KR20230118994A - 폐플라스틱 물질을 해중합하는 공정 - Google Patents

폐플라스틱 물질을 해중합하는 공정 Download PDF

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디에고 브리타
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바셀 폴리올레핀 이탈리아 에스.알.엘
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Abstract

두 개의 교반 용기 해중합 반응기 및 두 개의 응축 영역으로 구성된 폐플라스틱 물질을 해중합하고 열분해 오일을 생산하기 위한 촉매 공정이 개시된다. 이 설정은 또한 숯 처리 영역을 포함한다. 이 공정은 높은 효율성과 다목적성이 부여되며 다양한 최종 용도를 위한 오일 형태의 열분해 생성물을 생산할 수 있다.

Description

폐플라스틱 물질을 해중합하는 공정
본 개시는 가치 있고 유용한 특성을 갖는 탄화수소 오일을 포함하는 새로운 제품으로 폐플라스틱 물질을 해중합하는 분야에 관한 것이다. 일 측면에서, 본 개시는 특히 탄화수소 공급 원료로 사용하기 위해 플라스틱을 액체 탄화수소로 전환하는 공정에 관한 것이다.
폐플라스틱 재료가 환경에 부정적인 영향을 미치고, 결과적으로 모든 형태의 생명체의 건강에 악영향을 미친다는 인식이 빠르게 증가하고 있다.
이러한 영향을 완화하기 위한 시도 중 하나는 가정 및 산업 폐기물에서 나오는 플라스틱 소재를 재활용하여 이러한 소재의 일부를 생산 주기에 재도입하는 것으로 구성된다. 이는 플라스틱 제품을 생산함에 있어 화석 탄화수소 원료의 사용을 줄이는 것과 같은 긍정적인 결과를 도출할 수 있다.
그러나 다양한 요인에 따르면 이 해결책만으로는 지속 가능한 목표를 달성하기에 충분하지 않다. 실제로, 플라스틱 재료의 기계적 재활용은 일반적으로 낮은 품질의 물질을 생산하고, 상대적으로 많은 비용이 들고 부담되며, 플라스틱이 다양한 다른 재료와 혼합된 특정한 도시 폐기물에는 적용될 수 없다.
결과적으로, 폐플라스틱의 대부분은 소각로와 같은 공장에서 열에너지원으로 사용되거나, 앞서 언급한 바와 같이, 단순히 매립지에 저장되어, CO2의 배출량을 증가시키고 유해 화학물질을 방출하여 지구 환경을 악화시키는 데 기여하고 있는 실정이다.
이러한 관점에서, 연료로서 가치 있고 유용한 특성을 지닌 액체 탄화수소 제품으로, 효율적으로 폐플라스틱 원료를 재처리하려는 시도가 과거에 많이 이루어졌다.
열촉매 분해는 무산소 상태에서 열을 통해 그리고 선택적으로 촉매 분해의 효과를 통해 폐플라스틱 물질을 액체 연료(열분해 생성물)로 전환하는 기본적인 공정이다. 폐플라스틱은 통상적으로 스테인리스 스틸 챔버 내에서 질소와 같은 불활성 유지 기체 하에서 먼저 녹는다. 제1 열 단계에서 이 챔버는 연속적인 열촉매 단계에서 용융된 물질을 기체 상태로 가열하고 균열을 발생시켜 다양한 길이의 탄화수소 사슬을 형성한다.
그런 다음 고온 열분해 기체를 하나 이상의 응축기에서 응축하여 선형 및 분지형 사슬 지방족, 고리형 지방족 및 방향족 탄화수소를 포함하는 탄화수소 증류액(열분해 오일)을 생성한다. 조성에 따라, 생성된 혼합물은 다양한 응용으로 사용되지만, 어떠한 경우에도, 항상 제품 일관성 및 품질에 대한 요구 사항이 충족되어야 한다. 또한 폐플라스틱 원료의 불안정한 조성의 관점에서, 회수된 오일의 품질 일관성은 충족되기 어렵다.
하나 이상의 촉매 크래킹 단계를 사용하는 것은 작동 분해 온도를 낮추는 데 도움이 되고, 제품의 구성을 원하는 목표에 도달하도록 할 수 있다. 미국 특허 5,608,136에 따르면, 사용되는 촉매의 양은 처리할 플라스틱의 양에 대해 10~200중량% 범위이다. 이는 회수된 오일의 단위당 비용에 큰 영향을 미치며, 플랜트에 촉매 회수를 위한 별도의 공간을 확보하는 것이 비용적인 지속 가능성을 유지하기 위해 사실상 필수적이다.
산업용 열분해 또는 열촉매 플랜트에는 거의 동일한 속도로 병렬로 작동하는, 트윈 챔버 시스템으로 알려진 두 개의 열분해 챔버가 있을 수 있다. 두 챔버가 동시에 폐기물의 열분해를 완료하면, 각 챔버의 내부 바닥에서 원치 않는 탄소성 숯이 제거되기 전까지 각 챔버가 식을 때까지 기다려야 한다. 변형된 방법에서는 챔버가 교대로 작동하여 한 챔버가 청소 처리 중일 때 다른 챔버가 작동하도록 할 수 있다. 그러나 이 방법을 사용하면 단위 시간당 처리되는 플라스틱의 양이 줄어든다.
