KR20230155085A - Tar reduction method of waste plastic pyrolysis emulsification facility using red med - Google Patents

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Abstract

열분해 반응 시 소모되는 전기 에너지는 효율적으로 사용하면서 폐플라스틱을 열분해시켜 회수할 수 있는 열분해유의 회수효율은 향상시킴과 동시에 열분해 잔재물의 타르 함량을 대폭 줄일 수 있는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법이 개시된다. 상기 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 효율적인 에너지 사용과 가격이 저렴하고 1회성으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 열분해 반응 후 산화철 형태의 유가금속으로 전환되는 레드머드를 촉매로서 사용하여 열분해유의 회수량은 향상시키고 잔재물의 타르 함량을 대폭 줄일 수 있으므로, 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 발생 등에 의한 부식 문제나 배관 등에 타르가 축적되는 현상을 최소화시켜 연속적인 공정운전이 가능함과 동시에 유지보수 비용을 대폭 절감시켜 유지관리의 어려움은 대폭 줄일 수 있으며, 효율적인 에너지 사용으로 폐플라스틱 열분해 유화시설의 운전비용까지도 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 레드머드 또한 촉매로서 사용된 후 유가금속으로 생산됨으로써 복합재활용을 통한 자원재활용 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.A waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud can efficiently use the electrical energy consumed during the pyrolysis reaction, improve the recovery efficiency of pyrolysis oil that can be recovered by pyrolyzing waste plastic, and significantly reduce the tar content of the pyrolysis residue. A tar reduction method is disclosed. The tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud not only uses energy efficiently, is inexpensive, and can be used one-time, but also uses red mud, which is converted to valuable metal in the form of iron oxide after the pyrolysis reaction, as a catalyst for thermal decomposition. Since the recovery amount of oil can be improved and the tar content of the residue can be significantly reduced, continuous process operation is possible by minimizing corrosion problems caused by tar generation in waste plastic pyrolysis emulsification facilities and tar accumulation in pipes, etc., and at the same time, maintenance costs are reduced. Not only can the operating costs of waste plastic pyrolysis and emulsification facilities be greatly reduced through efficient energy use, but red mud is also used as a catalyst and then produced into valuable metals, thereby facilitating composite recycling. It has the effect of significantly improving resource recycling efficiency.

Description

레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법{TAR REDUCTION METHOD OF WASTE PLASTIC PYROLYSIS EMULSIFICATION FACILITY USING RED MED}Tar reduction method in waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud {TAR REDUCTION METHOD OF WASTE PLASTIC PYROLYSIS EMULSIFICATION FACILITY USING RED MED}

본 발명은 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱을 열분해시켜 열분해유로 회수할 시 발생되는 열분해 잔재물에 섞인 타르를 저감시킬 수 있는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of reducing tar in a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud. More specifically, it relates to a method of reducing tar mixed in the pyrolysis residue generated when waste plastic is pyrolyzed and recovered as pyrolysis oil using red mud. This relates to tar reduction methods in waste plastic pyrolysis emulsification facilities.

일반적으로 폐플라스틱 열분해 유화시설에서는 타르(Tar) 발생을 줄이고자 500℃ 내외에서 장시간 폐플라스틱을 가열함으로써 과잉으로 에너지를 낭비하고 있는 실정이다.In general, waste plastic pyrolysis emulsification facilities waste excessive energy by heating waste plastic at around 500°C for a long time to reduce tar generation.

한편, 상기와 같이 장시간 500℃ 내외에서 폐플라스틱을 가열한다 하더라도 국부적으로 온도가 미치지 못하는 부분에서는 500℃ 보다 낮은 온도에서 폐플라스틱이 열분해 됨으로써 잔재물에 타르가 섞인 상태로 반응이 종료된다.Meanwhile, even if the waste plastic is heated at around 500°C for a long time as described above, the waste plastic is thermally decomposed at a temperature lower than 500°C in areas where the temperature does not reach the local area, and the reaction ends with tar mixed in the residue.

이와 같이 열분해 잔재물에 타르가 섞인 상태로 반응이 종료되면 열분해 가스가 통과되는 배관과 열분해로 반응기 하부에 타르가 축적됨으로써 연속적인 공정 운전을 할 수 없다는 문제점이 있다.In this way, if the reaction is terminated with tar mixed in the pyrolysis residue, tar accumulates in the piping through which the pyrolysis gas passes and in the lower part of the pyrolysis reactor, making continuous process operation impossible.

이에 따라, 최근에는 타르를 저감하기 위한 기술로 촉매 열분해 반응 시 사용되는 제올라이트 계열의 촉매를 사용하는 방법을 사용하고 있는 실정이나, 상기 촉매 열분해 반응 시 제올라이트 계열의 촉매를 사용하는 방법의 경우, 촉매 표면적을 넓게 제조하기 위한 비용 때문에 가격이 고가이며, 타르의 특성 상 다양한 물질이 촉매 표면에서 반응하면서 시간이 지날수록 타르 전환율이 급격하게 감소하게 됨으로써 폐플라스틱 열분해 시 타르 저감에 높은 효과를 가져도 비용 때문에 지속적으로 사용하기에는 많은 어려움이 따른다는 문제점이 있다.Accordingly, recently, a method of using a zeolite-based catalyst used during a catalytic pyrolysis reaction has been used as a technology to reduce tar. However, in the case of a method of using a zeolite-based catalyst during the catalytic pyrolysis reaction, the catalyst The price is high due to the cost of manufacturing a large surface area, and due to the nature of tar, various substances react on the catalyst surface and the tar conversion rate decreases rapidly over time, so even though it is highly effective in reducing tar during thermal decomposition of waste plastic, it is expensive. Therefore, there is a problem that it is difficult to use it continuously.

대한민국 등록특허공보 제10-0945529호(2010.02.25.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0945529 (2010.02.25.)

