KR20180031301A - Hybrid type recycle processing system for the waste imitation marble, acrylic resin and biomass using fluidized bed fast-pyrolysis technology, and the method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은, 메타크릴산 메틸과 수산화알루미늄을 포함하는 성분들로 구성된 폐인조대리석(2a)의 파쇄물을 저장하는 제1공급호퍼(11); 아크릴 수지(3a)의 파쇄물을 저장하는 제2공급호퍼(12); 바이오매스의 파쇄물(4a)을 저장하는 제3공급호퍼(13); 상기 제1공급호퍼(11)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(2)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸과 산화알루미늄을 생성하는 제1열분해 반응기(21); 상기 제2공급호퍼(12)에 보관된 아크릴 수지의 파쇄물들(3)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸을 생성하는 제2열분해 반응기(22); 및 상기 제3공급호퍼(13)에 보관된 바이오매스의 파쇄물(4a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 숯(char)과 기체 상태의 바이오오일을 생성하는 제3열분해 반응기(23);를 포함하며, 상기 제1 내지 제3의 열분해 반응기들(21, 22, 23)에서 열분해 후 배출되는 가스들을 취합하여 사이클론과 응축기를 거침으로써 고형물과 바이오일, 메타크릴산 메틸을 회수할 수 있다.The hybrid type recycling treatment system of the crude marble, acrylic and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention is characterized in that it stores a waste of the crude marble (2a), which is composed of components comprising methyl methacrylate and aluminum hydroxide, A first feed hopper 11; A second feed hopper 12 for storing a crushed product of the acrylic resin 3a; A third feed hopper 13 for storing the crushed product 4a of the biomass; A first pyrolysis reactor (21) for producing a gaseous methyl methacrylate and aluminum oxide by thermal decomposition reaction by transferring and receiving the pulverized product (2) of the crude marble stored in the first feed hopper (11); A second pyrolysis reactor 22 for producing methyl methacrylate in a gaseous state by a thermal decomposition reaction by transferring and receiving impurities 3 of acrylic resin stored in the second supply hopper 12; And a third pyrolysis reactor (23) for producing a char and gaseous bio-oil by thermal decomposition reaction by transferring and receiving the pulverized material (4a) of the biomass stored in the third feed hopper (13) And collecting the gases discharged after pyrolysis in the first to third pyrolysis reactors 21, 22 and 23, and collecting the solids, the bioleach and the methyl methacrylate by passing through the cyclone and the condenser.
Description
본 발명은 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템과 그 방법에 관한 것으로서, 특히 하나의 유동층 열분해 반응장치 안에 복수 개의 열분해 반응기들을 설치하고, 각각의 열분해 반응기 마다 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스를 따로 따로 구분하여 투입함으로써 동시에 이들 폐자원 물질들로부터 바이오오일, MMA 등을 회수할 수 있도록 한 하이브리드 타입의 재활용 처리 시스템과 그 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
본 발명에 따른 하이브리드 타입의 재활용 처리 시스템은 폐인도 대리석, 아크릴 수지 및 바이오매스를 동시에 투입하여 재활용처리할 수 있을 뿐만 아니라, 폐인조대리석, 아크릴 수지 혹은 바이오매스 중의 어느 하나만을 모든 열분해 반응기에 동시에 투입하는 경우에도 열분해 처리가 가능하므로, 다양한 폐자원들을 동시에 혹은 개별적으로 재활용 처리가 가능한 특징이 있다. The hybrid type recycling system according to the present invention can not only recycle the marble, the acrylic resin and the biomass by recycling the waste, but also the waste marble, the acrylic resin or the biomass to all the pyrolysis reactors simultaneously The pyrolysis process can be performed even when it is charged, so that various waste resources can be recycled simultaneously or individually.
최근 건축물의 고급화와 쾌적화가 추구되면서 건축용 소재로서 인조대리석이 많은 각광을 받고 있다. 인조대리석은 천연의 광석분이나 광물을 수지성분이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연 대리석의 질감을 구현한 인조 합성체를 말한다. Artificial marble has attracted a great deal of attention as a material for construction due to recent trends in the upgrading and comfort of buildings. Artificial marble refers to a synthetic compound that combines natural ores or minerals with resin components or cement, and incorporates various pigments and additives to provide the natural marble texture.
