KR960014923B1 - 대체연료유 및 그 제조방법과 그 제조장치 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
첨부도면은 이 발명에 의한 처리장치의 개략사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10', 10" : 처리조 11, 11', 11" : 밸브
12, 12', 12" : 이송관(transfer pipe) 13 : 진공펌프
14 : 조절밸브 15 : 축
16 : 날개 17 : 진공혼합기
18 : 조절밸브 19 : 유입구
20 : 조절기어 21, 21', 21" : 처리액 유입관
22 : 스크루 23 : 축
24, 24' : 지지체 25 : 지지대
26 : 유입구 26' : 유화기
27 : 벨트풀리(belt pulley) 28 : 배기관
29 : 미세공원판 30 : 간극
H : 히터 M, M' : 모터
이 발명은 각종 폐유, 폐식용유, 유기폐수 및 염색폐수 등을 산업체로부터 수집하여 선택적으로 예비처리시켜 얻어진 폐유, 폐식용유, 유기폐수 및 염색폐수 등의 어느 하나와, 저유황벙커 C유 및 무기염 조성물용액 함유물을 각각 일정 온도에서 예비가열처리한 다음 진공혼합시켜 효과적으로 유화처리시킨 보일러용 대체연료유 및 그 제조방법과 그 제조장치에 관한 것이다.
각 산업체에서 발생되는 여러가지의 폐유와, 폐식용유, 유기폐수, 도금폐수, 염색폐수 등은 환경을 오염시킬뿐 아니라 환경처리비용의 증가로 산업체의 운영면에서 볼때 큰 경제적 부담을 주었다.
따라서, 이와 같은 폐유 및 폐식용유 등을 산업체로부터 회수하여 효과적인 처리로 산업체의 연료유로서 대체함으로써 환경보존면에서 일조가 되고, 에너지의 절약면에서 저유황벙커 C유의 사용을 절약하게 되어 폐자원의 효과적인 활용을 도모하고, 각종 산업체에서 배출되는 폐유 및 폐식용유 등의 오염물질을 직접 유효하게 사용한 대체연료유로서의 열효율을 효과적으로 유지하도록 하며, 공해의 우려가 없고, 예비가열처리, 진공혼합처리 및 유화처리에 의해 유수분리가 장기간에 걸쳐 발생하지 않도록 하는 에멀젼상태의 대체연료유를 제공하는 것은 이 분야에서 요구되는 기술로서, 그 유의성이 크다.
이와 같은 관점에서, 이 발명의 발명자는 여러해 연구를 거듭한 결과 이 발명을 완성하게 되었다.
이 분야에 속해 있는 종래의 기술을 우리나라의 특허문헌에 의해 살펴보면 다음과 같다.
ㄱ. 특허공고번호 제89-2826호(89.8.4. 공고, 발명자 최현택 외 2, "대기오염방지 및 에너지절약용 조성물")의 공보명세서에서는 가성소다 또는 가성칼리, MgCl2, CaCl2, NaCO3의 일정량과 물을 균질혼합시켜 벙커 C유에 혼합시킨 조성물에 대하여 기재되어 있다.
이와 같은 조성물은 이 발명에서 요구되는 가열 및 진공상태에서 교반혼합 및 유화처리시키는 수단과는 처리방법이 다르며 폐자원(폐유,폐식용유 등)의 효과적인 활용목적에서 그 기술적 차이가 크다.
ㄴ. 특허공고번호 제84-257호(84.3.8. 공보, 발명자 정석이, "뇨혼합에멀젼연료유")의 공보명세서에서는 벙커 C유에 5-30wt%의 뇨를 혼합하여 얻어진 뇨혼합에멀젼의 연료유에 대하여 기재되어 있다.
이 인용특허는 이 발명에서 요구하는 폐유 및 폐식용유 등을 사용하여 효과적으로 유화처리하는 기술도 아니며, 또 이 발명에서 필요로 하는 처리공정을 가진 기술 역시 기재된 바 없다.
ㄷ. 특허공고번호 제82-1890호(82.10.18. 공고, 발명자 박위만, "중질유의 대체연료의 제조방법")의 공보명세서에서는 미디엄 Mg(OH)2·Ca(OH)2·CH2(OH)을 물(H2O)에 용해하여 50~60℃로 가열시키며 중질석유를 80~90℃로 가열시킨 다음 양자를 7 : 3의 용적비로 혼합하고, 여기에 기존 중질석유를 1 : 1 내지 1 : 4의 용적비로 2차 결수시킴을 요지로 하는 중질유의 대체연료 제조방법에 대하여 기재되어 있다.
이 인용특허는 이 발명의 처리장치에 의해 얻어진 연료유와는 그 처리재 및 유화처리 방법이 다르며, 그 목적 및 효과 역시 서로 다르다.
