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KR101815917B1 - 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치 및 그 방법 - Google Patents

폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101815917B1
KR101815917B1 KR1020170106958A KR20170106958A KR101815917B1 KR 101815917 B1 KR101815917 B1 KR 101815917B1 KR 1020170106958 A KR1020170106958 A KR 1020170106958A KR 20170106958 A KR20170106958 A KR 20170106958A KR 101815917 B1 KR101815917 B1 KR 101815917B1
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titanium
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박죽랑
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(주)이엔비에스
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Abstract

본 발명은 폐 고분자 화합물을 이용하여 정제유를 생산하면서 동시에 저 품위의 티탄철석으로부터 고품위의 티탄철석을 생산함으로써, 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치 및 그 방법 {Equipment and method for producing refined oil using used polymers and titanium refining}
본 발명은 저 품위의 티탄철석을 촉매로 사용하여 폐 고분자 화합물을 이용하여 정제유를 생산하면서 동시에 티탄철석을 고순도로 정련함으로써, 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업의 고도화 및 다양화에 따라 다양한 고분자 화합물 자재의 사용량이 증대하고 있으며, 폐 플라스틱, 폐 어망 등의 막대한 사용량 및 폐기량은 그와 비례해서 제조 및 폐기비용의 낭비를 유발시키고 있다.
이와 같은 폐 고분자 화합물은 석유자원으로부터 얻어지는 것으로서, 적절한 열분해를 통해 재생이 가능한 특징을 갖고 있으나, 재생활동은 재생설비 비용과 재생원가의 고비용으로 인해 극히 미약한 수준에 그치고 있는 실정이다.
이러한 원인으로 인해 고분자 화합물 사용량 및 폐기량에 비하여 재생량이 극히 미약하므로 대부분 소각이나 매립 등에 의해 폐기하고 있는데, 고분자 화합물을 매립하면 분해성이 낮은 특성으로 토양오염, 지하수 오염 등의 문제가 발생하고, 고분자 화합물을 소각하면 염화수소(HCl), 유황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 다이옥신 등의 오염물질을 배출하므로 대기 또는 토양 등을 심각하게 오염시키는 원인이 되고 있다.
이러한 문제점 때문에, 근래에는 폐 플라스틱, 폐 어망 등의 고분자 화합물을 열 분해하여 정제유를 생산하고 있는데, 설비가 복잡하고, 정제유 생산효율이 떨어져 경제적이지 못한 문제점이 있다.
원자번호가 22인 티타늄(Titanium)은 비중이 4.54g/cm3 로 비중이 2.71g/cm3 인 알루미늄에 비해 1.7배 무겁지만 비중이 7.87g/cm3 인 철과 비교하면 무게가 60%에 불과하고 특히, 제품의 중요 설계 인자인 비강도(강도/비중)가 알루미늄의 2배, 철의 3배에 달하는 금속이다.
이러한 티타늄의 우수한 특성으로 인해서 항공기 부품 소재로서 티타늄이 차지하는 비중은 꾸준히 증가하고 있고, 염소 이온에 대한 내식성이 뛰어나기 때문에 화학공장이나 해양구조물에 적합하고, 생체적합성(Biocompatibility)이 우수하여 의료분야에도 널리 사용되고 있다.
이러한 여러 우수한 특성을 보이는 티탄철석은 지각을 구성하는 금속원소 중에서 알루미늄, 철, 마그네슘 다음으로 많이 존재하는 원소인데도 불구하고 티타늄 합금제품의 단가가 매우 높다.
티타늄의 단가가 매우 높은 이유는 티탄철석 광석에서 티타늄을 추출하는 것이 어렵고, 티타늄은 산소, 질소, 수소 및 탄소와 친화력이 좋아 용해와 제조공정이 복잡하며, 이로 인해 티탄철석을 정선하고 제련하는 시설에 대한 초기 투자비용이 천문학적으로 많이 소요되기 때문이다.
