KR20030069367A - 각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및장치 - Google Patents

각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 폐유로부터 폐기물과 혼합오일(물과 기름)을 분리 유화시켜 재사용 가능하도록 에멀젼화 된 연료유를 얻을 수 있도록 한 각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 각종 폐유로부터 에멀젼화 된 연료유를 얻기 위한 제조방법상 특징은, 수집된 각종 폐유를 보일러와 연결된 가열탱크에 넣고 200℃이상으로 급 가열 교반하는 단계와; 상기 가열 교반된 폐유를 원심분리기의 회전체를 통과시키면서 혼합유(물+기름)와 폐기물을 분리 저장하는 단계 및; 상기 분리 저장된 혼합유를 교반탱크에 넣고 교반 함과 동시에 촉매제를 투입하고 상기 교반기와 연결된 유화기를 수회 강제 순환시켜 유수 분리가 방지되도록 유화시켜 에멀젼화 된 정제 연료유를 얻는 단계로 이루어진 것이다.
또한 각종 폐유로부터 에멀젼화 된 연료유를 얻기 위한 제조장치의 특징은, 보일러(110)와 연결되고 수집된 각종 폐유를 넣고 급 가열함과 동시에 서서히 교반하기 위한 교반기(120)가 구비된 가열탱크(100)와; 상기 가열탱크(100)에서 가열 교반된 폐유를 폐기물과 혼합유(물+기름)로 분리하기 위하여 고속으로 회전되는 회전체(210)가 구비된 원심분리기(200)와; 상기 원심분리기(200)에서 분리된 혼합유를 교반하기 위한 교반기(310)와, 혼합유의 유화를 촉진시키기 위한 첨가제 투입구(320) 및 혼합유의 유화를 위한 유화기(330)가 상호 연결 구성된 교반탱크(300) 및; 정제유를 저장하기 위한 정제유 저장탱크(400)로 구성된다.

Description

각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및 장치{Method for extracting an emulsion type fuel oil from all sorts of defective oil and apparatus for the same}
본 발명은 발생원으로부터 수거된 각종 폐유로부터 폐기물과 혼합오일(물과 기름)을 분리 유화시켜 재사용 가능하도록 에멀젼화 된 연료유를 얻을 수 있도록한 각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
종래 산업체나 정유공장, 자동차 정비공장, 선박 등에서 발생되는 각종 폐유는 그 배출량이 상당하다. 그리고 배출되는 각종 폐유는 일부는 재 연료로 정제 사용되거나 아니면 상당한 량이 그냥 폐기되고 있는 실정이어서 폐 자원의 낭비 초래는 물론 토양이나 지하수, 강, 대기 오염 등의 심각한 환경문제를 야기하고 있는 실정이다.
예컨대 원유 수송선의 청소시 나오는 폐 원유 즉 뻘과 물, 원유, 기타 오염물질이 혼합되어 있는 슬러지(SLUDGE)를 저장탱크에 저장하였다가 이를 유수 분리 작업을 하기 위하여 끓여서 식힌 후 위로 부상된 원유는 뽑아서 판매하고 나머지 유분이 있는 물은 그대로 버리며, 원유 등이 혼합되어 있는 뻘 은 대부분 불법 처리되고 있는 실정이다.
그리고 각종 산업체에서 나오는 폐유 역시 산업폐기물 처리업자에게 용역을 주어 처리하고 있으나, 수거된 폐유 중 그 일부는 자체 소각 처리하고 나머지는 폐유 정제업자들에게 넘어가 원시적인 방법으로 가마 등에 끓인 연후에 식혀서 부상된 폐유는 팔고 나머지 밑에 침전된 오물 등은 불법처리하고 있는 실정이다.
또한 각종의 정비공장에서 발생되는 폐 엔진오일 역시 일부는 정제업자가 매입 정제하기도 하지만 그 처리의 한계가 있으며, 톱밥과 같은 가연성물질과 혼합하여 직화로의 연료로 극히 제한 사용되고 있는 실정에 있다.