본 발명의 목적은 열분해 반응 시 소모되는 전기 에너지는 효율적으로 사용하면서 폐플라스틱을 열분해시켜 회수할 수 있는 열분해유의 회수효율은 향상시킴과 동시에 열분해 잔재물의 타르 함량을 대폭 줄일 수 있는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to improve the recovery efficiency of pyrolysis oil that can be recovered by pyrolyzing waste plastic while efficiently using the electrical energy consumed during the pyrolysis reaction, and to significantly reduce the tar content of the pyrolysis residue. It provides a tar reduction method for plastic pyrolysis emulsification facilities.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other detailed purposes of the present invention will be clearly understood and understood by experts or researchers in this technical field through the detailed contents described below.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐플라스틱에 촉매로서 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 상하 방향으로 구간별로 분할되어 개별적으로 온도를 조절하면서 열분해가 가능한 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입한 후, 열분해 반응 시간에 따라 다면분할 전열 열분해 반응기 내부의 온도를 구간별로 개별적으로 조절하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하여 저온 열분해 촉매 화학 반응을 시킴으로써, 폐플라스틱의 저온 열분해 촉매 화학 반응 시 과잉 에너지 소비는 최소화시키면서 열분해유의 회수율을 상승시킴과 동시에 열분해 잔재물에 섞인 타르 함량을 저감시킬 수 있는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법을 제시한다.In order to achieve the above object, the present invention introduces a waste plastic mixture mixed with waste plastic and red mud as a catalyst into a multi-divided electrothermal pyrolysis reactor that is divided into sections in the vertical direction and allows pyrolysis while individually controlling the temperature, Depending on the pyrolysis reaction time, the temperature inside the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor is individually controlled for each section, and the waste plastic mixture is heated to perform a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction, thereby minimizing excess energy consumption during the low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction of waste plastic. We present a tar reduction method for waste plastic pyrolysis emulsification facilities using red mud, which can increase the recovery rate of oil and simultaneously reduce the tar content mixed in pyrolysis residues.

예를 들면, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기는 상부에서 하부방향으로 제1 내지 제5 구간으로 분할되어, 열분해 반응 초기부터 30분까지는 제1 내지 제5 구간 전체에 걸쳐 내부 온도를 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하다가, 열분해 반응 30분 이후부터는 30분 간격으로 제1 구간부터 제4 구간까지 순차적으로 계단식으로 내부 온도를 450℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열할 수 있다.For example, the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor is divided into first to fifth sections from top to bottom, maintaining the internal temperature at 500°C throughout the first to fifth sections from the beginning of the pyrolysis reaction to 30 minutes. While heating the waste plastic mixture, from 30 minutes after the thermal decomposition reaction, the waste plastic mixture can be heated sequentially in steps from the first section to the fourth section at 30-minute intervals while maintaining the internal temperature at 450°C.

예를 들면, 상기 폐플라스틱 혼합물은 상기 폐플라스틱에 폐플라스틱 무게의 10중량%의 레드머드를 혼합하여 형성되는 것이 바람직하다.For example, the waste plastic mixture is preferably formed by mixing the waste plastic with 10% by weight of red mud based on the weight of the waste plastic.

한편, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물의 상부에는 레드머드를 더 적층시켜, 열분해 반응 시 폐플라스틱 혼합물 상부에 적층된 레드머드가 중력에 의해 폐플라스틱 혼합물의 상부에서부터 하부 방향으로 하강하면서 폐플라스틱과 열분해 반응 후반기까지 지속적으로 반응할 수 있도록 한다.Meanwhile, red mud is further layered on the top of the waste plastic mixture introduced into the multi-split electrothermal pyrolysis reactor, and during the thermal decomposition reaction, the red mud layered on top of the waste plastic mixture descends from the top of the waste plastic mixture to the bottom by gravity. This allows the waste plastic to continue to react until the latter half of the thermal decomposition reaction.

여기서, 상기 폐플라스틱 혼합물은 상기 폐플라스틱에 폐플라스틱 무게의 5중량%의 레드머드를 혼합하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 폐플라스틱 혼합물의 상부에는 폐플라스틱 무게의 적어도 5중량%에 해당하는 레드머드를 적층시킬 수 있다.Here, the waste plastic mixture is preferably formed by mixing the waste plastic with red mud of 5% by weight of the weight of the waste plastic, and red mud corresponding to at least 5% by weight of the weight of the waste plastic is placed at the top of the waste plastic mixture. can be laminated.

상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 가격이 매우 저렴하여 1회성으로 사용 가능한 레드머드를 촉매로서 사용함과 동시에 열분해 반응 시간에 따라 다면분할 전열 열분해 반응기의 필요 구간만 내부 온도를 과잉 분해 온도인 500℃로 유지하고 나머지 부분은 열분해 적정 온도인 450℃ 유지하면서 폐플라스틱을 열분해시킴으로써 에너지를 효율적으로 사용하면서도 열분해유의 회수효율을 향상시키면서 열분해 잔재물의 타르는 대폭 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the tar reduction method of waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention uses red mud, which is very inexpensive and can be used once, as a catalyst, and at the same time, depending on the pyrolysis reaction time, By maintaining the internal temperature of only the required section of the split electrothermal pyrolysis reactor at 500℃, which is the excessive decomposition temperature, and pyrolyzing waste plastic while maintaining the appropriate pyrolysis temperature of 450℃ for the remaining parts, pyrolysis is achieved while using energy efficiently and improving the recovery efficiency of pyrolysis oil. There is an effect of significantly reducing the tar in the residue.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 구간별로 개별적으로 온도 조절되면서 열분해가 가능한 다면분할 전열 열분해 반응기를 통해 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물을 가열함으로써 국부적으로 온도가 미치지 못하는 부분 없이 폐플라스틱 혼합물 전체를 반응시간 동안 고르게 가열하여 국부적으로 낮은 온도에서 폐플라스틱 혼합물이 낮은 온도에서 열 분해되면서 타르가 잔재물에 섞이는 현상을 방지함으로써 열분해 반응이 종료된다 하더라도 열분해 가스가 통과되는 배관과 다면분할 전열 열분해 반응기 하부에 타르가 축적되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention is a multi-split electrothermal pyrolysis reactor capable of thermal decomposition while controlling the temperature individually for each section. By heating the plastic mixture, the entire waste plastic mixture is heated evenly during the reaction time without any local temperature falling short, causing a thermal decomposition reaction by preventing tar from mixing with the residue as the waste plastic mixture is thermally decomposed at a low temperature locally. Even if this is terminated, it has the effect of preventing tar from accumulating in the piping through which pyrolysis gas passes and in the lower part of the multi-split electrothermal pyrolysis reactor.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 폐플라스틱에 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입함과 동시에, 상기 폐플라스틱 혼합물 상부에 레드머드를 더 적층시킴으로써, 열분해 반응 시 폐플라스틱 혼합물 상부에 적층된 레드머드가 중력에 의해 폐플라스틱 혼합물의 상부에서부터 하부방향으로 하강하면서 폐플라스틱과 열분해 반응 후반까지 지속적으로 반응할 수 있도록 하여 레드머드의 촉매 효과를 극대화시킴으로써 열분해 반응 잔여물의 타르 저감 효율과 열분해유의 회수율을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention is to introduce the waste plastic mixture mixed with waste plastic and red mud into the multi-faceted electrothermal pyrolysis reactor, and at the same time, By layering more red mud on top of the waste plastic mixture, during the pyrolysis reaction, the red mud layered on top of the waste plastic mixture descends from the top of the waste plastic mixture toward the bottom by gravity and continues to react with the waste plastic until the latter half of the pyrolysis reaction. By maximizing the catalytic effect of red mud, the tar reduction efficiency of pyrolysis reaction residues and the recovery rate of pyrolysis oil can be further improved.