문헌 1. 대한민국특허청 등록특허공보 제10-1289251호, "음식물 쓰레기를 이용한 티타늄 정련방법 및 장치" 문헌 2. 대한민국특허청 등록실용신안공보 제20-0421124호, "페플라스틱을 이용한 정제유 생산장치"
폐 고분자 화합물로부터 정제유를 생산하는 시설과, 티타늄 정련장치는 모두 열분해 소성장치가 필요한데, 한 개의 시설을 이용하여 정제유를 생산하면서 동시에 저 품위의 티탄철석으로부터 고품위의 티타늄을 생산할 수 있는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련 장치 및 그 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련방법은 수집된 폐 고분자 화합물을 세척, 분쇄하는 선처리 공정(S100); 상기 폐 고분자 화합물과, 상기 폐 고분자 화합물의 중량대비 30% 중량의 목분과, 촉매로서 티탄철석을 열분해기(100)에 투입하는 투입공정(S110); 열분해기(100)에 투입되기 전 폐 고분자 화합물, 목분, 티탄철석을 200~250℃의 온도로 가열하여 폐 고분자 화합물에서 Cl가스를 제거하는 가열공정(S120); 열분해기(100)에 투입된 혼합물을 가열하여 폐 고분자 화합물로부터 가스를 생성시키고, 목분은 탄화시키는 열분해 하는 열분해 공정(S130); 상기 열분해 공정(S130)을 거친 혼합물에 Cl가스를 투입하여 티탄철석을 염화 반응시키는 염화반응 공정(S140); 상기 염화반응 공정(S140)을 거친 혼합물에 산소를 공급하여 발생하는 열로 혼합물을 900~1,000℃의 가열, 소성하는 소성공정(S150); 상기 소성공정(S150)을 거친 티탄철석을 180메시 크기로 분쇄하는 마광공정(S160); 상기 마광공정(S160)을 통해 분쇄된 티탄철석을 풍력 선별하는 풍력선별 공정(S170); 상기 풍력선별 공정(S170)에서 선별된 티탄철석을 50~70중량%, C.S.L.(Corn Steep Liquor) 5~15중량%, 코크스 10~30중량% 및 잔재 탄소혼합물 5~15중량%를 혼합하고, 이를 펠렛 형태로 성형하여 건조하는 혼합,성형,건조 공정(S180);으로 구성되어 티탄철석을 정련하고,
상기 열분해 공정(S130)에서 폐 고분자 화합물이 열분해되어 생성된 가스를 응축하여 정제유를 생산하는 가스 응축공정(S210); 상기 가스 응축공정(S210)을 통해 응축된 정제유를 분리하여 수분이 5%이하이고, 산소가 10% 이하이며, 연소열(hhv)이 40 이상인 경유 등급의 정제유를 생산하는 혼합유 분리공정(S220);으로 구성된다.
이때, 상기 염화반응 공정(S140)에 투입되는 Cl가스는 상기 가열공정(S120)에서 생성되는 Cl가스를 염화반응 공정(S140)에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 소성공정(S150)에서 발생하는 열을 열분해공정(S130)의 열분해기 열원으로 사용하는것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 의한 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련장치는 폐 고분자 화합물을 투입하는 고분자 화합물 투입구(103)와, 목분을 투입하는 목분 투입구(106)를 구비하여 폐 고분자 화합물을 가열하여 열분해 하는 열분해기(100); 촉매로서 상기 열분해기(100)로 티탄철석을 공급하는 촉매투입구(108); 상기 고분자 화합물 투입구(103)에 설치되어 폐 고분자 화합물을 200~250℃로 가열하여 폐 고분자 화합물로부터 Cl가스를 추출하는 히터(104); 상기 열분해기(100)를 가열하는 버너(113); 상기 열분해기(100)의 배출구(110)에 체결되어 열분해기(100)에서 배출되는 티탄철석과 탄소를 받고, Cl가스를 내부에 공급하여 티탄철석을 염화 반응시키는 염화반응로(115); 염화 반응된 티탄철석에 산소를 공급하는 팬(204) 및 송풍파이프(205)가 구비되어 티탄철석을 900~1,000℃의 온도로 소성하는 환원소성로(200); 상기 환원소성로(200)에서 소성된 티탄철석을 180메시로 분쇄하는 볼밀장치(500); 상기 볼밀장치(500)에서 분쇄된 티탄철석을 풍력선별기; 상기 풍력선별기에서 선별된 티탄 철석을 펠렛 형태로 성형하고, 건조하는 성형, 건조기;와,