현재 국내에는 메타크릴산 메틸(Methyl Methacrylate; MMA)이라고 하는 아크릴 수지(유기물질)와 무기충전제를 혼합한 유기계의 인조대리석이 널리 사용되고 있는데, 이러한 인조대리석의 각 물질별 조성비로는 메타크릴산 메틸이 30~45 중량%이고 무기충전제가 45~65 중량%이며, 나머지는 첨가제로 이루어진다. 이때 무기충전제로는 인조대리석의 강도와 내마모도 중강에 좋은 특성이 있는 수산화알루미늄이 대부분 사용되고 있다. At present, organic artificial marble is mixed with an acrylic resin (organic substance) called Methyl Methacrylate (MMA) and an inorganic filler. In this artificial marble, composition ratio of each material is methacrylic acid methyl Is 30 to 45% by weight, the inorganic filler is 45 to 65% by weight, and the remainder is made of an additive. As the inorganic filler, most of the aluminum hydroxide is used, which is good in the strength and wear resistance of artificial marble.
인조대리석은 제조 후 필요한 크기로 가공되어 세면대, 싱크대, 주방 상판, 공공건물의 카운터 상판, 테이블 및 가티 인테리어 소재로서 다양하게 사용되고 있는데, 이들 제품들을 만들기 위한 가공과정에서 많은 분진과 스크랩이 발생하게 된다. 인조대리석이 여러 장점으로 인해 매년 생산량이 급증하는 것과 더불어, 가공과정에서 발행하는 분진과 스크랩의 배출량도 함께 크게 증가하고 있으며, 특히 사용후 리모델링 혹은 재건축 과정에서 버려지는 폐인조대리석의 양도 상당한 수준에 이르고 잇다.Artificial marble is processed to the required size after manufacturing and is widely used as a sink, a counter top, a kitchen top plate, a counter top plate of a public building, a table and an interior material of a garnet, and a lot of dust and scrap are generated in the process of manufacturing these products . In addition to the rapid increase in production volume due to the various advantages of artificial marble, the amount of dust and scrap emitted during the processing process is also greatly increasing. Especially, the amount of crude marble discarded in the remodeling or reconstruction process after use is considerable It is.
한편, 간판 등의 장식용품들을 제작하는데 사용되는 아크릴 수지 제품들도 물건의 제작과정에서 절단, 가공 등의 작업을 거치게 되므로 상당한 양의 분진과 스크랩이 발생하게 된다. On the other hand, acrylic resin products used for making decorative articles such as signboards also undergo work such as cutting and processing during the production of articles, so that a considerable amount of dust and scrap are generated.
인조대리석으로 구체적인 제품을 제작하는 과정에서 발생하는 인조대리석 분진가루가 전체 인조대리석 생산량의 10%에 이를 정도로 엄청나게 큰 비중을 차지하고 있으며, 간판, 인테리어 제품 등을 제작하면서 발생하는 아크릴 수지의 분진가루와 스크랩 역시 인조대리석의 경우와 마찬가지로 매우 많이 발생하고 있다. The artificial marble dust powder produced in the process of producing specific products with artificial marble occupies an enormous proportion, which accounts for 10% of the total artificial marble production, and the dust and powder of acrylic resin generated during the manufacture of signs and interior products Scrap also occurs very much like artificial marble.
이러한 폐인조대리석 분진가루, 스크랩과 아크릴 수지의 가루와 스크랩은 종래에는 모두 폐기비용을 지불하고서 폐기물 처리업체에 넘겨야 했으며, 폐기물 처리업체는 땅에 매립하거나 소각하는 방식으로 처리하고 있었다. 이러한 폐기물 처리방식은 소중한 자원인 인조대리석과 아크릴 수지들을 낭비하는 것으로서 이들을 재활용하여 원료 물질들을 다시 뽑아낼 수 있는 기술을 개발할 필요가 있었다. These waste marble dust, scrap and acrylic resin powders and scrap were traditionally handed over to the waste disposal company for disposal costs, and waste disposal companies were disposed of in landfills or incinerated. This waste disposal method is a waste of artificial marble and acrylic resin, which are valuable resources, and it was necessary to develop a technique for recycling raw materials by reusing them.
