란 응축 모듈(400)을 거친 후에 응축되지 못한 비응축 가스(배기가스)를 말한다.
또한, 도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 카본 블랙 이송모듈(300)은 열분해 모듈(200)에 의해 생성된 카본 블랙을 열분해 모듈(200)의 외부로 이송한다.
상기 카본 블랙 이송모듈(300)의 구성을 살펴보면, 상기 카본 블랙 이송모듈(300)은 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270)에서 생성되는 카본 블랙을 열분해 반응로(270)의 외부로 이송하기 위한 스크루 컨베이어(311)를 가지며, 일측에 카본 블랙을 인입하기 위한 카본 블랙 인입부(312)가 형성되고 타측에 카본 블랙을 배출하기 위한 카본 블랙 배출부(313)가 형성되는 제2 컨베이어(310); 및 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 탱크(70)(도 11에 도시)와 연결되며, 제2 컨베이어(310)로부터 이송되는 카본 블랙을 냉각하기 위하여 제2 컨베이어(310)의 외주에 설치되는 제1 냉각 자켓(330); 을 포함하여 구성될 수 있다.
카본 블랙 인입부(312)를 통해서 열분해 반응을 거쳐 생성된 카본 블랙이 유입되면, 제2 컨베이어(310)가 회전하면서 카본 블랙을 이송한 후 카본 블랙 배출부(313)를 통해서 외부로 배출하도록 한다.
상기 제1 냉각 자켓(330)의 내부에는 열매체(냉매)가 이동하기 위한 이동관로(미도시)가 형성될 수 있으며, 열매체는 제2 컨베이어(310)의 내부 공간을 일정한 온도로 유지하기 위하여 사용되는 유체로서, 냉각수 공급 탱크(70)에 의해 이동관로(미도시)로 공급되어 제2 컨베이어(310) 내부 공간을 이동하는 과정에서 카본 블랙이 냉각되도록 한다. 제2 컨베이어(310)에 의해 이송되는 카본 블랙의 온도는 약 80℃로 냉각되는 것이 바람직한바, 이는 후술할 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안에 저장되는 경우, 카본 블랙의 자연 발화의 우려가 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다.
상기 제1 냉각 자켓(330)은 일단에 제1 냉각수 공급부(37) 타단에 제1 냉각수 회수부(39)가 구비되며, 도 11에 도시된 냉각수 공급 탱크(70)를 통해 제1 냉각수 공급부(37)로 냉각수가 공급되고, 공급된 냉각수는 제1 냉각 자켓(330)의 이동관로(미도시)를 따라 유동하며, 제2 컨베이어(310) 내부를 냉각하고, 냉각시 열교환에 따라 온도가 상승한 냉각수는 제1 냉각수 회수부(39)를 통해 다시 냉각수 공급 탱크(70)로 유입되어 재순환된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 카본 블랙 회수모듈(800)은 카본 블랙 이송모듈(300)에 의해 이송된 카본 블랙을 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 이송하여 저장한다.
통상, 연속식 열분해 장치의 특성상, 열분해 반응로와 카본 블랙 회수설비 간의 연결부분이 개방구조로 구성될 수 밖에 없는바, 종래의 열분해 장치에서는 기계식의 컨베이어 방식으로 사용하기 때문에 상기 개방구조에 의해서 열분해 반응로 안으로 외부 공기가 유입되지 않도록 하기 위해서 공기 유입방지 장치를 별도로 구비하거나 카본 블랙 회수설비의 사이즈가 커져서 열분해 장치의 소형화가 불가능하였지만, 카본 블랙 회수모듈(800)에서는, 흡송방식으로 카본 블랙을 회수용 사일로 안으로 회수하되, 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하기 때문에 카본 블랙의 회수효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 회수방식을 사용하지 않기 때문에 카본 블랙 회수설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 카본 블랙 회수를 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
상기 카본 블랙 회수모듈(800)의 구성을 살펴보면, 상기 카본 블랙 회수모듈(800)은 외부 공기의 유입을 위해서 카본 블랙 이송모듈(300)의 카본 블랙 배출부(313)와 간격(gap)(G)을 두고 연결 설치되는 카본 회수용 호스(810); 카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 카본 회수용 호스(810)에 연결 설치되는 카본 블랙 회수용 사일로(820); 카본 회수용 호스(혹은 배관)(810)를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하는 카본 블랙 포집용 블로워(830); 및 카본 블랙 회수용 사일로(820) 내부의 이물질을 여과하기 위한 백필터(840): 를 포함하여 구성될 수 있다.
