KR20230058835A - 오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치 - Google Patents

오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐, 폐합성수지 등의 폐기물을 처리과정시 발생하는 기체(유증기)로부터 타르와 같은 불순물을 분리하여 오일을 재사용할 수 있도록 하는 오일포집을 위한 정제기 및 이를 구비하는 열분해처리장치에 관한 것으로, 상세하게는 폐플라스틱과 같은 폐기물을 열분해하여 재처리하는 과정중에서 발생하는 기체 내의 오일을 포집함에 있어 기체 내에 오일과 함께 포함되어 있는 불순물(타르, 이물질 등)에 의한 배관의 막힘현상을 방지하고, 배관 청소와 같은 처리가 필요로 하지 않도록 이루어진 오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치에 관한 것이다.

Description

오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치{Purification device for oil collection and A thermal decomposition treatment device with this}
본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐, 폐합성수지 등의 폐기물을 처리과정시 발생하는 기체(유증기)로부터 타르와 같은 불순물을 분리하여 오일을 재사용할 수 있도록 하는 오일포집을 위한 정제기 및 이를 구비하는 열분해처리장치에 관한 것으로, 상세하게는 폐플라스틱과 같은 폐기물을 열분해하여 재처리하는 과정중에서 발생하는 기체 내의 오일을 포집함에 있어 기체 내에 오일과 함께 포함되어 있는 불순물(타르, 이물질 등)에 의한 배관의 막힘현상을 방지하고, 배관 청소와 같은 처리가 필요로 하지 않도록 이루어진 오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 국민생활 수준이 향상됨에 따라 1회용 플라스틱 사용량 증가와, 생선류의 소비량이 증가함에 따라 발생하는 그물망이 지속적으로 증가하고 있는데, 상기 1회용 폐플라스틱과 같은 폐자재의 경우에는 지중에 매립시 심각한 토양 오염을 유발하고, 상기 그물망과 같은 폐자재는 바다에 투기된 상태로 수거가 제대로 이루어지지 못해 바다의 생태계를 심각한 수준으로 오염시키면서 바다의 사막화 현상, 기형된 물고기 발견, 그리고 바닷속 생태계의 혼란을 야기시키기에 이르렀다.
이와 같은 생태계의 혼란 현상을 줄이고, 재활용 효율을 높이고자 다양한 기술을 개발 중에 있으며, 이중 하나의 방법으로 폐플라스틱과 같은 폐기물을 열분해방법으로 에너지 재활용을 향상시키고자 하는 기술이 개발되고 있다.
이와 같은 폐기물을 열분해방법을 이용한 특허기술에는 등록특허 제1522997호인 저온 열분해를 통한 폐자재의 재생연료유 생산장치, 등록특허 제2029047호인 왁스 재처리장치를 구비하는 저온 열분해유 생산장치 및 본 출원인이 제공한 등록특허 제1869333호인 열분해기용 정제기 등이 있다.
전술된 특허기술들은 열분해시 발생한 기체(배출가스, 유증기) 내에 포함되어 있는 왁스(오일)을 회수하고자 하는 기술로, 수조를 이용하여 기체를 냉각시켜 기체 내에 포함되어 있는 왁스(오일)을 회수하도록 하고 있다.
그러나 종래의 기술로 제공되어 있는 기술들은 보통 다수의 배관을 사용하여 기체를 안내하고 있어 타르를 포함하는 불순물에 의한 배관의 막힘현상으로 인하여 가동효율이 떨어지고, 기체를 수조 내를 통과시키지 못함에 따라 냉각의 시간이 오래걸려 정제기의 크기가 커지고, 제작비용이 상승하는 등의 다양한 문제점을 야기시키고 있다.
또한, 열분해기(가열로)의 가동 중단시 냉각으로 열분해기 내에 발생하는 진공현상에 의한 수조물의 역류현상을 방지하고자 역류방지용 차단밸브를 설치하여 열분해기(가열로) 측으로 수조물이 역류하는 현상을 방지하고 있다.