따라서, 위에서 인용한 특허들은 이 발명에서 필요로 하는 장치와 그 처리재료에 대하여 암시하거나 기재된 바 없다. 더나아가서, 에멀젼연료유에 있어서 종래의 방법에 의해 얻어진 것을 연소할때 불완전 연소상태로 배출되어 공해의 원인이 되었다. 그 결과 사용불가의 판정을 받기도 하여, 공해가 적은 새로운 방법에 의해 에멀젼연료유의 개발이 필요하게 된다.
이와 같은 새로운 방법에 의해 얻어진 에멀젼연료유의 하나로서, 그 에멀젼조성물은 통상적으로 사용하는 벙커 C유와 폐유 또는 폐식용유 등을 진공혼합하여 유수분리가 일어나지 않게 유화시켜 산업연료로 사용할 수 있도록 하여야 한다.
또 산업연료유로서의 발열량 역시 벙커 C유(저유황)가 10,520cal/g일때 최소한 7,000cal/g 이상되어야 한다.
그리고 그 산업연료유가 연소될때 환경처가 규정한 품질허용기준치 즉, 잔류탄소 8% 이하, 회분 1.5% 이하, 황분 1.0%, 수분 및 침전물 1.0% 이하, Pb 100ppm 이하, Cd 2ppm 이하, Cr 10ppm 이하, As 5ppm 이하, 황산화물(SOx) 850ppm, 분진 300mg/㎤, 질소산화물(NOx) 250ppm, Co 350ppm, 매연 2도이하의 기준치를 초과되지 않도록 제조하여 연소시켜야 한다.
이와 같이 종래의 기술과 산업연료유의 최적조건을 고려하여 볼때 이 발명은 아래와 같은 기술적 수단에 의해 이 발명의 목적과 효과를 달성할 수 있다.
첫째로, 이 발명에서 사용될 수 있는 액상폐기물로 사용되는 각종 폐유와 폐식용유 등에 대하여 아래에 설명한다.
폐유는 각종 차량 및 선박에서 배출되는 엔진폐유, 기어오일폐유, 변압기의 오티오일(O.T.oil)폐유, 절삭유폐유, 제철공장에서 배출되는 압연유폐유, 정유공장의 원유슬러지폐유 등이 포함된다.
폐식용유는 라면공장에서 배출되는 최종슬러지의 폐식용유, 각종 식용유를 제조할 때 배출되는 슬러지의 폐식용유, 비누공장에서 배출되는 최종슬러지 등을 포함한다.
이와 같은 폐식용유는 바다에 버려 불법처리되는 경향이 있다.
그밖에 이 발명에서 액상폐기물로서, 유기폐수, 화학공장폐수, 염색폐수, 도금폐수 등도 대체연료유의 처리재중 하나의 구성요소로 사용할 수 있으며, 해수도 사용할 수 있다.
이들의 액상폐기물은 이 발명의 장치에 의해 처리조에서 가열시켜 사용한다.
둘째로, 이 발명에 사용되는 대체연료유의 또 다른 구성요소로서 무기염 조성물 용액에 대하여 설명한다.
이 무기염 조성물 용액은 Na2CO3, NaCl, NaHCO3, MgCl2, CaCl2를 이용하여 아래와 같은 조성으로 구성하는 것이 실험결과 바람직하다.
NaCO310-80중량부,
NaHCO310-100중량부,
CaCl230-90중량부,
NaCl 10-70중량부,
MgCl240-70중량부 및
물 100중량부,
이 무기염 조성물 용액은 가장 좋은 유화조건을 형성하기 위하여 유수분리가 일어나지 않도록 하는 처리재로서 폐유나 폐식용유 등과 유화시키도록 하는데 그 목적이 있다.
일정량의 물에 NaCO3, NaHCO3, NaCl, MgCl2, CaCl2를 일정량 첨가시켜 조성물을 조제한다.
이 무기염 조성물 용액은 물, 또는 해수, 도금폐수, 염색폐수, 유기폐수 및 화학공장폐수 등 처리되는 액상폐기물에 따라 적합하게 조성 및 혼합시켜 사용할 수 있다.
여기서, 이 무기염 조성물 용액의 효과적인 유화작용에 따라 최종적으로 얻어진 대체연료유의 유수분리확인은 실험결과(매스실린더에 의한 총분리검사방법) 40일 정후에 걸쳐 총분리가 일어나지 않는다.
이 무기염 조성물 용액은 물, 해수 각종 폐수에 혼합하여 사용한다.
여기서, 이 무기염 조성물 용액과 물을 적량 혼합할 경우 무기염 조성물 용액 함유물로 정의한다.
셋째로, 이 발명에서 주원료로 사용되는 저유황벙커C유는 처리조내에서 가열처리시켜 사용한다.
이 저유황벙커 C유는 필수적으로 사용하되 폐유 또는 폐식용유, 물 및 각종유폐수의 선택적 사용량에 따라 증감시킬 수 있으나 바람직한 사용량은 30~70wt%이다.
최종적으로 얻어지는 대체연료유를 구성하는 각종 처리성분은 아래와 같이 조성시켜 처리하는 것이 바람직하다.