카본 블랙 포집용 블로워(830)가 구동하여 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하되, 카본 블랙 이송모듈(300)의 카본 블랙 배출부(313)를 통해서 배출되는 카본 블랙은 흡입력에 의해서 간격(gap)(G)을 통해서 유입되는 공기와 함께 카본 회수용 호스(810) 안으로 유입된 후에 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 이송되며, 백필터(840)는 카본 블랙 회수용 사일로(820) 내부의 이물질을 여과하는 역할을 한다. 도면에 도시하지 않았으나, 간격(gap)(G)에는 외부 공기 흡입시, 이물질 유입을 방지하기 위하여 필터망을 설치하는 것이 바람직하다.
전술한 바와같이, 카본 블랙 배출부(313)를 통해서 열분해 반응로(270) 안으로 외부 공기가 유입되지 않도록 하여 폭발반응이 발생하지 않도록 하여야 하는데, 열분해 운전 상의 에러 혹은 카본 블랙 포집용 블로워(830) 등의 고장으로 인하여 간격(G)을 통해서 외부 공기가 열분해 반응로(270) 안으로 역류하는 심각한 문제가 발생할 수 있는바, 본 발명에서는 이러한 외부 공기의 역류를 방지하기 위하여 카본 블랙 배출부(313)의 내부에 스크류 컨베이어(혹은 이송 스크루)가 설치되고, 그 하부에는 로터리 밸브가 설치될 수 있다. 스크류 컨베이어(혹은 이송 스크루)에 의해서 카본 블랙 배출을 용이하게 하고, 외부 공기의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.
추가로, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈(800)에 있어서, 카본 블랙 배출부(G)와 카본 회수용 호스(810) 사이에는 벤추리 구조의 이젝터(850)가 더 설치되어 카본 블랙을 더욱 신속하게 회수할 수 있다.
상기 이젝터(850)는 벤추리 구조를 가지므로, 출구 측에서 카본 블랙의 배출속도가 확대되어 카본 블랙의 회수를 더욱 원활하게 할 수 있다.
더 나아가, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카본 블랙 회수모듈(800)에 있어서, 상기 카본 블랙 회수모듈(800)은 간격(gap)(G)을 제어하기 위한 액추에이터(880)를 더 구비할 수 있다.
카본 회수용 호스(810)에는 가동 플랜지(870)가 형성되고, 그 가동 플랜지(870)에는 액추에이터(880)의 나사 로드(881)가 나사구조로 결합되어 액추에이터(880)가 나사 로드(881)를 회전시킴에 따라 가동 플랜지(870)가 상하로(도면상) 이동하여 간격(gap)(G) 크기를 조정함으로써, 액추에이터(880)의 제어에 의해서 간격(G)을 확대하거나 축소하면서 외부 공기 유입량을 조정하여 블랙 카본 흡입량을 조절함으로써, 카본 블랙을 더욱 신속하게 회수할 수 있다. 그리고 카본 블랙 포집용 블로워(830) 출구측에 벤추리 구조의 이젝터(850)가 더 설치되어 카본 블랙을 더욱 신속하게 회수할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 응축 모듈(400)은 열분해 모듈(200)에 의해 생성된 열분해 가스를 응축하여 오일을 추출(생성)한다.
상기 응축 모듈(400)은 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270)로부터 공급된 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 적어도 하나 이상의 응축 챔버(410); 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급 탱크(70)(도 11에 도시)와 연결되며, 열분해 가스를 냉각하여 응축할 수 있도록 응축 챔버(410)의 외주에 설치되는 제2 냉각 자켓(430); 및 응축 챔버(410) 안에 설치되며, 오일 공급부(61)에서 공급한 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하는 제1 오일 분사노즐(420); 을 포함하되, 상대적으로 고온인 열분해 가스와 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높이도록 구성된다.
상기 제2 냉각 자켓(430)은 응축 챔버(410) 외부에 구비되며, 그 제2 냉각 자켓(430) 안으로 냉각수가 순환하며, 응축 챔버(410) 내부로 유입되는 열분해 가스를 냉각하여 응축시킨다. 이때, 열분해 가스의 냉각 온도는 약 40℃일 수 있다.
제2 냉각 자켓(430)은 일단에 제2 냉각수 공급부(47) 타단에 제2 냉각수 회수부(49)가 구비되며, 도 11에 도시된 냉각수 공급 탱크(70)를 통해 제2 냉각수 공급부(47)로 냉각수가 공급되고, 그 공급된 냉각수는 제2 냉각 자켓(430) 내부의 이동관로(미도시)를 따라 유동하여 응축 챔버(410)를 냉각한 후, 열교환에 따라 온도가 상승한 냉각수는 제2 냉각수 회수부(49)를 통해 다시 냉각수 공급 탱크(70)로 유입되어 순환된다. 응축 챔버(410) 내부에서 열분해 가스가 응축되면서 생성된 오일은 응축 챔버(410) 하부에 형성된 오일 회수 라인을 통해 오일 회수 탱크(50)로 회수된다.
