WO2022119404A1 - 열분해 및 극저온 응축기를 이용한 오일 회수 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법 - Google Patents

열분해 및 극저온 응축기를 이용한 오일 회수 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법 Download PDF

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김수산
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Definitions

  • the present invention relates to an oil recovery device using a pyrolysis and cryogenic condenser and an oil recovery method using the same, and more particularly, to pyrolyze waste and then apply primary cooling and cryogenic secondary cooling to recover and collect oil It relates to an oil recovery apparatus using a more efficient pyrolysis and cryogenic condenser, and an oil recovery method using the same.
  • the thermal decomposition process is a method in which the raw material is decomposed by applying heat to the raw material under anoxic conditions in the absence of oxygen, and the raw material is changed to solid, liquid, or gaseous form and recovered. influenced by factors such as
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for recovering oil from waste for carrying out the oil off-water and collection method.
  • a method for recovering oil from biomass and waste is an oil-containing gas generated through pyrolysis of waste including biomass, organic waste, plastic or textile. It may include a first step of collecting the first oil by cooling to a first temperature using a refrigerant containing dry ice and acetone.
  • the method for recovering oil from the biomass and waste is performed before the first step, and after generating a primary oil-containing gas generated by pyrolyzing the waste in a reactor (Furnace)
  • the method may further include collecting liquefied second oil in the primary oil-containing gas by cooling it to a second temperature higher than the first temperature in the first cooling unit, and after the second oil is removed, the second oil
  • the first oil may be collected by cooling the secondary oil-containing gas discharged from the first cooling unit with the refrigerant in the second cooling unit.
  • the first cooling unit may include a cooling tank to which a cooler is connected and a first impinger conduit immersed in the cooling tank, wherein the primary oil-containing gas is introduced into the first impinger conduit - It may be cooled to 3° C. to 0° C. to produce the liquefied second oil.
  • the second cooling unit may include one or more second impinger conduits disposed adjacent to each other, wherein the second impinger conduit forms a cooling space and includes a first tube with one end sealed and the second impinger conduit. and a second tube surrounding the first tube and forming a space for accommodating the refrigerant together with the first tube, wherein the secondary oil-containing gas is introduced into the second impinger conduit to be cooled to about -55° C. or less can be cooled.
  • the weight ratio of acetone and dry ice in the refrigerant may be in a range of 1:0.5 to 1:1.2.
  • the material collected by the second cooling unit is 5-methyl-2-(prop-1-en-2-yl)cyclohexanol, pyridin-4-ol, (Z)- It may be characterized as comprising tetradec-9-enal, (Z)-14-methylhexadec-8-enal or (Z)-octadec-13-enal.
  • the waste is pulverized and then introduced into the reactor by an inert gas flowing material
  • the pyrolysis temperature is about 300° C. to 1000° C.
  • the pyrolysis temperature increase rate may be about 10° C./min or more. .
  • a solvent is injected into the first cooling unit and the second cooling unit, and the residual remaining in each cooling unit It may further comprise the step of recovering the oil further.
  • the residual oil may be dried at 50 to 70° C. for 20 to 28 hours.
  • the first oil after collecting the first oil, the first oil may be moved and stored in an oil tank connected to a lower end of the second cooling unit through an opening/closing device.
  • an apparatus for recovering oil from biomass and waste includes a reactor for pyrolyzing the waste to generate an oil-containing gas; a first cooling unit cooling the oil-containing gas input from the reactor to a first temperature to collect the liquefied first oil in the oil; and a second cooling unit for collecting liquefied second oil by cooling the oil-containing gas discharged from the first cooling unit to a second temperature lower than the first temperature after the first oil is removed; and, the second cooling unit may cool the oil-containing gas to -55° C. or less using a refrigerant containing acetone and dry ice in a weight ratio of 1:0.5 to 1:1.5.
  • the apparatus for recovering oil from the biomass and waste includes: a conduit through which the oil-containing gas of the waste moves; and a feedstock of the conduit into which the waste is introduced, wherein the conduit may pass through the reactor, the primary cooling unit, and the secondary cooling unit in order.
  • the feedstock may further include a mixer therein.
  • the recovery rate of oil is excellent compared to the conventional pyrolysis oil recovery method by additionally including cryogenic secondary cooling.
  • the gas generated during the pyrolysis process as an auxiliary heat source, the heating efficiency and thermal decomposition efficiency of the waste can be improved compared to the conventional pyrolysis oil recovery method.
  • FIG. 1 is a view for explaining the structure of an oil recovery device of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining another example of the oil recovery device of the present invention.
  • 3 is a view for explaining the structure of the mixer further included in the inside of the feedstock of the present invention.
  • 5 is a graph measuring the relationship between the melting rate of the refrigerant to the weight ratio of dry ice to acetone.
  • the oil recovery device of the present invention includes: a reactor for pyrolyzing the waste to generate an oil-containing gas; a first cooling unit cooling the oil-containing gas input from the reactor to a first temperature to collect the liquefied first oil in the oil; and a second cooling unit for collecting liquefied second oil by cooling the oil-containing gas discharged from the first cooling unit to a second temperature lower than the first temperature after the first oil is removed; may include.
  • the second cooling unit uses a refrigerant containing acetone and dry ice in a weight ratio of about 1:0.5 to 1:1.5 to reduce the oil-containing gas to about -55°C or less, for example, about -55°C to about -55°C. It can be cooled to -60°C.
  • the waste may be biomass, plastic, or fabric, for example, solid waste such as plastic, tire, rubber, sludge, and biomass such as food waste, sawdust, and animal manure.
  • the oil derived from the waste may be manufactured through a dehydrogenation reaction by a pyrolysis process of the waste, and then used as a petrochemical product or fuel (industrial heating/cooling facility, generator fuel or diesel engine, etc.).
  • the waste may be pyrolyzed at a temperature of about 300 °C to 1000 °C in the reactor, for example, at a temperature of about 300 °C to 800 °C, at this time, the temperature rise for thermal decomposition of the waste
  • the rate may be about 10°C/min or more, for example, about 10°C/min to 230°C/min, and the pyrolysis may proceed for about 1 minute to 1 hour.
  • the waste may be pulverized to a size of about 600 ⁇ m or less, for example, about 100 to 600 ⁇ m, and a ball mill process or the like may be used for the pulverization process.
