KR20200083811A - 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난연성 스티로폼으로부터 난연재와 폴리스틸렌을 분리 추출하여 고순도의 폴리스틸렌을 추출할 수 있고, 난연성 스티로폼의 재활용을 도와 환경오염방지 및 재활용 시장의 새로운 수익 창출을 도모할 수 있도록 하는 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템에 관한 것이다.
이를 위해 폴리스틸렌 추출시스템은 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 생성되는 원료와 원료의 용해를 위한 용제를 기설정된 혼합비로 교반하여 용해액을 생성하는 하나 이상의 용해조와, 용해액으로부터 용제와 원료에 포함된 폴리스틸렌이 혼합된 필터링액을 추출하는 필터링유닛과, 필터링액이 저장되는 필터링액저장조와, 필터링액을 용제와 폴리스틸렌으로 분리하는 필터링액분리유닛을 포함한다.
이를 위해 폴리스틸렌 추출시스템은 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 생성되는 원료와 원료의 용해를 위한 용제를 기설정된 혼합비로 교반하여 용해액을 생성하는 하나 이상의 용해조와, 용해액으로부터 용제와 원료에 포함된 폴리스틸렌이 혼합된 필터링액을 추출하는 필터링유닛과, 필터링액이 저장되는 필터링액저장조와, 필터링액을 용제와 폴리스틸렌으로 분리하는 필터링액분리유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 난연성 스티로폼으로부터 난연재와 폴리스틸렌을 분리 추출하여 고순도의 폴리스틸렌을 추출할 수 있고, 난연성 스티로폼의 재활용을 도와 환경오염방지 및 재활용 시장의 새로운 수익 창출을 도모할 수 있도록 하는 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 상품명 스티로폼(Styrofoam)으로 더 잘 알려진 발포 폴리스티렌(expanded polystyrene)은 가벼우면서도 충격 흡수성과 보온성이 우수하여 각종 제품의 포장용기나 보온재, 부력구 등으로 널리 사용되고 있다. 이러한 스티로폼 제품은 비교적 내구성이 약하고 비용이 저렴하여 한 번 사용하고 난 후에는 대부분 폐기되기 때문에 전국적으로 매일 엄청난 양의 폐스티로폼이 발생한다.
폐스티로폼은 자연 상태에서 잘 썩지 않아서 주로 소각 처분되는데, 이 과정에서 발암물질로 알려진 다이옥신 등 환경오염의 원인이 되는 유해가스가 발생한다. 그래서 폐스티로폼의 재활용률을 높이려는 노력이 다방면으로 시도되고 있으나, 폐스티로폼은 부피가 매우 커서 이를 수거 및 운송하는데 많은 비용이 소요되는 어려움이 있다. 이러한 사회적 요구에 따라 폐스티로폼의 용적을 줄이고 재활용 효율을 향상시키기 위한 감용화(減容化; volume reduction) 기술들이 개발되고 있다.
국내에서 유통되고 있는 백색 스티로폼은 약 95% 이상이 수거되어 재활용되고 있고, 수거업체가 이를 감용하여 A, B, C 등급으로 분류하여 펠렛가공업체에 판매하며, 이를 펠렛화하여 몰딩업체에 판매하는 방식으로 유통되어지고 있어서, 감용기, 압출기, 사출기 등의 재활용장비 등도 동반 성장하여 기술이 상당히 진전되고 있는 실정이다.
그러나, 1995년부터 개정된 건축법에 따라 건축물에 사용되는 샌드위치 패널의 경우, 난연성 스티로폼을 사용해야 한다. 난연성 스티로폼을 제작할 때, 난연액과 팽창흑연을 폴리스틸렌 비드에 첨가하는데, 이러한 난연재가 몰디응ㄹ 사출할 때, 기포 및 함몰 등의 불량품을 유발하기 때문에 20여년간 난연성 스티로폼은 재활용 시장에서 방치되어왔다.
하지만, 최근들어 건축물의 내구연한이 도래하여 재건축하는 과정과 새로운공단 등의 팽창에 힘입어 전국적으로 난연성 스티로폼의 수요가 급증하고 있으나, 폐기 비용이 많이 소요되고, 재활용 시장에서는 난연성 스티로폼의 재활용이 어려우므로, 전국적인 방치사태와 환경 오염의 주범이 되고 있다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 난연성 스티로폼으로부터 난연재와 폴리스틸렌을 분리 추출하여 고순도의 폴리스틸렌을 추출할 수 있고, 난연성 스티로폼의 재활용을 도와 환경오염방지 및 재활용 시장의 새로운 수익 창출을 도모할 수 있도록 하는 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폴리스틸렌 추출시스템은 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 생성되는 원료와 상기 원료의 용해를 위한 용제를 기설정된 혼합비로 교반하여 용해액을 생성하는 하나 이상의 용해조; 상기 용해액으로부터 상기 용제와 상기 원료에 포함된 폴리스틸렌이 혼합된 필터링액을 추출하는 필터링유닛; 상기 필터링액이 저장되는 필터링액저장조; 및 상기 필터링액을 상기 용제와 상기 폴리스틸렌으로 분리하는 필터링액분리유닛;을 포함한다.
본 발명에 따른 폴리스틸렌 추출시스템은 상기 원료가 저장되는 원료호퍼; 상기 용제가 저장되는 용제저장조; 및 상기 원료와 상기 용제를 기설정된 혼합비로 공급하는 계량유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
여기서, 상기 필터링유닛에서 상기 필터링액은, 상기 용해액이 다단의 필터링수단을 통과한 다음, 기설정된 여과순도 이상으로 여과됨에 따라 추출된다.
여기서, 상기 필터링수단은, 백필터 방식과, 흔들채 방식과, 원심분리 방식 중 어느 하나를 이용하여 상기 필터링액을 추출한다.
