KR910006962B1 - 연초 부산물의 탄화방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연초 부산물의 탄화방법

첨부도는 본 발명의 방법을 실시하는 공정도를 개략적으로 도시한 것임.

본 발명은 연초 부산물의 탄화시에 발생하는 건류가스를 이용하여 연초 부산물을 연속적으로 탄화시키는 연초 부산물의 탄화방법에 관한 것이다. 담배잎은 무기성분으로서 칼륨, 석회, 마그네슘 등이 다량 함유되어 있어서, 식물 영양소로 이용될 수 있을뿐 아니라 탄수화물 함량과 쉽게 분해되는 환원당 함량이 많은 반면 셀룰로우스나 리그닌 함량이 낮아서 퇴비로 이용하기에 적당한 식물이므로 퇴비를 만들면 유효한 비료로서 이용될 수 있는 물질이다. 그러나 식물의 영양성분이 많이 함유되어 있으면서도 그 생산처가 연초 공장이라는 특수한 장소일 뿐 아니라 생산량이 한정되어 있으므로 통상의 퇴비와 같은 사용하는 경우 그 경제성에 문제가 있어서 통상의 경작지용 비료로서는 이용되지 못하고 있다.

본 발명자등의 한국 특허 제20, 189호에는 전술한 연초 부산물로부터 작물의 재배 또는 육모용으로 사용하는데 적당한 비료를 재배하는 방법이 제안되었다. 전기한 방법에 의하면 연초 가공 부산물을 불완전 연소된 탄화상태에서 질산과 인산의 혼합액으로 연소를 중간시키므로서 탄화물내의 칼륨성분에 의한 알카리성이 중화됨과 동시에 생물의 생장에 필요한 인과 칼륨성분이 보완되어 작물재배, 특히 육묘에 적당한 비료를 제조할 수 있게 된다. 그러나 전술한 방법은 뱃치식으로 되어 있어서 작업 능률이 떨어질 뿐 아니라 연초 부산물의 탄화 과정에서 일부의 연초 부산물이 완전히 연소되므로 탄화물의 수율이 저하됨을 알게 되었다.

본 발명자등은 전술한 방법의 문제점을 개선하기 위하여 연초 부산물을 외부의 산소공급이 차단된 밀폐된 탄화로에서 외부의 열로 가열하는 통상의 건류 방식에 의하여 탄화시키는 방법을 시도한 결과 탄화물의 수율은 향상되지만 가열에 필요한 에너지의 소모량이 많아서 경제적으로 불합리함을 알게 되었다. 반면에 연초 가공 부산물의 건류 특성에 대하여 연구한 결과 120℃ 정도에 서는 흡열 반응이 나타나지만 250-300℃에서는 발열 반응이 일어나면서 급격한 탄화현상을 나타낼 뿐 아니라 이때 발생되는 가스는 가연성 가스로서 외부의 열원으로 사용할 수 있음을 알게 되었다.

특히 연초 가공 부산물에서 발생하는 건류가스의 발열량을 측정한 결과 다음 표에서 알 수 있는 바와 같이 원료 Kg당 1,000-1,600 Kcal로서 부산물 원료 1Kg을 탄화시키는데 소요되는 열량인 300-350Kcal 보다 현저히 높아서 건류가스를 효과적으로 수집하여 탄화에 필요한 외부 열원으로 이용하면 별도의 연료 없이도 가공 부산물을 탄화시킬 수 있음을 알게 되었다.

[표1]

탄화에 소요되는 열량과 건류가스의 연소발열량 비고

본 발명의 목적은 최소한도의 외부 열에너지를 이용하여 연초 가공 부산물을 탄화시키는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 연초 가공 부산물이 외부 열에너지에 의하여 탄화될 때 발생하는 건류가스를 새로운 연초 가공 부산물의 가열 열원으로 이용하므로서 달성된다.

본 발명에 의하면 연초 가공 부산물의 건류가스가 발생하는 열량이 연초 가공 부산물의 탄화에 소요되는 열량보다 4배정도 되므로 건류가스로서 연초 가공 부산물의 탄화에 필요한 열량을 충족시키고도 남게 된다. 그러나 가동초기 건류가스를 발생시킬 때 까지는 외부에서 가열하여야 하므로 외부 열에너지가 필요하게 된다.

본 발명에 의하면 연초 가공 부산물은 250-600℃로 가열한다. 일반적으로 160-200℃ 사이에서 급격한 건류 현상이 나타나지만 타르를 포함하는 가연성 가스의 발생을 위하여는 250-600℃로 가열하여야 한다. 가열온도는 원료 물질이 탄화로내에 체류하는 시간에 관계 된다.