  • the inert gas may be introduced not only to transport the waste, but also to render the pyrolysis environment of the waste oxygen-free or lean.
  • pyrolysis is a process of decomposing into gas, oil, and residues by heating a pyrolysis target in a reactor in the absence or lean state of oxygen.
  • oxygen is not required because only indirect heat energy is supplied. Therefore, it is possible to achieve more efficient thermal decomposition by using an inert gas as a carrier gas of waste during the pyrolysis process of the present invention.
  • Argon, nitrogen, or carbon dioxide may be used as the inert gas.
  • the reactor is a device capable of heating heat to generate a pyrolysis reaction, and may generally include a blast furnace, a blast furnace or a furnace, and depending on the type that can be used as a pyrogen, a coke furnace, a charcoal furnace, or an electric furnace and the like.
  • the cooler of the first cooling unit serves to create a temperature environment capable of liquefying the oil-containing gas and collecting the first oil by lowering the temperature of the cooling tank.
  • the temperature of the cooler may be about -7 to -4 °C, and the temperature of the cooling bath may be maintained by cooling to about -3 °C to 0 °C, preferably about -1 °C.
  • the cooler may include a chiller.
  • the first cooling unit may include a cooling bath to which the cooler is connected and a first impinger conduit immersed in the cooling bath, and in the first step, the oil-containing gas is transferred to the first impinger conduit. It can be added to the cooling to about -3 °C to 0 °C.
  • the cooling tank may have a first oil collecting part that is an empty space in which the first oil is collected, a first impinger conduit connected to the first oil collecting part, and a low temperature space in which the first oil collecting part is immersed.
  • the low temperature space is connected to the cooler to maintain a temperature of about -3°C to 0°C. As the temperature of the low-temperature space is lowered, the temperature inside the first oil collecting unit is also lowered, so that the oil-containing gas injected into the first oil collecting unit may be partially liquefied.
  • the first impinger conduit is a kind of absorption pipe used when collecting various substances mixed in gas, and includes an inlet pipe through which gas enters and an outlet pipe through which the remaining gas collected and remaining gas is discharged.
  • the first impinger conduit may include opening/closing means to reduce air contact with the outside.
  • the second cooling unit liquefies the residual oil-containing gas liquefied in the first cooling unit and not captured as oil to a second temperature lower than the first temperature of the first cooling unit, thereby additionally collecting oil and thus This can increase the total oil capture amount.
  • the second cooling unit may use a refrigerant including dry ice and acetone.
  • the refrigerant may include the acetone and the dry ice in a weight ratio of about 1:0.5 to 1:1.2.
  • the weight ratio of the acetone to the dry ice is less than 1:0.5, a problem may occur that the temperature of the refrigerant increases.
  • the weight ratio of the acetone to the dry ice exceeds 1:1.2, the dry ice There may be a problem in that the time required for ice to dissolve in the acetone is greatly increased.
  • the refrigerant may include the acetone and the dry ice in a weight ratio of about 1:0.5 to 1:0.8.
  • the second cooling unit may include one or more second impinger conduits disposed adjacently, in which case each of the second impinger conduits is a cooling unit for receiving the oil-containing gas discharged from the first cooling unit. It may include a first tube that forms a space and whose one end is sealed, and a second tube that surrounds the first tube and forms a space for accommodating a refrigerant including dry ice and acetone together with the first tube.
  • the oil-containing gas may be introduced into the second impinger conduit, and may be cooled to about -55°C to -60°C by the refrigerant.
  • dry ice has a property of sublimating directly from a solid to a gas, and the sublimation point is -78.5°C, and the heat of vaporization at this time is 571 kJ/kg, which can be used as an effective refrigerant in the industrial field.
  • the oil-containing gas can be cooled to about -55° C. to -60° C. by using the liquid obtained by mixing the dry ice with acetone as a refrigerant. can be captured in the state.
  • the oil-containing gas in the second cooling unit may be maintained in a cooled state for about 1.5 to 4 hours.
  • the oil recovery device includes: a conduit through which the oil-containing gas of the waste moves; and a feedstock of the conduit into which the waste is introduced, and the conduit may pass through the reactor, the primary cooling unit, and the secondary cooling unit in order.
  • the oil recovery device may further include a hood for discharging the MFC and the final residual gas.
  • it may further include an opening/closing device and an oil tank installed at the lower end of the secondary cooling unit, and as shown in FIG. 3 , inside the feedstock, for example, an internal lower end may additionally include a mixer.
  • residual oil may exist on the walls of the first impinger conduit and the second impinger conduit.
  • residual oil may be additionally collected to increase the oil yield.
  • the additionally collected residual oil is in a mixed state with the solvent, and a process of separating it may be additionally required.
  • the step of injecting a solvent into the first cooling unit and the second cooling unit to collect the first oil and the second oil and recovering the residual oil remaining in the inside of each cooling unit is further added.
  • the residual oil is dried at about 50° C. to 70° C. for about 20 to 28 hours. can do it
  • an opening/closing device additionally installed at the lower end of the second cooling unit and a method in which the collected oil is stored in the oil tank may also be used.
  • an opening/closing device and an oil tank are mounted at the lower end of the second cooling unit, and the lower end conduit is connected to further collect oil.
  • the feedstock may further include a mixer therein.
  • the feedstock is a place where waste is input, heated, and stored, and a thermal decomposition reaction may occur therein by thermal energy transferred by the reactor.
  • the waste may be stuck inside the feedstock for a long time. This prevents thermal decomposition of the waste from occurring well, and may ultimately have a negative effect of reducing the yield of oil. Therefore, in order to solve this problem, a mixer may be additionally installed at the inner bottom of the feedstock, which may induce the waste to be continuously mixed without being stuck. As a result, the waste can be pyrolyzed evenly to increase the amount of recovered oil.
  • a propeller structure may be used.
  • Food waste to be used as waste was finely pulverized to 600 ⁇ m using a ball mill.
  • 1 g of pulverized food waste was put into a quartz tube of 24 ⁇ 600 mm, placed on a reactor, and nitrogen or carbon dioxide was injected.
  • the injection rate of the nitrogen or carbon dioxide was set to 300 ml/min.