전술한 내용에 비추어, 본 개시는 열분해 생성물로서의 액체 탄화수소의 높은 처리량을 갖고, 동시에 높은 생산성, 일관된 품질, 원활하고 연속적이며 경제적인 작동성 및 낮은 촉매 소비로 작동될 수 있는 가능성을 갖는 폐플라스틱 열촉매 크래킹 공정을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
따라서, 본 개시의 일 측면은 폐플라스틱 물질을 해중합하고 열분해 생성물을 생산하는 공정으로서:
(a) 폐플라스틱 물질을 포함하는 혼합물을, 무산소 환경에서, 상기 플라스틱 물질의 용융 온도에서 가열되는 적어도 하나의 스크류 압출기(1)를 포함하는 공급 시스템으로 공급하는 단계;
(b) 압출기로부터 나오는 용융 플라스틱 물질을, 280 내지 600°C 범위의 온도에서 유지되고 1 내지 10바그(barg) 범위의 압력 하에서 작동되는 연속 교반 탱크 반응기인 제1 해중합 반응기(2)로 공급하는 단계로서, 해중합이 일어나 기체 유출물과 액체 유출물을 형성하는 단계;
(c) 제1 반응기(2)에서 생성된 액체 유출물의 적어도 일부를 숯 처리 영역(6)으로 전달하고, 반응기 (2)로부터의 기체 유출물을 기체 스트림 및 액체 스트림이 발생되는 응축 유닛(3)으로 공급하는 단계;
(d) 상기 제1 응축 유닛(3)으로부터 기체 스트림을 상기 제1 응축 유닛보다 낮은 온도에서 작동하는 제2 응축 유닛(5)으로 전달하고, 상기 응축 유닛(3)으로부터 나오는 액체 스트림을, 280 내지 600°C 범위의 온도에서 유지되고 1 내지 10 바그 범위의 압력 하에서 작동되는 연속 교반 탱크 반응기인 제2 해중합 반응기(4)로 보내는 단계로서, 해중합이 일어나 기체 유출물 및 액체 유출물을 형성하는 단계;
(e) 해중합 반응기(4)로부터 기체 유출물을 인출하여 제2 응축 유닛(5)으로 공급하고, 해중합 반응기(4)로부터 나와 제1 해중합 반응기(2)로 유입되는 액체 유출물의 적어도 일부를 재활용하는 단계;를 포함하고,
상기 공정은 열분해 생성물이 응축 유닛(5)으로부터 회수되고, 상기 해중합 반응기(2) 및 (4) 중 적어도 하나가 해중합 촉매의 존재 하에서 작동하는 것을 더 특징으로 하는, 공정이다.
도 1은 열촉매 공정 플랜트의 개략도이다.
도 2는 제1 유형의 숯 처리 영역의 개략도이다.
도 3은 제2 유형의 숯 처리 영역의 개략도이다.
바람직하게는, 이 공정은 연속 모드에서 수행된다.
단계 (a)에서 충전 시스템은, 바람직하게는 연속 모드에서 폐플라스틱 물질을 반응기(2)로 공급할 수 있도록 충전한다. 산소가 포함된 대기가 시스템에 유입되지 않도록 주의가 필요하다. 잠재적으로 산소가 함유된 대기에 대한 장벽은 압출기의 배럴에 연결된 질소 블랭킷 또는 진공 시스템과 같은 다양한 수단으로 얻어질 수 있다.
보다 구체적으로, 폐플라스틱 혼합물은 호퍼를 통해, 또는 병렬로 배치된 2개 이상의 호퍼를 통해 해중합 반응기(2)의 공급 시스템으로 충전되고, 폐플라스틱 물질의 대기 중에 존재하는 산소는 호퍼(들) 내부에서 실질적으로 제거된다.
본 개시에 따른 공정은 매우 유연하며, 예를 들어, 폴리올레핀이 가장 풍부한 성분이지만 추가 선별 단계에 더 이상 경제성이 없는 폐플라스틱 물질의 이종 혼합물(이탈리아에서는 플라스믹스라고 함)과 같은 광범위한 폐플라스틱 조성물이 공급될 수 있다. 특히, 열분해 생성물이 크래킹/정제 장치로 재순환되는 경우, 폴리올레핀(PE 및 PP) 함량이 70중량% 이상인 폐플라스틱 혼합물이 해중합되는 것이 바람직하다.
폐플라스틱 재료는 열에 의해 용융되고, 알칼리성 물질일 수 있는 첨가제와 혼합될 수 있는 전처리 단계를 거치는 것이 바람직하다. 용융 전처리를 통해, 서로 다른 종류의 폐플라스틱의 불균일 혼합물을 균일한 플라스틱 복합소재 덩어리로 변환할 수 있다. 따라서, 이러한 전처리는 첨가제 없이 열분해가 수행되는 경우에도 바람직하다.
전처리 단계의 가열 온도는, 처리 대상 플라스틱 물질의 열분해가 억제되도록 폐플라스틱 물질에 포함된 플라스틱의 종류 및 함량에 따라 적절하게 설정된다. 이러한 온도는, 일반적으로, 100°C 내지 300°C, 바람직하게는 150°C 내지 250°C 범위 내이다. 300°C 이상에 가까운 온도에서는, PVC 수지에 존재할 수 있는 HCl의 제거가 이루어진다.
용융/반죽 전처리 과정에서 폐플라스틱이 알칼리성 물질과 혼합되는 경우, HCl 형성 기체는 배기 시스템을 통해 제거되거나 연속적으로 중화되거나 포집될 수 있다. 용융 작업을 수행하기 위해, 보통의 반죽기, 스크류가 달린 압출기 등이 사용될 수 있다. 폐플라스틱은 압출기를 통해 해중합 반응기로 공급되는 것이 바람직하다.
압출기는 플라스틱 스크랩을 녹여 고온(250 내지 350°C)으로 가져와 제1 해중합 반응기(2)에 주입한다. 압출기는 작은 조각으로 절단된 플라스틱 스크랩을 공급 호퍼로 받아 용융 영역으로 스트림을 전달하고, 배럴 히터에서 공급되는 에너지와 열을 혼합하여 폴리머를 가열할 수 있다.
용융물에 선택적으로 첨가제를 첨가하여, 투입된 플라스틱 스크랩의 부식성을 감소시키거나 반응 영역의 전환 공정을 개선할 수 있다.
압출 과정에서 제품에 존재하는 잔류 습기를 제거하기 위해, 하나 이상의 기체 제거 단계가 예상될 수 있다.
반응기(2)로 공급되기 전에, 용융 스트림은 폐플라스틱에 존재하는 고체 불순물을 제거하기 위해 필터링될 수 있다.
용융 여과 유닛 설계가 고체 불순물의 양과 입자 크기에 따라 여러 가지로 적용될 수 있다.
여과 구성을 교체하기 위한 수동적인 개입 없이도 장시간(수일) 동안 작동할 수 있는 자가 세척 용융 필터가 사용되는 것이 바람직하다.
한 가지 선호되는 용융 필터의 설계는, 고체 오염 물질이 축적되는 용융 여과 구성인 레이저를 통해 또는 기계 가공을 통해 천공된 구멍을 갖는 원형 천공판이다. 불순물이 축적되면 용융 필터의 차압이 증가될 수 있다. 여과 요소의 인라인 세척을 수행하기 위해, 회전 스크래퍼가 축적된 불순물을 제거하여 짧은 시간 동안 개방되어 공정 오염 물질을 제거하는 배출구로 유도한다.
