KR101307395B1 - System and method for thermal decomposition of synthetic polymer waste using recycled heavy oil and recycled carbon compounds - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 재생 중질유 및 재생 탄소화합물을 이용한 합성고분자 폐기물의 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for treating synthetic polymer waste using recycled heavy oil and recycled carbon compounds.
폐기물 처리가 첨예한 사회적 문제로 대두되었고, 유류가격이 급증함에 따라 에너지 소비량이 많은 기업에 막대한 비용부담으로 기업뿐만 아니라 사회적으로 폐기물의 대체에너지 자원화에 대한 필요성이 확산되었다. 기업의 에너지 비용부담저감 및 생산성증대 관련산업을 활성화하고, 비용과다로 인한 경제성 문제를 해결함과 동시에, 열효율과 운반성이 좋은 저가의 고품질 대체연료유 생산이 필요하다.
Waste treatment has become a sharp social problem, and as the price of oil has soared, the necessity for resource recycling of waste has been widespread not only for companies but also for society, due to enormous cost burden for companies with high energy consumption. To reduce energy cost burden and increase productivity of companies, to solve the economic problems caused by excessive costs, and to produce low-cost, high-quality alternative fuel oil with good thermal efficiency and portability.
열분해는 원료물질인 합성고분자폐기물이나 폐윤활유와 같은 유기성폐기물을 산소와 접촉이 없이 고온상태에서 분해하여 저분자화 하는 방법이다. 유기성폐기물을 열분해하고자하는 가장 큰 이유는 유기성폐기물의 종류 및 분해조건에 따라 정도의 차이는 있지만 열을 가하면 쉽게 분해가 가능하기 때문이다. 유기성 폐기물을 에너지자원으로 재활용하기위한 열분해기술은 소각처리방법에 비하여 다음과 같은 장점을 가지고 있다 Pyrolysis is a method of decomposing organic waste such as synthetic polymer waste or waste lubricating oil, which is a raw material, at low temperature without contact with oxygen to lower molecular weight. The biggest reason for pyrolyzing organic waste is that it can be easily decomposed by applying heat, although the degree varies depending on the type and decomposition conditions of organic waste. Pyrolysis technology for recycling organic waste to energy resources has the following advantages over incineration:
(1) 운전온도가 낮아 단위처리량당 운전비용이 적게 든다(1) Low operating temperature results in low operating cost per unit throughput
(2) 동일한 크기의 처리장치로 소각의 경우보다 더 많은 처리가 가능하다(2) The same size treatment unit allows more processing than incineration
(3) 운전장치의 열효율이 높다(3) The thermal efficiency of the operating device is high
(4) 공기가 차단된 상태에서 분해반응이 진행되기 때문에 소각에서 유기성폐기물을 연소시킬 때 발생하는 다이옥신이나 염소, 질소성분이 있는 유해가스가 발생하지 않으며 유독물질이 발생하더라도 거의 순수한 상태로 발생되거나 공기비가 매우 낮아 처리가 상대적으로 쉽다.(4) Since the decomposition reaction proceeds in the state that the air is cut off, no harmful gas including dioxin, chlorine, or nitrogen generated when burning organic waste in incineration is generated, and even when toxic substances are generated, it is almost pure. The air ratio is very low and the treatment is relatively easy.
(5) 열분해생성물은 연료 및 화학공업의 원료로 사용할 수 있다.
(5) Pyrolysis products can be used as raw materials for the fuel and chemical industries.
이러한 열분해공정기술 환경친화적이면서도 경제성이 높다. 다만 유기성폐기물 처리를 위한 대안이 되기 위해서는 최적의 열분해 공정기술이 필요하다.
This pyrolysis process technology is environmentally friendly and economical. However, to be an alternative for organic waste treatment, optimal pyrolysis process technology is required.
합성고분자폐기물을 처리하기 위한 기술개발은 지난 20년동안 일본，독일 등 국토면적이 좁고 인구가 과밀하여 매립지의 여유면적이 부족한 선진국을 중심으로 많은 연구가 진행되어 왔다. 고분자합성폐기물을 처리하기 위해 일반적으로 많이 이용되고 있는 방법은 매립소각，열분해 및 재활용방법이 있다. 매립에 의한 고분자 합성폐기물을 처리하는 방법은 매립지의 부족, 환경오염 및 지역주민의 기피 등으로 매립지 확보에 한계가 있다. 또한 토양내에서 플라스틱의 자연분해속도가 늦고 토양의 수분이동을 방해하며 농토에서는 미생물의 번식장애와 농작물의 성장에 장애를 일으킨다. 매립지를 택지로 이용할 경우 플라스틱의 특성상 단위 무게당 차지하는 부피가 크기 때문에 지반이 안정하지 않아 대지의 균열과 침하의 원인이 된다. 합성고분자폐기물을 연소하면 높은 발열량을 가지고 있으므로 이를 소각하여 에너지를 회수할 수 있고 폐기물의 부피도 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 합성고분자폐기물을 소각할 경우 고열발생에 의한 소각로의 부식이나 합성폐기물이 소각로 벽에 용융，접착되는 문제 및 소각에 의해 발생되는 유해가스의 제거 기술，에너지의 효과적인 회수기술 등이 매우 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 또한 합성고분자폐기물을 소각할 때 발생하는 다이옥신과 같은 유해성 오염물질에 대한 지역주민의 반대로 소각로의 정상적인 가동이나 새로운 소각로 건설이 어려운 실정에 있다. 합성고분자폐기물같은 유기성폐기물을 환경친화적인 방법으로 처리하여 자원으로 재활용 할 수 있는 기술은 열분해를 통해 오일 회수에 의한 자원재활용방법이 가장 바람직하다.
In the past two decades, the development of technology for treating synthetic polymer waste has been conducted mainly in developed countries, such as Japan and Germany, where the land area is narrow and the population is overcrowded and the landfill space is insufficient. Commonly used methods for treating polymer synthetic waste include landfill incineration, pyrolysis and recycling. The method of treating polymer waste by landfill has a limitation in securing landfill due to lack of landfill, environmental pollution and evasion of local residents. In addition, the natural decomposition rate of plastics in the soil is slow, and the water movement of soil is impeded. In farmland, it causes the growth of microorganisms and the growth of crops. When landfill is used as land, the volume of the unit per unit weight is large due to the nature of plastics, so the ground is not stable, which causes cracking and settlement of the land. Combustion of synthetic polymer waste has a high calorific value, so it can be incinerated to recover energy and reduce the volume of waste. However, incineration of synthetic polymer waste is a very important problem such as corrosion of the incinerator due to high heat generation, synthesis waste melting and adhesion to the incinerator wall, removal of harmful gases generated by incineration, and effective recovery technology of energy. It is pointed out. In addition, it is difficult to operate incinerators or construct new incinerators as opposed to local residents against harmful pollutants such as dioxins generated when burning synthetic polymer waste. The most preferred technique for recycling organic wastes such as synthetic polymer wastes and recycling them to resources is to recycle them into resources.
산업의 발달과 더불어 가장 빠른 발전을 이룩한 대표적인 제품 중 하나가 합성고분자 폐기물이라 할 수 있다. 합성고분자폐기물은 제품의 특성상 폐기된 이후에도 자연환경속에서 쉽게 분해되기가 어렵기 때문에 최근에는 이러한 합성고분자폐기물의 처리가 중요한 환경문제가 되고 있다. 합성고분자폐기물의 처리방법에는 크게 매립소각 재활용 방법이 있다. 그러나 매립과 소각의 경우 환경오염을 방지하는 궁극적인 방법이 될 수 없음은 이미 실제적 경험을 통해 확인되었으며 재활용만이 환경오염을 줄일 뿐만 아니라 한정된 자원을 효율적으로 이용할 수 있다는 점에서 선택할 수 있는 유일한 방법이라 할 수 있다.
Synthetic polymer waste is one of the representative products that has achieved the fastest development with the development of the industry. Since synthetic polymer waste is difficult to be easily decomposed in the natural environment even after being disposed of due to the characteristics of the product, the treatment of such synthetic polymer waste has become an important environmental problem in recent years. There are largely landfill incineration recycling methods for the treatment of synthetic polymer waste. However, in the case of landfills and incinerations, this has not been the ultimate method of preventing environmental pollution, and it has already been confirmed by practical experience that the only way to choose is that recycling not only reduces environmental pollution but also makes efficient use of limited resources. This can be called.
이와 같이 낮은 합성고분자폐기물의 재활용율을 높일 수 있는 환경친화적인기술은 액상폐유, 중질유 등과 고상 합성고분자폐기물을 동시에 처리하여 고가의 원료물질이나 대체에너지 원인오일을 생산할 수 있는 열분해공정이다. 산업적인 측면에서 열분해 공정의 보급확대를 위해서는 열분해반응시 많은양의 에너지를 소모해야 한다는 것이다. 열분해공정이 환경친화적이면서도 경제성이 높은 유기성폐기물의 처리대안이 되기 위해서는 열분해반응에 소요되는 에너지양은 최소로 만들고 부가가치가 높은 생성물을 가급적 짧은 시간에 높은 수율로 얻을 수 있는 기술을 개발하는 것이 필요하다. 이러한 산업적인 최적 열분해공정조건을 확립하기 위해서는 유기성폐기물에 대한 용융상태에서의 열역학적인 기액(gas-liquid)평형개발과 열분해반응특성 및 운전변수들에 대한 공정의 최적화와 같은 기본적인 공정설계기술이 확보되어야 한다.
Such an environmentally friendly technology that can increase the recycling rate of low synthetic polymer waste is a pyrolysis process that can produce expensive raw materials or alternative energy caustic oil by simultaneously treating liquid waste oil, heavy oil, and solid synthetic polymer waste. Industrially, in order to expand the spread of pyrolysis processes, a large amount of energy must be consumed in the pyrolysis reaction. For the pyrolysis process to be an environmentally friendly and economical alternative to organic waste, it is necessary to develop a technology that minimizes the amount of energy required for the pyrolysis reaction and obtains high value-added products in high yields in the shortest possible time. To establish these industrial optimum pyrolysis process conditions, basic process design techniques such as the development of thermodynamic gas-liquid equilibrium in the molten state of organic waste and the optimization of the process for pyrolysis reaction characteristics and operating variables are secured. Should be.