도1은 종래의 폐인조대리석의 재활용 처리장치의 일예를 설명한 것으로서, 폐인조대리석을 반응기(802)에서 가열하여 메타크릴산 메틸이 포함된 가스를 발생시킨 다음 그 가스를 냉각시켜 메타크릴산 메틸을 회수하는 장치를 도시한다. 폐인조대리석을 파쇄하여 저장호퍼(801)에 넣은 다음 반응기(802)로 공급하여 교반하면서 전기히터(802b)의 열을 이용해 반응기를 가열함으로써 폐인조대리석이 열분해(熱分解, pyrolysis)되도록 한다. 폐인조대리석의 열분해로 인해 폴리메타크릴산메틸(Polymethyl methacrylate)과 물, 산화알루미늄(aluminum oxide, alumina)로 다시 분해되게 된다. 도2에서 기체 상태의 메타크릴산 메틸과 물은 반응기(802)로부터 빠져나와 응축기(803)로 이동되며, 냉각수 공급장치(804)에서 공급된 냉각수에 의해 응축됨으로써 액체 상태로 변환된 후에 분리기(805)로 들어간다. 분리기(805) 안에서 물은 오일 성분으로 된 메타크릴산 메틸보다 아래층에 위치하게 되므로 물은 분리기(805)의 아래쪽에서 빼내고, 상층의 메타크릴산 메틸은 순도조정기(808)로 이동된다. 순도조정기(808)로 투입된 메타크릴산 메틸은 투입되는 첨가제에 의해 순도가 조정된 다음 필터(809)를 거쳐 이물질이 걸러진 상태로 회수된다. FIG. 1 is a view for explaining an example of a conventional waste recycling marble processing apparatus. The waste marble is heated in a
도2에서 도면부호 806은 반응기(802)에 잔존하는 수분을 최대한 흡수하기 위해 진공을 걸어주는 진공펌프이며, 도면부호 807은 분리기(805)에 남아 있는 수분과 악취를 제거하기 위한 수분·악취 제거기이다. In FIG. 2,
한편, 대한민국 특허 제1022512호에는 폐인조대리석의 열분해 과정 후에 나온 가스를 응축시켜 메타크릴산 메틸을 회수하는 공정뿐만 아니라 산화알루미늄을 소성(燒成) 처리하여 산화알루미늄을 회수하는 공정까지도 소개되어 있다.Korean Patent No. 1022512 discloses a process for recovering methyl methacrylate as well as a process for recovering aluminum oxide by calcining aluminum oxide by condensing the gas obtained after pyrolysis process of the crude marble .
그러나 도1의 종래 기술과 상기 특허 제1022512호의 종래 기술 모두 반응로를 배치(batch) 타입으로 운전하는 방식으로 되어 있어 메타크릴산 메틸의 회수율이 그리 높지 못하다는 단점이 있었다.However, both the prior art of FIG. 1 and the prior art of Japanese Patent No. 1022512 are operated in a batch type reactor, and the recovery rate of methyl methacrylate is not so high.
또한, 최근에는 폐목, 옥수수대, 고춧대, 볏짚 등의 바이오매스(Biomass)를 이용해서 바이오오일을 생산하는 기술이 각광을 받고 있는데, 바이오매스로부터 바이오오일을 생산하는 공정 역시 급속열분해 기술을 사용하는 것이므로, 이러한 바이오매스의 재활용 처리 공정을 폐인조대리석 및/또는 아크릴 수지의 폐자원을 재활용하는 공정과 융합하여 하나의 장치로 폐인조대리석과 아크릴 수지로 재활용처리하고, 바이오매스로부터 바이오오일도 뽑아낼 수 있도록 한다면 산업적 활용도를 극대화시킬 수 있을 것으로 예상된다. In recent years, technologies for producing bio-oils using biomass such as wood pulp, cornstalks, cornstalks, rice straw, and rice straw have attracted attention, and the process of producing bio-oils from biomass also uses rapid thermal decomposition Therefore, this biomass recycling treatment process is fused with the process of recycling spent waste marble and / or acrylic resin waste resources, recycled into marble and acrylic resin as a single device, and extracted from biomass. It is expected to maximize industrial utilization.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 유동층 열분해 장치를 하이브리드 방식으로 구성함으로써 하나의 유동층 열분해 장치 안에 복수 개의 열분해 반응기를 설치하고, 각각의 열분해 반응기바다 폐인조대리석, 아크릴 수지 또는 바이오매스 자원을 각각 투입하여 급속열분해 시킬 수 있도록 함으로써, 지금까지는 각각 따로 따로의 설비로서 운영되어 왔었던 폐인조대리석, 아크릴 수지 및 바이오 매스의 재활용 처리 장치를 하나로 융합한 하이브리드 타입의 유동층 급속 열분해 재활용 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a pyrolysis reactor having a plurality of pyrolysis reactors in a fluidized bed pyrolysis unit by constituting a fluidized bed pyrolysis unit in a hybrid manner, and each pyrolysis reactor is charged with crude marble, acrylic resin or biomass It is possible to provide a hybrid type rapid pyrolysis and recycling system for a fluidized-bed reactor in which a waste reclaimed marble, an acrylic resin, and a recycling treatment apparatus for biomass, which have heretofore been separately operated as separate facilities, The purpose.
