WO2020222423A2 - 폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템 - Google Patents

폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2020222423A2
WO2020222423A2 PCT/KR2020/003750 KR2020003750W WO2020222423A2 WO 2020222423 A2 WO2020222423 A2 WO 2020222423A2 KR 2020003750 W KR2020003750 W KR 2020003750W WO 2020222423 A2 WO2020222423 A2 WO 2020222423A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pyrolysis
wax
oil
primary
transfer device
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/003750
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2020222423A3 (ko
Inventor
이경환
송광섭
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to CN202080046913.0A priority Critical patent/CN114127234A/zh
Publication of WO2020222423A2 publication Critical patent/WO2020222423A2/ko
Publication of WO2020222423A3 publication Critical patent/WO2020222423A3/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G73/00—Recovery or refining of mineral waxes, e.g. montan wax
    • C10G73/40—Physical treatment of waxes or modified waxes, e.g. granulation, dispersion, emulsion, irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/16—Preventing or removing incrustation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1003—Waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a process for obtaining oil by pyrolyzing wastes such as biomass and waste synthetic resin in order to recycle waste.
  • waste synthetic resins such as waste plastics and rubber
  • the main cause of this phenomenon is that large expenses are required for recycling of waste synthetic resin.
  • the recycling of waste synthetic resin takes a lot of cost, but the main reason is that the waste synthetic resin contains various substances.
  • waste synthetic resin can be recycled if it is of very high purity, but if it is low purity, it costs a lot to recycle. Therefore, it is not good in terms of economics, and even after recycling, there is a limit to recycling due to deterioration of quality after use again.
  • the waste synthetic resin pyrolysis recycling method is a method of melting and decomposing waste synthetic resin by applying high heat to the waste synthetic resin, and purifying various oils obtained from the decomposition product to obtain oil.
  • the conventional pyrolysis method does not perform rapid pyrolysis, and the process of separating and crushing waste synthetic resin is required before the pyrolysis process, and thus the profitability is low.
  • Korean Patent Registration No. 0748624 relates to a system and method for pyrolysis of waste plastic using a rotary kiln-type pyrolysis device. It uses a number of rotary kiln-type pyrolysis devices connected in parallel to first pyrolyze the waste synthetic resin, and then pyrolyzes the primary decomposition product again using a CSTR-type pyrolysis device, and uses a distillation column to collect oil (oil) from the secondary decomposition product. After securing, this product oil is purified to ensure high purity oil.
  • oil oil
  • the present invention provides a pyrolysis oil production system that minimizes the cost of recycling waste through the pyrolysis method, while removing high-boiling wax from the waste according to the conditions of the production process of pyrolysis oil and its usage. I want to provide.
  • An object of the present invention is a primary pyrolysis device 200; A secondary pyrolysis device 400 having a higher pyrolysis temperature than the primary pyrolysis device 200; An upper transfer device 300 installed between the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400; Wax separators 310, 320, 330 installed on the upper part of the upper transfer device 300 to separate high boiling point wax components from pyrolysis gas having various carbon atoms; And an oil separation device 600 connected to the wax separators 310, 320, 330 and condensing the pyrolysis gas to separate the oil.
  • the upper transfer device 300 includes a pyrolysis gas flowing through the pyrolysis gas Is transferred to the wax separators 310, 320, 330, and a screw capable of forward and reverse rotation is installed in the lower part to transfer the solid residue to the primary pyrolysis device 200 or the secondary pyrolysis device 400
  • the wax separator can be achieved by a pyrolysis oil production system from waste, characterized in that the separated high-boiling wax component is configured to fall through the bottom to the top transfer device 300.
  • the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400 are connected in series through the top transfer device 300, and a plurality of the primary pyrolysis devices 200 are connected/connected in parallel, and 2 A plurality of secondary pyrolysis apparatus 400 may be connected in parallel.
  • the screw of the upper transfer device 300 can be rotated forward and backward, the pyrolysis gas or solid residue of the primary pyrolysis device 200, pyrolysis gas or solid residue of the secondary pyrolysis device 400, and the wax separator
  • the separated high boiling point wax may be transferred to a first pyrolysis reaction device or a second pyrolysis reaction device.
  • the input device 100 is further disposed at the front end of the primary pyrolysis device 200, the input device 100, a first transfer device 120 having an inlet 110 of the waste; A second transfer device 210 connected in series with the first transfer device 120; And a first shut-off valve 130 installed between the first and second transfer devices 120 and 210.
  • a second shut-off valve 350 is further installed between the upper transfer device 300 and the secondary pyrolysis device 400.
  • the primary pyrolysis device 200 is a rotary kiln type pyrolysis reactor.
  • the secondary pyrolysis device 400 is heated to cause a pyrolysis reaction, and a third transfer device 410 for transferring the residue is installed therein.
  • a third shut-off valve 410 is further installed at the rear end of the secondary pyrolysis device 400.
  • the oil separation device 600 the first oil tank 610 connected to the wax separator; A second oil tank 630 connected in series with the first oil tank 610; And a heat exchanger 680 for condensing the first oil tank 610 and the second oil tank 630.
  • one end is connected to the secondary pyrolysis device 400, the other end is connected to the first oil tank 610, the first return pipe 430 through which the pyrolysis gas flows; And a second return pipe 440 at which one end is connected to the secondary pyrolysis apparatus 400 and the other end is connected to the second oil tank 630 so that the pyrolysis gas flows.
  • the pyrolysis gas of the upper transfer device 300 flows in from the side and bottom of the wax separators 310, 320, 330, and the separated high boiling point wax Through the upper transfer device 300, the separated pyrolysis gas is transferred to the oil separation device 600 through the upper part.
  • the present invention not only separates the high boiling point wax contained in the pyrolysis gas and recycles the high boiling point wax back to the pyrolysis reaction device, but also allows each pyrolysis device to be continuously or semi-continuous It can be built to enable non-continuous operation.
  • waste examples include waste plastics, waste synthetic resins such as waste rubber, and biomass.
  • waste synthetic resins such as waste rubber
  • biomass in particular, it may be a low-grade waste containing inorganic substances such as a trace amount of soil and aluminum coatings contained in waste synthetic resin and biomass.
  • the input device 100 may be disposed upstream of the primary pyrolysis device 200, and is, for example, a two-stage screw-type transfer device having an inlet 110 for waste. At this time, the molded and unmolded raw materials are transferred from the inlet to the two-stage screw-type transfer device.
  • the first conveying device 120 and the second conveying device 210 are connected in series, and the first shut-off valve 130 is installed in the middle.
  • the first shut-off valve 130 may have a structure capable of purging nitrogen gas to block air and to block oxygen/air inflow.
  • the volume of the waste may be reduced through a reduction vessel.
  • thermal decomposition is thermal decomposition temperature relationship of the reaction apparatus T 1 ⁇ T 2, the temperature of the first thermal cracking unit (200) temperature (T 1) and a secondary thermal cracking unit (400) (T 2) and the top It is connected in series through the transfer device 300.
  • the primary pyrolysis device 200 is a device that thermally decomposes wastes such as biomass and waste synthetic resin and unreacted residues by applying heat to melt and decompose. Accordingly, the first pyrolysis device 200 may be connected to a downstream end of the second transfer device 210.
  • the primary pyrolysis apparatus 200 because the thermal decomposition of waste at high temperatures (T 1), the pyrolysis gas and solid glass objects of high temperature (T 1) is formed.