국내외에서 수행된 열분해 기술은 합성고분자폐기물을 열분해하여 연료유로 변환시키는 기술들이 많다. 열분해관련연구는 650-800℃의 고온으로 열분해하는 방법과 400℃ 전후에서 열분해한 후 200℃의 촉매조를 통과시키는 접촉열분해방식과 100 - 400기압의 고압수소중에서 300 - 500℃의 온도에서 다양한 원료를 생산할 수 있는 수소첨가법의 세가지 방법이 주로 연구되었다. 열분해 열원공급의 방법에는 외열식(外熱)과 중열(中熱)식이 있다. 외열식 열분해반응기는 외부에서 열을 가하는 방법으로 전기，열풍，화석연료, 가스 등이 있다. 외열식은 열분해반응기중심부에 450℃을 공급하기 위해서는 외부에서 900℃ 이상의 열을 공급하면 반응기 하부에 450℃~350℃ 정도의 열이 전달된다. 결국 생산되는 생성유와 열원공급에너지와 비교하면 경제성이 떨어지며, 열전달의 손실과 장시간에 걸쳐 450℃에 도달하면 그때부터 열분해반응이 시작되어 과잉에너지를 공급해야 한다. 이와 같이 경제성에 문제가 있어, 중열식인 마이크로웨이브 유전발열체를 이용한 열원공급기술을 요구하고 있다.
Pyrolysis technology performed at home and abroad has many technologies for pyrolyzing synthetic polymer waste to fuel oil. Pyrolysis related research includes various methods of pyrolysis at high temperature of 650-800 ℃, catalytic pyrolysis after passing pyrolysis at around 400 ℃ and passing catalyst tank at 200 ℃ and various temperatures at 300-500 ℃ in high pressure hydrogen at 100-400 atmosphere. Three methods of hydrogenation to produce raw materials were mainly studied. Pyrolysis heat source supply methods include external heat and medium heat. External pyrolysis reactor is a method of applying heat from the outside, such as electricity, hot air, fossil fuel, gas, etc. In the external heat type, in order to supply 450 ° C. to the center of the pyrolysis reactor, heat of about 900 ° C. to 350 ° C. is transferred to the lower part of the reactor when heat is supplied at 900 ° C. or more. Eventually, compared with the produced oil and the heat source supply energy, the economy is inferior, and when the heat transfer is lost and the temperature reaches 450 ° C over a long time, the pyrolysis reaction must be started to supply excess energy. As such, there is a problem in economy, and a heat source supply technology using a microwave heat generating element of medium heat type is required.
국내외에서 수행된 열분해 공정 관련 기술개발 내용을 종합해보면 열분해 기술의 경제성을 향상시키기 위한 연구가 주로 진행되고 있음을 알 수 있다. 경제성 향상을 위한 기술은 열분해 반응에 소모되는 에너지의 양을 최소로 만들고 단량체와 같은 원료물질로 활용될 수 있는 부가가치가 높은 생성물을 가급적 짧은 시간에 높은 수율로 얻어야 한다. 합성고분자 폐기물의 경우 처리장까지의 물류비용과 분리와 잘게 분쇄하여 칩으로 만드는 전처리과정의 비용이 높은 관계로 경제성을 맞추는 데 어려움이 있다. 열분해 공정이 매립과 소각을 대체할 수 있는 경제성 있는 청정기술로서 그 역할을 다하기 위해서는, 단순히 운전의 안정성을 확보하는데만 머물러서는 안되며，유기성 폐기물의 종류나 혼합비에 따른 체계적인 열분해 반응특성과 공정 최적화 연구를 통해 환경적， 경제적 요구 조건을 모두 만족할 수 있는 최적 설계 및 운전 조건의 도출로 그 방향을 전환시켜 나가야 한다.
Comprehensive contents of the technology development related to the pyrolysis process performed at home and abroad, it can be seen that the research to improve the economic efficiency of the pyrolysis technology is mainly in progress. Techniques for economic improvement should minimize the amount of energy consumed in the pyrolysis reaction and obtain high value-added products that can be utilized as raw materials such as monomers in high yields in the shortest possible time. In the case of synthetic polymer waste, it is difficult to meet economical efficiency due to the high cost of logistics to the treatment plant and the cost of separation and pretreatment of finely pulverized chips. In order for the pyrolysis process to play its role as an economical clean technology that can replace landfilling and incineration, it must not only stay stable in operation, but also systematic pyrolysis reaction characteristics and process optimization according to the type and mixing ratio of organic waste. Through research, the direction should be shifted to derivation of optimal design and operating conditions that can satisfy both environmental and economic requirements.
열분해 공정은 산소와의 접촉을 차단한 상태에서 열을 가하여 유기물질을 분해시킴으로써 고가의 원료 물질이나 연료를 회수 할 수 있고1 공정 자체에서 발생하는 대기 오염 물질이 거의 없다는 장점으로 인해 매립과 소각을 효과적으로 대체할 수 있는 유기성 폐기물의 환경친화적 처리 대안으로 기대를 모으고 있는 획기적인 기술이다. 그러나 현재 유기성 열분해 공정이 갖고 있는 몇 가지 치명적인 약점으로 인해 아직 실용화에 성공하고 있지는 못한 실정이다 유기물 열분해 공정의 가장 큰 문제점으로서는 과다한 에너지 소모, 폐기물 내부의 불순물 제거를 위한 전처리 공정의 번거로움，Coking 현상으로 인한 열전달 효과 저하，반응기 내부의 슬러지 발생，생성물의 반응 후 산화반응으로 인한 물성 변형 등이 거론되고 있다. 현재 이러한 문제점들은 매우 제한된 부분에 대해서만 시행오차를 통해서 조금씩 개선해 가고 있는 추세이나，좀 더 체계적이고 깊이 있는 기술의 개발을 통하지 않고서는 궁극적인 해결이 불가능할 것으로 전망된다.
The pyrolysis process decomposes organic materials by decomposing organic materials by applying heat while blocking contact with oxygen, and recovers expensive raw materials or fuels. It is an innovative technology that is expected to be an environmentally friendly alternative to organic waste that can be effectively replaced. However, due to some fatal weaknesses of the organic pyrolysis process, it has not been successfully applied yet. The biggest problem of the organic pyrolysis process is excessive energy consumption, troublesome pretreatment process to remove impurities in the waste, and coking phenomenon. Deterioration of heat transfer effect, sludge generation in the reactor, and deformation of physical properties due to oxidation after the reaction of the product have been discussed. At present, these problems are gradually improved through trial and error for only a very limited part, but it is expected that the ultimate solution will not be possible without the development of more systematic and in-depth technology.
열분해 공정의 경제성을 높이기 위한 또 다른 시도로서는 저온 공정에 촉매를 첨가하여 선택도를 조절함으로써 고가의 단량체를 가급적 많이 회수하고자 하는 연구가 진행 중이나，촉매 개발 및 사용에 따른 추가 비용 문제와 반응이 끝난 후 분리 과정이 필요하다는 등의 단점이 있다.
Another attempt to improve the economics of the pyrolysis process is ongoing research to recover as many expensive monomers as possible by adding a catalyst to the low temperature process to control the selectivity. There are disadvantages such as the need for a post-separation process.
유기 물질의 열분해 반응은 합성 반응의 역반응에 해당되며 후자가 그러하듯이 매우 복잡한 반응특성을 지니고 있다. 즉 유기물의 종류에 따라 열분해 특성이 상이함은 물론이고 같은 물질이라 할지라도 반응기의 형태，온도, 압력 등의 공정조건에 따라 생성물의 조성이 크게 달라지게 된다. 따라서 기초적인 열분해 온도 범위와 다른 공정 변수에 따른 열분해 성능 비교를 통해 각 대상 유기물에 대한 기본적 열분해 특성을 파악해 두는 것이 매우 중요한 일이다.
Pyrolysis of organic materials corresponds to the reverse reaction of the synthesis reaction and has very complicated reaction characteristics as the latter. In other words, the thermal decomposition properties of the organic materials are different, as well as the composition of the product, depending on the process conditions, such as the type of the reactor, temperature, pressure, even if the same material. Therefore, it is very important to understand the basic pyrolysis characteristics of each target organic material by comparing the pyrolysis performance according to the basic pyrolysis temperature range and other process variables.
세부적인 배경기술의 문제점으로 종래의 혼합 플라스틱 연속식 열분해유화 방법으로 400~450도로 가열된 열분해반응기 안에 연속적으로 투입하는 방법과 Batch Type로 파쇄 분쇄 없이 투입하는 방법이 있다. 이 방법으로는，플라스틱을 건류해서 얻은 생성유는 탄소수가 20에서부터 크게는 중유성분이 중심이 된다. 그러나，탄소수가 20이하의 인화점이 낮은 휘발성분도 있기 때문에，안전 면에서 중유로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 게다가 이 방법에 의한 생성유는, 보존 중에 왁스화 되어 버리기 때문에 연료유로서 사용하는 것은 곤란하다.
As a problem of the detailed background technology, there is a method of continuously adding into a pyrolysis reactor heated to 400 to 450 degrees by a conventional mixed plastic continuous pyrolysis emulsion method and a method of adding into a batch type without shredding crushing. In this method, the produced oil obtained by distilling plastics has a heavy oil component centered at 20 carbon atoms. However, since some volatile components have a low flash point of 20 or less carbon atoms, it is not preferable to use heavy oil for safety reasons. Moreover, since the oil produced by this method is waxed during storage, it is difficult to use it as fuel oil.
연속식 열분해유화의 경우，400~450도 열분해 반응기 안에 용융된 상태로 투입하여 연속적으로 열분해하며，이때 생성된 가스의 체류시간과 공간이 부족하여 완전한 열분해가 안된 미분해 가스가 응축된다. 즉 고비점 중유성분이 생성된다. 또한 이때 생성된 생성유는 할로겐탄화수소를 함유한 산성유로 연료용으로 사용하기에는 별도의 정제 공정이 없이는 부적합하다.
In the case of continuous pyrolysis oil, 400 to 450 degrees molten state is introduced into the pyrolysis reactor to thermally decompose continuously. At this time, the decomposed gas is not completely pyrolyzed due to lack of residence time and space of the produced gas. That is, a high boiling point heavy oil component is produced. In addition, the produced oil is an acidic oil containing halogen hydrocarbons, which is not suitable for use as a fuel without a separate refining process.
혼합 폐플라스틱에는 할로겐탄화수소가 다량 포함되어 있어 장치의 염화수소에 의한 부식과 폐쇄현상을 일으켜 폭발 혹은 화재가 발생하므로 별도의 전처리 장치나，촉매로 분리하고 있다. 또한 혼합 폐플라스틱에는 파라핀계의 성분이 다랑 함유되어 있어 450도 목표 설정 비등속 열분해의 경우 용융, 용해의 탄화수소의 절단이 끝나기 전에 급속열분해 가스화가 되어 왁스 상태로 배관을 통과하여 응축하는 과정에서 배관의 온도가 일정부분 낮은 곳 혹은 굴곡된 배관 부분에서 정체되어 배관을 막는 현상이 발생하여 압력에 의한 폭발을 일으킨다. 게다가 응축을 하여도 생성유가 산성화되어 왁스형태로 변질된다. 이는 연료유로 사용하기에는 부적합하다.