  • a thermal decomposition reaction was started. The thermal decomposition reaction was carried out at a reaction temperature of 300° C. to 700° C., and at an elevated temperature of 10° C./min to 230° C./min for 1 minute to 1 hour.
  • the oil-containing gas generated during the thermal decomposition reaction was injected into a cooling tank (h:58 ⁇ W:21 ⁇ L:8cm) through the first impinger conduit of the first cooling unit. At this time, the temperature of the first cooling unit was maintained at -1 °C. The oil-containing gas was liquefied by the temperature of the first cooling unit, and a part of the oil-containing gas was collected using 40 mL of dichloromethane contained in the cooling tank.
  • the residual oil-containing gas that is not captured is discharged from the first impinger conduit of the cooling tank and injected into the cooling space (id:47 ⁇ h:310mm) of the first tube through the second impinger conduit of the second cooling unit.
  • Acetone and dry ice refrigerant having a weight ratio of acetone to dry ice of 1:0.5 were injected into the second tube surrounding the cooling space of the first tube.
  • the temperature of the second cooling unit was maintained at -55°C or less.
  • the residual oil-containing gas was liquefied by the temperature of the second cooling unit to further collect oil.
  • the temperature of the refrigerant was measured while changing the weight-to-mass ratio of acetone and dry ice.
  • the graph of FIG. 4 shows the temperature of the secondary cooling unit with respect to the weight ratio of acetone and dry ice.
  • the refrigerant may include the acetone and the dry ice so that the weight ratio of the dry ice to the acetone is 0.5 or more.
  • the graph of FIG. 5 shows the melting rate of the refrigerant with respect to the weight ratio of acetone and dry ice.
  • the slope of the solid dry ice melting rate graph rapidly increased until the weight ratio of acetone to dry ice was about 1:0.8, and then the slope decreased slightly, and then the weight ratio of acetone to dry ice was about 1 : From 1.2, the slope of the graph gradually softened, and the increase in the melting speed of solid dry ice also started to slow down.
  • the refrigerant preferably contains acetone and dry ice in a ratio of about 1: 1,2 or less, preferably about 1:0.8 or less.
  • the preferred weight ratio of acetone and dry ice may be in the range of about 1:0.5 to 1:1.2, preferably about 1:0.5 to 1:0.8.
  • Phenolic compounds phenol, phenol, 2-methyl-, phenol, 4-methyl-, phenol, 2,4-dimethyl-, phenol, 3-amino-, phenol, 4-ethyl-, 4-vinyl-phenol , phenol,4-ethyl-3-methyl- and phenol,5-methoxy-2,3-dimethyl-,
  • PAHs 1,2-dihydronaphtho[2,1-b]furan-2-ol and 1,4-dihydronaphthalene
  • nonlinear hydrocarbons cyclotetradecane, cyclopentadecane, 4-ethyl-4'-pentylbi(cyclohexane), 3,7,7-trimethylbicyclo[4.1.0]hept-2-ene, cholesta -3,5-diene and stigmastan-3,5-diene;
  • aldehydes (Z)-tetradec-9-enal, (Z)-14-methylhexadec-8-enal and (Z)-octadec-13-enal;
  • ketones pentadecan-2-one, 2-hydroxycyclopentadecanone, oxepan-2-thione, tetrahydropentalene-1,6(2H,6aH)-dione, 1-(pyrrolidine -1-yl) undecan-1-one, 4,5,6-trimethylpyrimidin-2 (1H)-one, octahydrodipyrrolo [1,2-a: 1 ', 2'-d] pyrazine- 5,10-dione, hexahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione, 3-methylhexahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione and (S) -5-isobutylimidazolidine-2,4-dione;
  • acids octanoic acid, (E)-octadec-6-enoic acid, (Z)-octadec-11-enoic acid, decanoic acid, tetradecanoic acid and palmitic acid;
  • esters (9E,12E)-ethyl hexadeca-9,12-dienoate, (9Z,12Z)-methyl octadeca-9,12-dienoate, (E)-methyl octadec-10 -enoate, ethyl 14-methyl-hexadecanoate and methyl palmitate,
  • 5-methyl-2-(prop-1-en-2-yl)cyclohexanol also called neoisoisofulgol
  • Pyridin-4-ol is an enantiomer of 4-pyridone, and is a compound widely used in industrial fields.
  • (Z)-Tetradec-9-enal is a fatty aldehyde and is used as a pesticide or pesticide.
  • (Z)-14-Methylhexadec-8-enal is also a fatty aldehyde and is used as a pesticide.
  • (Z)-octadec-13-enal is also a fatty aldehyde and is used as an attractant to attract pests.

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Abstract

본 발명은 폐기물로부터 열분해 및 극저온 응축기를 이용하여 오일을 회수하는 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법을 개시한다. 상기 오일 회수 방법은, 반응기(Furnace) 내에서 바이오매스, 플라스틱 또는 직물(textile)을 포함하는 폐기물을 열분해하여 오일 함유 가스를 생성하는 제1 단계; 상기 오일 함유 가스를 제1 냉각부에서 제1 온도로 냉각시켜 상기 오일 중 액화된 제1 오일을 포집하는 제2 단계; 상기 제1 오일이 제거된 후 상기 제1 냉각부로부터 배출되는 상기 오일 함유 가스를 제2 냉각부에서 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시켜 액화된 제2 오일을 포집하는 제3 단계;를 포함한다.

Description

열분해 및 극저온 응축기를 이용한 오일 회수 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법
본 발명은 열분해 및 극저온 응축기를 이용한 오일 회수 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폐기물을 열분해하고 이후 1차 냉각 및 극저온의 2차 냉각을 적용하여 오일의 회수 및 포집이 보다 효율적인 열분해 및 극저온 응축기를 이용한 오일 회수 장치 및 이를 이용한 오일 회수 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 전 세계적으로 폐기물에 의한 환경 오염 증가 및 에너지 고갈 문제가 심각해짐에 따라, 폐기물의 재활용 및 대체 에너지 기술 개발의 필요성이 부각되고 있다. 이에 따라, 다양한 신재생 에너지 및 폐기물의 재활용에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 그 중 폐기물을 원료로 하여 탄소 중립 및 환경 친화적인 에너지를 생산하는 재생에너지가 주목 받고 있다.