여기서, 상기 필터링유닛은, 백필터에 의해 상기 용해액에서 상기 필터링액을 통과시키는 다단의 백필터유닛; 및 상기 백필터유닛을 통과한 상기 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과하는 여과유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링유닛은, 다단으로 상호 이격되게 적층되는 흔들채에 의해 상기 용해액에서 상기 필터링액을 통과시키는 흔들채유닛; 및 상기 흔들채유닛을 통과한 상기 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과시키는 여과유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링유닛은, 상기 용해액을 원심분리하여 1차원심분리액을 추출하는 제1원심분리기; 상기 1차원심분리액을 원심분리하여 2차원심분리액을 추출하는 제2원심분리기; 상기 2차원심분리액을 원심분리하여 상기 필터링액을 추출하는 제3원심분리기; 및 상기 제3원심분리기를 통과한 상기 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과시키는 여과유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링유닛에는, 마이크로버블을 이용하여 상기 필터링액으로부터 미세 슬러지를 부상시켜 추출하는 부상분리조;가 구비된다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛에서 상기 폴리스틸렌은, 상기 필터링액저장조를 거쳐 공급되는 상기 필터링액을 기설정된 온도범위에서 직접 또는 간접으로 가열함에 따라 고체 상태로 추출되고, 상기 필터링액분리유닛에서 상기 용제는, 가열에 의한 상기 필터링액의 기화에 따라 기체 상태로 추출된다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액이 수용되는 액저장탱크; 및 상기 액저장탱크의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 상기 액저장탱크와 상기 필터링액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 가열유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키면서 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 가열하는 하나 이상의 스크류유닛;을 포함하되, 상기 스크류유닛은, 상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액이 통과하는 스크류배럴; 상기 스크류배럴에 회전 가능하게 결합되어 상기 필터링액을 회전 이동시키는 배럴스크류; 상기 배럴스크류를 기설정된 감속비로 회전시키는 배럴감속기; 및 상기 스크류배럴의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 상기 스크류배럴의 외주면에 구비되어 열을 발산하는 배럴히터;를 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키는 투입스크류유닛; 상기 투입스크류유닛으로부터 전달되는 상기 필터링액을 회전 이동시키는 배출스크류유닛; 상기 투입스크류유닛과 상기 배출스크류유닛이 침지되어 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 하는 온수가 수용되는 온수저장탱크; 및 상기 온수와 상기 필터링액이 직접 또는 간접으로 접촉되도록 상기 투입스크류유닛과 상기 배출스크류유닛 중 적어도 어느 하나에 장착되는 혼합망;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 내부가 기설정된 온도범위로 유지되도록 온수가 수용되는 온수저장탱크; 상기 온수저장탱크 또는 상기 온수 표면에 상기 필터링액저장조에 저장된 상기 필터링액을 분사하는 액분사유닛; 및 상기 필터링액의 기화에 따라 상기 온수저장탱크의 온수에 부유된 부유물을 상기 온수저장탱크의 외부로 반출시키는 반출유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 온수저장탱크의 내부에서 상기 필터링액과 상기 온수 표면 중 적어도 어느 하나에 기설정된 온도범위를 갖는 상기 온수를 분사하는 온수분사유닛; 상기 온수 표면에 부유된 상기 부유물을 상기 반출유닛 쪽으로 이동시키는 온수순환유닛; 및 상기 반출유닛에 의해 반출되는 상기 폴리스틸렌을 탈수시키는 탈수유닛; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 열풍반응탱크; 상기 열풍반응탱크 내부에 상기 필터링액을 분사하는 액분사유닛; 상기 열풍반응탱크 내부 또는 상기 필터링액에 기설정된 온도범위를 갖는 열풍을 분사하는 열풍분사유닛; 및 열풍에 의한 상기 필터링액의 기화에 따라 상기 열풍반응탱크에서 발생되는 폴리스틸렌을 배출시키는 분말블로어;를 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 분말블로어에서 전달되는 상기 폴리스틸렌에 원심력을 작용시켜 기체 상태의 상기 용제를 추출하는 사이클론; 및 상기 분말블로어에서 전달되는 상기 폴리스틸렌을 감용하는 분말감용기; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛은, 상기 필터링액저장조에 수용된 상기 필터링액과 역용매제를 혼합하여 역용매혼합물을 생성하고 상기 역용매혼합물로부터 상기 폴리스틸렌을 추출하는 역용매추출조; 및 상기 폴리스틸렌이 추출되고 남은 상기 역용매혼합물을 비점 차이에 의해 상기 역용매제와 상기 용제로 분별 증류시키는 분별증류기;를 포함한다.
여기서, 상기 필터링액분리유닛에는, 기체 상태의 상기 용제를 액화시키는 열교환유닛;이 구비된다.
본 발명에 따른 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템에 따르면, 난연성 스티로폼으로부터 난연재와 폴리스틸렌을 분리 추출하여 고순도의 폴리스틸렌을 추출할 수 있고, 난연성 스티로폼의 재활용을 도와 환경오염방지 및 재활용 시장의 새로운 수익 창출을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 난연성 스티로품의 감용을 통한 잉코트를 통해 난연성 스티로폼을 안정되게 원료화할 수 있다.
또한, 본 발명은 용해교반부를 통해 용해조에서 원료와 용제의 교반을 안정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 계량유닛 및 기설정된 혼합비의 한정을 통해 원료와 용제의 혼합을 정확하게 하고, 용제와 폴리스틸렌의 결합을 명확하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링유닛을 통해 용해액으로부터 필터링액을 안정되게 추출할 수 있고, 필터링액의 순도를 95% 이상으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링유닛을 통해 용해액으로부터 슬러지의 추출 및 배출을 안정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 용해액의 원심분리를 통해 용해액에서 필터링액과 슬러지의 분리를 안정화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 부상분리조를 통해 필터링액에서 미세한 슬러지를 안정되게 부상시켜 필터링액의 순도를 더욱 향상시킬 수 있고, 라디칼부(미도시)를 통해 유기용제인 필터링액에서 마이크로버블의 생성을 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링액분리유닛을 통해 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌을 고순도로 추출할 수 있고, 필터링액으로부터 기체 상태의 용제를 분리 추출할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링액분리유닛에서 필터링액의 직접 또는 간접 가열을 이용하여 필터링액에서 용제의 기화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링액분리유닛에서 필터링액의 가열을 위해 혼합되는 온수를 분리시킬 수 있고, 온수에 혼합된 폴리스틸렌을 안정되게 추출할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링액분리유닛에서 필터링액과 역용매제의 혼합을 통해 필터링용액으로부터 폴리스틸렌의 추출을 간소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 폴리스틸렌이 제거된 역용매혼합물의 분별 증류에 따라 비점 차이를 이용하여 역용매제와 용제로 분리 추출할 수 있다.
또한, 본 발명은 기화된 역용매제와 기화된 용제를 별도 보관하여 안정되게 액화시킬 수 있고, 액화된 역용매제와 액화된 용제를 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 필터링액분리유닛에서 열풍에 의한 필터링액의 가열에 따라 필터링액으로부터 추출된 폴리스틸렌과 수분의 혼합을 방지하고, 추출되는 폴리스틸렌의 순도를 높여 안정되게 폴리스틸렌을 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제1예를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제2예를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제3예를 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제1예를 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제1예의 변형예를 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제2예를 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제3예를 도시한 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제4예를 도시한 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제4예의 변형예를 도시한 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제5예를 도시한 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제6예를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제1예를 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제2예를 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링유닛의 제3예를 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제1예를 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제1예의 변형예를 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제2예를 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제3예를 도시한 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제4예를 도시한 블럭도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제4예의 변형예를 도시한 블럭도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제5예를 도시한 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템에서 필터링액분리유닛의 제6예를 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템은 난연성 스티로폼에서 폴리스틸렌(PS)을 추출하여 재활용할 수 있다.
여기서, 난연성 스티로폼은 난연재(팽창흑연+난연액)과 폴리스틸렌(PS)이 결착되어 있는 상태를 나타낸다.
또한, 원료는 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 분말 형태로 생성된다.
