KR101884511B1 - 열분해 반응기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열분해 반응기에 관한 것으로, 반응기 본체; 원료관; 및 가열유체공급관; 을 포함하여, 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 하여 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 원료가 이송되는 원료관과 가열유체가 접촉되는 접촉면적을 최대화하여 원료의 열분해 속도를 증가시키고 비용을 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

열분해 반응기{REACTOR APPARATUS FOR PYROLYSIS}

본 발명은 열분해 반응기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 하여 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 원료가 이송되는 원료관과 가열유체가 접촉되는 접촉면적을 최대화하여 원료의 열분해 속도를 증가시키고 비용을 절감할 수 있는 열분해 반응기에 관한 것이다.

현재 산업 폐기물의 슬러지와 생활 쓰레기와 같은 가연성 폐기물의 처리가 사회적인 쟁점으로 대두되면서 이의 효율적인 처리를 위한 각종 방안이 제시되고 있다.

이중 열분해 방식은 무산소 또는 저 산소 분위기 상태에서 원료(폐기물 등)에 열을 가하여 분해하는 것으로, 원료 중 분해되는 것은 기체, 액체로 변환되고, 분해되지 않는 것은 고체(Char)로 남게 된다.

이때, 원료가 이송되는 원료관의 외부에 고온의 연소가스가 통과하도록 하여 원료를 간접적으로 가열하는 간접가열 열교환 방식을 사용하게 되는데, 이러한 간접가열 열교환 방식은 고온의 연소가스(가열유체)가 원료와 직접 닿지 않기 때문에 직접접촉 방식에 비해 열전달 효율이 낮아 반응기의 크기가 증가하나 연소가스의 폭발이나 급격한 온도상승을 억제할 수 있는 장점이 있다.

그런데, 종래의 열분해 반응기의 경우 고온의 연소가스가 반응기 내에 유입되는 유입구와, 반응기 내에서 연소가스가 유출되는 유출구가 하나씩 마련되며, 이에 따라 연소가스가 유입되는 유입구 주변의 온도는 너무 높고, 유출구 주변의 온도는 너무 낮아 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질이 저하되고, 열분해 반응기의 내구성 또한 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 전술한 바와 같은 문제점이 보완된 열분해 반응기의 필요성이 대두되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0044558호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 하여 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질을 향상시킬 수 있는 열분해 반응기를 제공함에 있다.

또, 원료가 이송되는 원료관과 가열유체가 접촉되는 접촉면적을 최대화하여 원료의 열분해 속도를 증가시키고 비용을 절감할 수 있는 열분해 반응기를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 관결합구와 유출구가 형성되는 반응기 본체; 상기 반응기 본체의 내부를 지나며, 원료가 이송되는 원료관; 및 상기 관결합구에 결합되고, 상기 관결합구측에 위치되는 제1 덕트부와 상기 제1 덕트부로부터 상기 반응기 본체의 내부로 연장되는 제2 덕트부로 분기되고, 상기 제1 덕트부 및 상기 제2 덕트부를 통해 상기 반응기 본체 내의 서로 다른 곳에 상기 원료관 내의 상기 원료를 간접가열하는 가열유체를 공급하는 가열유체공급관; 을 포함하는 열분해 반응기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 반응기 본체에는, 상기 가열유체가 통과하도록 일부가 상기 반응기 본체로부터 떨어지게 형성되고, 상기 가열유체가 통과하는 부분이 서로 엇갈리게 배치되어 상기 반응기 본체 내에 상기 가열유체의 지그재그 유로를 형성하는 다수의 칸막이가 더 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 원료관에는, 상기 반응기 본체 내에 위치하는 상기 원료관으로부터 돌출되어 상기 가열유체와 접촉되는 접촉면적을 확장시키는 확장부가 더 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제1 덕트부를 통하여 상기 반응기 본체 내에 공급되는 상기 가열유체의 공급량을 조절하도록 상기 제1 덕트부를 개폐하는 제1 댐퍼; 및 상기 제2 덕트부를 통하여 상기 반응기 본체 내에 공급되는 상기 가열유체의 공급량을 조절하도록 상기 제2 덕트부를 개폐하는 제2 댐퍼; 가 더 포함되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2 덕트는, 상기 반응기 본체 또는 상기 원료관의 길이방향을 따라 길이 조절이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 반응기 본체 또는 상기 원료관의 길이방향을 따라 상기 제2 덕트의 길이를 조절하는 길이조절부; 상기 반응기 본체 내에 서로 떨어져 위치하는 다수의 온도센서; 및 상기 온도센서에 의해 감지된 상기 반응기 본체의 온도 정보를 전달받아 기저장된 반응기 본체의 온도 정보와 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제2 덕트의 길이 조절, 상기 제1 댐퍼의 개폐정도 조절, 상기 제2 댐퍼의 개폐정도 조절 중 어느 하나 또는 둘 이상을 제어하는 제어수단; 이 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 원료관은 상기 반응기 본체의 내부를 다수 지나가도록 굴곡지게 형성되는 곡관으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 하여 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질을 향상시킬 수 있는 열분해 반응기가 제공된다.