상기 응축 모듈(400)은 다단(복수)으로 구성될 수 있고 순차적으로 응축 과정을 거침으로써, 열분해 가스로부터의 오일 회수율을 대폭 향상시킬 수 있다. 본 실시 예에서는 2단을 일예로 설명하고 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
또한, 상기 응축챔버(410)가 복수로 구성되는 경우, 연결 배관(411)으로 연결되어 열분해 가스가 순차적이고 다단으로 응축되도록 구성되며, 연결 배관(411) 내부에는 오일 공급부(61)(도 1에 도시)에서 공급한 오일을 분사하기 위한 제2 오일 분사노즐(440)이 더 설치되어 열분해 가스를 급냉시킴으로써, 응축 효율을 더욱 높일 수 있다.
상기 응축 챔버(410) 내부에는 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사하여 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집하여 하방으로 낙하시키기 위한 이물질 제거 노즐(450)이 더 설치될 수 있다.
이물질 제거 노즐(450)의 직하방에는 이물질을 여과하기 위한 이물질 필터부(460)가 설치될 수 있다. 이물질 제거 노즐(450)에 의해 포집되어 낙하한 이물질(예를 들어, 먼지 등)은 이물질 필터부(460)에 의해 걸러진다.
또한, 도 11에 도시된 냉각수 공급 탱크(70)는 제1 냉각 자켓(330)(도 7에 도시) 및 제2 냉각 자켓(430)(도 10에 도시)에 냉각수를 공급한다.
부연 설명하면, 냉각수 공급 탱크(70)는 외부 냉각수 공급부(73)를 통해 유입되는 냉각수를 저장하며, 워터 펌프(71)를 통해 제1 냉각수 공급부(37) 및 제2 냉각수 공급부(47)로 냉각수를 공급한다.
냉각수 공급 탱크(70)로부터 공급되는 냉각수는 제1 냉각 자켓(330) 및 제2 냉각 자켓(430)을 경유하여 제2 컨베이어(310) 및 응축 챔버(410)를 냉각시키며, 냉각 과정에서의 열교환에 따라 온도가 상승한 냉각수는 다시 제1 냉각수 회수부(39) 및 제2 냉각수 회수부(49)를 통해서 냉각수 공급 탱크(70) 내부로 재유입된다. 순환되어 냉각수 공급 탱크(70) 내부로 유입되는 냉각수는 외부 냉각수 공급부(73)를 통해 유입되는 외부 냉각수와 혼합되어 다시 카본 블랙 이송 모듈(300) 및 응축 모듈(400)로 재공급된다.
카본 블랙 이송 모듈(300) 및 응축 모듈(400)의 냉각에 사용된 냉각수를 회수하여 외부의 냉각수와 혼합시켜 다시 재사용함으로써, 냉각수가 무분별하게 열분해 장치 외부로 배수되어 발생할 수 있는 문제(예를 들어, 환경오염 등)를 해결할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치(1)는 응축 모듈(400)에 의해 생성된 오일을 회수하고 저장하는 오일 회수 탱크(50); 오일 회수 탱크(리시브 탱크)(50)로 이송된 오일을 저장하는 오일 저장 탱크(60); 및 오일 저장 탱크(60)에 저장된 오일 중 일부를 응축 모듈(40)로 공급하기 위한 제2 순환 펌프(67)를 더 포함할 수 있다. 오일 저장 탱크(60)는 내부에 오일 회수 탱크(50)로부터 이송된 오일을 저장하고, 저장된 오일 중 일부를 응축 모듈(400)로 공급한다.
상기 오일 회수 탱크(50)에 회수되어 수용된 오일이 오일 공급 펌프(51)를 통해 오일 저장 탱크(60)로 이송되며, 오일 저장 탱크(60)에 저장된 오일은 배출라인을 통해 오일 저장부(61)로 이송된다. 이때, 오일 저장부(61)에 구비된 순환 펌프(67)가 오일 저장부(61)에 저장된 오일의 일부를 응축 모듈(400)로 재공급한다.
응축 모듈(400)로 공급된 오일은 제1 오일 분사노즐(420)을 통해서 응축 챔버(410) 내부에 미세하게 분사되어 열분해 가스의 응축 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 상대적으로 고온의 열분해 가스가 상대적으로 저온의 오일과 직접 접촉하여 급랭함으로써, 오일의 응축 효율이 증가하는 것이다.
상기 오일 저장 탱크(60)의 하부에는 에어 공급부(63)가 구비되며, 오일 저장 탱크(60)의 상부에는 벤트부(65)가 구비될 수 있다. 에어 공급부(63)에 의해 주입되는 공기가 에어 버블링(air bubbling)을 발생시켜 오일 저장 탱크(60)에 저장된 오일 속에 함유된 불순물(기체)을 제거하고, 제거된 불순물이 저장 탱크(60)의 상부에 구비된 벤트부(65)를 통해 외부로 배기된다.
