KR890001919B1 - 연초 가공 부산물의 건류 개스(乾溜 Gas)에 의한 탄화(炭化)방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연초 가공 부산물의 건류 개스(乾溜 Gas)에 의한 탄화(炭化)방법

첨부 도면은 본 발명 탄화 방법에 있어서의 연소장치의 개략도.

본 발명은 연초 가골 부산물을 주재로 한 소재(素材)제조시에 있어서, 원료인 담배 부산물 자체에서 발생하는 건류 개스를 연로로 사용하므로서, 고품위의 소재를 공업적으로 양산할 수 있게 한 연초 가공 부산물의 건류 개스에 의한 탄화방법에 관한 것이다.

본 발명에서 말하는 소재라 함은, 여러 산업 분야에서의 중요한 소재인 탄소(炭素)를 의미하는 것으로서, 일반화학공업, 전기 화학공업, 전기 통신 산업 및 원자력 산업 분야 등에서 전기 전도체, 내화재료, 화학적 내구물질, 구조재료, 윤활제, 기계의 부품등으로 널리 사용된다. 이러한 탄소입자는 탄소재료를 마쇄하여 피치나 합성수지와 같은 결합제와 반죽한 후 원하는 모양으로 주형하여 만든다. 천연의 흑연, 무연탄, 석탄, 코오크스 및 숯등이 주로 상기의 탄소 입자를 만드는 탄소질 물질로 쓰이나 질이 좋은, 이러한 원료를 안정하게 공급하는 것은 그렇게 용이한 것은 아니다.

본 발명은, 연초 제조시의 부산물 즉, 잎 담배 부스러기나 미세하게 절각된 니분(泥粉 : 담배가루) 및 잎줄기 등, 잎담배 처리 과정에서 나오는 상당량의 폐기물들을, 재활용할 수 있게 한 것이다. 이 담배 부산물들과 같은 고간류 재 (藁幹類●)는 일찍부터 "세탁용 잿물"로 이용되어 왔을 뿐이며, 이러한 잿물의 구성성분은 대부분 칼륨(K)인 것으로 알려져 있다.

담배 부산물은, 칼륨 성분 이외에 다량의 유기 및 무기성분들을 함유하고 있어 이의 활용이 기대되고 있었는데, 최근에, 이를 탄화 시키므로서 칼륨 성분이 유리되어 알카리성 물질로 변한다는 이론적인 배경을 근거로, 이 탄화물 비료 제조 원료인 질산, 인산으로 중화시켜서 시설원에 작물 재배용 비료 즉 "탄화 비료"를 제조한다는 기술이, 특허 공고 번호 85-제1034호(특허 제20,189호 "연초 제조 부산물을 이용한 비료 및 그 제조방법")로 공지된 바 있다.

이 공지기술에 의하면, 담배 부산물을 탄화시키되, 질산, 인산으로 중화시켜 비료 염(질산 칼륨, 인산 칼륨)물질을 생성시키게 한다는 것으로서, 원료 분쇄-탄화-소화-산중화-조립-건조의 공정에 의해 비닐하우스 재배용 및 육모용의 비료를 얻는 것으로 되어 있다.

이 공지 기술은, 소기의 목적하는 바, "탄화 비료"를 제조함에 있어서는 대체로 적합하기는 하지만, 본 발명에서와 같은 소재를 얻기 위한 탄화 방법에서는 응용할 수 없다.

상기 공지된 특허 발명의 실시권자로 되어 있는 본 발명자는, 상기 공지 기술에서 의도하는 중화를 행할 목적으로 단속식(斷續式)가열방식으로 원료를 탄화시켜 본 결과, 화목, 목탄 등, 숯을 만드는 정도의 기구(器具)적인 수준에 불과하여, 탄소의 품위가 떨어지고 량산성이 현저하게 낮을 뿐 아니라, 탄화에 소요되는 연소 열을 다른 에너지(타 연료)에 의존하게 되므로 생산비의 앙등이 제기되는 문제점들이 있었다. 따라서, 소재를 량산체제로 제조하기 위해서는 기존의 단속식 방식을 탈피하여 자동 연속식으로 유도하여야 하는 필연성이 요구되었고, 탄화시에 필요한 연소열에 있어서도, 다른 에너지가 아닌, 원료 자체에서 발생하는 건류(乾溜)개스에 의한 탄화를 착상하기에 이르렀다.

이에, 본 발명자는 목재 건류에 의한 건류 개스와 담배 부산물의 건류 특성을 예의 연구 검토한 결과, 열분해 특성이 120~250℃부근에서 건류 개스가 발생하는 온도로 밝혀져 저온 가열에 의한 건류가 가능한 것으로 판단되었고, 건류 개스의 발열량도 2000~2300Kcal/kg으로서 탄화에 소요되는 열량 550~600kcal/kg을 충당하고도 약 3/4정도의 잉여 열량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

나아가서, 건류 개스의 조성을 규명하여 본 결과, 표 1과 같이 탄소 물질의 품성을 향상시킬 수 있는, 고품위 소재 제조의 연소열로서 매우 이상적인 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

[표 1]