  • the secondary pyrolysis device 400 in order to pyrolyze the unreacted residue from the first pyrolysis device 200, the secondary pyrolysis device 400 has a temperature higher than the pyrolysis temperature (T 1 ) of the first pyrolysis device 200 (T 2 > It is preferred to carry out the pyrolysis reaction at T 1 ).
  • the solid residue that is pyrolyzed again in the first pyrolysis device 200 and/or the secondary pyrolysis device 400 may include a high boiling point wax separated from the pyrolysis gas in the wax separators 310, 320, and 330. Solid residues and high boiling point wax may be supplied through the wax separators 310, 320, and 330.
  • the thermal decomposition temperature (T 1 ) of the primary pyrolysis apparatus 100 is 350 to 550°C, and preferably 400°C.
  • the thermal decomposition temperature (T 2 ) of the secondary pyrolysis apparatus 400 may be 400 to 650°C, preferably 500 to 600°C, and more preferably 550°C. If the input material is waste vinyl, T 1 and T 2 are set to satisfy the condition of T 1 ⁇ T 2 in the range of 370 to 500 °C.
  • the residue is discharged to the waste tank 520 through the lower transfer device 500 at the rear end.
  • a third shut-off valve 420 is installed at a downstream end of the secondary pyrolysis device 400, and a fourth transfer device 510 is installed at the lower end transfer device 500.
  • a cooling transfer device and a collecting device may be further disposed to cool and pack the residue.
  • a rotary kiln-type pyrolysis reactor may be used as the first pyrolysis device 200.
  • the rotary kiln-type primary pyrolysis apparatus 200 applies heat throughout the furnace while rotating to melt and decompose internal waste into pyrolysis gas and carbonized residue by high temperature.
  • the rotary kiln-type primary pyrolysis apparatus 200 may be a process of discharging after pyrolysis is performed after inputting waste for pyrolysis efficiency, and after pyrolysis is sufficiently performed. In addition, it is possible to suppress the generation of dioxins generated during the incineration process by decomposition at high heat under an oxygen-free condition.
  • a plurality of rotary kiln-type primary pyrolysis devices 200 can be connected in parallel to provide continuity of work. For example, in a plurality of primary pyrolysis apparatuses 200, inflow of waste plastics and pyrolysis processes may be alternately performed.
  • the method of pyrolysis of wastes using a rotary kiln type reactor may be performed continuously or semi-continuously. Pyrolysis performed only in continuous mode has a problem that the entire process is stopped when a problem occurs in the device during pyrolysis, and pyrolysis performed only in semi-continuous mode generates too much residue, reduces throughput, and increases work intensity. Because there is.
  • the secondary pyrolysis device 400 is a device in which a pyrolysis reaction occurs at a high temperature (T 2 >T 1 ) by simply heating.
  • a continuous stirring tank (CSTR) type pyrolysis reactor may be used.
  • CSTR type pyrolysis reactor is relatively easy to control the temperature.
  • the unreacted residue is introduced into the secondary pyrolysis device 400 in which the third transfer device 410 is installed, and pyrolysis reaction occurs at a temperature higher than T 1 (T 2 ), and the secondary pyrolysis device 400 ) May be a heating structure whose temperature decreases as it goes downstream.
  • the pyrolysis gas generated in the secondary pyrolysis device 400 is transferred to the wax separators 310, 320, and 330 through the top transfer device 300 like the pyrolysis gas generated in the primary pyrolysis device 200.
  • the secondary pyrolysis device 400 is connected to the oil separation device 600.
  • the first pyrolysis device 200 and/or the secondary pyrolysis device 400 may be connected in parallel to a plurality of each in parallel so that continuous pyrolysis is performed.
  • pyrolysis may be stopped or pyrolysis efficiency may be lowered. Therefore, when the pyrolysis of waste is stopped or the pyrolysis efficiency is lowered by performing other work in addition to pyrolysis in one rotary kiln pyrolysis reactor, another rotary kiln pyrolysis reactor can operate normally and pyrolyze the waste under the best conditions. I can.
  • This structure can minimize the installation area and installation cost while obtaining the same level of effect as having a plurality of rotary kiln-type pyrolysis reactors and a plurality of CSTR-type pyrolysis reactors corresponding to each of the rotary kiln-type pyrolysis reactors.
  • the heat sources of the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400 can use pyrolysis gas and pyrolysis oil produced by themselves, it is possible to reduce the recycling cost of waste.
  • Pyrolysis gas is quite hot and can serve to increase the thermal power. For example, it may be used to increase the heating temperature by supplying it to a rotary kiln type pyrolysis reactor. Therefore, the generated gas is not released into the atmosphere, but is used again for recycling of waste. In addition, it is possible to obtain an effect of burning and removing some contaminants present in the pyrolysis gas supplied to the heat sources of the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400.
  • a treatment device for separating oils having various boiling points generated from the pyrolysis reaction device must be provided separately from the pyrolysis reaction device.
  • the low-boiling-point fraction among the fractions generated by pyrolysis may be purified, and the high-boiling fraction may be supplied to the reactor for reaction or discarded as a residue.
  • an upper transfer device 30 having a screw installed between the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400 is provided according to the present invention.
  • the upper transfer device 30 has a structure that is divided into an upper and a lower part, and a screw is installed in the lower part to transport solid residues, and the first, second, and third wax separators 310, 320, 330 are installed in the upper part. And transfer the pyrolysis gas.
  • the movable screw of the upper transfer device 300 can be operated in the forward and reverse directions, and can be operated in the forward and reverse directions at any time depending on the driving situation. Therefore, the upper transfer device 300 can not only transfer the pyrolysis gas and/or solid residue from the primary pyrolysis device 200, but also the pyrolysis gas and/or solid residue from the secondary pyrolysis device 400. Things can be transported. For example, in the case of plastics that are easily decomposed among plastics of raw materials to be input, re-thermal decomposition is not required, so that the movable screw is operated in the forward direction. On the other hand, if there are many plastics that are difficult to decompose in the input raw material, it can be operated in the reverse direction to re-heat decomposition, or the forward and reverse directions can be operated alternately.
  • the rear end of the upper transfer device 300 is connected to the upper part of the secondary pyrolysis device 400, and the pyrolysis gas of the secondary pyrolysis device 400 flows into the upper transfer device 300. As a result, it may be transferred to the wax separators 310, 320, and 330, and the solid residue of the secondary pyrolysis device 400 may be disposed of through the lower transfer device 500.
  • the pyrolysis gas flowing on the upper part of the upper transfer device 300 flows into the gas inlet pipe 650 through the side surfaces of the wax separators 310, 320, and 330, and the wax separator 310
  • the high boiling point wax component separated by the, 320, 330 is designed to fall back to the screw of the upper transfer device 300 through the lower end.
  • the primary pyrolysis device 200 or the secondary pyrolysis device selectively selecting the solid residue and/or the high boiling point wax component separated from the wax separators 310, 320, 330 through a screw installed at the bottom of the upper transfer device 300 Can be transferred to (400).
  • the present invention not only can separate the high boiling point wax contained in the pyrolysis gas and recycle the high boiling point wax back to the pyrolysis reaction device, but also the pyrolysis device can be constructed to enable continuous or semi-continuous operation. .