또한, 용제는 난연성 스티로폼을 녹이기 위한 촉매원액으로 발화되지 않고, 기화점이 낮으며, 인체에 치명적이지 않고, 폴리스틸렌(PS) 이외의 합성수지와는 반응력이 매우 작다. 용제(MC)로는 벤젠, 신너, 휘발유, 아세톤, 염화메틸렌 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 특히, 용제(MC)는 염화메틸렌으로 이루어질 수 있다. 용제(MC)인 염화메틸렌은 발화되지 않고, 기화점이 섭씨 35도 내지 섭씨 45도 사이를 나타내며, 직접 흡입하지 않으면 인체에 치명적이지 않아 반도체제조, 세척 등에서 비교적 활발히 사용되고 있다. 또한, 용제(MC)인 염화메틸렌은 폴리스틸렌의 용해에는 탁월하지만, 폴리프로필렌(PP, Polypropylene)이나 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 등에서는 반응하지 않는다.
또한, 용해액은 분말 형태의 원료에 용제(MC)가 혼합된 혼합액이다.
또한, 필터링액은 용제(MC)인 염화메틸렌에 폴리스틸렌(PS)이 용해된 액체이고, 필터링유닛(40)을 거쳐 추출된다.
또한, 역용매제(G)는 필터링액에서 폴리스틸렌(PS)을 추출하는 액체이고, 필터링액의 용제(MC)인 염화메틸렌과 반응하여 염화메틸렌으로부터 폴리스틸렌(PS)을 분리시킬 수 있다. 역용매제(G)로는 알콜류를 포함한다. 특히, 역용매제(G)는 메탄올로 이루어질 수 있다. 역용매제(G)인 메탄올은 필터링액에서 폴리스틸렌(PS)이 분리된 형상 실험 및 필터링액과의 포화도 실험에서 같은 양의 다른 알콜류에 비해 가장 탁월한 결과치를 나타내고 있다.
이하 설명하는 저장조들, 탱크들, 배럴들은 밀폐 상태를 유지시킴으로써, 용제(MC)가 대기 중으로 확산되는 것을 방지하여 안전사고를 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템은 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 생성되는 원료와 원료의 용해를 위한 용제(MC)를 기설정된 혼합비로 교반하여 용해액을 생성하는 하나 이상의 용해조(30)와, 용해액으로부터 용제(MC)와 원료에 포함된 폴리스틸렌(PS)이 혼합된 필터링액을 추출하는 필터링유닛(40)과, 필터링액이 저장되는 필터링액저장조(50)와, 필터링액을 용제(MC)와 폴리스틸렌(PS)으로 분리하는 필터링액분리유닛(60)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 용해조(30)는 3개가 구비될 수 있다. 여기서, 용해조(30)에는 수용된 원료와 용제(MC)를 교반하는 용해교반부(31)가 구비되어 용해액에서 원료와 용제(MC)의 혼합을 안정화시키고, 용제(MC)에 폴리스틸렌(PS)이 안정되게 용해되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리스틸렌 추출시스템은 원료가 저장되는 원료저장조와, 용제(MC)가 저장되는 용제저장조(20)와, 원료와 용제(MC)를 기설정된 혼합비로 공급하는 계량유닛 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
원료저장조는 분말 형태의 원료가 저장되는 원료호퍼(10)를 포함하고, 난연성 스티로폼의 감용에 따라 생성된 잉코트를 분쇄하는 잉코트분쇄기(11)를 더 포함하며, 난연성 스티로폼을 감용하여 잉코트를 생성하는 잉코트제조기(12)를 더 포함할 수 있다.
계량유닛은 기설정된 혼합비에 대응하여 원료를 제1투입량으로 용해조(30)에 공급하는 제1계량기(C1)와, 기설정된 혼합비에 대응하여 용제(MC)를 제2투입량으로 용해조(30)에 공급하는 제2계량기(C2)와, 제1투입량과 제2투입량을 기설정된 혼합비로 제어하는 계량제어기(PLC)를 포함할 수 있다.
계량유닛에서 계량제어기(PLC)는 기설정된 혼합비가 1.0:3.9 내지 1.0:4.1로 설정되도록 원료의 제1투입량 100 중량부에 대하여 용제(MC)의 제2투입량은 390 중량부 내지 410 중량부로 설정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 계량유닛에서 계량제어기(PLC)는 기설정된 혼합비는 1.0:4.0으로 설정되도록 원료의 제1투입량 100중량부에 대하여 용제(MC)의 제2투입량 400중량부로 설정할 수 있다.
필터링유닛(40)에서 필터링액은 용해액이 다단의 필터링수단을 통과한 다음 기설정된 여과순도 이상으로 여과됨에 따라 추출된다. 다른 표현으로, 필터링유닛(40)에서 용해액은 다단의 필터링수단을 통과함에 따라 용해액으로부터 난연재가 포함된 슬러지를 분리하여 필터링액을 1차 추출하고, 1차 추출된 필터링액은 여과유닛을 통해 기설정된 여과순도 이상으로 여과한다. 이때, 필터링유닛(40)에는 1차 추출된 필터링액 또는 여과유닛을 통과할 필터링액에 함유된 미세 슬러지를 추출하는 부상분리조(47)가 구비될 수 있다. 부상분리조(47)는 마이크로버블을 이용하여 필터링액으로부터 미세 슬러지를 부상시켜 추출함으로써, 고순도의 필터링액을 얻을 수 있다.
여기서, 필터링수단은 크게 백필터 방식, 흔들채 방식, 원심분리 방식으로 구분할 수 있다.
백필터 방식은 도 2에 도시된 바와 같이 필터링유닛(40)의 제1예로 나타낼 수 있다. 제1예에 따른 필터링유닛(40)은 백필터(411)에 의해 용해액에서 필터링액을 통과시키는 다단의 백필터유닛(41)과, 백필터유닛(41)을 통과한 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과하는 여과유닛을 포함할 수 있다. 그러면, 필터링유닛(40)을 통과한 필터링액은 기설정된 여과순도 범위가 95% 이상의 순도를 나타낼 수 있다.
흔들채 방식은 도 3에 도시된 바와 같이 필터링유닛(40)의 제2예로 나타낼 수 있다. 제2예에 따른 필터링유닛(40)은 다단으로 상호 이격되게 적층되는 흔들채(421)에 의해 용해액에서 필터링액을 통과시키는 흔들채유닛(42)과, 흔들채유닛(42)을 통과한 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과시키는 여과유닛을 포함할 수 있다. 그러면, 필터링유닛(40)을 통과한 필터링액은 기설정된 여과순도 범위가 95% 이상의 순도를 나타낼 수 있다. 여기서, 흔들채(421)는 150 메쉬의 제1스크린망과, 350 메쉬의 제2스크린망과, 500 메쉬의 제3스크린망을 단계별로 적층할 수 있다.
원심분리 방식은 도 4에 도시된 바와 같이 필터링유닛(40)의 제3예로 나타낼 수 있다. 제3예에 따른 필터링유닛(40)은 용해액을 원심분리하여 1차원심분리액을 추출하는 제1원심분리기(44)과, 1차원심분리액을 원심분리하여 2차원심분리액을 추출하는 제2원심분리기(45)와, 2차원심분리액을 원심분리하여 필터링액을 추출하는 제3원심분리기(46)와, 제3원심분리기(46)를 통과한 필터링액을 기설정된 여과순도 이상으로 여과시키는 여과유닛을 포함할 수 있다. 그러면, 필터링유닛(40)을 통과한 필터링액은 기설정된 여과순도 범위가 95% 이상의 순도를 나타낼 수 있다. 여기서, 제1원심분리기(44)는 데칸타 방식을 채용하고, 제2원심분리기(45)는 디스크 방식을 채용하면, 제3원심분리기(46)는 튜블라 방식을 채용하여 용해액에서 슬러지의 회수율을 극대화시킬 수 있다.