상기 열분해기(100)에서 생성된 가스를 응축하여 정제유를 생산하는 가스응축기(400);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 고분자 화합물 투입구(103)와 염화반응로(115)을 연결하여 고분자 화합물 투입구(103)에서 발생하는 Cl가스를 염화반응로(115)로 공급하는 Cl가스관(111)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 환원소성로(200)에서 발생하는 열을 열분해기(100)로 공급하는 히팅파이프(112)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스응축기(400)는 냉각수 유입관(406) 및 냉각수 배출관(407)을 구비한 냉각수 탱크(402); 가스유입관(404), 가스배출관(405) 및 정제유 배출관(409)을 구비하여 상기 냉각수 탱크(402) 내부에 형성되는 가스탱크(401); 내부에 냉각수가 유동하며 상기 냉각수 탱크를 수직으로 관통하여 회전하는 축(403); 가스탱크(401) 내부에서 상기 축(403)에서 수평방향 방사상으로 소정개수 형성된 지지대(410); 및 상기 각각의 지지대(410)에서 수직방향으로 소정개수 체결되어 축(403)의 냉각수가 유동하는 냉각수 코어(411);로 구성됨으로써, 축(403)과 함께 냉각수코어(411)가 회전하며 냉각수코어(411)의 외면과 가스탱크(401) 내면에서 가스가 응축되어 정제유가 생성되어 정제유 배출관(409)으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스탱크(401) 내부에서 상기 축(403)과 연동하여 회전하며 가스탱크(401) 내벽을 긁는 나이프(412);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련장치는 한 개의 열분해 소성설비를 이용하여 정제유를 생산하면서 동시에 고순도의 티탄철석을 생산함으로써, 에너지를 적게 소비하면서 정제유를 생산하면서 고품위의 티타늄을 동시에 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 폐 플라스틱을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련방법의 제조방법을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 폐 플라스틱을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련장치의 열 분해장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 폐 플라스틱을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련장치의 환원소성로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 의한 폐 플라스틱을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련장치의 볼밀장치 및 풍력선별장치를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 의한 폐 플라스틱을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련장치의 가스응축기를 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티탄철석 정련 방법은 도 1과 같이, 공통 공정으로서 선처리 공정(S100), 투입 공정(S110), 가열 공정(S120), 열분해 공정(S130)과, 이후 티탄철석 정련 공정으로서 염화반응공정(S140), 소성 공정(S150), 마광공정(S160), 풍력선별 공정(S170), 혼합,성형,건조 공정(S180), 정련 공정(S190) 및 자력 및 부력선별 공정(S200)과, 정제유 생산공정으로서 가스응축 공정(S210), 혼합유 분리공정(S220)으로 구성된다.
이하 각 공정별로 상세하게 설명한다.
선처리 공정(S100)
수집된 폐 플라스틱, 폐 어망 등의 고분자 화합물을 소정 크기로 분쇄하고, 이물질을 세척, 제거한다.
투입공정(S110)
상기 선처리 공정(S100)을 거친 폐 플라스틱 및 폐 섬유 등의 고분자 화합물을 도 2에 도시한 연속 열분해기(S100)로 투입하는 투입공정(S110)을 실시한다.
상기 연속 열분해기(100)에는 고분자 화합물을 투입하는 고분자 화합물 투입구(103)와, 목분을 투입하는 목분투입구(106)가 형성된다.
호퍼 형태인 상기 고분자 화합물 투입구(103)와 목분투입구(106)에는 각각 정량공급기(105,107)가 설치됨으로써, 정량의 폐 고분자 화합물과 목분이 열분해기(100)로 투입된다.
