KR102603124B1 - 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 - Google Patents
용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102603124B1 KR102603124B1 KR1020230058154A KR20230058154A KR102603124B1 KR 102603124 B1 KR102603124 B1 KR 102603124B1 KR 1020230058154 A KR1020230058154 A KR 1020230058154A KR 20230058154 A KR20230058154 A KR 20230058154A KR 102603124 B1 KR102603124 B1 KR 102603124B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- molten salt
- temperature
- stage
- pyrolysis
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 252
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 103
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 48
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000007790 scraping Methods 0.000 claims description 7
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 6
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 14
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 14
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 4
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000007158 vacuum pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/14—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot liquids, e.g. molten metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
- C10B57/10—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1003—Waste materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
본 발명은 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물을 무산소 또는 희박산소 상태에서 다단 연속으로 열분해시키는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100); 상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200); 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330); 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340); 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350); 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100); 상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200); 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330); 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340); 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350); 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물을 무산소 또는 희박산소 상태에서 다단 연속으로 열분해시키는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에 관한 것이다.
일반적으로 폐합성수지, 폐플라스틱, 폐고무, 폐비닐, 폐타이어 등을 비롯한 고분자 폐기물은 분류 및 선별하여 재활용 또는 재생 원료로 사용하고 있지만, 대부분이 소각처리 또는 매립되고 있는 실정이므로 자원 낭비는 물론 대기와 토양의 심각한 환경오염을 유발하고 있다.
최근 들어, 플라스틱 원자재, 연료유 등의 원료인 석유류의 유가 상승으로 인해 자원의 순환적 이용을 위한 방안이 강구되고 있으며, 이의 일환으로 고분자 폐기물을 열분해하여 연료유(오일)를 얻을 수 있는 열분해 유화 기술들이 꾸준히 개발되고 있다.
고분자 폐기물의 열분해 유화는 무산소 또는 희박산소 조건하에서 열을 가하여 고분자 원료를 구성하는 탄소 사슬을 끊어서 저분자로 생성하는 열분해 공정을 통하여 액체 연료로 변환시키는 기술로서, 생성된 연료유(오일)은 주로 산업용 대체 연료나 석유화학 원료로 사용된다.
이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 수평으로 배치되어 모터가 제공하는 회전력에 의해 회전하며, 투입된 폐플라스틱 및 폐비닐을 스크류에 의해 용매와 교반하여 가열하는 원통형의 가열로; 상기 가열로로부터 배출된 가스를 중유가스와 경유가스로 분리하는 분리장치; 상기 분리장치에 의해 분리된 경유가스를 냉각 및 액화하는 냉각장치; 상기 냉각장치에 의해 냉각된 냉각가스와 경유를 저장 및 액화하는 가스저장부; 및 상기 가스저장부에 의해 액화되지 않은 냉각가스를 상기 가열로에 재공급하는 가스공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 및 폐비닐 종합 유화장치에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 가열로 내부의 진공 유지 등을 이유로 공정 진행 중 폐기물의 연속 투입이 불가능한 이른바 배치(batch) 타입을 선택하고 있다. 이 때문에 1회 공정 시 정해진 양의 폐기물만 처리하게 되므로 작업성 및 생산성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 가열로에서 반응이 진행되는 동안 유증기는 분리장치를 통해 비중에 의한 분리 과정을 거치게 되는데, 이 분리 과정이 원활하게 이루어지지 못하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 열분해 용융 공정 중 폐기물의 용융을 위해 다량의 에너지가 소비됨에 따라 경제성 및 수율이 저하되는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 기술의 일예가 하기 문헌 2에 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 플라스틱의 투입을 위한 호퍼가 구비된 투입부; 버너가 장착되어 내부에 고온 환경이 조성되고, 연소가스 배출구가 구비된 가열로; 상기 투입부에 일단이 연결되고, 양단이 외부로 노출되도록 상기 가열로를 관통하며, 내부 길이 방향을 따라 상기 플라스틱을 일 방향으로 이송 및 압축하는 이송 압축수단이 장착되어 상기 플라스틱을 이송, 압축, 용융하고, 상기 플라스틱의 압축 및 용융에 따른 수증기의 배출을 위한 증기 배출구가 구비된 용융로; 상기 용융로의 타단에 연결되어 상기 플라스틱의 용융물을 이송하는 제1 이송부; 상기 제1 이송부에 일단이 연결되고, 양단이 외부로 노출되도록 상기 가열로를 관통하며, 내부 길이 방향을 따라 상기 용융물을 일 방향으로 이송하는 이송수단이 장착되어 상기 용융물을 이송 및 열분해하고, 상기 용융물의 이송 및 열분해에 따른 유증기의 배출을 위한 유증기 배출구가 구비된 진공 열분해로; 상기 진공 열분해로의 타단에 연결되어 상기 용융물의 열분해 잔유물을 이송하는 제2 이송부; 상기 제2 이송부에 연결되어 상기 열분해 잔유물을 배출하는 배출부; 상기 증기 배출구에 연결되어 수증기를 응축하는 제1 응축기; 상기 유증기 배출구에 연결되어 상기 유증기를 응축하는 제2 응축기; 제1,2,3 밸브를 매개로 상기 제2 응축기에 각각 연결되는 복수의 제3 응축기; 제4,5,6 밸브를 매개로 복수의 제3 응축기에 각각 연결되는 진공펌프; 상기 진공펌프에 연결되는 제4 응축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 열분해 유화 시스템에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 진공 열분해로의 내부에서 회전을 하는 나선형의 스크류 구조로 이루어진 이송수단에 의해 용융물을 이송하는 과정 중에 용융물의 이송이 원활하지 못할 뿐만 아니라 용융물 내의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상이 발생하며, 결국엔 이송수단의 이송 동작을 방해하여 용융물의 병목현상을 유발한다.