다양한 종류의 폐기물(바이오매스, 플라스틱, 직물 등)을 원료로 사용하여 열·화학적 공정을 수행하면 가치 있는 에너지 형태로 만들 수 있으며, 이러한 열·화학적 공정은 크게 직접연소, 열분해, 가스화 공정으로 구분할 수 있다. 그 중 열분해 공정은, 산소가 없는 무산소 조건에서 원료에 열을 가하는 것에 의해 원료의 분해를 일으켜 고체, 액체, 기체의 형태로 변경하여 회수하는 방법으로 원료의 형태, 반응온도, 체류시간, 승온 속도 등의 요소에 의해 영향을 받는다.
특히, 바이오매스를 이용한 종래 기술들은 급속 열분해를 통해 오일의 수율을 높이는데 초점이 맞춰져 있다. 그러나 급속 열분해나 일반적인 열분해 같은 경우 기존 포집할 수 있는 오일의 양보다 많고, 생성되는 오일의 유속에 따라 장치를 지나가는 속도가 다르기 때문에, 포집이 제대로 이루어지지 않으면 목적했던 양 보다 적은 양의 수율을 얻을 수밖에 없다. 또한, 열분해로 발생되는 오일은 고온의 상태로 배출되기 때문에, 많은 양의 오일들이 기체 상태로 증발되어 소실되게 된다.
상기와 같은 오일의 손실을 줄여, 폐기물로부터 오일을 보다 효율적으로 회수할 수 있는 개량된 시스템 및 장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 목적은, 극저온의 2차 냉각을 추가로 포함하여 기존의 열분해 방법에 비해 효율적인 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 오일 외수 및 포집 방법을 수행하기 위한 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른, 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법은, 바이오매스, 유기성폐기물(organic waste), 플라스틱 또는 직물(textile)을 포함하는 폐기물에 대한 열분해를 통해 생성된 오일 함유 가스를 드라이아이스 및 아세톤을 포함하는 냉매를 이용하여 제1 온도로 냉각하여 제1 오일을 포집하는 제1 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법은, 상기 제1 단계 전에 수행되고, 반응기(Furnace) 내에서 상기 폐기물을 열분해하여 생성된 1차 오일 함유 가스를 생성한 후 이를 제1 냉각부에서 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 냉각시켜 상기 1차 오일 함유 가스 중 액화된 제2 오일을 포집하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 오일이 제거된 후 상기 제1 냉각부로부터 배출되는 2차 오일 함유 가스를 제2 냉각부에서 상기 냉매로 냉각하여 상기 제1 오일을 포집할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 냉각부는 냉각기가 연결된 냉각조 및 상기 냉각조에 침지된 제1 임핀저 도관을 포함할 수 있고, 상기 1차 오일 함유 가스는 상기 제1 임핀저 도관에 투입되어 -3℃ 내지 0℃로 냉각되어 상기 액화된 제2 오일을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 냉각부는 인접하게 배치된 하나 이상의 제2 임핀저 도관을 포함할 수 있고, 상기 제2 임핀저 도관은 냉각 공간을 형성하고 일단부가 밀폐된 제1 튜브 및 상기 제1 튜브를 둘러싸고 상기 제1 튜브와 함께 상기 냉매를 수용하는 공간을 형성하는 제2 튜브를 포함할 수 있으며, 상기 2차 오일 함유 가스는 상기 제2 임핀저 도관에 투입되어 약 -55℃ 이하로 냉각될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 냉매 내 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율은 1:0.5 내지 1:1.2인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 냉각부에 의해 포집되는 물질은, 5-메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)시클로헥사놀, 피리딘-4-올, (Z)-테트라데크-9-에날, (Z)-14-메틸헥사데크-8-에날 또는 (Z)-옥타데크-13-에날을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폐기물은 분쇄된 후 불활성 기체의 유동물질에 의해 상기 반응기 내에 투입되고, 상기 열분해 온도는 약 300℃ 내지 1000℃이고, 상기 열분해 승온 속도는 약 10℃/분 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법은, 상기 제1 오일을 포집한 이후, 상기 제1 냉각부 및 제2 냉각부 내로 용매를 주입하여 각 냉각부의 내부에 남은 잔여 오일을 추가로 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 잔여 오일을 50 내지 70℃에서 20 내지 28시간 동안 건조시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 오일을 포집한 이후, 상기 제2 냉각부의 하단에 개폐 장치를 통해 연결된 오일 탱크로 상기 제1 오일을 이동시켜 저장할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치는, 상기 폐기물을 열분해하여 오일 함유 가스를 발생시키는 반응기; 상기 반응기로부터 투입되는 상기 오일 함유 가스를 제1 온도로 냉각시켜 상기 오일 중 액화된 제1 오일을 포집하는 제1 냉각부; 및 상기 제1 오일이 제거된 후, 상기 제1 냉각부로부터 배출되어 투입되는 상기 오일 함유 가스를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시켜 액화된 제2 오일을 포집하는 제2 냉각부;를 포함하고, 상기 제2 냉각부는 아세톤과 드라이아이스를 1:0.5 내지 1:1.5의 무게비율로 포함하는 냉매를 이용하여 상기 오일 함유 가스를 -55℃ 이하로 냉각시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치는 폐기물의 오일 함유 가스가 이동하는 도관; 및 상기 폐기물이 투입되는 상기 도관의 피드스톡;을 더 포함할 수 있고, 상기 도관은, 상기 반응기, 상기 1차 냉각부 및 상기 2차 냉각부를 순서대로 지날 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피드스톡은 내부에 믹서를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉각 과정을 한 번만 이용하는 종래의 열분해 오일 회수 방법과 달리, 극저온의 2차 냉각을 추가로 포함하여 종래의 열분해 오일 회수 방법에 비해 오일의 회수율이 뛰어나다. 또한, 상기 열분해 과정 중 발생하는 가스를 보조 열원으로 활용하는 것에 의해, 종래의 열분해 오일 회수 방법에 비해 폐기물의 가열 효율 및 열분해 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 오일 회수 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 오일 회수 장치의 또 다른 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 피드스톡의 내부에 추가로 포함되는 믹서 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 아세톤에 대한 드라이아이스의 무게 비율에 대한 2차 냉각부의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 아세톤에 대한 드라이아이스의 무게 비율에 대한 냉매가 녹는 속도의 관계를 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 “함유”한다고 할 때, 이는 특별히 달리 정의되지 않는 한, 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 오일 회수 장치는, 상기 폐기물을 열분해하여 오일 함유 가스를 발생시키는 반응기; 상기 반응기로부터 투입되는 상기 오일 함유 가스를 제1 온도로 냉각시켜 상기 오일 중 액화된 제1 오일을 포집하는 제1 냉각부; 및 상기 제1 오일이 제거된 후, 상기 제1 냉각부로부터 배출되어 투입되는 상기 오일 함유 가스를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시켜 액화된 제2 오일을 포집하는 제2 냉각부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 냉각부는 아세톤과 드라이아이스를 약 1:0.5 내지 1:1.5의 무게비율로 포함하는 냉매를 이용하여 상기 오일 함유 가스를 약 -55℃ 이하, 예를 들면, 약 -55℃ 내지 -60℃로 냉각시킬 수 있다.