또한, 상기 비응축 열분해 가스 송풍팬(470)은 응축 모듈(400)을 거친 비응축 열분해 가스(응축되지 않은 열분해 가스)를 가열부(250)의 원료로 재사용하도록 함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 가열 자켓(230)의 배출구에서 배출되는 고온의 배기가스 또는 응축 챔버(410)에서 배출되는 비응축 가스(열분해 가스)의 열원을 이용하여 폐타이어 칩 공급모듈(100)의 폐타이어 칩 사일로(120)를 예열할 수 있다.
이와 같이 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 공급하기 전에, 그 폐타이어 칩을 예열하여 폐타이어 칩이 열분해 반응로(270) 안으로 투입시 급격한 온도 변화를 방지함으로써, 열분해 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 폐타이어 칩의 사전 가열 온도는 100℃~150℃일 수 있다.
또한, 도 1, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치(1)는 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로 세척모듈(900)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열분해 반응로 세척모듈(900)은 열분해 반응로(270)의 양단부에 형성된 개구(901)를 개폐할 수 있도록 마련되는 열분해 반응로 개구 마개부(910); 열분해 반응로 세척시, 개구(901)를 통해서 열분해 반응로(270) 안으로 투입되며, 다수의 세척액 분사노즐(921)이 형성되는 세척 로드(920); 및 세척액 분사노즐(921)을 통해서 세척액을 고압 분사하기 위한 세척액 고압 분사부(930); 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 세척 로드(920)의 양단부에는 세척 로드(920)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(940)이 설치되며, 세척 로드(920)는 구동모터(950)에 의해서 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 열분해 반응로(270)를 세척하는 경우, 우선 열분해 반응로 개구 마개부(910)를 분리하여 열분해 반응로(270)의 양단부에 형성된 개구(901)를 개방한 후 열분해 반응로(270) 안으로 세척 로드(920)를 삽입한다.
그 다음, 세척액 고압 분사부(930)에서 세척액 분사노즐(921)을 통해서 세척액을 고압 분사하여 열분해 반응로(270) 내부를 세척할 수 있다.
구동모터(950)에 의해서 세척 로드(920)를 회전하여서 열분해 반응로(270) 내주면 전체를 세척할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 연속식 저온 열분해 장치의 작동에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 연속식 저온 열분해 장치(1)에서는, 폐타이어 칩을 연속적으로 열분해 반응로(270) 안으로 투입한 후, 가열부(250)에 의해 열분해 반응로(270)가 가열되며, 열분해 반응로(270)에서는 폐타이어 칩을 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스는 응축 모듈(400)을 거치면서 응축되어 오일을 생성(추출)하며, 카본 블랙은 카본 블랙 이송모듈(300)에 의해서 이송된 후 카본 블랙 회수모듈(800)에 의해서 회수되어 저장되며, 응축 과정을 거쳐서 생성된 오일은 오일 회수 탱크(50)로 회수된다.
부연 설명하면, 우선 폐타이어 칩 공급모듈(100)은 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식으로 폐타이어 칩을 공급한다. 이때, 폐타이어 칩을 흡입 방식과 블로잉 방식으로 연속적으로 공급하되, 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)가 구동하여 백필터 모듈(140)로부터 공기를 재흡입하고 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송(공급)하며, 폐타이어 칩 사일로(120) 안의 공기를 흡입하고 제거함으로써, 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 원천적으로 차단되도록 한다.
상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에 설치된 사일로 선택밸브(개폐밸브)(150)는 복수의 폐타이어 칩 사일로(120) 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 연속적으로 투입하도록 한다.
즉, 선택밸브(150)는 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로(120)와 다른 하나의 폐타이어 칩 사일로(120)를 교호적으로 차단하거나 개방하되, 차단 모드시에는 폐타이어 칩 사일로(120) 안에 폐타이어 칩을 충입시키며, 개방 모드에서는 폐타이어 칩 사일로(120) 안에 폐타이어 칩을 공급하는 방식으로 하여 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩의 공급이 연속적으로 이루어짐으로써, 연속 열분해 공정이 가능하게 되는 것이다.
또한, 가열 자켓(230)의 배출구에서 배출되는 고온의 배기가스 또는 응축 챔버(410)에서 배출되는 비응축 가스(열분해 가스)의 열원을 이용하여 폐타이어 칩 공급모듈(100)의 폐타이어 칩 사일로(120)를 예열(pre-heating)할 수 있다. 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 공급하기 전에, 그 폐타이어 칩을 예열하여 폐타이어 칩이 열분해 반응로(270) 안으로 투입될 때에, 급격한 온도 변화를 방지함으로써, 열분해 과정을 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있다.