또, 원료가 이송되는 원료관과 가열유체가 접촉되는 접촉면적을 최대화하여 원료의 열분해 속도를 증가시키고 비용을 절감할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 도,
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 열분해 반응기에서 사용되는 가열유체공급관을 나타낸 도,
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열분해 반응기의 구성을 간략하게 나타낸 도,
도 9는 도 8에 도시된 열분해 반응기의 일부를 나타낸 도,
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열분해 반응기의 사용상태를 나타낸 도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열분해 반응기에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 것으로, 도 1은 분해도이고 도 2는 도 1의 결합도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열분해 반응기는 크게 반응기 본체(100)와 원료관(200) 및 가열유체공급관(300)을 포함하여 구성된다.

반응기 본체(100)는 원료, 예를 들어 타이어 등과 같은 고체 형상의 폐기물이나 바이오매스(Biomass) 등을 열분해시키는 공간을 제공하는 구성요소로, 하기에 서술하는 가열유체(도 10의 G)가 어느 정도 머무를 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 이때, 도면에서는 반응기 본체(100)가 직사각형의 형상을 갖도록 도시되어 있으나 이러한 형상은 변경이 가능하다.

반응기 본체(100)에는 하기에 서술하는 원료관(200)이 지나갈 수 있도록 형성되는 통공들과, 가열유체공급관(300)이 결합되는 관결합구(102)와 가열유체가 반응기 본체(100)로부터 유출되는 유출구(104)가 형성된다. 이러한 유출구(104)에는 유출된 가열유체를 열원으로 재활용할 수 있도록 외부의 보일러(도시하지 않음) 등으로 안내하기 위한 안내관(도시하지 않음)이 장착될 수 있다.

원료관(200)은 반응기 본체(100)의 내부를 지나며, 원료(도 10의 M)가 이송되는 구성요소이다. 이러한 원료관(200)은 반응기 본체(100) 내부를 한 번 지나가도록 구성할 수도 있으나, 원료의 열분해 효율을 높일 수 있게 반응기 본체(100)의 내부를 지그재그 형상으로 다수 지나가도록 굴곡지게 형성되는 곡관의 형상으로 구성되어 가열유체와의 접촉면적이 확장되도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 원료관(200)이 반응기 본체(100)를 지나가는 길이에 따라 반응기 본체(100)의 길이가 정해지게 되므로 열분해 반응기가 설치되는 공간의 크기나 열분해 반응기를 통해 분해하고자 하는 원료 등에 따라 원료관(200)이 반응기 본체(100)를 지나가는 길이와 굴곡되는 횟수를 적절하게 조절하는 것이 좋다. 본 발명에서는 원료관(200)이 "U"자 형상을 이루어 반응기 본체(100) 내부를 두 번 지나가도록 구성된다.