이 사이클은 수동 개입이나 여과 구성의 교체에 필요한 시간 동안 생산을 중단할 필요 없이 여러 번(최대 며칠의 작동 시간까지) 반복될 수 있다.
자가 세척 용융 필터의 또 다른 옵션은 중합체 흐름이 통과하는 연속 필터링 금속 밴드의 적용을 바탕으로 하는 것이다. 불순물이 금속 필터에 축적되어 압력의 증가를 생성한다. 이에 따라 막힌 필터링 밴드 영역이 폴리머 통과 영역 밖으로 밀려나고 그 다음 깨끗한 영역이 삽입된다.
이 공정은 자동으로 이루어지므로, 수동 개입 및 여과 구성을 교체하기 위해 필요한 시간 동안 생산을 중단할 필요 없이 장시간(최대 며칠) 작동할 수 있다.
단일 스크류 압출기, 트윈 스크류 압출기, 기어 펌프가 장착된 트윈 스크류 압출기 또는 위의 조합과 같은 모든 압출 시스템이 적용될 수 있다.
단계 (b)에서, 해중합 반응기(2)는 바람직하게는 300 내지 550, 더 바람직하게는 350 내지 500°C 범위의 온도에서 작동되는 교반 용기이다.
작동 압력은 바람직하게는 2.0 내지 8바그 범위, 더 바람직하게는 2.5 내지 7바그 범위에서 유지된다.
질량 유동성을 향상시키기 위해, 바람직하게는 전용 용기로부터 반응기로 유입되는 폐플라스틱의 용융 덩어리를 탄화수소 오일, 바람직하게는 제1 응축 유닛에서 나오는 재순환 오일과 미리 혼합하여 해중합 반응기로 용융 용해를 촉진하는 바람직한 실시 양태가 구성된다. 이 경우 오일/용융 질량의 부피 비율은 0.1:1 내지 1:1까지 다양할 수 있다.
해중합 반응기(2)는 바람직하게는 바닥이 둥근 원통형 영역을 가지는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 시스템을 교반 상태로 유지하기 위해 믹서의 블레이드가 회전할 수 있도록 기어 모터로 완성되는, 반응기의 수직 축에 설치된 믹서가 있다. 믹서의 설계 및 모터의 출력은 반응기의 내용물, 부피 및 형태에 따라 달라질 수 있지만, 비제한적인 예로서, 반응기는 0.2 내지 4kW/m3, 바람직하게는 0.2 내지 2kW/m3, 보다 바람직하게는 0.3 내지 1.5kW/m3 범위의 전력 입력으로 작동되는 것이 바람직하다.
반응기의 가열은 300°C 내지 570°C 범위의 온도로 가열된 용융 염의 흐름에 의해 유도된 열 전달에 의해 이루어진다.
용융 염의 공급 회로(미도시)는 용융 염의 누출을 방지하는 방식으로 구성된다. 용융 염은 질산나트륨과 질산칼륨의 혼합물로 이루어진 용융 태양 염이며, 더욱 바람직하게는 2:3 내지 3:2 범위의 중량비로 구성된다. 태양 염은 전기적인 또는 연료가 공급될 수 있는 전용 용광로로부터 순차적으로 열을 공급받는다. 후자의 경우, 응축 유닛(5)에서 회수된 오일의 일부가 용광로에 공급되는 데에 사용될 수 있다. 대안적으로, 또는 조합하여, 열은 기체 또는 액체 탄화수소의 연소에 의해 생성될 수 있다. 기체 탄화수소의 사용이 선호된다.
바람직하게는, 용융 염에 연관된 열은 전체 반응기를 감싸는 재킷을 통해 용융 염을 순환시킴으로써 및/또는 후술된 외부 열교환기에 공급함으로써 해중합 반응기로 전달된다.
두 경우 모두에서 염은 순환 펌프를 사용하여 순환된다. 일련의 핀은 재킷 내 용융 염의 흐름을 균일하게 분배하고 열교환 계수를 최대화한다.
반응기 내에서 일어나는 해중합 공정은 짧은 사슬 길이를 갖고 낮은 끓는점을 갖는 분자를 생성한다. 특히 반응기의 벽에 가까운 곳에서 지속적으로 작동하는 이 사슬 파괴 메커니즘은 작동 온도와 압력에서 점점 더 작은 분자를 생성하며, 이 중 일부는 기체 상태이다.
그 결과, 반응기 내의 조성물에는 메탄에서부터 선형 또는 고도로 분지된 구조를 가진, 포화된 및 올레핀 계열의 무거운 제품까지 광범위한 탄화수소가 포괄된다. 또한 일부 방향족 제품뿐만 아니라 융합환 구조도 존재할 수 있다.
작동 조건에서 여전히 액체 상태인 이들은 액체 질량 점도를 낮추는 데 기여한다. 해중합 공정 및 공급 조성물의 결과, 반응기(2)의 함량은 액체 탄화수소 혼합물에 고체, 특히 탄소질 물질 및 무기 물질이 분산된 액체 슬러리 상과 기체 상이 공존하는 것으로 정의될 수 있다.
액체 슬러리 상의 적어도 일부는 반응기로부터, 바람직하게는 반응기의 바닥으로부터 인출되어, 숯 처리 영역(6)으로 보내지는 액체 유출물을 이루며, 이는 이후에 후술될 것이다.
작동의 관점에서, 반응기 바닥으로부터 슬러리 상을 인출하는 것은 바람직하게는 액체 슬러리의 밀도가 미리 결정된 값에 도달하는 것을 감지하는 밀도 센서에 의해 트리거된다.
특정 바람직한 실시 양태에서, 반응기(2)로부터 인출된 액체 슬러리의 일부는 재활용 펌프(7)를 통해, 선택적으로 외부 히터(8)를 통해 반응기 상부로 다시 재순환된다. 전술한 바와 같이, 외부 히터로의 열은 바람직하게는 용융 염에 의해 제공된다. 이 실시 양태는 반응기 내용물의 균질성 및 반응기 가열 증가 모두를 제공할 수 있다.
바람직한 실시 양태에 따르면, 반응기로 재순환되는 액체 슬러리 부분은 숯 처리부로 보내지는 액체 슬러리 부분의 인출 지점과 다른 반응기의 지점에서 인출된다.