궁극적으로, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 효율적인 에너지 사용과 가격이 저렴하고 1회성으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 열분해 반응 후 산화철 형태의 유가금속으로 전환되는 레드머드를 촉매로서 사용하여 열분해유의 회수량은 향상시키고 잔재물의 타르 함량을 대폭 줄일 수 있도록 한다.Ultimately, the tar reduction method of waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention not only uses energy efficiently, is inexpensive, and can be used one-time, but also converts it into valuable metal in the form of iron oxide after the pyrolysis reaction. By using the converted red mud as a catalyst, the recovery amount of pyrolysis oil can be improved and the tar content of the residue can be significantly reduced.

따라서, 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 발생 등에 의한 부식 문제나 배관 등에 타르가 축적되는 현상을 최소화시켜 연속적인 공정운전이 가능함과 동시에 유지보수 비용을 대폭 절감시켜 유지관리의 어려움은 대폭 줄일 수 있으며, 효율적인 에너지 사용으로 폐플라스틱 열분해 유화시설의 운전비용까지도 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 레드머드 또한 촉매로서 사용된 후 유가금속으로 생산됨으로써 복합재활용을 통한 자원재활용 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, continuous process operation is possible by minimizing corrosion problems caused by tar generation in waste plastic pyrolysis emulsification facilities and tar accumulation in pipes, etc., and at the same time, maintenance costs can be greatly reduced, thereby significantly reducing maintenance difficulties. Not only can the operating cost of waste plastic pyrolysis and emulsification facilities be significantly reduced through efficient use of energy, but red mud is also used as a catalyst and then produced into valuable metals, which has the effect of significantly improving resource recycling efficiency through composite recycling.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other effects of the present invention will be readily apparent and understood by experts or researchers in the technical field through the specific details described below or during the process of implementing the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에 사용되는 다면분할 전열 열분해 반응기를 도시한 도면
도 2는 실시예 1에 의한 열분해 TGA 결과를 도시한 그래프
도 3은 비교예 1에 의한 열분해 TGA 결과를 도시한 그래프Figure 1 is a view showing a multi-faceted electrothermal pyrolysis reactor used in the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the results of pyrolysis TGA according to Example 1
Figure 3 is a graph showing the results of pyrolysis TGA according to Comparative Example 1.

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.Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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 갖는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning. No.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Below, with reference to the drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.

먼저, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 기존 열분해 유화시설에서 열분해 반응 후 남은 잔재물과 열분해 가스 중 타르를 저감하는 방법으로서, 전기를 이용한 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 폐플라스틱과 레드머드(보크사이트 잔사물)를 소정비율로 혼합하여, 산소가 없는 열분해 반응 시 레드머드의 산화철과 알루미나 등의 성분이 촉매로 작용할 수 있도록 하여 고분자인 폐플라스틱의 열분해를 촉진시켜 줄 수 있도록 한다.First, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention is a method of reducing tar among the residues and pyrolysis gases remaining after the pyrolysis reaction in the existing pyrolysis emulsification facility, and is a method of reducing tar in the pyrolysis gas using electricity. Inside the electrothermal pyrolysis reactor, waste plastic and red mud (bauxite residue) are mixed in a predetermined ratio so that components such as iron oxide and alumina of red mud can act as catalysts during a pyrolysis reaction without oxygen, thereby converting waste plastic, which is a polymer, into a catalyst. It can promote thermal decomposition.

일반적으로 레드머드는 알루미늄을 얻는 과정에서 생성되는 부산물로 내부에 다양한 금속이 산화물(Fe2O3, Al2O3, TiO2, CaO, SiO2, Na2O)의 형태로 남아있게 된다.In general, red mud is a by-product produced in the process of obtaining aluminum, and various metals remain inside it in the form of oxides (Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , CaO, SiO 2 , Na 2 O).

이와 같이 산화물의 형태로 남아 있는 금속은 산소가 없는 다면분할 전열 열분해 반응기 내부의 온도가 450℃ 이상이 되어 산소가 분리될 수 있는 조건이 형성되면 일부 금속들이 촉매로 작용할 수 있는 환경이 조성된다.As for the metals remaining in the form of oxides, when the temperature inside the oxygen-free multi-split electrothermal pyrolysis reactor is above 450°C and conditions for oxygen to be separated are created, an environment is created in which some metals can act as catalysts.

따라서, 상기와 같이 내부에 다양한 금속이 산화물의 형태로 남아 있는 레드머드를 촉매로 활용하여 폐플라스틱을 열분해 하게 되면 고분자 물질인 폐플라스틱의 탄소체인이 쉽게 끊어질 수 있으므로, 탄소체인의 길이에 따라 열분해 가스와 열분해유로 변화될 수 있다.Therefore, when waste plastic is pyrolyzed using red mud, which has various metals remaining in the form of oxides inside as a catalyst, as described above, the carbon chain of the waste plastic, which is a polymer material, can be easily broken, so depending on the length of the carbon chain, It can be converted into pyrolysis gas and pyrolysis oil.

그러므로, 폐플라스틱의 열분해 반응 후 남는 고분자 물질은 타르의 형태로 열분해 가스가 배출되어 온도가 낮아지는 곳과 열분해 잔재물이 남아 있는 곳에 남게 되어 끈적끈적하게 달라붙게 되며, 이와 같은 타르를 저감시키게 되면 열분해유 회수율이 증가하고 열분해 가스가 통과되는 배관과 다면분할 전열 열분해 반응기 하부에 타르가 축적되는 현상을 방지하게 됨으로써 열분해 유화시설을 유지보수하기 위한 운행정지 없이 장기간 운영할 수 있다.Therefore, the polymer material remaining after the pyrolysis reaction of waste plastic remains in the form of tar where the pyrolysis gas is discharged and the temperature is lowered and where the pyrolysis residue remains, and sticks to it. When this tar is reduced, pyrolysis occurs. By increasing the oil recovery rate and preventing the accumulation of tar in the pipes through which pyrolysis gas passes and in the lower part of the multi-split electrothermal pyrolysis reactor, the pyrolysis emulsification facility can be operated for a long period of time without stopping for maintenance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에 사용되는 다면분할 전열 열분해 반응기를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a multi-faceted electrothermal pyrolysis reactor used in the tar reduction method of a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에 사용되는 열분해 반응기로는 상하 방향으로 구간별로 분할되어 개별적으로 온도를 조절하면서 열분해가 가능한 다면분할 전열 열분해 반응기(110)를 사용할 수 있다.Referring to Figure 1, the pyrolysis reactor used in the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention is divided into sections in the up and down directions, allowing pyrolysis while individually controlling the temperature. A multi-division electrothermal pyrolysis reactor (110) can be used.

예를 들면, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110)는 상부에서 하부방향으로 순차적으로 제1 구간 내지 제5 구간(S1)(S2)(S3)(S4)(S5)으로 분할되어 각 구간별로 온도를 개별적으로 조절할 수 있다.For example, the multi-division electrothermal pyrolysis reactor 110 is sequentially divided from the top to the bottom into first to fifth sections (S1) (S2) (S3) (S4) (S5), and the temperature for each section is adjusted. can be adjusted individually.

한편, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 상부에는 열분해 가스가 배출되는 가스 배출관(111)이 연결될 수 있으며, 하부면에는 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 유동가스를 투입할 수 있는 유동가스 유입관(112)이 연결될 수 있다.On the other hand, a gas discharge pipe 111 through which pyrolysis gas is discharged may be connected to the upper part of the multi-division electrothermal pyrolysis reactor 110, and a fluidizing gas through which fluidizing gas can be introduced into the multi-division electrothermal pyrolysis reactor 110 may be connected to the lower surface. The inlet pipe 112 may be connected.

상기와 같은 온도를 급격히 올릴 수 있을 뿐만 아니라 하부에서 유동가스를 투입할 수 있는 다면분할 전열 열분해 반응기(110)를 사용하는 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에서는 폐플라스틱에 촉매로서 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 안전바스켓에 담아 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 투입할 수 있다.Tar in a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention that uses a multi-split electrothermal pyrolysis reactor 110 that can not only rapidly raise the temperature as described above but also inject fluid gas from the bottom. In the reduction method, the waste plastic mixture mixed with red mud as a catalyst can be placed in a safety basket and placed into the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor 110.

이때, 상기 폐플라스틱 혼합물은 폐플라스틱에 상기 폐플라스틱 무게의 10중량%에 해당하는 레드머드를 혼합하여 형성될 수 있다.At this time, the waste plastic mixture may be formed by mixing waste plastic with red mud equivalent to 10% by weight of the weight of the waste plastic.

이와는 다르게, 상기 폐플라스틱 혼합물을 폐플라스틱에 상기 폐플라스틱 무게의 5중량%에 해당하는 레드머드를 혼합하여 형성될 수도 있다.Alternatively, the waste plastic mixture may be formed by mixing waste plastic with red mud equivalent to 5% by weight of the weight of the waste plastic.

상기와 같이 폐플라스틱 무게의 5중량%에 해당하는 레드머드를 혼합하여 폐플라스틱 혼합물을 형성할 경우에는, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물의 상부에 레드머드를 더 적층시킬 수 있도록 한다.When forming a waste plastic mixture by mixing red mud equivalent to 5% by weight of the weight of waste plastic as described above, red mud is further layered on top of the waste plastic mixture introduced into the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor 110. Make it possible to do it.

따라서, 구간별로 온도를 급격히 올릴 수 있으며 하부에서 유동가스를 투입할 수 있는 다면분할 전열 열분해 반응기(110)를 작동시켜 폐플라스틱 혼합물을 열분해 반응시킬 시 폐플라스틱 혼합물 상부에 적층된 레드머드의 경우에는 중력에 의해 폐플라스틱 혼합물의 상부에서부터 하부방향으로 하강하면서 폐플라스틱과 열분해 반응 후반기까지 지속적으로 반응할 수 있도록 함으로써 레드머드의 촉매 효과를 극대화시킴으로써 동일한 조건에서도 열분해유의 회수량을 증가시킬 수 있도록 한다.Therefore, when the waste plastic mixture is pyrolyzed by operating the multi-split electrothermal pyrolysis reactor 110, which can rapidly raise the temperature in each section and inject fluid gas from the bottom, the red mud layered on top of the waste plastic mixture By descending from the top of the waste plastic mixture to the bottom by gravity, it maximizes the catalytic effect of red mud by allowing it to continuously react with the waste plastic until the latter half of the pyrolysis reaction, thereby increasing the recovery amount of pyrolysis oil even under the same conditions.

여기서, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물의 상부에는 폐플라스틱 무게의 적어도 5중량%에 해당하는 레드머드를 적층시키는 것이 가장 바람직하다.Here, it is most desirable to layer red mud equivalent to at least 5% by weight of the weight of the waste plastic on the top of the waste plastic mixture introduced into the multi-division electrothermal pyrolysis reactor 110.

상기와 같이 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 폐플라스틱 혼합물을 투입하거나 폐플라스틱 혼합물 상부에 레드머드를 더 적층한 다음에는, 열분해 반응 시간에 따라 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부의 온도를 구간별로 개별적으로 조절하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하여 저온 열분해 촉매 화학 반응을 시키게 된다.After the waste plastic mixture is introduced into the multi-split electrothermal pyrolysis reactor as described above or red mud is further layered on top of the waste plastic mixture, the temperature inside the multi-division electrothermal pyrolysis reactor 110 is individually adjusted for each section according to the pyrolysis reaction time. While controlling, the waste plastic mixture is heated to cause a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction.

이때, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110)는 열분해 반응 초기부터 30분까지는 제1 내지 제5 구간(S1)(S2)(S3)(S4)(S5) 전체에 걸쳐 내부 온도를 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하다가, 열분해 반응 30분 이후부터는 30분 간격으로 제1 구간부터 제4 구간(S1)(S2)(S3)(S4)까지 순차적으로 계단식으로 내부 온도를 450℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열할 수 있도록 함으로써 폐플라스틱 혼합물을 저온 열분해 촉매 화학 반응을 시키게 된다.At this time, the multi-split electrothermal pyrolysis reactor 110 maintains its internal temperature at 500°C throughout the first to fifth sections (S1) (S2) (S3) (S4) (S5) from the beginning of the pyrolysis reaction to 30 minutes. While heating the waste plastic mixture, after 30 minutes of thermal decomposition reaction, the internal temperature is maintained at 450°C in sequential steps from the first section to the fourth section (S1) (S2) (S3) (S4) at 30-minute intervals. By heating the waste plastic mixture, the waste plastic mixture undergoes a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction.

반응 시작 및 시간별 반응기 위치별 온도Temperature by reactor location at reaction start and time 제1 구간(S1)1st section (S1) 제2 구간(S2)Second section (S2) 제3 구간(S3)Third section (S3) 제4 구간(S4)Section 4 (S4) 제5 구간(S5)Section 5 (S5) 0분0 minutes 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 30분30 minutes 450℃450℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 60분60 minutes 450℃450℃ 450℃450℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 90분90 minutes 450℃450℃ 450℃450℃ 450℃450℃ 500℃500℃ 500℃500℃ 120분120 minutes 450℃450℃ 450℃450℃ 450℃450℃ 450℃450℃ 500℃500℃

보다 상세하게 설명하면, 상기 다면분할 전열 열분해 반응기(110)는 반응 시작 및 시간별 반응기 위치별 온도를 나타낸 표 1과 같이 열분해 반응 초기부터 30분까지는 제1 내지 제5 구간(S1)(S2)(S3)(S4)(S5) 전체에 걸쳐 내부 온도를 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열한다. 이후, 30분 이후부터 60분까지는 제1 구간(S1)은 450℃를 유지하고 제2 구간 내지 제5 구간(S2)(S3)(S4)(S5)은 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하며, 60분 이후부터 90분까지는 제1 내지 제2 구간(S1)(S2)은 450℃를 유지하고 제3 내지 제5 구간(S3)(S4)(S5)은 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하고, 90분부터 120분까지는 제1 내지 제3 구간(S1)(S2)(S3)은 450℃를 유지하고 제4 내지 제5 구간(S4)(S5)은 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하며, 120분 이후에는 다면분할 전열 열분해 반응기의 최하단인 제5 구간(S5)만 500℃를 유지하고 제1 내지 제4 구간(S1)(S2)(S3)(S4)은 450℃를 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하여 저온 열분해 촉매 화학 반응을 시키게 된다.In more detail, the multi-split electrothermal pyrolysis reactor 110 operates in the first to fifth sections (S1) (S2) from the beginning of the pyrolysis reaction to 30 minutes, as shown in Table 1 showing the reaction start and the temperature for each reactor location by time. The waste plastic mixture is heated while maintaining the internal temperature at 500°C throughout S3)(S4)(S5). Afterwards, from 30 minutes to 60 minutes, the first section (S1) is maintained at 450°C and the second to fifth sections (S2) (S3) (S4) (S5) are maintained at 500°C while the waste plastic mixture is Heating, and from 60 minutes to 90 minutes, the first to second sections (S1) (S2) are maintained at 450°C, and the third to fifth sections (S3) (S4) (S5) are maintained at 500°C. The plastic mixture is heated, and the first to third sections (S1) (S2) (S3) are maintained at 450 ° C. and the fourth to fifth sections (S4) (S5) are maintained at 500 ° C. from 90 minutes to 120 minutes. While heating the waste plastic mixture, after 120 minutes, only the fifth section (S5), which is the bottom of the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor, is maintained at 500°C, and the first to fourth sections (S1) (S2) (S3) (S4) The waste plastic mixture is heated while maintaining a temperature of 450°C to cause a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction.

이하에 실시예 및 비교예를 나타내며, 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.Examples and comparative examples are shown below to explain the present invention in detail, but the present invention is not limited to these examples.

10중량% 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물의 450℃ 열분해450℃ thermal decomposition of waste plastic mixture mixed with 10% by weight red mud.

폐플라스틱의 열분해 반응을 위해 폐플라스틱 20g과 레드머드 2g을 열분해 반응기에 투입하고 상온에서 450℃까지 2시간 동안 승온 후 2시간 유지하고, 열분해 반응기의 온도를 하강시켰다. For the pyrolysis reaction of waste plastic, 20 g of waste plastic and 2 g of red mud were put into a pyrolysis reactor, the temperature was raised from room temperature to 450°C for 2 hours, maintained for 2 hours, and the temperature of the pyrolysis reactor was lowered.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

레드머드를 사용하지 않은 폐플라스틱의 450℃ 열분해450℃ pyrolysis of waste plastic without red mud

폐플라스틱의 열분해 반응을 위해 폐플라스틱 20g을 열분해 반응기에 투입하고 상온에서 450℃까지 2시간 동안 승온 후 2시간 유지하고, 반응기의 온도를 하강시켰다. For the pyrolysis reaction of waste plastic, 20 g of waste plastic was put into a pyrolysis reactor, the temperature was raised from room temperature to 450°C for 2 hours, maintained for 2 hours, and the temperature of the reactor was lowered.

(비교예 2) (Comparative Example 2)

10중량% 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물의 500℃ 열분해500℃ thermal decomposition of waste plastic mixture mixed with 10% by weight red mud.

폐플라스틱의 열분해 반응을 위해 폐플라스틱 20g과 레드머드 2g을 열분해 반응기에 투입하고 상온에서 500℃까지 2시간 동안 승온 후 2시간을 유지하고, 반응기의 온도를 하강시켰다.For the pyrolysis reaction of waste plastic, 20 g of waste plastic and 2 g of red mud were put into a pyrolysis reactor, the temperature was raised from room temperature to 500°C for 2 hours, maintained for 2 hours, and the temperature of the reactor was lowered.

레드머드 유무와 열분해 온도에 따른 폐플라스틱 열분해 결과Results of pyrolysis of waste plastic according to the presence or absence of red mud and pyrolysis temperature 원료(폐플라스틱)Raw materials (waste plastic) 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 Red mud 유무Presence of red mud XX OO OO 열분해 온도(℃)Thermal decomposition temperature (℃) 450450 500500 450450

표 2를 참조하면, 비교예 1에 의해 폐플라스틱을 열분해 한 후, 열분해 반응기의 온도를 하강시킨 열분해 잔재물에는 상온에서 끈적이는 타르로 보이는 물질이 아주 많아 반응기 내부 벽에 붙어 있어 잔재물의 회수가 매우 어려울 것으로 보이며, 열분해유의 상태는 상온에서 고체인 파리핀 왁스가 없는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, after pyrolyzing waste plastic according to Comparative Example 1, the pyrolysis residues that lowered the temperature of the pyrolysis reactor contained a lot of substances that looked like sticky tar at room temperature and stuck to the inner wall of the reactor, making recovery of the residues very difficult. It appears that the state of the pyrolysis oil is free of paripin wax, which is solid at room temperature.

한편, 비교예 2에 의해 폐플라스틱을 열분해 한 후, 열분해 반응기의 온도를 하강시킨 열분해 잔재물에는 상온에서 끈적이는 타르로 보이는 물질이 없고, 잔재물의 형태가 완전히 분체를 이루고 있는 것을 확인할 수 있으며, 열분해유의 상태는 타르가 일부 분해되면서 상온에서 고체인 파라핀 왁스의 형태가 일부 보이고 있는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, after pyrolyzing the waste plastic according to Comparative Example 2, it can be confirmed that the pyrolysis residue after lowering the temperature of the pyrolysis reactor does not contain any substance that appears as sticky tar at room temperature, and the form of the residue is completely powdery, and the pyrolysis oil It was confirmed that the tar was partially decomposed and some of the form of paraffin wax, which is solid at room temperature, was visible.

또한, 실시예 1에 의해 폐플라스틱을 열분해 한 후, 열분해 반응기의 온도를 하강시킨 열분해 잔재물에는 상온에서 끈적이는 타르로 보이는 물질은 없어 보이지만 잔재물의 형태가 일부 고형화된 고체가 보이며, 열분해유의 상태는 상온에서 고체인 파라핀 왁스가 거의 보이지 않는 것을 확인할 수 있다.In addition, after pyrolyzing the waste plastic according to Example 1, the pyrolysis residue after lowering the temperature of the pyrolysis reactor does not appear to have any substance that looks like sticky tar at room temperature, but a partially solidified solid is visible, and the state of the pyrolysis oil is at room temperature. You can see that solid paraffin wax is almost invisible.

도 2는 실시예 1에 의한 열분해 TGA 결과를 도시한 그래프이고, 도 3은 비교예 1에 의한 열분해 TGA 결과를 도시한 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the pyrolysis TGA results according to Example 1, and Figure 3 is a graph showing the pyrolysis TGA results according to Comparative Example 1.

도 2에 도시된 바와 같이 레드머드를 10중량% 혼합한 폐플라스틱을 450℃에서 2시간 동안 열분해 한 실시예 1에 의한 잔재물의 TGA 분석결과를 살펴보면 400℃를 기준으로 질량감소가 약 5%를 보이고 있는 것을 알 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 레드머드를 혼합하지 않은 폐플라스틱을 450℃로 2시간 동안 열분해 한 비교예 1에 의한 잔재물의 TGA 분석결과를 살펴보면 400℃를 기준으로 보았을 때 약 18%의 질량 감소를 보이고 있어 레드머드를 10중량% 혼합한 실시예 1에 의한 폐플라스틱의 타르 저감 효과를 뚜렷하게 볼 수 있다As shown in Figure 2, looking at the TGA analysis results of the residue from Example 1, where waste plastic mixed with 10% by weight of red mud was pyrolyzed at 450°C for 2 hours, the mass loss was about 5% at 400°C. As shown in Figure 3, looking at the TGA analysis results of the residue from Comparative Example 1, where waste plastic without red mud was pyrolyzed at 450°C for 2 hours, when 400°C is the standard, It shows a mass reduction of about 18%, so the effect of reducing tar from waste plastic by Example 1 mixed with 10% by weight of red mud can be clearly seen.

한편, 10중량%의 레드머드를 혼합한 폐플라스틱을 500℃에서 2시간 동안 열분해 한 비교예 2의 경우에는 표 2에 표시된 바와 같이 잔여물이 타르의 함량이 거의 없을 정도인 분체로 되어 있지만 열분해유에 고체 파라핀 왁스가 포함되어 있어 열분해유를 얻기 위한 목적에 맞지 않게 된다.Meanwhile, in the case of Comparative Example 2, in which waste plastic mixed with 10% by weight of red mud was pyrolyzed at 500°C for 2 hours, as shown in Table 2, the residue was a powder with almost no tar content, but was pyrolyzed. Since the oil contains solid paraffin wax, it is not suitable for the purpose of obtaining pyrolysis oil.

즉, 비교예 1에서와 같이 레드머드를 사용하지 않은 폐플라스틱의 450℃ 열분해에서는 표 2에서와 같이 열분해 잔재물에는 상온에서 끈적이는 타르로 보이는 물질이 있어 잔재물의 형태가 고형화된 고체로 보이는 것으로 보아 잔재물에 타르가 일부 섞여 있는 것을 확인할 수 있으며, 비교예 2에서와 같이 10중량% 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물의 500℃ 열분해에서는 표 2에서와 같이 열분해 잔재물에는 상온에서 끈적이는 타르로 보이는 물질이 전혀 없을 뿐만 아니라, 잔재물의 형태 또한 완전한 분체를 이루고 있는 것을 확인할 수 있는 바, 잔재물 자체에 타르가 거의 섞여 있지 않다는 것을 확인할 수는 있으나 열분해유에 고체인 파라핀 왁스가 일부 보이고 있는 것을 확인할 수 있다.That is, in the 450°C pyrolysis of waste plastic without using red mud as in Comparative Example 1, as shown in Table 2, the pyrolysis residue contains a substance that appears to be sticky tar at room temperature, and the form of the residue appears to be a solidified solid. It can be seen that some tar is mixed in, and in the 500°C pyrolysis of the waste plastic mixture mixed with 10% by weight red mud as in Comparative Example 2, as shown in Table 2, the pyrolysis residue does not contain any substance that looks like sticky tar at room temperature. Not only that, but it can also be confirmed that the shape of the residue is a complete powder, so it can be confirmed that there is almost no tar mixed in the residue itself, but it can be confirmed that some solid paraffin wax is visible in the pyrolysis oil.

이에 따라, 본 발명에 따른 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법에서는 열분해 반응이 완전히 끝날 때까지 반응기의 온도를 500℃로 유지하지 않고, 열분해 반응 초기부터 30분까지는 폐플라스틱 혼합물이 투입된 다면분할 전열 열분해 반응기의 제1 내지 제5 구간 전체에 걸쳐 내부 온도를 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하다가, 열분해 반응 30분 이후부터는 30분 간격으로 제1 구간부터 제4 구간까지 순차적으로 계단식으로 내부 온도를 450℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하는 방법으로 폐플라스틱을 저온 열분해 촉매 화학 반응시켜 열분해유를 획득할 수 있도록 한다.Accordingly, in the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to the present invention, the temperature of the reactor is not maintained at 500°C until the pyrolysis reaction is completely completed, and the waste plastic mixture is maintained for 30 minutes from the beginning of the pyrolysis reaction. The waste plastic mixture is heated while maintaining the internal temperature at 500°C throughout the first to fifth sections of the multi-split electrothermal pyrolysis reactor, and then sequentially from the first to the fourth sections at 30-minute intervals after 30 minutes of the pyrolysis reaction. By heating the waste plastic mixture in a stepwise manner while maintaining the internal temperature at 450℃, the waste plastic undergoes a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction to obtain pyrolysis oil.

보다 상세하게 설명하면, 본 발명에 따른 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 폐플라스틱에 촉매로서 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입한 후, 다면분할 전열 열분해 반응기의 전체의 온도를 열분해 반응 시간 내내 과잉 분해 온도인 500℃로 유지하는 것이 아니라, 열분해 반응 초기부터 30분까지는 폐플라스틱 혼합물이 투입된 다면분할 전열 열분해 반응기의 제1 내지 제5 구간 전체에 걸쳐 내부 온도를 타르로 볼 수 있는 고분자 물질이 잔여물의 형태로 남아있지 않고 더 분해되어 열분해유인 C10~C20의 형태와 같은 액체로 얻을 수 있는 과잉 분해 온도인 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하다가, 열분해 반응 30분 이후부터는 30분 간격으로 제1 구간부터 제4 구간까지 순차적으로 계단식으로 내부 온도를 열분해유에 고체 파라핀 왁스가 포함되지 않는 450℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하는 방법으로 폐플라스틱을 저온 열분해 촉매 화학 반응시켜 열분해유를 획득할 수 있도록 한다.In more detail, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to the present invention is to introduce a waste plastic mixture mixed with waste plastic and red mud as a catalyst into a multi-faceted electrothermal pyrolysis reactor, and then Instead of maintaining the overall temperature of the split electrothermal pyrolysis reactor at 500°C, which is an excessive decomposition temperature, throughout the pyrolysis reaction time, the entire first to fifth sections of the multi-split electrothermal pyrolysis reactor into which the waste plastic mixture was added from the beginning of the pyrolysis reaction for 30 minutes. waste plastic mixture while maintaining the internal temperature at 500°C, which is the excessive decomposition temperature at which the polymer material, which can be viewed as tar, does not remain in the form of residue and is further decomposed to obtain a liquid in the form of C10~C20, a pyrolysis oil. While heating, after 30 minutes of the pyrolysis reaction, the waste plastic mixture is heated sequentially in steps from the first section to the fourth section at 30-minute intervals while maintaining the internal temperature at 450°C, which does not contain solid paraffin wax in the pyrolysis oil. Pyrolysis oil can be obtained by subjecting waste plastic to a low-temperature pyrolysis catalyst chemical reaction.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 열분해 반응 시간에 따라 다면분할 전열 열분해 반응기의 필요 구간만 내부 온도를 과잉 분해 온도인 500℃로 유지하고 나머지 부분은 열분해 적정 온도인 450℃ 유지하면서 폐플라스틱을 열분해시킴으로써 에너지를 효율적으로 사용하면서도 열분해유의 회수효율을 향상시키면서 열분해 잔재물의 타르는 대폭 저감시킬 수 있도록 한다.As such, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention maintains the internal temperature at 500°C, which is the excessive decomposition temperature, only in the required section of the multi-divided electrothermal pyrolysis reactor according to the pyrolysis reaction time. By pyrolyzing the waste plastic while maintaining the remaining part at 450℃, which is the appropriate temperature for pyrolysis, it uses energy efficiently, improves the recovery efficiency of pyrolysis oil, and significantly reduces tar in pyrolysis residue.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 구간별로 개별적으로 온도 조절되면서 열분해가 가능한 다면분할 전열 열분해 반응기(110)를 통해 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물을 가열함으로써 국부적으로 온도가 미치지 못하는 부분 없이 폐플라스틱 혼합물 전체를 반응시간 동안 고르게 가열하여 국부적으로 낮은 온도에서 폐플라스틱 혼합물이 낮은 온도에서 열 분해되면서 타르가 잔재물에 섞이는 현상을 방지함으로써 열분해 반응이 종료된다 하더라도 열분해 가스가 통과되는 가스 배출관(111)과 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 하부에 타르가 축적되는 현상을 방지할 수 있다.In addition, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention is a multi-split electrothermal pyrolysis reactor (110) capable of thermal decomposition while controlling the temperature individually for each section. 110) By heating the waste plastic mixture placed inside, the entire waste plastic mixture is heated evenly during the reaction time without any local temperature falling short, and the waste plastic mixture is thermally decomposed at a low temperature locally, causing tar to be mixed with the residue. By preventing this phenomenon, even if the pyrolysis reaction is terminated, it is possible to prevent tar from accumulating in the gas discharge pipe 111 through which the pyrolysis gas passes and the bottom of the multi-segment electrothermal pyrolysis reactor 110.