그러나, 역류현상을 방지하고자 사용한 역류방지용 차단밸브를 차단상태에서 열림상태로 전환시키지 않고 열분해기(가열로)를 가동시켜 폭발과 같은 대형 안전사고를 발생시키는 등의 문제점을 야기시키고 있다.
(KR) 등록특허 10-1522997 (KR) 등록특허 10-2029047 (KR) 등록특허 10-1869333
이에 본 발명은 종래의 기술이 가지는 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명은 오일포집을 위한 정제기의 제작함에 있어 다수의 정제실을 구획하되, 배관을 사용하지 않음으로서 제작비용을 절감하도록 하는 한편, 다수의 정제실로 안내되는 배출가스(기체)를 각각의 수조 수면 아래로 안내하여 냉각 효율과 불순물의 분리효율을 높이고자 한다.
또한, 열분해기의 정지시 냉각으로 발생하는 진공현상에 의한 수조물의 역류현상을 차단밸브를 사용하지 않고 방지할 수 있도록 하고자 한다.
상기 목적을 달성하고자 하는 본 발명인 오일포집을 위한 정제기는,폐기물을 가열하여 분해시키는 열분해기에서 발생하는 기체(유증기)로부터 수조를 이용하여 타르를 포함하는 불순물을 분리하는 오일포집을 위한 정제기에 있어서, 일측에 열분해기와 연결되어 기체가 공급되는 기체유입관과, 상기 기체유입관 타측으로 불순물을 제거시킨 기체를 배출하는 기체배출구와, 수조를 이용한 복수의 정제실로 구획하는 기체연통로가 형성된 구획용 격판을 구비한 정제기 몸체와; 상기 정제실의 하측에 형성되어 불순물을 포집하여 배출하는 불순물배출장치와; 상기 기체연통로를 통과한 기체를 수조의 수면 아래로 안내하도록 하단부가 수조의 수면아래에 위치하여 기체를 수면 아래로 안내하는 수직안내통로를 형성하는 수직안내격판을 가지는 기체안내격판을 포함하도록 하여, 상기 기체유입관을 통하여 공급되는 기체는 복수의 정제실을 통과하되, 각 정제실의 수조 내의 수면 아래로 안내되어 불순물이 제거되도록 이루어진다.
상기 정제기 몸체의 외측에는 가열되는 현상을 방지하고자 냉각용 챔버가 더 구비될 수도 있다.
상기 기체안내격판은 수직안내통로를 형성하는 수직안내격판의 하단부에 수조의 수면아래에 위치하는 다수의 구멍이 형성되어 있는 다공형 수평안내격판을 포함하도록 이루어진다.
상기 열분해기의 냉각시 정제기 몸체에 형성된 정제실 내 수조물이 열분해기 내로 유입되는 것을 방지하는 기체유입관은 역류방지기에 연결되며, 상기 역류방지기는 다량의 수조물을 수용할 수 있도록 소정의 내부공간을 구비하는 역류방지용 몸체와, 상기 역류방지용 몸체의 내부 일측에 설치된 열분해기와 연결되고 상측부분에 다수의 기체통로용 홀이 형성된 역류방지용 다공연도와, 상기 역류방지용 다공연도의 타측 하단부분에 기체유입관과 연결되는 기체배출연결부를 포함하여, 상기 열분해기가 냉각으로 진공현상이 발생시 역류되는 정제실 내 수조물이 역류방지용 몸체에 저장되고, 진공현상의 해제시 역류방지용 몸체에 저장된 수조물이 다시 정제실로 회수되도록 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 오일포집을 위한 정제기는 열분해처리장치에 구비된다.