게다가, 폐플라스틱이 이송수단의 일방향 회전에 의해 열분해로의 내벽을 타고 한쪽 방향으로 치우쳐 이동하면서 용융되는 구조이기 때문에 폐플라스틱의 고르지 못한 가열로 인해 코킹이 발생하여 장비의 수명에 영향을 미칠 수 있고, 에너지 소비와 처리 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열분해로 각 단의 온도 및 고분자 폐기물, 이송부재 등의 이송 속도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하고, 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 용융염의 순환 통로 상에 다수의 월류벽을 배치함으로써 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 열분해 반응기에 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하는 건조 및 열분해를 진행하는 구조에 따라 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상(코킹 현상)을 방지할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 건조로, 탄화로 등의 용도로 사용할 수 있는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100); 상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200); 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330); 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340); 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350); 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하며, 상기 열분해로(200)는, 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 건조단(210); 상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 용융단(220); 상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 분해단(230); 및 상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 탄화단(240);을 포함하고, 상기 열분해로(200)는 사각 덕트 형상으로 이루어지고, 상기 이송부재(360)는 사각 판 형상으로 이루어지며, 상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조로 이루어지며, 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치되고, 상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되고, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
또한, 상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410); 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430); 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440); 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450); 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 및 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410); 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430); 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440); 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450); 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470); 상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491); 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492); 및 상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 열분해로 각 단의 온도 및 고분자 폐기물, 이송부재 등의 이송 속도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하고, 열전달 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 용융염의 순환 통로 상에 다수의 월류벽을 배치함으로써 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도하여 순환 통로의 하부 영역은 물론 상부 영역의 열전달 효율을 높이는 효과가 있다.
또한, 열분해 반응기에 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하는 건조 및 열분해를 진행하는 구조에 따라 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상(코킹 현상)을 방지하는 효과가 있다.
또한, 열분해 시간 단축, 열분해 비용 절감, 열분해 수율 증가 및 이물질(회분) 저감으로 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 월류벽을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에서 용융염 순환부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기를 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 이송부재를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기의 월류벽을 나타낸 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기에서 용융염 순환부의 다른 실시예를 나타낸 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기는 반응기 본체(100), 열분해로(200), 구동축(310), 피동축(320), 구동 스프로킷(330), 피동 스프로킷(340), 체인(350), 이송부재(360) 및 용융염 순환부(400)를 포함한다.
상기 반응기 본체(100)는 용융염 순환부(400)에서 공급된 용융염이 열분해로(200)를 데워 고분자 폐기물이 열분해 될 수 있는 분위기를 만들어 준다.
상기 반응기 본체(100)는 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성된다.