Mixed waste plastics contain a large amount of halogen hydrocarbons, which cause corrosion and closure by the hydrogen chloride in the device, causing an explosion or fire, which is separated by a separate pretreatment device or catalyst. In addition, the mixed waste plastic contains various paraffinic components.In the case of non-constant pyrolysis of 450 degrees, the process of rapid pyrolysis gasification before the cutting of molten and dissolved hydrocarbons is completed, and condensed through the piping in the wax state. The temperature of the product is stagnant at a certain lower part of the pipe or in the bent pipe part, causing the pipe to be blocked and causing an explosion by pressure. In addition, condensation causes the resulting oil to be acidified and converted into waxy form. This is not suitable for use as fuel oil.
PET에는 pet 승화물질이 포함되어 있어，400-450도 열분해 가스화 하여 응축하는 과정에서 300도 미만에서 가스가 응축되어 고체 형상인 pet pop corn로 팽창되며 배관 폐해 현상을 일으켜 폐쇄현상의 가스 역류 압력에 의한 폭발을 일으킨다. 게다가 일부 응축과정에서 고제 분말화 되어 검은색의 분말 형태로 존재하여 생성유의 질을 저하시키며 인화점 을 낮추는 원인이 된다.
PET contains pet sublimation material, which condenses at 400-450 degrees pyrolysis gas and condenses the gas at less than 300 degrees and expands into a solid pet pop corn. Causes explosion. In addition, during some condensation process, the powder becomes solid and is present in the form of black powder, which lowers the quality of the produced oil and lowers the flash point.
폐가전제품의 혼합플라스틱의 경우 발포우레탄수지가 함유된 제품이 다수 포함되어 있으며， 발포우레탄수지의 발포제로써 CFC11(염화불화탄소)，CFC12(염화불화탄소)등의 할로겐탄화수소(Flon gas)가 주로 이용되어 왔다. 이러한 할로겐탄화수소수지 중에 할로겐탄화수소를 발포제로 하는 경우，중화제，발열량 강화제 등의 첨가 및 할로겐탄화수소 흡착 및 여과 집진설비를 갖추는 것이 필수이다. 그러나 일부 고형연료 제조업자들은 발열량만 강조하며 이와 같은 할로겐탄화수소 연소의 경우 유해물질에 대한 위험성에 대한 정확한 수치가 없는 가운데，좋은 에너지원으로 주장하고 있다. 혼합 폐플라스틱의 원료 성상은 절대로 일률적인 성상이 아닌 것을 마치 일정한 물성을 가진 것처럼 주장하고 있다. 게다가，물질재활용은 거의 이루어지지 않고 있는 것이 현재 과제가 되고 있다.
In the case of mixed plastics of waste home appliances, many products containing foamed urethane resins are included. Halogenated hydrocarbons such as CFC11 (chlorofluorocarbons) and CFC12 (chlorofluorocarbons) are mainly used as foaming agents for foamed urethane resins. Has been used. When halogen hydrocarbon is used as a blowing agent in the halogen hydrocarbon resin, it is essential to add a neutralizer, a calorific value enhancer, and a halogen hydrocarbon adsorption and filtration dust collecting facility. Some solid fuel manufacturers, however, emphasize only calorific value and claim that such halogen hydrocarbon combustion is a good source of energy, without accurate figures on the hazards of hazardous substances. The raw material properties of mixed waste plastics are never uniform, claiming that they have certain physical properties. In addition, the fact that material recycling is rarely achieved is a problem at present.
이러한 열분해를 이용하여 폐플라스틱으로부터 생성유를 제조하는 방법 중 오일 가스를 응축하는 과정에서 냉각수를 사용함에 있어 엄청난 양의 폐수를 발생시키고 있다. 냉각수가 아닌 재활용이 가능한 응축의 기술이 요구되고 있다. 또한 생성유를 양질의 생성유로 정제하기 위하여 활성탄 등을 사용하고 있으나，이 또한 2차 폐기물이 발생하여 심각한 문제가 되고 있다.
Using pyrolysis, a huge amount of wastewater is generated in the use of cooling water in the process of condensing oil gas in the process of producing oil from waste plastic. There is a need for technology of condensation that can be recycled, not cooling water. In addition, although activated carbon is used to purify the produced oil into a high quality produced oil, this is also a serious problem due to the generation of secondary waste.
열분해 후 배출되는 char는 중금속과 염기성이 포함되어 있어 소각의 원료로 사용하기에는 부적절하다. 또한 지정 폐기물 처리업체에 수수료를 지불해야 처리가 가능하다. 이를 중화하여 배출량을 감소하는 기술이 요구되고 있다.
The char emitted after pyrolysis contains heavy metals and basics, which is not suitable for incineration. In addition, a fee must be paid to a designated waste treatment company for disposal. There is a need for a technology that neutralizes this and reduces emissions.
열분해유화의 공정에너지로 열분해 후 생성된 휘발성유기화합물과 비응축가스를 열원으로 사용하고 있으나，휘발성유기화합물은 고온에서 처리가 가능하나，할로겐탄화수소 등이 함유되어 있어 반드시 가스세정 후에 열원으로 사용하여야 하나 그대로 연소하여 공정에너지로 사용하고 있어 대기오염의 주 원인이 되고 있다. 이로 인하여 설비가 부식되어 폭발과 화재의 위험성이 있어， 할로겐탄화수소의 분리 공정이 없으면 안 된다. 이로 인하여 위와 같은 가스를 직접 연소 방식이 아닌 중화 후 세정에 의한 기술이 요구되고 있다. 중국에서 제조된 열분해 반응기가 한국에 여러 곳에 설치되어 있으나 휘발성유기화합물과 염화수소가스가 함유된 비응축가스를 함께 연소하여 열원에너지로 사용하고 있어，지구를 보호하는 환경기술이 아닌 환경을 파괴하고 있어 환경오염의 주범이 되고 있어 심각한 상황이다.
Volatile organic compounds and non-condensable gases generated after pyrolysis as the process energy of pyrolysis oil are used as heat sources, but volatile organic compounds can be treated at high temperatures, but they contain halogenated hydrocarbons and so on. As it burns as it is, it is used as process energy, which is the main cause of air pollution. Because of this, the equipment is corroded and there is a risk of explosion and fire, and there must be no separation process of halogen hydrocarbons. For this reason, a technique for neutralizing and cleaning the gas as described above is required, rather than a direct combustion method. Pyrolysis reactors manufactured in China are installed in various places in Korea, but they are used as heat source energy by burning volatile organic compounds and non-condensable gases containing hydrogen chloride gas together. They are destroying the environment, not the environmental technology that protects the earth. It is a serious cause of environmental pollution.
위의 방법들은, 지구온난화문제로 인해 각 방면에서 대책을 강구하고 있으며，CO2 배출량이 제품성능평가의 하나로 되어 있다. 이를 위해서 화석연료에서 전기로 열원전환도 가속되고 있다. 마이크로웨이브 유전발열체 열분해 기술은 필요한 부분에 가열이 가능한 것으로 설비가 간단하며, 적은 에너지비용과 단열시공이 가능하기 때문에 열의 손실을 줄일 수 있다. 또한 온도제어가 좋아서 급속가열이 가능하다.The above methods are taking measures in each direction due to global warming problem, and CO2 emission is one of the product performance evaluation. To this end, the conversion of heat sources from fossil fuels to electricity is also accelerating. Microwave dielectric heating element pyrolysis technology can be heated where needed, the installation is simple, and the heat loss can be reduced because of the low energy cost and insulation construction. In addition, good temperature control enables rapid heating.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 유전발열체를 이용한 마이크로웨이브 열분해 시스템을 제시하여 폐기물 제거효과를 향상시키며 다수의 액상반응기(4)를 이용하여 합성고분자폐기물의 연속적인 처리 공정이 가능해지는 혼합 폐기물 처리 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, presenting a microwave pyrolysis system using a dielectric heating element to improve the waste removal effect and a continuous treatment process of synthetic polymer waste using a plurality of liquid phase reactor (4) is possible. The purpose is to provide a mixed waste disposal system and method thereof.
합성고분자 폐기물 중열(中熱)식 저온 열분해 후 발생하는 고비점 중유와 탄소화합물(char)을 자성회(磁性灰)로 개질하여, 열분해 촉매로 재사용하고 생성유의 정제필터촉매로 재사용한다. 또한 열분해 방식에 있어 연속적인 합성고분자 폐기물의 열분해를 가능하게 하기 위해 공정의 단계를 분할하고 다수의 액상반응기(4)를 이용한다.
Synthetic high-molecular weight heavy oil and carbon compound (char) generated after low-temperature pyrolysis of synthetic polymer waste are reformed as magnetic ash, and reused as a pyrolysis catalyst and as a refining filter catalyst of the produced oil. In addition, in the pyrolysis method, a plurality of
본 발명은 합성고분자 폐기물 열운해 유화 후 생성된 중질유(中質油)를 액상 접촉 열분해 촉매로 이용하며, 생성된 탄소화합물(Char)를 이온화 열분해 시켜 자성을 갖고 있는 세라믹회분을 제조한다. 이 탄소화합물(Char)는 고비점 Wax 분해를 시키며, 발열체의 기능을 겸비하여 반응기 안의 분위기 온도를 상승시켜 투입되는 에너지를 절감하며，접촉분해를 도와주어 합성고분자 폐기물에서 발생하는 유해물질을 절감시키며 적은 에너지로 높은 효율을 끌어낼 수 있다. 또한 다수의 액상반응기(4)를 이용한 병렬 액상화 공정을 통해 대량의 합성고분자 혼합폐기물을 연속적으로 처리할 수 있게 된다.