본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은, 메타크릴산 메틸(Methyl Methacrylate; MMA)과 수산화알루미늄을 포함하는 성분들로 구성된 폐인조대리석(2a)의 파쇄물(2)을 저장하는 제1공급호퍼(11); 아크릴 수지(3a)의 파쇄물(3)을 저장하는 제2공급호퍼(12); 바이오매스(Biomass, 4)의 파쇄물(4a)을 저장하는 제3공급호퍼(13); 상기 제1공급호퍼(11)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(2)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸과 산화알루미늄을 생성하는 제1열분해 반응기(21); 상기 제2공급호퍼(12)에 보관된 아크릴 수지의 파쇄물들(3)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸을 생성하는 제2열분해 반응기(22); 상기 제3공급호퍼(13)에 보관된 바이오매스의 파쇄물(4a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 숯(char)과 기체 상태의 바이오오일을 생성하는 제3열분해 반응기(23); 상기 제1열분해 반응기(21), 제2열분해 반응기(22) 및 제3열분해 반응기(33)로부터 배출되는 가스들을 취합하여 받아들이며, 상기 취합된 가스로부터 고형물을 분리하는 고형물 분리수단; 상기 고형물 분리수단을 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산 메틸과 물 및 바이오오일을 회수하는 응축수단(50); 및 상기 응축수단(50)을 통과한 가스에 대해 고전압을 방전시켜 가스 중의 분진 성분을 포집하는 전기집진장치(60); 상기 응축수단(50) 및 전기집진장치(60)를 통과하여 나온 가스의 적어도 일부를 상기 공급호퍼들(11, 12, 13)과 열분해 반응기들(21, 22, 23) 중의 적어도 어느 하나로 다시 공급하는 가스 재활용 수단을 포함하며, 상기 제1열분해 반응기(21), 제2열분해 반응기(22) 및 제3열분해 반응기(13)는 단열재로 둘러싸인 하우징으로 구성된 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)안에 설치되며, 상기 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 공히, 수평방향으로의 직경의 크기보다 높이 방향으로의 길이가 3~10배 범위로 더 크게 제작되고 내부에 빈 공간을 갖는 반응기 하우징; 상기 반응기 하우징의 외부 표면을 감싸게 설치된 전기히터(21a, 22a, 23a)에 의해서 상기 반응기 하우징을 400~600℃의 온도로 급속 가열시킬 수 있는 가열부(21a-1, 22a-1, 23a-1); 상기 반응기 하우징의 내부에 설치되어 질소를 포함한 가스를 공급할 수 있는 가스분사판(212, 222, 232); 상기 반응기들의 하부에 연결되어 상기 반응기 내부에 채워진 고체 상태의 물질을 외부로 배출할 수 있는 배출관(213, 223, 233);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The hybrid type recycling treatment system of the crude marble, acrylic and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention is characterized in that it is composed of a crude marble composed of components including methyl methacrylate (MMA) and aluminum hydroxide A first feed hopper (11) for storing the crushed product (2) of the crusher (2a); A second feed hopper 12 for storing the crushed
또한, 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은, 상기 고형물 분리수단에 있어서, 상기 열분해 반응기들로부터 생성된 배출된 가스를 원심 분리시켜 고형물을 분리하는 사이클론(30);과 상기 사이클론을 통과한 가스를 필터요소로 통과시켜 고형물을 한 번 더 걸러내는 핫필터(40);로 구성되며, 상기 사이클론(30)의 내부에서 중력에 의해 가라앉은 고형물들은 사이클론의 하부에 설치된 배출관을 통해 사이클론(30)을 빠져나와 고형물 필터(31)로 인입되며, 상기 고형물 필터(31)는 중간에 숯 필터(char filter, 32)를 구비하여, 숯 성분은 1차로 걸러지고, 알루미나 입자들은 상기 숯 필터를 통과하여 아래 방향으로 빠져나가는 방식으로 숯과 알루미나의 분류가 가능하고, 상기 핫필터(40)는 내부에 필터요소를 구비하여, 고형물 입자들이 필터요소에 의해 걸러지며, 상기 사이클론(30)에서 걸러진 숯 물질은 제1고형물 저장소(33)에 수집되고, 알루미나 물질은 제2고형물 저장소(34)에 수집되며, 상기 핫필터(40)에서 걸러진 고형물은 제3고형물 저장소(41)에 모아지는 것을 특징으로 한다.In addition, the hybrid type recycling system for waste marble, acrylic, and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention is characterized in that, in the solid material separation means, the discharged gas generated from the pyrolysis reactors is centrifuged, And a