한편, 원료는 "U"자 형상을 이루는 원료관(200) 중 도면상 상측에 위치하는 부분으로부터 도면상 하측에 위치하는 부분을 향해 이송되는데, 이처럼 원료를 이송하기 위하여 별도의 이송부(도시하지 않음), 예컨대 스크류 형태의 이송부가 원료관(200) 내에 구비될 수 있다. 한편, 원료가 분해되어 생성된 기체(가스)와 액체(오일)는 적절한 방식으로 원료관(200)으로부터 외부로 배출될 수 있다. 예를 들어 원료관(200)의 적절한 위치에 배기구(도시하지 않음)와 배수구(도시하지 않음)가 마련되어 가스는 배기구를 통해 외부의 응축기(도시하지 않음) 등으로 이동하도록 안내하고, 오일은 배수구를 통해 별도의 오일수용조(도시하지 않음)로 이동하도록 할 수 있다.

가열유체공급관(300)은 본 발명의 특징적인 구성요소로서, 반응기 본체(100) 내에 원료관(200) 내의 원료를 간접가열하는 가열유체, 예를 들어 고온의 연소가스를 공급하게 된다. 이때, 가열유체공급관(300)을 통해 반응기 본체(100) 내에 가열유체를 공급할 수 있도록 가열유체공급관(300)에는 별도의 연료에 의해 고온의 불꽃을 형성하는 버너가 마련된 연소실(도시하지 않음)이 연결될 수 있다. 이때, 원료관(200) 내의 원료가 열분해되면서 생성되는 가스는 전술한 것과 같이 배기구를 통해 외부의 응축기로 안내하는 것 외에 연소실에 투입되도록 안내하고, 이를 버너의 불꽃으로 태워 가열유체로 재사용하도록 구성할 수도 있다.

본 발명에서 사용되는 가열유체공급관(300)은 반응기 본체(100)의 관결합구(102)에 결합되며, 관결합구(102)측에 가열유체를 공급하는 제1 덕트부(310)와, 제1 덕트부(310)로부터 반응기 본체(100)의 내부로 연장되어 제1 덕트부(310)와는 다른 위치의 반응기 본체(100) 내측에 가열유체를 공급하는 제2 덕트부(320)로 분기되어 구성된다. 여기서, 제2 덕트부(320)는 대략 반응기 본체(100)의 중간 정도까지 연장 형성된다. 즉, 연소실 등에서 생성된 가열유체는 관결합구(102)에 결합된 가열유체공급관(300)을 통해 반응기 본체(100) 내에 공급되는데, 이때 가열유체공급관(300)이 제1 덕트부(310)와 제2 덕트부(320)로 분기되어 있으므로 가열유체가 제1 덕트부(310)와 제2 덕트부(320) 양쪽으로 공급되는 것이다.

이때 제1 덕트부(310)의 말단에는, 제1 덕트부(310)를 통하여 반응기 본체(100) 내에 공급되는 가열유체의 공급량을 조절하도록 제1 덕트부(310)를 개폐하는 제1 댐퍼(312)가 마련되고, 마찬가지로 제2 덕트부(320)의 말단에는 제2 덕트부(320)를 개폐하여 제2 덕트부(320)를 통하여 반응기 본체(100) 내에 공급되는 가열유체의 공급량을 조절하는 제2 댐퍼(322)가 마련된다.

즉, 본 발명은 반응기의 한쪽말단측에 형성되는 유입구를 통해 가열유체가 공급되는 종래의 열분해 반응기와는 달리 가열유체가 관결합구(102)측의 제1 덕트부(310)와 반응기 본체(100)의 중간 정도까지 연장되는 제2 덕트부(320)를 통해 반응기 본체(100) 내의 서로 다른 곳에 각각 공급될 수 있다.

따라서, 제1 댐퍼(312)와 제2 댐퍼(322)를 적절히 개폐하여 가열유체가 제1 덕트부(310) 및 제2 덕트부(320)를 통해 반응기 본체(100) 내로 공급되는 양을 조절할 수 있으므로 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 할 수 있으며, 이에 원료의 온도가 균일해져 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 것으로, 도 3은 분해도이고 도 4는 도 3의 결합도이다.

도 3 및 도 4를 살펴보면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열분해 반응기는 전술한 제1 실시예에 따른 열분해 반응기와 유사하게 구성되나, 가열유체가 반응기 본체(100) 내에서 지그재그로 움직이게 되는 유로를 갖는 점에서 차이가 있다.

이를 위해, 본 발명의 제2 실시예에서는 반응기 본체(100) 내부에 다수의 칸막이(400)를 배치하여 사용하게 된다.

즉, 칸막이(400)는 가열유체가 통과하도록 일부가 반응기 본체(100)로부터 떨어지게 형성되고, 가열유체가 통과하는 부분이 서로 엇갈리게 배치되어 반응기 본체(100) 내에 가열유체의 지그재그 유로를 형성하게 된다.

이처럼 칸막이(400)를 통해 가열유체가 지그재그로 움직이게 되므로 가열유체의 유로를 한정된 공간에서 가능한 한 길어지게 하여 원료관(200)과 가열유체가 접촉되는 접촉면적을 확장시킬 수 있다.

본 발명에서는 크게 두 가지 형태의 칸막이(400)가 사용되어 가열유체가 통과하는 부분이 도면상 상측과 하측으로 서로 엇갈리게 배치된다. 이때, 원료관(200)은 "U"자 형태를 이루어 반응기 본체(100) 내측을 두 번 지나가게 된다.

이에, 본 발명에서 사용되는 칸막이(400) 중 하나는 하부에 도면상 하측의 원료관(200)이 관통하는 관통공 1개가 형성되고, 상부에 도면상 상측의 원료관(200)이 얹혀지도록 형성되어 상부 일부가 반응기 본체(100)로부터 떨어지게 형성, 즉 가열유체가 도면상 상부측으로 통과할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에서 사용되는 칸막이(400) 중 다른 하나는 원료관(200)이 관통하는 관통공 2개가 형성되고, 도면상 하부 양측 일부가 절개되어 하부 양측 일부가 반응기 본체(100)로부터 떨어지게 형성, 다시 말해서 가열유체가 도면상 하부측으로 통과할 수 있게 된다.

한편, 반응기 본체(100)의 내측에는 제1 덕트부(310)로부터 연장되는 제2 덕트부(320)가 배치되며, 이러한 제2 덕트부(320)가 위치하는 부분에는 전술한 두 가지 형태의 칸막이(400)를 도면상 상부측과 하부측에 각각 배치되도록 절단하여 사용하게 된다.

즉, 칸막이(400) 중 하나만 예로 설명하자면, 도면상 하측의 원료관(200)이 관통하는 관통공 1개가 형성되는 하부는 제2 덕트부(320)의 하측과 반응기 본체(100) 사이에 설치되고, 도면상 상측의 원료관(200)이 얹혀지도록 형성되는 상부는 제2 덕트부(320)의 상측과 반응기 본체(100) 사이에 설치되는 것이다.

이러한 칸막이(400)는 전술한 것과 같은 2가지 형태 외에 다양한 형상으로 형성할 수 있고, 가열유체가 통과하는 부분의 위치도 상황에 따라 적절한 위치로 변경하여 사용할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열분해 반응기를 나타낸 것으로, 도 5는 분해도이고 도 6은 도 5의 결합도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 열분해 반응기는 전술한 제1 또는 제2 실시예와 거의 동일하나, 가열유체와 원료관(200)의 접촉면적을 좀 더 확장시키는 구성이 더 포함되는 점에서 구분된다.

즉, 제3 실시예에서는 반응기 본체(100) 내에 위치하는 원료관(200)으로부터 돌출되어 가열유체와 접촉되는 접촉면적을 확장시키는 확장부(210)가 더 포함된다.

본 발명에서 사용되는 확장부(210)는 원료관(200)이 관통하게 되는 일종의 판재를 사용하게 되나, 이러한 판재 형상 외에 다수의 핀과 같은 구조를 사용할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 열분해 반응기에서 사용되는 가열유체공급관을 나타낸 도이다.