The present invention uses heavy oil produced after emulsification of synthetic polymer waste heat clouding as a liquid catalytic pyrolysis catalyst, and produces a ceramic ash having magnetic properties by ionizing pyrolysis of the produced carbon compound (Char). This carbon compound (Char) decomposes high boiling point Wax, combines the function of heating element, raises the ambient temperature in the reactor, saves energy input, and helps the catalytic decomposition to reduce harmful substances generated from synthetic polymer waste. Less energy can lead to higher efficiencies. In addition, through the parallel liquefaction process using a plurality of liquid phase reactor (4) it is possible to continuously process a large amount of synthetic polymer mixed waste.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고분자 폐기물 열분해 시스템을 보인 도.1 is a view showing a synthetic polymer waste pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the embodiments described below are only for explanation of the embodiments of the present invention so that those skilled in the art can easily carry out the invention, It does not mean anything.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 합성고분자 폐기물 열분해 시스템에 관하여 설명한다.Referring to Figure 1 will be described with respect to the synthetic polymer waste pyrolysis system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 재생 중질유(重質油)(1-2)를 열분해 원료로 재사용하여 저온열분해의 문제점인 재생유의 인화점을 상승시키고，액상접촉열분해를 촉진시키는 액상 촉매작용을 이끌어내며, 코킹(Coking)을 제어한다. 또한 저온 열분해 후 배출된 탄소화합물(P10)는 다시 자장 열분해 반응기에 투입되어 자성을 갖은 세라믹회분(자성회, P20) 알칼리 물질로 고비점유분의 분해와 합성고분자의 Wax 성분을 분해한다.또한 할로겐탄화수소물의 생성을 억제시킨다.The present invention reuses regenerated heavy oil (1-2) as a pyrolysis raw material to raise the flash point of regenerated oil, which is a problem of low temperature pyrolysis, and induces liquid phase catalytic action to promote liquid phase catalytic pyrolysis, and coking. To control. In addition, the carbon compound (P10) discharged after low-temperature pyrolysis is introduced into a magnetic field pyrolysis reactor to decompose high boiling point content and alkaline Wax component with magnetic ceramic ash (magnetic ash, P20) alkali material. Inhibits the production of hydrocarbons.
분쇄된 합성고분자 폐기물(1-1)를 정량투입장치(2)에 의해 압출건조기(3)에 투입하여 급속히 표면수분과 고정수분을 하부로 배출시킨다. 이때 표면수분과 고정수분을 액상반응기(4) 내부로 증발시켜 반응기 내에 구비된 수분 배출구를 통해 증기화 하여 1,300℃ 유전발열가열체 구간을 통과시켜 VOCs을 연소시켜 기준치 미만으로 배출할 수 있다. 합성고분자 폐기물에 포함된 수분은 증기 형태로 또는 압출건조기(3) 하부로 배출시키킬 수 있으며 합성고분자 폐기물을 겔 상태로 용융시켜 테프론 롤러에 의해 감용시킨 후 파쇄하여 투입하는 것도 가능하다.The pulverized synthetic polymer waste (1-1) is introduced into the extrusion dryer (3) by the metering device (2) to rapidly discharge the surface and fixed moisture to the bottom. At this time, the surface and fixed moisture can be evaporated into the liquid phase reactor (4) to vaporize through the water outlet provided in the reactor to pass through the 1,300 ℃ dielectric heating element section to burn VOCs to discharge below the standard value. Moisture contained in the synthetic polymer waste may be discharged in the form of steam or under the extruder (3), and the synthetic polymer waste may be melted in a gel state, reduced by a Teflon roller, and then crushed and introduced.
압출건조기(3)는 마이크로파로 유전발열체를 가열시켜 효율적인 열전달과 열제어를 가능하게 한다. 마이크로파는 흔히 탄소계열의 소재와 반응하는데, 대표적인 것이 카본 발열체 종류이고 유전발열체는 예시적으로 자성회로 이루어질 수 있다. The
마이크로파 유전발열체로 파우더(Powder) 형태의 자성회를 반응기 내부에 원료로 투입하여 2.45G Hz의 마이크로파가 원료의 내부까지 열을 전달할 수 있도록 보완한다. 마이크로웨이브가 본 발명의 장치 밖으로 누설되는 것을 방지하고 유전발열체에 흡수되도록 실리카겔 등의 단열재를 구비할 수 있다. 외부 온도는 300도 미만으로 설정할 때 대기방출열을 효율적으로 감소시킬 수 있다. As a microwave dielectric heating element, powdered magnetic ash is added as a raw material to the inside of the reactor to compensate for the microwave of 2.45G Hz to transfer heat to the inside of the raw material. Insulating materials such as silica gel may be provided to prevent microwaves from leaking out of the device of the present invention and to be absorbed by the dielectric heating element. When the external temperature is set at less than 300 degrees, it is possible to effectively reduce the atmospheric heat emission.
마이크로웨이브를 이용한 가열방식은 많은 장점이 있으나 누설로 인하여 원료를 투입 및 배출구를 막아버리는 반응기를 채택할 수 밖에 없었고，따라서 연속식 대형화 처리에 적용이 불가능하였다. 그러나 본 발명의 기술은 열분해 반응기 내측에 구비된 유전발열체가 열분해 전열면적의 확대 및 열매개체의 역할로 반응시간을 고도로 줄이며 본 발명의 특수한 마이크로웨이브 공정의 장점을 이용한 액상열분해를 적용하여 대용량 처리가 가능하게 된다.The microwave heating method has many advantages, but it has no choice but to adopt a reactor that blocks the input and discharge of raw materials due to leakage, and thus cannot be applied to continuous large-sized treatment. However, the technique of the present invention is that the dielectric heating element provided inside the pyrolysis reactor greatly reduces the reaction time due to the expansion of the pyrolysis heat transfer area and the role of fruit medium, and the large-capacity treatment by applying liquid phase pyrolysis using the advantages of the special microwave process of the present invention. It becomes possible.
수분이 제거된 원료(P3-1)는 액상반응기(4)로 이송된다. 이때 정량투입장치(2)에 자성회와 중질유(重質油)(1-2)가 동시에 투입되어 자성회가 유전발열체 기능을 하여, 일반적인 유도가열 혹은 유전가열보다 빠르게 가열시키며, 액상과 고상을 혼합하면서 전열면적을 확대시킨다. 중질유(重質油)(1-2)는 용융기의 윤활유 역할을 하면서 내구성을 보호하고 Coking을 방지하면서 용융을 진행한다.The raw material P3-1 from which the water is removed is transferred to the
용융된 원료(P3-1)는 CO2의 퍼지(Purge)와 함께 원형의 혹은 횡형 액상반응기(4) 내부로 연속적으로 투입된다. 이 때 다수의 액상반응기(4)가 병렬식으로 구비될 수 있고 이는 원료의 액상화를 연속적으로 처리하는 것을 가능하게 한다. 원료 투입이 완료되면 원료 공급을 차단한다. 이때 액상반응기(4)는 온도를 200℃로 고정하여 원료가 완전히 투입될 때까지 온도를 유지하는 것을 특징으로 한다. 투입이 완료된 후 마이크로웨이브를 이용하여 유전발열체를 가열함으로써 액상반응기(4) 내에 250℃의 온도를 30분에서 60분간 유지한다. 이 후 300℃에서 다시 30분에서 120분정도 등온을 유지한다. 이후 350℃에서 30-120분간 등온을 유지한다. 이때 액체의 종류에 따라 분자 사이에 작용하는 인력의 크기가 다르기 때문에 증발하는 정도가 다르며，증발에 의한 고체의 부피 팽창과 기체화 때문에 고분자 사이로 기체가 빠져나가면서 Bubbling 현상이 일어난다. 합성고분자는 열분해 원료인 중질유가 접촉반응을 일으키면서 Gel상태와 저비점 가스의 기상화(vaporization)가 일어난다. 고분자 물질사이로 가스가 증발되면서 부피가 팽창되고 반응기 내부로부터 overflow되어 배관을 막거나 폐쇄시켜 폭발 혹은 화재를 일으킬 수 있다. 이는 고체 -액체화 팽창을 이해하지 않은 열분해의 결과라 할 수 있다. 이를 방지하기 위한 액상화 반응에는 상당한 시간과 온도의 조절이 필요하다. 중열 방식으로 균일한 온도를 유지하여 중질유의 액상과 고분자의 Gel을 액상화 하기 위한 반응 시간을 조절한다.The molten raw material P3-1 is continuously introduced into the circular or horizontal
전열 면적을 확대하기 위한 자성회(세라믹 회분,P20)는 마이크로웨이브를 흡수하여 열전달의 효과를 획기적으로 높이며 액상화 시간과 에너지를 절약할 수 있다. 중질유(重質油)는 370℃미만에서 기상화 반응이 없는 특징을 가지며 액상화된 원료에서 열매개체로 작용함으로써 전열면적을 확대시켜 넓은 면적에서 빠르게 액상화 열분해를 진행하는 것을 가능하게 한다. 이때 합성고분자는 비중이 중질유보다 낮은 관계로 반응기의 액상 구조는 중질유(重質油) 위에 합성고분자 용융 원료가 떠있는 상태로 열분해 액상화가 진행된다. 그러나 용융 된 덩어리 상태에서는 중질유 고체의 고분자 비중이 더 낮아지므로, 합성고분자가 중질유에 잠기는 형태에서 중질유가 용융 원료 틈 사이로 중질유 열매개체가 침투하는 형태로 증발이 병행 되면서 분자간 액상화가 활발히 일어난다. 이 때 액상과 기상의 접촉이 활발히 일어나며, 자성 세라믹회분의 유전발열에 의해 넓은 면적이 골고루 열 전달이 되며 또한 고분자를 균일하게 액상화 한다.Magnetic ash (ceramic ash, P20) to increase the heat transfer area can absorb microwaves, significantly increasing the effect of heat transfer and save liquefaction time and energy. Heavy oil is characterized by no vaporization reaction at less than 370 ℃ and by acting as a fruit medium in the liquefied raw material to enlarge the heat transfer area, it is possible to proceed to the rapid liquefaction pyrolysis in a large area. At this time, since the specific polymer has a specific gravity lower than that of heavy oil, the liquid phase structure of the reactor undergoes pyrolysis and liquefaction with the synthetic polymer molten raw material floating on the heavy oil. However, in the molten agglomerate state, the polymer specific gravity of the heavy oil solid is lower, so that the intermolecular liquefaction occurs actively as the evaporation is carried out in the form that the heavy oil penetrates into the gap between the molten raw materials and the heavy oil is penetrated by the heavy oil. At this time, the contact between the liquid phase and the gaseous phase occurs actively and a large area is evenly transferred by the dielectric heat generation of the magnetic ceramic ash, and the polymer is liquefied uniformly.