저유황벙커 C유 70wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 또는 해수 30wt%, 폐유 또는 폐식용유 40wt%이다.
넷째로, 이 발명에 쓰이는 처리장치에 대하여 설명한다.
위에서 설명한 처리재성분중에서, 특히 폐유, 폐식용유, 염색폐수, 도금폐수, 화학공장폐수, 유기폐수 등의 액상폐기물은 필요에 따라 이 발명의 장치에 처리하기에 앞서, 예비처리수단으로 산업체의 현장에서 진공탱크차량에 장착한 필터프레스를 통과시킴으로써 오물이나 슬러지를 여과시켜 제거한다.
그 제거한 오물이나 슬러지는 컨베이어터널화염로(Conveyer tunnel flame kiln)내에서 소각시켜 매립하므로 토양의 오염을 방지한다.
제1처리공정으로 그 필터프레스를 통과한 액상폐기물은 처리조에서 예비가열시킨다.
각각의 처리액 유입관을 통해 유입된 즉, 저유황벙커 C유의 처리조, 폐유(또는 폐식용유)의 처리조, 무기염 조성물 용액 함유물의 처리조(물대신 도금폐수, 염색폐수, 유기폐수, 화학공장폐수, 해수 등을 택일하여 사용할 수 있음)에서 예비가열처리하는 예비가열수단에 의해 처리된다.
이들의 처리조 내부에는 Ni(10kw)을 내장한 전기히터로 구성되어 있다.
이들의 처리조 각각은 2000ℓ의 용적을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
또 이들의 처리조 하부중앙에는 각각 파이프를 장착시켜 다음에 처리하는 진공혼합기내로 가열시킨 처리액을 필요로 하는 양만큼 유입시킨다.
이들 배관에는 처리액의 유량을 조절 및 정지하도록 하는 조절밸브가 각각 장착되어 있다.
위 전기히터에 의해 처리조내의 용액을 일정한 온도로 유지하도록 가열시킨다. 그 전기히터는 내부에 Ni선을 구성한 스테인레스스틸로 구성되어 있다.
이들 처리조내 전기히터의 가열에 의해 처리조내 처리재, 즉 저유황벙커 C유, 폐유 또는 폐식용유 등을 일정한 온도, 바람직하게는 90℃정도로 유지하도록 가열한다.
이들의 전기히터(용량 : 약 10kw)는 전기열을 발생하도록 설계되어 있다.
그 다음, 제2처리공정으로 진공펌프에 의해 조작되는 모터를 장착시킨 진공혼합장치에 의해 처리액을 진공혼합시킨다.
이 진공혼합장치는 진공펌프에 의해 진공혼합장치내에서 처리액을 진공상태하에서 균질 혼합시킨다.
이 진공혼합장치내에는 모터에 의해 진공상태에서 유효하게 처리용액이 혼합되도록 축회전하는 통상의 날개를 가진 회전축이 구성되어 있다.
이 축회전은 100-120rpm으로 회전하도록 한다.
또 진공펌프로 그 진공혼합장치를 진공상태로 되게 한다(7-10kg/㎠).
이 진공상태에서는 처리액 혼합물의 비중이 낮아져 혼합이 잘 이루어짐과 동시에 처리혼합물의 이온결합이 효과적으로 형성됨으로 오일과 물이 잘 혼합되어 유수분리가 되지 않는다.
최종적으로 제3처리공정으로, 그 진공혼합장치의 축하부내 조절밸브를 부착한 유출파이프를 설정시킨 유화장치에 의해 유화시킨다.
즉, 스크루마찰형 유화장치내로 처리혼합물이 유입되어 효과적으로 유화처리가 되도록 한다.
이 스크루마찰형 유화장치는 모터에 의한 축회전으로 그 유화장치의 스크루축이 회전하도록 하고, 마찰간격을 조절하는 기어, 즉 마찰간격 조절기어를 축인근에 설정시켜 마찰간격을 조정하면서 스크루측의 회전으로 처리혼합액의 혼합물을 더 효과적으로 행함과 동시에 유화처리하여 유수분리가 일어나지 않도록 한다.
즉, 그 스크루축 말단부에는 테이퍼형성부를 형성한다.
이 테이퍼형성부에서 처리혼합액이 마찰작용을 하면서 미세공원판을 통과하여 대체연료유탱크로 유입된다.
육안판정에 의해 그 처리혼합액이 유화가 잘되지 않을 경우 조절기어를 조절하여 스크루축을 미세공원판쪽으로 진행시켜 스크루축 말단의 테이퍼형성부에서의 간격을 더 좁게하여 그 처리혼합액이 보다 강한 마찰을 하도록 처리하여 미세공원판을 통과시킨다.
이 미세공원판은 그 처리혼합액을 여과시킴과 동시에 마찰에 의한 진행속도를 완화시켜 대체연료유탱크로 유입시킨다.