이와 같이 이루어진 본 발명인 오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치에 대한 효과를 살펴보면,
본 발명인 오일포집을 위한 정제기는 다수의 정제실을 형성함에 있어 배관을 사용하지 않음으로써 타르를 포함하는 불순물에 의한 배관막힘 현상을 해결할 수 있으며, 배관의 사용을 하지 않고 제작을 함으로써 제작이 용이하고, 제품의 비용을 절감할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명인 오일포집을 위한 정제기는 기체가 다수의 정제실로 이동하되, 각 정제실에 구비되어 있는 수조의 수면 아래로 안내됨으로써 기체의 냉각 효과와 불순물의 분리효율이 상승한다.
또한, 정제실의 수조 내의 수면 아래로 안내하기 위하여 구비되는 기체안내격판에 형성된 다공형 수평안내격판에 의하여 기체(유증기)는 장시간 수조물에서 냉각되어 불순물의 분리효율을 높일 수 있다.
또한, 역류방지기에 의하여 열분해기의 냉각으로 진공발생시 수조물이 열분해기 측으로 열류하는 현상을 방지할 수 있으며, 제 가동시 수조물이 원래의 정제실의 수조로 복귀될 수 있어, 수조물의 역류현상에 의하여 열분해기의 내부가 오염되는 현상을 방지할 수 있으며, 역류방지를 위한 별도의 차단밸브를 구비하지 않음으로써 차단밸브의 미개폐로 인한 안전사고 등을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기가 구비된 열분해처리장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 설치상태를 표현하는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 평면개략도.
도 4는 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 정면을 표현한 정단면 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 평면을 표현한 평단면 개략도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 정면을 표현한 정단면 개략도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 요부를 표현한 상세 사시개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예인 오일포집을 위한 정제기의 요부를 표현한 상세단면개략도.
도 9와 10은 본 발명의 실시 예인 오일포집을 위한 정제기에 구비되는 역류방지기에 대한 개략도이며, 도 8은 열분해기의 정상 가동상태 시를 표현한 것이며, 도 9는 열분해기가 가동 중지로 냉각되어 진공현상이 발생시 상태를 표현한 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 폐플라스틱, 폐비닐, 폐합성수지 등의 폐기물을 처리과정시 발생하는 기체(유증기)로부터 오일과 함께 기체 내에 포함되어 있는 불순물(타르, 이물질 등)을 분리하여 오일을 재사용할 수 있도록 하는 오일포집을 위한 정제기 및 이를 구비하는 열분해처리장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명인 오일포집을 위한 정제기를 구비하는 열분해처리장치(A)의 구성을 표현하고 있다.
열분해처리장치(A)는, 폐기물을 가열하여 분해시키기고자 하는 열분해기(1)와, 상기 열분해기(1)에서 배출되는 배출가스를 냉각시키는 기체분리기(2)와, 상기 기체분리기(2)와 연결되어 기체로부터 타르를 포함하는 불순물를 분리하는 오일포집을 위한 정제기(4)와, 상기 기체분리기(2)와 정제기(4) 사이에 구비되어 정제기(4) 내 수조물이 열분해기(1) 측으로 역류현상을 방지하는 역류방지기(3)와, 상기 정제기(4)에서 배출되는 기체 내의 오일을 포집하기 위한 1개 이상의 콘덴셔로 이루어진 콘덴셔부(5)와, 상기 콘덴셔부(5)에서 포집된 오일 내의 수분을 제거하는 유수분리기(6)와, 상기 콘덴셔부(5)에서 배출된 기체 내의 먼지 및 유해가스를 제거하도록 하는 가스세정기(7)와, 상기 유수분리기(6)에서 분리된 오일을 저장하고 열분해기(1)에 설정된 양으로 공급하도록 이루어진 오일탱크(8)와, 상기 정제기(4)에서 분리된 불순물을 열분해기(1) 측으로 이동시키는 불순물공급장치(9)를 포함한다.
상기 열분해기(1)는 폐플라스틱, 폐비닐, 폐합성수지 등의 폐기물을 가열하여 열분해시키고, 상기 열분해기(1)에서 배출되는 배출가스인 기체(유증기)는 기체분리기(2)를 통과한 후 역류방지기(3)를 거쳐 정제기(4)에 공급된다.