상기 반응기 본체(100)에 투입되는 폐플라스틱 등의 고분자 폐기물은 80~450℃의 온도 영역에서 점차 가열되어 수분 건조, 고분자 폐기물 용융, 열분해, 슬래그화 과정을 거치게 된다. 열분해 반응의 결과물은 수증기와 열분해 가스로 구성된 혼합증기와 회분 및 미량의 미분해 탄소로 구성된 슬래그로 구분되어 배출된다.
상기 열분해로(200)는 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조로 이루어진다. 이러한 열분해로(200)는 건조단(210), 용융단(220), 분해단(230) 및 탄화단(240)을 포함한다.
부연하면, 상기 건조단(210)은 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 영역이다.
상기 용융단(220)은 상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 영역이다.
상기 분해단(230)은 상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 영역이다.
상기 탄화단(240)은 상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 영역이다.
본 발명은 상기와 같은 영역 및 온도 조건에서 고분자 폐기물의 건조 및 열분해가 이루어지는 것이지만, 이에 한정되지 않고 열분해로(200)를 추가로 구성할 수 있고, 다양한 온도를 적용할 수도 있다.
한편, 상기 열분해로(200)에 화재가 발생하였을 경우 질소 퍼징을 하여 화재를 진압할 수 있고, 용융염 드레인(drain) 시 용융염 유동이 좋지 않은 경우 질소를 공급하여 용융염 유동을 좋게 한다. 그 밖에도, 밸브 고장 등으로 인하여 용융염의 드레인이 시급한 경우 용융염이 경화되기 전에 질소 퍼징으로 용융염을 밀어내어 드레인 시간을 단축할 수 있다.
또한, 열분해가 시작되기 전에 열분해 영역은 산소를 제거해야 한다. 산소를 제거하는 방법으로 질소를 공급하여 산소를 밀어내는 방법과 수증기를 공급하여 산소를 밀어내는 방법이 있다. 특히, 열분해 시작 전에 열분해 영역의 산소를 배출하기 위하여 수증기를 주입하지 않고, 물을 공급하여 열분해로가 가열됨에 따라 증발하여 수증기가 되고, 이 수증기가 산소를 밀어내는 방법을 사용할 수도 있다.
더불어, 용융염이 드레인 되지 않고, 열분해로와 배관 등에 적체되는 경우, 이를 녹여 유동에 지장 없도록 하기 위하여 열분해로 내부 용융염 영역, 배관 등에 수증기를 보내어 용융염을 녹여 유동을 원활하게 한다.
상기 구동 스프로킷(330)은 상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합된다.
상기 피동 스프로킷(340)은 상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합된다.
여기서, 상기 구동 스프로킷(330)은 모터(370)의 동력을 전달받아 회전하게 된다. 상기 모터(370)는 반응기 본체(100)의 외측에 설치되고, 모터(370)의 축에는 감속기(380)가 설치된다. 상기 감속기(380)와 구동축(310)이 연결되게 설치되어, 모터(370)가 작동되면 구동축(310)을 통해 구동 스프로킷(330)이 회전하게 된다.
상기 체인(350)은 상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동된다.
본 발명에 적용되는 각 구동축(310), 피동축(320), 구동 스프로킷(330), 피동 스프로킷(340) 및 체인(350)의 설치 개수, 직경, 기어비 등은 구동부가 적용되는 장치의 특성에 따라 얼마든지 변경이 가능한 것이므로 특별하게 제한하지는 않는다.
상기 이송부재(360)는 상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 다수 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시킨다. 즉, 상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물은 다단의 열분해로(200)를 이동하면서 열분해 된다.
상기와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 반응기 본체(100) 내부로 투입된 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조에 따라, 고분자 폐기물의 원활한 이동이 가능할 뿐만 아니라 고르게 분산시키고, 고분자 폐기물의 이물질에 의한 끼임 현상 또는 고착 현상을 방지할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 이송부재(360)는 필요에 따라서 일부만 엇갈리게 배치할 수 있다.
이처럼, 다수의 이송부재(360)가 서로 엇갈리게 배치됨에 따라 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하여 스크래핑 함으로써 고분자 폐기물이 이송부재(360)와 벽면 사이의 공간에 남아 적체되는 현상을 방지할 수 있다.