열분해 반응로(270)의 열분해 반응에 의해 발생하는 카본 블랙과 열분해 가스 중에 카본 블랙은 카본 블랙 이송 모듈(300)에 의해서 이송되면서 냉각되어 카본 블랙 회수용 사일로(820)로 저장되고, 열분해 가스는 응축 모듈(400)로 이송된 후 응축 과정을 거쳐서 오일을 생성하며, 그 오일은 오일 회수 탱크(50)로 회수된 후, 오일 저장부(61)로 저장된다.
응축 모듈(400)을 거친 비응축 열분해 가스는 비응축 열분해 가스 송풍팬(470)에 의해서 가열부(250), 예를 들어 열풍로의 원료로 사용됨으로써 열효율을 높일 수 있다.
오일 저장부(61)에 저장된 오일 중 일부는 순환 펌프(67)에 의해서 다시 응축 모듈(400)로 재공급되며, 이때 제1 오일 분사노즐(420)에서 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하되, 상대적으로 고온인 열분해 가스와 상기 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높여 오일 회수량을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 응축 챔버(410) 안에 이물질 제거 노즐(450)이 설치되어 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사함으로써, 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집제거할 수 있다.
그리고 냉각수 공급 탱크(70)에 저장된 냉각수는 카본 블랙 이송 모듈(300)의 제1 냉각 자켓(330)과 응축 챔버(410)의 제2 냉각 자켓(430) 안으로 공급되어 이송되는 카본 블랙의 온도를 하강시켜서 카본 블랙의 자연 발화를 방지하도록 하고, 열분해 가스를 응축시켜서 오일을 생성하며, 냉각과정에 사용된 냉각수는 다시 냉각수 공급 탱크(70)로 재유입되어 외부로부터 공급되는 외부 냉각수와 혼합되어 냉각수로 재사용된다.
한편, 본 발명의 연속식 저온 열분해 방법은, 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하고 저온 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 방법으로서, 폐타이어 칩을 연속적으로 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 공급하되, 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)가 구동하여 백필터 모듈(140)로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송하며, 백필터 모듈(140)이 구동하여 폐타이어 칩 사일로(120) 안의 공기를 흡입 제거하여, 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 차단되도록 한다.
복수의 폐타이어 칩 사일로를 병렬구조로 설치하되, 상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에 설치된 사일로 선택밸브(150)는 복수의 폐타이어 칩 사일로(120) 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 연속적으로 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하도록 하는 것이다.
또한, 카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 카본 블랙 이송모듈(300)의 카본 블랙 배출부(313)와 간격(gap)(G)을 두고 카본 회수용 호스(810)가 연결 설치되고, 카본 블랙 포집용 블로워(830)가 구동하여 카본 회수용 호스(810)를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 신속하게 포집하기 때문에 카본 블랙의 회수효율성을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)을 채용하여 간단한 방법으로 폐타이어 칩을 신속하게 압송(공급)하면서도, 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입이 원천적으로 차단됨으로써, 열분해 반응로의 열분해 효율성을 높이고 폭발반응을 방지할 수 있음은 물론, 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 공급방식을 사용하지 않기 때문에 폐타이어 칩 공급설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 폐타이어 칩 공급을 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
둘째, 복수의 폐타이어 칩 사일로를 병렬구조로 설치하되, 폐타이어 칩 사일로의 하부에 설치된 사일로 선택밸브의 제어에 의해서 복수의 폐타이어 칩 사일로 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 연속적으로 열분해 반응로 안으로 폐타이어 칩을 투입(공급)할 수 있다.
셋째, 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 응축 모듈에서, 응축 챔버 안에 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하여 상대적으로 고온인 열분해 가스와 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높일 수 있으며, 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사하여 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집하여 하방으로 낙하시킴으로써, 양질의 오일을 추출할 수 있다.
넷째, 흡송방식으로 카본 블랙을 회수용 사일로 안으로 회수하되, 카본 블랙 회수용 사일로의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 갭을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 신속하게 포집하기 때문에 카본 블랙의 회수효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 종전과는 달리 기계식의 컨베이어 회수방식을 사용하지 않기 때문에 카본 블랙 회수설비의 소형화가 가능하고 모듈화가 가능하여 열분해 설비의 컴팩트한 설계가 가능하고, 열분해 운전이 용이하며 유지보수가 용이하며, 열분해 설비의 부지 면적이나 카본 블랙 회수를 위한 인력투입 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.