상기 오일 회수 장치를 이용하여, 반응기(Furnace) 내에서 바이오매스, 플라스틱 또는 직물(textile)을 포함하는 폐기물을 열분해하여 오일 함유 가스를 생성하는 제1 단계; 상기 오일 함유 가스를 제1 냉각부에서 제1 온도로 냉각시켜 상기 오일 중 액화된 제1 오일을 포집하는 제2 단계; 상기 제1 오일이 제거된 후 상기 제1 냉각부로부터 배출되는 상기 오일 함유 가스를 제2 냉각부에서 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시켜 액화된 제2 오일을 포집하는 제3 단계;를 거쳐 폐기물로부터 오일을 회수할 수 있다.
본 발명에서, 상기 폐기물은 바이오매스, 플라스틱 또는 직물일 수 있고, 예를 들어, 플라스틱, 타이어, 고무, 슬러지 등의 고형 폐기물 및 음식물 쓰레기, 톱밥, 동물의 분뇨 등의 바이오매스일 수 있다. 상기 폐기물로부터 유래된 오일은 상기 폐기물의 열분해 공정에 의한 탈수소화 반응을 통해 제조된 뒤, 석유화학제품 또는 연료(산업용 냉난방 시설, 발전기 연료 또는 디젤 기관 등)로 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폐기물은 상기 반응기 내에서 약 300℃ 내지 1000℃의 온도, 예를 들면, 약 300℃ 내지 800℃의 온도에서 열분해될 수 있고, 이 때, 상기 폐기물의 열분해를 위한 승온 속도는 약 10℃/분 이상, 예를 들면, 약 10℃/분 내지 230℃/분일 수 있고, 상기 열분해는 약 1분 내지 1시간 동안 진행될 수 있다.
상기 폐기물의 입자가 작아질수록 열 에너지와 접촉하는 면적이 늘어나 상기 열분해의 효율을 증대시킬 수 있어, 보다 뛰어난 열분해 효율을 위해, 상기 폐기물을 분쇄한 후 불활성 기체의 유동가스에 통해 상기 반응기에 공급할 수 있다. 일 실시예로, 상기 폐기물은 약 600㎛ 이하의 크기, 예를 들면, 약 100 내지 600㎛의 크기로 분쇄될 수 있고, 상기 분쇄 과정을 위해 볼 밀 공정 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 폐기물의 종류에 따라 상이한 유속이 적용될 수 있는데, 상기 제2 임핀저 도관의 부피를 기준으로, 바이오매스를 이용할 경우는 약 35%/분 내지 39%/분의 유속을 적용하고 플라스틱을 이용할 경우는 약 17%/분 내지 21%/분의 유속을 적용하는 것이 가장 높은 오일 포집 효율을 보여준다.
상기 불활성 기체는 폐기물을 운반할 뿐만 아니라 상기 폐기물의 열분해 환경을 산소가 없거나 희박한 상태로 만들기 위해 투입될 수 있다. 열분해는 직접연소와는 다르게 산소가 없거나 희박한 상태에서 반응기 내의 열분해 대상을 가열하여 가스, 오일, 및 잔류물 등으로 분해하는 과정이다. 폐기물을 직접 가열하는 직접연소와는 다르게 간접적으로 열 에너지만 공급해주는 것이기 때문에 산소가 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 열분해 과정 중 불활성 가스를 폐기물의 운반가스로 사용하여 보다 효율적인 열분해를 도모할 수 있다. 상기 불활성 가스로는 아르곤, 질소 또는 이산화탄소가 이용될 수 있다.
상기 반응기는 열분해 반응을 발생시키기 위해 열을 가열할 수 있는 장치로, 일반적으로 고로, 용광로 또는 노로를 포함할 수 있고, 발열원으로 사용할 수 있는 종류에 따라 코크스선고로, 목탄선고로, 또는 전기선고로 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 냉각부의 냉각기는 냉각조의 온도를 낮추는 것에 의해, 오일 함유 가스의 액화 및 제1 오일의 포집이 가능한 온도 환경을 조성하는 역할을 한다. 이를 위하여, 상기 냉각기의 온도는 약 -7 내지 -4℃일 수 있고, 상기 냉각조의 온도를 약 -3℃ 내지 0℃, 바람직하게는 약 -1℃로 냉각시켜 유지시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 냉각기는 칠러(Chiller)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 냉각부는 상기 냉각기가 연결된 냉각조 및 상기 냉각조에 침지된 제1 임핀저 도관을 포함할 수 있고, 상기 제1 단계에서 상기 오일 함유 가스는 상기 제1 임핀저 도관에 투입되어 약 -3℃ 내지 0℃로 냉각될 수 있다.
또한, 상기 냉각조는, 제1 오일이 포집되는 빈 공간인 제1 오일 포집부와 제1 오일 포집부에 연결된 제1 임핀저 도관, 및 상기 제1 오일 포집부를 침지하는 저온 공간을 가질 수 있다. 상기 저온 공간이 상기 냉각기에 연결되어 약 -3℃ 내지 0℃의 온도를 유지하게 된다. 상기 저온 공간의 온도가 낮아짐에 따라 상기 제1 오일 포집부 내부의 기온 역시 낮아지기 때문에, 상기 제1 오일 포집부로 투입된 오일 함유 가스가 일부 액화될 수 있다.