  • the wax (wax) may collectively refer to a carbon-based compound that can exist in a solid state without being dissolved in water under reaction, transport and/or storage conditions. Accordingly, when pyrolysis oil is produced from waste, the boiling point standard of the high boiling point wax to be separated and removed according to the production process conditions of the pyrolysis oil and the conditions of the use thereof may vary.
  • the pyrolysis gas generated in the pyrolysis reaction device is composed of substances having various carbon atoms, and among them, the wax, which is a high boiling point substance, is low in utilization due to device clogging, and thus requires a process structure to be separated and pyrolyzed again in the pyrolysis reaction device. .
  • the side and lower sides of the first wax separator 310 are connected to the upper part of the upper transfer device 300, and the upper part of the first wax separator 310 is connected to the side surface of the second wax separator 320.
  • the lower part of the second wax separator 320 is connected to the upper part of the upper transfer device 300, and the upper part of the second wax separator 320 is connected to the side surface of the third wax separator 330.
  • the lower part of the third wax separator 330 is connected to the lower side of the second wax separator 320, and the upper part of the third wax separator 330 is transferred to the first gas tank 610 through the gas inlet pipe 650. Connected.
  • the first, second, and third wax separators 310, 320, 330 separate the pyrolysis gas from the wax in a similar manner to a cyclone. That is, the pyrolysis gas injected into the side surfaces of the first, second, and third wax separators 310, 320, and 330 has a stagnation time, and thus is separated into a low boiling point pyrolysis gas and a high boiling point wax.
  • the low boiling point pyrolysis gas is supplied to the first gas tank 610, and the high boiling point wax falls back to the upper transfer device 300.
  • the separated high boiling point wax may be injected in the injector 100 using a separate slurry pump (not shown).
  • a plurality of wax separators 310, 320, and 330 are installed as shown in FIG. 1 in order to sufficiently remove the wax from the pyrolysis gas.
  • the pyrolysis gas from which the high boiling point wax component is removed from the third wax separator 330 is provided to the oil separation device 600 through the gas inlet pipe 650.
  • the oil separation device 600 may secure oil, which is a low-boiling point generation oil, through condensation of the pyrolysis gas.
  • the pyrolysis oil derived from pyrolysis gas from which the high boiling point wax component is removed from the wax separator also has a wide carbon number distribution.
  • the pyrolysis gas transferred from the secondary pyrolysis device 400 to the oil separation device 600 through the first and second return pipes 430 and 440 also has a wide carbon number distribution.
  • the oil separation device 600 includes a first oil tank 610 and a second oil tank 630 connected in series, and a heat exchanger 680 for condensation.
  • the first oil tank 610 a more high boiling point material is collected in the pyrolysis gas, and oil such as heavy oil and kerosene is collected.
  • oil of a gasoline range which has a lower molecular number, is collected.
  • the heat exchanger 680 condenses the first oil tank 610 at a relatively high temperature and condenses the second oil tank 630 at a relatively low temperature.
  • the collected wax may be injected in the injection device 100 through a separate pump (not shown).
  • the final pyrolysis gas discharged through the gas discharge pipe 670 from the upper end of the second oil tank 630 of the oil separation device 600 may be used as a heat source for the first and second pyrolysis devices 200 and 400. Since a trace amount of foreign matter may be contained in the final pyrolysis gas discharged from the gas discharge pipe 670, the foreign matter may be removed by passing through a continuous filter for a gas filter.
  • the heat sources of the first and second pyrolysis apparatuses 200 and 400 have two oil and gas burners in a parallel structure, and can be replaced immediately if a defect occurs during operation.
  • the heat source uses self-produced oil (diesel or gasoline) for heating before the pyrolysis reaction starts, and when the reaction occurs and pyrolysis gas is generated, it is converted into the final pyrolysis gas.
  • the unreacted waste treated by the secondary pyrolysis device 400 is mainly cooled and transported as only inorganic matter remains. Then, it is finally temporarily stored in the waste tank 520.
  • the pyrolysis oil production system for pyrolysis oil production from waste can be operated not only in a continuous mode for large-scale treatment, but also in a semi-continuous mode in case of operation failure.
  • the pyrolysis oil production system can maximize throughput by installing one or two or more additional units in parallel with an input device, a rotary kiln type pyrolysis device, a wax separator, and a residue pyrolysis and cooling device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a system for producing pyrolysis oil from waste according to an embodiment of the present invention.
  • the process configuration of the pyrolysis oil production system from waste includes an input device, a rotary kiln type pyrolysis reaction device, a wax separator, an oil separation device, and a residue cooling/transfer/treatment device.
  • the pyrolysis oil production system shown in FIG. 1 includes an input device; A primary pyrolysis device 200 operated at 400° C.; Secondary pyrolysis device 400 operated at 500 ⁇ 600 °C; An upper transfer device 300 installed between the primary pyrolysis device 200 and the secondary pyrolysis device 400; Wax separators (310, 320, 330) for separating the high boiling point wax component from the pyrolysis gas; Oil separation device 600; And a bottom transfer device 500 and a waste tank 520 for the residue.
  • the yield of oil is 55% to 75%
  • the yield of pyrolysis gas is 5 to 20%
  • carbohydrates are 5 to 15% (based on waste vinyl).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

본 발명은 폐기물을 재활용하기 위해 바이오매스, 폐합성수지 등의 폐기물을 열분해하여 오일을 얻는 장치 및 공정에 관한 것이다. 본 발명은, 1차 열분해장치(200); 1차 열분해장치(200) 보다 열분해 온도가 높은 2차 열분해 장치(400); 1차 열분해장치(200)와 상기 2차 열분해장치(400) 사이에 설치된 상단이송장치(300); 상단이송장치(300)의 상부에 설치되어, 탄소수가 다양한 열분해 가스로부터 고비점 왁스 성분을 분리하는 왁스분리기(310, 320, 330); 및 왁스분리기(310, 320, 330)와 연결되고 열분해가스를 응축하여 오일을 분리하는 오일분리장치(600);를 포함하고, 상단이송장치(300)는, 상부에 열분해가스가 흐르면서 상기 열분해가스를 왁스분리기(310, 320, 330)로 이송시키고, 그리고 하부에는 정역 회전 가능한 스크류가 설치되어 고형 잔사물을 상기 1차 열분해장치(200) 또는 상기 2차 열분해장치(400)로 이송시키며, 왁스분리기는 분리된 고비점 왁스 성분이 하단을 통해 상단이송장치(300)로 떨어지도록 구성된다.

Description

폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템
본 발명은 폐기물을 재활용하기 위해 바이오매스, 폐합성수지 등의 폐기물을 열분해하여 오일을 얻는 장치 및 공정에 관한 것이다.
산업의 발달에 따라 플라스틱이나 합성고무를 원료로 하는 상품의 생산량은 급증하고 있지만 폐플라스틱이나 폐고무 등의 폐합성수지에 대한 재활용률은 총 생산량에 비하여 미미한 수준에 불과한 실정이다. 이러한 현상이 발생되는 주요 원인은 폐합성수지의 재활용에 많은 경비가 소요되기 때문이다. 여러 가지 이유로 폐합성수지의 재활용에 많은 경비가 소요되지만 폐합성수지가 여러 가지 물질을 포함하고 있다는 것이 주요 원인이다. 즉, 폐합성수지는 아주 고순도일 경우 재활용이 가능하나, 저순도일 경우는 재활용하는데 많은 비용이 소모된다. 따라서 경제적인 측면에서 좋지 못하고, 재활용하여도 다시 사용 후 질 저하로 재활용하는데 한계가 있다.