다섯째, 열분해 모듈의 열분해 반응로 안에 스크루 샤프트를 설치함에 있어서 열분해 반응로 센터에 대하여 편심되도록 스크루 샤프트가 배치됨으로써, 폐타이어 칩의 막힘을 효과적으로 방지하며, 열분해 반응로 세척모듈을 구비하여 열분해 완료후, 열분해 반응로 내부를 효율적으로 세척할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체 물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
50: 오일 회수 탱크(리시브 탱크)
60: 오일 저장 탱크
61: 오일 공급부
63: 에어 공급부
65: 불순물 벤트부(배출부)
67: 순환 펌프
70: 냉각수 공급 탱크
100: 폐타이어 칩 공급모듈
110: 폐타이어 칩 공급호퍼
120: 폐타이어 칩 사일로
124: 배기가스 라인
150: 사일로 선택밸브
140: 백필터 모듈
130: 폐타이어 칩 공급용 블로워
170: 폐타이어 칩 공급 차단부
160: 질소 가스 공급부
200: 열분해 모듈
270: 열분해 반응로
280: 스크루 샤프트
290: 스크루 샤프트 구동 모터부
210: 제1 컨베이어
230: 가열 자켓
250: 가열부
300: 카본 블랙 이송모듈
310: 제2 컨베이어
311: 스크루 컨베이어
312: 카본 블랙 인입부
313: 카본 블랙 배출부
330: 제1 냉각 자켓
400: 응축 모듈
410: 응축 챔버
430: 제2 냉각 자켓
420: 제1 오일 분사노즐
440: 제2 오일 분사노즐
450: 이물질 제거 노즐
460: 이물질 필터부
470: 비응축 열분해 가스 송풍팬
800: 카본 블랙 회수모듈
810: 카본 회수용 호스
820: 카본 블랙 회수용 사일로
830: 카본 블랙 포집용 블로워
840: 백필터
880: 액추에이터
881: 나사 로드
850: 이젝터
870: 가동 플랜지
900: 열분해 반응로 세척모듈
901: 개구
910: 열분해 반응로 개구 마개부
920: 세척 로드
921: 세척액 분사노즐
930: 세척액 고압 분사부
940: 베어링
950: 구동모터
G:: 간격(gap)

Claims (22)

  1. 폐타이어 칩을 연속적으로 공급한 후 저온 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 연속식 저온 열분해 장치로서,
    폐타이어 칩을 연속적으로 공급하되, 흡입 방식과 블로잉 방식으로 폐타이어 칩을 공급하는 폐타이어 칩 공급모듈(100);
    상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)로부터 공급한 폐타이어 칩을 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하기 위한 열분해 모듈(200);
    상기 열분해 모듈(200)에 의해 생성된 카본 블랙을 상기 열분해 모듈(200)의 외부로 이송하는 카본 블랙 이송모듈(300);
    상기 카본 블랙 이송모듈(300)에 의해 이송된 카본 블랙을 카본 블랙 저장탱크(38) 안으로 이송하여 저장하기 위한 카본 블랙 회수모듈(800);
    상기 열분해 모듈(200)에 의해 생성된 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 응축 모듈(400); 및
    상기 응축 모듈(400)에 의해 생성된 오일을 회수하기 위한 오일 회수 탱크(50); 를 포함하는 연속식 저온 열분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)은,
    상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위한 폐타이어 칩 공급호퍼(110);
    상기 폐타이어 칩 공급호퍼(110)로부터 공급받은 폐타이어 칩을 일시 저장한 후 상기 열분해 모듈(200)의 제1 컨베이어(210) 안으로 공급하기 위하여 복수의 병렬구조로 배치되는 폐타이어 칩 사일로(120);
    상기 제1 컨베이어(210) 안으로 폐타이어 칩을 연속적으로 공급할 수 있도록 상기 폐타이어 칩 사일로(120)를 교호적으로 택일하여 폐타이어 칩을 공급하는 사일로 선택밸브(150);
    상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 유입된 이물질을 포집(흡착)하여 여과하기 위한 백필터 모듈(140); 및
    상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 유입된 공기를 흡입한 후 그 공기와 함께 상기 폐타이어 칩을 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송방식으로 공급하는 폐타이어 칩 공급용 블로워(130); 를 포함하되,
    상기 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)가 구동하여 상기 백필터 모듈(140)로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송하고, 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안의 공기를 흡입 제거하여, 상기 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 차단되며,
    상기 사일로 선택밸브(150)는 복수의 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐시킴으로써, 연속적으로 상기 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩이 투입되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에는 폐타이어 칩을 선택적으로 공급하거나 차단하기 위한 폐타이어 칩 공급 차단부(170)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 안으로 공기 유입에 의한 폭발 반응을 방지하기 위하여 상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에는 질소 가스(N2)를 공급하기 위한 질소 가스 공급부(160)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열분해 모듈(200)은,
    상기 폐타이어 칩 공급 모듈(100)로부터 공급되는 폐타이어 칩을 수용하는 열분해 반응로(270);
    상기 열분해 반응로(270) 안에 수용된 폐타이어 칩을 교반 및 이송하기 위하여 상기 열분해 반응로(270) 안에 회전 가능하게 설치되며, 폐타이어 칩의 막힘을 방지하기 위하여 상기 열분해 반응로(270) 센터에 대하여 편심되도록 설치되는 스크루 샤프트(280);
    상기 스크루 샤프트(280)를 회전하는 스크루 샤프트 구동 모터부(290);
    상기 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하기 위하여 상기 열분해 반응로(270) 일측에 연결 설치되는 제1 컨베이어(210);
    상기 열분해 반응로(270)의 외주를 가열하여 폐타이어 칩을 열분해할 수 있도록 상기 열분해 반응로(270)의 외주에 설치되는 가열 자켓(230); 및