액상반응기(4)의 열분해는 마이크로웨이브를 이용한 유전발열체 가열방식의 특성상 알칼리성 자성회(세라믹 회분, P20)에 의해 중화반응을 통하여 할로겐탄화수소 절감의 효과가 발생하며，pH를 개선한다. 그러나 승화물질과 난연성 물질은 할로겐탄화수소가 기상화된 후에, 고체상태로 존재하며 액상화 반응을 방해한다. 이는 일반적인 비등속 열분해의 경우 350-450℃ 사이에서 기상화 되어 다음 단계인 열교환기와 응축기로 이송되는 과정에서 부식과 폐쇄현상을 일으켜 폭발과 화재를 일으킨다. 또한 급속한 열분해로 고비점 Wax가 배관에 혹은 반응기에 점착되어 반응기의 구동을 방해하므로 배관을 폐쇄시킨다. 결국 연속 반응을 저해하는 요인이 된다. 또한 후단 처리부가 방대해지므로 엄청난 규모의 투자와 시설이 병행되어야 하며, 혼합된 폐유 상태에서 또다시 복잡한 과정과 특수한 시설로 분리 정제해야 한다.Pyrolysis of the
그러나 본 기술은 350℃에서 가스화 된 유기성 휘발성화합물과 할로겐탄화수소, 그리고 저비점 오일가스는 구비된 정제장치(5)에 의해, 가스는 탈염가스 배출구를 통하여 l차 저비점오일이 냉각장치에 의해 응축되며，이때 잔여 수분도 같이 생성된 생성유는 오일밀봉트랩(Oil seal trap)(5-1)의 다단 집전비중응축조에 의해 응축된다. 이때 응축된 저비점오일(P5-3)은 전기를 생산하는 에너지원으로 사용된다.However, the present technology uses a refining apparatus (5) equipped with organic volatile compounds, halogenated hydrocarbons, and low-boiling oil gas gasified at 350 ° C. At this time, the generated oil is also condensed by a multi-stage current collector specific condensing tank of the oil seal trap (5-1). At this time, the condensed low boiling oil (P5-3) is used as an energy source for producing electricity.
할로겐탄화수소가스와 오일가스는 수봉 트랩(Water seal trap)(5-2)을 거친 후，중화장치(5-3)에서 에틸렌글리콜에 NaOH 혹은 Ca(OH)2의 알칼리를 녹인 용액에 발열반응에 의해 고도의 염소가 제거된다. 용액중화 후 중화물질은 NaCl, CaCl2의 형상으로 배출된다. 그전에 비응축 가스는 -80℃에서 비응축가스를 급냉각 응축한다. 할로겐탄화수소가스와 오일가스는 수봉 트랩(Water seal trap)(5-2)을 거친 후，중화장치(5-3)에서 에틸렌글리콜(NaOH) 혹은 Ca(OH)2의 알칼리를 녹인 용액의 발열반응으로 염소가 제거된다. 이후 -80℃에서 비응축가스를 급냉각 응축한다. 응축된 가스(P7-1)는 혼합가스 발전의 에너지원으로 공급되며，본 마이크로웨이브 유전발열체 가열방식 시스템을 운용하는 에너지로 사용된다. 에틸렌글리콜 용액은 리사이클링하여 재사용하며, 중화된 프탈산，텔레프탈산, CaCO3，NaCl, CaCl2의 고체형상으로 배출(P7-3)되며，중화되지 않은 잔류화합물(P7-2)은 기존 방식인 축열산화방식 (RTO), 촉매산화방식(CTO)으로 제거하나 완전히 제거가 되기 어려우므로，1,300℃ 이상으로 유전발열체 가열방식으로 연소기(22)에서 연소시킨다. 이 공정은 기존의 Barometric메 의한 공정보다 훨씬 더 많은 양의 염소를 처리할 수 있다. 에틸렌글리콜(폐부동액)을 이용하는 특징을 가지며 화학적 리사이클링으로 고도로 염소를 제거할 수 있는 공정이다. Halogenated hydrocarbon gas and oil gas go through a water seal trap (5-2) and then exothermic reaction in a solution in which NaOH or Ca (OH) 2 alkali is dissolved in ethylene glycol in a neutralizer (5-3). High chlorine is removed. After neutralizing the solution, the neutralizing substance is discharged in the form of NaCl and CaCl2. Prior to this, the non-condensable gas quenched and condensed the non-condensable gas at -80 ° C. Halogenated hydrocarbon gas and oil gas go through a water seal trap (5-2), and then exothermic reaction of a solution of alkali dissolved ethylene glycol (NaOH) or Ca (OH) 2 in the neutralizer (5-3). Chlorine is removed. After the condensation of the non-condensing gas at -80 ℃ quenching. The condensed gas (P7-1) is supplied as the energy source of the mixed gas power generation, and used as the energy for operating the microwave dielectric heating element heating system. Ethylene glycol solution is recycled and reused, and it is discharged as a solid form of neutralized phthalic acid, telephthalic acid, CaCO3, NaCl, CaCl2 (P7-3), and the residual compound (P7-2) which is not neutralized is a conventional regenerative oxidation method. (RTO) and catalytic oxidation (CTO), but it is difficult to remove completely, it is burned in the
위 공정은 연속적이며, 열분해 가스화 공정과는 별도의 공정으로 병렬의 구조를 갖는다. 또한 병렬 구조에서 생성된 액상원료를 저장하는 액상 저장고(8)는 350℃를 일정하게 등온으로 유지하며 병렬의 액상반응기(4)에서 원료를 공급받는다. 액상저장고(8)는 또한 정량공급제어장치를 구비할 수 있으며 CO2 퍼지(Purge)와 함께 진공상태에서 연속적으로 환류 반응기(10)에 액상화된 원료(P5)를 투입한다.The above process is continuous and has a parallel structure as a separate process from the pyrolysis gasification process. In addition, the liquid reservoir (8) for storing the liquid raw materials produced in a parallel structure is constantly isothermally maintained at 350 ℃ and receives the raw material from the parallel liquid reactor (4). The
위 공정은 완전 액상화 반응장치로 코킹 (Coking) 현상방지와 반응기 내부의 슬러지 발생을 억제시키며 일반화학반응과 마찬가지로 열분해 반응 또한 여러 가지 공정 특성들에 크게 영향을 받게된다. 열분해의 공정상 특성으로는 유동특성, 유변학적 특성，열전달 특성 등을 효과적으로 공정 특성을 원하는 대로 조절하기 위한 것이다. 이는 생성물의 액상에서 가스로의 전환율 증가를 위한 공정이다. 이때 원료는 투입대비 1/10- 1/30로 체적이 줄어든다.The above process is a complete liquefaction reactor, which prevents coking and suppresses sludge generation in the reactor. Like the general chemical reaction, the pyrolysis reaction is greatly influenced by various process characteristics. Process characteristics of pyrolysis are to control the flow characteristics, rheological characteristics, heat transfer characteristics, etc. effectively as desired. This is a process for increasing the conversion rate of the product from the liquid phase to the gas. At this time, the raw materials are reduced in volume by 1/10 to 1/30 of the input.
열분해의 점도는 온도，조성온도, 유동조건에 의존한다. 열분해 반응을 효과적으로 진행시키기 위한 유동조건을 확립하기 위해서는 원료의 점도와 같은 유변학적 특성에 대한 공정이다. 또한 합성고분자화합물의 경우 열분해 반응은 일반적으로 점도가 높아 반응기 내부가 균일하게 섞이지 않아 열분해 효과가 떨어진다. 환류 반응기를 극대화 시킬 수 있도록 액상화 장치의 공정이 특히 중요하다. 열분해 가스화 반응은 고분자의 증류에 따라 열분해 가능 온도 및 얻어지는 생성물의 분포 특성에 있어 매우 다른 거동을 보인다. PS 고분자의 경우 분자 특성상 상압에서 단량체, 이량체, 삼량체 등 원료에 가까운 조성을 얻을 수 있다. 그러나 이와는 대조적으로 PE의 경우는 상압에서 열분해반응을 진행하면 체류시간이 상대적으로 짧아 충분히 분해되기도 전에 Wax 형태의 생성물로 반응기를 빠져 나오게 된다. 위 공정은 이를 해결하기 위해 짧은 시간에도 충분히 원료를 액상화 시키기 위한 것이다. The viscosity of pyrolysis depends on the temperature, composition temperature and flow conditions. It is a process for rheological properties, such as the viscosity of the raw material, to establish the flow conditions to effectively proceed the pyrolysis reaction. In addition, in the case of the synthetic polymer compound, the pyrolysis reaction is generally high in viscosity, so that the inside of the reactor does not mix uniformly, resulting in poor pyrolysis effect. Particularly important is the process of the liquefaction unit so as to maximize the reflux reactor. Pyrolysis gasification reactions show very different behavior with respect to the pyrolysable temperature and the distribution of the product obtained, depending on the distillation of the polymer. In the case of the PS polymer, a composition close to a raw material such as a monomer, a dimer, and a trimer can be obtained at atmospheric pressure due to molecular characteristics. In contrast, in the case of PE, when the pyrolysis reaction is conducted at atmospheric pressure, the residence time is relatively short, and thus the PEx exits the reactor as a product of Wax type before being sufficiently decomposed. The above process is to sufficiently liquefy the raw material in a short time to solve this problem.
환류반응기(10)의 구조는 마이크로웨이브 유전발열체 가열 방식을 사용하며 내부에 특수 세라믹발열코팅제를 코팅하여 코킹(Coking)을 방지하였으며, 반영구적으로 사용 가능한 소재를 구비하였다. 또한，내열 방지를 위해 실리카겔 등의 소재로 처리하여 외부 발열이 30℃ 미만이며 대용량의 액상을 열분해 할 수 있는 오일 가스화 구조를 구비하고 있으며, 본 마이크로웨이브 유전발열가열체 시스템은 마이크로웨이브가 본 발명의 장치 밖으로 누설되는 것을 방지하고，마이크로웨이브가 유전발열체에 흡수되도록 구성하여 고온발열체에서 일정 이상의 고온을 발생시켜 원료에 열탈착을 일으킨다. The structure of the
기존의 열분해 방식은 간접가열 방식으로 1,000℃ 이상의 고온의 열을 간접적으로 가열하면 반응기 하부의 온도는 350-450℃를 유지하는 일반적인 외열(外熱) 열분해였다. 이로 인한 에너지 손실이 많아서 경제성이 부족하였으나 본 발명은 손실되는 열이 외부로 방출되지 않고 비교적 저온인 450℃의 유전발열체 가열방식을 사용하며 반응기 내부의 원료 중 탄소 분말 유전발열체에 의한 열 손실이 없는 중열(中熱) 열분해인 것이 특징이다.The conventional pyrolysis method is a general external heat pyrolysis in which the temperature of the lower part of the reactor is maintained at 350-450 ° C. when indirectly heating high temperature heat of 1,000 ° C. or more by indirect heating method. Due to the high energy loss due to the lack of economic feasibility, the present invention uses a relatively low temperature 450 ℃ heating element heating element heating method is not discharged to the outside and there is no heat loss by carbon powder dielectric heating element in the reactor raw materials It is characterized by medium heat pyrolysis.