상기 기체분리기(2)는 배출가스인 기체(유증기)를 냉각시킬 수 있는 배출가스를 안내하는 연도관(2a)와 상기 연도관(2a) 외측면에 형성된 냉각챔버(2b)의 구성을 포함한다.
상기 역류방지기(3)는 기체분리기(2)와 정제기(4) 사이에 위치하여 열분해기(1)의 정지상태로 냉각시 진공현상으로 인하여 정제기(4) 내 수조물이 열분해기(1) 내로 역류하는 현상을 방지한다.
도 9와 도 10을 참조하면,
상기 역류방지기(3)는 다량의 수조물을 수용할 수 있도록 소정의 내부공간을 구비하는 역류방지용 몸체(3a)와, 상기 역류방지용 몸체(3a)의 내부 일측에 설치된 열분해기(1)와 연결되고 상측부분에 다수의 기체통로용 홀(3b-1)이 형성된 역류방지용 다공연도(3b)와, 상기 역류방지용 다공연도(3b)의 타측 하단부분에 기체유입관(11)과 연결되는 기체배출연결부(3c)를 포함하며, 청소를 위한 다수의 맨홀이 형성되어 있다.
이와 같은 상기 역류방지기(3)는 열분해기(1)의 가동시 도 9와 같이 기체분리기(2)를 통과한 기체는 역류방지용 다공연도(3b)의 기체통로용 홀(3b-1)을 통하여 역류방지용 몸체(3a)의 내부공간에 공급된 후 기체배출연결부(3c)를 통해 정제기(4)로 안내된다.
도 10과 같이 열분해기(1)의 가동이 정지되어 냉각으로 인한 진공현상시 정제기(4)의 수조물은 역류방지용 몸체(3a) 내부공간에 수용되고, 공기만이 역류방지용 다공연도(3b)의 기체통로용 홀(3b-1)을 통하여 열분해기(1)에 공급되며, 진공의 해제시 역류방지용 몸체(3a) 내부공간에 수용된 수조물은 원래 위치인 정제기(4)로 정제실로 이동하게 된다.
즉, 이와 같이 이루어진 역류방지기(3)는 열분해기(1)가 냉각으로 진공현상이 발생시 역류되는 정제기(4)의 정제실 내 수조물을 역류방지용 몸체(3a)에 저장시키고, 진공현상의 해제시 역류방지용 몸체(3a)에 저장된 수조물을 다시 원래 위치인 정제기(4)의 정제실로 돌아갈 수 있도록 한다.
상기 정제기(4)는 기체를 다수의 정제실에 구비된 수조의 수면내로 안내하여 타르를 포함하는 불순물을 분리시키도록 한다.
도 2 내디 도 5를 참조하면,
이러한 상기 정제기(4)는 일측에 열분해기(1)와 연결될 수 있도록 역류방지기(3)의 기체배출연결부(3c)와 연결되어 기체가 공급되는 기체유입관(11)과, 상기 기체유입관(11) 타측으로 불순물을 제거시킨 기체를 배출하는 기체배출구(12)와, 수조를 이용한 복수의 정제실(13, 13', 13")로 구획하는 기체연통로(15, 15')가 형성된 구획용 격판(14, 14')을 구비한 정제기 몸체(10)와; 상기 정제실(13, 13', 13")의 하측에 형성되어 불순물을 포집하여 배출하는 불순물배출장치(20)와; 상기 기체연통로(15, 15')를 통과한 기체를 수조의 수면 아래로 안내하도록 이루어진 기체안내격판(30, 30')과, 상기 정제기 몸체(10) 외측에 형성된 물을 이용한 냉각용 챔버(40)로 구성을 포함한다.
상기 기체유입관(11)의 하측 단부(11a)은 공급되는 기체가 정제실(13)의 수면 아래에서 배출이 이루어지도록 수면 아래에 위치한다.