한편 근자에는 각종 폐유의 불법 폐기에 따른 폐 자원의 낭비를 막고 환경의 오염도 줄이기 위해 각종 폐유의 재생방법과 장치들이 다양하게 제안되고 있으나,실제적으로 유수 분리의 문제와 더불어 재생 방법 및 장치가 매우 복잡 난해하고, 또한 막대한 설비 비용의 부담이라는 각종의 문제로 인해 활성화되고 있지 못하고 있으며, 이러한 현실은 지하 자원이 풍족하지 못한 우리나라로서는 여간 애석한 일이 아니며, 외화낭비를 초래하게되는 국가 산업 발전의 저해 요인으로도 작용하고 있는 것이다.
따라서 본 발명은 이와 같은 제반 사정을 감안하여 물, 원유 슬래그, 뻘, 오물 등이 혼합된 각종 폐유를 폐기물과 혼합류(물+기름)로 확실하게 분리하고, 분리된 혼합류를 유화 교반시켜 유수 분리가 되지 않아 재사용 가능한 에멀젼 연료유를 얻을 수 있도록 한 각종 폐유로부터 에멀젼 연료유를 얻기 위한 제조방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 본 발명에 따른 연료유의 제조 공정도;
도2는 본 발명에 따른 연료유의 개략적인 제조 장치도이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호 설명※
100: 가열탱크 110: 보일러
120: 교반기 200: 원심분리기
210: 회전체 230: 혼합유 저장탱크
300: 교반탱크 310: 교반기
320: 첨가제 투입구 330: 유화기
400: 정제유 저장탱크 P1,P2,P3,P4:오일펌프
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에멀젼 연료유의 제조방법상 특징은, 수집된 각종 폐유를 보일러와 연결된 가열탱크에 넣고 200℃이상으로 급 가열 교반하는 단계와, 상기 가열 교반된 폐유를 원심분리기의 회전체를 통과시키면서 혼합유(물+기름)와 폐기물을 분리 저장하는 단계와, 상기 분리 저장된 혼합유를 교반탱크에 넣고 교반 함과 동시에 첨가제를 투입하고 상기 교반기와 연결된 유화기를 수회 강제 순환시켜 유수분리가 방지되도록 유화시켜 에멀젼화 된 정제 연료유를 얻는 단계로 이루어진 점에 있다.
본 발명에 따른 에멀젼 연료유의 제조장치 상 특징은, 보일러와 연결되고 수집된 각종 폐유를 넣고 200℃이상으로 급 가열하고, 교반하기 위한 교반기가 구비된 가열탱크와, 상기 가열탱크에서 가열 교반된 폐유를 폐기물과 혼합유(물+기름)로 분리하기 위하여 고속으로 회전되는 회전체가 구비된 원심분리기와, 상기 원심 분리된 혼합유를 교반하기 위한 교반기와 첨가제 투입구 및 유수 분리를 방지하기 위한 유화기가 연결 구성된 교반탱크 및 정제유 저장탱크를 포함하여서된 점에 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1 및 도2는 본 발명에 따른 각종 폐유를 연료유로 사용 가능하도록 에멀젼화 시키기 위한 제조 공정 및 장치도 이다.
본 발명에 있어서, 발생원으로부터 수집되는 엔진 폐유나 벙커C유 등의 각종 폐유에는 물, 기름, 뻘, 슬래그, 오물 등이 포함되어 있다.
이러한 폐유는 도1에 도시된 각 공정을 거치면서 사용 가능한 연료유로 재생되는 것으로서, 즉 수집된 각종 폐유는, 보일러와 연결된 가열탱크에 넣고 150℃이상으로 가열 교반하는 단계와, 상기 가열 교반된 폐유를 원심분리기의 회전체를 통과시키면서 혼합유(물+기름)와 폐기물을 분리 저장하는 단계와, 상기 분리 저장된 혼합유를 교반탱크에 넣고 교반함과 동시에 첨가제를 투입하고 상기 교반기와 연결된 유화기를 수회 강제 순환시켜 유수 분리가 방지되도록 유화시켜 에멀젼화 된 정제 연료유를 얻는 단계를 통해 제조된다.