소요 경비를 줄이면서 폐합성수지를 재활용하는 기술로는 폐합성수지를 열분해하는 방법이 있다. 폐합성수지 열분해 재활용 방법은 폐합성수지에 고열을 가하여 폐합성수지를 용융 및 분해하고, 분해물로부터 얻을 수 있는 다양한 유분을 정제하여 오일을 얻는 방법이다. 그러나, 기존의 열분해 방법은 신속한 열분해가 이루어지지 못하고, 폐합성수지를 분리 및 파쇄하는 공정이 열분해 공정 전에 요구되어 채산성이 낮다.
한편, 한국 특허등록 제0748624호는 로터리킬른형 열분해장치를 이용한 폐플라스틱의 열분해시스템 및 방법에 관한 것이다. 이는 병렬로 연결된 다수 개의 로터리킬른형 열분해장치를 사용하여 폐합성수지를 1차 열분해하고 CSTR 형 열분해장치를 사용해서 1차 분해물을 다시 열분해하며, 증류탑을 사용하여 2차 분해물로부터 생성유(오일)를 확보한 후 이 생성유를 정제하여 고순도의 오일을 확보한다. 그러나, 이 경우 폐합성수지의 재활용에 소요되는 경비를 줄이고, 처리속도를 높이는 효과가 있지만, 여전히 많은 경비가 소요되어 채산성이 낮다.
본 발명은 열분해 방법을 통한 폐기물의 재활용 경비를 최소화하면서도, 폐기물로부터 열분해 오일의 생산 공정 조건 및 이의 사용처 조건에 따라 장치 막힘을 유발하는 고비점 왁스를 제거한 고급 오일을 얻을 수 있는 열분해 오일 생산 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은, 1차 열분해장치(200); 1차 열분해장치(200) 보다 열분해 온도가 높은 2차 열분해 장치(400); 1차 열분해장치(200)와 상기 2차 열분해장치(400) 사이에 설치된 상단이송장치(300); 상단이송장치(300)의 상부에 설치되어, 탄소수가 다양한 열분해 가스로부터 고비점 왁스 성분을 분리하는 왁스분리기(310, 320, 330); 및 왁스분리기(310, 320, 330)와 연결되고 상기 열분해가스를 응축하여 오일을 분리하는 오일분리장치(600);를 포함하고, 상단이송장치(300)는, 상부에 열분해가스가 흐르면서 열분해가스를 상기 왁스분리기(310, 320, 330)로 이송시키고, 그리고 하부에는 정역 회전 가능한 스크류가 설치되어 고형 잔사물을 상기 1차 열분해장치(200) 또는 상기 2차 열분해장치(400)로 이송시키며, 왁스분리기는 분리된 고비점 왁스 성분이 하단을 통해 상기 상단이송장치(300)로 떨어지도록 구성된 것이 특징으로 하는 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 시스템에 의해 달성될 수 있다.
또한, 1차 열분해장치(200)와 2차 열분해장치(400)는 상단이송장치(300)를 통해 직렬로 연결되고, 1차 열분해장치(200)는 복수개가 병렬로 연결되거나/연결되고, 2차 열분해장치(400)는 복수개가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상단이송장치(300)의 스크류는 정역 회전이 가능함에 따라 1차 열분해장치(200)의 열분해가스 또는 고형잔사물, 2차 열분해장치(400)의 열분해가스 또는 고형잔사물, 왁스분리기의 분리된 고비점 왁스를 1차 열분해 반응 장치 또는 2차 열분해 반응 장치에 이송시킬 수 있다.
또한, 1차 열분해장치(200)의 전단에 투입장치(100)가 더 배치되되, 투입장치(100)는, 폐기물의 투입구(110)를 구비한 제 1 이송장치(120); 제 1 이송장치(120)와 직렬로 연결된 제 2 이송장치(210); 및 제 1, 2 이송장치(120, 210) 사이에 설치된 제 1 차단밸브(130);를 포함한다.
또한, 상단이송장치(300)와 2차 열분해장치(400) 사이에는 제 2 차단밸브(350)가 더 설치된다.
또한, 1차 열분해장치(200)는 로터리 킬른형 열분해 반응기이다.
또한, 2차 열분해장치(400)는 가열하여 열분해 반응이 일으키고 내부에 잔사물 이송을 위한 제 3 이송장치(410)가 설치된다.
또한, 2차 열분해장치(400)의 후단에는 제 3 차단밸브(410)가 더 설치된다.
또한, 오일분리장치(600)는, 왁스분리기와 연결된 제 1 오일탱크(610); 제 1 오일탱크(610)와 직렬로 연결된 제 2 오일탱크(630); 및 제 1 오일탱크(610)와 상기 제 2 오일탱크(630)를 응축시키기 위한 열교환기(680);를 포함한다.
또한, 일단이 2차 열분해장치(400)와 연결되고, 타단이 제 1 오일탱크(610)와 연결되어 상기 열분해가스가 유동하는 제 1 리턴관(430); 및 일단이 2차 열분해장치(400)와 연결되고, 타단이 제 2 오일탱크(630)와 연결되어 열분해가스가 유동하는 제 2 리턴관(440);을 더 포함한다.
또한, 왁스분리기(310, 320, 330)는, 상단이송장치(300)의 상기 열분해가스가 상기 왁스분리기(310, 320, 330)의 측면과 하부에서 유입되고, 분리된 고비점 왁스는 하부를 통해 상기 상단이송장치(300)로 떨어지며, 분리된 열분해가스는 상부를 통해 오일분리장치(600)로 이송된다.
이로 인해, 본 발명은 열분해 가스에 포함된 고비점 왁스를 분리하고 고비점 왁스를 다시 열분해 반응 장치로 재순환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 운전 상황에 따라 다양한 조합으로 각 열분해 장치를 연속식 또는 반연속식 운전(non-continuous operation)이 가능하도록 구축할 수 있다.
폐기물의 예로는 폐플라스틱, 폐고무과 같은 폐합성수지, 바이오매스 등이 있다. 특히, 폐합성수지 및 바이오매스에 포함된 미량의 흙, 알루미늄 코팅물 등 무기물이 포함된 저급 폐기물일 수 있다.
[투입 장치(100)]
투입장치(100)는 1차 열분해장치(200)의 전단(upstream)에 배치될 수 있으며, 예컨대, 폐기물의 투입구(110)를 구비한 2단 스크류형 이송 장치이다. 이때, 성형 및 비성형 형태의 원료가 투입구에서 2단 스크류형 이송 장치로 이송된다. 2단 스크류형 이송 장치는 제 1 이송장치(120)와 제 2 이송장치(210)가 직렬로 연결되고, 제 1 차단밸브(130)가 중간에 설치된다. 제 1 차단밸브(130)는 1차적으로 공기를 차단시키고, 산소/공기 유입을 차단하기 위해 질소 가스 퍼징할 수 있는 구조가 될 수 있다.
한편, 폐기물을 1차 열분해장치(200)로 공급하기 전에 감용기를 통해 폐기물의 부피를 줄일 수 있다.
[1차 열분해장치(200) 및 2차 열분해장치(400)]
본 발명에서 열분해 반응 장치는 열분해 반응 장치의 열분해 온도 관계가 T1<T2인 1차 열분해장치(200)의 온도(T1)와 2차 열분해장치(400)의 온도(T2)가 상단이송장치(300)를 통해 직렬로 연결되어 있다.