상기 정제기 몸체(10)의 내측에는 기체연통로(15, 15')가 각각 형성된 다수의 구획용 격판(14, 14')을 설치하여 복수의 정제실(13, 13', 13")을 형성하였다.
상기 구획용 격판(14, 14')에 기체가 이동하도록 형성되는 기체연통로(15, 15') 및 기체배출구(12)는 도 4와 같이 높이단차(Δh)를 가지도록 하여 수조의 수면 높이가 점점 낮아지게 한다.
상기 불순물배출장치(20)는 기체에서 분리된 불순물을 포집하고, 포집된 불순물을 불순물공급장치(9) 측에 배출하여 열분해기(1)에 공급될 수 있도록 한다.
이러한 상기 불순물배출장치(20)는 보통 각각의 정제실(13, 13', 13") 하측에 형성되는 불순물 포집부(21)와, 상기 불순물 포집부(21)에 포집된 불순물을 배출시키는 불순물 배출용 개폐밸브(22)의 구성을 포함한다.
상기 불순물 포집부(21)는 정제실(13, 13', 13") 하측이 호퍼형태로 형성되어 한곳에 모여질 수 있도록 구성된 것이다.
상기 기체안내격판(30, 30')은 구획용 격판(14, 14')에 형성된 기체연통로(15, 15')를 통하여 이동하는 기체를 정제실(13', 13")의 수조 수면의 하측으로 공급이 이루지도록 하는 기체안내통로(16, 16')를 형성하도록 하는 구성이다.
이러한 상기 기체안내격판(30, 30')은 안내되는 기체를 수조의 수면 아래로 안내하는 수직안내통로(16, 16')를 형성하도록 끝단부가 수조의 수면 아래에 위치하는 수직안내격판(31)으로 구성된다.
상기 수직안내격판(31)은 정제실(13', 13") 내에 설치되어 기체를 안내하는 수직안내통로(16, 16')를 형성하는 구성으로써 상기 기체연통로(15, 15')가 각각 형성된 다수의 구획용 격판(14, 14')과 함께 하여 배관의 사용하지 않고도 다수의 정제실로 기체를 안내할 수 있도록 한다.
이는 제작비용을 절감 및 정제실의 수량을 쉽게 설정할 수 있으며, 배관의 미사용으로 배관막힘현상에 의한 문제점을 해결할 수 있게 하였다.
도 6 내지 도 8은 본 발명인 기체안내격판(30, 30')의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면,
상기 기체안내격판(30, 30')은 구획용 격판(14, 14')에 형성된 기체연통로(15, 15')를 통하여 이동하는 기체를 정제실(13', 13")의 수조 수면의 하측으로 공급이 이루지도록 하는 기체안내통로(16, 16')를 형성하는 수직안내격판(31)과, 상기 수직안내격판(31)의 하단부에 수조의 수면아래에 위치하는 다수의 구멍(32a)이 형성되어 있는 다공형 수평안내격판(32)과, 상기 다공형 수평안내격판(32)의 끝부분이 하측방향으로 절곡되어 이루어진 배출방지격판(33)으로 구성된다.
도 8을 참조하면,
구획용 격판(14, 14')에 형성된 기체연통로(15, 15')을 통과하는 기체는 기체안내격판(30, 30')으로 형성되는 기체안내통로(16, 16') 안내되어 수조(13', 13")의 수면 아래로 이동하며, 이동한 기체는 다공형 수평안내격판(32)을 따라 이동하면서 다수의 구멍(32a)을 통하여 상측으로 이동하며, 다공형 수평안내격판(32)의 끝부분에 형성된 배출방지격판(33)에 의하여 빠르게 수조를 빠져나가는 현상이 방지된다.