본 발명은, 연초 가공시의 부산물을 탄화시킴에 있어서, 점화초기 이후, 원료에서 자체 발생하는 건류 개스에 의한 연소열만으로 원료를 탄화시키는 것을 특징으로 하는 방법을 제공하고자 함에 주요 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 탄소의 산화를 방지하여, 제철 공업용 환원제, 흑색 화약, 활성탄, 취사용 신탄, 연탄 착화탄 등에 알맞을 뿐만 아니라 특히, 상기한 탄화비료의 중간체로서도 최적한 고품위의 탄소물질을 효율적으로 량산할 수 있게 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 건류 개스의 잉여열로 원료를 미리 건조하는데 이용함은 물론, 탄화 조립물(炭化祖粒物)의 건조열로도 사용할 수 있게 하여, 별도의 열원은 거의 의존하지 않게 하므로서, 생산비를 혁신적으로 절감시킬 수 있게 한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 있어서는, 원료를 탄화시킴에 있어서, 건류 개스를 환류, 연소시킬 수 있는 고정 연소실을 외주에 환설한, 회전 밀폐로에 의해서 연속적으로 탄화작업을 행할 수 있는 연속가열 방식이 채택된다. 이 회전 밀폐로는, 이른바, 카아본 블랙(Carbon Black)제조시의 씨어멀 법(furnacethermal法)에서 채택하고 있는 로타리 킬른(Rotary Kiln)과 유사하다.

이 로타리 킬른에는, 출구단(端)에 건류 개스의 환류 덕트를 설치하고, 이 주(主)덕트에 분기(分岐)덕트들을 마련하여 연소실의 소망하는 개소에, 각각 연소버어너와 함께 설치하여 본 발명에서 요구하는 연속식 가열 밀폐 회전로를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 회전 밀폐로의 설치는, 경사도 3~15°바람직하게는 5~8°기울기로 설치하고, 로의 회전은 6~18RPM 바람직하게는 10~12RPM이 유지되게 한다. 이것은 원료의 조건에 따라 다르기는 하지만 탄화도 및 생산량을 조절하기 위한 것으로서 양호한 품성의 소재들을 얻기 위해서는 상기 바람직한 수치들이 요구되기는 하지만 반드시 이에 국한되는 것이 아님은 물론이다. 가열은, 최초 점화시, 경유 등과 같은 타에너지에 의존하게 된다. 이 가열에 의해 회전 밀폐로 내에서 서서히 스크류 이송하는 원료들은 출구단까지 이송되는 동안 탄화되고 이 탄화에 의한 건류 개스를 연소실 내로 환류, 투입하여, 이후, 건류 개스에 의한 연소열만으로 탄화작업을 진행한다.

원료는, 초기 투여물의 경우, 자연 건조에 의한 것을 회전 밀폐로내에, 컨베이어 벨트에 의하여 이송 투입하고, 로내에서는 스크류 이송에 의해 서서히 출구단으로 이송케하면서 탄화되게 하는 한편, 건류 개스의 연소열에 의한 탄화작업이 행하여지면, 환류 개스의 열로 사전 건조시키므로서, 이후의 로내 탄화시, 건류 개스의 발명량이 증가함을 알 수 있었다.

실시예에 의하면, 경사도 5~7°, 10~12RPM회전하의 회전 밀폐로내에, 건류 개스의 1/4정도를 연소실에 환류 투입시켜 연소실 온도를 500℃까지 올리고 로내 온도 300℃정도에서, 탄화된 건류 물량을 살펴본 결과, 원료 투입량의 50%는 건류 개스로, 나머지 50%는 품위가 양호한 탄소 물질을 얻을 수 있었다.

이와같은 본 발명에 의한 탄화 방법에 있어서, 원료를, 니분(泥粉)과 중골(中骨)로 구분하여 탄화시켜 본 결과를 아래 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2의 니분의 경우에 있어서는 200℃전후에서 타르(Tar)가 응축되면서 서서히 증가하고 140℃에서 인화되지 않은 안개형 건류 개스가 발생하고 260℃에서는 2차 개스가 발생하여 인화되는 것을 확인할 수 있었고, 중골의 경우에는 160~200℃사이에서 일시 폭발하여 급격히 건류되고 온도는 300℃이상으로 급격히 상승하면서 상기 표 2에서와 같이 양호한 품성을 갖는 건류 물량의 소재를 얻을 수 있었다.

이와같이, 본 발명에 의한 탄화방법은 ① 식물성 원료 특히, 담배 부산물을 회전 밀폐로 내에 투입하여 원료 자체가 발생하는 건류 개스에 의한 연소열만으로 연속 탄화작업이 가능하므로 공업적으로 량산할 수 있고, ② 연초 가공 부산물의 조성상, 회분 함량이 낮은 고품위 탄소를 얻게 되어 공업용 탄소 소재를 염가로 제공할 수 있으며, ③ 건류 개스를 연료로 활용하므로서 에너지 절감의 경제적 파급 효과가 크고, ④ 건류 개스의 완전 연소로 공해 요인을 근원적으로 해결할 수 있는, 등의 우수한 효과를 나타내었다.

[실시예]

경사도 5~7°로 설치된 원통형의 밀폐 회전로에 원료인 담배가루 100중량 %를 투입하여 10~12RPM회전하에, 점화 초기 이후, 원료 자체에 발생하는 건류 개스 1/4정도를 연소실로 환류케하면서 연소실 온도를 500℃까지 올리고 로내온도 300℃정도에서 탄화시킨 탄소물질은 건류물 총량이 49.1%이었다.

Claims (1)

1. 경사도 3~15°로 설치된 원통형의 밀폐 회전로에 원료를 투입하여 6~18PRM회전하에, 점화 초기이후, 원료 자체에 발생하는 건류 개스를 연소실로 환류시켜 450~500℃까지 온도를 상승시킨 다음 로내온도 280~300℃정도로 탄화시킴을 특징으로 하는 연초 가공 부산물의 건류 개스에 의한 탄화 방법.

Images