상술한 필터링유닛(40)에서 여과유닛은 필터프레스(43)와 마이크로필터(48) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 필터프레스(43)는 용해액의 농도가 높더라도 용해액으로부터 필터링액의 추출을 용이하게 할 수 있다. 마이크로필터(48)는 0.45 마이크론 필터와, 카본필터와, 0.2 마이크론 필터를 단계별로 순차 배치할 수 있다.
이때, 필터링수단을 통과하면서 슬러지에 포함된 팽창흑연이 깨지는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라 슬러지의 입자가 미세하게 작아지므로, 미세한 슬러지의 추가 분리가 필요할 수 있다. 특히, 슬러지는 용해액에 비해 가벼우므로 원심분리시 용해액의 상부에 잔류할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서 필터링유닛(40)은 필터링액에서 슬러지가 부상되도록 여과유닛에 투입되는 필터링액 또는 여과유닛에서 배출되는 필터링액에 마이크로버블을 투입하는 부상분리조(47)를 더 포함할 수 있다. 필터링유닛(40)은 부상분리조(47)에 투입되는 필터링액의 물성을 변화시키는 라디칼부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 라디칼부(미도시)는 부상분리조(47)에 투입되는 필터링액에 라디칼수를 공급하여 부상분리조(47)에서 마이크로버블의 생성을 용이하게 할 수 있다. 그러면, 부상분리조(47)에 의해 여과된 필터링액은 기설정된 여과순도 범위가 98% 내지 99% 이상의 순도를 나타낼 수 있다.
필터링액분리유닛(60)에서 폴리스틸렌(PS)은 필터링액을 기설정된 온도범위에서 직접 가열 또는 간접으로 가열함에 따라 고체 상태로 추출되고, 용제(MC)는 가열에 의한 필터링액의 기화에 따라 기체 상태로 추출되도록 한다.
기설정된 온도범위는 섭씨 60도 내지 섭씨 80도로 설정할 수 있다. 기설정된 온도범위 내에서는 용제(MC)의 기화점보다 크게 되어 용제의 기화를 촉진시킬 수 있고, 폴리스틸렌(PS)의 연소를 방지할 수 있다. 기설정된 온도범위는 섭씨 60도 내지 섭씨 80도 사이에서 1도 단위로 다양하게 조절할 수 있다.
하지만, 기설정된 온도범위에서 가열유닛(70) 또는 열풍이 사용될 때, 기설정된 온도범위를 벗어나는 경우, 용제(MC)의 기화가 느려지거나, 용제(MC)의 기화와 함께 폴리스틸렌(PS)의 연소 반응이 발생되는 문제점을 내포하고 있다. 또한, 기설정된 온도범위에서 온수가 사용될 때, 기설정된 온도범위를 벗어나는 경우, 용제(MC)의 기화가 느려지거나, 용제(MC)의 기화와 함께 온수도 기화되어 용제(MC)의 순도를 저하시킬 수 있고, 수증기를 추가로 분리해야 하는 문제점을 내포하고 있다.
그리고 기체 상태의 용제(MC)는 열교환유닛(66)을 통해 액화되어 재활용이 가능하다.
필터링액분리유닛(60)은 필터링액의 가열 방식에 따라 다음과 같이 5가지로 구분할 수 있다.
제1예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 가열유닛(70)에 의해 액저장탱크(61) 또는 필터링액을 직접 가열하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제1예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액이 수용되는 액저장탱크(61)와, 액저장탱크(61)의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 액저장탱크(61)와 필터링액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 가열유닛(70)을 포함할 수 있다.
그러면, 가열유닛(70)에 의해 필터링액이 직접 또는 간접 가열됨에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 가열에 의한 기화에 따라 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)가 추출된다.
액저장탱크(61)는 밀폐용기로 이루어질 수 있다. 액저장탱크(61)에는 수용된 필터링액을 교반하여 가열유닛(70)의 열이 필터링액에 안정적으로 전달되도록 하는 액교반부(611)가 구비될 수 있다. 또한, 액저장탱크(61)에는 추출된 폴리스틸렌(PS)이 바닥의 기설정된 위치로 포집되도록 포집경사부(612)가 경사지게 구비될 수 있다. 또한, 액저장탱크(61)에는 바닥의 기설정된 위치에 배치되어 포집된 폴리스틸렌(PS)을 배출시키는 배출스크류유닛(63)이 구비될 수 있다. 배출스크류유닛(63)은 도 7에 도시된 바와 같이 폴리스틸렌(PS)이 포집되는 제2배럴(631)과, 폴리스틸렌(PS)의 회전 및 배출을 위해 제2배럴(631)에 회전 가능하게 결합되는 제2스크류(632)와, 제2스크류(632)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제2감속기(633)를 포함할 수 있다. 배출스크류유닛(63)은 제2배럴(631)의 외주면에 구비되는 제2히터(634)와, 제2배럴(631)의 내부 또는 액저장탱크(61)의 내부에 열풍을 공급하는 제2열풍기(635) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
가열유닛(70)은 도 5에 도시된 바와 같이 액저장탱크(61)의 외주면에 결합되어 발산되는 열에 의해 액저장탱크(61)를 가열하는 히팅유닛(71)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 히팅유닛(71)은 액저장탱크(61)의 내부로 돌출되어 필터링액에 접촉될 수 있다. 히팅유닛(71)은 선형, 판형, 봉형 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
가열유닛(70)은 도 6에 도시된 바와 같이 액저장탱크(61)를 감싸고 내부에 충진되는 유체의 열에 의해 액저장탱크(61)를 가열하는 중탕탱크(72)를 포함할 수 있다. 이때, 가열유닛(70)은 중탕탱크(72)에 유체를 공급하거나 중탕탱크(72)의 유체를 순환시키거나 중탕탱크(72)의 유체를 가열하는 유체가열유닛(73)을 더 포함할 수 있다. 유체가열유닛(73)의 유체는 물 또는 공기를 포함할 수 있다.
제1예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 액저장탱크(61)에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)을 건조시키는 건조유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 건조유닛(94)을 거침에 따라 분말 상태 또는 잉코트 상태의 폴리스틸렌(PS)을 얻을 수 있다. 건조유닛(94)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제1예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 가열유닛(70)에 의한 필터링액의 기화에 따라 액저장탱크(61)와 건조유닛(94)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제(MC)는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
제2예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 7에 도시된 바와 같이 필터링액이 스큐류유닛을 통과하도록 하고, 가열유닛(70)을 통해 스크류유닛을 직접 가열하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제2예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키면서 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 가열하는 하나 이상의 스크류유닛을 포함할 수 있다.
스크류유닛은 필터링액의 투입측으로부터 배출측을 향해 상향 경사를 이루어 스크류유닛의 내부에 수용되는 필터링액이 충분히 가열되도록 하고, 기체 상태의 용제(MC)가 안정되게 배출되도록 한다.