한편, 각종 폐유를 연료유로 재상하기 위한 장치는 도2에 도시된 바와 같이각종 폐유를 수우프 상태로 급속 가열 교반하기 위한 가열탱크(100)와, 폐기물 및 혼합유로 분리 처리하기 위한 원심분리기(200) 및 분리된 혼합유를 유화 처리하기 위한 유화기를 포함하는 교반탱크(300)로 구성된다.
각종 폐유를 넣고 수우프 상태로 급속 가열하기 위한 가열탱크(100)는, 폐유를 약 150℃ 이상으로 급속 가열하기 위한 보일러(110)가 연결 설치되고, 가열탱크(100)내부로는 가열되는 폐유를 잘 저어주기 위한 교반기(120)가 설치되어 있다.
가열탱크(100)에서 가열되는 폐유는 그 종류에 따라 약간씩 정도의 차이는 있지만 대체적으로 약 20-30분 정도의 범위 내에서 급 가열하는 것이 바람직하다.
원심분리기(200)는 가열탱크(100)와 연결 구성되고 수우프 상태로 가열된 폐유를 오일펌프(P1)로 펌핑 받아 폐기물과 폐유에 포함된 혼합유(물과 기름)를 상호 분리하기 위하여 고속으로 회전되는 회전체(210)를 포함하는 바, 여기서 회전체(210)는 원추형이 바람직하나 특정의 형태에 한정될 필요는 없으며, 또한 회전체(210)에는 폐기물과 혼합유를 분리하기 위한 0.5㎜이하의 미세공을 갖는 걸름망체를 설치하여 물 또는 기름입자는 통과시키고, 슬러지 형태의 폐기물은 통과되지 못하도록 하여 확실한 분리가 이루어지도록 구성되어 있다.
한편, 원심분리기(200)에서 분리된 폐기물은 별도의 폐기물 저장탱크(220)로 보내지고, 혼합유는 오일펌프(P2)에 의해 또 다른 혼합유 저장탱크(230)로 분리 저장된다.
그리고 원심분리기(200)의 회전체(210)에 의해 분리되는 폐기물은 매립에 지장이 없는 정도의 유분이 묻어나지 않는 상태로 분리된다.
교반탱크(300)는 혼합유 저장탱크(230)로부터 오일펌프(P3)에 의해 혼합유(물+기름)가 펑핑 저장되는 바, 그 내부로는 펑핑되는 혼합유를 골고루 저어주기 위한 교반기(310) 및 혼합유의 유화 촉진을 위한 첨가제 투입구(320)가 설치되어 있으며, 교반탱크(300)로는 오일펌프(P4)로 강제 순환되는 혼합유를 유화시키기 위한 유화기(330)가 순환관(340)으로 연결 구성되어 있다.
본 발명에 있어서 유화기(330)는 혼합물의 확실한 유화를 위해 약5000-7000의 RPM을 갖는 것이 바람직하며, 오일펌프(P4)와 순환관(340)을 통해 수회정도 강제 순화시켜 주는 것이 바람직하다.
한편, 교반탱크(300)의 혼합유를 유화 촉진을 위해 투입되는 첨가제는 폐유 1드럼 당 1ℓ정도가 가장 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 분리된 혼합유의 점도 정도에 따라 그 첨가량을 달리 할 수 도 있음은 물론이다.
그리고 교반탱크(300)로부터 유화 정제된 혼합유는 최종 정제유 저장탱크(400)에 저장 보관되도록 구성된 것이다.