1차 열분해장치(200)는 열을 가하여 바이오매스, 폐합성수지 등의 폐기물 및 미반응 잔사물을 용융 및 분해되도록 열분해하는 장치이다. 따라서, 1차 열분해장치(200)는 제 2 이송장치(210)의 후단(downstream)에 연결될 수 있다.
1차 열분해장치(200)는 폐기물을 고온(T1)에서 열분해시키므로, 고온(T1)의 열분해 가스와 고형 잔사물이 형성된다. 한편, 1차 열분해장치(200) 유래의 미반응 상태의 잔사물을 열분해하기 위해서 2차 열분해장치(400)는 1차 열분해장치(200)의 열분해 온도(T1)보다 높은 온도(T2>T1)에서 열분해 반응을 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 1차 열분해장치(200) 및/또는 2차 열분해장치(400)에서 다시 열분해시키는 고형 잔사물에는 왁스분리기(310,320,330)에서 열분해 가스로부터 분리된 고비점 왁스를 포함할 수 있다. 왁스분리기(310,320,330)를 통해 고형 잔사물와 고비점 왁스가 공급될 수 있다.
따라서, 1차 열분해장치(100)의 열분해 온도(T1)는 350 ~ 550 ℃이고 바람직하게는 400℃이다. 2차 열분해장치(400)의 열분해 온도(T2)는 400 ~ 650 ℃일 수 있고,, 바람직하게는 500 ~ 600 ℃이고, 더욱 바람직하게는 550 ℃이다. 만약, 투입원료가 폐비닐인 경우 T1과 T2는 370 ~ 500 ℃ 범위에서 T1<T2 조건을 만족하도록 설정된다.
한편, 2차 열분해장치(400)의 경우, 잔사물이 후단의 하단이송장치(500)를 통해 폐기탱크(520)로 배출되는 구조이다. 2차 열분해장치(400)의 후단(downstream)에는 제 3 차단밸브(420)가 설치되고, 하단이송장치(500)에는 제 4 이송장치(510)가 설치된다. 그리고, 잔사물을 냉각 및 포장하기 위해 냉각 이송장치 및 포집장치가 더 배치될 수 있다.
1차 열분해장치(200)로는 로터리 킬른형 열분해 반응기를 사용할 수 있다.
로터리 킬른형 1차 열분해장치(200)는 화로가 회전하면서 전체에서 열을 가하여 고온에 의해 내부 폐기물을 용융 및 열분해가스와 탄화된 잔류물로 분해되도록 한다. 로터리 킬른형 1차 열분해장치(200)는 열분해 효율성을 위해 폐기물을 투입한 후에 열분해가 이루어지고 열분해가 충분히 이루어진 후 배출하는 과정으로 진행하는 것일 수 있다. 또한, 무산소 조건의 고열에서 분해가 이루어짐으로 소각과정에서 생성되는 다이옥신의 발생을 억제할 수 있다.
로터리 킬른형 1차 열분해장치(200)는 열분해되는 동안 폐기물의 유입이 중단되므로, 로터리 킬른형 1차 열분해장치(200)를 다수 개 병렬 연결하여 작업의 연속성을 부여할 수 있다. 예컨대, 다수의 1차 열분해장치(200)에서 폐플라스틱의 유입과 열분해 과정이 교대로 수행될 수 있다.
로터리 킬른형 반응기를 사용한 폐기물의 열분해 방법은 연속식으로 수행될 수도 반연속식으로 수행될 수도 있다. 연속식으로만 수행되는 열분해는 열분해 도중 장치에 문제가 발생하였을 경우 전체 공정이 중단되는 문제가 있고, 반연속식만으로 수행되는 열분해는 잔사물이 지나치게 많이 발생하고 처리량도 줄어들며, 작업 강도가 높은 문제가 있기 때문이다.
한편, 2차 열분해장치(400)는 단순 가열만 하여 고온(T2>T1)에서 열분해 반응이 일어나는 장치이다. 예컨대 연속교반탱크(CSTR)형 열분해 반응기를 사용할 수 있다. CSTR형 열분해 반응기는 비교적 온도 조절이 용이하다.
미반응 상태의 잔사물은 내부에 제 3 이송장치(410)가 설치된 2차 열분해장치(400)에 투입되어 T1 보다 높은 온도(T2)에서 열분해 반응이 일어나게 되고, 2차 열분해장치(400)는 하류로 갈수록 온도가 떨어지는 가열 구조일 수 있다.
2차 열분해장치(400)에서 생성되는 열분해 가스는 1차 열분해장치(200)에서 생성되는 열분해 가스와 같이 상단이송장치(300)를 통해 왁스분리기(310, 320, 330)로 이송된다. 또한, 2차 열분해장치(400)는 오일 분리장치(600)에 연결된다.
폐기물의 신속한 처리를 위해, 1차 열분해장치(200) 및/또는 2차 열분해장치(400)는 각각 병렬로 복수개 연결하여 지속적인 열분해가 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 로터리 킬른형 열분해 반응기와 CSTR형 열분해 반응기를 모두 사용하는 경우 폐기물을 신속하게 열분해하면서 폐기물의 열분해 효과를 극대화할 수 있다.
예컨대, 하나의 로터리 킬른형 열분해 반응기가 폐기물을 열분해하여 CSTR형 열분해 반응기나 다른 공정으로 고형 잔사물을 공급하는 순간에 열분해가 중지되거나 열분해 효율이 낮아질 수 있다. 따라서, 하나의 로터리 킬른형 열분해 반응기에서 열분해 외에 다른 작업을 수행함에 따라 폐기물의 열분해가 중지되거나 열분해 효율이 낮아지는 조건일 때 또다른 로터리 킬른형 열분해 반응기는 정상적으로 작동하여 폐기물을 최상의 조건에서 열분해할 수 있다. 이러한 구조는 복수 개의 로터리 킬른형 열분해 반응기와 각각의 로터리 킬른형 열분해 반응기에 대응된 복수 개의 CSTR형 열분해 반응기를 구비하는 것과 동일한 수준의 효과를 얻으면서도 설치면적 및 설치비용을 최소화할 수 있다.
1차 열분해장치(200)와 2차 열분해장치(400)의 열원은 자체 생산되는 열분해 가스와 열분해유를 사용할 수 있으므로, 폐기물의 재활용 비용을 절감할 수 있다. 열분해 가스는 상당히 고열이고, 화력을 높이는 역할을 할 수 있다. 예컨대, 로터리킬른형 열분해 반응기에 공급하여 가열 온도를 높이는데 사용될 수 있다. 따라서, 발생된 가스를 대기 중으로 방출하는 것이 아니라 폐기물의 재활용에 다시 사용되도록 하는 것이다. 또한, 1차 열분해장치(200)와 2차 열분해장치(400)의 열원에 공급되는 열분해 가스에 존재하는 일부 오염물질을 연소시켜 제거하는 효과도 얻을 수 있다.
[상단이송장치(300)]
열분해 반응 장치로부터 발생한 다양한 비점의 유분을 분리하기 위한 처리장치가 열분해 반응 장치와 별도로 구비되어야 한다. 저비점 및 고비점 유분의 분리 및 정제를 위해 열분해에 의해 발생한 유분중 저비점 유분은 정제하고 고비점 유분은 다시 반응기로 공급하여 반응시키거나 잔사물로 폐기할 수 있다.