스크류유닛은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액이 통과하는 스크류배럴과, 스크류배럴에 회전 가능하게 결합되어 필터링액을 회전 이동시키는 배럴스크류와, 배럴스크류를 기설정된 감속비로 회전시키는 배럴감속기와, 스크류배럴의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 스크류배럴의 외주면에 구비되어 열을 발산하는 배럴히터를 포함할 수 있다. 스크류유닛은 스크류배럴의 내부에 열풍을 공급하는 배럴열풍기를 더 포함함으로써, 필터링액으로부터 폴리스틸렌(PS)의 추출을 촉진시키고, 스크류배럴 내벽에 추출된 폴리스틸렌(PS)이 눌러붙는 것을 방지하여 스크류배럴에서 폴리스틸렌(PS)이 안정적으로 배출되도록 한다.
그러면, 배럴히터에 의해 필터링액이 직접 또는 간접 가열됨에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 가열에 의한 기화에 따라 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)가 추출된다.
제2예에 따른 필터링액분리유닛(60)에서 스크류유닛은 투입스크류유닛(62)과 배출스크류유닛(63)으로 구분할 수 있다.
투입스크류유닛(62)은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액이 통과하는 제1배럴(621)과, 제1배럴(621)에 회전 가능하게 결합되어 필터링액을 회전 이동시키는 제1스크류(622)와, 제1스크류(622)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제1감속기(623)와, 제1배럴(621)의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 제1배럴(621)의 외주면에 구비되어 열을 발산하는 제1히터(624)를 포함할 수 있다. 투입스크류유닛(62)은 제1배럴(621)의 내부에 열풍을 공급하는 제1열풍기(625)를 더 포함할 수 있다.
또한, 배출스크류유닛(63)은 투입스크류유닛(62)으로부터 전달되는 필터링액과 폴리스틸렌(PS)이 통과하는 제2배럴(631)과, 필터링액과 폴리스틸렌(PS)의 회전 및 배출을 위해 제2배럴(631)에 회전 가능하게 결합되는 제2스크류(632)와, 제2스크류(632)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제2감속기(633)와, 제2배럴(631)의 외주면에 구비되는 제2히터(634)를 포함할 수 있다. 배출스크류유닛(63)은 제2배럴(631)의 내부에 열풍을 공급하는 제2열풍기(635)를 더 포함할 수 있다.
제2예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 스크류유닛에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)을 건조시키는 건조유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 건조유닛(94)을 거침에 따라 분말 상태 또는 잉코트 상태의 폴리스틸렌(PS)을 얻을 수 있다. 건조유닛(94)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제2예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 배럴히터에 의한 필터링액의 기화에 따라 스크류배럴과 건조유닛(94)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제(MC)는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
제3예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 8에 도시된 바와 같이 필터링액이 스크류유닛을 통과하도록 하고, 온수를 통해 스크류유닛 또는 필터링액을 직접 가열하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제3예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키는 투입스크류유닛(62)과, 투입스크류유닛(62)으로부터 전달되는 필터링액을 회전 이동시키는 배출스크류유닛(63)과, 투입스크류유닛(62)과 배출스크류유닛(63)이 침지되어 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 하는 온수가 수용되는 온수저장탱크(80)와, 온수와 필터링액이 직접 또는 간접으로 접촉되도록 투입스크류유닛(62)과 배출스크류유닛(63) 중 적어도 어느 하나에 장착되는 혼합망(64)을 포함할 수 있다.
그러면, 온수에 의해 필터링액이 직접 또는 간접 가열됨에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 가열에 의한 기화에 따라 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)가 추출된다.
투입스크류유닛(62)은 필터링액저장조(50)에서 공급되는 필터링액이 통과하는 제1배럴(621)과, 제1배럴(621)에 회전 가능하게 결합되어 필터링액을 회전 이동시키는 제1스크류(622)와, 제1스크류(622)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제1감속기(623)와, 제1배럴(621)의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 제1배럴(621)의 외주면에 구비되어 열을 발산하는 제1히터(624)를 포함할 수 있다. 투입스크류유닛(62)은 제1배럴(621)의 내부에 열풍을 공급하는 제1열풍기(625)를 더 포함할 수 있다.
또한, 배출스크류유닛(63)은 투입스크류유닛(62)으로부터 전달되는 필터링액과 폴리스틸렌(PS)이 통과하는 제2배럴(631)과, 필터링액과 폴리스틸렌(PS)의 회전 및 배출을 위해 제2배럴(631)에 회전 가능하게 결합되는 제2스크류(632)와, 제2스크류(632)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제2감속기(633)와, 제2배럴(631)의 외주면에 구비되는 제2히터(634)를 포함할 수 있다. 배출스크류유닛(63)은 제2배럴(631)의 내부에 열풍을 공급하는 제2열풍기(635)를 더 포함할 수 있다.
온수저장탱크(80)는 밀폐용기로 이루어질 수 있다. 온수저장탱크(80)에는 온수를 가열하기 위해 가열유닛(70)이 구비될 수 있다.
혼합망(64)에서는 필터링액과 온수가 상호 접촉되도록 하여 필터링액이 폴리스틸렌(PS)과 용제(MC)로 안정되게 분리되도록 한다.
제3예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 배출스크류유닛(63)에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)에서 수분을 제거하는 탈수유닛(93)을 더 포함할 수 있다. 탈수유닛(93)에서 배출되는 수분은 온수저장탱크(80)에 전달되어 재활용할 수 있다. 탈수유닛(93)을 거침에 따라 건조유닛(94)에서 수증기의 발생을 방지할 수 있다. 탈수유닛(93)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제3예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 배출스크류유닛(63) 또는 탈수유닛(93)에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)을 건조시키는 건조유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 건조유닛(94)을 거침에 따라 분말 상태 또는 잉코트 상태의 폴리스틸렌(PS)을 얻을 수 있다. 건조유닛(94)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제3예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 온수에 의한 필터링액의 기화에 따라 제1배럴(621)과 제2배럴(631)과 건조유닛(94)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제(MC)는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 온수와 필터링액 중 적어도 필터링액의 분사를 통해 온수에 의해 필터링액을 가열하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 내부가 기설정된 온도범위로 유지되도록 온수가 수용되는 온수저장탱크(80)와, 온수저장탱크(80)의 내부 또는 온수 표면에 필터링액저장조(50)에 저장된 필터링액을 분사하는 액분사유닛(65)과, 필터링액의 기화에 따라 온수저장탱크(80)의 온수에 부유된 부유물을 온수저장탱크(80)의 외부로 반출시키는 반출유닛을 포함할 수 있다.
그러면, 온수에 의해 필터링액이 직접 또는 간접 가열됨에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 가열에 의한 기화에 따라 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)가 추출된다.
온수저장탱크(80)는 밀폐용기로 이루어질 수 있다. 온수저장탱크(80)에는 내부를 가열하기 위해 가열유닛(70)이 구비될 수 있다. 온수저장탱크(80)는 도 10에 도시된 바와 같이 온수반응탱크(80-1)와, 온수반응탱크(80-1)를 개폐하는 해치(80-2)를 포함할 수 있다.