그리고 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은, 상기 응축수단(50)이 복수 개의 병렬로 배치된 응축기들(51, 52, 53, 54)로 구성되며, 상기 고형물 분리수단을 통과한 가스는 복수 개의 응축기들(51, 52, 53, 54) 중의 적어도 어느 하나로 번갈아가며 안내되고, 상기 응축기(51, 52, 53, 54)는, 칠러 냉매가 순환하는 칠러 자켓(chiller jacket, 502)과 상기 칠러 자켓(502)의 사이를 통과하는 가스통과관(501) 및 상기 칠러 자켓(502)에 칠러 냉매를 순환 공급하는 칠러공급장치(56), 상기 칠러 냉매가 상기 칠러 자켓(56)을 통과할 수 있게끔 하는 칠러관들(503)로 구성되고, 상기 응축기(51, 52, 53, 54)에서 응축된 액체는 유수분리기(504)에 의해 바이오오일, 물 및 MMA 성분들로 분별 수집되는 것을 특징으로 한다.The hybrid type recycling treatment system of the closed marble, acrylic and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention is characterized in that the condensing means (50) comprises a plurality of condensers (51, 52, 53, 54 Wherein the gas passing through the solids separating means is guided alternately to at least one of the plurality of
더욱이 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은, 상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안에 3개 이상의 열분해 반응기들이 설치될 수 있으며, 상기 열분해 반응기들은 각각 바이오매스, 폐인조대리석 분진가루 및/또는 아크릴 분진가루를 투입하여 급속열분해 반응을 진행할 수 있고, 상기 열분해 반응기들의 온도는 400~550℃의 범위를 유지하고, 상기 바이오매스, 폐인조대리석 분진가루 및/또는 아크릴 분진가루들이 상기 열분해 반응기들에서 머무는 시간은 5초 이내인 것을 특징으로 한다. Further, in the hybrid type recycling system for waste marble, acrylic and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique according to the present invention, three or more pyrolysis reactors may be installed in the hybrid fluidized
또한, 본 발명은 상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)안의 열분해 반응기들(21, 22, 23)이 그 내부에 온도센서(21d, 22d, 23d)를 구비하며, 상기 온도센서에 의해 검출된 온도신호에 근거하여 상기 열분해 반응기들의 각각에 설치된 전기히터(21a, 22a, 23a)에 인가되는 전력을 조절함으로써 상기 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 각각의 온도를 급속 열분해 반응 조건에 적합한 상태로 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다. The
기존에 운영되어 온 폐인조대리석 혹은 아크릴 수지의 재활용 처리 설비와 바이오매스 재활용 처리 설비는 그 처리대상인 원료물질(폐인조대리석, 폐아크릴 수지, 그리고 바이오매스)을 구할 수 없는 경우에는 어쩔 수 없이 가동을 멈춰야만 하는 일이 생겨서 설비의 가동률이 별로 높지 않은 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 폐인조대리석과 아크릴 수지 및 바이오매스들을 모두 사용할 수 있게끔 하이브리드 방식으로 재활용 처리 시스템을 구성함으로써, 예를 들어 폐인조대리석이나 폐아크릴 수지가 부족한 경우에는 옥수수대, 고춧대, 볏짚, 폐목 등의 풍부한 바이오매스를 사용하여 바이오오일을 생산할 수 있도록 함으로써 재활용 처리 공장의 설비 가동률을 획기적으로 높일 수 있는 장점이 있다. 이는 곧 급속 열분해 반응 기술을 이용한 재활용 처리 업체의 사업성을 크게 향상시키는 효과를 거둘 수 있게 한다. The existing recycled marble or acrylic resin recycling facilities and biomass recycling facilities are inevitably in operation if the raw materials to be treated (waste marble, waste acrylic resin, and biomass) can not be obtained There is a problem that the operation rate of the facilities is not so high. In order to solve such a problem, the present invention constitutes a recycling treatment system in a hybrid manner so that both marble, acrylic resin, and biomass can be used as a closed marble, for example, , Rice straw, and wood pulp, can be used to produce bio-oil, which can dramatically increase the utilization rate of equipment at the recycling processing plant. This makes it possible to greatly improve the recyclability of the recycling processing company using the rapid pyrolysis reaction technology.