액상저장고(8)에서 정량 공급된 액상 원료(P5)는 450℃를 유지하고 있는 마이크로웨이브 유전발열가열체 반응기 구조와 Screw를 구비한 환류 반응기(10)와 횡형 오일가스화 반응기(10-1) 안에서 오일가스화가 진행된다. 위와 같은 구조의 액상 열분해 반응기는 350℃에서 유동성이 확보된 저비점 가스와 할로겐탄화수소를 제거한 액상이 혼합된 원료를 배출한다. 370℃에서 기체화 반응을 일으키지 않는 중질유(重質油)와 450℃ 열분해 하여 생성된 자성회는 액상에서 가스화를 촉진한다.The liquid raw material (P5) quantitatively supplied from the liquid storage (8) is a reflux reactor (10) and a horizontal oil gasification reactor (10-1) equipped with a microwave dielectric heating element reactor structure and screws maintained at 450 ° C. Oil gasification proceeds. The liquid phase pyrolysis reactor having the structure as described above discharges the raw material mixed with the low boiling point gas and the halogen hydrocarbon to ensure the fluidity at 350 ℃. Heavy oil that does not cause gasification reaction at 370 ° C. and magnetic ash produced by pyrolysis at 450 ° C. promote gasification in the liquid phase.
이때 중질유는 합성고분자 폐기물로부터 생성된 오일의 문제점인 인화점을 높여주며, 자성회는 Wax를 저비점 물질로 전환시켜주는 촉매 역할을 한다. 또한 잔여 할로겐탄화수소의 발생을 억제시켜 준다. 위와 같은 공정은 대용량 처리를 가능하게 할 수 있으며, 높은 경제성과 액상 열분해의 단순구조로 운전이 간단한 특징을 갖고 있다. 상기 오일가스는 구비 된 350-450℃의 구간별 마이크로웨이브 유전발열체를 수직 원형구조로 구비한 환류(還流) 반응기(reflux reactor)(10)로 승화되어 고비점 오일 가스는 오일환류 구간 온도 조절에 의해 다시 오일의 형태로 환류반응기의 측면을 타고 오일가스화 반응기로 환류되면서 재차 열분해 반응을 일으킨다. 여러 번 환류열분해를 반복하면서 고비점에서 본 기술이 정한 경유급 이상의 오일가스(P10-1)만 환류반응기를 통과하게 한 구조를 갖게 하였다. 전술한 바와 같이 원료의 물성에 따라 열분해의 충분한 시간을 요구하는 PE와 같은 파라핀계 원료는 450℃에서 빠른 열분해를 할 경우 바로 Wax로 생성되어 배관에 점착되므로 가스가 역류되면서 반응기가 팽창되면서 가장 약한 부분이 폭발하게 되어 있다. 이를 방지하기 위한 액상반응의 충분한 시간과 오일가스화 반응의 환류에 의한 충분한 시간을 반응시키는 것을 특징으로 한다.At this time, heavy oil increases the flash point, which is a problem of oil generated from synthetic polymer waste, and magnetic ash serves as a catalyst for converting Wax into a low boiling point material. It also suppresses the generation of residual halogen hydrocarbons. The above process can enable a large-capacity treatment, and the operation is simple because of high economic efficiency and simple structure of liquid phase pyrolysis. The oil gas is sublimed into a
오일가스화 반응이 지속되는 동안 열분해 오일가스화가 끝난 탄소화합물(char)(P10-2)는 반응기 내 Screw에 의해 반응기 하부로 일정량씩 자동 배출된다. 일반적으로는 열분해의 오일가스화 장치는 일정 부분의 가스 체류공간을 구비하고 있으나，이는 거의 의미가 없는 가스의 체류공간이며, 액상에서 기상으로 전환되는 경우 엄청난 부피로 전화되므로 스크류식 반응기의 가스 체류 체적으로는 감당 할 수 없다. 그래서 압력에 의해 혼합된 열분해 가스는 강제로 응축기나 열교환기로 빠져나가면서 왁스화와 PET의 승화반응 등에 의해 고체 팝콘 생성으로 배관 막힘，Wax증착으로 배관 폐쇄와 점착에 의한 화재 폭발 등이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해 350℃에서 빠져나갈 수 있는 오일가스와 고비점 가스를 오일가스화 반응기로 회수하여 재차 열분해 하는 구조를 갖추어 기상을 액상으로 전환하여 오일가스가 바로 응축기로 빠져나가는 것을 방지해야 한다. 또한 환류 장치의 높이와 온도는 상당히 중요한 역할을 하며 위 문제점의 해결이 안 될 경우에는 그 기능을 상실할 수도 있다. 오일가스환류장치는 기상에서 액상으로 체적을 줄이면서 액상으로 전환되면서 반응기 내의 Coking을 억제하며 액상으로 전환되면서 환류응축의 기능을 병행하여 빠져나가려는 고비점 오일가스를 응축하면서 오일가스화 반응기로 환류시키는 특수한 구조를 구비하고 있다. 이와 같은 구조의 반응의 연속으로 오일가스화 반응기의 온도는 안정적으로 450℃ 유지가 가능하며 열 손실이 적고 또한 환류된 고비점오일은 오일가스화 반응기 내에 환류되면서 바로 오일가스로 전환되어 목표 오일가스가 될 때까지 계속적인 환류를 진행시키는 높이와 온도를 구비한다.While the oil gasification reaction continues, pyrolysis oil gasification completed carbon compound (char) (P10-2) is automatically discharged by a predetermined amount to the bottom of the reactor by a screw in the reactor. In general, the pyrolysis oil gasifier has a certain gas retention space, but it is a gas retention space that is almost meaningless, and the gas retention volume of the screw reactor is converted into a huge volume when it is converted from the liquid phase to the gas phase. Can not afford. Therefore, the pyrolysis gas mixed by the pressure is forced out of the condenser or heat exchanger, and the solidification of popcorn is caused by waxing and the sublimation of PET. In order to prevent such a phenomenon, oil gas and high boiling point gas which can escape at 350 ° C are recovered to the oil gasification reactor and have a structure to pyrolyze again so that the gaseous phase is converted into a liquid phase to prevent oil gas from immediately escaping into the condenser. do. In addition, the height and temperature of the reflux device play a significant role and may be lost if the above problems are not solved. The oil gas reflux system reduces the volume from the gas phase to the liquid phase and suppresses coking in the reactor while converting the liquid to reflux into the oil gasification reactor while condensing the high-boiling oil gas trying to escape in parallel with the function of reflux condensation. It has a special structure. As a result of the reaction of this structure, the temperature of the oil gasification reactor can be stably maintained at 450 ° C, the heat loss is low, and the refluxed high boiling oil is converted into the oil gas as it is refluxed in the oil gasification reactor to become the target oil gas. Until it has a height and temperature to proceed with continuous reflux.
이때 오일가스화 반응기의 내부구조는 투입되는 액상과 환류 액상이 외부로 쉽게 흘러나가지 않도록 Taper를 구비하며，열분해 잔사가 가득 차면 외부로 강제로 배출시키기 위한 구조를 구비한다. 환류반응기(10)에서 빠져 나온 오일가스와 텔레프탈산 가스(P10-1)는 300℃미만으로 구동되는 승화물질 회수반응기(11)를 통과시킨다. 이 때 오일가스는 300℃ 미만에서 아무런 반응이 일어나지 않고 응축기로 가기 위한 온도의 손실만 발생한다. 그러나 PET의 기상물질은 300℃ 미만에서 바로 고체로 물질 전환하면서 Pop corn과 같은 형태로 팽창되어 텔레프탈산으로 고체화한다. 승화물질이란 고체에서 액체가 되면서 바로 기체로 바뀌는 물질이나, 300℃ 미만의 온도에서 기체가 액체로 변환됨과 동시에 바로 고체화 되는 물질을 의미한다. 일반적인 열분해유화의 경우 PET 승화물질 회수 반응기가 없이 열분해 하여 배관 막힘과 가스 역류 등으로 폭발에 의한 사고가 빈번함에도 불구하고 이에 대응할 기술이 없어 해외의 경우 바로 이젝터에 의한 급냉과 생성유 Barometric에 의한 응축으로 생성유를 생산하고 있으며，PET의 승화물질이 생성유에 고체의 이물질로 존재하거나 인화점이 낮은 휘발성을 갖고 있어 생성유의 품질을 저하시킨다. 회수된 고체 텔레프탈산은 반응기 하부로 자동 배출되며，유해물질 없는 단량체 모노머로 집진기가 필요 없는 고형연료 혹은 화학원료로 사용이 가능하다. At this time, the internal structure of the oil gasification reactor is provided with a Taper so that the injected liquid and reflux liquid does not easily flow to the outside, and has a structure for forcibly discharging to the outside when the pyrolysis residue is full. The oil gas and the telephthalic acid gas (P10-1) escaping from the reflux reactor (10) are passed through the sublimation material recovery reactor (11) driven at less than 300 ℃. At this time, the oil gas does not react at less than 300 ° C., and only a loss of temperature for the condenser is generated. However, the gas phase material of PET expands to a form like pop corn and solidifies to telephthalic acid when it is converted to a solid directly below 300 ° C. Sublimation material refers to a material that immediately turns into a gas as it becomes a liquid from a solid, or a material that immediately solidifies as gas is converted into a liquid at a temperature below 300 ° C. In the case of general pyrolysis emulsion, there is no technology to cope with explosion due to clogging of pipe and gas backflow due to pyrolysis without PET sublimation recovery reactor. It produces the produced oil, and the sublimation material of PET exists as solid foreign matter in the produced oil or has low flash point volatility, which lowers the quality of the produced oil. The recovered solid telephthalic acid is automatically discharged to the bottom of the reactor, and it can be used as a solid fuel or a chemical raw material without a dust collector as a monomer monomer without harmful substances.
