KR20230012993A - 플라스틱 폐기물，특히 pet 폐기물을 재처리하는 방법 및 재처리 시스템 - Google Patents

플라스틱 폐기물，특히 pet 폐기물을 재처리하는 방법 및 재처리 시스템 Download PDF

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마리나 마타
클라우스-피터 랑
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코페리온 게엠베하
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Abstract

본 발명의 플라스틱 폐기물(MW), 특히 PET 폐기물 재처리 방법에서, 플라스틱 폐기물(MW)이 수송 라인(7) 내의 플래시 건조기(5)에 의해서 건조된 다음 다축 스크류 기계(2)에 공급된다. 다축 스크류 기계(2)에서, 건조된 플라스틱 폐기물(MD)이 재처리된다. 사전 건조는 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 가능하게 한다.

Description

플라스틱 폐기물，특히 PET 폐기물을 재처리하는 방법 및 재처리 시스템{METHOD AND REPROCESSING SYSTEM FOR REPROCESSING PLASTIC WASTE MATERIAL，IN PARTICULAR PET WASTE MATERIAL}
독일 특허 출원 DE 10 2021 207 614.9의 내용이 본 명세서에 참조로서 포함된다.
본 발명은 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물을 재처리하는 방법 및 재처리 시스템에 관한 것이다.
PET 폐기물(PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 재처리 또는 재활용은 잘 알려져 있다. 이를 위해, 페트병과 같은 PET 폐기물은 페트병 폐기물로 파쇄된 후 세척된다. 세척 공정으로 인해 PET 폐기물은 높은 습도 비율을 가지며, 이는 다축(multi-shaft) 스크류 기계에 의한 PET 폐기물의 재처리를 방해한다.
WO 2006/079128 A1(US 2009/0004325 A1에 상응함)로부터 재활용될 PET 폐기물을 재처리하기 위한 방법이 공지되어 있다. PET 폐기물은 이동 도구가 배치된 진공 용기에 공급된다. 도구의 이동으로 인해, 용기 내의 PET 폐기물이 가열되고 건조되며 적어도 부분적으로 결정화된다. 건조 및 결정화 후에, PET 폐기물은 재처리를 위해 단축 또는 다축 압출기로 공급된다.
본 발명의 목적은 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물의 단순하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은:
- 플라스틱 폐기물을 제공하는 단계,
- 수송 라인에서 플래시 건조기에 의해서 플라스틱 폐기물을 건조하는 단계,
- 건조된 플라스틱 폐기물을 다축 스크류 기계에 공급하는 단계, 및
- 다축 스크류 기계에 의해서 건조된 플라스틱 폐기물을 재처리하는 단계를 포함하는 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물을 재활용하는 방법에 의해서 달성된다. 플래시 건조기를 이용하여, 습한 플라스틱 폐기물이 수송 라인 내에서 간단하고 신속하게 건조된다. 수송 라인에서의 플라스틱 폐기물의 짧은 체류 시간으로 인해, 건조는 에너지 효율적이고 플라스틱 폐기물에 대해 부드럽다. 플라스틱 폐기물은 건조 공정으로 인한 스트레스를 받지 않는다. 플래시 건조기는 단순한 설계를 가지고 공간이 거의 필요로 하지 않아 투자 및 운영 비용이 낮다. 그 결과, 플라스틱 폐기물의 경제적인 재처리가 가능하다.
플래시 건조기는 플라스틱 폐기물을 수송 라인에서 수송 방향으로 수송한다. 플래시 건조기는 플라스틱 폐기물이 재처리되기 전에 수송 가스에 의해 건조되거나 사전 건조되도록 수송 방향으로 다축 스크류 기계의 상류에 배치된다. 따라서 플라스틱 폐기물의 건조 과정은 건조된 플라스틱 폐기물의 재처리 또는 재활용에 앞선 사전 건조 과정이다. 다축 스크류 기계에 공급되기 전에 건조된 플라스틱 폐기물은 수송 가스로부터 분리된다.
플라스틱 폐기물이 건조된 상태로 다축 스크류 기계에 투입되기 때문에, 재처리 중에 다축 스크류 기계로부터 오직 소량의 수분만을 제거하면 된다. 습기를 제거하기 위해, 다축 스크류 기계는 특히 적어도 하나의 탈기 설비를 구비한다. 탈기 설비는 습한 플라스틱 폐기물의 재처리에 비해 더 작은 크기를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법에 의해, 다축 스크류 기계는 재처리 동안 방출된 수분이 다축 스크류 기계에서 용융된 재료를 발포하지 않고 적어도 하나의 탈기 설비를 막지 않기 때문에 더 높은 처리량으로 동작될 수 있다. 따라서 건조된 플라스틱 폐기물은 안정적이고, 효과적이며 고품질로 재처리될 수 있다.
플라스틱 폐기물은 세분되고, 특히 파쇄된다. 플라스틱 폐기물은 특히 플레이크, 작은 조각 및/또는 펠릿으로 형성된다. 플라스틱 폐기물은 특히 PET 폐기물(PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트)이다. 예를 들어 플라스틱 폐기물은 큰 가방에 담겨 전달된다.
다축 스크류 기계는 내부에 형성된 적어도 2개의 하우징 보어를 갖는 하우징을 포함한다. 적어도 2개의 하우징 보어 내에 적어도 2개의 처리 요소 샤프트가 배치된다. 적어도 2개의 처리 요소 샤프트는 연관된 회전축을 중심으로 회전 구동될 수 있다. 처리 요소 샤프트는 특히 동일한 방향으로, 즉 동일한 회전 방향으로 회전 구동되고/되거나 단단히 맞물리도록 설계된다. 적어도 2개의 처리 요소 샤프트의 회전 구동은 분기 기어를 통해 구동 모터에 의해서 수행된다. 다축 스크류 기계는 특히 동방향 회전 이축 스크류 기계로 설계된다.
건조된 플라스틱 폐기물 및/또는 새로운 플라스틱 재료는 다축 스크류 기계를 이용하여 용융된 재료로 가소화된다. 후속하여, 재료 용융물은 다축 스크류 기계에 의해 처리되거나 재처리된다. 가소화 및/또는 처리 또는 재처리는 특히 탈기, 혼합, 용융 및 균질화 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 첨가제 및/또는 새로운 플라스틱 재료(버진 재료), 특히 새로운 PET 재료가 다축 스크류 기계에 공급될 수 있다. 처리 또는 재처리로부터 발생한 원재료는 플라스틱 제품 또는 PET 제품 생산에 재사용될 수 있다. 원재료는 예를 들어 여과 및/또는 과립으로의 과립화 및/또는 추가로 직접 처리된다.
플라스틱 폐기물이 다축 스크류 기계로 수송되는 동안 수송 가스에 의해 수송되고 건조되는 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 플래시 건조기는 흐르는 수송 가스를 생성한다. 흐르는 수송 가스는 특히 플라스틱 폐기물의 건조를 위해 가열된다. 흐르는 수송 가스는 플라스틱 폐기물을 수송 방향으로 다축 스크류 기계로 수송한다. 운반되는 동안, 플라스틱 폐기물은 가열된 수송 가스에 의해 건조된다. 수송 가스는 특히 공기 또는 수송 공기이다. 흐르는 수송 가스는 예를 들어 압력 수송 및/또는 흡입 수송에 의해 생성된다. 플라스틱 폐기물은 특히 공압으로 수송된다. 플라스틱 폐기물은 수송 가스와 동일한 흐름으로, 즉 수송 방향으로 수송된다. 수송 가스는 수송 라인 내에서 흐른다. 플라스틱 폐기물과 함께 수송 가스를 적재하기 위해, 수송 라인은 특히 적어도 하나의 공급 개구를 갖는다.