따라서, 이 유화장치는 제2처리공정의 진공혼합장치에서 진공혼합에 의해 1차적으로 유화처리되나 아직도 유화처리가 불충분하여 충분한 유화처리효과를 더 증대시킬 수 있도록 하는 장치이다.
이 유화장치는 스크루축 말단부의 테이퍼형성부에서 일정거리 떨어진 곳에 무수한 미세공을 가진 미세공원판을 장착시키며 유화처리가 완료된 대체연료유의 유출구를 구성시켜 그 대체연료유가 이 유출구를 통해 목적하는 대체연료유탱크(도시생략)로 유입된다.
이 유화장치는 미세공원판쪽으로 경사지며 스크루축 용기 양단하측에 지지대를 설치하는 것이 바람직하다.
그 지지대 일측면에 모터를 설치하여 축에 의해 스크루축을 회전하도록 한다.
그리고, 진공혼합기에서 혼합이 완료된 혼합액은 홉퍼형상 유입구를 통과하며, 그 유입구는 그 유화기의 상부중앙부상에 구성한다.
이 유화기에서는 그 스크루축의 고속회전(1200-1800rpm)으로 진공혼합장치에서 완료된 혼합액을 마찰시켜 물분자를 미립상태로 분리시키므로 유화를 증대시킨다.
다섯째로, 위와 같이 구성된 처리장치내에서 처리용액의 처리공정에 따르는 화학적인 메카니즘에 대하여 살펴보면 아래와 같다.
이 발명에 의한 처리장치에 의해 얻어진 대체연료의 연료형태는 유중수적형(water in oil, W/O)이다. 즉, 물이 분산상이고, 오일이 연속상으로 되어 작은 수적이 오일중에 분산된 상태로 있도록 한 에멀젼연료의 형태를 취한다.
이와 같은 분산상과 연속상이 평형을 유지하고 있는 것은 오일과 물의 분자 사이에 있는 힘에 기인되는 것으로 본다.
분산상의 비율이 아주 높지 않으면 분산상과 연속상은 바뀌지 않는 것으로 판단된다.
이 발명에서 사용되는 무기염 조성물 용액(NaHCO3, Na2CO3, MgCl2, NaCl, MgCl2, CaCl2, H2O의 조성물)은 염기성이며, 폐유와 폐식용유 등에는 고급지방산 에스테르가 존재하여 폐유 또는 폐식용유, 무기염 조성물 용액 및 물(또는 폐수)이 고속회전(400-7000rpm)함으로써 알칼리금속염의 생성으로 유화제로서의 기능을 발휘한다. 물과 염이 이온결합상태를 유지하여 유수분리가 발생되지 않는다.
이 발명에 사용되는 무기염 조성물 용액은 아래와 같은 메카니즘에 의해 에멀젼연료유로서의 요건을 구비한다.
그 무기염 조성물 용액의 한 성분 Na2CO3는 물과 작용하여 수용액상테에서 NaOH가 생성된다.
Na2CO3+2H2O → 2NaOH+H2CO3
수용액 상태에서 염기성이 되므로 알칼리 토금속염화물 MgCl2와 CaCl2는 수용액상태에서 다음과 같은 반응식을 가진다.
2NaOH+MgCl2→ Mg(OH)2+2NaCl
2NaOH+CaCl2→ Ca(OH)2+2NaCl
또,
이 반응에서 MgCl2와 CaCl2에 있어서,
2Na2CO2+MgCl2+CaCl2=MgCO3+CaCO3+4NaCl
이 공존하고 있어 염화물에 폐유 및 폐식용유는 80~90℃의 온도에서 400~7000rpm의 속도로 회전시키면 그 폐유 또는 폐식용유중의 고급지방산 에스테르의 성분의 가수분해되어 고급지방산 나트륨염이 생성된다.
즉,
(위 식에서, R, R', R"는 각각 고급알킬기임).
위 반응에서 생성된 고급지방산나트륨염이 유화제로서의 기능을 발휘하여 첨가된 물과 폐유나 폐식용유를 유화시켜 물의 분산입자크기 약 1-4μ의 미세한 입자를 오일이 포위하고 있으며 이온결합을 하여 장기간 저장하여도 유수분리가 일어나지 않는다.
이와 같이 이 발명에서는 무기염 조성물 용액을 사용하여 각종 폐유나 폐식용유 등의 오일과 물 사이에 유수분리가 발생하지 않도록 한 상태로, 저유황벙커 C유와 폐유 또는 폐식용유를 혼합처리한 에멀젼연료유로서 사용하도록 처리한 방법을 제공한다.
이와 같이 처리하여 얻어진 대체연료는 목욕탕, 열방합 발전소, 화력 발전소, 요업제품분야, 시멘트 제조분야, 기타 산업체의 보일러용 대체열료유로서 사용할 수 있다.
이 발명 장치에 의해 얻어진 대체연료유 그 자체를 산업체에서 사용되는 보일러의 연소효율은 다음 설명에서와 같이 그 효과가 입증되었다.