승화물질 회수반응기(11)를 통과한 오일가스는 냉각라디에이터를 겸한 오일트랩응축장치(12)를 거친다. 수봉의 구조를 갖출 경우 수분의 증발 현상과 폐수의 발생이 되며, 이 과정에서 발생될 수 있는 친수성 생성유는 물과 희석되어 이물질로 분리되며 생성유와 혼합되므로 생성유의 품질을 저하시킨다. 또 정제하는 과정이 복잡해지며, 부수적인 시설이 필요하므로 과대 투자가 우려된다. 그러나 열분해 후 생성된 자체 생성유의 경우 친수성 가스도 생성된 생성유로 Trap의 구조를 갖출 경우 오일가스의 Bubbling으로 reforming이 되어 생성유를 생산한다. 또한 본 응축구조는 많은 양의 가스를 응축하기 쉬우며, 구조가 간단하며 유관 확인이 가능한 투명한 응축구조로 유지보수가 간단하고, 배관이 짧아 배관 막힘과 점착 등의 문제를 완전히 해결하였으며 폐수 발생이 없다. 따라서 경제성이 뛰어나다.The oil gas passing through the sublimation
본 발명의 오일트랩응축장치(12)는 200-250℃의 오일가스를 상기 과정에서 만들어진 생성유로 접촉 응축하여 1차 침전비중조(12-1)를 50℃로 유지시키며，2차 침전비중조(12-2)는 30-40℃, 3차 침전비중조(12-3)는 30℃ 미만을 유지시킨다. 이때 2차 침전비중조의 크기는 1차 침전비중조 크기의 반(1/2)이며, 3차 침전비중조의 크기는 2차 침전비중조 크기의 반(1/2)이다. 결국 3차 침전비중조의 크기는 1차 침전비중조 크기의 사분의 일(1/4)이 된다. 이러한 침전비중조들은 병렬로 구비되며 더 많은 숫자의 침전비중조들이 병렬구조로 구비될 수 있다.The
이 같은 구조의 특성은 1차 침전비중조는 라디에이터 냉각구조를 구비하며 응축을 목적으로 하며，응축 과정에서 설정된 양을 초과하면 2차 침전비중조로 자동적으로 넘어가도록 설계되었다. 2차 침전비중조가 설정된 양이 초과되면 다음 침전 비중조로 자동으로 넘어가도록 하였다. 이때 1차 침전비중조의 바닥에는 중질유가 생성되며 그 생성된 중질유는 열분해 유화 원료로 재사용 된다. The characteristic of this structure is that the primary sedimentation gravity tank has a radiator cooling structure and is designed for condensation, and it is designed to automatically move to the secondary sedimentation gravity tank when the amount set during the condensation process is exceeded. When the second settling gravity tank is exceeded, the next settling gravity tank is automatically transferred to the next settling gravity tank. At this time, heavy oil is formed at the bottom of the primary sedimentation tank, and the heavy oil is reused as a raw material for pyrolysis emulsion.
그러나 2차 침전비중조에 침전된 생성유는 수분의 성분과 이물질이 거의 없으며 일반적인 타르성분은 비중을 고려할 때 거의 생성되지 않는다. 중질유와 같은 비중이 무거운 생성유는 온도에 의한 정제가 아닌 액상 비중에 의한 정제 시스템이다. 이와 같은 방법은 열분해 유화 설비 투자부분에 가장 고가인 정제설비를 필요로 하지 않는다. 본 기술은 생성물 저장의 기능과 라디에이터 냉각에 의한 것으로 에너지를 필요로 하지 않으며，2차 폐기물 발생이 없다.However, the product oil precipitated in the secondary precipitation specific gravity tank has almost no moisture and foreign substances, and the general tar component is hardly generated considering the specific gravity. Heavier oils, such as heavy oils, are refined by liquid specific gravity rather than by temperature. This method does not require the most expensive purification equipment for the investment of pyrolysis and emulsification equipment. The technology is due to the function of product storage and radiator cooling, which does not require energy and generates no secondary waste.
그러나 일반적인 열분해 유화의 경우 대규모 설비의 투자와 유지보수 및 2차 폐기물의 발생으로 근본적인 열분해 유화와 거리가 먼 정제설비에 엄청난 투자를 해왔다. 이를 해결하기 위한 것으로 침전비중조에서 회수된 생성유는 열분해 후 생성된 탄소화합물(Char)을 저에너지 이온화 열분해하여 조미립자의 알칼리 자성 세라믹 성분의 파우더로 생성된다. 이를 이용하여 생성유 오일필터(16)에서 오일필터링을 하여 악취제거 및 고비점생성유를 등유-경유급 고급생성유로 재생한다. 이때 발생하는 생성유 필터슬러지와 고비점유분이 함유된 필터 파우더는 다시 열분해 유화 원료로 재사용 되어 투입된다. 일반적인 정제필터의 경우 활성탄 등의 2차 폐기물의 발생으로 심각한 문제가 발생되고 있으나 본 기술은 폐기물을 재활용하여 다시 순화시키는 폐기물 발생을 억제하는 열분해 시스템이다. 침전비중조에서 오일가스 응축 후 발생하는 비응축가스는 수봉트랩(5-2)을 거처 비응축가스 포집 후에 전기발전의 에너지원으로 사용되며 ，생산된 전기는 플랜트에 사용되는 자체발생 열분해유화 & 가스화 발전 플랜트 시스템이다. 또한 생산된 고급 생성유는 산업용 보일러 연료용 혹은 전기발전 에너지원으로 사용된다.However, general pyrolysis emulsification has invested enormously in refining equipment far from the underlying pyrolysis emulsification due to the large-scale investment and maintenance of the equipment and the generation of secondary wastes. To solve this problem, the product oil recovered in the precipitation specific gravity tank is produced as a powder of alkaline magnetic ceramic component of fine particles by low energy ionization pyrolysis of carbon compound (Char) produced after pyrolysis. Using this, oil filtering is performed in the generated
환류 반응기(10)에서 배출되는 탄소화합물(P10)은 냉각에 의해 탄소화합물 저장고(15)에 저장되며，자장 열분해 반응기(20)로 이송되어 함유된 유분과 악취 등을 이온화 반응에 의해 제거한 후，이온화 후 자기(磁氣)를 갖고 있는 자성회(磁性恢)분으로 개질시켜，열분해 원료로 재사용된다.The carbon compound (P10) discharged from the reflux reactor (10) is stored in the carbon compound reservoir (15) by cooling, and transferred to the magnetic pyrolysis reactor (20) to remove the oil and odors, etc. contained by the ionization reaction, After ionization, it is reformed into magnetic ash having magnetic content and reused as a raw material for pyrolysis.
이때 투입된 폐기물 질량을 100으로 가정하면, 산출되는 폐기물 질량은 30이하로 감소되며，자장열분해 후 가연성가스와 중화되지 않은 잔류화합물은，기존 방식의 축열산화방식 (RTO)，촉매산화방식(CTO)로 휘발성유기화합물은 일부 제거하나 완전히 제거가 되지 못하므로，상술한 연소기(22)에 마이크로웨이브 유전발열체의 미세필터 구조를 구비하여，1300℃ 이상으로 유전발열체 가열방식을 이용하여 연소시킨다.Assuming a waste mass of 100, the resulting waste mass is reduced to less than 30, and flammable gases and residual compounds that are not neutralized after pyrolysis are conventional regenerative oxidation (RTO) and catalytic oxidation (CTO). Since the volatile organic compounds are partially removed but not completely removed, the above-described
자장 열분해 반응기는 이온화 열분해 자장효과를 활용한 장치로서，산소가스에 작용하는 자기인력을 고려한 유체역학적 수치 해석을 통해 마이너스 이온화 상태를 열분해 반응기 내에 발생시킨다. 무동력 자기장 이온화 열분해 반응기는 자기와 광물을 독자적인 비율로 조합하며 특수 광물의 양쪽 모두 마이너스 이온을 발생시킨다. 공기나 유기물에는 수분이 포함되어 있어 이 수분이 자력에 의해서 약한 전기 분해가 일어나 물분자는 수소이온과 수산이온으로 해리한다. 이 때의 전압은 1볼트 이하의 극히 미약한 것으로, 산소는 발생하지 않는다. 이 중 양이온은 전극의 음이온을 끌어당길 수 있어 음극으로부터 방출되는 전자를 통합해 안정화시키므로 수소 가스가 공기 중에 방출된다.The magnetic field pyrolysis reactor is a device utilizing the ionization pyrolysis magnetic field effect, and generates a negative ionization state in the pyrolysis reactor through hydrodynamic numerical analysis considering the magnetic force acting on the oxygen gas. Non-powered magnetic field ionization pyrolysis reactors combine magnetism and minerals in their own proportions and generate negative ions in both special minerals. Air or organic matter contains water, and this water is weakly electrolyzed by magnetic force, and water molecules dissociate into hydrogen ions and hydroxyl ions. The voltage at this time is extremely weak at 1 volt or less, and no oxygen is generated. Among these, the cations can attract the negative ions of the electrode, integrating and stabilizing electrons emitted from the cathode, so that hydrogen gas is released into the air.
한편 음이온은 물분자와 통합해 히드록실 이온을 발생한다. 공기 자장에서는 히드록실 이온이 계속 증가해 순간적인 간헐 방전을 반복한다. 무기물의 탄소 분자에 자기에너지를 가진 히드록실 이온이 부딪치면 열이 발생해，무산소 상태로 열분해가 일어난다. 이 원리가 빨리 탄소화를 재촉해 자기를 띤 세라믹 상태가 된다. Anions, on the other hand, integrate with water molecules to generate hydroxyl ions. In the air field, hydroxyl ions continue to increase, resulting in an instant intermittent discharge. When hydroxyl ions with magnetic energy collide with the carbon molecules of the mineral, heat is generated, and pyrolysis occurs in an oxygen-free state. This principle quickly accelerates carbonization to a magnetic ceramic state.
본 기술의 자장 열분해반응기의 구조는 열분해 잔사와 슬러지를 원료로 하는 것을 특징으로 한다. 자장 열분해 반응기는 자동 연속투입구조를 구비하고 있으며，반자동 배출구를 구비했다. 특이한 것은 오일가스화 반응기(10-1)와 같은 내열구조이며，반응기 내부에는 자장 흡수발열체를 구비하여 2단의 열분해 구조를 갖추었다는 것이다.
The structure of the magnetic field pyrolysis reactor of the present technology is characterized by using pyrolysis residue and sludge as raw materials. The magnetic field pyrolysis reactor has an automatic continuous input structure and a semi-automatic discharge port. Of particular interest is the same heat-resistant structure as the oil gasification reactor (10-1), and has a two-stage pyrolysis structure provided with a magnetic field absorption heating element inside the reactor.