도1은 종래의 폐인조대리석의 재활용 처리 장치를 설명한 것으로서, 폐인조대리석을 반응기(802)에서 가열하여 메타크릴산 메틸이 포함된 가스를 발생시킨 다음 그 가스를 냉각시켜 메타크릴산 메틸을 회수하는 장치를 도시한다.
도2는 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템의 구성도이다.
도3은 도2에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1) 중에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내부의 제3열분해 반응기(23)의 내부 구성을 좀 더 상세히 도시한 것이다.
도4는 본 발명에서 사용하는 유동층 방식의 열분해 반응기에 있어서 반응기(20′)내에 채워진 유동사 매질(21c, 22c, 23c)에 가해지는 가스의 압력 내지 유량이 증가됨에 따라 유동사 매질(21c, 22c, 23c)이 유동화되는 정도를 타입별로 정리한 것으로서, 도면(a)는 가스가 저속이라서 아직 유동화가 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도면(b)는 약간 유동화가 일워져 작은 빈틈들(29)이 발생한 상태를 도시하고, 도면(c)는 매질 중에 버블들(29a)이 발생한 상태를 도시하며, 도면(d)는 가스의 압력이 최대 상태로 커져서 난류유동이 발생한 경우를 도시한다.
도5는 도2에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1) 중에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내부의 제1열분해 반응기(21)의 내부 구조를 보인 것으로서, 가스분사판(215)에 의해 분출된 가스에 의해 유동사 매질 속에서 유동사 매질의 버블링 유동 발생한 경우를 도시한다.
도6은 본 발명에 따른 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)에서 열분해 반응기(21, 22, 23)의 내부에 설치된 가스분사판(212)을 도시한 것으로서, 가스분사판(212)에 가스분사노즐들(215)이 설치되는 관계를 설명한다.
도7은 도6에 도시된 가스분사노즐(215)의 측면 사시도이고, 도8은 저면도이다.
도9는 도2에 도시된 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)에 있어서 고형물 분리수단을 이루는 사이클론(30)과 핫필터(40)의 내부 구성을 상세히 도시한 것이다.
도10은 도2, 도3 및 도5에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)의 구성을 개략화하여 도시한 것이다.
도11은 본 발명에 따른 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템에 의해서 폐인조대리석, 아크릴 수지 및 바이오매스 자원들이 재활용되는 프로세스를 정리하여 나타낸 것이다.
도12는 본 발명에 의해 바이오매스 자원들로부터 급속열분해 처리기술에 의해 회수되는 바이오오일의 물성 데이터를 정리한 것이다. FIG. 1 is a view for explaining a conventional waste recycling marble processing apparatus. Referring to FIG. 1, a waste marble is heated in a
FIG. 2 is a block diagram of a hybrid type recycling system for waste marble, acrylic, and biomass using a fluidized-bed rapid thermal decomposition technique according to the present invention.
FIG. 3 shows the internal structure of the
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the flow rate of the gas and the flow rate of the fluidized
FIG. 5 shows the internal structure of the
6 shows the
FIG. 7 is a side perspective view of the
Fig. 9 shows in detail the internal structure of the
10 schematically shows the configuration of the hybrid type
FIG. 11 is a summary of processes in which reclaimed marble, acrylic resin and biomass resources are recycled by the hybrid type recycling system according to the present invention.