또 다른 바람직한 실시 양태에 따르면, 반응기로 재순환되는 액체 슬러리 부분과 숯 처리부로 보내지는 액체 슬러리 부분은 모두 동일한 지점에서 인출된 후 연속적으로 분할된다.
숯 처리부로 향하는 액체 슬러리 부분과 반응기로 재순환되는 부분 사이의 분할은 재활용 펌프(7) 이전 또는 이후에 이루어질 수 있다. 후자의 실시 양태에서, 액체 슬러리는 먼저 하부 및 상부 출구 지점을 구비한 전용 용기로 공급된다. 숯 처리부(6)로 향하는 액체 부분은 농축된 형태로 하부 출구 지점에서 인출되고, 반응기(2)로 재활용될 액체 부분은 상부 출구 지점에서 인출된다.
반응기(2)의 기체 상은 추가 처리를 위해 응축 유닛(3)으로 보내지는 기체 유출물을 이룬다.
기체 유출물은 일부 중질 탄화수소와 숯 입자가 혼입될 수도 있는 경질 탄화수소의 혼합물을 포함한다. 기체 유출물은 바람직하게는 반응기 상부로부터, 반응기보다 약간 낮은 압력에서 작동되는 응축기(3)로 이송된다.
응축기(3)는 혼입된 숯을 억제하기 위해 스크러버 컬럼으로 개선적으로 설계된다. 응축기 온도는 중질 탄화수소가 응축되고 경질 탄화수소가 기체 스트림으로 방출되도록 선택된다. 기체 스트림(H2 및 경질 탄화수소)은 오일이 회수되는 응축 유닛(3)보다 낮은 온도에서 작동하는 추가 응축 유닛(5)으로 이송된다.
응축 유닛(3)의 작동 온도는 작동 압력에 따라 넓은 범위로 달라질 수 있다. 대기압에서의 온도는 20°C 내지 200°C, 보다 바람직하게는 50 내지 200°C, 및 특히 60 내지 180°C일 수 있다. 물론, 더 높은 작동 압력이 선택되면 온도 범위는 달라질 수 있다.
특정 실시 양태에서, 응축기 유닛(3)은 약 80°C에서 작동되고, 응축된 액체가 샘플링되어 GC 분석으로 분석되었다.
화합물의 수가 매우 많기 때문에, 분석 결과는 생성된 화합물을 특정 탄화수소를 내부 잔류 시간 기준으로 사용하여 잔류 시간에 따라 그룹화하여 보고되었다. 결과는 n-헵탄과 같거나 그 이하의 잔류 시간을 갖는 화합물이 약 2중량% 이상, n-헵탄과 n-도데칸 사이의 잔류 시간을 갖는 화합물이 약 25중량% 이상 존재함을 나타내었고, n-도데칸보다 길고 n-옥타코산보다 짧은 잔류 시간을 갖는 화합물(70중량% 이하)의 더 풍부한 분획 및 더 높은 잔류 시간을 갖는 분획이 소량으로 존재할 수 있음을 나타내었다.
응축 유닛(3)의 바람직한 설정에서는 스크러버 상단에 분류기(dephlegmator)(부분 응축기)가 설치되며 컬럼 내부의 온도보다 낮은 온도에서 작동한다. 응축물은 중력법칙에 의해 스크러버의 환류로 흘러내린다. 분류기는 별도의 장비로 설치되거나 스크러버 내부에 설치될 수 있다.
선호되는 다른 설정에서는, 펌프가 스크러버 바닥에 모인 액체를 컬럼 상단으로 재활용한다. 재활용된 액체는 지정된 열교환기에서 냉각된 후 스크러버 상단에 환류로서 주입된다.
바람직하게는 C7 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소 응축물은 펌프를 통해 제2 해중합 반응기(4)로 이송되는 액체 스트림을 이룬다.
제2 해중합 반응기(4)는 바람직하게는 제1 해중합 반응기와 동일한 유형이고, 보다 바람직하게는 연속 교반 탱크 반응기이다.
해중합은 동일한 온도 범위에서 이루어지지만, 중질 탄화수소의 휘발성을 제한하기 위해, 제1 반응기보다 높은 압력에서, 특히 2 내지 10바그, 바람직하게는 3 내지 9바그, 보다 바람직하게는 3 내지 8바그의 범위에서 작동되는 것이 바람직하다.
반응기(4)에는 반응기(2)에서 나오는 응축된 유출물이 공급되므로, 적은 불순물을 갖고 적은 숯을 생성한다. 바람직하게는, 신선한 촉매가 도관(15)을 통해 반응기(4)로 공급된다.
본 개시에 따르면, 촉매는 열촉매 공정에서 해중합/크래킹 촉매로 활성인 촉매 중에서 선택될 수 있다. 특히, 금속 산화물, 헤테로폴리산, 메조다공성 실리카, 할로사이트 및 카올리나이트와 같은 알루미노 실리케이트 촉매, 및 바람직하게는 제올라이트 중에서 선택될 수 있다. 그중에서도 특히 바람직한 제올라이트는 합성 Y형 제올라이트 및 ZSM-5이다.
특히 바람직한 실시 양태에서, 촉매 공급물의 양은 폐플라스틱 공급물 대비 10중량% 이하, 바람직하게는 5중량% 이하, 특히 2중량% 이하이다.
바람직한 실시 양태에서, 촉매는 응축 유닛(3) 또는 (5)로부터, 바람직하게는 응축 유닛(3)으로부터 얻어진 액체 열분해 생성물(오일)에 분산된 분말로서 제2 반응기로 주입된다.
바람직하게는, 촉매 슬러리는 슬러리 내의 촉매 농도를 일정하게 유지하기 위해 지정된 사일로에서 촉매가 부어지는 팟(pot), 연속 교반 용기에서 제조된다.
촉매를 분산시키는 열분해 오일은 팟 내의 슬러리 수준을 일정하게 유지하기 위해 응축 유닛(3)에서 제거되는 것이 바람직하다. 일단 준비되면 촉매 슬러리는 그 수준을 일정하게 유지하기 위해 바람직하게는 제2 반응기에, 바람직하게는 양성 공극 펌프(progressive cavity pump)를 사용하여 주입될 수 있다.
반응기(4)로부터 나오는 액체 유출물은 바람직하게는 해중합 촉매를 함유하는, 바람직하게는 고농축 탄화수소 슬러리이다. 이는 제2 반응기에서 배출되어 도관(16)을 통해 제1 반응기로 다시 보내진다. 슬러리의 인출을 위한 반응기(4)의 밀도 제어는 바람직하게는 반응기(2)에 대해서도 동일하게 작동한다.
슬러리 밀도는 γ-선 측정 또는 코리올리스 밀도계와 같은 사용 가능한 방법을 통해 제어될 수 있다. 제1 반응기의 작동 압력이 제2 반응기보다 낮으면, 제1 반응기로 유입되는 슬러리의 경질 탄화수소는 기화되어 반응기(2)에서 생성되는 기체 유출물과 함께 추출될 것이 예상된다.
바람직하게는, 제1 반응기로 재활용되는 슬러리의 양은 제2 반응기 내용물의 부피의 5 내지 40% 범위에서, 더 바람직하게는 10 내지 30% 범위에서 이루어진다.
또한, 반응기(4)에서, 반응기(4)의 바닥으로부터 인출된 액체 슬러리의 일부가 재활용 펌프(12)를 통해, 외부 히터(13)를 통해 반응기 상부로 다시 재순환되는 것이 바람직한 실시 양태를 구성한다.
반응기(4)에서 생성된 기체 유출물은 열분해 생성물을 오일 형태로 회수하기 위해 응축 유닛(5)으로 이송된다.
바람직하게는 응축 유닛(5)은 응축 유닛(3)과 유사한 구성을 갖는다.
바람직하게는, 응축 유닛(5)의 작동 조건은 응축 유닛(3)에 대해 낮은 작동 온도 및 압력을 갖도록 선택된다.
특히, 온도는 20 내지 80°C, 바람직하게는 30 내지 70°C 범위일 수 있다. 바람직하게는 유닛(3)의 비응축 기체가 추가 가압 없이 유닛(5)으로 유입될 수 있도록 하기 위해 압력 값은 응축 유닛(3)의 압력 값보다 낮다. 응축 유닛(5)에서 회수되는 오일은 일반적으로 제1 응축 유닛에서 회수되는 오일보다 경질이고, 특히 다음과 같은 조성을 가질 수 있다(GC로 결정됨):
약 10 내지 15중량%의 잔류 시간이 n-헵탄과 같거나 더 적은 분획;
약 70 내지 75중량%의 n-헵탄 및 n-도데칸으로 이루어진 잔류 시간을 갖는 분획, 및
약 12 내지 20중량%의 n-도데칸보다 길고 n-옥타코산보다 짧은 잔류 시간을 갖는 제품,
더 긴 잔류 시간을 갖는 호합물의 흔적의 부재.
전술한 바와 같이, 열분해 반응기(2)로부터 배출되어 숯 처리부로 향하는 액체 유출물은 슬러리, 특히 고농축 슬러리 형태이며, 바람직하게는 연속적으로 배출된다. 가압 반응기를 작동하면 추가적인 인출 장비를 사용하지 않고도 쉽게 농축된 슬러리를 저압 장치로 배출할 수 있다. 언급된 바와 같이, 슬러리는 반응기 바닥으로 배출되거나, 존재하는 경우, 재활용 펌프(7) 이후의 라인 또는 용기로부터 배출될 수 있다.
공정 설정의 관점에서 볼 때 바람직하게는 슬러리 스트림의 흐름은 연속적이다. 슬러리의 숯 함량은 10 내지 50%, 바람직하게는 20 내지 40중량% 범위일 수 있다.
하나의 바람직한 숯 처리 영역은 다음을 포함하는 것을 특징으로 한다:
숯을 함유하는 슬러리를 공급하기 위한 유입 도관(6a-1) 및 교반 시스템(6b)이 제공되고, 350 내지 570°C 범위의 온도에서 작동될 수 있으며, 추가로 기체 유출물의 인출을 위한 도관(6b-1)이 제공되는, 제1 재킷 챔버(6a); 및
챔버(6a)로부터 농축된 슬러리를 인출하여 제2 챔버(6d)로 이송하기 위한 수단(6c)으로서, 슬러리를 챔버(6a)와 동일한 범위의 온도로 유지할 수 있고, 기체 유출물을 제거하고 배출된 숯을 생성하기 위한 탈기 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는, 수단(6c);
배출된 숯을 수용하고, 교반 시스템(6d-1), 숯 배출구(6d-2), 상기 챔버의 바닥에 위치한 기체 유입구(6d-3), 숯으로부터 제거된 기체 유출물을 제거하기 위한 기체 배출구(6d-4)를 구비한, 제2 스트리핑 챔버(6d);
스트리핑 챔버(6d)의 건조 숯을 수신하여 제3 수집 챔버(6f)로 이송하는 수단(6e)으로서, 60 내지 100°C 범위의 온도에서 숯을 유지할 수 있는, 수단(6e);
교반 시스템(6f-1), 밸브(6f-2)에 의해 작동되는 숯 폐기용 배출구를 함께 제공하는, 건조 숯을 수용하는 제3 수집 챔버(6f).
숯 처리 공정의 목적은 더 이상 해중합할 수 없는 플라스틱 공급물의 고체 부분을 분리하여 폐기하는 것이다.
바람직한 실시 양태에서, 반응기(2)로부터 인출된 고온의 슬러리는 350 내지 570°C 범위의 온도에서 작동하는 재킷 챔버(6a)로 보내지며, 회전 블레이드(6b)에 의해 제공되는 교반 하에, 여기서 고온 재킷에 의해 전달된 열의 효과에 의한 해중합 공정이 이루어질 수 있다. 생성된 기체 유출물은 챔버(6a)를 빠져나와 바람직하게는 응축 유닛(3)으로 보내져 제1 반응기(2)의 기체 유출물과 함께 처리된다. 바람직하게는, 유입된 숯 입자를 차단하기 위한 목적으로 필터링 수단이 기체 배출 도관에 설치된다. 특정 실시 양태에서, 기체 유출물은 먼저 지정된 유닛에서 응축된 다음, 펌핑 유닛에 의해 응축 유닛(3)으로 되돌려 보내진다.
농축된 슬러리(진흙)는 챔버(6a)의 바닥에서 형성되고 스크류(고온) 컨베이어(6c)에 의해 인출되어 챔버(6d)로 이송된다. 바람직하게는 스크류 컨베이어(6c)는 챔버(6a)와 동일한 온도 범위에서 작동할 수 있도록 재킷된다(jacketed). 여전히 보다 바람직한 실시 양태에서, 용융된 태양 염은 챔버(6a) 및 스크류 컨베이어(6c)의 재킷 내에서 순환된다.
스크류 컨베이어(6c)는 바람직하게는 서로 연결된 두 개의 별개의 컨베이어로 이루어진다. 바람직하게는 진흙 형태인 농축된 슬러리는 바람직하게는 하단이 챔버(6a)의 바닥과 통합되고 하단에 대해 더 높은 높이에 위치하고 상단을 갖는 제1 리프팅 스크류 컨베이어(6c-1)로서, 스트리핑 챔버(6d)에 일단이 연결되고 이의 상부에 공급하는 제2 스크류 컨베이어(6c-2)의 타단에 연결된 제1 리프팅 스크류 컨베이어(6c-1)에 의해 바닥 챔버(6a)에서 인출된다. 두 컨베이어는 모두 재킷되어 있으며 챔버(6a)와 동일한 온도 범위에서 작동된다.
챔버(6a)의 바닥으로부터 상승되어 제2 컨베이어를 통해 스트리핑 챔버(6d)로 이송되는 동안, 진흙은 챔버(6a)로 액체가 부분적으로 역류하고 제거되는 기체 유출물로 부분적으로 전환되어 점진적으로 배출된다.
위에서 언급된 시스템은 스트리핑 챔버(6d)에 한정된 양의 액체를 포함하는 숯 물질이 공급되고, 바람직하게는 부분적으로 건조되도록 한다.
스트리핑 챔버(6d)에서, 휘발성 탄화수소 생성물을 제거하기 위해 질소가 스트리핑 챔버의 바닥에 주입되는 것이 바람직하다. 스트리핑 챔버(6d)의 상부에서 기체가 인출되어 응축 유닛(3)으로 보내지는 반면, 챔버의 하부에서는 건조 숯이 바람직하게는 볼 밸브를 통해 약 대기압 및 60 내지 100°C 범위의 온도에서 작동하는 교반 수집 챔버(6f)로 직접 운반하는, 60 내지 100°C 범위의 온도에서 유지되는 추가 재킷 스크류 컨베이어(6e)로 배출된다. 보다 바람직하게는, 수집 챔버에서는 질소 순환이 기체 유입구(6f-3) 및 기체 배출구(6f-4)를 통해 유지된다. 최종적으로 건조된 숯은 밸브(6f-2)를 통해 이동식 용기(6g)로 배출된 후 폐기되는 것이 바람직하다.
위에서 개시된 숯 제거 처리 및 폐기를 위한 공정 및 장치는 매우 유연하며, 반응기(2)에서 해중합을 중단할 필요 없이 연속 모드로 작동할 수 있다. 또한, 연속적으로 작동하는 탈중합 공정을 실행하기 위해 더 이상 반응기를 병렬로 작동시키도록 엄격하게 요구하지 않으므로, 더욱 가벼운 해중합 플랜트가 설치될 수 있다.
또한, 숯 처리 공정은 약 20중량%의 배기 촉매, 50중량%의 무기물 및 약 30중량%의 탄소로 구성된 전형적인 조성을 갖는 건조 숯을 매우 효율적으로 방출한다.
다른 실시 양태에서, 도 3에 따르면, 숯 처리부는 다음을 포함할 수 있다: 숯 함유 슬러리 및 교반 시스템(17b, 18b)에 공급하기 위한 유입 도관(17a, 18a)이 제공되고, 추가로 기체 유출물을 인출하기 위한 도관(17c, 18c) 및 컨베이어 수단으로 보내질 건조 숯을 인출하기 위한 도관(17d, 18d)이 제공되며, 350 내지 570°C 범위의 온도에서 작동될 수 있는, 둘 이상의 재킷 챔버(17, 18);
숯을 수집 챔버(21)로 운반하기 위한, 두 개의 재킷 챔버(17, 18)를 빠져나가는 숯의 온도를 낮출 수 있는 수단(19, 20);
교반 시스템(21a) 및 숯 처리를 위한 배출구가 제공되는, 건조 숯을 수용하는 수집 챔버(21).
배출된 슬러리는 바람직하게는 두 개의 트윈 탈휘발(devolatilization) 챔버로 이송된다.
각각의 탈휘발 챔버는 바람직하게는 교대 및 반대 모드로 작동한다. 제1 모드(축적)에서, 챔버는 배출된 슬러리를 수신하고 수집한다. 제2 모드(건조)에서, 챔버는 중유가 기화되거나 경유에서 추가로 열분해되는 열 처리에 잔류 시간을 제공한다.
바람직하게는, 하나의 휘발화 챔버가 축적 모드에서 작동할 때 다른 하나는 건조 모드에서 작동한다. 바람직하게는, 이들은 하나의 모드를 거의 동시에 완료하고 다른 모드로 전환할 수 있도록 동기화된다. 이는 시간 경과에 따라 건조된 숯의 출력이 일정하게 유지되도록 한다.
열처리가 끝나면, 바람직하게는 숯은 실질적으로 건조된다.
열분해 챔버에서 제거된 열분해 기체는 응축 영역(3)과 유사하게 작동하는 지정된 응축 영역(22)으로 이송된다.
바람직하게는, 열분해 증기는 80 내지 100°C에서 억제되고 응축된다. 응축 온도는 왁스 형성을 피할 수 있도록 선택된다. 응축물은 바람직하게는 도관(22a)을 통해 해중합 반응기(2)로 재활용된다.
비-응축 분획은 주로 탄화수소가 거의 함유되지 않은 질소로 구성되며, 도관(22b)을 통해 배출되는 폐기체로 간주된다.
탈휘발 챔버는 교반되며 재킷된 용기이다. 바람직하게는, 열 전달 유체는 높은 작동 온도(500 내지 550°C)에 도달할 수 있는 태양 염이다.
탈휘발 챔버에서의 열분해 증기의 제거는 바람직하게는 스트리핑 질소의 플러싱에 의해 향상된다.
바람직하게는, 탈휘발 챔버와 지정된 응축 영역은 1 내지 3.0바그 범위의 압력에서 연결되고 작동된다.
숯이 완전히 건조되면, 이는 숯을 냉각하기 위해 특별히 설계된 재킷된 스크류 컨베이어(19, 20)로 배출된다.
스크류 컨베이어는 건조된 숯을 냉각시킨다. 숯 현열은 바람직하게는 바디 재킷, 스크류 샤프트 및 스크류 플라이트(중공 플라이트) 중 하나 이상을 통해 흐르는 냉수를 통해 제거된다.
건조되고 냉각된 숯은 폐기되기 위해 배출되기 전 프리챔버(21)에 수집된다.
프리챔버에는 재킷(냉수), 교반기(21a) 및 분말의 혼입을 방지하는 백 필터(21b)가 장착되어 있다. 여과된 질소는 폐기체로 간주된다.
이렇게 설계된 해중합 공정은 약 10중량%의 열분해 기체, 약 80중량%의 열분해 오일 및 약 10중량%의 숯을 생산할 수 있기 때문에 매우 효율적이다.
이미 언급된 바와 같이, 본 개시의 열분해 공정의 주요 생성물의 바람직한 용도는 분해 플랜트에서 석유 공급 원료를 부분적으로 대체하는 탄화수소 공급 원료이다. 그러나 연료와 같은 다른 용도 또한 고려된다.
실시예
실시예 1
다음의 실험 단계들은 기계적으로 교반된 용기(및 가열용 재킷)로 이루어진 직렬로 연결된 두 개의 반응기에서 수행되었다. 제1 반응기에는 압출기 공급물에서 나오는 폐플라스틱을 위한 유입구 및 생성된 기체를 위한 배출구가 제공되었다. 반응기에서 배출된 기체는 응축 유닛으로 이송되어 비응축 기체 및 열분해 오일이 수득된다. 열전대는 온도를 모니터링하고 기록하기 위해 반응기에 배치된다. 응축 유닛에서 수집된 오일은 촉매 공급을 위한 유입구가 있는 제2 해중합 반응기로 공급된다. 촉매는 응축 유닛으로부터의 동일한 오일의 일부와 혼합되어 고체 슬러리 형태로 반응기에 공급된다.
제2 반응기에는 반응기 내용물의 일부를 제1 해중합 반응기로 재활용하기 위한 배출 라인이 또한 제공되었다.
폐플라스틱 공급 원료는 사전에 분석되어 폴리올레핀 함량(97중량%)이 확인되었고, 다른 일반적인 중합체(PET, PS, PA, PU)와 무기 오염 물질이 미량 함유된 잔류물이 확인되었다.
공급 원료는 290°C의 온도에서 작동하는 압출기에 공급되기 위해 호퍼에 적재되기 전, 균질화 및 펠릿화되었고, 4kg/h의 속도로 해중합 반응기로 연속적으로 배출되었다. 제1 해중합 반응기는 약 3시간의 평균 잔류 시간 동안 3바그의 압력 및 약 408°C의 온도에서 작동되었다. 반응기의 기체 상은 80°C에서 작동하는 냉각/스크러버 컬럼 및 25°C에서 작동하는 분류기로 형성된 응축 유닛으로 보내졌다. 이후, 오일 스트림은 398°C와 5바그에서 작동되는 제2 용기로 공급되었다. 이 경우의 평균 잔류 시간은 약 105분이었다. 이 제2 반응기에서는, H-USY 제올라이트 유형(CBV 400 - CAS 번호 1318-02-1 ex Zeolyst International)의 샘플이 테스트되었다. 촉매는 반응 상 질량(reactive phase mass) 대비 6중량% 비율이 얻어지도록 하기 위한 양으로 열분해기에 공급되었다.
위에서 언급된 바와 같이, 반응기 내용물의 약 10부피%가 제1 반응기로 재활용되었고, 제2 반응기의 기체 배출물은 25°C로 유지되고 열분해 오일이 응축되는 제2 응축기로 보내졌다. 응축되지 않은 기체 스트림은 배기로 이송되었다.
응축된 오일은 GC-FID를 통해 분석되었다.
화합물의 수가 매우 많기 때문에, 분석 결과는 생성된 화합물을 특정 탄화수소를 내부 잔류 시간 기준으로 사용하여 잔류 시간에 따라 그룹화하여 보고되었다. 결과는 표 1에 보고되어 있다.
실시예 2
실시예 1에 보고된 공정 설정이 중복되었지만 반응기 압력은 6바그로 유지되었다. 제2 반응기의 평균 잔류 시간은 약 150분이었다. 결과는 표 1에 보고되어 있다.
비교 실시예 3
실시예 1에서 기재된 것과 유사한 테스트가 수행되었지만 제1 반응기에서 나온 기체 흐름은 동일한 방식으로 작동되는 최종 응축 유닛으로 직접 보내졌다. 또한, 표 1의 결과와 같이, 오일 조성의 품질이 악화되었다.
비교 실시예 4
제2 반응기의 내용물이 제1 반응기로 재활용되지 않았다는 차이를 제외하고, 실시예 1에서 보고된 조건에 따라 실행이 수행되었다. 열분해 오일 품질을 동일한 수준으로 유지하기 위하여, 제1 반응기 내 잔류 시간이 3.2시간으로 되었고 공급 원료 공급량은 3.3kg/h로 감소되었다.
실시예 촉매 BP<98°C 98°C<BP<203°C 203°C<BP<365°C 365°C<BP<434°C BP>434°C
Ex.1 H-Y 1 44 55 0 0
Ex.2 H-Y 2 44 54 0 0
C.3 없음 2 40 53 3 2
C.4 H-Y 2 44 55 0 0

Claims (15)

  1. 폐플라스틱 물질을 해중합하고 열분해 생성물을 생산하는 공정으로서:
    (a) 폐플라스틱 물질을 포함하는 혼합물을, 무산소 환경에서, 상기 플라스틱 물질의 용융 온도에서 가열되는 적어도 하나의 스크류 압출기(1)를 포함하는 공급 시스템으로 공급하는 단계;
    (b) 압출기로부터 나오는 용융 플라스틱 물질을, 280 내지 600°C 범위의 온도에서 유지되고 1 내지 10바그(barg) 범위의 압력 하에서 작동되는 연속 교반 탱크 반응기인 제1 해중합 반응기(2)로 공급하는 단계로서, 해중합이 일어나 기체 유출물과 액체 유출물을 형성하는 단계;
    (c) 제1 반응기(2)에서 생성된 액체 유출물의 적어도 일부를 숯 처리 영역(6)으로 전달하고, 반응기 (2)로부터의 기체 유출물을 기체 스트림 및 액체 스트림이 발생되는 응축 유닛(3)으로 공급하는 단계;
    (d) 상기 제1 응축 유닛(3)으로부터 기체 스트림을 상기 제1 응축 유닛보다 낮은 온도에서 작동하는 제2 응축 유닛(5)으로 전달하고, 상기 응축 유닛(3)으로부터 나오는 액체 스트림을, 280 내지 600°C 범위의 온도에서 유지되고 1 내지 10 바그 범위의 압력 하에서 작동되는 연속 교반 탱크 반응기인 제2 해중합 반응기(4)로 보내는 단계로서, 해중합이 일어나 기체 유출물 및 액체 유출물을 형성하는 단계;
    (e) 상기 해중합 반응기(4)로부터 기체 유출물을 인출하여 상기 제2 응축 유닛(5)으로 공급하고, 상기 해중합 반응기(4)로부터 나와 상기 제1 해중합 반응기(2)로 유입되는 액체 유출물의 적어도 일부를 재활용하는 단계;를 포함하고,
    상기 공정은 열분해 생성물이 응축 유닛(5)으로부터 회수되고, 상기 해중합 반응기(2) 및 (4) 중 적어도 하나가 해중합 촉매의 존재 하에서 작동하는 것을 더 특징으로 하는, 공정.
  2. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐플라스틱은 폴리올레핀이 가장 풍부한 성분인 폐기물의 혼합물인, 공정.
  3. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 해중합 반응기(2)는 바람직하게는 300 내지 550°C, 보다 바람직하게는 350 내지 500°C 범위의 온도 및 2.0 내지 8바그 범위, 보다 바람직하게는 2.5 내지 7바그 범위에서 유지되는 압력 하에서 작동되는 교반 용기인, 공정.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기로 유입되는 플라스틱 폐기물의 용융 덩어리는 탄화수소 오일과 미리 혼합되는, 공정.
  5. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기의 가열은 300°C 내지 570°C 범위의 온도로 가열되고 반응기 재킷 내에서 순환되는 용융 염의 흐름에 의해 유도된 열 전달에 의해 이루어지는, 공정.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응기(2)의 바닥으로부터 인출된 액체 슬러리의 일부가 재활용 펌프(7)를 통해 반응기 상부로 다시 재순환되는, 공정.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축기(3)는 상기 반응기(2)의 압력보다 낮은 압력에서 작동하는, 공정.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축기(3)는 중질 탄화수소가 응축되고 경질 탄화수소가 기체 스트림으로 방출되는 스크러버 컬럼인, 공정.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 해중합 반응기(4)는 280 내지 600°C의 온도 및 상기 제1 반응기보다 높은 압력, 특히 2 내지 10바그의 범위의 압력에서 작동되는, 공정.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 신선한 해중합 촉매가 상기 반응기(4)에 공급되는, 공정.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 응축 유닛(5)으로부터 회수된 오일 형태의 열분해 생성물은 다음과 같은 조성(GC로 결정됨)을 갖는, 공정:
    - 약 10 내지 15중량%의 잔류 시간이 n-헵탄과 같거나 더 적은 분획;
    - 약 70 내지 75중량%의 n-헵탄 및 n-도데칸으로 이루어진 잔류 시간을 갖는 분획, 및
    약 12 내지 20중량%의 n-도데칸보다 길고 n-옥타코산보다 짧은 잔류 시간을 갖는 분획.
  12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 응축 유닛으로부터 회수된 오일 형태의 열분해 생성물은 분해 플랜트에서 탄화수소 공급 원료로 사용되는, 공정.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반응기(2)에서 생성된 액체 유출물의 적어도 일부는 다음을 포함하는 숯 처리 영역으로 향하는, 공정:
    - 숯을 함유하는 슬러리를 공급하기 위한 유입 도관(6a-1) 및 교반 시스템(6b)이 제공되고, 350 내지 570°C 범위의 온도에서 작동될 수 있으며, 추가로 기체 유출물의 인출을 위한 도관(6b-1)이 제공되는, 제1 재킷 챔버(6a); 및
    - 챔버(6a)로부터 농축된 슬러리를 인출하여 제2 챔버(6d)로 이송하기 위한 수단(6c)으로서, 슬러리를 챔버(6a)와 동일한 범위의 온도로 유지할 수 있고, 기체 유출물을 제거하고 배출된 숯을 생성하기 위한 탈기 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는, 수단(6c);
    - 배출된 숯을 수용하고, 교반 시스템(6d-1), 숯 배출구(6d-2), 상기 챔버의 바닥에 위치한 기체 유입구(6d-3), 숯으로부터 제거된 기체 유출물을 제거하기 위한 기체 배출구(6d-4)를 구비한, 제2 스트리핑 챔버(6d);
    - 스트리핑 챔버(6d)의 건조 숯을 수신하여 제3 수집 챔버(6f)로 이송하는 수단(6e)으로서, 60 내지 100°C 범위의 온도에서 숯을 유지할 수 있는, 수단(6e);
    - 교반 시스템(6f-1), 밸브(6f-2)에 의해 작동되는 숯 폐기용 배출구를 함께 제공하는, 건조 숯을 수용하는 제3 수집 챔버(6f).
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반응기(2)에서 생성된 액체 유출물의 적어도 일부는 다음을 포함하는 숯 처리 영역으로 향하는, 공정:
    - 숯 함유 슬러리 및 교반 시스템(17b, 18b)에 공급하기 위한 유입 도관(17a, 18a)이 제공되고, 추가로 기체 유출물을 인출하기 위한 도관(17c, 18c) 및 컨베이어 수단으로 보내질 건조 숯을 인출하기 위한 도관(17d, 18d)이 제공되며, 350 내지 570°C 범위의 온도에서 작동될 수 있는, 둘 이상의 재킷 챔버(17, 18);
    - 숯을 수집 챔버(21)로 운반하기 위한, 두 개의 재킷 챔버(17, 18)를 빠져나가는 숯의 온도를 낮출 수 있는 수단(19, 20); 및
    - 교반 시스템(21a) 및 숯 처리를 위한 배출구가 제공되는, 건조 숯을 수용하는 수집 챔버(21).
  15. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반응기(2)에서 슬러리 형태로 생성되어 숯 처리부로 향하는 액체 유출물 유출물 내의 숯 함량은 슬러리의 총 중량을 기준으로 10 내지 50%, 바람직하게는 20 내지 40중량% 범위인, 공정.
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