특히, 모든 이송부재(360)가 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하게 배치되는 경우 벽면과의 마찰에 의하여 모터의 과부하가 발생하게 되며, 이는 정상 운전을 저해하는 요인이 된다. 따라서, 이송부재(360)를 번갈아가며 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접되게 배치하여 벽면을 긁을 수 있도록 함으로써 벽면과의 마찰을 최소화하여 모터에 가해지는 부하를 줄이는 한편 정상적인 운전상태로 벽면을 스크래핑하여 벽면에 부착되는 고분자 물질이 고착되는 것을 방지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성될 수 있다.
상기 무게감소홈(361)의 형성으로 이송부재(360)의 무게를 감소시킴으로써 이송부재(360)의 이동 과정에서 소음이 발생되는 것을 방지하는 한편 이송 부하를 감소시킬 수 있다.
일반적으로 열분해 영역의 하부는 열전달이 가장 필요한 영역임과 동시에 가장 넓은 면적을 가지고 있어, 하부 열전달을 높이는 것이 매우 중요하다. 하부의 열전달을 위해서 하부로 지나는 열이 많아야 하는데, 통상은 상부로 열이 이동하기 때문에 열이 하부를 가열하지 못하고 통과한다. 즉, 하부를 가열하는 열은 상부로 상승하는 열의 와류를 통하여 열전달이 이루어진다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치될 수 있다.
상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되는 것이 바람직하며, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성된다.
예컨대, 용융염이 만류가 아닌 상태에서 유동하는 경우 순환 통로(130) 상부 영역의 열전달 효율이 낮다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명은 용융염의 순환 통로(130) 상에 다수의 월류벽(500)이 서로 엇갈리게 연속 배치된다.
상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름을 일부 차단하여 용융염의 운동에너지를 감쇄시켜 용융염의 균일하고 안정된 흐름을 유도함으로써 순환 통로(130)의 하부 영역은 물론 상부 영역의 열전달 효율을 높이는 효과가 있다.
상기 관통로(510)는 용융염이 월류벽(500)을 넘어가지 않고도 하류측으로 유동하도록 하여 용융염의 연속 유동성을 유지하게 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용융염 순환부(400)는 상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시킨다.
예컨대, 열풍 방식의 열분해 반응기의 경우, 버너에서 제공되는 열풍에 의해 열분해로 전체의 온도가 결정되는데, 이때 상부의 온도가 하부의 온도보다 단계적으로 낮게 설정됨에 따라 각 층의 온도를 특성에 적합한 온도로 설정하기 어려운 점이 있다.
이에 본 발명은 상기 용융염 순환부(400)를 통해 열분해로(200) 각 단의 온도를 독립적으로 제어함으로써 효율적인 운전이 가능하다.
이러한 용융염 순환부(400)는 용융염 탱크(410), 용융염 보일러(420), 용융염 공급라인(430), 용융염 배출라인(440), 밸브(450), 온도감지센서(460) 및 제어부(470)를 포함한다.
상기 용융염 탱크(410)는 내부에 열분해로(200)에 공급될 용융염이 저장된다. 본 발명의 실시예에 따른 열분해 반응기에 사용되는 용융염은 NaNO₃, KNO₃, NaNO₂등과 같은 염들이 적절한 비율로 혼합된 유체일 수 있다. 이러한 용융염은 고체이면서도 용융점 이상에서 액체로 상변화되는 물질이다.
상기 용융염 보일러(420)는 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 열분해 반응 온도로 가온시킨다.
상기 용융염 보일러(420)는 용량에 따라 히터, 가스, 액체, 고체연료 등을 이용하여 가온시킬 수 있다.
상기 용융염 탱크(410)와 용융염 보일러(420) 사이에는 제1 펌프(490)가 설치되며, 상기 제1 펌프(490)는 용융염 탱크(410) 내에 저장된 용융염을 열분해로(200)에 공급하는 역할을 한다.
상기 용융염 공급라인(430)은 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급한다.
상기 용융염 공급라인(430) 상에는 초음파 유량계(480)와 밸브(450) 등이 각각 설치되어 용융염이 순환 통로(130)에 공급되도록 할 수 있다.