이를 위해, 본 발명에 따라 1차 열분해장치(200)와 2차 열분해장치(400) 사이에 설치된 스크류를 갖는 상단이송장치(30)가 구비된다. 상단이송장치(30)는 상부와 하부로 구분되는 구조로 되어 있으며, 하부에는 스크류가 설치되어 고형 잔사물을 이송시키고, 상부에는 제 1, 2, 3 왁스분리기(310, 320, 330)가 설치되어 열분해 가스를 이송시킨다.
이때, 상단이송장치(300)의 이동형 스크류가 정방향 및 역방향으로 작동가능하며, 운전 상황에 따라 수시로 정,역 방향으로 조작이 가능하다. 따라서, 상단이송장치(300)는 1차 열분해장치(200)에서 온 열분해 가스 및/또는 고형 잔사물을 이송시킬 수 있을 뿐만 아니라, 2차 열분해장치(400)에서 온 열분해 가스 및/또는 고형 잔사물을 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 투입되는 원료의 플라스틱 중에 분해가 용이한 플라스틱인 경우, 재열분해가 필요치 않아 이동형 스크류를 정방향으로 동작시킨다. 반면, 투입되는 원료에 분해가 어려운 플라스틱이 많은 경우 역방향으로 동작시켜 재열분해시키거나 정방향과 역방향을 교대로 동작시킬 수 있다.
이때, 도 1에 도시된 바와 같이 상단이송장치(300)의 후단이 2차 열분해장치(400)의 상부와 연결되어, 2차 열분해장치(400)의 열분해 가스는 상단이송장치(300)로 유입되어 왁스분리기(310, 320, 330)로 이송될 수 있고, 2차 열분해장치(400)의 고형 잔사물은 하단이송장치(500)를 통해 폐기될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단이송장치(300)의 상부에 흐르는 열분해 가스는 왁스분리기(310, 320, 330)의 측면을 통해 가스유입관(650)으로 유동하고, 왁스분리기(310, 320, 330)에서 분리된 고비점 왁스 성분은 하단을 통해 다시 상부이송장치(300)의 스크류로 떨어지도록 설계된다.
상단이송장치(300)의 하부에 설치된 스크류를 통해 고형 잔사물 및/또는 왁스분리기(310, 320, 330)에서 분리된 고비점 왁스 성분을 선택적으로 1차 열분해장치(200) 또는 2차 열분해장치(400)로 이송시킬 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 열분해 가스에 포함된 고비점 왁스를 분리하고 고비점 왁스를 다시 열분해 반응 장치로 재순환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열분해 장치를 연속식 또는 반연속식 운전이 가능하도록 구축할 수 있다.
[왁스분리기(310, 320, 330)]
본 발명에서 왁스(wax)는 반응, 이송 및/또는 저장 조건에서 물에 녹지 않고 고체 상태로 존재할 수 있는 탄소계 화합물을 총칭할 수 있다. 따라서, 폐기물로부터의 열분해 오일 생산시 열분해 오일의 생산 공정 조건 및 이의 사용처 조건에 따라 분리하여 제거하고자 하는 고비점 왁스의 비점 기준은 달라질 수 있다.
열분해 반응 장치에서 생성된 열분해 가스는 탄소수가 다양한 물질로 구성되어 있고, 이 중 고비점 물질인 왁스는 장치 막힘 등의 이유로 활용도가 낮아 분리하여 다시 열분해 반응 장치에서 열분해할 수 있게 공정 구조가 필요하다.
제 1 왁스분리기(310)의 측면과 하부는 상단이송장치(300)의 상부에 연결되고, 제 1 왁스분리기(310)의 상부는 제 2 왁스분리기(320)의 측면에 연결된다. 제 2 왁스분리기(320)의 하부는 상단이송장치(300)의 상부에 연결되고, 제 2 왁스분리기(320)의 상부는 제 3 왁스분리기(330)의 측면에 연결된다. 제 3 왁스분리기(330)의 하부는 제 2 왁스분리기(320)의 하부측면에 연결되고, 제 3 왁스분리기(330)의 상부는 가스유입관(650)을 통해 제 1 가스탱크(610)로 연결된다. 제 1, 2, 3 왁스분리기(310, 320, 330)는 사이클로과 유사한 방식으로 열분해가스와 왁스를 분리한다. 즉, 제 1, 2, 3 왁스분리기(310, 320, 330)의 측면으로 투입된 열분해 가스는 정체시간을 가짐으로써 저비점 열분해가스와 고비점 왁스로 분리된다. 저비점 열분해가스는 제 1 가스탱크(610)로 공급되고, 고비점 왁스는 다시 상단이송장치(300)로 떨어진다. 선택적으로, 분리된 고비점 왁스는 별도의 슬러리 펌프(미도시)를 이용하여 투입장치(100)에서 투입할 수도 있다.
선택적으로, 열분해 가스 중 왁스를 충분히 제거하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 왁스분리기(310, 320, 330)를 설치한다.
[오일분리장치(600)]
본 발명에서, 제 3 왁스분리기(330)에서 고비점 왁스 성분이 제거된 열분해 가스는 가스유입관(650)을 통해 오일분리장치(600)에 제공된다. 오일분리장치(600)는 열분해 가스의 응축을 통해 저비점 생성유인 오일을 확보할 수 있다.
왁스분리기에서 고비점 왁스 성분이 제거된 열분해 가스로부터 유래된 열분해 오일 역시 탄소수 분포가 넓다. 또한, 제 1, 2 리턴관(430, 440)을 통해 2차 열분해장치(400)에서 오일분리장치(600)에 이송되는 열분해 가스 역시 탄소수 분포가 넓다. 따라서, 오일분리장치(600)는 직렬로 연결된 제 1 오일탱크(610)와 제 2 오일탱크(630) 및 응축을 위한 열교환기(680)로 구성된다.
제 1 오일탱크(610)에는 열분해가스중 좀 더 고비점 물질이 포집되어 중유 및 등유 같은 오일이 포집된다. 제 2 오일탱크(630)에는 좀 더 낮은 분자수인 가솔린 범위 정도의 오일이 포집된다. 이를 위해 열교환기(680)는 제 1 오일탱크(610)를 상대적으로 높은 온도에서 응축되도록 하고, 제 2 오일탱크(630)를 상대적으로 낮은 온도에서 응축되도록 한다. 오일의 응축 과정중에는 하부에서 소량의 왁스가 포집된다. 선택적으로, 이렇게 포집된 왁스는 별도의 펌프(미도시)를 통해 투입장치(100)에서 투입할 수도 있다.
[최종 열분해가스]
오일분리장치(600)중 제 2 오일탱크(630)의 상단에서 가스배출관(670)을 통해 배출되는 최종 열분해가스는 제 1, 2 열분해장치(200, 400)의 열원으로 활용될 수 있다. 가스배출관(670)에서 배출되는 최종 열분해가스에 이물질이 미량 포함될 수 있어서, 가스 필터용 연속 필터를 통과시켜 이물질을 제거할 수 있다.
[제 1, 2 열분해장치의 열원]
제 1, 2 열분해장치(200, 400)의 열원은 오일 및 가스 버너는 2개 병렬 구조로 되어 작동 중에 불량이 발생되면 바로 교체가 가능하다. 또한, 열분해 반응이 시작되기 전에 가열을 위해 열원은 자체 생산된 오일(디젤이나 가솔린)을 사용하고, 반응이 일어나 열분해 가스가 생성되면 최종 열분해가스로 전환하는 구조이다.