본 발명에 의하면 탄화로는 일단에 원류 투입구를 갖고 있고 타단에 건류가스 배출구를 갖는 로타리 킬른형 밀폐 원통형으로된 탄화로가 유용하게 사용된다. 탄화로는 내부에 투입된 원료 물질의 원활한 이송을 위하여 3-15° 정도로 경사지게 설치하거나 또는 내부에 원료 이송용 스크류를 착설한 것을 사용한다. 그리고 탄화로는 원료 물질이 균일하게 가열되도록 6-18rpm 정도로 회전되게 한다. 탄화로 내부가 외부 공기로부터 차단되도록 하기 위하여 원료투입구에 로타리 밸브를 착설하는 것이 좋다.

특히 본 발명에 의하면 탄화로 내부로 외부 공기와 유입되는 것을 방지하기 위하여 탄화로의 탄화물 배출구에 로타리 밸브를 설치할 수도 있다. 그러나 본 발명에 의한 탄화물을 비료용으로 사용하는 경우에는탄화물 배출구를 수조에 잠기도록 하고 수조내에 질산태 질소와 암몰태 질소의 혼합물인 유초안과 같은 산성을 나타내는 비료 물질의 용액이나 질산과 인산같은 비료성분으로이용할 수 있는 산성물질의 용액을 주입하여 탄화물이 직접 전기한 용액속으로 배출되도록 하므로서 탄화물내에 있는 칼륨의 용출에 의한 알카리성을 중화시킴과 동시에 비료 성분이 탄화물에 흡착되도록 하는 것이 좋다.

본 발명의 한 형태를 구체적으로 설명하면 로타리 킬튼형 밀폐 탄화로를 3-15° 경사지게 설치하여 외부구동 장치로 6-18rpm으로 회전시키면서 탄화로 외부에 설치된 가스버어너 등의 가열기로 가열하여 탄화로내의 온도가 250-600℃ 정도로 유지되게 하고 원류 투입구로 원료를 투입구로 원료를 투입한다. 원료의 탄화과정에서 발생되는 건류가스를 가스 배출구에 연결된 가스 도관으로 수집하여 탄화로 외부의 가열기에 공급함과 동시에 가열기의 외부 연료 주입구를 차단한다.

이와 같은 본 발명에 의한 탄화방법에 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 확인 할 수 있었고, 중골의 경우에는 160-200℃ 사이에서 일시 폭발하여 급격히 건류되고 온도는 300℃ 이상으로 급격히 상승하면서 상기 표 2에서와 같이 양호한 폼성을 갖는 건류 물량의 소재를 얻을 수 있었다.

이와 같이, 본 발명에 의한 탄화방법은 식물성 원료 특히, 담배 부산물을 회전 밀폐로 내에 투입하여 원료 자체가 발생하는 건류가스에 의한 연소열만으로 연속 탄화작업이 가능하므로 공업적으로 양산할 수 있고, 연초 가공 부산물의 조성상, 회분 함량이 낮은 고품위 탄소를 얻게 되어 공업용 탄소 소재를 염가로 제공할 수 있으며, 건류가스를 연료로 활용하므로서 에너지 절감의 경제적 파급 효과가 크고, 건류가스의 완전 연소로 공해 요인을 근원적으로 해결할 수 있는 등의 우수한 효과를 나타내었다.

[실시예]

5℃의 경사 각도를 갖도록 설치되고 로타리 밸브가 착설된 원료 투입구와 탄화물 배출구 및 건류가스 배출구를 갖는 로타리 킬튼형 밀폐 탄화로를 12rpm으로 회전시키면서 가스 버어너로 로내온도가 300℃로 되게 가열한 다음 탄화로내에 원료를 투입하고 동일한 회전 속도와 가열 온도를 유지하여 투입된 원료가 탄화되도록 한 다음 발생되는 건류가스를 가스 배출구로부터 탄화로 가열용 가스 버어너로 공급함과 동시에 가스 버어너에 연결된 외부 가스 공급관을 폐쇄한다.

배출된 탄화물은 원료 물질의 49.1% 였다.

Claims (1)

1. 3-15℃로 경사지게 설치된 밀폐 회전식 탄화로를 6-18rpm으로 회전시키면서 외부의 열원으로 250-600℃로 가열함과 동시에 탄화로 내부에 연초 가공 부산물을 투입하여 원료 물질을 탄화시키고 탄화로 내부에서 발생되는 건류가스를 탄화로의 가열원으로 이용하여 새로 투입되는 연초 부산물을 가열하여 탄화시킴을 특징으로 하는 연초 부산물의 탄화방법.

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