    상기 가열 자켓(230) 안으로 열을 공급하기 위한 가열부(250); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 응축 모듈(400)을 거친 응축되지 않은 열분해 가스를 상기 가열부(250)의 원료로 사용하기 위한 비응축 열분해 가스 송풍팬(470); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가열 자켓(230)의 배출구에서 배출되는 고온의 배기가스 또는 응축 챔버(410)에서 배출되는 비응축 가스의 열원을 이용하여 상기 폐타이어 칩 공급모듈(100)의 폐타이어 칩 사일로(120)를 예열하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카본 블랙 이송모듈(300)은,
    상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270)에서 생성되는 카본 블랙을 상기 열분해 반응로(270)의 외부로 이송하기 위한 스크루 컨베이어(311)를 가지며, 일측에 카본 블랙을 인입하기 위한 카본 블랙 인입부(312)가 형성되고 타측에 카본 블랙을 배출하기 위한 카본 블랙 배출부(313)가 형성되는 제2 컨베이어(310); 및
    냉각수를 공급하는 냉각수 공급 탱크(70)와 연결되며, 상기 제2 컨베이어(310)로부터 이송되는 카본 블랙을 냉각하기 위하여 상기 제2 컨베이어(310)의 외주에 설치되는 제1 냉각 자켓(330); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오일 회수 탱크(50)로 이송된 오일을 저장하는 오일 저장 탱크(60); 및
    상기 오일 저장 탱크(60)에 저장된 오일 중 일부를 상기 응축 모듈(400)로 공급하기 위한 순환 펌프(67)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오일 저장탱크(60) 하부에는 에어 공급부(63)가 설치되고, 상기 오일 저장 탱크(60)의 상부에는 불순물 벤트부(65)가 설치되어, 상기 에어 공급부(63)에 의해 주입되는 공기가 에어 버블링(air bubbling)을 발생시켜 상기 오일 저장탱크(60)에 저장된 오일 속에 함유된 불순물을 제거하고, 제거된 불순물은 상기 불순물 벤트부(65)를 통해 상기 오일 저장탱크(60)의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 응축 모듈(400)은, 상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270)로부터 공급된 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하기 위한 적어도 하나 이상의 응축 챔버(410);
    냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급 탱크(70)와 연결되며, 열분해 가스를 냉각하여 응축할 수 있도록 상기 응축 챔버(410)의 외주에 설치되는 제2 냉각 자켓(430); 및
    상기 응축 챔버(410) 안에 설치되며, 오일 공급부(61)에서 공급한 오일을 상방으로 분사하면서 오일 막을 형성하는 제1 오일 분사노즐(420); 을 포함하되,
    상대적으로 고온인 열분해 가스와 상기 오일 막과의 접촉 면적을 넓혀서 열분해 가스의 응축 효율을 높이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 응축 챔버(410)가 복수로 구성되는 경우 연결 배관(411)으로 연결되어 열분해 가스가 순차적으로 응축되도록 구성되며, 상기 연결 배관(411) 내부에는 상기 오일 공급부(61)에서 공급한 오일을 분사하기 위한 제2 오일 분사노즐(440)이 설치되어 열분해 가스를 급냉시키는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 응축 챔버(410) 내부에는 열분해 가스를 향하여 오일을 고압 분사하여 열분해 가스 내에 포함된 이물질을 포집하여 하방으로 낙하시키기 위한 이물질 제거 노즐(450)이 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이물질 제거 노즐(450)의 직하방에는 이물질을 여과하기 위한 이물질 필터부(460)가 마련되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 카본 블랙 회수모듈(800)은
    외부 공기의 유입을 위해서 상기 카본 블랙 이송모듈(300)의 카본 블랙 배출부(313)와 간격(gap)(G)을 두고 연결 설치되는 카본 회수용 호스(810);
    카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 상기 카본 회수용 호스(810)에 연결 설치되는 카본 블랙 회수용 사일로(820);
    상기 카본 회수용 호스(810)를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 상기 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압(부압)으로 만들고, 상기 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하는 카본 블랙 포집용 블로워(830); 및
    상기 카본 블랙 회수용 사일로(820) 내부의 이물질을 여과하기 위한 백필터(840): 를 포함하는 연속식 저온 열분해 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 카본 블랙 회수모듈(800)은 상기 간격(gap)(G)을 제어하기 위한 액추에이터(880); 를 더 구비하는 연속식 저온 열분해 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 카본 블랙 배출부(313)와 상기 카본 회수용 호스(810) 사이에는 벤추리 구조의 이젝터(850)가 설치되어 카본 블랙 배출을 신속하게 하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 열분해 모듈(200)의 열분해 반응로(270) 내부를 세척하기 위한 열분해 반응로 세척모듈(900); 을 더 포함하는 연속식 저온 열분해 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 열분해 반응로 세척모듈(900)은
    상기 열분해 반응로(270)의 양단부에 형성된 개구(901)를 개폐할 수 있도록 마련되는 열분해 반응로 개구 마개부(910);
    상기 열분해 반응로의 내부 세척시, 상기 개구(901)를 통해서 상기 열분해 반응로(270) 안으로 투입되며, 다수의 세척액 분사노즐(921)이 형성되는 세척 로드(920); 및
    상기 세척액 분사노즐(921)을 통해서 세척액을 고압 분사하기 위한 세척액 고압 분사부(930); 를 포함하는 연속식 저온 열분해 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 세척 로드(920)의 양단부에는 상기 세척 로드(920)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(940)이 설치되며, 상기 세척 로드(920)는 구동모터(950)에 의해서 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 장치.