[잔사물의 처리]
2차 열분해장치(400)에서 처리된 미반응 폐기물은 주로 무기물만 남아서 냉각, 이송된다. 그 다음, 최종적으로는 폐기탱크(520)에 임시 보관된다.
본 발명은 열분해 방법을 통한 폐기물의 재활용 경비를 최소화하면서도, 폐기물로부터 열분해 오일의 생산 공정 조건 및 이의 사용처 조건에 따라 장치 막힘을 유발하는 고비점 왁스를 제거한 고급 오일을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 폐기물로부터 열분해 오일 생산을 위한 열분해 오일 생산 시스템은 대규모 처리를 위한 연속 방식뿐만 아니라 운전 장애시 반연속식으로 운전 가능하다. 나아가, 본 발명에 따른 열분해 오일 생산 시스템은 투입 장치와 로터리 킬른형 열분해 장치, 왁스 분리기, 그리고 잔사물 열분해, 냉각 장치를 병렬로 1기 또는 2기 이상의 추가 설치하여 처리량을 극대화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
하기에서는 도 1에 도시된 열분해 오일 생산 시스템을 참조하여 본 발명의 일구체예에 따라 폐기물로부터의 열분해 오일을 생산하는 방법을 설명하다.
본 발명의 일구체예에 따른 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 시스템의 공정 구성은 투입 장치, 로터리 킬른형 열분해 반응 장치, 왁스 분리기, 오일 분리장치, 잔사물 냉각/이송/처리 장치를 포함한다.
구체적으로는, 도 1에 도시된 열분해 오일 생산 시스템은 투입 장치; 400℃에서 운전되는 1차 열분해장치(200); 500~600℃에서 운전되는 2차 열분해장치(400); 1차 열분해장치(200)와 2차 열분해장치(400) 사이에 설치된 상단이송장치(300); 열분해 가스로부터 고비점 왁스 성분을 분리하는 왁스 분리기(310, 320, 330); 오일 분리장치(600); 및 잔사물을 위한 하단이송장치(500)와 폐기탱크(520)를 포함한다.
이를 통해 오일의 수율은 55% ~ 75%이며, 열분해 가스의 수율은 5 ~ 20%, 탄수화물은 5 ~ 15%이다(폐비닐 기준).

Claims (11)

1차 열분해장치(200);
상기 1차 열분해장치(200) 보다 열분해 온도가 높은 2차 열분해 장치(400);
상기 1차 열분해장치(200)와 상기 2차 열분해장치(400) 사이에 설치된 상단이송장치(300);
상기 상단이송장치(300)의 상부에 설치되어, 탄소수가 다양한 열분해 가스로부터 고비점 왁스 성분을 분리하는 왁스분리기(310, 320, 330); 및
상기 왁스분리기(310, 320, 330)와 연결되고 상기 열분해가스를 응축하여 오일을 분리하는 오일분리장치(600);를 포함하고,
상기 상단이송장치(300)는, 상부에 상기 열분해가스가 흐르면서 상기 열분해가스를 상기 왁스분리기(310, 320, 330)로 이송시키고, 그리고 하부에는 정역 회전 가능한 스크류가 설치되어 고형 잔사물을 상기 1차 열분해장치(200) 또는 상기 2차 열분해장치(400)로 이송시키며,
상기 왁스분리기는 분리된 고비점 왁스 성분이 하단을 통해 상기 상단이송장치(300)로 떨어지도록 구성된 것이 특징으로 하는 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 열분해장치(200)와 상기 2차 열분해장치(400)는 상단이송장치(300)를 통해 직렬로 연결되고,
상기 1차 열분해장치(200)는 복수개가 병렬로 연결되거나/연결되고, 상기 2차 열분해장치(400)는 복수개가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 상단이송장치(300)의 스크류는 정역 회전이 가능함에 따라 상기 1차 열분해장치(200)의 열분해가스 또는 고형잔사물, 상기 2차 열분해장치(400)의 열분해가스 또는 고형잔사물, 상기 왁스분리기의 분리된 고비점 왁스를 1차 열분해 반응 장치 또는 2차 열분해 반응 장치에 이송시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 열분해장치(200)의 전단에 투입장치(100)가 더 배치되되,
상기 투입장치(100)는,
폐기물의 투입구(110)를 구비한 제 1 이송장치(120);
상기 제 1 이송장치(120)와 직렬로 연결된 제 2 이송장치(210); 및
상기 제 1, 2 이송장치(120, 210) 사이에 설치된 제 1 차단밸브(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 상단이송장치(300)와 상기 2차 열분해장치(400) 사이에는 제 2 차단밸브(350)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 1차 열분해장치(200)는 로터리 킬른형 열분해 반응기인 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 열분해장치(400)는 가열하여 열분해 반응이 일으키고 내부에 잔사물 이송을 위한 제 3 이송장치(410)가 설치된 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 2차 열분해장치(400)의 후단에는 제 3 차단밸브(410)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 오일분리장치(600)는,
상기 왁스분리기와 연결된 제 1 오일탱크(610);
상기 제 1 오일탱크(610)와 직렬로 연결된 제 2 오일탱크(630); 및
상기 제 1 오일탱크(610)와 상기 제 2 오일탱크(630)를 응축시키기 위한 열교환기(680);를 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 9 항에 있어서,
일단이 상기 2차 열분해장치(400)와 연결되고, 타단이 상기 제 1 오일탱크(610)와 연결되어 상기 열분해가스가 유동하는 제 1 리턴관(430); 및
일단이 상기 2차 열분해장치(400)와 연결되고, 타단이 상기 제 2 오일탱크(630)와 연결되어 상기 열분해가스가 유동하는 제 2 리턴관(440);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 왁스분리기(310, 320, 330)는,
상기 상단이송장치(300)의 상기 열분해가스가 상기 왁스분리기(310, 320, 330)의 측면과 하부에서 유입되고,
분리된 고비점 왁스는 하부를 통해 상기 상단이송장치(300)로 떨어지며,
분리된 상기 열분해가스는 상부를 통해 상기 오일분리장치(600)로 이송되는 것을 특징으로 하는 열분해 오일 생산 시스템.
PCT/KR2020/003750 2019-04-30 2020-03-19 폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템 WO2020222423A2 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080046913.0A CN114127234A (zh) 2019-04-30 2020-03-19 废弃物的热解油生产系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190050684A KR102228583B1 (ko) 2019-04-30 2019-04-30 가연성 폐기물으로부터 열분해 오일 생산 시스템 및 이의 이용
KR10-2019-0050684 2019-04-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2020222423A2 true WO2020222423A2 (ko) 2020-11-05
WO2020222423A3 WO2020222423A3 (ko) 2021-04-22

Family

ID=73028846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/003750 WO2020222423A2 (ko) 2019-04-30 2020-03-19 폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102228583B1 (ko)
CN (1) CN114127234A (ko)
WO (1) WO2020222423A2 (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102262779B1 (ko) 2020-12-08 2021-06-11 성안이엔티주식회사 폐합성수지와 가연성 폐기물의 연속투입은 물론 열분해된 부산물을 연속적으로 배출하고 미세먼지와 폐수의 배출이 없이 고품질 오일을 생성하는 열분해 유화 방법 및 장치
KR102471572B1 (ko) * 2021-04-01 2022-11-29 한국에너지기술연구원 연속식 왁스 분리 장치, 이를 포함하는 가연성 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 장치 및 이에 의한 열분해 오일 생산 방법.