그 대체연료유의 연소에 따르는 오염물질의 농도는 대기오염 공정시험방법(환경처고시 제91-75호)에 따라 각종 성분, 즉 황산화물, 분진, 매연, 산소, 이산화탄소, 질소산화물, 일산화탄소, 염화수소, 염소, 불소화합물, 암모니아, 황화수소 등을 측정하였다.
그 구체적 내용은 실시예에서 설명한다.
이 발명의 장치에 의해 얻어진 대체연료유는 여러가지의 형태로 구분할 수 있다.
ㄱ. 저유황벙커 C유, 물 및 무기염 조성물 용액을 처리하여 얻을 수 있다.
가장 바람직한 사용량은 저유황벙커 C유 70wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%를 처리하여 얻어진 대체연료유는 보일러에 의해 얻어진 발열량은 9000~10,000cal를 얻을 수 있다.
현행 환경기준치보다 30-50%를 저하시킬 수 있고 Pb는 2ppm 정도로 소량 검출되었으며, Cd는 검출되지 않았다.
ㄴ. 저유황벙커 C유, 엔진폐유, 무기염 조성물 용액 함유물을 처리하여 얻은 대체연료유의 경우, 가장 바람직한 사용량은 저유황벙커 C유 30wt%, 엔진 폐유 40wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%로 처리하여 대체연료유를 얻었다.
실험결과 발열량은 8000~9000cal정도이고, 현행 환경기준치로 볼때 30~50% 정도 저하시킬 수 있고 Cd성분은 검출되지 않았으며, Pb는 66ppm 정도이었다.
ㄷ. 저유황벙커 C유, 폐식용유, 무기염 조성물 용액 함유물을 처리하여 얻어진 대체연료유를 얻을 경우, 바람직한 사용량은 저유황벙커 C유 30wt%, 폐식용유 40wt%, 무기염 조성물 용액 함유물을 30wt%이다.
보일러에 사용되는 경우, 발열량 7000~8000cal 정도이였고, Pb 성분은 9ppm 정도이었고, Cd는 검출되지 않았다.
ㄹ. 저유황벙커 C유, 무기염 조성물 용액함유 오염해수로 처리할 경우, 바람직한 사용량은 저유황벙커 C유 70wt%, 무기염 조성물 용액함유 오염해수 30wt%로 하여 처리할 경우 얻어진 대체연료유를 보일러에 사용할 경우 발열량 9000~10,000cal 정도이었고, Pb는 8ppm 정도이며, Cd는 검출되지 않았다.
기름으로 오염된 해수를 물과 함께 유화시켜 바다의 오염을 방지할 뿐 아니라 산업연료유로 대치할 수 있음을 알 수 있다.
ㅁ. 저유황벙커 C유, 무기염 조성물 용액함유 도금공장폐수를 처리하여 대체연료유를 얻을 경우 바람직한 사용량은 저유황벙커 C유 70wt%, 무기염 조성물 용액함유 도금공장폐수 30wt%이다.
이 대체연료유를 사용한 결과 발열량은 7000~8000cal 정도이며, Cd, Cr, Zn, Pb, Ni, Sn 등 중금속이 다량 포함되어 있는 도금공장폐수는 고열로 인하여 산화크롬, 산화납으로 산화시켜 연소시킴으로써 환경공해를 최대로 저하시켰다.
ㅂ. 저유황벙커 C유, 무기염 조성물 용액함유 염색공장폐수를 처리하여 대체연료유를 얻을 경우, 바람직한 사용량은 각각 70wt%와 30wt%이다.
또, 얻어진 대체연료유의 발열량은 7000~8000cal이며, 염색공장폐수는 알칼리성으로, 중금속(Cu,Cr,Ni,Cd 등)을 산화시켜 고열처리로 연소함으로써 공해를 감소시켰다.
ㅅ. 저유황벙커 C유와 무기염 조성물 용액함유 화학공장폐수를 각각 70wt%와 30wt%로 사용하여 얻어진 대체연료유에 있어서 그 발열량은 7000~8000cal 정도가 되었다.
아래에서는 이 발명의 바람직한 실시예를 들어 이 발명을 더 자세하게 설명한다.
[실시예 1]
원료액의 예비처리(엔진폐유)
필터프레스를 장착한 진공탱크차량을 이용하여 산업체에서 수집한 엔진폐유를 필터프레스에 의해 오물이나 슬러지를 제거시킨 다음 이 발명의 처리장치에 사용하도록 하였다.
그리고, 그 오물이나 슬러지는 컨베이어 터널화염로에 의해 소각시켜 매립함으로써 토양의 오염을 방지하였다.
이 발명의 장치에 의한 처리
a) 원료액의 예비가열처리공정(제1처리공정)
예비처리하여 얻어진 원료액(엔진폐유), 저유황벙커 C유 및 무기염 조성물 용액 함유물을 각각의 처리액 유입관(21,21',21")을 통하여 그 대응되는 3개의 처리조(10,10',10")내로 통상의 방법으로 유입하였다.