도 7에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열분해 반응기에서는 가열유체공급관(300)이 제1 내지 제3 실시예와 다르게 구성된다.

즉, 제4 실시예에서는 가열유체공급관(300), 특히 제2 덕트부(320)가 반응기 본체(100) 또는 원료관(200)의 길이방향을 따라 길이 조절이 가능하게 구성되어 열분해 반응기의 크기나 열분해 반응기를 통해 열분해하고자 하는 원료 등에 따라 제2 덕트부(320)의 길이를 적절하게 조절할 수 있다.

이에 따라, 좀 더 쉽고 빠르게 열분해 반응기의 온도분포를 전체적으로 균일하게 조절할 수 있게 된다.

이러한 제2 덕트부(320)는 다양한 구조로 형성될 수 있는데, 예를 들어 도 7과 같이 통상 접이식 안테나와 같이 복수의 단위체(320a, 320b, 320c, 320d)가 상호 겹쳐진 상태로 형성되어 각각의 단위체(320a, 320b, 320c, 320d)가 겹쳐있는 정도에 따라 길이 조절이 가능한 접이식 다단구조로 이루어지거나, 두 개의 링크바아가 힌지축을 매개로 X자 형태로 교차되어 승강되는 리프트 구조 등으로 이루어질 수도 있다.

도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열분해 반응기의 구성을 간략하게 나타낸 도이고, 도 9는 도 8에 도시된 열분해 반응기의 일부를 나타낸 도이다.

도 8 및 도 9에 나타나는 본 발명의 제5 실시예에 따른 열분해 반응기는 전술한 제1 내지 제4 실시예에서 나타나는 구성을 조합하고, 여기에 반응기 본체(100) 내의 온도에 따라 열분해 반응기의 구성요소들을 제어하여 원료의 열분해 과정을 수행하게 된다.

즉, 본 발명의 제5 실시예에서는 원료를 열분해시키는 공간을 제공하는 반응기 본체(100)와, 원료가 이송되며 확장부(210)가 포함된 원료관(200), 제1 덕트부(310)와 제2 덕트부(320)로 분기되어 반응기 본체(100) 내에 가열유체를 공급하는 가열유체공급관(300), 가열유체의 지그재그 유로를 형성하는 칸막이(400)가 사용되고, 여기에 온도에 따라 각 구성요소들을 제어하는 제어수단(500)이 포함된다.

특히, 제5 실시예에서는 반응기 본체(100) 또는 원료관(200)의 길이방향을 따라 제2 덕트부(320)의 길이를 조절하는 길이조절부(330)와 반응기 본체(100) 내에 서로 떨어져 위치하는 다수의 온도센서(110)가 사용된다.

이에, 제어수단(500)에서는 온도센서(110)를 통해 감지되는 반응기 본체(100)의 온도 정보를 전달받아 별도의 저장부(도시하지 않음) 등에 기저장되어 있는 반응기 본체(100)의 온도 정보와 비교하고, 이러한 비교 결과에 따라 길이조절부(330)를 통해 제2 덕트부(320)의 길이 조절, 제1 덕트부(310)의 제1 댐퍼(312) 개폐정도 조절, 제2 덕트부(320)의 제2 댐퍼(322) 개폐정도 조절 중 어느 하나 이상을 수행하여 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 하게 된다. 이때, 제2 덕트부(320)의 길이를 조절하는 길이조절부(330)는, 예를 들어 액추에이터 등이 사용될 수 있다. 이 외에, 제어수단(500)에는 본 발명에 따른 열분해 반응기의 운전 조건이 기저장될 수 있으며, 이러한 운전 조건에 따라 제2 덕트부(320)의 길이 조절, 제1 덕트부(310)의 제1 댐퍼(312) 개폐정도 조절, 제2 덕트부(320)의 제2 댐퍼(322) 개폐정도 조절을 수행할 수 있다.