액분사유닛(65)은 필터링액을 미스트 형태로 분사할 수 잇다.
반출유닛은 도 9에 도시된 바와 같이 온수저장탱크(80)의 일측에서 온수에 부유된 폴리스틸렌(PS)을 배출시키는 부유물운반유닛(84)을 포함할 수 있다. 부유물운반유닛(84)은 물레방아 형태를 나타낼 수 있다. 반출유닛은 도 9에 도시된 바와 같이 부유물운반유닛(84)으로부터 전달되는 폴리스틸렌(PS)을 배출시키는 배출스크류유닛(63)을 더 포함할 수 있다. 배출스크류유닛(63)은 부유물운반유닛(84)으로부터 전달되는 폴리스틸렌(PS)이 포집되는 제2배럴(631)과, 폴리스틸렌(PS)의 회전 및 배출을 위해 제2배럴(631)에 회전 가능하게 결합되는 제2스크류(632)와, 제2스크류(632)를 기설정된 감속비로 회전시키는 제2감속기(633)를 포함하고, 제2배럴(631)의 외주면에 구비되는 제2히터(634)와, 제2배럴(631)의 내부에 열풍을 공급하는 제2열풍기(635) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
반출유닛은 도 10에 도시된 바와 같이 수분이 함유된 폴리스틸렌(PS)을 이송하면서 수분을 배출시키는 컨베이어유닛(85)을 포함할 수 있다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 온수가 저장되는 보조탱크(80a)를 더 포함할 수 있다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 온수를 회수하여 보조탱크(80a)에 전달하거나, 보조탱크(80a)의 온수 또는 온수저장탱크(80)의 온수를 온수분사유닛(82)에 전달하는 온수펌핑유닛(81)을 더 포함할 수 있다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 온수저장탱크(80)의 내부에서 필터링액과 온수 표면 중 적어도 어느 하나에 기설정된 온도범위를 갖는 온수를 분사하는 온수분사유닛(82)과, 온수 표면에 부유된 부유물을 반출유닛 쪽으로 이동시키는 온수순환유닛(83) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
온수분사유닛(82)은 온수를 미스트 형태로 분사할 수 있다.
온수순환유닛(83)은 온수저장탱크(80)의 온수에 침지되거나 온수의 상측에 배치되어 온수 표면의 부유물을 부유물운반유닛(84) 쪽으로 이동시킬 수 있다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 반출유닛에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)에서 수분을 제거하는 탈수유닛(93)을 더 포함할 수 있다. 탈수유닛(93)에서 배출되는 수분은 온수저장탱크(80) 또는 보조탱크(80a)에 전달되어 재활용할 수 있다. 탈수유닛(93)을 거침에 따라 건조유닛(94)에서 수증기의 발생을 방지할 수 있다. 탈수유닛(93)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 반출유닛 또는 탈수유닛(93)에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)을 건조시키는 건조유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 건조유닛(94)을 거침에 따라 분말 상태 또는 잉코트 상태의 폴리스틸렌(PS)을 얻을 수 있다. 건조유닛(94)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제4예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 온수에 의한 필터링액의 기화에 따라 온수저장탱크(80), 반출유닛, 탈수유닛(93), 건조유닛(94)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제(MC)는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 11에 도시된 바와 같이 분사되는 필터링액에 열풍을 분사하여 필터링액을 가열하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 열풍반응탱크(100)와, 열풍반응탱크(100) 내부에 필터링액을 분사하는 액분사유닛(65)과, 열풍반응탱크(100) 내부 또는 필터링액에 기설정된 온도범위를 갖는 열풍을 분사하는 열풍분사유닛(106)을 포함할 수 있다.
그러면, 열풍에 의해 필터링액이 직접 또는 간접 가열됨에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 열풍에 의한 기화에 따라 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)가 추출된다.
열풍반응탱크(100)는 밀폐용기로 이루어질 수 있다. 도시되지 않았지만, 열풍반응탱크(100)에는 내부를 가열하기 위해 가열유닛(70)이 구비될 수 있다.
액분사유닛(65)은 필터링액을 미스트 형태로 분사할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 기설정된 온도범위를 갖는 열풍을 발생시켜 열풍분사유닛(106)에 전달하는 열풍유닛(105)을 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 열풍에 의한 필터링액의 기화에 따라 열풍반응탱크(100)에서 발생되는 폴리스틸렌(PS)을 사이클론(102) 또는 전달저장조(104)로 운반하는 분말블로어(101)를 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분말블로어(101)에서 전달되는 폴리스틸렌(PS)에 원심력을 작용시켜 기체 상태의 용제(MC)를 추출하는 사이클론(102)을 더 포함할 수 있다. 사이클론(102)에서 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달된다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 사이클론(102)에서 발생되는 폴리스틸렌(PS)을 전달저장조(104)로 운반하는 전달블로어(103)를 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분말블로어(101) 또는 전달블로어(103)에서 전달되는 폴리스틸렌(PS)이 저장되는 전달저장조(104)를 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분말블로어(101), 사이클론(102), 전달블로어(103), 전달저장조(104)를 거쳐 전달되는 폴리스틸렌(PS)을 감용하는 분말감용기(107)를 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분말감용기(107)에서 감용된 폴리스틸렌(PS)을 압출 성형하는 압출기(108)를 더 포함할 수 있다.
제5예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 열풍에 의한 필터링액의 기화에 따라 열풍반응탱크(100), 사이클론(102), 전달저장조(104)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
또한, 필터링액분리유닛(60)에서 폴리스틸렌(PS)은 필터링액과 역용매제(G)의 혼합에 따라 고체 상태로 추출되고, 필터링액분리유닛(60)에서 용제(MC)는 필터링액과 역용매제(G)의 혼합에 따라 역용매제(G)가 혼합된 액체 상태로 추출될 수 있다.
그리고 역용매제(G)가 혼합된 액체 생태의 용제(MC)는 분별증류기(92)를 거치면서 비점 차이에 의해 기체 상태의 역용매제(G)와 기체 상태의 용제(MC)로 분별 증류될 수 있다. 또한, 기체 상태의 역용매제(G)는 액화유닛(80-5)을 통해 액화되어 재활용이 가능하고, 기체 상태의 용제(MC)는 열교환유닛(66)을 통해 액화되어 재활용이 가능하다.
필터링액분리유닛(60)은 역용매제(G)를 이용한 추출 방식에 따라 제6예로 구분할 수 있다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 도 12에 도시된 바와 같이 필터링액에 역용매제(G)를 혼합하여 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 필터링액저장조(50)에 수용된 필터링액과 역용매제(G)를 혼합하여 역용매혼합물을 생성하고, 역용매혼합물로부터 폴리스틸렌(PS)을 추출하는 역용매추출조(80-4)와, 폴리스틸렌(PS)이 추출되고 남은 역용매혼합물을 비점 차이에 의해 역용매제(G)와 용제(MC)로 분별 증류시키는 분별증류기(92)를 포함할 수 있다.