한편, 용융염의 순환 통로(130) 양단의 온도 차이를 낮게 하기 위해서는 유량을 증가시키고, 속도를 빠르게 하며, 적절한 온도로 공급하여야 한다. 상층의 온도는 하층의 온도보다 낮게 설정하여 하층에서 사용한 용융염을 상층으로 보냄으로써 상층의 온도를 하층보다 낮게 제어할 수 있다. 이는 병렬로 유량을 제어할 때 유량은 적고, 유속이 늦어져 순환 통로(130) 양단의 온도 차가 크게 나는데, 이때 병렬 유량을 통합하여 순환 통로(130)의 용융염 유동을 직렬로 할 경우, 유속이 빨라지게 되어 순환 통로(130) 양단의 온도 차가 낮아지게 된다. 이로 인하여, 열분해로(200) 양단의 온도 차도 낮아지게 된다. 즉, 용융염 유동을 직렬로 하기 위하여 용융염 공급라인(430)을 직렬로 연결해야 한다.
상기 용융염 배출라인(440)은 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출한다.
상기 밸브(450)는 상기 용융염 공급라인(430) 상에 복수로 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어한다.
예컨대, 상기 밸브(450)를 전동밸브로 사용함으로써 제어부(470)에서 제어할 수 있게 하여 작업이 용이하고, 설정온도를 입력하여 자동으로 온도 제어가 가능하다. 이를 위하여, 초음파 유량계(480)를 설치하여 밸브(450)의 동작에 대한 유량의 변화를 감지하고, 이에 따른 온도 변화를 감지하여 설정온도에 적합하게 밸브(450)를 구동하게 한다.
상기 온도감지센서(460)는 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지한다.
상기 제어부(470)는 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어한다.
이와 같은 구성에 의하면 상기 용융염 순환부(400)는 열분해로(200) 각 단의 온도를 독립적으로 정밀하게 제어하여 효율적인 운전이 가능하고, 용융염에 의한 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 용융염 순환부(400)는 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410), 상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420), 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430), 상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440), 상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450), 상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460), 상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470), 상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491), 상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492) 및 상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493)을 포함할 수 있다.
상기 용융염 탱크(410), 용융염 보일러(420), 용융염 공급라인(430), 용융염 배출라인(440), 밸브(450), 온도감지센서(460) 및 제어부(470)는, 전술한 실시예의 구성 및 작용과 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기한 구성들과 함께 예열히터(491), 용융염 리턴라인(492) 및 용융염 드레인라인(493)을 추가로 구성함으로써, 상온에서 고체인 용융염을 유동시키기 위하여 용융염 탱크(410)에 저장된 용융염을 히터로 예열할 수 있다. 일예로, 용융염이 부분적으로 유동화되어 펌핑이 가능할 때 용융염 보일러(420)를 작동하고, 가열된 용융염을 열분해 반응기로 공급하지 않고, 용융염 탱크(410)로 보내어 용융염 탱크(410) 전체를 유동되도록 한다. 이런 경우, 히터 사용 시간이 짧아지고, 낮은 전기 비용으로 용융염 전체를 예열할 수 있는 장점이 있고, 짧은 시간에 용융염을 유동화시켜 예열시간을 감소시킬 수 있어 수율이 높아진다.
부연하면, 상기 용융염 순환부(400)는 예열히터(491)를 작동시키고, 용융염 탱크(410)의 일부 용융염이 용융되면 제2 펌프(495)를 작동시킨다. 그리고, 용융염 보일러(420)를 작동시켜 용융염을 가열시킨 후 용융염 리턴라인(492)으로 순환시켜 용융염 탱크(410)의 용융염을 가열한다. 용융염 탱크(410)의 용융염이 충분히 가열되면 용융염 드레인라인(493)의 드레인 밸브(494)를 닫고, 제1 펌프(490)를 작동시켜 열분해로(200)에 용융염을 공급한다. 열분해 반응기의 운전을 정지하는 경우, 용융염 보일러(420)를 정지시키고, 제1 펌프(490)와 제2 펌프(495)를 정지시키며, 드레인 밸브(494)를 개방시킨다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
100 : 반응기 본체 110 : 투입구
120 : 배출구 130 : 순환 통로
200 : 열분해로 210 : 건조단
220 : 용융단 230 : 분해단
240 : 탄화단 310 : 구동축
320 : 피동축 330 : 구동 스프로킷
340 : 피동 스프로킷 350 : 체인
360 : 이송부재 361 : 무게감소홈
370 : 모터 380 : 감속기
400 : 용융염 순환부 410 : 용융염 탱크