  21. 폐타이어 칩을 연속적으로 공급하고 저온 열분해 하여 카본 블랙과 열분해 가스를 생성하고, 그 열분해 가스를 응축하여 오일을 생성하는 연속식 저온 열분해 방법으로서,
    폐타이어 칩을 연속적으로 흡입 방식과 블로잉 방식의 뉴매틱 방식(pneumatic method)으로 공급하되, 폐타이어 칩 공급용 블로워(130)가 구동하여 백필터 모듈(140)로부터 공기를 재흡입하여 그 흡입한 공기와 함께 폐타이어 칩을 폐타이어 칩 사일로(120) 안으로 블로잉하여 압송하며, 상기 폐타이어 칩 사일로(120) 안의 공기를 흡입 제거하여 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩만 공급되고 공기 유입은 차단되도록 하며,
    복수의 폐타이어 칩 사일로(120)를 병렬구조로 설치하되, 상기 폐타이어 칩 사일로(120)의 하부에 설치된 사일로 선택밸브(150)는 복수의 폐타이어 칩 사일로(120) 중 폐타이어 칩의 공급이 필요한 어느 하나의 폐타이어 칩 사일로(120) 쪽으로만 개방하도록 폐타이어 공급라인을 개폐함으로써, 연속적으로 상기 열분해 반응로(270) 안으로 폐타이어 칩을 투입하도록 하는 것을 특징으로 연속식 저온 열분해 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    카본 블랙을 회수하여 저장하기 위하여 카본 블랙 이송모듈(300)의 카본 블랙 배출부(313)와 간격(gap)(G)을 두고 카본 회수용 호스(810)가 연결 설치되고, 카본 블랙 포집용 블로워(830)가 구동하여 상기 카본 회수용 호스(810)를 통해서 카본 블랙 회수용 사일로(820) 안으로 카본 블랙을 흡입하되, 상기 카본 블랙 회수용 사일로(820)의 내부를 진공압으로 만들고, 상기 갭(G)을 통해 외부 공기를 흡입하면서 카본 블랙을 흡송 방식으로 포집하는 것을 특징으로 하는 연속식 저온 열분해 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110078090A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 (주)성원기업 폐타이어 및 폐플라스틱류 유화 환원장치
KR101197399B1 (ko) 2012-04-10 2012-11-05 정호성 폐타이어 열분해로

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4647443A (en) * 1984-10-12 1987-03-03 Fred Apffel Recovery process
PL190951B1 (pl) * 1999-05-05 2006-02-28 Metso Minerals Ind Układ odzyskiwania oleju z gazu otrzymanego z pirolizy materiału zawierającego węglowodory i sposób odzyskiwania oleju z gazu otrzymanego z pirolizy materiału zawierającego węglowodory
KR101147993B1 (ko) * 2010-03-30 2012-05-24 주식회사 동성에코어 오일 회수용 응축장치
KR20120084222A (ko) * 2011-01-19 2012-07-27 에이치투더블유티이 주식회사 건류오일 수집장치
KR101569255B1 (ko) * 2013-11-08 2015-11-13 연세대학교 원주산학협력단 바이오매스 급속열분해용 유동층 반응기와 직접접촉 열교환기를 포함하는 바이오 오일 제조 시스템 및 이를 이용한 바이오 오일 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110078090A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 (주)성원기업 폐타이어 및 폐플라스틱류 유화 환원장치
KR101197399B1 (ko) 2012-04-10 2012-11-05 정호성 폐타이어 열분해로

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