이들의 처리조(10,10',10")는 각각 2000ℓ 용량을 갖도록 설계되어 있다.
이들의 처리조는 스테인레스스틸로 구성되고 그 처리조 내면에는 니크롬선의 전기히터(H)로 내장되어 있다.
이 니크롬선의 전기히터에 의한 발열로 이들의 처리조에 유입된 처리원료액을 80-90℃로 유지하도록 가열하였다.
즉, 저유황벙커 C유 처리액은 처리조(10)에, 엔진폐유처리액은 처리조(10')에, 무기염 조성물 용액 함유물 처리액은 처리조(10")에 각각 이들 처리조에 대응되는 처리액 유입관(21,21',21")를 통하여 유입시켰다.
여기서 각 처리액은 서로 바꾸어 선택적으로 처리할 수 있다.
처리조내의 각 처리액의 가열은 다음의 진공혼합기(17)내에서 진공혼합이 효과적으로 이루어지도록 하는 전처리공정이다.
위 처리조(10,10')에서 가열온도는 80~90℃로 하며, 또 무기염 조성물 용액 함유를 처리조(10")에서는 80-90℃로 하여 약 30분간 가열처리하는 것이 바람직하다.
b) 진공혼합기에 의한 교반혼합 처리공정(제2처리공정)
위 공정에서 가열처리가 완료되면 밸브(11,11',11")를 일시에 열어 이송관(12,12',12")과 유입구(26)를 통하여 진공혼합기(17)내로 유입시킨다.
진공펌프(13)에 의해 진공혼합기(17)내에서 처리액이 충분히 가득찰때 조절밸브(14)로 조절하여 진공펌프(13)에 의해 진공상태로 하며(7-10kg/㎠) 배출공기는 배기관(28)을 통해 배기되고 모터 M에 의해 다수의 날개(16)를 가지며 좌우에 일정한 간격으로 부착한 축(15)을 회전시켜 교반함으로써 그 처리액을 진공혼합하였다.
이때 처리액 전체를 100wt%로 할때 저유황벙커 C유 300wt%, 엔진폐유 40wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%가 되게 이들 밸브를 조절하여 유입시킨 다음 혼합하였다.
100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 교반하여 혼합하였다.
이때 유화처리가 1차적으로 완료되어 이온결합이 용이하게 이루어졌다.
진공혼합기(17)내에서 진공혼합이 완료되면 조절밸브(18)를 열어 다음 처리장치의 유화기(26')로 유입시킨다.
c) 스크루마찰형 유화기내에서 처리액의 마찰에 의한 유화처리공정(제3처리공정)
그 조절밸브(18)의 개방에 의해 혼합처리액은 유입구(19)를 통하여 스크루를 장치한 유화기(26')내로 유입된다.
이때, 모터(M')(20Hp)에 의해 밸브풀리(27)가 회전함으로써 축(23)에 장착된 스크루(22)가 회전하게 되어 이 회전력에 의해 그 유화처리액이 유화기(26')내 스크루축 말단의 테이퍼형성부에서 마찰을 하면서 미세공원판(29)를 통하여 유화가 완료된 대체연료유로서 화살방향으로 유출되어 대체연료유탱크(도시생략)에 유입시켰다.
이때, 이 유화기(26')내에 있어 스크루말단의 테이퍼형성부의 간극(30)은 1-2mm 정도로 되게 설계하는 것이 바람직하다.
유화가 잘될때 조절기어(20)를 조절하여 그 간극을 넓혀 스크루축 전체길이를 더 짧게하며, 유화가 잘 안될때에는 그 조절기어(20)의 조작으로 간극(30)을 좁혀 더 강한 마찰을 하도록 스크루축 전체길이를 더 길게 한다(그 조절기어의 조작으로 스크루축을 미세공원판 방향으로 진행시킴).
이 유화기(26')는 2개의 지지체(24,24')에 의해 경사지게 지지대(25)에 지지되어 있다.
이 유화기(26')내에서는 1200~1500rpm의 고속으로 그 유화처리액을 마찰시켜 물입자를 더 작은 입자로 분리시켜 유화처리를 촉진시킨다.
따라서, 유화처리액은 최종적으로 유화기내에서의 마찰에 의해 유수분리가 일어나지 않도록 처리되어 보일러의 대체연료유가 얻어졌다.
이 대체연료유의 유수분리 시험결과 유수분리가 일어나지 않았다(결과일자 40일)(측정 : 유수분리확인 여부는 매스실린더를 이용한 층분리 검사방법임).
또, 이 대체연료유의 성적분석결과는 다음과 같다(시험방법 : KSM 2614-83, 2057-87 및 AAS에 의함).
동점도(50℃,cst) 297.4 황분(%) 0.6 Pb(ppm) 66
잔류탄소(%) 3.36 비중(15/4℃) 0.9436 Cd(ppm) 불검출
회분(%) 0.31 발열량(cal/g) 7,120
더 나아가서 이 대체연료유의 오염물질 농도값(측정공)은 아래와 같다(대기오염공정 시험방법 : 환경처고시 제91-73호에 준함).