폐 고분자 화합물과 함께 열분해기(100)로 투입되는 목분은 폐 고분자 화합물의 중량대비 30~50%인 것이 바람직하다.
폐 고분자 화합물과 함께 목분이 투입함으로써, 열분해기(100)를 거치는 동안 목분이 탄화되며 탄소(C)가 생성되도록 하고, 폐 고분자 화합물로부터 생성되는 정제유의 순도를 높여주는 역할을 한다.
그리고 도 2와 같이 폐 고분자 화합물 및 목분과 함께 촉매투입구(108)를 통해 촉매로 티탄철석을 투입한다.
티탄철석은 동축정계에 속하는 광물로서 마그네타이트라고도 불리는 광물로서 티탄철석은 Fe2O3 42중량%, TiO2 17중량% 및 나머지는 비자성 물질인 맥석, 녹니석, 작섬석, 청정석, 흑섬석, 결석, 남석, 사장석, 활석, 석영, 휘석 등의 광물이 혼재하고 있는 광물이다.
상기와 같은 티탄철석이 폐 고분자 화합물 및 목분과 함께 열분해기(100)로 투입되면 티탄철석이 촉매로 작용하여 열분해가 촉진되고, 이후의 티탄철석 정련 공정을 통해 생산되는 고순도 티타늄의 재료로 사용된다.
가열 공정(S120)
그리고 도 2와 같이 고분자 화합물 투입구(103)에 히터(104)를 설치함으로써, 상기 히터(104)가 고분자 화합물 투입구(103)로 투입된 폐 고분자 화합물을 200~250℃ 온도로 가열하도록 한다.
폐 고분자 화합물에는 P.V.C.(Polyvinyl Chloride)가 다량 함유되어 있는데, P.V.C.가 열분해기(100)에서 열분해되는 동안 다량의 염소(Cl)가스가 발생한다.
이 염소가스는 정제유의 품질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 생산설비를 부식시키는 원인으로 작용하므로 고분자 화합물 투입구(103)에 히터(104)를 설치하고, 열분해기(100)로 공급되는 폐 고분자 화합물을 가열함으로써, 염소가스를 제거한다.
이때, 고분자 화합물 투입구(103)의 히터(104)로 가열되어 생성된 염소가스는 Cl가스관(111)을 통해 이후에 설명하는 염화반응로(115)로 공급하도록 구성하다.
열분해 공정(S130)
고분자 화합물 투입구(103)를 통해 투입된 폐 고분자 화합물과, 목분투입구(106)를 통해 투입된 목분과, 촉매투입구(108)를 통해 투입된 티탄철석이 혼합되어 열분해기(100)를 통과하며 가열되어 열분해된다.
열분해기(100)는 도 2와 같이 소정 개수의 열분해기(100)가 적층되어 구성되고, 각 열분해기(100)의 내부에는 모터(109)에 의해 구동하는 스크류(101)가 설치됨으로써, 열분해기(100) 내부의 혼합물을 이송시킨다.
적층된 각 열분해기(100)의 끝 부분에는 적층된 열분해기(100)를 연통시키는 수직통로(102)가 형성되므로, 혼합물은 열분해기(100)를 지그재그 형태로 유동하며 용융, 기화되며 열분해된다.
상기 열분해기(100)에 필요한 열은 버너(113)에 의한 열에 의해 공급된다.
상술한 선처리 공정(S100), 투입 공정, 가열 공정, 열분해 공정은 정제유 생산을 위한 공정과 티타늄 정련 공정을 위한 공통 공정이다.
이후에는 정제유 생산을 위한 공정과 티탄철석 정련을 위한 공정으로 분리되어 구성된다.
티탄철석 정련을 위한 공정은 염화반응공정(S140), 소성 공정(S150), 마광공정(S160), 풍력선별 공정(S170), 혼합,성형,건조 공정(S180), 정련 공정(S190) 및 자력 및 부력선별 공정(S200)으로 구성되어 고순도 선별이 가능하다.
염화반응 공정(S140)
상술한 열분해 공정(S130)을 통해 폐 고분자 화합물은 열분해되어 가스가 발생하여 도 2의 가스 저장탱크(300)로 공급되고, 목분은 탄화된다.
따라서, 열분해기(100)의 배출구(110)를 통해 목분이 탄화된 탄소와 티탄철석이 배출되어 염화반응로(115)로 투입된다.
상술한 가열공정(S120)을 통해 고분자 화합물 투입구(103)에서 생성된 염소가스가 Cl가스관(111)을 통해 염화반응로(115)로 공급됨으로써, 염화반응로(115)의 티탄철석을 염화반응시킨다.
염화반응로(115)에서 티탄철석이 염소가스와 티탄철석의 Fe2O3와 반응하면서 Fe2 +가 Fe3 +로 급속 산화하면서 10가지 비자성 물질과도 쉽게 분리되어 티타늄의 추출이 용이해진다.
소성 공정(S150)
상기 염화반응로(115)의 내용물을 환원소성로(200)로 옮겨 외부의 산소 공급의 의한 소성 공정(S150)을 실시한다.
도 2에서는 염화반응로(115)와 환원소성로(200)를 분류하여 각각 별도의 도면부호을 부여하였으나, 열분해기(100)의 개폐밸브(114)를 닫고, 염화반응로(115)의 개폐밸브(201)를 닫은 상태에서 이송하여 염화반응로(115)를 환원소성로(200)로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 환원소성로(200) 내부에는 탄소와 미분해된 유분성분의 티탄철석이 내재되어 있는데, 도 3과 같이 팬(204)의 가동으로 환원소성로(200) 내부에 공기를 공급함으로써 탄소와 반응하여 900~1,000℃ 온도의 열이 발생하여 티탄철석이 환원되며 이후의 성별단계를 통해 티타늄을 용이하게 분리, 추출할 수 있도록 한다.
도 2 및 도 3과 같이 환원소성로(200)에서 발생하는 열은 뚜껑(202)의 히팅파이프(203)를 통해 열분해기(100)로 공급함으로써, 버너(113)의 열과 함께 열분해기(100)로 공급되도록 구성하는 것이 바람직하다.
마광 공정(S160)
상기 소성 공정(S150)을 통해 환원된 티탄철석은 도 4의 볼밀장치(500)로 공급되고, 볼밀장치(500)를 통해 180메시 크기로 분쇄한다.
풍력선별 공정(S170)
상기 마광 공정(S160)을 통해 180메시로 분쇄된 티탄철석은 투입구(601)를 통해 풍력선별탱크(600)로 공급된다.
분쇄된 티탄철석에는 Fe2O3, TiO2, Al2O3 및 10여 가지 비자성 광물이 혼재하고 있는 상태이다.
상기 풍력선별탱크(600) 내부에서는 상향 송풍되는 바람에 의해 무게가 무거운 티탄철석이 하부의 티탄철석 배출구(602)로 배출되고, 티탄철석에 비해 무게가 가벼운 다른 물질은 상부의 배출관(603)을 통해 싸이클론 분리기(604)로 배출된다.
싸이클론 분리기(604)에서는 가벼운 입자와 무거운 입자로 분류하여 무거운 입자는 하부의 저장탱크(606)로 배출하고, 가벼운 입자는 상부의 미립자 배출구(605)로 배출한다.
철은 비중이 7.87g/cm3이고, 티타늄은 4.547.87g/cm3이며, 나머지 비자성 광물은 3.07.87g/cm3 이하이므로 상기 풍력선별탱크(600)의 티탄철석 배출구(602)로 배출된 티탄철석은 도 2의 촉매투입구(108)로 투입되는 티탄철석에 비해 Fe2O3, TiO2가 고순도로 함유된 상태이다.
혼합,성형,건조 공정(S180)
상기 풍력선별 공정(S170)을 통해 선별된 고순도 티탄철석 50~70중량%와, C.S.L.(Corn Steep Liquor) 5~15중량%와, 코크스 10~30중량%와, 잔재 탄소혼합물 5~15중량%를 교반, 혼합한다.
그리고 교반, 혼합된 혼합물을 펠렛 형태로 성형하고, 이를 건조하는 혼합,건조 공정(S180)을 실시한다.
정련공정(S190)
상기 혼합,성형,건조 공정(S180)을 통해 생산된 펠렛을 아크로(미도시)에 투입하여 용융시킴으로써 아크로에서 비중에 의해 철, 티타늄 및 기타 물질로 비중 분류시킨다.
아크로 용융물의 최하부 층은 비중이 가진 큰 철(Fe2O3)이 위치하고, 그 상부는 철 다음으로 비중이 큰 티타늄(TiO2)이 위치하며 티타늄 상부에는 슬러그 및 기타 비자성 광물질이 위치한다.
따라서, 비중에 의해 아크로에서 층 분리된 철과 티타늄을 분류함으로써 보다 고순도의 티탄늄을 얻을 수 있다.
그리고 상술한 티타늄 정련공정 외에 정제유 생산공정은 열분해 공정(S130) 이후 가스 응축공정(S210), 혼합유 분리공정(S200)으로 구성된다.
가스 응축공정(S210)
도 2와 같이 열분해기(100)를 통해 폐 고분자 화합물이 열분해되어 탄소화합물이 가스로 상변화되고, 가스는 가스포집탱크(300)로 포집된다.
가스포집탱크(300)의 가스는 도 5의 가스응축기(400)로 공급되어 응축되면서 정제유가 생산된다.
가스응축기(400)는 도 5와 같이, 냉각수 탱크(402)의 내부에 가스탱크(401)가 형성되고, 상기 가스탱크(401)에는 가스유입관(404), 가스배출관(405) 및 정제유 배출관(409)이 형성된다.
그리고 상기 냉각수탱크(402)에는 냉각수 유입관(406) 및 냉각수 배출관(405)이 형성된다.
도 5와 같이 수직방향으로 축(403)이 가스탱크(401) 및 냉각수탱크(402)를 관통하여 형성되고, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 상기 축(403)이 회전하도록 구성된다.
상기 축(403)에는 수평 방향의 지지대(410)가 방사상으로 형성되고, 상기 지지대(410)에는 다수의 냉각수코어(411)가 형성된다.
축(403)의 내부에는 냉각수가 유동하는데, 축(403)의 냉각수는 지지대(410)를 통해 냉각수 코어(411)를 순환한 후 다시 축(403)으로 리턴되어 냉각수 배출관(408)을 통해 배출된다.
가스유입관(404)을 통해 가스탱크(401) 내부로 가스가 유입되면, 가스탱크(401)와 냉각수탱크(402) 사이 자켓의 냉각수에 의해 가스탱크(401) 내면에서 가스가 응축된다.
또한, 냉각수가 유동하는 냉각수 코어(411)의 외면에서도 가스가 응축되어 정제유가 생산되어 흘러내린다. 이때, 상기 냉각수 코어(411)는 축(403)에 의해 회전하므로 냉각수 코어(411) 외면에서 더욱 많은 가스 응축 현상이 발생하므로 많은 정제유가 흘러내린다.
상기와 같이 코어(411) 외면과 가스탱크(401) 내면에서 흘러내리는 정제유는 정제유 배출관(409)를 통해 외부로 배출되어 저장된다.
상기와 같이 구성된 가스응축기(400)는 직렬로 소정 개수 연결 구성함으로써, 응축기(400)에서 응축되지 못한 가스가 다음 응축기(400)에서 응축되도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 도 5와 같이 지지대(410)의 외 측에 나이프(412)를 설치함으로써, 지지대(410)가 회전할 때 나이프(412)가 회전하며 가스탱크(401) 내벽을 긁도록 구성하는 것이 바람직하다.
가스가 응축되는 과정에서 가스탱크(401) 내면에 왁스 계열의 슬러지가 생성되는데, 이러한 슬러지는 가스 응축 효율을 떨어뜨리므로 상기와 같이 축(403)이 회전할 때 나이프(412)가 가스탱크(401) 내벽을 긁어서 가스 응축이 원활하게 이루어지도록 구성한다.
혼합유 분리공정(S220)
상기 가스 응축공정(S210)을 통해 응축된 정제유는 혼합유 분리공정(S200)을 통해 수분이 5% 이하이고, 산소가 10% 이하이며 연소 열 (hhv)이 40 이상인 경유 등급의 정제유가 생산된다.
이러한 혼합유 분리공정(S220) 시설은 공지의 시설을 이용하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 하나의 시설로 정제유를 생산하면서 티탄철석에 포함된 저 순도의 티타늄을 고순도 티타늄으로 정련함으로써, 설치비용을 절약할 수 있고, 에너지 사용이 적은 장점이 있다.
이상 상술한 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다.
또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.
첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
S100 : 선 처리공정
S110 : 투입 공정
S120 : 가열 공정
S130 : 열분해 공정
S140 : 염화반응 공정
S150 : 소성 공정
S160 : 마광공정
S170 : 풍력선별 공정
S180 : 혼합,성형,건조 공정
S190 : 정련 공정
S200 : 자력 및 부력선별 공정
S210 : 가스응축 공정
S220 : 혼합유 분리공정
100 : 열분해기
101 : 스크류
102 : 수직통로
103 : 고분자 화합물 투입구
104 : 히터
105 : 정량공급기
106 : 목분투입구
107 : 정량공급기
108 : 촉매투입구
109 : 모터
110 : 배출구
111 : Cl가스관
112 : 히팅파이프
113 : 버너
114 : 개폐밸브
115 : 염화반응로
200 : 환원소성로
201 : 개폐밸브
202 : 뚜껑
203 : 히팅파이프
204 : 팬
205 : 송풍파이프
300 : 가스포집탱크
400 : 가스응축기
401 : 가스탱크
402 : 냉각수탱크
403 : 축
404 : 가스유입관
405 ; 가스배출관
406 : 냉각수 유입관
407 : 냉각수 배출관
408 : 냉각수 배출관
409 : 정제유 배출관
410 : 지지대
411 : 냉각수 코어
412 : 나이프
500 : 볼밀장치
600 : 풍력 선별탱크
601 : 투입구
602 : 티탄철석 배출구
603 : 배출관
604 : 싸이클론 분리기
605 : 미립자 배출구
606 : 저장탱크

Claims (8)

  1. 수집된 폐 고분자 화합물을 세척, 분쇄하는 선처리 공정(S100);
    상기 폐 고분자 화합물과, 상기 폐 고분자 화합물의 중량대비 30% 중량의 목분과, 촉매로서 티탄철석을 열분해기(100)에 투입하는 투입공정(S110);
    열분해기(100)에 투입되기 전 폐 고분자 화합물, 목분, 티탄철석을 200~250℃의 온도로 가열하여 폐 고분자 화합물에서 Cl가스를 제거하는 가열공정(S120);
    열분해기(100)에 투입된 혼합물을 가열하여 폐 고분자 화합물로부터 가스를 생성시키고, 목분은 탄화시키는 열분해하는 열분해 공정(S130);
    상기 열분해 공정(S130)을 거친 혼합물에 Cl가스를 투입하여 티탄철석을 염화 반응시키는 염화반응 공정(S140);
    상기 염화반응 공정(S140)을 거친 혼합물에 산소를 공급하여 발생하는 열로 혼합물을 900~1,000℃의 가열, 소성하는 소성공정(S150);
    상기 소성공정(S150)을 거친 티탄철석을 180메시 크기로 분쇄하는 마광공정(S160);
    상기 마광공정(S160)을 통해 분쇄된 티탄철석을 풍력 선별하는 풍력선별 공정(S170);
    상기 풍력선별 공정(S170)에서 선별된 티탄철석 50~70중량%, C.S.L.(Corn Steep Liquor) 5~15중량%, 코크스 10~30중량% 및 폐 고분자 화합물의 잔재 탄소혼합물 5~15중량%를 혼합하고, 이를 펠렛 형태로 성형하여 건조하는 혼합,성형,건조 공정(S180);으로 구성되어 티탄철석을 정련하고,
    상기 열분해 공정(S130)에서 폐 고분자 화합물이 열분해되어 생성된 가스를 응축하여 정제유를 생산하는 가스 응축공정(S210);
    상기 가스 응축공정(S210)을 통해 응축된 정제유를 분리하여 수분이 5%이하이고, 산소가 10% 이하이며, 연소열(hhv)이 40 이상인 경유 등급의 정제유를 생산하는 혼합유 분리공정(S220);으로 구성된 정제유를 생산하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 염화반응 공정(S140)에 투입되는 Cl가스는 상기 가열공정(S120)에서 생성되는 Cl가스를 염화반응 공정(S140)에 공급하는 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소성공정(S150)에서 발생하는 열을 열분해공정(S130)의 열분해기 열원으로 사용하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 방법.
  4. 폐 고분자 화합물을 투입하는 고분자 화합물 투입구(103)와, 목분을 투입하는 목분 투입구(106)를 구비하여 폐 고분자 화합물을 가열하여 열분해 하는 열분해기(100);
    촉매로서 상기 열분해기(100)로 티탄철석을 공급하는 촉매투입구(108);
    상기 고분자 화합물 투입구(103)에 설치되어 폐 고분자 화합물을 200~250℃로 가열하여 폐 고분자 화합물로부터 Cl가스를 추출하는 히터(104);
    상기 열분해기(100)를 가열하는 버너(113);
    상기 열분해기(100)의 배출구(110)에 체결되어 열분해기(100)에서 배출되는 티탄철석과 탄소를 받고, Cl가스를 내부에 공급하여 티탄철석을 염화 반응시키는 염화반응로(115);
    염화 반응된 티탄철석에 산소를 공급하는 팬(204) 및 송풍파이프(205)가 구비되어 티탄철석을 900~1,000℃의 온도로 소성하는 환원소성로(200);
    상기 환원소성로(200)에서 소성된 티탄철석을 180메시로 분쇄하는 볼밀장치(500);
    상기 볼밀장치(500)에서 분쇄된 티탄철석을 풍력선별기;
    상기 풍력선별기에서 선별된 티탄 철석을 펠렛 형태로 성형하고, 건조하는 성형, 건조기;와,
    상기 열분해기(100)에서 생성된 가스를 응축하여 정제유를 생산하는 가스응축기(400);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고분자 화합물 투입구(103)와 염화반응로(115)을 연결하여 고분자 화합물 투입구(103)에서 발생하는 Cl가스를 염화반응로(115)로 공급하는 Cl가스관(111)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 환원소성로(200)에서 발생하는 열을 열분해기(100)로 공급하는 히팅파이프(112)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 가스응축기(400)는,
    냉각수 유입관(406) 및 냉각수 배출관(407)을 구비한 냉각수 탱크(402);
    가스유입관(404), 가스배출관(405) 및 정제유 배출관(409)을 구비하여 상기 냉각수 탱크(402) 내부에 형성되는 가스탱크(401);
    내부에 냉각수가 유동하며 상기 냉각수 탱크를 수직으로 관통하여 회전하는 축(403);
    가스탱크(401) 내부에서 상기 축(403)에서 수평방향 방사상으로 소정개수 형성된 지지대(410); 및
    상기 각각의 지지대(410)에서 수직방향으로 소정개수 체결되어 축(403)의 냉각수가 유동하는 냉각수 코어(411);로 구성되으로써,
    축(403)과 함께 냉각수코어(411)가 회전하며 냉각수코어(411)의 외면과 가스탱크(401) 내면에서 가스가 응축되어 정제유가 생성되어 정제유 배출관(409)으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스탱크(401) 내부에서 상기 축(403)과 연동하여 회전하며 가스탱크(401) 내벽을 긁는 나이프(412);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐 고분자 화합물을 이용한 정제유 생산 및 티타늄 정련 장치.
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