상기 불순물공급장치(9)는 정제기(4)에서 포집되어 불순물배출장치(20)로 통하여 배출되는 불순물을 열분해기(1)에 다시 공급하는 구성으로 불순물배출장치(20)와 연결되며 불순물을 안내하는 불순물안내관(9a)과, 상기 불순물안내관(9a) 내에 구비된 불순물이동스크류(9b)와, 상기 불순물이동스크류(9b)를 구동시키기 위한 불순물이동용 모터(9c)의 구성을 포함한다.
A : 열분해처리장치
1 : 열분해기 2 : 기체분리기
3 : 열류방지기 4 : 정제기
5 : 콘텐셔부 6 : 유수분리기
7 : 가스세정기 8 : 오일탱크
9 ; 불순물공급장치
10 : 정제기 몸체 11 : 기체유입관
12 : 기체배출구 13, 13', 13" : 정제실
14, 14' : 구획용 격판 15, 15' : 기체연통로
20 : 불순물배출장치
30, 30' : 기체안내격판
40 : 냉각용 챔버

Claims (4)

  1. 폐기물을 가열하여 분해시키는 열분해기에서 발생하는 기체(유증기)로부터 수조를 이용하여 불순물을 분리하는 오일포집을 위한 정제기에 있어서,
    일측에 열분해기(1)와 연결되어 기체가 공급되는 기체유입관(11)과, 상기 기체유입관(11) 타측으로 불순물을 제거시킨 기체를 배출하는 기체배출구(12)와, 수조를 이용한 복수의 정제실(13, 13', 13")로 구획하는 기체연통로(15, 15')가 형성된 구획용 격판(14, 14')을 구비한 정제기 몸체(10)와;
    상기 정제실(13, 13', 13")의 하측에 형성되어 불순물을 포집하여 배출하는 불순물배출장치(20)와;
    상기 기체연통로(15, 15')를 통과한 기체를 수조의 수면 아래로 안내하도록 하단부가 수조의 수면아래에 위치하여 기체를 수면 아래로 안내하는 수직안내통로(16, 16')를 형성하는 수직안내격판(31)을 가지는 기체안내격판(30, 30')을 포함하도록 하여,
    상기 기체유입관(11)을 통하여 공급되는 기체는 복수의 정제실(13, 13', 13")을 통과하되, 각 정제실(13, 13', 13")의 수조 내의 수면 아래로 안내되어 불순물이 제거되도록 이루어짐을 특징으로 하는 오일포집을 위한 정제기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정제기 몸체(10)의 외측에는 냉각용 챔버(40)가 구비되며,
    상기 기체안내격판(30, 30')은 수직안내통로(16, 16')를 형성하는 수직안내격판(31)의 하단부에 수조의 수면아래에 위치하는 다수의 구멍(32a)이 형성되어 있는 다공형 수평안내격판(32)을 포함함을 특징으로 하는 오일포집을 위한 정제기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열분해기(1)의 냉각시 정제기 몸체(10)에 형성된 정제실(13, 13', 13") 내 수조물이 열분해기(1) 내로 유입되는 것을 방지하는 기체유입관(11)은 역류방지기(3)에 연결되며,
    상기 역류방지기(3)는 다량의 수조물을 수용할 수 있도록 소정의 내부공간을 구비하는 역류방지용 몸체(3a)와, 상기 역류방지용 몸체(3a)의 내부 일측에 설치된 열분해기(1)와 연결되고 상측부분에 다수의 기체통로용 홀(3b-1)이 형성된 역류방지용 다공연도(3b)와, 상기 역류방지용 다공연도(3b)의 타측 하단부분에 기체유입관(11)과 연결되는 기체배출연결부(3c)를 포함하여, 상기 열분해기(1)가 냉각으로 진공현상이 발생시 역류되는 정제실(13, 13', 13") 내 수조물이 역류방지용 몸체(3a)에 저장되고, 진공현상의 해제시 역류방지용 몸체(3a)에 저장된 수조물이 다시 정제실(13, 13', 13")로 회수되도록 함을 특징으로 하는 오일포집을 위한 정제기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항으로 이루어진 오일포집을 위한 정제기를 구비한 열분해처리장치.
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