본 발명에서, 상기 제1 임핀저 도관은 기체 중 혼재하는 각종 물질의 포집 시 사용하는 흡수관의 일종으로써, 기체가 들어오는 유입관 및 포집되고 남은 잔여 기체가 빠져나가는 배출관으로 이루어진다. 또한, 상기 제1 임핀저 도관은 외부와의 공기 접촉을 줄이기 위해 개폐 수단을 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 제2 냉각부는, 상기 제1 냉각부에서 액화되어 오일로 포집되지 못한 잔여 오일 함유 가스를 제1 냉각부의 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 액화시켜, 추가적으로 오일을 포집하고 이에 의해 총 오일 포집량을 증가시킬 수 있다. 상기 제1 냉각부의 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시키기 위해, 상기 제2 냉각부는 드라이아이스 및 아세톤을 포함하는 냉매를 이용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 냉매는 상기 아세톤과 상기 드라이아이스를 약 1:0.5 내지 1:1.2의 무게 비율로 포함할 수 있다. 상기 아세톤과 상기 드라이아이스의 무게 비율이 1:0.5 미만인 경우에는, 상기 냉매의 온도가 높아지는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 아세톤과 상기 드라이아이스의 무게 비율이 1:1.2를 초과하는 경우에는, 상기 드라이아이스가 상기 아세톤에 녹는데 소요되는 시간이 크게 증가되는 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들면, 상기 냉매는 상기 아세톤과 상기 드라이아이스를 약 1:0.5 내지 1:0.8의 무게 비율로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 냉각부는 인접하게 배치된 하나 이상의 제2 임핀저 도관을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 제2 임핀저 도관 각각은 상기 제1 냉각부로부터 배출된 오일 함유 가스를 수용하는 냉각 공간을 형성하고 일단부가 밀폐된 제1 튜브 및 상기 제1 튜브를 둘러싸고 상기 제1 튜브와 함께 드라이아이스 및 아세톤을 포함하는 냉매를 수용하는 공간을 형성하는 제2 튜브를 포함할 수 있다. 상기 제3 단계에서 상기 오일 함유 가스는 상기 제2 임핀저 도관에 투입될 수 있고, 상기 냉매에 의해 약 -55℃ 내지 -60℃로 냉각될 수 있다.
일반적으로, 드라이아이스는 고체에서 바로 기체로 승화하는 특성을 갖고 있고, 승화점은 -78.5℃이며 이때의 기화열은 571kJ/kg으로 산업현장에서 효과적인 냉매로 활용될 수 있다. 본 발명에서는 상기 드라이아이스를 아세톤과 혼합한 액체를 냉매로 사용함으로써 상기 오일 함유 가스를 약 -55℃ 내지 -60℃로 냉각시킬 수 있고, 이에 따라 종래 오일 포집 방법에서는 수득되지 않은 새로운 화합물을 액체 상태로 포집할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 냉각부에서 상기 오일 함유 가스는 약 1.5 내지 4 시간 동안 냉각 상태로 유지될 수 있다.
상기 오일 회수 장치는, 폐기물의 오일 함유 가스가 이동하는 도관; 및 상기 폐기물이 투입되는 상기 도관의 피드스톡;을 더 포함할 수 있고, 상기 도관은, 상기 반응기, 상기 1차 냉각부 및 상기 2차 냉각부를 순서대로 경유할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 것처럼, 상기 오일 회수 장치는, MFC 및 최종 잔여 가스를 배출하는 후드를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 2차 냉각부의 하단에 설치된 개폐 장치 및 오일 탱크를 추가로 포함할 수 있으며, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 피드스톡의 내부에, 예를 들어, 내부 하단부에 믹서를 추가로 포함할 수 있다.
포집된 오일을 회수한 뒤에도 상기 제1 임핀저 도관 및 제2 임핀저 도관의 벽면에 잔여 오일이 존재할 수 있다. 상기 도관들 내로 용매를 주입하여 용매를 세척함으로써 잔여 오일을 추가 포집하여 오일의 수율을 높일 수 있다. 이때 추가 포집된 잔여 오일은 용매와 혼합된 상태이고, 이를 분리하는 과정이 추가로 필요할 수 있다.
이러한 과정은, 상기 제3 단계 이후, 상기 제1 냉각부 및 제2 냉각부 내로 용매를 주입하여 상기 제1 오일 및 제2 오일을 포집하고 각 냉각부의 내부에 남은 잔여 오일을 회수하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 때, 용매와의 혼합물 상태에서 잔여 오일만을 추출하기 위해, 상기 혼합물을 건조시켜 용매를 제거하기 위해, 상기 잔여 오일을 약 50℃ 내지 70℃에서 약 20 내지 28시간 동안 건조시킬 수 있다.
한편, 상기 제3 단계 이후, 상기 제2 냉각부의 하단에 추가로 설치된 개폐 장치 및 오일 탱크에 포집된 오일이 저장되는 방법 역시 사용될 수 있다. 상기와 같이 용매를 이용하여 잔여 오일을 포집하는 방법 대신, 상기 제2 냉각부의 하단에 개폐 장치 및 오일 탱크를 장착하고 하단부 도관을 연결하여 추가로 오일을 포집할 수 있다. 열분해 반응이 종료된 뒤, 상기 개폐 장치를 열면 포집되어있는 오일이 하단부 도관을 따라 아래로 이동해서 하단의 오일 탱크에 저장될 수 있다.
추가로, 상기 피드스톡은 내부에 믹서를 추가로 포함할 수 있다.
상기 피드스톡은 폐기물이 투입되어 가열 및 저장되는 장소로, 상기 반응기에 의해 전달된 열 에너지에 의해 그의 내부에서 열분해 반응이 일어날 수 있다. 열분해 공정의 시행 동안, 상기 피드스톡 내부에서 상기 폐기물이 오랜 시간 고착되어 있을 수 있다. 이는 상기 폐기물의 열분해가 잘 일어나지 못하게 방해하며, 최종적으로 오일의 수율을 감소시키는 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 피드스톡의 내부 하단에 추가로 믹서를 설치할 수 있고, 이는 상기 폐기물이 고착되지 않고 지속적으로 섞일 수 있도록 유도할 수 있다. 이는 결과적으로 상기 폐기물이 고르게 열분해되어 회수되는 오일의 양을 증가시킬 수 있다. 이러한 믹서로는, 프로펠러 구조가 사용될 수 있다.