FIG. 12 shows the physical property data of bio-oil recovered from the biomass resources by the rapid thermal decomposition treatment technique according to the present invention.
이하 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템 및 그 방법의 목적, 구성 및 작용 효과를 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도2는 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템의 구성도이다. FIG. 2 is a block diagram of a hybrid type recycling system for waste marble, acrylic, and biomass using a fluidized-bed rapid thermal decomposition technique according to the present invention.
도2를 참고하면, 본 발명의 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 하이브리드 타입의 폐인조대리석, 아크릴 수지, 바이오매스의 재활용 처리 장치는, 폐인조대리석의 파쇄물(2) 또는 분진가루를 저장하는 제1공급호퍼(11), 폐아크릴 수지의 파쇄물(3)혹은 분진가루를 저장하는 제2공급호퍼(12), 폐목, 옥수수대, 고춧대, 볏짚 등의 바이오매스 자원의 파쇄물을 저장하는 제3공급호퍼(13)를 포함하는데, 이때 상기 제1공급호퍼(11)에 채워진 폐인조대리석의 분진가루(2) 혹은 파쇄물은 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 중의 제1열분해 반응기(21)로 투입되고, 상기 제2공급호퍼(12)에 담긴 폐아크릴 수지의 분진가루(3) 혹은 파쇄물은 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 중의 제2열분해 반응기(22)로 투입되며, 상기 제3공급호퍼(13)에 담긴 폐목 등의 바이오매스 자원 파쇄물(4a)은 제3열분해 반응기(23)로 각각 투입된다. Referring to FIG. 2, the apparatus for recycling hybrid type marine marble, acrylic resin, and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technique of the present invention comprises a crushing
상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)는 단열재로 단열처리된 외부 하우징(20a) 내에 3개의 서로 분리된 열분해 반응기들(21, 22, 23)을 포함하고 있다. 상기 3개의 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 실제 구조는 동일하며, 다만 그 반응기들에 투입되는 처리대상 재료의 성질에 의해 구분되어 운영된다. 급속 열분해는 400~550℃의 온도에서 5초 이내의 짧은 시간 동안에 처리대상 재료 안의 물질들이 기체화되는 것을 특징으로 하는데, 각각의 처리대상 재료에 따라 급속 열분해를 위해 투입되는 열량이 다르므로, 그 투입되는 열량과 반응기 내부의 온도를 정밀하게 제어해야 한다. 즉, 각각의 물성이 전혀 다른 재활용 처리 물질들을 급속 열분해시키기 적합한 상태로 각각의 반응기의 상태를 유지해야만 하므로, 본 발명의 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안에 존재하는 3개의 열분해 반응기들은 서로 독립적인 방식으로 제어되며, 다만 열분해에 의해 발생된 기체가 빠져나간 후에는 그 기체들이 전부 하나의 루트로 취합되어 고형물 분리수단으로서의 사이클론(30)과 핫필터(40)로 넘어가게 된다. The hybrid fluidized-