그러면, 역용매제(G)와 필터링액의 혼합에 따라 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)이 추출되며, 분별증류기(92)에 의한 분별 증류에 따라 기체 상태의 용제(MC)와 기체 상태의 역용매제(G)가 각각 추출된다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 역용매제(G)가 저장되는 역용매저장조(80-3)를 더 포함할 수 있다. 역용매저장조(80-3)는 기설정된 배합비로 역용매제(G)를 역용매추출조(80-4)에 공급할 수 있다. 필터링액저장조(50) 또한 기설정된 배합비로 필터링액을 역용매추출조(80-4)에 공급할 수 있다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분별증류기(92)에서 발생되는 기체 상태의 역용매제(G)를 액화시키는 액화유닛(80-5)을 더 포함할 수 있다. 액화유닛(80-5)에 의해 액화된 역용매제(G)는 역용매저장조(80-4)로 회수되어 재활용이 가능하다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 역용매저장조(80-3)에서 추출된 폴리스틸렌을 압축시키는 압축기(91)를 더 포함할 수 있다. 압축기(91)에서 배출되는 역용매혼합물은 분별증류기(92) 또는 역용매추출조(80-4)로 전달될 수 있다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 압축기(91) 또는 역용매추출조(80-4)에서 배출되는 폴리스틸렌(PS)을 건조시키는 건조유닛(94)을 더 포함할 수 있다. 건조유닛(94)을 거침에 따라 분말 상태 또는 잉코트 상태의 폴리스틸렌(PS)을 얻을 수 있다. 건조유닛(94)은 폴리스틸렌(PS)에 잔류하는 용제(MC)를 추출하고, 추출된 용제(MC)는 열교환유닛(66)에 전달되도록 한다.
제6예에 따른 필터링액분리유닛(60)은 분별증류기(92)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC), 건조유닛(94)에서 발생되는 기체 상태의 용제(MC)를 액화시키는 열교환유닛(66)을 더 포함할 수 있다. 열교환유닛(66)에 의해 액화된 용제(MC)는 용제저장조(20)로 회수하여 재활용이 가능하다.
상술한 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템에 따르면, 난연성 스티로폼으로부터 난연재와 폴리스틸렌(PS)을 분리 추출하여 고순도의 폴리스틸렌(PS)을 추출할 수 있고, 난연성 스티로폼의 재활용을 도와 환경오염방지 및 재활용 시장의 새로운 수익 창출을 도모할 수 있다.
또한, 난연성 스티로품의 감용을 통한 잉코트를 통해 난연성 스티로폼을 안정되게 원료화할 수 있다.
또한, 용해교반부(31)를 통해 용해조(30)에서 원료와 용제(MC)의 교반을 안정화시킬 수 있다.
또한, 계량유닛 및 기설정된 혼합비의 한정을 통해 원료와 용제(MC)의 혼합을 정확하게 하고, 용제(MC)와 폴리스틸렌(PS)의 결합을 명확하게 할 수 있다.
또한, 필터링유닛(40)을 통해 용해액으로부터 필터링액을 안정되게 추출할 수 있고, 필터링액의 순도를 95% 이상으로 향상시킬 수 있다.
또한, 필터링유닛(40)을 통해 용해액으로부터 슬러지의 추출 및 배출을 안정화시킬 수 있다.
또한, 용해액의 원심분리를 통해 용해액에서 필터링액과 슬러지의 분리를 안정화시킬 수 있다.
또한, 부상분리조(47)를 통해 필터링액에서 미세한 슬러지를 안정되게 부상시켜 필터링액의 순도를 더욱 향상시킬 수 있고, 라디칼부(미도시)를 통해 유기용제인 필터링액에서 마이크로버블의 생성을 촉진시킬 수 있다.
또한, 필터링액분리유닛(60)을 통해 필터링액으로부터 고체 상태의 폴리스틸렌(PS)을 고순도로 추출할 수 있고, 필터링액으로부터 기체 상태의 용제(MC)를 분리 추출할 수 있다.
또한, 필터링액분리유닛(60)에서 필터링액의 직접 또는 간접 가열을 이용하여 필터링액에서 용제(MC)의 기화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 필터링액분리유닛(60)에서 필터링액의 가열을 위해 혼합되는 온수를 분리시킬 수 있고, 온수에 혼합된 폴리스틸렌(PS)을 안정되게 추출할 수 있다.
또한, 필터링액분리유닛(60)에서 필터링액과 역용매제(G)의 혼합을 통해 필터링용액으로부터 폴리스틸렌(PS)의 추출을 간소화시킬 수 있다.
또한, 폴리스틸렌(PS)이 제거된 역용매혼합물의 분별 증류에 따라 비점 차이를 이용하여 역용매제(G)와 용제(MC)로 분리 추출할 수 있다.
또한, 기화된 역용매제(G)와 기화된 용제(MC)를 별도 보관하여 안정되게 액화시킬 수 있고, 액화된 역용매제(G)와 액화된 용제(MC)를 재활용할 수 있다.
또한, 필터링액분리유닛(60)에서 열풍에 의한 필터링액의 가열에 따라 필터링액으로부터 추출된 폴리스틸렌(PS)과 수분의 혼합을 방지하고, 추출되는 폴리스틸렌(PS)의 순도를 높여 안정되게 폴리스틸렌(PS)을 획득할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10: 원료호퍼
11: 잉코트분쇄기
12: 잉코트제조기
20: 용제저장조 30: 용해조 31: 용해교반부
C1: 제1계량기 C2: 제2계량기 PLC: 계량제어기
40: 필터링유닛 41: 백필터유닛 411: 백필터
42: 흔들채유닛 421: 흔들채 43: 필터프레스
44: 제1원심분리기 45: 제2원심분리기 46: 제3원심분리기
47: 부상분리조 48: 마이크로필터 50: 필터링액저장조
60: 필터링액분리유닛 61: 액저장탱크 611: 액교반부
612: 포집경사부 62: 투입스크류유닛 621: 제1배럴
622: 제1스크류 623: 제1감속기 624: 제1히터
625: 제1열풍기 63: 배출스크류유닛 631: 제2배럴
632: 제2스크류 633: 제2감속기 634: 제2히터
635: 제2열풍기 64: 혼합망 65: 액분사유닛
66: 열교환유닛 70: 가열유닛 71: 히팅유닛
72: 중탕탱크 73: 유체가열유닛 80: 온수저장탱크
80a: 보조탱크 81: 온수펌핑유닛 82: 온수분사유닛
83: 온수순환유닛 84: 부유물운반유닛 85: 컨베이어유닛
80-1: 온수반응탱크 80-2: 해치 80-3: 역용매저장조
80-4: 역용매추출조 80-5: 액화유닛 91: 압축기
92: 분별증류기 93: 탈수유닛 94: 건조유닛
100: 열풍반응탱크 101: 분말블로어 102: 사이클론
103: 전달블로어 104: 전달저장조 105: 열풍유닛
106: 열풍분사유닛 107: 분말감용기 108: 압출기
PS: 폴리스틸렌 MC: 용제 PSC: 압출물
G: 역용매제
20: 용제저장조 30: 용해조 31: 용해교반부
C1: 제1계량기 C2: 제2계량기 PLC: 계량제어기
40: 필터링유닛 41: 백필터유닛 411: 백필터
42: 흔들채유닛 421: 흔들채 43: 필터프레스
44: 제1원심분리기 45: 제2원심분리기 46: 제3원심분리기
47: 부상분리조 48: 마이크로필터 50: 필터링액저장조
60: 필터링액분리유닛 61: 액저장탱크 611: 액교반부
612: 포집경사부 62: 투입스크류유닛 621: 제1배럴
622: 제1스크류 623: 제1감속기 624: 제1히터
625: 제1열풍기 63: 배출스크류유닛 631: 제2배럴
632: 제2스크류 633: 제2감속기 634: 제2히터
635: 제2열풍기 64: 혼합망 65: 액분사유닛
66: 열교환유닛 70: 가열유닛 71: 히팅유닛
72: 중탕탱크 73: 유체가열유닛 80: 온수저장탱크
80a: 보조탱크 81: 온수펌핑유닛 82: 온수분사유닛
83: 온수순환유닛 84: 부유물운반유닛 85: 컨베이어유닛
80-1: 온수반응탱크 80-2: 해치 80-3: 역용매저장조
80-4: 역용매추출조 80-5: 액화유닛 91: 압축기
92: 분별증류기 93: 탈수유닛 94: 건조유닛
100: 열풍반응탱크 101: 분말블로어 102: 사이클론
103: 전달블로어 104: 전달저장조 105: 열풍유닛