분진(mg/㎤) 평균 190 염소(ppm) 불검출
질소산화물(ppm) 120-150 불소화합물(ppm) 불검출
일산화탄소(ppm) 25-30 암모니아(ppm) 불검출
매연(도) 1도 이하 황산수소(ppm) 불검출
산소(%) 7.5-8.0
(주) : 이 농도치는 산소농도를 보정하지 않은 수치임.
[실시예 2(폐식용유)]
엔진폐유 대신 폐식용유를 사용하여 실시예 1에서와 같은 방법으로 처리하였다.
즉 저유황벙커 C유 30wt%, 폐식용유 40wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%로 하여 대체연료유를 얻었다.
이 대체연료유의 유수분리 시험결과 장시간 유수분리가 되지 않았다(경과일자 40일)(매스실린더에 의한 층분리검사방법에 의해 확인).
이 대체연료유의 성적 분석결과는 다음과 같다.
동점도(50℃,cst) 230.9
잔류탄소(%) 3.50
회분(%) 0.07
황분(%) 0.6
비중(15/4℃) 0.9696
발열량(cal/g) 7,090
Pb(ppm) 9
Cd(ppm) 불검출
이 대체연료유의 연돌측정공정에서의 오염물질 농도성적은 다음과 같다.
황산화물(ppm) 평균 330
분진(mg/㎤) 평균 50
질소산화물(ppm) 150-170
일산화탄소(ppm) 10-15
매연(도) 1도 이하
염화수소(ppm) 불검출
염소(ppm) 불검출
불소화합물(ppm) 불검출
암모니아(ppm) 불검출
황산수소(ppm) 불검출
산소(%) 8.5-9.0
(이 농도치는 산소농도를 보정하지 않은 수치임)
[실시예 3(오염해수)]
바다에 오염된 해수를 사용하여 실시예 1에서와 같은 방법으로 처리하였다.
즉, 저유황벙커 C유(70wt%)와 무기염 조성물 용액함유 오염해수(30wt%)로 진공혼합처리하여 보일러용 대체연료유를 얻었다.
얻어진 대체연료유에 대하여 유수분리 시험결과 39일이 지나도 유수분리가 되지 않았다.
또, 그 대체연료유의 성분 분석결과 아래와 같다.
동점도(50℃,cst) 443.4
잔류탄소(%) 6.09
회분(%) 0.12
황분(%) 1.4
측정공에서의 오염물질 농도치는 아래와 같다.
황산화물(ppm) 평균 600
분진(mg/㎤) 평균 410
질소산화물(ppm) 180-200
일산화물(ppm) 10-15
비중(15/4℃) 0.9483
발열량(cal/g) 9,610
Pb(ppm) 8
Cd(ppm) 불검출
매연(도) 1도 이하
염화수소(ppm) 평균 65
염소(ppm) 불검출
불소화합물(ppm) 불검출
암모니아(ppm) 불검출
황산수소(ppm) 불검출
산소(%) 8.5-9.0
[실시예 4(대비예 : 저유황벙커 C유)]
저유황벙커 C유를 보일러에 연료유로 사용할때 성분 분석결과는 아래와 같다.
동점도(50℃,cst) 371.2
잔류탄소(%) 6.63
회분(%) 0.01
황분(%) 1.5
비중(15/4℃) 0.9497
발열량(cal/g) 10,520
Pb(ppm) 9
Cd(ppm) 불검출
측정공에서의 오염물질 농도치
황산화물(ppm) AVg 790
분진(mg/㎤) AVg 290
질소산화물(ppm) 250-300
일산화탄소(ppm) 30-35
매연(도) 2도 이하
염화수소(ppm) 불검출
염소(ppm) 불검출
불소화합물(ppm) 불검출
암모니아(ppm) 불검출
황산수소(ppm) 불검출
산소(%) 2.5-9.0
Claims (10)
- 보일러용 대체연료유에 있어서, 필터프레스(filter press)를 장치한 진공탱크차량을 이용하여 산업체에서 수집한 각종의 폐액을 필터프레스에 의해 예비처리한 폐액과, 저유황벙커 C유와, 무기염 조성물 용액 함유물을 각각 처리액 유입관을 통해 유입시켜 전기히터에 의해 온도 80-90℃에서 약 30분간 가열시키고, 진공혼합기내에서 100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 진공상태(7-10kg/㎠)에서 혼합시켜 혼합액의 성분간의 이온결합을 용이하게 하도록 1차 유화처리를 시키며, 스크루마찰형 유화기내에서 1200-1500rpm의 고속으로 그 혼합액을 스크루축 말단의 테이퍼형성부에서 마찰시켜 혼합액의 물분자를 더 작은 입자로 분리시키고 최종적인 유화처리로 유수분리가 일어나지 않도록 처리하여 얻어진 위 대체연료유.