이와 같은 본 발명의 제조 공정을 통해 각종 폐유의 제조 공정 상태를 설명하면 우선 수집된 각종 폐유는 가열 저장단계의 가열탱크(100)에 넣어져 보일러(110)에 의해 고온으로 급속 가열(약 20-30분간)됨과 동시에 교반기(120)에 의해 서서히 교반되어 지며, 이 때 가열탱크(100)에서 가열되는 폐유는 물과 기름, 뻘, 슬래그 등이 혼합되어진 수우프 상태로 된다.
그런 다음 수우프 상태로 가열된 상기 가열탱크(100)내의 폐유는오일펌프(P1)에 의해 분리 저장단계의 원심분리기(200)의 회전체(210)로 투입되는 바, 이 때 회전체(210)내로 유입된 수우프 상태의 폐유는 회전체(210)가 고속으로 회전되는 것에 의해 물리적인 작용을 받아 폐기물과 혼합유로 분리되어 폐기물은 폐기물 저장탱크(220)로 유입되고, 혼합유는 오일펌프(P2)에 의해 혼합유 저장탱크(230)로 각각 분리 저장된다.
한편 분리 저장단계에서 혼합유와 분리된 폐기물 저장탱크(220)의 폐기물은 회전체(210)의 물리 작용에 의해 매립이 가능한 정도로 유분이 거의 묻어나지 않는 상태가 되고, 혼합유 저장탱크(230)에 저장된 혼합유는 물과 기름이 분리된 상태로 있게된다.
그리고 상기한 상태로 분리된 혼합유는 다시 오일펌프(P3)에 의해 에멀젼 연료유 재생단계의 교반탱크(300)로 보내어져 교반기(310)에 의해 교반되어지는 바, 이 때 교반탱크(300)내로는 투입구(320)로부터 혼합유의 유화를 촉진시키기 위한 적량의 첨가제가 투입 혼합되며, 첨가제가 혼합된 혼합유는 다시 오일펌프(P4) 작용에 의해 순환관(340)으로 연결된 유화기(330)를 통해 수회 순환시켜 혼합유의 물과 기름을 완전히 유화 시켜준다.
이러한 과정을 통해 폐유를 재생시켜 줌으로서 혼합유는 첨가제와 유화기(330)에 의해 유수 분리가 확실하게 방지되는 에멀젼화 상태의 연료유로 재생되며, 정제유 저장탱크(400)에 저장 보관되는 과정을 통해 연속적인 폐유의 재생이 가능하게 되는 것이며, 오랜 시간이 지나더라도 유수분리가 전혀 발생되지 않고SO2나 CO 및 그을음이 상당히 감소된 양질의 연료유를 얻을 수 있는 것이다.
실시예 1
엔진폐유(엔진폐유40% + 물40% + 벙커C유20% 포함) 5드럼을 상기한 폐유의 제조 공정을 통해 사용 가능한 연료유로 재생하였는 바, 제조 공정 중 엔진 폐유의 가열온도는 200℃정도에서 약 25분간 급 가열한 다음 원심분리기에서 폐기물과 혼합유로 분리하였으며, 분리 저장된 교방탱크(300)의 혼합유로는 첨가제를 약 4ℓ정도 투입하면서 교반기(310)로 서서히 교반함과 동시에 약 5000RPM으로 회전되는 유화기(330)를 통해 약 15분 정도 수회 순환시키는 방법으로 유화시켜 에멀젼화 상태의 연료유 약 3드럼을 제조하였다.
실시예 2
성분 함량을 조금 달리하는 엔진폐유(엔진폐유50% + 물25% + 벙커C유25% 포함) 3드럼을 상기한 실시 예1과 동일한 방법으로 제조하되 첨가제의 투입량만을 달리하여 1드럼 반 정도의 사용 가능한 연료유를 제조하였다.
실험 예
실시 예1 및 실시 예 2와 같이 폐유의 성분 함량을 달리한 상태로 제조된 혼합유를 이용하여 실험한 결과를 각각 표로 나타내었다.