KR102532568B1 (ko) * 2021-04-22 2023-05-15 (주)에스티클린에너지 장입장치를 구비한 폐합성수지용 유화시스템
KR102552257B1 (ko) * 2021-04-22 2023-07-06 (주)에스티클린에너지 연속작업이 가능한 유화시스템 및 구동방법
KR102498715B1 (ko) * 2021-07-02 2023-02-13 엔탑기술 주식회사 연속식 저온 열분해 장치
KR102556254B1 (ko) * 2021-10-25 2023-07-18 유한회사 호원 오일포집을 위한 정제기와 이를 구비한 열분해처리장치
KR102604819B1 (ko) * 2021-10-26 2023-11-22 한국에너지기술연구원 스크류형 열분해 반응기를 포함하는 열분해유 생산 시스템
KR102624291B1 (ko) * 2021-11-26 2024-01-15 주식회사 대경에스코 폐플라스틱의 열분해 장치 및 이를 이용한 저비점 열분해유의 제조방법
KR102477495B1 (ko) * 2021-12-17 2022-12-15 성안이엔티주식회사 가연성 폐기물을 산소와 공기를 차단하고 연속적으로 공급받아 열분해하는 열분해로 및 이와 연결된 가스와 탄화 부산물을 분리 배출하는 가스차 분리장치를 포함하는 유화장치
KR20230168371A (ko) 2022-06-07 2023-12-14 김진규 폐기물 연속 투입식 열분해 시스템
KR102508387B1 (ko) 2022-06-22 2023-03-09 이승준 합성수지의 열분해 유화장치
KR20240070013A (ko) * 2022-11-14 2024-05-21 에스케이이노베이션 주식회사 폐플라스틱 열분해유의 정제 방법 및 정제 장치

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397627A (zh) * 2001-07-23 2003-02-19 北京国硕科技开发有限责任公司 一种用废塑料和/或重油生产汽油柴油的方法和设备
KR100526017B1 (ko) * 2002-11-25 2005-11-08 한국에너지기술연구원 열분해 비응축성 가스를 회수하는 고분자 폐기물열분해장치 및 그 방법
KR100515744B1 (ko) * 2002-12-18 2005-09-21 이병한 폐비닐 및 폐플라스틱의 열분해 유화장치
JP2004300186A (ja) * 2003-03-28 2004-10-28 Kawata Mfg Co Ltd 廃プラスチックの熱分解装置
TWI317376B (en) * 2003-12-02 2009-11-21 Ind Tech Res Inst Process of producing oil from liquefaction of waste plastics by thermolysis with an instantaneously wax-recycling
CN100400575C (zh) * 2006-01-06 2008-07-09 华南理工大学 含卤废旧塑料两级真空热化学处理回收方法及其装置
KR100675909B1 (ko) * 2006-09-26 2007-02-02 주식회사 펄스에너지 합성수지 폐기물 열분해 유화 장치 및 방법
KR100748624B1 (ko) * 2006-11-16 2007-08-10 한국에너지기술연구원 로터리킬른형 열분해장치를 이용한 폐플라스틱의열분해시스템 및 그 방법
CN201225195Y (zh) * 2008-07-30 2009-04-22 吴中华 生物秸秆气化联合循环发电系统
KR101072596B1 (ko) * 2009-05-21 2011-10-11 한국에너지기술연구원 로터리킬른형 열분해장치를 사용하여 연속적으로 폐합성수지에서 고급 오일을 얻는 장치 및 방법
CN102041010B (zh) * 2009-10-26 2013-01-30 上海国环能源开发有限公司 高分子废弃物的无害化处理及油化回收装置
KR101125844B1 (ko) * 2009-12-28 2012-03-28 한국에너지기술연구원 폐플라스틱으로부터 재생연료유를 생산하는 회분식 공정의 연속공정화 방법
KR101298472B1 (ko) * 2011-10-26 2013-08-21 한국에너지기술연구원 열분해유화 공정 및 그 운전 방법
CN104087340B (zh) * 2014-06-06 2016-04-20 同济大学 一种油、气、炭可调的废弃物热解的系统和方法
CN105505429B (zh) * 2016-01-14 2017-06-27 江苏大学 一种大型海藻增压加氢热解制油、产气系统及工艺
CN105885951B (zh) * 2016-05-20 2018-10-23 北京化工大学 一种直接和间接加热结合的双床耦合热解气化系统
CN108517412A (zh) * 2018-05-21 2018-09-11 阙南平 基于热解和氢脆原理生产工业铜粉的生产系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020222423A3 (ko) 2021-04-22
CN114127234A (zh) 2022-03-01
KR102228583B1 (ko) 2021-03-16
KR20200126707A (ko) 2020-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020222423A2 (ko) 폐기물로부터 열분해 오일 생산 시스템
WO2013094879A1 (ko) 액체금속을 이용한 열분해 장치
WO2009136737A2 (ko) 가연성 폐기물의 열분해시스템 및 열분해방법
US9631153B2 (en) Adaptable universal method for producing synthetic products
CN113939578B (zh) 用于将塑料废物转化成石化产品的塑料油化设备、相应的裂解反应器以及相关的方法
KR100748624B1 (ko) 로터리킬른형 열분해장치를 이용한 폐플라스틱의열분해시스템 및 그 방법
DE102017108852B4 (de) Vorrichtung zur thermischen Aufarbeitung von schadstoffhaltigen organischen Abfällen zur Herstellung von Gas, Öl und Aktivkoks
KR101985770B1 (ko) 연속식과 반연속식 동시 운전 로터리킬른형 열분해 시스템
WO2012144700A1 (ko) 바이오매스 고형체 제조시스템 및 제조방법
KR20210133021A (ko) 폐기물의 열분해장치에 사용되는 왁스 분리 및 이송장치 그리고 이를 포함하는 열분해장치
EP3487958A1 (en) Pyrolysis system and process
WO2018105900A1 (ko) 폐비닐 또는 폐플라스틱의 처리장치
KR20230118993A (ko) 숯 처리 섹션 및 그와 관련된 해중합 공정
KR20100100366A (ko) 폐합성수지 유화장치
KR100851370B1 (ko) 폐열을 이용한 관로형 반응기가 구비된 열분해 오일화 장치
WO2023075432A1 (en) Pyrolysis method of waste plastics using batch reactor
KR102471572B1 (ko) 연속식 왁스 분리 장치, 이를 포함하는 가연성 폐기물로부터의 열분해 오일 생산 장치 및 이에 의한 열분해 오일 생산 방법.
US20150167968A1 (en) Process and apparatus for covering the energy needs of communities using organic waste
CN113234461B (zh) 一种热载体式有机固体废弃物的处理工艺以及系统
KR200385152Y1 (ko) 폐합성수지 재생 유류 추출장치
WO2024080857A1 (ko) 열분해 오일 생산시스템
WO2011136422A1 (ko) 러버 스크랩 및 러버 플레이크를 열적 성분 분해하는 반응기
WO2019203375A1 (ko) 폴리올레핀 플라스틱으로부터 올레핀을 생산하는 방법
KR102213139B1 (ko) 열분해로 슬러지 배출장치
JP3297322B2 (ja) 廃プラスチックからの油回収システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20798796

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20798796

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2