420 : 용융염 보일러 430 : 용융염 공급라인
440 : 용융염 배출라인 450 : 밸브
460 : 온도감지센서 470 : 제어부
480 : 초음파 유량계 490 : 제1 펌프
491 : 예열히터 492 : 용융염 리턴라인
493 : 용융염 드레인라인 494 : 드레인 밸브
495 : 제2 펌프 500 : 월류벽
510 : 관통로
120 : 배출구 130 : 순환 통로
200 : 열분해로 210 : 건조단
220 : 용융단 230 : 분해단
240 : 탄화단 310 : 구동축
320 : 피동축 330 : 구동 스프로킷
340 : 피동 스프로킷 350 : 체인
360 : 이송부재 361 : 무게감소홈
370 : 모터 380 : 감속기
400 : 용융염 순환부 410 : 용융염 탱크
420 : 용융염 보일러 430 : 용융염 공급라인
440 : 용융염 배출라인 450 : 밸브
460 : 온도감지센서 470 : 제어부
480 : 초음파 유량계 490 : 제1 펌프
491 : 예열히터 492 : 용융염 리턴라인
493 : 용융염 드레인라인 494 : 드레인 밸브
495 : 제2 펌프 500 : 월류벽
510 : 관통로
Claims (8)
- 상부 일측에 고분자 폐기물이 투입되는 투입구(110)가 형성되고, 하부 일측에 회분과 미분해 탄소로 이루어진 슬래그가 배출되는 배출구(120)가 형성되는 반응기 본체(100);
상기 반응기 본체(100)의 내부에 수평으로 배치되어 고분자 폐기물이 지그재그 형태로 이동하면서 열분해하는 다단 구조의 열분해로(200);
상기 열분해로(200)의 일측에 설치된 구동축(310)에 결합되는 구동 스프로킷(330);
상기 열분해로(200)의 타측에 설치된 피동축(320)에 결합되는 피동 스프로킷(340);
상기 구동 스프로킷(330)과 피동 스프로킷(340) 간을 연결하여 무한궤도 방식으로 이동되는 체인(350);
상기 체인(350)에 소정 간격을 두고 설치되어 체인(350)과 함께 순환 이동하면서 고분자 폐기물을 이송시키는 다수의 이송부재(360); 및
상기 반응기 본체(100)의 외측에 연결되어 열전달 매체인 액상의 용융염을 순환시키는 용융염 순환부(400);를 포함하며,
상기 열분해로(200)는, 최상부에 위치하며, 80~150℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물의 공극에 있는 수분을 제거하는 건조단(210);
상기 건조단(210)의 하부에 위치하며, 100~300℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물을 용융 및 액화시키는 용융단(220);
상기 용융단(220)의 하부에 위치하며, 200~400℃의 온도 영역에서 고분자 폐기물 용융액을 기화 및 분해시키는 분해단(230); 및
상기 분해단(230)의 하부에 위치하며, 300~450℃의 온도 영역에서 회분과 미분해 탄소로 구성된 슬래그가 생성되는 탄화단(240);을 포함하고,
상기 열분해로(200)는 사각 덕트 형상으로 이루어지고,
상기 이송부재(360)는 사각 판 형상으로 이루어지며,
상기 체인(350)과 함께 이송부재(360)의 계속되는 순환에 의해 고분자 폐기물을 스크래핑하면서 이동하고, 다음 단으로 낙하시킨 후 다시 이동하면서 열분해를 진행하는 구조로 이루어지며,
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130) 상에는 서로 겹치지 않고 평행하게 위치하는 복수의 월류벽(500)이 용융염의 흐름 방향에 대하여 서로 엇갈리게 연속 배치되고,
상기 월류벽(500)은 용융염의 흐름 방향에 대하여 소정 각도로 경사지게 배치되고, 상기 월류벽(500)들 사이와 단부에 관통로(510)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 이송부재(360)는 판 형상으로 이루어지며, 서로 엇갈리게 배치하되 일단이 열분해로(200)의 내측 벽면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 이송부재(360)의 양측 및 중앙에는 무게를 줄이도록 복수의 무게감소홈(361)이 형성되는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410);
상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430);
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440);
상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450);
상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460); 및
상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
- 청구항 1에 있어서,
상기 용융염 순환부(400)는, 내부에 용융염이 저장되는 용융염 탱크(410);
상기 용융염 탱크(410)와 연결되어 용융염을 가온시키는 용융염 보일러(420);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가온된 고온의 용융염을 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에 공급하는 용융염 공급라인(430);
상기 반응기 본체(100)의 용융염의 순환 통로(130)에서 저온의 용융염을 용융염 탱크(410)로 배출하는 용융염 배출라인(440);
상기 용융염 공급라인(430) 상에 설치되어 각 라인의 유체 흐름을 제어하는 복수의 밸브(450);
상기 열분해로(200)에 각각 설치되어 용융염의 온도를 감지하는 온도감지센서(460);