오염물질측정치(산소농도를 보정하지 않은 수치)
실시예1 혼합유 실시예2 혼합유
황산화물(ppm) AVG.250(기준치850) AVG.270
분진(㎎/Sm3) AVG.230 (기준치300) AVG.210
질소산화물(ppm) 50-100 (기준치250) 50-100
일산화탄소(ppm) 100-150(기준치350) 100-150
매연(도) 1도 이하 1도 이하
산소(%) AVG.9.5 AVG.8.5
상기의 측정치에서 알 수 있듯, 성분 함량을 조금 달리한 상태로 제조된 혼합유라 하더라도 연소시 발생되는 오염물질은 모두 기준치 이하의 측정 결과를 얻을 수 있었다.
실시예1 및 2의 혼합유 성분검색치(재 한국석유품질검사소분석치임)
시험항목 시험치
발열량(㎈/g) 8,000
잔류탄소(%) 3.53
수 분(%) 20
회 분(%) 0.30
황 분(%) 0.92
pb(ppm) 21.9
유수분리여부
유수분리유무 실시 예1: 무 실시예2: 무
상기 유수분리 확인은 각 혼합유의 제조일로부터 약16일이 경과한 후에 MASSCYLINDE을 이용한 층분리 건사방법으로 행하였으며, 상당한 기간이 소요되었음에도 불구하고 검사결과 모두 유수분리가 되지 않음을 알 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서는 5드럼의 폐유에서 3드럼 정도의 정제유를 얻을 수 있었지만, 폐유의 질이나 최적의 정제 조건으로 정제한다면 얻어지는 정제유의 양은 달라질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 버려지는 각종 폐유를 폐기물과 혼합류(물+기름)로 확실하게 분리하고, 분리된 혼합류를 유화 교반시켜 유수 분리가 전혀 되지 않는 양질의 에멀젼 연료유를 얻을 수 있음으로서 폐 자원의 재활용 효과와 더불어 폐유의 불법폐기에 따른 환경오염의 피해도 아울러 줄일 수 있는 다중 효과를 갖는 것이다.
비록 본 발명의 첨부된 제조공정이나 장치를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 하기의 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 설계변형이 가능함은 물론이다.

Claims (2)

  1. 각종 폐유로 부터 에멀젼화된 연료유를 얻기 위한 제조방법에 있어서:
    수집된 각종 폐유를 보일러와 연결된 가열탱크에 넣고 200℃이상으로 급 가열 교반하는 단계와;
    상기 가열 교반된 폐유를 원심분리기의 회전체를 통과시키면서 혼합유(물+기름)와 폐기물을 분리 저장하는 단계 및;
    상기 분리 저장된 혼합유를 교반탱크에 넣고 교반 함과 동시에 촉매제를 투입하고 상기 교반기와 연결된 유화기를 수회 강제 순환시켜 유수 분리가 방지되도록 유화시켜 에멀젼화 된 정제 연료유를 얻는 단계;
    를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 각종 폐유로부터 에멀젼화 연료유를 얻기 위한 제조방법.
  2. 각종 폐유로부터 에멀젼화 된 연료유를 얻기 위한 제조장치에 있어서:
    보일러(110)와 연결되고 수집된 각종 폐유를 넣고 200℃이상에서 급 가열함과 동시에 서서히 교반하기 위한 교반기(120)가 구비된 가열탱크(100)와;
    상기 가열탱크(100)에서 가열 교반된 폐유를 폐기물과 혼합유(물+기름)로 분리하기 위하여 고속으로 회전되는 회전체(210)가 구비된 원심분리기(200)와;
    상기 원심분리기(200)에서 분리된 혼합유를 교반하기 위한 교반기(310)와, 혼합유의 유화를 촉진시키기 위한 첨가제 투입구(320) 및 혼합유의 유수분리가 방지되도록 유화시키기 위한 유화기(330)가 상호 연결 구성된 교반탱크(300) 및;
    정제유를 저장하기 위한 정제유 저장탱크(400)로 구성됨을 특징으로 하는 각종 폐유로부터 에멀젼화 연료유를 얻기 위한 제조장치.
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