상기 설명된 본 발명의 오일 회수 장치 및 오일 회수 방법을 사용하여 본 발명의 실시예를 수행하였고, 이를 하기에 자세히 기술한다.
<실시예>
본 발명의 일 실시예로써, 음식물 쓰레기를 이용한 오일의 회수 방법에 대해 아래에서 상세히 서술한다.
폐기물로 사용될 음식물 쓰레기를 볼 밀을 이용하여 600㎛로 곱게 분쇄했다. 분쇄된 음식물 쓰레기 1g을 24×600mm의 석영관에 투입한 뒤, 반응기에 올려놓고 질소 또는 이산화탄소를 주입했다. 상기 질소 또는 이산화탄소의 주입 속도는 300ml/min으로 설정했다. 상기 반응기 내에서 질소 또는 이산화탄소를 3번 퍼지한 뒤, 열분해 반응을 시작했다. 상기 열분해 반응을, 반응 온도 300℃ 내지 700℃에서, 승온 온도 10℃/min 내지 230℃/min로 1분 내지 1시간 동안 수행했다.
상기 열분해 반응 중 발생하는 오일 함유 가스를 제1 냉각부의 제1 임핀저 도관을 통해 냉각조(h:58×W:21×L:8cm)로 주입했다. 이 때, 상기 제1 냉각부의 온도를 -1℃로 유지했다. 상기 제1 냉각부의 온도에 의해 오일 함유 가스를 액화시켜, 냉각조 내부에 포함되어있는 40mL의 디클로로메탄을 이용하여 상기 오일 함유 가스의 일부를 포집했다.
이후, 포집되지 않은 잔여 오일 함유 가스는 상기 냉각조의 상기 제1 임핀저 도관으로부터 배출되어 제2 냉각부의 제2 임핀저 도관을 통해 제1 튜브의 냉각 공간 (id:47×h:310mm) 으로 주입되었다. 상기 제1 튜브의 냉각 공간의 주변을 둘러싸고 있는 제2 튜브 내에, 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율이 1:0.5인 아세톤 및 드라이아이스 냉매를 주입했다. 상기 냉매를 이용하여 상기 제2 냉각부의 온도를 -55℃ 이하로 유지했다. 상기 제2 냉각부의 온도에 의해 상기 잔여 오일 함유 가스를 액화시켜, 오일을 추가로 포집했다.
<실험예>
본 발명의 제2 냉각부의 성능에 핵심적인 역할을 하는, 아세톤 및 드라이아이스 냉매의 조성비를 결정하기 위해, 아세톤과 드라이아이스의 무게 질량 비율을 변화시켜가며 냉매의 온도를 측정했다.
도 4의 그래프는 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율에 대한 2차 냉각부의 온도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 아세톤에 대한 드라이아이스의 무게 비율이 커질수록 냉매의 온도는 급격하게 하락하다가 아세톤에 대한 드라이아이스의 무게 비율이 0.5 이상일 때부터 냉매의 온도가 약 -55℃ 이하가 되며 안정화되기 시작하였다. 따라서, 냉매는 아세톤에 대한 드라이아이스의 무게 비율이 0.5 이상이 되도록 상기 아세톤과 상기 드라이아이스를 포함할 수 있다.
도 5의 그래프는 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율에 대한 냉매가 녹는 속도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율 약 1:0.8까지는 고체 드라이아이스 녹는 속도 그래프의 기울기가 급격히 상승한 뒤, 다소 기울기가 감소된 증가세를 보이다가, 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율 약 1:1.2부터 그래프의 기울기가 급격히 완만해지며 고체 드라이아이스의 녹는 속도의 증가폭 역시 둔화되기 시작하였다.
따라서, 드라이아이스를 아세톤에 녹이는 시간을 감소시키기 위해, 냉매는 아세톤과 드라이아이스를 약 1: 1,2 이하, 바람직하게는 약 1:0.8 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하다.
이처럼, 상기 도 4 및 도 5 그래프를 통해 결정된, 아세톤과 드라이아이스의 바람직한 무게 비율은, 약 1:0.5 내지 1:1.2, 바람직하게는 약 1:0.5 내지 1:0.8 범위일 수 있다.
본 발명의 오일 회수 방법을 사용하면, 다음과 같은 물질을 얻을 수 있다:
(a) 페놀 화합물: 페놀, 페놀,2-메틸-, 페놀,4-메틸-, 페놀,2,4-디메틸-, 페놀,3-아미노-, 페놀,4-에틸-, 4-비닐-페놀, 페놀,4-에틸-3-메틸- 및 페놀,5-메톡시-2,3-디메틸-,
(b) PAHs: 1,2-디하이드로나프토[2,1-b]푸란-2-올 및 1,4-디하이드로나프탈렌,
(c) 선형 탄화수소: 헥사데크-1-엔, (E)-헵타데크-8-엔, (Z)-헵타데크-3-엔, 노나데크-1-엔, 3-메틸펜탄 및 도데칸,
(d) 비선형 탄화수소: 시클로테트라데칸, 시클로펜타데칸, 4-에틸-4'-펜틸바이(시클로헥산), 3,7,7-트리메틸바이시클로[4.1.0]헵트-2-엔, 콜레스타-3,5-디엔 및 스티그마스탄-3,5-디엔,
(e) 알코올: 5-메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)시클로헥사놀 및 피리딘-4-올,
(f) 알데히드: (Z)-테트라데크-9-에날, (Z)-14-메틸헥사데크-8-에날 및 (Z)-옥타데크-13-에날,
(g) 케톤: 펜타데칸-2-온, 2-하이드록시클로펜타데카논, 옥세판-2-티온, 테트라하이드로펜탈렌-1,6(2H,6aH)-디온, 1-(피롤리딘-1-일)운데칸-1-온, 4,5,6-트리메틸피리미딘-2(1H)-온, 옥타하이드로디피롤로[1,2-a:1',2'-d]피라진-5,10-디온, 헥사하이드로피롤로[1,2-a]피라진-1,4-디온, 3-메틸헥사하이드로피롤로[1,2-a]피라진-1,4-디온 및 (S)-5-이소부틸이미다졸리딘-2,4-디온,
(h) 산: 옥타노 산, (E)-옥타데크-6-에노 산, (Z)-옥타데크-11-에노 산, 데카노 산, 테트라데카노 산 및 팔미트 산,
(i) 에스테르: (9E,12E)-에틸 헥사데카-9,12-디에노에이트, (9Z,12Z)-메틸 옥타데카-9,12-디에노에이트, (E)-메틸 옥타데크-10-에노에이트, 에틸 14-메틸-헥사데카노에이트 및 메틸 팔미테이트,
(j) 아미드: (E)-N-(4-브로모벤질리덴)-1,1,1-트리메틸실란아민,
(k) 아민: (E)-N-(4-브로모벤질리덴)-1,1,1-트리메틸실란아민, (l) 니트릴: 3-[4-하이드록시페닐]프로피오니트릴,
(m) 푸란: 5-(하이드록시메틸)디하이드로푸란-2(3H)-온 및 옥틸(테트라하이드로푸란-2-일)메틸 숙시네이트,
(n) 인돌: 1H-인돌 및 4-메틸-1H-인돌,
(p) 탄수화물-유래 화합물: 2,3-무수-d-만노산 및 이소소르바이드,
(q) 기타: (Z)-7-(브로모메틸)펜타데크-7-엔, 2-에틸-3-메톡시피라진 및 3-벤질헥사하이드로피롤로[1,2-b][1,4,2,5]디옥사디아진.