상기 온도감지센서(460)에 의해 측정된 온도값을 통해 상기 밸브(450)에 의한 용융염의 유량을 조절하여 열분해로(200)의 온도를 제어하는 제어부(470);
상기 용융염 탱크(410)의 일측에 설치되어 용융염을 예열하는 예열히터(491);
상기 용융염 보일러(420)에 의해 가열된 용융염을 용융염 탱크(410)로 리턴하는 용융염 리턴라인(492); 및
상기 용융염 탱크(410)와 용융염 공급라인(430) 사이에 연결되며, 일측에 드레인 밸브(494)가 구비되는 용융염 드레인라인(493);을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230058154A KR102603124B1 (ko) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 |
| PCT/KR2023/009810 WO2024228424A1 (ko) | 2023-05-04 | 2023-07-11 | 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230058154A KR102603124B1 (ko) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102603124B1 true KR102603124B1 (ko) | 2023-11-17 |
Family
ID=88968722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230058154A Active KR102603124B1 (ko) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102603124B1 (ko) |
| WO (1) | WO2024228424A1 (ko) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09291288A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Toshiba Corp | プラスチックの処理方法及び装置 |
| KR20020086417A (ko) * | 2002-10-22 | 2002-11-18 | 오재천 | 폐플라스틱 및 폐고무 열분해장치 |
| KR100951575B1 (ko) * | 2009-02-06 | 2010-04-09 | 주식회사 동성에코어 | 디스크 이동식 튜브 반응기 및 열회수 재활용 시스템 |
| KR200452087Y1 (ko) | 2009-12-16 | 2011-02-01 | 김상택 | 폐플라스틱 및 폐비닐 종합 유화장치 |
| JP2011178859A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Nihon Bio Energy Kk | バイオマス熱化学分解ガス化装置 |
| KR20120019346A (ko) * | 2010-08-24 | 2012-03-06 | 구자숭 | 폐오일을 이용한 직접가열식 폐합성수지의 유화 장치 및 방법 |
| KR101817728B1 (ko) * | 2016-09-28 | 2018-01-11 | 최준호 | 폐합성수지를 이용한 연속 가동식 유화설비 |
| KR101910750B1 (ko) | 2017-11-14 | 2018-10-22 | 정숙진 | 플라스틱의 열분해유화시스템 |
| KR102060395B1 (ko) * | 2019-07-30 | 2019-12-30 | (주)이레이티에스 | 생산성 및 안전성 향상을 위한 폐합성수지의 열분해 유화발전 시스템, 이를 위한 가열로 |
| KR102060526B1 (ko) * | 2019-08-08 | 2019-12-30 | 주식회사 웨이스트에너지솔루션 | 열분해로의 열팽창 제어가 가능한 연속식 열분해 유화장치 |
| KR102095746B1 (ko) * | 2019-04-26 | 2020-04-02 | 주식회사 브이엘홀딩스 | 폐기물 열분해용 오일회수장치 및 회수방법 |
| KR102387903B1 (ko) * | 2021-03-10 | 2022-04-19 | 주식회사 케이스카이 | 폐플라스틱을 이용한 발전시스템 |
-
2023
- 2023-05-04 KR KR1020230058154A patent/KR102603124B1/ko active Active
- 2023-07-11 WO PCT/KR2023/009810 patent/WO2024228424A1/ko unknown
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09291288A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Toshiba Corp | プラスチックの処理方法及び装置 |
| KR20020086417A (ko) * | 2002-10-22 | 2002-11-18 | 오재천 | 폐플라스틱 및 폐고무 열분해장치 |
| KR100951575B1 (ko) * | 2009-02-06 | 2010-04-09 | 주식회사 동성에코어 | 디스크 이동식 튜브 반응기 및 열회수 재활용 시스템 |
| KR200452087Y1 (ko) | 2009-12-16 | 2011-02-01 | 김상택 | 폐플라스틱 및 폐비닐 종합 유화장치 |
| JP2011178859A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Nihon Bio Energy Kk | バイオマス熱化学分解ガス化装置 |
| KR20120019346A (ko) * | 2010-08-24 | 2012-03-06 | 구자숭 | 폐오일을 이용한 직접가열식 폐합성수지의 유화 장치 및 방법 |
| KR101817728B1 (ko) * | 2016-09-28 | 2018-01-11 | 최준호 | 폐합성수지를 이용한 연속 가동식 유화설비 |