- 제1항에 있어서, 위 폐액을 엔진폐유로 사용하여, 그 엔진폐유 40wt%, 저유황벙커 C유 30wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%를 진공혼합 처리시켜 유수분리가 장시간(40일) 발생하지 않도록 한 위 대체연료유.
- 제1항에 있어서, 위 폐액을 폐식용유로 사용하여, 그 폐식용유 40wt%, 저유황벙커 C유 30wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%를 진공혼합 처리시켜 유수분리가 장시간(40일) 발생하지 않도록 한 위 대체연료유.
- 제1항에 있어서, 위 무기염 조성물 용액은, NaCO310-80중량부, NaHCO310-100중량부, CaCl230-90중량부, NaCl 10-70중량부, MgCl240-70중량부, 물 100중량부로 처리한 용액임을 특징으로 한 위 대체연료유.
- 보일러용 대체연료의 제조방법에 있어서, 필터프레스를 장치한 진공탱크차량을 이용하여 산업체에서 수집한 각종의 폐액을 필터프레스로 여과처리한 폐액과, 저유황벙커 C유와, 무기염 조성물 용액 함유물을 각각의 처리조에 유입시켜 80-90℃의 온도로 약 30분간 가열처리시켜 다음의 1차 유화처리를 효과적으로 수행하도록 제1처리공정과, 제1공정에서 얻어진 처리액 각각을 진공혼합기내에 유입시켜 이온결합이 형성되도록 진공상태에서(7-10kg/㎠) 100-120rpm의 회전속도로 10-20분간 혼합시켜 1차적인 유화처리로 유수분리가 일어나지 않도록 하는 제2처리공정과, 제2처리공정에서 얻어진 혼합액을 스크루마찰형 유화기내에서 스크루회전축의 회전을 1200-1500rpm의 고속으로 하여 스크루축 말단의 테이퍼형성부에서 마찰시켜 혼합액의 물분자를 더 작은 입자로 더 분리시켜 최종적인 유화처리에 의해 유수분리가 장시간 일어나지 않도록 처리시키는 제3처리공정으로 구성함을 특징으로 하는 위 제조방법.
- 제5항에 있어서, 위 폐액을 엔진폐유를 사용하며, 그 엔진폐유 40wt%, 저유황벙커 C유 30wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%로 처리시켜 유수분리가 장시간 발생하지 않도록 한 위 제조방법.
- 제5항에 있어서, 위 폐액을 폐식용유로 사용하며, 그 폐식용유 40wt%, 저유황벙커 C유 30wt%, 무기염 조성물 용액 함유물 30wt%를 혼합처리시켜 유수분리가 장시간 일어나지 않도록 한 위 제조방법.
- 제5항에 있어서, 위 무기염 조성물 용액은, NaCO310-80중량부, NaHCO310-100중량부, CaCl230-90중량부, NaCl 10-70중량부, MgCl240-70중량부, 물 100중량부로 조성시켜 얻어진 용액을 사용함을 특징으로 하는 위 제조방법.
- 보일러용 대체연료의 제조장치에 있어서, 공통으로 전기히터(H)를 내장하여 그 전기히터에 의해 80-90℃로 유지하도록 하는 각각의 저유황벙커 C유, 폐액 및 무기염 조성물 용액 함유물의 처리조(10,10',10")와, 진공혼합기(17)내에서 혼합액 성분간의 이온결합이 용이하게 이루어지도록 100-120rpm의 회전속도로 진공혼합시켜 유화처리시킴으로써 유수분리가 발생하지 않게 하는 진공혼합수단과, 축(23)에 정착한 스크루(23)가 벨트풀리(27)의 조작에 의해 1200-1500rpm의 고속으로 회전함으로서 유화처리액이 유화기(26')내 스크루축 말단의 테이퍼형성부의 간극(30)에서 마찰을 발생하여 그 유화처리액의 물입자를 더 작은 입자로 분리시켜 유화처리를 촉진시키며, 조절기어(20)의 조작에 의해 스크루축 전체길이를 더 길게 또는 더 짧게 조절하여 유화처리액의 최적의 유화가 되도록 하여 유수분리가 일어나지 않도록 한 유화처리장치를 구성함을 특징으로 하는 위 대체연료유 제조장치.
- 제9항에 있어서, 그 유화처리장치에서 그 스크루축 말단의 테이퍼형성부의 간극(30)은 1-2mm로 되게 조절시켜 유화처리액이 마찰에 의해 유수분리가 일어나지 않도록 물입자를 더 작은 입자로 분리시키며, 유화처리가 잘 되지 않을 경우 그 조절기어(20)를 조절하여 그 간극을 더 좁게 형성함으로써 그 유화처리액이 강한 마찰을 할 수 있도록 하며, 그 유화기(26')를 미세공원판(29)쪽으로 경사지게 설치함을 특징으로 하는 위 대체연료유 제조장치.
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| KR1019930016613A KR960014923B1 (ko) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 대체연료유 및 그 제조방법과 그 제조장치 |
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