이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 의한 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법은 폐플라스틱에 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 다면분할 전열 열분해 반응기(110) 내부에 투입함과 동시에, 상기 폐플라스틱 혼합물 상부에 레드머드를 더 적층시킴으로써, 열분해 반응 시 폐플라스틱 혼합물 상부에 적층된 레드머드가 중력에 의해 폐플라스틱 혼합물의 상부에서부터 하부방향으로 하강하면서 폐플라스틱과 열분해 반응 후반까지 지속적으로 반응할 수 있도록 함으로써 열분해 반응 잔여물의 타르 저감 효율과 열분해유의 회수율을 한층 더 향상시킬 수 있도록 한다.In addition, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud according to an embodiment of the present invention involves injecting a waste plastic mixture mixed with waste plastic and red mud into the multi-faceted electrothermal pyrolysis reactor 110. At the same time, by further layering red mud on top of the waste plastic mixture, during the pyrolysis reaction, the red mud layered on top of the waste plastic mixture descends from the top of the waste plastic mixture toward the bottom by gravity and continues until the latter half of the pyrolysis reaction with the waste plastic. By allowing the reaction to occur, the tar reduction efficiency of pyrolysis reaction residues and the recovery rate of pyrolysis oil can be further improved.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will understand the spirit of the present invention as described in the patent claims to be described later. It will be understood that the present invention can be modified and changed in various ways without departing from the technical scope.

(110) : 다면분할 전열 열분해 반응기
(111) : 가스 배출관
(112) : 유동가스 유입관(110): Multi-division electrothermal pyrolysis reactor
(111): gas discharge pipe
(112): Fluid gas inlet pipe

Claims (5)

폐플라스틱에 촉매로서 레드머드를 혼합한 폐플라스틱 혼합물을 상하 방향으로 구간별로 분할되어 개별적으로 온도를 조절하면서 열분해가 가능한 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입한 후, 열분해 반응 시간에 따라 다면분할 전열 열분해 반응기 내부의 온도를 구간별로 개별적으로 조절하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하여 저온 열분해 촉매 화학 반응을 시킴으로써, 폐플라스틱의 저온 열분해 촉매 화학 반응 시 과잉 에너지 소비는 최소화시키면서 열분해유의 회수율을 상승시킴과 동시에 열분해 잔재물에 섞인 타르 함량을 저감시킬 수 있는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법.The waste plastic mixture mixed with red mud as a catalyst is divided into sections in the upper and lower directions and placed inside a multi-split electrothermal pyrolysis reactor capable of pyrolysis while individually controlling the temperature, and then multi-split electrothermal pyrolysis is performed according to the pyrolysis reaction time. By adjusting the temperature inside the reactor individually for each section, the waste plastic mixture is heated and a low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction is performed. This minimizes excess energy consumption during the low-temperature pyrolysis catalytic chemical reaction of waste plastic, increases the recovery rate of pyrolysis oil, and simultaneously removes pyrolysis residues. Tar reduction method in waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud, which can reduce the tar content mixed in. 제1 항에 있어서,
상기 다면분할 전열 열분해 반응기는,
상부에서 하부방향으로 제1 내지 제5 구간으로 분할되어, 열분해 반응 초기부터 30분까지는 제1 내지 제5 구간 전체에 걸쳐 내부 온도를 500℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열하다가, 열분해 반응 30분 이후부터는 30분 간격으로 제1 구간부터 제4 구간까지 순차적으로 계단식으로 내부 온도를 450℃로 유지하면서 폐플라스틱 혼합물을 가열할 수 있도록 하는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법.According to claim 1,
The multi-split electrothermal pyrolysis reactor,
It is divided into first to fifth sections from the top to the bottom, and the waste plastic mixture is heated while maintaining the internal temperature at 500°C throughout the first to fifth sections from the beginning of the thermal decomposition reaction for 30 minutes, and then the thermal decomposition reaction is continued for 30 minutes. From then on, the tar reduction method of the waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud allows heating the waste plastic mixture while maintaining the internal temperature at 450°C in sequential steps from the first section to the fourth section at 30-minute intervals. 제1 항에 있어서,
상기 폐플라스틱 혼합물은,
상기 폐플라스틱에 폐플라스틱 무게의 10중량%의 레드머드를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법.According to claim 1,
The waste plastic mixture is,
A tar reduction method in a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud, which is formed by mixing red mud of 10% by weight of the waste plastic with the waste plastic. 제1 항에 있어서,
상기 다면분할 전열 열분해 반응기 내부에 투입된 폐플라스틱 혼합물의 상부에는 레드머드를 더 적층시켜, 열분해 반응 시 폐플라스틱 혼합물 상부에 적층된 레드머드가 중력에 의해 폐플라스틱 혼합물의 상부에서부터 하부 방향으로 하강하면서 폐플라스틱과 열분해 반응 후반기까지 지속적으로 반응할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법.According to claim 1,
Red mud is further layered on the top of the waste plastic mixture introduced into the multi-split electrothermal pyrolysis reactor, and during the thermal decomposition reaction, the red mud layered on top of the waste plastic mixture descends from the top of the waste plastic mixture to the bottom by gravity, thereby wasting the waste plastic mixture. A method of reducing tar in a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud, which is characterized by allowing continuous reaction with plastic until the latter half of the pyrolysis reaction. 제4 항에 있어서,
상기 폐플라스틱 혼합물은,
상기 폐플라스틱에 폐플라스틱 무게의 5중량%의 레드머드를 혼합하여 형성되며,
상기 폐플라스틱 혼합물의 상부에는 폐플라스틱 무게의 적어도 5중량%에 해당하는 레드머드를 적층시키는 것을 특징으로 하는 레드머드를 이용한 폐플라스틱 열분해 유화시설의 타르 저감방법.According to clause 4,
The waste plastic mixture is,
It is formed by mixing the waste plastic with 5% by weight of red mud based on the weight of the waste plastic,
A tar reduction method in a waste plastic pyrolysis emulsification facility using red mud, characterized in that red mud corresponding to at least 5% by weight of the weight of the waste plastic is layered on the top of the waste plastic mixture.
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