| KR101910750B1 (ko) | 2017-11-14 | 2018-10-22 | 정숙진 | 플라스틱의 열분해유화시스템 |
| KR102095746B1 (ko) * | 2019-04-26 | 2020-04-02 | 주식회사 브이엘홀딩스 | 폐기물 열분해용 오일회수장치 및 회수방법 |
| KR102060395B1 (ko) * | 2019-07-30 | 2019-12-30 | (주)이레이티에스 | 생산성 및 안전성 향상을 위한 폐합성수지의 열분해 유화발전 시스템, 이를 위한 가열로 |
| KR102060526B1 (ko) * | 2019-08-08 | 2019-12-30 | 주식회사 웨이스트에너지솔루션 | 열분해로의 열팽창 제어가 가능한 연속식 열분해 유화장치 |
| KR102387903B1 (ko) * | 2021-03-10 | 2022-04-19 | 주식회사 케이스카이 | 폐플라스틱을 이용한 발전시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024228424A1 (ko) | 2024-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9446975B2 (en) | Gasifying system and method | |
| KR101006224B1 (ko) | 가연성 폐기물의 열분해시스템 및 열분해방법 | |
| KR101558432B1 (ko) | 재생 탄소 섬유의 제조 장치 및 재생 탄소 섬유의 제조 방법 | |
| KR101243191B1 (ko) | 가연성폐기물을 연속 열분해하기 위한 열분해 유화장치 | |
| US8475726B2 (en) | Reactor and apparatus for pyrolyzing waste, especially tyre | |
| JP6924305B2 (ja) | 炉 | |
| EP0025319A1 (en) | Method and apparatus for the removal of volatile substances from a starting material | |
| ZA200110392B (en) | Method and device for pyrolyzing and gasifying organic substances or substance mixtures. | |
| KR20090036546A (ko) | 가스화기와 함께 사용하기 위한 열 재순환 시스템 | |
| US20170268773A1 (en) | Waste plastic solid fuel incinerator | |
| US20230089821A1 (en) | Char separator and method | |
| KR102603124B1 (ko) | 용융염 방식의 다단 연속 열분해 반응기 | |
| KR102629046B1 (ko) | 연속식 폐합성수지 열분해 처리설비의 폐합성수지 투입장치 및 이를 포함하는 연속식 폐합성수지 열분해 처리설비의 순환 열분해 장치 | |
| WO2009130524A1 (en) | Pyrolytic apparatus and method | |
| WO2018232059A1 (en) | Electric-powered, closed-loop, continuous-feed, endothermic energy-conversion systems and methods | |
| KR101292672B1 (ko) | 배치 회전식 고분자 유화장치 | |
| CN109661452B (zh) | 炭分离器和方法 | |
| KR102603119B1 (ko) | 열풍 간접 가열 방식의 다단 연속 열분해 반응기 | |
| KR101937192B1 (ko) | 폐플라스틱 유화 공정에서 발생하는 폐가스를 이용한 에너지 생산 시스템 및 그 방법 | |
| CN113264648A (zh) | 一种连续式熔盐导热油泥热脱附装置 | |
| CN206279066U (zh) | 一种低温连续热解处理污泥的固定床反应器 | |
| KR102325950B1 (ko) | 탈염 효율이 향상된 폐기물원료 열분해 시스템 | |
| US20250066672A1 (en) | Device and system for pyrolysis of waste | |
| KR20220079045A (ko) | 촉매를 활용한 폐기물 열 분해 장치 | |
| US20240093096A1 (en) | Gasifier with a reaction zone and a cooling zone with alternately flighted augers and paddles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230504 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20230511 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination Patent event date: 20230504 Patent event code: PA03021R01I Comment text: Patent Application |
|
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20230710 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20231110 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20231113 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20231113 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |