KR20240016071A

KR20240016071A - 혼합유 생성을 위한 열분해 유화장치

Info

Publication number: KR20240016071A
Application number: KR1020220094125A
Authority: KR
Inventors: 나성용
Original assignee: 주식회사 웨이스트에너지솔루션
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-02-06

Abstract

본 발명에 의하면, 기존의 열분해 유화장치의 시스템 구조를 거의 변경하지 않으면서도 사용방식을 개선함으로써 내연기관에서는 사용할 수 없었던 열분해유를 내연기관에서도 사용할 수 있는 열분해유로 바꿀 수 있다. 이를 위해, 본 발명은, 고분자 폐기물을 열분해하여 열분해 가스를 생성하는 열분해로, 상기 열분해 가스를 정제하는 기체분리기를 구비하는 열분해 유화장치에 관한 것으로서, 기체분리기는, 원통형 케이싱의 상단과 하단에 각각 기체배출구와 분진배출구가 형성되고, 내주연 벽면을 따라 상측으로 경사진 적어도 하나의 경사판이 형성되고, 벽면의 일 영역에는 노즐이 관통 삽입되어 케이싱 내부로 폐유를 에어로졸 형태로 분사하여 열분해 가스와 혼합가스를 형성하는 폐유 주입를 포함할 수 있다.

Description

혼합유 생성을 위한 열분해 유화장치{PYROLYSIS PETROLIZING APPARATUS FOR PRODUCING MIXED OIL}

본 발명은 열분해 유화장치에 관한 것으로, 특히 폐플라스틱, 비닐 등의 고분자 폐기물을 가열에 의해 열분해하여 생산되는 재생유(열분해유)를 에어로졸 형태의 폐유와 혼합함으로써 적정한 점도와 인화점을 갖도록 함으로써 내연기관에서 운용할 수 있는 재생 에너지를 생성하는 열분해 유화장치에 관한 것이다.

현재, 다양한 용도로 사용되고 있는 탄화수소로 구성되는 고분자 물질인 플라스틱과 비닐 등은 산업발전에 의해 배출량이 증가하고, 대부분 소각 및 매립에 의해 처리되고 있어, 대기, 토양, 해양 등의 심각한 환경오염의 요인으로 부각되면서, 고분자 폐기물의 새로운 처리기술 개발이 요구되고 있다.

또한, 자원의 순환적 이용을 위한 여러 방안들이 강구되고 있고, 이에 다양한 종류의 폐플라스틱을 재활용하는 유화장치 기술이 활성화되고 있다. 일례로 석유를 원료로 하여 제조된 폐플라스틱, 비닐 등의 고분자 폐기물의 재활용 방법으로 산소가 없는 환원성 분위기에서 열을 가하여 고분자를 구성하는 탄소사슬이 끊어지는 분해 반응을 일으켜 여러 개의 저분자 물질로 변화시키는 것으로, 폐기물이 용해되면서 기체화된 후 냉각장치를 통해 액화되어 다시 열분해유를 얻을 수 있게 된다. 일부 탄화수소는 200℃에서도 그 결합이 끊어지며, 350 내지 400℃까지 승온될 경우 격렬한 열분해 반응이 발생한다.

이러한 열분해 오일화 기술에서 폐합성수지 등 가연성 고분자 폐기물을 열분해하기 위해서는 내부를 무산소 상태의 환원성 분위기로 유지하고, 갑작스런 열분해로 내부의 압력 상승에 의한 가스 역류를 방지하는 동시에, 고분자 폐기물을 원활하게 투입 가능해야 한다.

한 회분의 고분자 폐기물 원료를 투입하고 공정을 마친 후 다음 회분의 원료를 투입하는 회분식이나 고분자 폐기물을 일괄 투입한 후 반응을 이끌어내는 일괄투입식의 경우엔 크게 문제가 되지 않으나, 고분자 폐기물 원료를 연속으로 투입하는 연속식의 경우엔 원료 투입이 밀폐 상태에서 연속적으로 이루어져야 하므로 상술한 외부 공기의 유입, 가스 역류, 원료 투입의 정체 등의 문제들이 발생할 수 있다.

이러한 연속식 열분해 유화장치의 종래의 원료 투입장치는 일정한 용량의 분획으로 나뉘어진 실린더형 용기를 회전시키면서 원료를 투입하는 로타리밸브형 원료투입장치와, 가열수단이 장착된 스크류공급기를 사용하여 원료를 용융 압착시키면서 원료를 투입하는 스크류공급기형 원료투입장치가 있다.

하지만, 상술한 종래기술은 열분해로의 압력이 상승하면 뜨거운 유증기가 역류하고 악취를 발생시키고, 투입구 주변에 원료가 부분 용융되어 접착되거나 밸브 사이에 원료가 끼어서 폐색되어 밀폐가 잘 되지 않으며, 비닐이나 마대 같이 길게 늘어지거나 뭉쳐지는 저밀도 원료의 경우 투입 및 이송이 원활하게 이루어지지 않는 문제들이 있다.

이에 대해, 본 출원인은 대한민국 등록특허 10-2206039호(분진 제거 및 원활한 가스 흐름이 가능한 기체분리기를 구비한 열분해 유화장치)를 제안한 바 있다. 대한민국 등록특허 제 10-2206039호의 열분해 유화장치는 분진 제거에 탁월하고 가스흐름이 원활한 특성을 구현하여 본 출원인이 제품화하고 있다. 그러나, 기존의 열분해 유화장치나 본 출원인의 열분해 유화장치에서 생성되는 열분해유는 인화점이 낮고, 점도가 낮은 특성이 있다. 이는 폐플라스틱에 함유되는 소량의 석유물질을 액화하여 생성하는 열분해유가 기본적으로 석유 만큼의 점도나 인화점을 얻기에는 곤란한데 따른다.

이에 본 출원인은 산업 현장에서 버려지는 폐유와 열분해로에서 생성되는 열분해 가스를 이용하여 내연기관을 운용할 수 있는 수준의 점도와 인화점을 달성하는 방안을 고려하게 되었으며, 이전 출원에 이어 개선되고 변경된 것을 출원하고자 한다.

본 발명의 목적은 폐유가 갖는 고점도 고인화점의 특성을 저점도 저인화점을 갖는 가스 형태의 열분해 가스와 혼합하여 내연기관에서 연소가능한 열분해유를 생성하는 열분해 유화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 친환경적으로 구성된 기존의 장치나 시스템의 변경을 최소화하여 불필요한 시스템 구축을 요하지 않으면서도 내연기관에서 사용할 수 있는 열분해유를 생산하는 열분해 유화장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 고분자 폐기물을 열분해하여 열분해 가스를 생성하는 열분해로, 상기 열분해 가스를 정제하는 기체분리기를 구비하는 열분해 유화장치에 있어서, 상기 기체분리기는, 원통형 케이싱의 상단과 하단에 각각 기체배출구와 분진배출구가 형성되고, 내주연 벽면을 따라 상측으로 경사진 적어도 하나의 경사판이 형성되고, 상기 벽면의 일 영역에는 노즐이 관통 삽입되어 상기 케이싱 내부로 폐유를 에어로졸 형태로 분사하여 상기 열분해 가스와 혼합가스를 형성하는 폐유 주입부에 의해 달성된다.

여기서, 상기 폐유 주입부는, 폐유 공급파이프; 상기 케이싱 외주연에 배치되며, 상기 폐유 공급파이프에서 복수로 분기되는 분지; 상기 케이싱의 외주연 일측을 관통하여 상기 케이싱 내주연으로 연장되는 내부 분지; 및 상기 내부 분지의 종단에 위치하며, 상기 폐유 공급 파이프 대비 5% 내지 15%의 지름을 가지고 상기 케이싱 내부로 에어로졸 형태의 폐유를 분사하는 노즐을 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 내부 분지는, 내부는 비어있는 원통형 형상이고, 그 내부에는 스프링이 배치되며, 상기 폐유 공급파이프와 이웃한 방향으로 상기 스프링의 종단에 밀착판이 구비되고, 상기 밀착판은 상기 폐유 공급파이프에서 유입되는 상기 폐유의 압력에 의해 상기 스프링을 압축하면서, 상기 노즐이 상기 케이싱 내부로 연장되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐은, 상기 내부 분지의 종단에서 복수의 분출구로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 혼합 가스는, 상기 열분해 가스와 상기 폐유의 배합비율을 10 : 1 내지 10 : 2 인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 기체분리기의 구조를 개선하여 유입된 가스와 에어로졸 형태의 폐유를 혼합함으로써, 인화점과 점도가 높은 폐유와 인화점과 점도가 낮은 열분해유를 혼합함으로써, 내연기관에서 사용할 수 있도록 한다. 열분해유와 폐유의 혼합비는 10 : 1 내지 10 : 2 일 수 있으며, 실시예에 따른 열분해 유화장치에 공급되는 폐합성수지와 폐유의 특성과 품질에 따라 그 혼합 비율은 가변될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 유화장치의 블록개념도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 열분해 유화장치의 구성도를 도시한다.
도 3과 도 4는 도 2에 도시된 기체분리기의 일 실시예에 따른 구조도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 유입부의 구성을 도시한다.
도 6은 폐유 주입부에 대한 사시도를 도시한다.
도 7은 노즐의 단면도를 도시한다.
도 8은 습기제거부의 구성을 도시한다.
도 9는 기체분리기의 다른 실시예에 따라 기체분리기에서 습기를 제거하기 위한 구성도를 도시한다.

이하, 도면을 참조하여 내연기관에서 연소가 가능한 열분해유를 생성하는 열분해 유화장치를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 유화장치의 블록개념도를 도시하고, 도 2는 도 1에 도시된 열분해 유화장치의 구성도를 도시한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 열분해 유화장치는, 호퍼(미도시) 등의 원료공급수단(100)으로부터 고분자 폐기물을 공급받아 열분해로(200)로 투입시키는 투입관(110)을 구비한 투입수단(110), 일측은 투입수단(110)과 연결되고 수평으로 배치되어 회전력에 의해 회전하면서 연소실(270)의 가열수단(280)에 의해 고분자 폐기물이 가열 용융되어 열분해하며 내측 둘레면에 나선(203)이 형성되어 용융물을 타측의 배출구(220)를 향해 이송시키는 열분해로(200), 열분해로(200)의 배출구(220)와 연결되어 가스와 슬러지를 배출시키는 배출수단(290), 배출수단(290)의 가스배출관(291)과 연결되어 열분해로(200)에서 공급되는 유증기에서 기체를 분리하는 기체분리기(400), 기체분리기(400)에서 분리된 기체를 액화시키는 콘덴서(500), 콘덴서(500)에서 액화된 열분해유가 이송되어 저장되는 열분해유 저장수단(600), 콘덴서(500)에서 응축되지 않은 비응축가스를 저장하여 열분해로(200)로 재공급하는 가스공급수단(700), 산업현장에서 발생하는 폐유를 저장하는 폐유 저장기(800) 및, 폐유 저장기(800)에 저장된 폐유를 기체 분리기(400)로 이송하는 펌프(P)를 포함할 수 있다.

본 실시예는, 펌프(P)가 폐유 저장기(800)에 저장된 폐유를 기체 분리기(400)로 이송하고, 기체 분리기(400)는 미세 노즐을 통해 폐유를 에어로졸 형태로 변환하며, 이를 기체 분리기(400) 내부로 분사할 수 있다. 그리고, 에어로졸 형태의 폐유는 기체 분리기(400) 내부를 유동하는 열분해 가스와 혼합된 후, 콘덴서(500)에서 냉각되어 열분해유로 응축되어 열분해유 저장수단(600)에 저장될 수 있다.

이때, 열분해유 저장수단(600)에 저장되는 열분해유는, 통상의 열분해 유화장치에서 생성되는 것과는 그 특징이 상이하다.

통상의 열분해 유화장치는 폐플라스틱에 포함되는 소량의 석유물질을 열분해하여 생성하는 바, 생성되는 열분해유는 점도가 낮고 인화점이 0도 전후로 인화점이 낮다.

내연기관에서 주로 사용되는 경유는 인화점이 40도, 점도는 1.5~6.0 cSt (at 40℃)에 해당한다. 반면, 산업현장에서 얻어지는 폐유는 인화점이 250도 이상이고, 점도는 10cst에 해당하는 경우가 많다. 즉 통상의 열분해 유화장치에서 생성되는 열분해유는 인화점과 점도가 낮고, 산업현장에서 수거되는 폐유는 인화점과 점도가 너무 높은 것이다.