상기 물질들 중 5-메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)시클로헥사놀은 네오이소이소풀레골이라고도 하며, 민트향의 식품첨가제로 사용된다. 피리딘-4-올은 4-피리돈의 거울상 호변 이성질체로, 산업현장에서 광범위하게 사용되는 화합물이다. (Z)-테트라데크-9-에날은 지방족 알데히드이며, 살충제 또는 농약으로 사용된다. (Z)-14-메틸헥사데크-8-에날 역시 지방족 알데히드이며, 살충제로 사용된다. (Z)-옥타데크-13-에날 또한 지방족 알데히드이며, 해충을 유인하기 위한 유인제로 사용된다.
*상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 바이오매스, 유기성폐기물(organic waste), 플라스틱 또는 직물(textile)을 포함하는 폐기물에 대한 열분해를 통해 생성된 오일 함유 가스를 드라이아이스 및 아세톤을 포함하는 냉매를 이용하여 제1 온도로 냉각하여 제1 오일을 포집하는 제1 단계를 포함하는, 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단계 전에 수행되고,
    반응기(Furnace) 내에서 상기 폐기물을 열분해하여 생성된 1차 오일 함유 가스를 생성한 후 이를 제1 냉각부에서 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 냉각시켜 상기 1차 오일 함유 가스 중 액화된 제2 오일을 포집하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 오일이 제거된 후 상기 제1 냉각부로부터 배출되는 2차 오일 함유 가스를 제2 냉각부에서 상기 냉매로 냉각하여 상기 제1 오일을 포집하는 것을 특징으로 하는, 바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 냉각부는 냉각기가 연결된 냉각조 및 상기 냉각조에 침지된 제1 임핀저 도관을 포함하고,
    상기 1차 오일 함유 가스는 상기 제1 임핀저 도관에 투입되어 -3℃ 내지 0℃로 냉각되어 상기 액화된 제2 오일을 생성하는 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 냉각부는 인접하게 배치된 하나 이상의 제2 임핀저 도관을 포함하고,
    상기 제2 임핀저 도관은 냉각 공간을 형성하고 일단부가 밀폐된 제1 튜브 및 상기 제1 튜브를 둘러싸고 상기 제1 튜브와 함께 상기 냉매를 수용하는 공간을 형성하는 제2 튜브를 포함하며,
    상기 2차 오일 함유 가스는 상기 제2 임핀저 도관에 투입되어 -55℃ 이하로 냉각되는 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉매 내 아세톤과 드라이아이스의 무게 비율은 1:0.5 내지 1:1.2인 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 냉각부에 의해 포집되는 물질은, 5-메틸-2-(프로프-1-엔-2-일)시클로헥사놀, 피리딘-4-올, (Z)-테트라데크-9-에날, (Z)-14-메틸헥사데크-8-에날 또는 (Z)-옥타데크-13-에날을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 폐기물은 분쇄된 후 불활성 기체의 유동물질에 의해 상기 반응기 내에 투입되고,
    상기 열분해 온도는 300℃ 내지 1000 ℃이고, 상기 열분해 승온 속도는 10℃/분 이상인 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오일을 포집한 이후, 상기 제1 냉각부 및 제2 냉각부 내로 용매를 주입하여 각 냉각부의 내부에 남은 잔여 오일을 추가로 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 잔여 오일을 50 내지 70℃에서 20 내지 28시간 동안 건조시키는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제1 오일을 포집한 이후, 상기 제2 냉각부의 하단에 개폐 장치를 통해 연결된 오일 탱크로 상기 제1 오일을 이동시켜 저장하는 것을 특징으로 하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 방법.
  11. 상기 폐기물을 열분해하여 오일 함유 가스를 발생시키는 반응기;
    상기 반응기로부터 투입되는 상기 오일 함유 가스를 제1 온도로 냉각시켜 상기 오일 중 액화된 제1 오일을 포집하는 제1 냉각부; 및
    상기 제1 오일이 제거된 후, 상기 제1 냉각부로부터 배출되어 투입되는 상기 오일 함유 가스를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각시켜 액화된 제2 오일을 포집하는 제2 냉각부;를 포함하고,
    상기 제2 냉각부는 아세톤과 드라이아이스를 1:0.5 내지 1:1의 무게비율로 포함하는 냉매를 이용하여 상기 오일 함유 가스를 -55℃ 이하로 냉각시키는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    폐기물의 오일 함유 가스가 이동하는 도관; 및
    상기 폐기물이 투입되는 상기 도관의 피드스톡;을 더 포함하고,
    상기 도관은, 상기 반응기, 상기 1차 냉각부 및 상기 2차 냉각부를 순서대로 지나는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피드스톡은 내부에 믹서를 추가로 포함하는,
    바이오매스 및 폐기물로부터 오일을 회수하는 장치.
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