106: 열풍분사유닛 107: 분말감용기 108: 압출기
PS: 폴리스틸렌 MC: 용제 PSC: 압출물
G: 역용매제
Claims (13)
- 감용된 난연성 스티로폼의 분쇄에 따라 생성되는 원료와 상기 원료의 용해를 위한 용제를 기설정된 혼합비로 교반하여 용해액을 생성하는 하나 이상의 용해조;
상기 용해액으로부터 상기 용제와 상기 원료에 포함된 폴리스틸렌이 혼합된 필터링액을 추출하는 필터링유닛;
상기 필터링액이 저장되는 필터링액저장조; 및
상기 필터링액을 상기 용제와 상기 폴리스틸렌으로 분리하는 필터링액분리유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링유닛에서 상기 필터링액은,
상기 용해액이 다단의 필터링수단을 통과한 다음, 기설정된 여과순도 이상으로 여과됨에 따라 추출되는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 필터링수단은,
백필터 방식과, 흔들채 방식과, 원심분리 방식 중 어느 하나를 이용하여 상기 필터링액을 추출하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 필터링유닛에는,
마이크로버블을 이용하여 상기 필터링액으로부터 미세 슬러지를 부상시켜 추출하는 부상분리조;가 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액이 수용되는 액저장탱크; 및
상기 액저장탱크의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 상기 액저장탱크와 상기 필터링액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 가열유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키면서 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 가열하는 하나 이상의 스크류유닛;을 포함하되,
상기 스크류유닛은,
상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액이 통과하는 스크류배럴;
상기 스크류배럴에 회전 가능하게 결합되어 상기 필터링액을 회전 이동시키는 배럴스크류;
상기 배럴스크류를 기설정된 감속비로 회전시키는 배럴감속기; 및
상기 스크류배럴의 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 상기 스크류배럴의 외주면에 구비되어 열을 발산하는 배럴히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 필터링액저장조에서 공급되는 필터링액을 회전 이동시키는 투입스크류유닛;
상기 투입스크류유닛으로부터 전달되는 상기 필터링액을 회전 이동시키는 배출스크류유닛;
상기 투입스크류유닛과 상기 배출스크류유닛이 침지되어 내부가 기설정된 온도범위를 유지하도록 하는 온수가 수용되는 온수저장탱크; 및
상기 온수와 상기 필터링액이 직접 또는 간접으로 접촉되도록 상기 투입스크류유닛과 상기 배출스크류유닛 중 적어도 어느 하나에 장착되는 혼합망;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
내부가 기설정된 온도범위로 유지되도록 온수가 수용되는 온수저장탱크;
상기 온수저장탱크 또는 상기 온수 표면에 상기 필터링액저장조에 저장된 상기 필터링액을 분사하는 액분사유닛; 및
상기 필터링액의 기화에 따라 상기 온수저장탱크의 온수에 부유된 부유물을 상기 온수저장탱크의 외부로 반출시키는 반출유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 온수저장탱크의 내부에서 상기 필터링액과 상기 온수 표면 중 적어도 어느 하나에 기설정된 온도범위를 갖는 상기 온수를 분사하는 온수분사유닛;
상기 온수 표면에 부유된 상기 부유물을 상기 반출유닛 쪽으로 이동시키는 온수순환유닛; 및
상기 반출유닛에 의해 반출되는 상기 폴리스틸렌을 탈수시키는 탈수유닛;
중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
열풍반응탱크;
상기 열풍반응탱크 내부에 상기 필터링액을 분사하는 액분사유닛;
상기 열풍반응탱크 내부 또는 상기 필터링액에 기설정된 온도범위를 갖는 열풍을 분사하는 열풍분사유닛; 및
열풍에 의한 상기 필터링액의 기화에 따라 상기 열풍반응탱크에서 발생되는 폴리스틸렌을 배출시키는 분말블로어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제10항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 분말블로어에서 전달되는 상기 폴리스틸렌에 원심력을 작용시켜 기체 상태의 상기 용제를 추출하는 사이클론; 및
상기 분말블로어에서 전달되는 상기 폴리스틸렌을 감용하는 분말감용기;
중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛은,
상기 필터링액저장조에 수용된 상기 필터링액과 역용매제를 혼합하여 역용매혼합물을 생성하고, 상기 역용매혼합물로부터 상기 폴리스틸렌을 추출하는 역용매추출조; 및
상기 폴리스틸렌이 추출되고 남은 상기 역용매혼합물을 비점 차이에 의해 상기 역용매제와 상기 용제로 분별 증류시키는 분별증류기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
- 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터링액분리유닛에는,
기체 상태의 상기 용제를 액화시키는 열교환유닛;이 구비되는 것을 특징으로 하는 폴리스틸렌 추출시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020180173006A KR102246042B1 (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180173006A KR102246042B1 (ko) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 난연성 스티로폼의 재활용을 위한 폴리스틸렌 추출시스템 |
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|---|---|
| KR20200083811A true KR20200083811A (ko) | 2020-07-09 |
| KR102246042B1 KR102246042B1 (ko) | 2021-04-30 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230059399A (ko) * | 2021-10-26 | 2023-05-03 | 김상훈 | 폐스티로폼 감용기 및 그 제어 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102534835B1 (ko) * | 2021-05-10 | 2023-05-31 | 주식회사 루소 | 대용량 폐플라스틱 공급원료 재활용 시스템 |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000334738A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-05 | Sony Corp | スチロール樹脂廃材のリサイクル方法 |
| JP2001131334A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-05-15 | Sony Corp | スチロール樹脂廃材のリサイクル方法 |
| KR20170035203A (ko) | 2015-09-22 | 2017-03-30 | 김학권 | 재생수지 생산장치 및 재생수지 생산방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20230059399A (ko) * | 2021-10-26 | 2023-05-03 | 김상훈 | 폐스티로폼 감용기 및 그 제어 방법 |
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