지금부터는 본 발명에 따른 열분해 반응기의 동작에 대하여 설명한다. 이때, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예의 경우 제5 실시예의 동작과 유사하므로 여기에서는 본 발명의 제5 실시예의 사용상태에 대해서만 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 열분해 반응기의 사용상태를 나타낸 도이다.

도 10에 나타나는 것과 같이, 원료(M)가 도면상 상측의 원료관(200)을 통해 반응기 본체(100) 내로 투입되어 이송된다.

가열유체(G)는 관결합구(102)측에 연결되는 가열유체공급관(300)의 제1 덕트부(310)로 공급되면서, 일부의 가열유체(G)가 반응기 본체(100)의 중간 부분까지 연장되는 제2 덕트부(320)를 통해 반응기 본체(100) 내에 유입되며, 반응기 본체(100) 내에 유입된 가열유체(G)는 유출구(104)를 향해 흘러가면서 원료(M)를 간접 가열하여 열분해하게 된다. 이처럼 가열유체(G)가 둘로 나뉘어 반응기 본체(100) 내에 유입되므로 특정 부분만 너무 뜨거워지는 것을 방지할 수 있고 보다 쉽게 열분해 반응기의 온도분포를 균일하게 조절할 수 있다.

이때, 원료관(200)은 "U"자 형상의 곡관으로 이루어져 반응기 본체(100) 내부를 두 번 지나가게 되어 가열유체(G)와의 접촉면적이 확장되고, 반응기 본체(100) 내에 위치하는 원료관(200)에는 판재 형상의 확장부(210)가 다수 배치되어 돌출되므로 마찬가지로 가열유체(G)와 접촉되는 접촉면적을 확장시키게 된다. 또한, 반응기 본체(100) 내에는 다수의 칸막이(400)가 서로 엇갈리게 배치되어 가열유체(G)의 지그재그 유로를 구성하게 되므로 결국 원료관(200)과 가열유체(G)가 접촉되는 접촉면적이 최대화된다.

여기서, 제어수단(500)은 온도센서(110)를 통해 감지되는 반응기 본체(100)의 온도 정보를 전달받아 기저장되어 있는 반응기 본체(100) 온도 정보와 비교하여 비교 결과에 따라 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖도록 제1 댐퍼(312) 및 제2 댐퍼(322)의 개폐정도 조절을 제어하고, 이에 따라 반응기 본체(100)에 유입되는 가열유체(G)의 공급량이 조절된다.

그리고, 가열유체공급관(300)의 제2 덕트부(320)의 길이를 조절, 즉 제2 덕트부(320)를 통해 공급되는 가열유체(G)의 공급위치를 변경하여 보다 쉽고 빠르게 열분해 반응기의 온도분포를 균일하게 할 수 있게 된다.

이렇게 원료관(200)을 통해 이송되는 원료(M)는 가열유체(G)에 의해 간접 가열되면서 열분해되어 기체, 액체로 변환되고, 분해되지 않은 고체(Char)는 도면상 하측의 원료관(200)을 통해 배출된다.

하기의 [표 1]은 기존의 열분해 반응기와 본 발명에 따른 열분해 반응기에서 원료(M)가 원료관(200)에 의해 이송되면서 나타나는 원료(M)의 온도 변화에 대한 것이다.

이를 살펴보면, 본 발명에 따른 열분해 반응기, 즉 제1 덕트부(310)와 제2 덕트부(320)로 분기되는 가열유체공급관(300)을 사용하는 경우 기존의 열분해 반응기에 비해 원료(M)가 반응기 본체(100) 내에 투입되는 부분부터 열분해 반응기의 중단, 즉 반응기 본체(100)의 중단 부근 사이에서 원료(M)의 승온 속도가 높게 나타났다.

그리고 반응기 본체(100)의 중단과 가열유체(G)가 유입되는 부분 사이의 원료(M) 온도는 기존에 비해 균일해지는 것을 확인할 수 있었다.