1-1 : 합성고분자 폐기물 1-2 : 재생 중질유
1-3 : 재생 탄소화합물 2 : 정량투입장치
3 : 압출건조기 4 : 액상반응기
5 : 정제장치 5-1 : 오일트랩
5-2 : 수봉트랩 5-3 : 중화장치
8 : 액상저장고 10 : 환류반응기
10-1 : 오일가스화 반응기 11 : 승화물질 회수반응기
12 : 오일트랩 응축장치 13 : 수봉트랩
14 : 리시버 탱크 15 : 탄소화합물 저장고
16 : 생성유 오일필터 17 : 저장탱크
20 : 열분해 반응기 21 : 보일러
22 : 연소기 23 : 폐수처리장치
101 : 발전소1-1: Synthetic polymer waste 1-2: Regenerated heavy oil
1-3: regenerated carbon compound 2: metering unit
3: extrusion dryer 4: liquid phase reactor
5: Refining apparatus 5-1: Oil trap
5-2: Water trap 5-3: Neutralizing device
8: liquid storage 10: reflux reactor
10-1: oil gasification reactor 11: sublimation material recovery reactor
12: oil trap condenser 13: water trap
14
16: oil produced oil filter 17: storage tank
20: pyrolysis reactor 21: boiler
22: combustor 23: wastewater treatment device
101: power plant
Claims (10)
상기 정량투입장치(2)로부터 이동되는 합성고분자 폐기물, 재생 중질유, 재생 탄소화합물을 건조시키는 압출건조기(3);
상기 압출건조기(3)로부터 이동되는 합성고분자 폐기물, 재생 중질유, 재생 탄소화합물을 용융시키는 액상반응기(4);
상기 액상반응기(4)로부터 이동되는 유기휘발성화합물, 할로겐탄화수소, 오일가스를 정제하는 정제장치(5);
상기 액상반응기(4)로부터 이동되는 합성고분자화합물이 일시적으로 저장되는 액상저장고(8);
상기 액상저장고(8)로부터 이동되는 합성고분자화합물을 열분해 오일가스화하는 환류반응기(10);
상기 환류반응기로부터 이동되는 오일가스와 고비점가스를 통과시키는 승화물질 회수반응기(11);
하나 이상의 침전비중조를 포함하며, 상기 승화물질 회수반응기로부터 이동되는 오일가스와 고비점가스를 정제하는 오일트랩 응축장치(12);
상기 침전비중조로부터 이동되는 비응축가스를 처리하는 수봉트랩(5-2);
상기 정제장치(5)로부터 정제된 오일가스, 상기 침전비중조로부터 정제된 오일가스가 일시적으로 저장되는 리시버탱크(14);
상기 리시버탱크로부터 오일가스를 필터링하는 생성유오일필터(16);
상기 생성유 오일필터로부터 필터링 된 오일가스를 저장하는 저장탱크(17);
상기 환류반응기 및 상기 생성유오일필터로부터 이동되는 탄소화합물이 일시적으로 저장되는 탄소화합물 저장고(15);
상기 탄소화합물 저장고(15)로부터 이동되는 탄소화합물을 자장 열분해하는 열분해반응기(20); 및
상기 정제장치(5) 및 상기 열분해반응기로부터 이동되는 혼합폐기물을 연소시키는 연소기(22);를 포함하며,
상기 액상반응기(4)가 합성고분자 폐기물, 재생 중질유, 재생 탄소화합물을 용융시킬 때, 액상반응기(4)에는 자성회가 투입되며, 투입된 자성회에 마이크로웨이브를 가하여 액상반응기(4) 내부의 전열면적을 확대시키고 열분해 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는,
합성고분자 폐기물, 재생 중질유, 재생 탄소화합물을 이용한 재생 열분해 유화 시스템.
A fixed quantity dosing device (2) into which synthetic polymer waste, regenerated heavy oil, and regenerated carbon compounds are introduced;
An extrusion dryer (3) for drying the synthetic polymer waste, regenerated heavy oil, and regenerated carbon compounds, which are moved from the metered dose injector (2);
A liquid phase reactor (4) for melting synthetic polymer waste, regenerated heavy oil, and regenerated carbon compounds moved from the extrusion dryer (3);
Refining apparatus (5) for purifying organic volatile compounds, halogenated hydrocarbons, oil gas from the liquid phase reactor (4);
A liquid phase reservoir 8 temporarily storing the synthetic polymer compound moved from the liquid phase reactor 4;
A reflux reactor (10) for pyrolytic oil gasification of the synthetic polymer compound moved from the liquid reservoir (8);
A sublimation material recovery reactor (11) through which oil gas and high boiling point gas moved from the reflux reactor are passed;
An oil trap condensation apparatus 12 including at least one precipitation specific gravity tank and refining the oil gas and the high boiling point gas which are moved from the sublimation material recovery reactor;
A water trap (5-2) for treating the non-condensed gas moved from the precipitation specific gravity tank;
A receiver tank 14 for temporarily storing the oil gas purified from the refining apparatus 5 and the oil gas purified from the precipitation specific gravity tank;
Produced oil filter 16 for filtering the oil gas from the receiver tank;
A storage tank 17 for storing the oil gas filtered from the generated oil oil filter;
A carbon compound reservoir (15) for temporarily storing carbon compounds moved from the reflux reactor and the produced oil filter;
A pyrolysis reactor (20) for magnetically pyrolyzing the carbon compound moved from the carbon compound reservoir (15); And
And a combustor 22 for combusting the mixed waste moved from the purification apparatus 5 and the pyrolysis reactor.
When the liquid phase reactor 4 melts the synthetic polymer waste, the regenerated heavy oil, and the regenerated carbon compound, the magnetic ash is injected into the liquid phase reactor 4, and microwaves are added to the injected magnetic ash to transfer heat inside the liquid phase reactor 4. Characterized by enlarging the area and increasing the pyrolysis temperature,
Regenerative pyrolysis emulsification system using synthetic polymer waste, regenerated heavy oil, and regenerated carbon compounds.
상기 액상반응기(4)가 하나 이상의 병렬구조로 이루어지며, 상기 다수의 액상반응기(4)는 상기 액상 저장고에 액상화된 합성고분자화합물을 투입하는 것을 특징으로 하는 재생 열분해 유화시스템.
The method of claim 1,
The liquid phase reactor (4) is made of one or more parallel structure, the plurality of liquid phase reactor (4) is a regeneration pyrolysis emulsification system, characterized in that the liquefied synthetic polymer compound to the liquid reservoir.
상기 정제장치(5)는 오일트랩; 수분트랩; 중화장치;를 포함하며 상기 중화장치에서 중화되지 않은 잔류화합물은 상기 연소기에서 처리하는 것을 특징으로 하는 재생 열분해 유화 시스템.
The method of claim 2,
The purification device (5) is an oil trap; Moisture trap; And a neutralizing device, wherein the residual compound that is not neutralized in the neutralizing device is processed in the combustor.
상기 오일트랩 응축장치는 다수의 침전비중조의 병렬구조로 이루어지며 뒤에 병렬연결된 침전비중조는 앞에 연결된 침전비중조 크기의 절반인 것을 특징으로 하는 재생 열분해 유화 시스템.
The method of claim 3,
The oil trap condensing device is made of a parallel structure of a plurality of sedimentation gravity tank, and the sedimentation gravity tank connected in parallel in the rear is half the size of the sedimentation gravity tank connected in front.
The regenerative pyrolysis emulsion system according to claim 4, wherein the reflux reactor has a horizontal oil gasification reactor, and the horizontal oil gasification reactor is tapered.
(b) 액상 반응기의 온도를 200℃로 유지하며 수분이 제거된 원료를 상기 액상 반응기에 연속적으로 투입하는 단계;
(c) 상기 액상반응기(4)를 250℃로 30~60분 유지하는 단계;
(d) 상기 액상반응기(4)를 300℃로 30~120분 유지하는 단계;
(e) 상기 액상반응기(4)를 350℃로 30~120분 유지하는 단계;
(f) 정제장치(5)에서 상기 액상반응기(4)에서 가스화된 유기성휘발성화합물, 할로겐탄화수소 및 저비점오일가스를 정제하는 단계;
(g) 상기 액상반응기(4)에서 액상화 된 원료를 액상 저장고에서 저장하는 단계;
(h) 상기 액상저장고(8)에 저장된 액상화된 원료를 환류반응기에 투입하는 단계;
(i) 상기 환류 반응기에서 발생된 오일가스를 승화물질회수반응기로 통과시키는 단계; 및
(j) 상기 승화물질회수반응기를 통과한 오일가스를 정제하는 단계;를 포함하며,
상기 (c), (d), (e) 단계에서, 상기 액상반응기(4)에 자성회가 투입되며, 투입된 자성회에 마이크로웨이브를 가하여 액상반응기(4) 내부의 전열면적을 확대시키고 열분해 온도를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 재생 열분해 유화 방법.
(a) adding synthetic polymer waste, regenerated heavy oil, and regenerated carbon compounds to the extrusion dryer (3) through a fixed quantity dosing device (2) to remove moisture;
(b) maintaining a temperature of the liquid phase reactor at 200 ° C. and continuously introducing the raw material from which water is removed into the liquid phase reactor;
(c) maintaining the liquid phase reactor 4 at 250 ° C. for 30 to 60 minutes;
(d) maintaining the liquid phase reactor 4 at 300 ° C. for 30 to 120 minutes;
(e) maintaining the liquid phase reactor 4 at 350 ° C. for 30 to 120 minutes;
(f) purifying the organic volatile compound, halogenated hydrocarbon, and low boiling oil gas gasified in the liquid phase reactor (4) in the refining apparatus (5);
(g) storing the raw material liquefied in the liquid phase reactor (4) in a liquid reservoir;
(h) injecting the liquefied raw material stored in the liquid reservoir 8 into a reflux reactor;
(i) passing the oil gas generated in the reflux reactor to a sublimation material recovery reactor; And
(j) purifying the oil gas passing through the sublimation material recovery reactor;
In the steps (c), (d), (e), the magnetic ash is added to the liquid phase reactor (4), by applying a microwave to the injected magnetic ash to enlarge the heat transfer area inside the liquid phase reactor (4) and pyrolysis temperature Regeneration pyrolysis emulsification method, characterized in that for increasing.
The method of claim 8, wherein the liquid phase reactor is one or more regeneration pyrolysis emulsification method characterized in that it is provided in parallel.
(k) 상기 환류반응기에서 배출된 탄소화합물을 탄소화합물 저장고에 저장하는 단계;
(l) 상기 탄소화합물 저장고의 탄소화합물을 열분해반응기에 투입하고 자기력을 이용하여 이온화 열분해하는 단계; 및
(m) 이온화 열분해되어 자성을 띄게 된 탄소화합물을 상기 정량투입장치(2)로 재투입하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 열분해 유화 방법.10. The method of claim 9,
(k) storing the carbon compound discharged from the reflux reactor in a carbon compound reservoir;
(l) injecting the carbon compound of the carbon compound reservoir into a pyrolysis reactor and ionizing pyrolysis using a magnetic force; And
(m) re-introducing the carbon compound, which is ionized pyrolyzed to become magnetic, into the quantitative input device (2).
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2012
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