본 출원인은 이러한 차이점에 주목하여, 열분해 유화장치에서 생성되는 열분해 가스를 적정 비율로 에어로졸 형태의 폐유와 혼합함으로써 경유나 휘발유를 사용하는 내연기관에서 사용할 수 있는가를 고려하였다. 열분해유와 폐유의 혼합비율을 10 : 1.4의 비율로 혼합할 때, 내연기관에서 사용 가능한 수준이 됨을 파악하였다.

그러나, 단순히 열분해유와 폐유를 혼합한다고 되는것이 아니며, 이들의 적절한 혼합을 위해, 그리고, 기존의 열분해 유화장치를 크게 수정하지 않고도 활용할 방도를 찾은 바, 본 출원인은 열분해 가스에 에어로졸 폐유를 혼합하는 방안을 제안하게 되었다. 이는 이하의 단락에서 상술하도록 한다.

기존의 열분해유를 내연기관에 투입할 경우, 저점도 및 저인화점을 갖는 기존의 열분해유는 물성이 물처럼 묽고 쉽게 발화되어 내연기관에서 정상적인 연소를 보장하기 어렵다.

반면, 본 실시예에 따른 기체분리기(400)는 점도가 높고 인화점이 높은 폐유를 에어로졸 형태로 만든 후, 이를 열분해 가스와 반응시켜 점도가 높고 인화점이 높은 합성 가스를 생성하고, 이를 콘덴서(500)에서 응축하는데 주안점을 둔다. 이렇게 생성된 합성 가스는 내연기관에서 연속적인 연소가 가능하며, 폐플라스틱과 같은 고분자 폐기물에서 휘발유나 경유 대비 경제적인 열분해유를 생성할 수 있는 것이다.

상기한 관점을 토대로 이하, 기체분리기(400)의 구조와 작동 방식을 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 3과 도 4는 도 2에 도시된 기체분리기의 일 실시예에 따른 구조도를 도시한다.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 실시예에 따른 기체분리기(400)는 원통형의 탱크 형상으로 이루어진 케이싱(410)이 구비되고, 케이싱(410)의 하단에는 분진배출구(412)가 형성되어 배관에 의해 분진 회수탱크(450)와 연결되어 낙하된 분진이 회수되며, 케이싱(410)의 상단에는 기체배출구(413)가 형성되어 기체배출관(415)과 연결되어 기체분리기(400)에서 처리된 기체가 상측으로 배출된다.

더불어, 상기 기체분리기(400)는 하부 옆면에 측면유입구(411)가 형성되어 가스배출관(291)과 연결되어 열분해로(200)에서 공급되는 유증기 가스가 측면유입구(411)로 유입되어 케이싱(410) 내부에 체류하다가 기체배출구(413)를 통해 유출되는 사이에 분진이 분리되어 분진배출구(412)로 배출 회수되는 것이다.

즉, 석유에서 유래되는 고분자 폐기물을 전처리하지 않은 상태에는 여러가지 이물질이 혼재되어 있으므로 열분해가 이루어진 가스 중 유증기를 기체분리기(400)로 이송시키고, 기체분리기(400) 내부에 설치된 구조물에 충돌시켜 기체분리기(400) 내부에 오랫동안 머무르도록 유도하여 분진을 분리시키며 분리된 분진은 자중에 의해 하단의 분진배출구(412)를 통해 배출 처리되며, 분진배출구(412)는 배관을 통해 분진 회수탱크(450)로 모이게 되고, 분진 회수탱크(450)는 열분해로(200)의 가동 중에는 밸브를 개방하여 분진을 유입시켜 저장하고 열분해로(200)의 가동 종료 후에는 밸브를 잠가 분진을 제거하며, 이를 통해 분진이 콘덴서(500)로 이동하지 않아 깨끗한 열분해유를 얻을 수 있다.

열분해로(200)는 80도 내지 130도의 온도 분위기에서 고분자 폐기물을 연소할 수 있다. 열분해로(200)는 고분자 폐기물에 포함되는 수분의 증발을 위해, 이보다 낮은 온도나 이보다 높은 온도 범위에서의 연소는 바람직하지 않다.

80도 내지 130도 범위의 온도 분위기에서 열분해로(200)가 생성하는 열분해 가스는 수분이 증발되면서 기체분리기(400)로 유입되고, 남은 수분은 기체분리기(400)에 포함되는 습기제거부(470)에서 최종적으로 제거될 수 있다. 물론, 열분해로(200)에서 습기가 충분히 억제될 경우, 습기제거부(470)는 실시예에 따른 열분해 유화장치의 구성에서 제외될 수 있음은 물론이다.

또한, 열분해로(200)의 온도는 80도 내지 130도 범위를 넘어 300도 이상으 온도로 가열될 수도 있다. 열분해로(200)의 가열온도를 높이고, 열분해로(200)와 정제탑을 결합 후, 폐플라스틱을 열분해하여 발생하는 열분해유를 인화점에 따라 분류되도록 할 수도 있다. 이 경우, 열분해로(200)의 가열 온도가 높아지는 대신 정제탑을 별도로 구축하지 않고 정제탑과 일체로 형성되는 열분해로(200)에서 직접적으로 유종을 선별하여 추출할 수도 있다. 이러한 정제방법을 스트리밍 정제방법이라 한다.

상기한 기체분리기(400)의 내주연 일 영역에는 케이싱(410) 내부로 노즐(466)이 관통 삽입되어 에어로졸 형태의 폐유를 케이싱(410) 내부로 분사하는 폐유 주입부(460)가 마련된다. 이때, 노즐(466)은 하나, 둘 또는 그 이상의 개수일 수 있으며, 그 개수는 따로 한정하지는 않는다. 폐유 주입부(460)는 추후 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.

폐유 저장기(800)는 폐유 주입부(460)로 폐유를 공급하며, 펌프(P)는 전기적 동력에 의해 구동하여 폐유 저장기(800)에 저장된 폐유를 폐유 주입부(460)로 공급한다. 이때, 펌프(P)는 폐유 주입부(460)에서 에어로졸 형태로 폐유가 분사될 수 있도록 폐유 저장기(800)에 저장된 폐유를 고압으로 폐유 주입부(460)에 공급할 수 있다.

측면유입구(411)는 케이싱(410)의 아래가 아닌 옆면에 형성되어 유입된 가스가 회전하면서 체류할 수 있도록 유도할 수 있다. 이때, 상기 측면유입구(411)는 중앙유입구(411a)와, 중앙유입구(411a)의 좌측과 우측에 각각 형성된 좌측유입구(411b) 및 우측유입구(411c)가 형성될 수 있고, 가스배출관(291)이 중간에서 3개의 관으로 분기되어 상기 중앙유입구(411a), 좌측유입구(411b), 우측유입구(411c)에 연결될 수 있다.

이와 같이 가스가 기체분리기(400)의 측면을 통해 분산 유입됨으로써 유입된 가스가 서로 다른 경로를 통해 충돌 회전하고, 구멍판(421) 등의 여러 내부 구조물에 접촉되도록 하여 분진의 제거 효율이 증대되면서, 유입 속도를 저감시켜 구멍판(421)에 가해지는 압력을 저하시켜 파손을 방지하고 가스가 구멍판(421)의 구멍을 통해 원활히 통과할 수 있다.

이를 위해, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 케이싱(410)의 하부에 유입부(420)가 형성되고, 유입부(420)는 벽면을 따라 다수의 통공이 형성되 복수 개의 구멍판(421)이 세워진 채 서로 이격 설치되고, 구멍판(421)은 케이싱(410)의 중심을 향해 형성되며, 좌측유입구(411b) 및 우측유입구(411c)를 통해 유입된 가스의 속도를 줄이고, 가스가 충돌하면서 분진이 낙하되도록 한다.

또한 중앙유입구(411a)가 형성된 케이싱(410)의 반대편에는 통공이 형성되지 않은 비구멍판(422)이 세워진 채 케이싱(410)의 중심으로 향해 형성되고 양쪽에서 유입된 가스가 구멍판(421)들을 통과한 후 비구멍판(422)에 의해 중앙에 형성된 원추체(423)로 유도된다.

상기 원추체(423)는 브릿지(423a)에 의해 케이싱(410)에 연결되고, 케이싱(410) 벽면과의 사이에 틈새들이 형성되며, 중앙유입구(411a)를 통해 유입된 가스가 원추체(423)에 충돌하여 가스가 상승되어 흐르도록 유도하고, 측면유입구(411)를 통해 유입된 가스들도 내벽을 따라 회전하면서 구멍판(421)을 통과한 후 원추체(423)를 따라 회전하면서 상측으로 안내되며, 이때 원추체(423)의 외면에 나선형 돌기가 형성될 수 있다.

상기 유입부(420)의 상측에는 유도부(430)가 형성되고, 상기 유도부(430)는 역원추체(431)가 케이싱(410) 벽면과 연결 형성되고, 상기 유입부(420)에 유입된 가스가 원추체(423)를 통해 상승하여 역원추체(431)에 이르러 상측으로 계속 선회하도록 유도하여 가스의 체류시간을 증가시켜 분진이 자중에 의해 낙하되도록 하며, 이와 함께 역원추체(431)의 하측으로 경사진 외주면에 가스가 충돌하여 분진 낙하 효과도 기대할 수 있다.

이때, 상기 역원추체(431)는 하단부 꼭지가 일부 절개된 형상으로 이루어지고, 상·하부가 개방 형성되고 내부가 중공 형성되어 충돌부(440)에서 낙하하는 분진이 역원추체(431)의 내측 경사면을 따라 원활히 낙하할 수 있고, 더불어 역원추체(431) 하측에 원추체(423)가 형성되어 분진이 원추체(423)의 외주의 경사면을 따라 낙하하도록 안내될 수 있고, 역원추체(431)의 외면에는 나선형 돌기가 형성되어 가스의 회전 유도 효과를 증대시킬 수 있다.

상기 유도부(430)의 상측에는 충돌부(440)가 형성되고, 상기 충돌부(440)는 케이싱([0028] 410) 벽면을 따라 복수 개의 경사판(441)들이 이격 형성되어 가스가 회전 충돌하면서 체류시간이 증대되고 분진이 낙하되어 분진배출구(412)로 배출되어 분진 회수탱크(450)로 회수된다.

이때, 상기 경사판(441)은 다공판으로 이루어져 상측에 설치된 경사판(441)에 의해 충돌하여 낙하된 분진이 하측으로 낙하할 수 있도록 구비되고, 상측에 설치된 경사판(441) 일수록 경사각이 상측으로 증가하도록 형성되며, 이는 가스가 상측으로 상승할수록 분진 함량이 적어지므로 경사판(441)의 각도를 점차 증가시켜 상측으로 갈수록 충돌 확률을 감소시켜 분진 제거와 원활한 가스 배출을 함께 도모하기 위한 것이다.

상기 충돌부(440)를 통과하여 분진에 제거된 기체는 폐유 주입부(460)에서 에어로졸 형태로 분사되는 폐유와 혼합된다. 이때의 혼합기체는 폐유의 점도와 열분해 가스의 점도의 중간점이 되는데, 혼합기체의 점도는 폐유와 열분해 가스가 5:5로 혼합된다고 가정할 때, 각각이 갖는 점도의 평균값에 해당할 수 있다.

물론, 열분해 가스와 폐유의 원료가 갖는 점도와 인화점은 수집되는 폐플라스틱과 폐유에 따라 상이할 수 있다.

수집되는 폐플라스틱과 폐유의 점도를 사전에 측정하여 적정한 배합비율을 설정할 수 있다. 이를 참조할 때, 열분해 가스와 폐유의 혼합비는 10 : 1 내지 10 : 2인데, 바람직하게는 10: 1.4의 혼합비를 가질 수 있으며, 수집되어 측정된 재료에 따라 이 배합비율이 증감될 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 에어로졸 형태의 폐유와 열분해 가스가 혼합된 혼합기체는 상측의 기체배출구(413)로 배출되어 기체배출관(415)을 통과하며, 상기 기체배출관(415)은 내부에 역회전스크루(415a)가 구동모터(415b)에 의해 회전 가능하게 설치되어 기체에 포함되어 있을 지도 모를 분진의 흐름을 차단하고, 이때 역회전스크루(415a)는 날개에 V홈(415C)이 형성되어 기체의 흐름이 원활히 이루어질 수 있게 된다.

혼합 가스를 생성하기 위해 기체분리기(400)에 폐유를 분사하는 폐유 주입부(460)는 기체분리기(400)에서 정제된 열분해 가스와 반응하여야 한다. 이는 도 6과 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 6은 폐유 주입부에 대한 사시도를 도시하고, 도 7은 노즐의 단면도를 도시한다.

도 6과 도 7을 함께 참조하면, 폐유 주입부(460)는 케이싱(410) 옆에 수직 방향으로 배치되어 펌프(P)에 의해 펌핑된 폐유를 공급하는 폐유 공급파이프(461)와, 케이싱(410) 벽면을 관통하여 충돌부(440)로 노출 형성되고 폐유가 통과하는 복수 개의 분지(462), 분지(462) 내부에서 폐유의 압력에 의해 출몰하면서 내부에 폐유가 관류하는 내부분지(463), 내부분지(463)의 일단부와 연결되어 분지(462)의 내면에 밀착된 채 함께 이동하고 중앙에 구멍이 관통된 밀착판(464)과, 밀착판(464) 타측의 내부분지(463) 외면에 개재되어 폐유의 압력에 의해 압축되는 스프링(465), 내부분지(463) 타단부에 형성되어 폐유을 복수 개의 방향으로 에어로졸 형태로 분사하는 노즐(466)을 포함한다.

노즐(466)은 복수의 분출공으로 형성될 수 있으며, 각 분출공의 지름은 분지(462)의 지름 대비 5% 내지 15%로 형성될 수 있다. 분지(462)의 지름이 작을수록 케이싱(410) 내부로 분사되는 에어로졸의 입자크기가 작아지고, 열분해 가스와의 접촉밀도 상승 및 이에 따른 혼합가스량이 증가하는 이점이 있다.

상기한 노즐(466)은 도 4에 도시된 것과 같이 케이싱(410)의 내주연 벽면의 A 방향에서 B 방향을 향해 복수개(도 6에서는 4개 예시됨)가 배열되어 있음을 볼 수 있다.

기체분리기(400)에서 열분해 가스를 추출 시, 열분해 가스에 포함되는 수분을 제거할 필요가 있다. 수분 제거를 위해, 노즐(466)이 A 방향에서 B 방향을 향해 높이 차를 가지고 배열되는데, 이는 열분해로(200)에서 전달되는 고온의 열분해 가스에 의해 기체분리기(400)가 고온 상태임을 활용하기 위한 것이다.

기체분리기(400)가 고온 상태일 때, 각 노즐(466)에서 높이 차를 두고 분사되는 폐유는, 일부는 열분해 가스와 직접 혼합 가스를 이루나, 다른 일부는 열분해 가스와 혼합 가스를 이루지 못한다.

열분해 가스와 혼합 가스를 이루지 못한 폐유는 고온 상태의 기체분리기(400)의 벽면에 충돌하고, 기체분리기(400)의 온도에 의해 기화되어 재차 열분해 가스와 혼합 가스를 형성할 기회를 얻는다. 이에 따라, 각 노즐(460)이 높이 차를 두고 기체분리기(400)의 내주연 벽면에 고루 분사되고, 또한 혼합 가스를 형성하는데 실패한 에어로졸 형태의 폐유가 고루 기화되도록 하여 혼합 가스의 생성률을 증가시킬 수 있다.

폐유가 기화될 때 기체분리기(400)의 온도는 기화열을 빼앗겨 온도가 낮아질 수 있다. 기체분리기(400)의 온도가 110도 이하(또는 100도 이하)로 낮아질 때, 수분이 분진배출구(412), 또는 분진배출구(412) 주변에 배수구(미도시)를 형성하여 수분을 배출할 수도 있다. 이러한 구성은 도 9에 도시된 것처럼, 기체분리기(400)와 연결되는 연결관(920), 솔밸브(920) 및 유수중화탱크(900)의 구성을 추가로 필요로 한다. 도 9에서, 솔밸브(910)는 기체분리기(400)의 온도가 낮아질 때 개방되어 기체분리기(400) 내부에 포함된 수분을 유수중화탱크로 전달할 수 있다.

습기제거부(470)는 상기 충돌부(440) 상측에 고정 설치되고 가스가 통과하면서 습기가 제거되는 것으로, 여러번 절곡된 절곡판(473)들을 세워져 입설된 상태로 서로 분리시켜 케이싱(410) 내벽에 고정된 상-하부 고정체(471, 472)에 연결한다.

여기서, 절곡판(473)은 일측으로 돌출된 일돌부(473a)와, 타측으로 돌출된 타돌부(473b)와, 일돌부(473a) 및 타돌부(473b)를 경사진 방향으로 결합하거나, 일돌부(473a)와 고정부(473d), 타돌부(437b)와 고정부(473d)를 경사진 방향으로 결합하는 결합부(473c)와, 상단부와 하단부에 각각 형성되어 상-하부 고정체(417, 472)에 결합되는 고정부(473d)를 포함하고, 이로써 기체는 상측으로 안내되어 기체배출구(413)로 안내되어 통과되고, 습기는 습기제거부(470)와 접촉되어 제거된다.

상기 콘덴서(500)는 다층 구조로 이루어질 수 있고 복수 개가 구비되어 처리효율이 증대될 수 있으며, 내부는 기체분리기(400)에서 이송된 혼합 기체가 통과하고, 외부는 냉각기에서 냉각되어 공급된 냉수가 통과됨으로써 처리될 혼합 기체가 냉각되면서 열분해유가 생성되며, 생성된 열분해유는 하측으로 배출되어 열분해유 저장수단(600)으로 이송되어 저장된다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

400 : 기체분리기 410 : 케이싱
411 : 측면유입구 411a : 중앙유입구 411b 좌측유입구
411c : 우측유입구 412 : 분진배출구
413 : 기체배출구 415 : 기체배출관
415a : 역회전스크루 415b : 구동모터
420 : 유입부 421 : 구멍판
422 : 비구멍판 423 : 원추체
430 : 유도부 431 : 역원추체
440 : 충돌부 441 : 경사판
460 : 폐유 주입부 461 : 폐유 공급파이프

Claims

고분자 폐기물을 열분해하여 열분해 가스를 생성하는 열분해로, 상기 열분해 가스를 정제하는 기체분리기를 구비하는 열분해 유화장치에 있어서,
상기 기체분리기는,
원통형 케이싱의 상단과 하단에 각각 기체배출구와 분진배출구가 형성되고, 내주연 벽면을 따라 상측으로 경사진 적어도 하나의 경사판이 형성되고, 상기 벽면의 일 영역에는 노즐이 관통 삽입되어 상기 케이싱 내부로 폐유를 에어로졸 형태로 분사하여 상기 열분해 가스와 혼합가스를 형성하는 폐유 주입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 유화장치.
제1항에 있어서,
상기 폐유 주입부는,
폐유 공급파이프;
상기 케이싱 외주연에 배치되며, 상기 폐유 공급파이프에서 복수로 분기되는 분지;
상기 케이싱의 외주연 일측을 관통하여 상기 케이싱 내주연으로 연장되는 내부 분지; 및
상기 내부 분지의 종단에 위치하며, 상기 폐유 공급 파이프 대비 5% 내지 15%의 지름을 가지고 상기 케이싱 내부로 에어로졸 형태의 폐유를 분사하는 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 유화장치.
제2항에 있어서,
상기 내부 분지는,
내부는 비어있는 원통형 형상이고, 그 내부에는 스프링이 배치되며,
상기 폐유 공급파이프와 이웃한 방향으로 상기 스프링의 종단에 밀착판이 구비되고,
상기 밀착판은 상기 폐유 공급파이프에서 유입되는 상기 폐유의 압력에 의해 상기 스프링을 압축하면서, 상기 노즐이 상기 케이싱 내부로 연장되도록 하는 것을 특징으로 하는 열분해 유화장치.
제2항에 있어서,
상기 노즐은,
상기 내부 분지의 종단에서 복수의 분출구로 구성되는 것을 특징으로 하는 열분해 유화장치.
제1항에 있어서,
상기 혼합 가스는,
상기 열분해 가스와 상기 폐유의 배합비율을 10 : 1 내지 10 : 2 인 것을 특징으로 하는 열분해 유화장치.