이를 볼 때, 본 발명에 따른 열분해 반응기를 사용하는 경우 원료(M)의 온도가 균일해지며, 승온 속도를 제어하기 용이하다는 것을 알 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 열분해 반응기는 서로 다른 곳으로 가열유체(G)를 공급하도록 제1 덕트부(310)와 제2 덕트부(320)를 포함하는 가열유체공급관(300)을 사용하여 열분해 반응기가 전체적으로 균일한 온도분포를 갖게 되고, 이에 따라 원료의 온도가 균일해지면서 원료의 열분해 효율 및 열분해 생성물의 품질이 향상되고, 생성물 품질의 일관성 또한 기대할 수 있게 된다. 게다가, 원료관(200)의 형상과 가열유체(G)의 지그재그 유로를 통해 원료(M)가 이송되는 원료관(200)과 가열유체(G)가 접촉되는 접촉면적이 최대화되어 원료(M)의 열분해 속도를 증가시키고 비용을 절감할 수 있는 유용한 발명이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 반응기 본체 102: 관결합구
104: 유출구 110: 온도센서
200: 원료관 210: 확장부
300: 가열유체공급관 310: 제1 덕트부
312: 제1 댐퍼 320: 제2 덕트부
320a, 320b, 320c, 320d: 단위체
322: 제2 댐퍼 330: 길이조절부
400: 칸막이 500: 제어수단
M: 원료 G: 가열유체

Claims (7)

1. 열분해 반응기에 있어서,
   관결합구와 유출구가 형성되는 반응기 본체;
   상기 반응기 본체의 내부를 지나며, 원료가 이송되는 원료관; 및
   상기 관결합구에 결합되고, 상기 관결합구측에 위치되어 상기 반응기 본체 내 공간의 길이방향 단부에 상기 원료관 내의 상기 원료를 간접가열하는 가열유체를 공급하는 제1 덕트부와 상기 제1 덕트부로부터 상기 반응기 본체의 내부로 연장되도록 분기되어 상기 반응기 본체 내 공간의 길이방향 중간부에 상기 원료관 내의 상기 원료를 간접가열하는 가열유체를 공급하는 제2 덕트부를 구비하는 가열유체공급관;을 포함하며,
   상기 반응기 본체에는 상기 가열유체가 통과하도록 일부가 상기 반응기 본체로부터 떨어지게 형성되고, 상기 가열유체가 통과하는 부분이 서로 엇갈리게 배치되어 상기 반응기 본체 내에 상기 가열유체의 지그재그 유로를 형성하는 다수의 칸막이가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 원료관에는,
   상기 반응기 본체 내에 위치하는 상기 원료관으로부터 돌출되어 상기 가열유체와 접촉되는 접촉면적을 확장시키는 확장부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 덕트부를 통하여 상기 반응기 본체 내에 공급되는 상기 가열유체의 공급량을 조절하도록 상기 제1 덕트부를 개폐하는 제1 댐퍼; 및
   상기 제2 덕트부를 통하여 상기 반응기 본체 내에 공급되는 상기 가열유체의 공급량을 조절하도록 상기 제2 덕트부를 개폐하는 제2 댐퍼;
   가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 덕트는,
   상기 반응기 본체 또는 상기 원료관의 길이방향을 따라 길이 조절이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.
6. 제4항에 있어서,
   상기 반응기 본체 또는 상기 원료관의 길이방향을 따라 상기 제2 덕트의 길이를 조절하는 길이조절부;
   상기 반응기 본체 내에 서로 떨어져 위치하는 다수의 온도센서; 및
   상기 온도센서에 의해 감지된 상기 반응기 본체의 온도 정보를 전달받아 기저장된 반응기 본체의 온도 정보와 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 제2 덕트의 길이 조절, 상기 제1 댐퍼의 개폐정도 조절, 상기 제2 댐퍼의 개폐정도 조절 중 어느 하나 또는 둘 이상을 제어하는 제어수단;
   이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 원료관은 상기 반응기 본체의 내부를 다수 지나가도록 굴곡지게 형성되는 곡관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열분해 반응기.

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