플라스틱 폐기물은 부드럽게 건조된다. 플라스틱 폐기물은 플래시 건조기에 의해서 온도 ΔT만큼 가열된다. 온도 ΔT에 대해, 특히: 2℃ ≤ ΔT ≤ 80℃, 특히 5℃ ≤ ΔT ≤ 70℃, 그리고 특히 10℃ ≤ ΔT ≤ 60℃이 적용된다.
플라스틱 폐기물은 특히 추가 가열 및/또는 추가 건조 없이, 플래시 건조기 후에 다축 스크류 기계로 공급된다. 건조된 플라스틱 재료는 특히 온도 TK에서 다축 스크류 기계에 공급되며, 여기서 특히 온도 TK에는: 0℃ ≤ TK ≤ 100℃, 특히 10℃ ≤ TK ≤ 90℃, 특히 20℃ ≤ TK ≤ 80℃, 특히 30℃ ≤ TK ≤ 70℃, 그리고 특히 40℃ ≤ TK ≤ 60℃이 적용된다. 건조된 플라스틱 폐기물은 특히 결정화되지 않은 상태로 다축 스크류 기계에 공급된다.
수송 라인 내의 수송 가스가 온도 TG를 가지고, 여기서: 70℃ ≤ TG ≤ 250℃, 특히 80℃ ≤ TG ≤ 220℃, 그리고 특히 90℃ ≤ TG ≤ 190℃인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 수송 가스는 특히 플라스틱 폐기물이 수송 라인에 진입할 때 온도 TG를 가진다. 특히, 온도 TG는 플라스틱 폐기물의 용융 온도 TS보다 낮다. PET의 용융 온도 TS의 경우, 특히: 250℃ ≤ TS ≤ 260℃가 적용된다. 온도 TG가 높을수록, 플래시 건조기의 건조 효과가 높아진다. 더 높은 건조 효과는 수송 가스에서의 플라스틱 폐기물의 체류 시간 및/또는 플라스틱 폐기물의 킬로그램당 특정한 수송 가스의 양을 감소시킬 수 있다.
플라스틱 폐기물이 용융 온도 TS를 갖고 수송 라인 내의 수송 가스가 온도 TG를 가지며, 여기서: TS - 100℃ ≤ TG < TS, 특히 TS - 80℃ ≤ TG ≤ TS - 10℃, 그리고 특히 TS - 60℃ ≤ TG ≤ TS - 20℃인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 수송 가스는 특히 플라스틱 폐기물이 수송 라인에 진입할 때 온도가 TG를 가진다. 온도 TG는 플라스틱 폐기물의 용융 온도 TS보다 낮다. 온도 TG가 높을수록, 플래시 건조기의 건조 효과가 높아진다. 더 높은 건조 효과로 인해, 수송 가스에서의 플라스틱 폐기물의 체류 시간이 감소될 수 있다.
질량 mG의 수송 가스에 질량 mM의 플라스틱 폐기물이 적재되고, 여기서 0.3 ≤ mM/mG ≤ 4, 특히 0.4 ≤ mM/mG ≤ 3, 그리고 특히 0.5 ≤ mM/mG ≤ 2인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 질량 mG의 수송 가스에 대한 질량 mM의 플라스틱 폐기물의 비율은 하중으로도 지칭된다. 예를 들어, 만약 1kg의 수송 가스에 1kg의 플라스틱 폐기물이 적재된 경우, 부하 비율은: mM/mG = 1이다. 너무 높은 부하 비율은 플래시 건조기의 건조 효과를 손상시킬 것이다. 하중에 대해 명시된 범위는 특히 플라스틱 폐기물이 수송 가스에 진입할 때 적용된다.
수송 라인 내의 수송 가스가 수송 속도 vG를 가지고, 여기서: 5m/s ≤ vG ≤ 50m/s, 특히 10m/s ≤ vG ≤ 45m/s, 특히 15m/s ≤ vG ≤ 40m/s인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 높은 수송 속도(vG)는 플래시 건조기의 건조 효과를 향상시키고 수송 가스 내의 플라스틱 폐기물의 짧은 체류 시간 tG를 가능하게 한다. 그 결과, 건조는 특히 에너지 효율적이고 경제적이다.
플라스틱 폐기물이 수송 가스 내에서 체류 시간 tG를 가지고, 여기서: 2s ≤ tG ≤ 10s, 특히 3s ≤ tG ≤ 8s, 그리고 특히 3s ≤ tG ≤ 6s인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 짧은 체류 시간 tG으로 인해, 플래시 건조기를 사용한 플라스틱 폐기물 건조는 특히 에너지 효율적이고 경제적이다. 특히, 체류 시간 tG는 플라스틱 폐기물이 수송 가스로 진입하는 순간부터 건조된 플라스틱 폐기물이 수송 가스로부터 분리될 때까지의 기간으로서 정의된다.
플라스틱 폐기물이 수송되는 동안 편향 및/또는 회전 및/또는 분산 및/또는 감속 및/또는 가속되는 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 수송 라인에서 수송되는 동안 플라스틱 폐기물에 적어도 하나의 힘이 가해져서 수송되는 동안 플라스틱 폐기물이 편향 및/또는 회전 및/또는 분산 및/또는 감속 및/또는 가속된다. 특히, 적어도 하나의 건조 요소는 힘을 가하는 역할을 한다. 각각의 건조 요소는 플라스틱 폐기물이 수송되는 동안의 건조 과정을 향상시킨다. 각각의 건조 요소는 특히 수송 라인의 일부이고 및/또는 수송 라인에 통합된다. 특히, 적어도 하나의 건조 요소는 편향 라인 부분, 수직 라인 부분, 단면 변경 라인 부분, 및/또는 방향 변경 성분으로서 형성된다. 방향 변경 성분은, 예를 들어 분산 성분 및/또는 선회 성분이다. 플라스틱 폐기물의 변화하는 움직임, 특히 속도 및/또는 방향의 변화로 인해, 플래시 건조기의 건조 효과가 향상되고 건조 과정이 가속화된다.
플라스틱 폐기물이 수송 가스에 공급될 때, 이는 공급 습도 비율 ψ1을 가지고, 여기서: 4000ppm ≤ ψ1 ≤ 50000ppm, 특히 5000ppm ≤ ψ1 ≤ 35000ppm, 그리고 특히 6000ppm ≤ ψ1 ≤ 20000ppm이며, 및/또는 건조된 플라스틱 폐기물이 수송 가스로부터 배출될 때, 이는 배출 습도 비율 ψ2를 가지며, 여기서: 3000ppm ≤ ψ2 ≤ 6000ppm, 특히 3500ppm ≤ ψ2 ≤ 5500ppm, 그리고 특히 4000ppm ≤ ψ2 ≤ 5000ppm인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 플라스틱 폐기물은 수송 가스 또는 수송 라인에 공급될 때 습하다. 플라스틱 폐기물은 공급 습도 비율 ψ1을 갖는다. 공급 습도 비율 ψ1은 다음과 같이 정의되고:
ψ1 =
Figure pat00001
=
Figure pat00002
,
여기서,
mW1은 공급 시의 습기 또는 수분의 질량을 나타내고,
mM은 공급 시의 습한 플라스틱 폐기물의 질량을 나타내며,
mMt는 건조 또는 무수 플라스틱 폐기물의 질량을 나타낸다.
따라서, 건조된 플라스틱 폐기물은 수송 가스 또는 수송 라인으로부터 배출될 때 배출 습도 비율 ψ2를 가진다. 배출 습도 비율 ψ2는 다음과 같이 정의되고:
ψ2 = =
Figure pat00003
,
여기서,
mW2는 배출 시의 습기 또는 수분의 질량을 나타내며,
mMD는 배출 시의 건조된 플라스틱 폐기물(MD)의 질량을 나타낸다.
단위 ppm은 "parts per million"의 약자이며 kg 단위의 질량 mM 또는 mMD에 관련된 mg 단위의 질량 mW1 또는 mW2를 기술한다. 습도 비율 ψ1 및 습도 비율 ψ2는 예를 들어 칼 피셔 법(Karl Fischer titration)에 의한 수분 선택 측정 방법에 의해 결정된다.
습기 또는 습도는 플라스틱 폐기물에 결합된 내부 습도 및 표면 습도로 구성된다. 따라서, 공급 습도 비율 ψ1은 내부 습도 ψI 및 표면 습도 ψO1로 구성된다. 다음이 적용된다:
ψ1 = ψI + ψO1.
내부 습도 비율 ψI은 플라스틱 폐기물에 결합되며 플래시 건조기에 의해서 플라스틱 폐기물을 건조하는 과정을 통해 본질적으로 일정하게 유지된다. 대조적으로, 표면 습도 비율 ψO1은 플라스틱 폐기물의 표면 상에 위치되고 플래시 건조기에 의한 건조 과정에 의해 적어도 70 중량%, 특히 적어도 80 중량%, 그리고 특히 90 중량%로 제거된다. 따라서 배출 습도 비율 ψ2에 다음이 적용되고:
ψ2 = ψI + ψO2,
여기서 ψO2는 건조된 플라스틱 폐기물의 배출 시에 표면 습도 비율을 나타낸다. 특히 다음이 적용된다:
0ppm ≤ ψO2 ≤ 3000ppm, 특히 100ppm, ≤ ψO2 ≤ 2500ppm, 그리고 특히 300ppm ≤ ψO2 ≤ 2000ppm.
건조된 플라스틱 폐기물의 처리가 처리량이 D인 다축 스크류 기계에 의해 수행되고, 여기서: 500kg/h ≤ D ≤ 25000kg/h, 특히 1000kg/h ≤ D ≤ 20000kg/h, 그리고 특히 1500kg/h ≤ D ≤ 15000kg/h인 방법은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 플라스틱 폐기물은 다축 스크류 기계에 공급되기 전에 건조된다는 사실로 인해서, 건조된 플라스틱 폐기물은 다축 스크류 기계에서 재처리 중에 제습 및 탈기를 덜 요구한다. 특히, 건조된 플라스틱 폐기물은 다축 스크류 기계에서 용융된 재료의 거품을 일으키지 않다. 따라서 다축 스크류 기계의 처리량 D가 상당히 증가될 수 있으며, 이는 재처리를 보다 경제적으로 만든다.
건조된 플라스틱 폐기물이 다축 스크류 기계에서 용융 및 탈기되는 방법으로서, 탈기는 특히 압력 pabs에서 발생하고, 여기서: 3mbar ≤ pabs ≤ 50mbar, 특히 5mbar ≤ pabs ≤ 30mbar, 특히 10mbar ≤ pabs ≤ 25mbar, 그리고 특히 15mbar ≤ pabs ≤ 20mbar이며, 이는 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 건조된 플라스틱 폐기물의 용융으로 인해, 특히 결합된 내부 습도 비율이 방출된다. 방출된 내부 습도 비율과, 적용되는 경우 소량의 잔여 표면 습도 비율은 적어도 하나의 탈기 설비에 의해서 탈기되며 다축 스크류 기계로부터 배출된다. 습도 비율이 비교적 낮기 때문에, 다축 스크류 기계로부터 오직 소량의 습도 비율만이 배출되거나 탈기되면 된다. 그 결과, 적어도 하나의 탈기 설비는 탈기 공정에서 더 높은 압력 pabs에서 동작될 수 있다. 더 높은 압력 pabs으로 인해, 적어도 하나의 탈기 설비는 더 작고 보다 경제적인 크기를 가질 수 있다. 이것은 재처리를 보다 경제적으로 만든다.
또한 본 발명의 목적은 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물의 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 가능하게 하는 재처리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물을 재처리하기 위한 재처리 시스템에 의해 달성되며, 이 시스템은
- 플라스틱 폐기물을 가소화 및 재처리하기 위한 다축 스크류 기계, 및
- 플라스틱 폐기물을 다축 스크류 기계에 공급하기 위한 공급 장치를 구비하고,
여기서 공급 장치는 수송 라인에서 플라스틱 폐기물을 건조하기 위한 플래시 건조기를 포함한다. 본 발명에 따른 재처리 시스템의 장점은 이미 기술된 플라스틱 폐기물 재처리를 위한 본 발명에 따른 방법의 장점과 일치한다. 본 발명에 따른 재처리 시스템은 본 발명에 따른 방법과 관련하여 기술된 적어도 하나의 특징으로 추가로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 본 발명에 따른 재처리 시스템과 관련하여 기술된 적어도 하나의 특징에 의해 추가로 구현될 수 있다.
다축 스크류 기계는 특히 내부에 형성된 적어도 2개의 하우징 보어를 갖는 하우징을 포함한다. 적어도 2개의 하우징 보어 내에 적어도 2개의 처리 요소 샤프트가 배치된다. 적어도 2개의 처리 요소 샤프트는 연관된 회전 축을 중심으로 회전 구동될 수 있다. 처리 요소 샤프트는 특히 동일한 방향으로, 즉 동일한 회전 방향으로 회전 구동되고/되거나 단단히 맞물리도록 설계된다. 적어도 2개의 처리 요소 샤프트의 회전 구동은 분기 기어를 통해 구동 모터에 의해서 수행된다. 다축 스크류 기계는 특히 동방향 회전 2축 스크류 기계로서 설계되었다.
플래시 건조기는 다축 스크류 기계로 수송되는 동안 수송 라인에 있는 습한 플라스틱 폐기물을 건조시키는 역할을 한다. 플래시 건조기는 플라스틱 폐기물을 수송 라인에서 수송 방향으로 수송한다. 플래시 건조기는 수송 방향으로 다축 스크류 기계의 상류에 배치된다. 특히, 플래시 건조기와 다축 스크류 기계 사이에서 플라스틱 폐기물의 추가 가열 및/또는 건조가 발생하지 않는다.
플래시 건조기가 수송 라인, 흐르는 수송 가스를 생성하기 위한 흐름 생성기 및 수송 가스를 가열하기 위한 가열 설비를 포함하는 재처리 시스템은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 흐름 생성기에 의해, 흐르는 수송 가스가 수송 라인에서 생성된다. 수송 가스는 플라스틱 폐기물을 건조시키기 위해 가열 설비를 통해 가열된다. 바람직하게는, 가열 설비는 흐르는 수송 가스를 가열한다. 수송 라인은 수송 가스 및/또는 플라스틱 폐기물을 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 개구를 포함한다. 바람직하게는, 수송 라인은 수송 가스를 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 개구 및 플라스틱 폐기물을 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 개구를 포함한다. 수송 라인은 바람직하게는 건조된 플라스틱 재료를 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 개구를 포함한다. 플라스틱 폐기물을 공급하기 위한 적어도 하나의 공급 개구와 플라스틱 폐기물을 배출하기 위한 적어도 하나의 배출 개구 사이에서, 수송 라인은 길이 LF를 가지며, 여기서 특히: 5m ≤ LF ≤ 100m, 특히 10m ≤ LF ≤ 70m, 그리고 특히 20m ≤ LF ≤ 50m이다. 수송 라인은 적어도 부분적으로, 바람직하게는 길이 LF의 적어도 90%에 걸쳐 절연층으로 둘러싸인다.
흐름 생성기는 압력 또는 흡입 발생기로서 설계될 수 있다. 흐름 생성기는 수송 라인에 배치될 수 있다. 흐름 생성기는 특히 적어도 하나의 필터 및/또는 먼지 분리기의 하류에 배치된다. 흐름 생성기는 예를 들어 수송 팬을 포함한다.
가열 설비는 전기적으로 및/또는 가열된 가열 유체로, 예를 들어 물, 스팀, 열유체 및/또는 고온 가스로 동작될 수 있다. 가열 설비는 특히 가열 유체를 가열하기 위한 가열 장치 및/또는 가열 유체로부터 수송 가스로 열 에너지를 전달하기 위한 열 교환기를 포함한다.
플래시 건조기가 수송 가스로부터 건조된 플라스틱 폐기물을 분리하기 위한 분리 설비를 포함하는 재처리 시스템은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 분리 설비는 특히 수송 라인과 다축 스크류 기계 사이에 배치된다. 바람직하게는, 수송 라인의 배출 개구는 분리 설비로 개방된다. 분리 설비는 예를 들어 사이클론으로서 설계된다. 분리 설비는 건조된 플라스틱 폐기물을 습한 수송 가스로부터 분리하는 역할을 한다. 바람직하게는, 혼합기는 플라스틱 폐기물, 특히 플라스틱 폐기물의 서로 다른 배치(batch)들을 표준화하기 위해 분리 설비와 다축 스크류 기계 사이에 배치된다. 혼합기는 예를 들어 용기 및 용기 내에 위치한 건조된 플라스틱 폐기물을 혼합하기 위해 내부에 배치된 적어도 하나의 혼합 요소를 포함한다. 특히, 믹서에 의한 플라스틱 폐기물의 추가 건조가 더 이상 일어나지 않는다. 혼합기에서 가능한 온도 증가는 특히 10℃ 미만, 특히 5℃ 미만, 그리고 특히 1℃ 미만이다. 분리 설비는 특히 습한 수송 가스로부터 미분을 분리하기 위한 분리기에 연결된다.
플래시 건조기가 플라스틱 폐기물 건조 공정을 개선하기 위한 적어도 하나의 건조 요소를 포함하는 재처리 시스템은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 적어도 하나의 건조 요소는 습한 플라스틱 폐기물의 건조를 개선하거나 가속화하는 역할을 한다. 적어도 하나의 건조 요소는 특히 플라스틱 폐기물에 힘을 가하여 플라스틱 폐기물이 수송되는 동안 편향 및/또는 회전 및/또는 분산 및/또는 감속 및/또는 가속되도록 작용한다. 적어도 하나의 건조 요소는 특히 수송 라인의 일부이고 및/또는 수송 라인에 통합된다. 적어도 하나의 건조 요소는 특히 편향 라인 부분, 수직 라인 부분, 단면 변화 라인 부분 및/또는 방향 변화 성분으로서, 예를 들어 분산 성분 및/또는 선회 성분으로서 형성된다. 바람직하게는, 플래시 건조기는 N 개의 건조 요소를 가지며, 여기서: 1 ≤ N ≤ 20, 특히 2 ≤ N ≤ 16, 그리고 특히 4 ≤ N ≤ 12이다. 바람직하게는, 수송 라인은 U 개의 편향 라인을 가지며, 여기서: 1 ≤ U ≤ 10, 특히 2 ≤ U ≤ 8, 그리고 특히 3 ≤ U ≤ 6이다. 편향 라인 부분은 수송 가스 또는 수송된 플라스틱 폐기물을 감속 및 가속하는 역할을 하여 건조 공정을 향상시킨다. 편향 라인 부분은 파이프 벤드, 함께 용접된 연귀 절단 파이프 부분, T-피스, 편향 포트 및/또는 감마 형태 파이프 부분으로서 설계될 수 있다. 각각의 편향 라인 부분은 편향 각도 α를 정의하며, 여기서 특히: 10° ≤ α ≤ 150°, 특히 15° ≤ α ≤ 135°, 그리고 특히 20° ≤ α ≤ 120°이다. 바람직하게는, 플래시 건조기는 수직 라인 부분과 함께 적어도 하나의 편향 라인 부분을 포함한다. 일반적으로, 적어도 하나의 건조 요소의 건조 효과가 클수록 적용되는 수송 에너지가 더 높다.
공급 장치가 플라스틱 폐기물을 플래시 건조기에 적재하기 위한 계량 설비를 포함하고/하거나 공급 장치가 건조된 플라스틱 폐기물을 다축 스크류 기계에 공급하기 위한 계량 설비를 포함하는 재처리 시스템은, 단순하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 제 1 계량 설비는 습한 플라스틱 폐기물을 플래시 건조기에 적재하는 데에 이용된다. 제 1 계량 설비는 플라스틱 폐기물을 수송 가스에 정확하게 적재하는 것을 가능하게 한다. 제 1 계량 설비는 특히 중량 계량 유닛 및/또는 부피 계량 유닛 및/또는 공급 스크류 기계를 포함한다. 계량 설비는 수송 라인으로 개방된다. 제 1 계량 설비는 특히 수송 라인의 적어도 하나의 공급 개구에 연결된다. 제 1 계량 설비는 수송 가스를 가열하기 위한 가열 설비의 하류에, 특히 수송 방향으로 배치된다. 그 결과, 가열된 수송 가스에는 플라스틱 폐기물이 적재된다.
제 2 계량 설비는 건조된 플라스틱 폐기물을 다축 스크류 기계에 공급하는 역할을 한다. 특히, 계량 설비는 중량 계량 유닛 및/또는 부피 계량 유닛 및/또는 공급 스크류 기계를 포함한다. 바람직하게는, 제 2 계량 설비는 계량 유닛의 상류에 배치된 혼합기를 포함한다. 혼합기는 건조된 플라스틱 폐기물, 특히 플라스틱 폐기물의 서로 다른 배치들을 표준화하는 역할을 한다. 혼합기는 바람직하게는 용기 및 용기에 위치된 플라스틱 폐기물을 혼합하기 위해 그 안에 배치된 적어도 하나의 혼합 요소를 포함한다. 특히, 믹서는 플라스틱 폐기물의 추가 건조에 이용되지 않는다. 용기 내의 플라스틱 폐기물의 가능한 온도 증가는 특히 10℃ 미만, 특히 5℃ 미만, 그리고 특히 1℃ 미만이다. 제 2 계량 설비, 특히 계량 유닛은 바람직하게는 다축 스크류 기계의 공급 개구로 개방된다.
다축 스크류 기계가 건조된 플라스틱 폐기물을 탈기하기 위한 최소한 하나의 탈기 설비를 포함하는 재처리 시스템은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 보장한다. 적어도 하나의 탈기 설비에 의해, 용융 공정 중에 방출되는 내부 습기 또는 내부 습도 그리고 아마도 여전히 존재하는 플라스틱 폐기물의 표면 습기 또는 표면 습도가 다축 스크류 기계로부터 제거된다. 플라스틱 폐기물이 플래시 건조기에 의해서 건조되었다는 사실, 특히 표면 수분이 제거되었다는 사실로 인해서, 적어도 하나의 탈기 설비가 더 작게 치수화될 수 있다. 이것은 재처리의 경제적인 효율성을 증가시킨다. 적어도 하나의 탈기 설비의 부피 출력은 건조된 플라스틱 폐기물의 습도 비율, 다축 스크류 기계의 처리량 및 탈기에 필요한 압력 pabs에 따른다. 바람직하게는, 다축 스크류 기계는 수송 방향으로 차례로 배치되는 적어도 하나의 탈기 개구, 특히 적어도 2개의 탈기 개구를 포함한다. 적어도 하나의 탈기 설비와 연관된 탈기 구역에서, 재료 용융물은 특히 온도 TM을 가지며, 여기서: 265℃ ≤ TM ≤ 300℃, 특히 270℃ ≤ TM ≤ 285℃이다.
탈기 구역에서 재료 용융물의 체류 시간 vS는 특히 10s ≤ vS ≤ 45s, 특히 15s ≤ vS ≤ 30s이다. 바람직하게는, 적어도 하나의 탈기 설비는 수송 방향으로 차례로 배치된 적어도 2개의 탈기 개구를 갖는다. 특히, 탈기 구역은 다축 스크류 기계의 2개의 탈기 개구 사이에 위치된다. 적어도 하나의 탈기 설비는 특히 진공 펌프를 포함한다. 적어도 하나의 탈기 설비, 특히 진공 펌프는 바람직하게는 0.3 ㎥/kg 내지 2.5 ㎥/kg, 특히 0.5 ㎥/kg 내지 1.5 ㎥/kg, 그리고 특히 0.6 ㎥/kg 내지 1.2 ㎥/kg의 재료 용융물의 kg당 부피 흐름 속도로 동작된다.
공급 장치 및/또는 다축 스크류 기계를 제어하기 위한 제어 설비를 포함하는 재처리 시스템은 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 가능하게 한다. 특히, 제어 설비는 재처리 시스템이 청구범위 제 1 항 내지 제 17 항과 관련하여 기술된 적어도 하나의 특징에 따라 동작 가능하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징, 이점 및 세부사항은 일 실시예에 대한 아래의 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 공급 장치 및 다축 스크류 기계를 구비하는 플라스틱 폐기물, 특히 PET 폐기물을 재처리하기 위한 재처리 시스템의 개략도를 도시하고,
도 2는 도 1의 공급 장치의 플래시 건조기의 확대된 단면도를 도시하고,
도 3은 도 1의 다축 스크류 기계의 부분적으로 절단된 측면도를 도시하며,
도 4는 도 3의 다축 스크류 기계의 부분 절단 평면도를 도시한다.
도 1에 도시된 재처리 시스템(1)은 습한 플라스틱 폐기물(MW)의 재처리를 수행한다. 플라스틱 폐기물(MW)은 PET 폐기물(PET: 폴리에틸렌 테레프탈레이트)로서 형성된다. 재처리 시스템(1)은 플라스틱 폐기물을 가소화 및 재처리하기 위한 다축 스크류 기계(2) 및 플라스틱 폐기물을 다축 스크류 기계(2)에 공급하기 위한 공급 장치(3)를 포함한다.
공급 장치(3)는 제 1 계량 설비(4), 플래시 건조기(5) 및 제 2 계량 설비(6)를 포함한다. 제 1 계량 설비(4)는 습한 플라스틱 폐기물(MW)을 플래시 건조기(5)에 적재하는 데에 사용된다. 제 1 계량 설비(4)는, 예를 들어 공급 스크류 기계 및/또는 중량 계량 유닛 및/또는 부피 계량 유닛을 구비한다.
플래시 건조기(5)는 습한 플라스틱 폐기물(MW)을 건조시키는 역할을 한다. 플래시 건조기(5)는 수송 라인(7), 수송 방향(9)으로 흐르는 수송 가스(F)를 생성하기 위한 흐름 생성기(8), 수송 가스(F)를 가열하기 위한 가열 설비(10) 및 건조 과정으로 인해 습해진 수송 가스(F)로부터 플래시 건조기(5)에 의해 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 분리하기 위한 분리 설비(11)를 포함한다.
흐름 생성기(8)는 흡입 라인(13) 및 그 내부에 배치된 필터(14)를 통해 수송 가스(F)를 흡입하는 수송 팬(12)을 갖는다. 수송 가스(F)는 특히 공기이다.
가열 설비(10)는 연결 라인(17)을 통해 흐름 생성기(8)에 연결되고 수송 방향(9)으로 흐름 생성기(8)의 하류에 배치된다. 가열 설비(10)는 가열 유체를 가열하기 위한 가열 디바이스(15) 및 가열 유체로부터 수송 가스(F) 흐름으로 열 에너지를 전달하기 위해서 가열 디바이스(15)에 연결된 열 교환기(16)를 포함한다. 가열 유체는 예를 들어, 물, 증기, 열 오일 또는 가스이다. 열 교환기(16)는 연결 라인(17) 내에 배치된다. 대안적으로, 가열 설비(10)는 수송 가스(F)의 직접적인 전기 가열을 위해 설계될 수 있다.
연결 라인(17)은 수송 가스 공급 개구(18)를 통해 수송 라인(7)에 연결된다. 수송 라인(7)은 플라스틱 폐기물(MW)을 공급하기 위한 공급 개구(19)에서 시작한다. 수송 라인(7)은 분리 설비(11)로 이어지고 분리 설비(11)로 개방된다. 이를 위해서, 수송 라인(7)은 배출 개구(20)를 갖는다. 수송 라인(7)은 배출 개구(20)에서 종료한다. 수송 라인(7)은 공급 개구(19)로부터 배출 개구(20)까지의 길이(LF)를 가지며, 여기서 특히: 5m ≤ LF ≤ 100m, 특히 10m ≤ LF ≤ 70m, 그리고 특히 20m ≤ LF ≤ 50m이다. 수송 라인(7)은 에너지 손실을 줄이기 위해 절연층(32)으로 코팅될 수 있다. 절연층(32)은 도 1에만 도시되어 있다.
수송 방향(9)에서, 수송 라인(7)은 연속적으로 제 1 수평 라인 부분(21), 제 1 편향 라인 부분(22), 제 1 수직 라인 부분(23), 제 2 편향 라인 부분(24), 제 2 수평 라인 부분(25), 제 3 편향 라인 부분(26), 제 2 수직 라인 부분(27), 제 4 편향 라인 부분(28) 및 단면 변화 라인 부분(29)을 갖는다. 제 1 수평 라인 부분(21)내에, 분산 성분으로서 설계된 제 1 방향 변경 성분(30)이 배치된다. 제 2 수평 라인 부분(25) 내에, 선회 성분으로서 설계된 제 2 방향 변경 성분(31)이 배치된다. 편향 라인 부분(22, 24, 26, 28), 수직 라인 부분(23, 27), 단면 변화 라인 부분(29) 및 수평 라인 부분(21, 25) 내에 일체화된 방향 변경 성분(30, 31)은 각각이 플라스틱 폐기물(MW)의 건조를 향상시키는 역할을 하는 건조 요소를 형성한다. 건조는 각각의 건조 요소에 의해 가속화된다. 건조 요소는 플래시 건조기(5)의 일부이다.
바람직하게는, 플래시 건조기(5)는 N 개의 건조 요소를 가지며, 여기서 1 ≤ N ≤ 20, 특히 2 ≤ N ≤ 16, 특히 4 ≤ N ≤ 12이다. 바람직하게는, 수송 라인(7)은 U 개의 편향 라인 부분을 가지며, 여기서 1 ≤ U ≤ 10, 특히 2 ≤ U ≤ 8, 특히 3 ≤ U ≤ 6이다.
편향 라인 부분(22, 24, 26, 28) 각각은 편향 각도(α)를 둘러싸고, 여기서 특히 10° ≤ α ≤ 150°, 특히 15° ≤ α ≤ 135°, 그리고 특히 20° ≤ α ≤ 120°이다.
분리 설비(11)는 건조 과정으로 인해 습해진 수송 가스(F)로부터 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 분리하는 역할을 한다. 분리 설비(11)는 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 공급하기 위한 제 2 계량 설비(6)에 연결된다. 분리 설비(11)는 분리기(33)에 추가로 연결된다. 분리기(33)는 수송 가스(F)에 포함된 미분(A) 또는 먼지를 분리하는 역할을 한다. 분리기(33)는 플래시 건조기(5)의 일부이다.
제 2 계량 설비(6)는 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 다축 스크류 기계(2)로 공급하는 역할을 한다. 제 2 계량 설비(6)는, 예를 들어 공급 스크류 기계 및/또는 중량 계량 유닛 및/또는 부피 계량 유닛을 포함한다. 새로운 플라스틱 재료(MN)를 공급하기 위해, 공급 장치(3)는 제 3 계량 설비(34)를 갖는다. 제 3 계량 설비(34)는, 예를 들어 공급 스크류 기계 및/또는 중량 계량 유닛 및/또는 부피 계량 유닛을 포함한다.
다축 스크류 기계(2)는 건조된 폐플라스틱(MD) 및/또는 새로운 플라스틱 재료(MN)를 재료 용융물(MS)로 가소화하고 재료 용융물(MS)을 원재료(MR)로 처리 또는 재처리하는 역할을 한다. 다축 스크류 기계(2)는 동방향 회전 이축 스크류 기계로서 구성된다. 다축 스크류 기계(2)는 차례로 배치된 복수의 하우징 부분(36 내지 43)으로 이루어진 하우징(35)을 포함한다. 하우징 부분(36 내지 43)은 함께 결합되어 하우징(35)을 형성한다. 2개의 하우징 보어(44, 44')는 단면이 수평 8자 형태를 갖는, 서로 평행하고 서로 상호관통하는 하우징(35) 내에 형성된다. 2개의 처리 요소 샤프트(45, 45')가 하우징 보어(44, 44') 내에 동심으로 배치되고 구동 모터(46)에 의해 연관된 회전 축(47, 47')을 중심으로 회전 구동될 수 있다. 분기 기어(48) 및 커플링(49)은 처리 요소 샤프트(45, 45')와 구동 모터(46) 사이에 배치된다. 치료 요소 샤프트(45, 45')는 동일한 방향으로 구동되고, 즉 구동 모터(46)에 의해 회전 축(47, 47')을 중심으로 동일한 회전 방향으로 구동된다.
다축 스크류 기계(2)는 연속으로 수송 방향(9'), 유입 구역(50), 가소화 및 균질화 구역(51), 탈기 구역(52) 및 배출 구역(53)을 갖는다.
유입 구역(50)에서, 하우징 부분(36)은 공급 개구(54)를 갖는다. 주입 호퍼(55)는 공급 개구(54) 내로 개방된다. 유입 구역(50)에서, 처리 요소 샤프트(45, 45')는 스크류 요소(56, 56')를 포함하며, 이는 연관된 샤프트(57, 57') 상에 회전 가능하게 고정된 방식으로 배치되고 수송을 위한 역할을 한다.
가소화 및 균질화 구역(51)에서, 건조된 플라스틱 폐기물(MD) 및/또는 새로운 플라스틱 재료(MN)가 가소화 또는 용융되며 재료 용융물(MS)이 균질화된다. 가소화 및 균질화를 위해서, 반죽(kneading) 요소(58, 58')가 가소화 및 균질화 구역(51)의 샤프트(57, 57') 상에 회전 가능하게 고정된 방식으로 배치된다. 바람직하게는, 서로 일체로 형성된 복수의 반죽 디스크를 포함하는 반죽 블록이 가소화 및 균질화 영역(57, 57') 내의 샤프트(57, 57') 상에 배치된다.
탈기 구역(52)은 재료 용융물(MS)을 탈기하는 역할을 한다. 탈기 개구(59, 60)는 탈기를 위한 하우징 부분(39, 42) 내에 형성된다. 다축 스크류 기계(2)는 탈기 개구(59, 60)에 연결된 탈기 설비(61)를 포함한다. 탈기 설비(61)는 탈기 라인(63)을 통해 탈기 개구(59, 60)에 연결된 진공 펌프(62)를 포함한다. 탈기 구역(52) 내에, 스크류 요소(64, 64') 및 반죽 요소(65, 65')는 회전 가능하게 고정된 방식으로 샤프트(57, 57') 상에 배치된다. 바람직하게는, 하나의 조각으로 서로 연결된 복수의 반죽 디스크로부터 형성된 반죽 블록이 탈기 구역(52)에 배치된다.
배출 구역(53)에서, 스크류 요소(66, 66')는 원재료(MR)를 배출하기 위해 회전 가능하게 고정된 방식으로 샤프트(57, 57') 상에 배치된다. 하우징(35)을 폐쇄하는 노즐 플레이트(67)는 마지막 하우징 부분(43) 상에 배치되고 배출 개구(68)를 형성한다.
재처리 시스템(1)은 공급 장치(3) 및/또는 다축 스크류 기계(2)를 제어하기 위한 제어 설비(69)를 포함한다. 제어 설비(69)는 공급 장치(3) 및 다축 스크류 기계(2)와 신호 통신한다.
재처리 시스템(1)의 기능적 원리 및 플라스틱 폐기물(MW)을 재처리하는 방법이 아래에 기술된다:
제 1 계량 설비(4)에 습한 플라스틱 폐기물(MW)이 공급된다. 습한 플라스틱 폐기물(MW)은 분쇄 및 세척된다. 습한 플라스틱 폐기물(MW)은 예를 들어 큰 가방에 넣어 운송된다. 플라스틱 폐기물(MW)은 용융 온도 TS를 가지며, 여기서 특히: 250℃ ≤ TS ≤ 260℃이다.
수송 가스(F)는 수송 속도 vG로 수송 방향(9)으로 흐름 생성기(8)에 의해 이동된다. 특히 수송 라인의 수송 속도 vG에: 5m/s ≤ vG ≤ 50m/s, 특히 10m/s ≤ vG ≤ 45m/s, 특히 15m/s ≤ vG ≤ 40m/s이 적용된다.
가열 설비(10)에 의해, 수송 가스(F)가 가열되고 수송 라인(7)에서 온도 TG를 갖는다. 특히 온도 TG에: 70℃ ≤ TG ≤ 250℃, 특히 80℃ ≤ TG ≤ 220℃, 특히 90℃ ≤ TG ≤ 190℃가 적용된다.
온도 TG의 경우, 용융 온도 TS에 따라 특히: TS - 100℃ ≤ TG < TS, 특히 TS - 80℃ ≤ TG ≤ TS - 10℃, 그리고 특히 TS - 60℃ ≤ TG ≤ TS - 20℃이 적용된다.
제어 설비(69)는 질량 mG의 수송 가스(F)에 질량 mM의 플라스틱 폐기물(MW)이 적재되는 방식으로 제 1 계량 설비(4) 및 흐름 생성기(8)를 제어한다. 비율 mM/mG은 하중으로도 지칭된다. 하중에 대해, 특히: 0.3 ≤ mM/mG ≤ 4, 특히 0.4 ≤ mM/mG ≤ 3, 그리고 특히 0.5 ≤ mM/mG ≤ 2이 적용된다.
플라스틱 폐기물(MW)은 수송 가스(F)로 공급될 때 공급 습도 비율 ψ1을 가지며, 여기서: 4000ppm ≤ ψ1 ≤ 50000ppm, 특히 5000ppm ≤ ψ1 ≤ 35000ppm, 그리고 특히 6000ppm ≤ ψ1 ≤ 20000ppm이다. 플라스틱 폐기물(MW)은 수송 라인(7)에서 플래시 건조기(5)에 의해 건조되어, 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 수송 가스(F)로부터 배출될 때 배출 습도 비율 ψ2를 가지며, 여기서: 3000ppm ≤ ψ2 ≤ 6000ppm, 특히 3500ppm ≤ ψ2 ≤ 5500ppm, 그리고 특히 4000ppm ≤ ψ2 ≤ 5000ppm이다.
공급 습도 비율 ψ1은 다음과 같이 정의되고:
ψ1 =
Figure pat00004
=
Figure pat00005
,
여기서,
mW1은 공급 시의 습기 또는 수분의 질량을 나타내고,
mM은 공급 시의 습한 플라스틱 폐기물(MW)의 질량을 나타내며,
mMt는 건조 또는 무수 플라스틱 폐기물의 질량을 나타낸다.
배출 습도 비율 ψ2는 다음과 같이 정의되고:
ψ2 = =
Figure pat00006
,
여기서,
mW2는 배출 시의 습기 또는 수분의 질량을 나타내며,
mMD는 배출 시의 건조된 플라스틱 폐기물(MD)의 질량을 나타낸다.
단위 ppm은 "parts per million"의 약자이며 kg 단위의 질량 mM 또는 mMD에 관련된 mg 단위의 질량 mW1 또는 mW2를 기술한다.
습기 또는 습도는 플라스틱 폐기물(MW) 또는 폐기물(MD) 내에 결합된 내부 습도 및 표면 습도로 구성된다. 따라서, 공급 습도 비율 ψ1은 내부 습도 ψI와 표면습도 ψO1로 구성된다. 다음이 적용된다:
ψ1 = ψI + ψO1.
내부 습도 비율 ψI는 플라스틱 폐기물(MW) 또는 폐기물(MD)에 결합되며 플래시 건조기(5)에 의해서 플라스틱 폐기물(MW)을 건조하는 과정에도 불구하고 본질적으로 일정하게 유지된다. 대조적으로, 표면 습도 비율 ψO1은 플라스틱 폐기물(MW)의 표면 상에 위치되며 플래시 건조기(5)에 의한 건조 공정에 의해서 적어도 70 중량%, 특히 적어도 80 중량%, 그리고 특히 적어도 90 중량%까지 제거된다. 따라서 배출 습도 비율 ψ2에:
ψ2 = ψI + ψO2이 적용되고,
여기서 ψO2는 배출 시의 건조된 플라스틱 폐기물(MD)의 표면 습도 비율을 표시한다. 특히:
0ppm ≤ ψO2 ≤ 3000ppm, 특히 100ppm ≤ ψO2 ≤ 2500ppm, 그리고 특히 300ppm ≤ ψO2 ≤ 2000ppm이 적용된다.
플라스틱 폐기물(MW)은 수송 라인(7)에서 공동 흐름으로 수송 가스(F)에 의해 수송되고 다축 스크류 기계(2)로 수송되는 동안 건조된다. 건조 요소는 건조 또는 건조 효과를 개선하고 플라스틱 폐기물(MW)의 건조 과정을 가속화한다. 건조 요소에 의해 플라스틱 폐기물(MW)에 적어도 하나의 힘이 가해져 건조 효과가 향상된다. 플라스틱 폐기물(MW)은 제 1 방향 변경 성분(30) 또는 분산 성분(30)에 의해 제 1 수평 라인 부분(21)에 분산되며, 그 다음 제 1 편향 라인 부분(22)에 의해 편향각도 α만큼 편향된다. 그에 따라 플라스틱 폐기물(MW)에 가해진 힘은 건조 효과를 향상시키고 건조 과정을 가속화한다. 제 1 수직 라인 부분(23)에서, 중력으로 인해 수송 속도(vG)가 감소된다. 감속의 결과로서, 한편으로는 플라스틱 폐기물(MW)에 힘이 가해지고 다른 한편으로는 수송 가스(F)에서 플라스틱 폐기물(MW)의 체류 시간 tG이 증가된다. 제 2 편향 라인 부분(24)에 의해, 플라스틱 폐기물(MW)이 다시 편향 각도 α만큼 편향된 후에, 제 2 방향 변경 성분(31) 또는 선회 성분에 의해서 제 2 수평 라인 부분(25)에서 회전되며, 제 3 편향 라인 부분(26)에 의해 편향 각도 α만큼 다시 편향된다. 이를 통해 가해지는 힘은 건조 효과를 향상시키고 건조 과정을 가속화한다. 제 2 수평 라인 부분(25)으로 인해, 플라스틱 폐기물(MW)은 그 사이에 다시 가속된 후에 제 2 수직 라인 부분(27)에서 다시 감속된다. 제 2 수직 라인 부분(27)에 의해, 체류 시간 tG이 추가로 증가될 수 있다. 이어서, 제 4 편향 라인 부분(28)에 의해, 플라스틱 폐기물(MW)이 다시 편향 각도 α만큼 편향되고 수평으로 배치된 단면 변화 라인 부분(29)에서 먼저 가속된 다음 다시 감속된다. 이것을 토해서 인가된 힘은 건조 효과를 향상시키고 건조 과정을 가속화한다. 플라스틱 폐기물(MW)은 수송 라인(7) 또는 수송 가스(F)에서 체류 시간 tG를 가지며, 여기서 특히: 2s ≤ tG ≤ 10s, 특히 3s ≤ tG ≤ 8s, 그리고 특히 3s ≤ tG ≤ 6s이다. 플라스틱 폐기물(MW)이 배출 개구(20)를 통해 수송 라인(7)을 나갈 때, 이는 건조된 플라스틱 폐기물(MD)로 지칭된다.
분리 설비(11)에 의해, 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 습한 수송 가스(F)로부터 분리된다. 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 제 2 계량 설비(6)로 공급된다. 습한 수송 가스(F)는 분리기(33)에 공급되고, 미분(A)이 분리된다. 여과된 수송 가스(F)는 수송 가스(F)의 열 또는 열 에너지가 열 교환기를 통해 다시 이용될 수 있도록 환경 또는 흐름 생성기(8)로 다시 흐른다.
플라스틱 폐기물(MW)은 플래시 건조기(5)에 의해서 온도 ΔT만큼 가열된다. 특히, 온도 ΔT에는: 2℃ ≤ ΔT ≤ 80℃, 특히 5℃ ≤ ΔT ≤ 70℃, 그리고 특히 10℃ ≤ ΔT ≤ 60℃가 적용된다.
플라스틱 폐기물(MD)은 특히 추가적인 가열 및/또는 추가적인 건조 없이, 플래시 건조기(5) 후에 다축 스크류 기계(2)로 공급된다. 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 특히 온도 TK에서 다축 스크류 기계(2)에 공급되며, 여기서 온도 TK에 대해 특히: 0℃ ≤ TK ≤ 100℃, 특히 10℃ ≤ TK ≤ 90℃, 특히 20℃ ≤ TK ≤ 80℃, 특히 30℃ ≤ TK ≤ 70℃, 그리고 특히 40℃ ≤ TK ≤ 60℃가 적용된다. 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 특히 비결정화된 상태에서 다축 스크류 기계(2)에 공급된다.
건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 제 2 계량 설비(6)에 의해서 주입 호퍼(55) 및 공급 개구(54)를 통해 다축 스크류 기계(2)로 공급된다. 만약 원하거나 필요하다면, 새로운 플라스틱 재료(MN)가 제 3 계량 설비(34)에 의해서 주입 호퍼(55) 및 공급 개구(54)를 통해 다축 스크류 기계(2)로 공급될 수 있다.
공급된 플라스틱 폐기물(MD) 및/또는 새로운 플라스틱 재료(MN)는 수송 방향(9')으로 유입 구역(50)에서 가소화 및 균질화 구역(51)으로 수송된다. 가소화 및 균질화 구역(51)에서, 플라스틱 폐기물(MD)은 및/또는 새로운 플라스틱 재료(MN)가 가소화 및 균질화된다. 가소화는 플라스틱 폐기물(MD)에 결합된 내부 습도를 방출시킨다. 방출된 내부 습도 및 남아있는 표면 습도는 탈기 구역(52) 내의 하우징 보어(44, 44')로부터 제거된다. 이를 위해서, 진공 펌프에 의해서 압력 pabs가 생성되며 탈기 개구(59, 60) 및 탈기 라인(63)을 통해 하우징 보어(44, 44') 내에 우세한 습도가 추출된다. 탈기 시에 압력 pabs에 대해, 특히: 3 mbar ≤ pabs ≤ 50 mbar, 특히 5 mbar ≤ pabs ≤ 30 mbar, 특히 10 mbar ≤ pabs ≤ 25 mbar, 그리고 특히 15 mbar ≤ pabs ≤ 20 mbar이다.
표면 습도가 플래시 건조기(5)에 의해 습한 플라스틱 폐기물(MW)로부터 본질적으로 완전히 제거되었다는 사실로 인해서, 오직 건조된 플라스틱 폐기물(MD)로부터 생성된 내부 습도만이, 즉 상당히 낮은 습도만이 재료 용융물(MS)로부터 제거된다. 이것은 탈기 설비(61)가 더 작은 치수를 가질 수 있고 더 낮은 압력 pabs에서 동작될 수 있음을 의미한다.
재료 용융물(MS)은 탈기 구역(52)에서 온도 TM을 가지며, 여기서 특히: 265℃ ≤ TM ≤ 300℃, 특히 270℃ ≤ TM ≤ 285℃이다. 탈기 구역(52)에서 재료 용융물(MS)의 체류 시간(vM)은 특히 10초 내지 45초, 그리고 특히 15초 내지 30초이다. 1kg의 재료 용융물(Ms)과 관련하여, 탈기 설비(61)는 0.3㎥/kg 내지 2.5㎥/kg, 특히 0.5㎥/kg 내지 1.5㎥/kg, 그리고 특히 0.6㎥/kg 내지 1.2㎥/kg의 부피 흐름 비율로 동작된다.
가소화, 균질화 및 탈기를 통해, 플라스틱 폐기물(MD)은 새로운 원재료(MR)로 처리되거나 재처리된다. 결과적인 원재료(MR)는 그 다음 배출 개구(68)를 통해서 배출 구역(53)을 통해 배출된다. 이어서, 원재료(MR)는 일반적인 방식으로 추가 처리, 예를 들어 여과 및/또는 과립화될 수 있다.
건조된 플라스틱 폐기물(MD)이 다축 스크류 기계(2)에 공급된다는 사실로 인해, 다축 스크류 기계(2)에 의해서 보다 높은 처리량 D으로 처리가 수행될 수 있다. 처리량 D에 대해, 특히: 500kg/h ≤ D ≤ 25000kg/h, 특히 1000kg/h ≤ D ≤ 20000kg/h, 그리고 특히 1500kg/h ≤ D ≤ 15000kg/h이 적용된다.
플래시 건조기(5)는 습한 플라스틱 폐기물(MW)의 간단하고, 에너지 효율적이며 경제적인 건조를 가능하게 한다. 플래시 건조기(5)는 공간을 거의 필요로 하지 않고, 에너지 소비가 적으며 투자 및 운영 비용이 낮다. 플라스틱 폐기물(MW)은 부드럽게 건조된다. 건조는 다축 스크류 기계(2)에 의한 후속 재처리를 단순화한다. 다축 스크류 기계(2)로부터 제거되어야 하는 습기가 적기 때문에, 탈기 설비(61)는 작은 치수를 가질 수 있으며 더 낮은 압력 pabs에서 동작될 수 있다. 그 결과로서, 처리량 D가 증가될 수 있다. 전반적으로, 방법 또는 재처리 시스템(1)은 플라스틱 폐기물(MW), 특히 PET 폐기물의 간단하고, 에너지 효율적이고, 경제적이고, 신뢰 가능하며 효과적인 재처리를 가능하게 한다.

Claims (21)

  1. 플라스틱 폐기물 재활용 방법으로서,
    - 플라스틱 폐기물(MW)을 제공하는 단계,
    - 수송 라인(7)에서 플래시 건조기(5)를 이용하여 플라스틱 폐기물(MW)을 건조시키는 단계,
    - 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 다축 스크류 기계(2)에 공급하는 단계, 및
    - 상기 다축 스크류 기계(2)를 이용하여 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 재처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물은 PET 폐기물인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물(MW)은 수송 가스(F)에 의해 수송되고 상기 다축 스크류 기계(2)로 수송되는 중에 건조되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수송 라인(7) 내의 수송 가스(F)는 온도 TG를 가지며, 여기서: 70℃ ≤ TG ≤ 250℃인 것으로 특징지어지는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물(MW)은 용융 온도 TS를 가지고 수송 라인(7) 내의 수송 가스(F)는 온도 TG를 가지며, 여기서: TS - 100℃ ≤ TG < TS인 것으로 특징지어지는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    질량 mG의 수송 가스(F)에 질량 mM의 플라스틱 폐기물(MW)이 적재되고, 여기서: 0.3 ≤ mM/mG ≤ 4인 것으로 특징지어지는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수송 라인(7) 내의 수송 가스(F)는 수송 속도 vG를 가지며, 여기서: 5m/s ≤ vG ≤ 50m/s인 것으로 특징지어지는, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물(MW)은 수송 가스(F)에서의 체류 시간 tG를 가지며, 여기서: 2초 ≤ tG ≤ 10초인 것으로 특징지어지는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물(MW)은 수송 중에 편향, 회전, 분산, 감속 및 가속 중 적어도 하나를 겪는 것으로 특징지어지는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물(MW) 중 적어도 하나는 수송 가스(F)에 공급될 때 공급 습도 비율 ψ1을 가지고, 여기서: 4000ppm ≤ ψ1 ≤ 50000ppm이고,
    상기 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 수송 가스(F)로부터 배출될 때 배출 습도 비율 ψ2를 가지며, 여기서: 3000ppm ≤ ψ2 ≤ 6000ppm인 것으로 특징지어지는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조된 플라스틱 폐기물(MD)의 처리는 처리량이 D인 다축 스크류 기계(2)에 의해 수행되며, 여기서: 500kg/h ≤ D ≤ 25000kg/h인 것으로 특징지어지는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조된 플라스틱 폐기물(MD)은 상기 다축 스크류 기계(2)에서 용융 및 탈기되는 것으로 특징지어지는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    압력 pabs에서 탈기가 발생하며, 여기서: 3mbar ≤ pabs ≤ 50mbar인, 방법.
  14. 플라스틱 폐기물을 재처리하기 위한 재처리 시스템으로서,
    - 플라스틱 폐기물(MW)을 가소화 및 재처리하기 위한 다축 스크류 기계(2), 및
    - 플라스틱 폐기물(MD)을 다축 스크류 기계(2)에 공급하기 위한 공급 장치(3)를 포함하고,
    상기 공급 장치(3)는 수송 라인(7)에서 플라스틱 폐기물(MW)을 건조시키기 위한 플래시 건조기(5)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 폐기물은 PET 폐기물인, 재처리 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 플래시 건조기(5)는 수송 라인(7), 수송 가스(F)의 흐름을 생성하기 위한 흐름 생성기(8) 및 수송 가스(F)를 가열하기 위한 가열 설비(10)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 플래시 건조기(5)는 수송 가스(F)로부터 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 분리하기 위한 분리 설비(11)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 플래시 건조기(5)는 플라스틱 폐기물(MW)의 건조 공정을 향상시키기 위한 적어도 하나의 건조 요소(22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 31)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  19. 제 14 항에 있어서,
    공급 장치(3) 중 적어도 하나는 플라스틱 폐기물(MW)을 상기 플래시 건조기(5) 내에 적재하기 위한 계량 설비(4)를 포함하며,
    상기 공급 장치(3)는 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 다축 스크류 기계(2)에 공급하기 위한 계량 설비(6)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 다축 스크류 기계(2)는 건조된 플라스틱 폐기물(MD)을 탈기하기 위한 적어도 하나의 탈기 설비(61)를 포함하는 것으로 특징지어지는, 재처리 시스템.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 공급 장치(3) 및 상기 다축 스크류 기계(2) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 설비(69)에 의해서 특징지어지는, 재처리 시스템.
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