도2에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안의 제1열분해 반응기(21)는 폐인조대리석을 받아들여 400~550℃의 온도로 급속 열분해 처리를 하므로, 그 결과 폐인조대리석을 구성하는 원료물질인 메타크릴산 메틸(MMA)과 수산화알루미늄(Al(OH)3)은 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)와 산화알루미늄(Al2O3) 및 물(H2O)로 분해되고, 이 중에서 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)와 물(H2O)은 기체 상태로 되어 제1가스이송라인(191)을 통해 사이클론(30)으로 넘어가게 되고, 산화알루미늄은 여전히 고체 상태로서 제1열분해 반응기(21)에 남아 있게 되며, 일부의 산화알루미늄 분진들이 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)와 물(H2O)의 기체에 실려 함께 사이클론(30)쪽으로 넘어가게 된다. 이렇게 제1열분해 반응기(21)에서 열분해에 의해 발생한 산화알루미늄은 제1열분해 반응기(21)에 그대로 남게 되는데, 제1열분해 반응기(21)에서 유동층 열분해를 위한 매질의 역할을 하는 유동사로 산화알루미늄을 사용하는 경우에는 유동사로 채워진 산화알루미늄과 폐인조대리석의 열분해에 의해 새로 추가된 산화알루미늄이 모두 동일한 재질이므로 제1열분해 반응기(21)의 배출관(213)을 통해서 적절한 양만큼 수시로 빼주면 된다. 또한, 제1열분해 반응기(21)의 유동사로 모래(sand)를 사용할 경우에는 산화알루미늄의 밀도(3.95g/㎤)가 모래의 밀도(2.5g/㎤)보다 훨씬 크기 때문에 페인조대리석의 열분해에 의해 계속적으로 생산되는 산화알루미늄은 유동사(모래)와의 밀도 차에 의해 밑으로 가라앉게 되고, 이때 제1열분해 반응기(21)의 하단에 설치된 배출관(213)을 통해 산화알루미늄을 적절한 양만큼 수시로 빼내주면 된다. In FIG. 2, the first
다음으로, 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안의 제2열분해 반응기(22)는 폐아크릴 수지를 받아들여 역시 400~550℃의 온도로 급속 열분해 시키는데, 이러한 열분해의 결과 아크릴 수지는 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)와 물(H2O)로 분해되고, 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)와 물은 기체 상태이므로 제1가스이송라인(191)을 통해 사이클론(30)으로 넘어가게 된다. 아크릴 수지에는 메타크릴산 메틸(MMA) 외에도 제품의 기능을 위한 첨가제와 강화제 및 소량의 충전제 등이 들어있는데, 이러한 첨가제 등은 열분해에 의해 기체 상태로 되어 다른 가스와 함께 사이클론(30)으로 넘어가기도 하고, 또는 고체 상태로 유동사(22c) 안에 섞여 있기도 한다. 제2열분해 반응기(22)에서 아크릴 수지의 열분해로 인해 발생한 고체 성분들은 유동사(22c)와 함께 배출관(223)으로 빠져나와서 배출물 저장소(224)에 보관되며, 나중에 적절한 분류 공정 및 재활용 처리공정을 거쳐 유동사로부터 분리된다. Next, the second
한편, 상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안의 제3열분해 반응기(23)는 폐목, 옥수수대, 고춧대, 볏집 등의 바이오매스 파쇄물을 받아들여 400~550℃의 온도로 급속 열분해 시키며, 이때 발생한 바이오오일 성분을 함유한 기체와 수증기는 제1가스이송라인(191)을 타고 사이클론(30)으로 넘어간다. 바이오매스의 급속열분해에 의해 발생한 고체 상태 물질들은 제3열분해 반응기(23)안에서 유동사(23c)와 함께 존재하게 되며, 이러한 고체 상태 물질들은 주로 재(ash)인데, 이러한 재들은 제3열분해 반응기(23)의 하단의 배출관(233)을 통해 외부로 배출되고, 제3배출물 저장소(234)에 보관되며, 나중에 적절한 분류 공정 혹은 폐기물 처리공정에 의해 처분된다. Meanwhile, the
도2를 참고하여 본 발명에 따른 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템의 전체 구성을 좀더 자세히 설명하면, 먼저 인조대리석의 제작 및 가공업체와 각종 재건축 현장들에서 수거된 폐인조대리석들은 소정의 입자 크기 이하로 파쇄되어 제1공급호퍼(11)안에 투입된다. 폐인조대리석의 파쇄물들이 제1열분해 반응기(21) 안에서 원활하게 유동화됨과 동시에 열분해가 이루어지도록 하기 위해서는 파쇄물들의 입자크기를 약 3㎜ 정도의 크기로 유지하거나 또는 그보다 작은 크기로 유지하는 것이 바람직하다. 우리나라에서 인조대리석 제품을 생산하는 과정에서 절단, 연마, 가공 등의 작업에 의해 발생하는 인조대리석 분진가루의 양이 전체 인조대리석 생산량의 10%에 달할 정도로 많은 양이므로, 이러한 분진가루를 사용할 경우에는 이는 폐인조대리석의 입자가 3㎜ 이내로 되어 있어서 별도의 파쇄공정이 필요없게 된다. 그러나 이러한 분진가루를 사용하지 않을 경우에는, 폐인조대리석을 3㎜ 이내의 입자 크기로 곱게 파쇄해서 사용해야만 급속 열분해를 실현할 수 있다. 폐인조대리석의 입자의 크기가 클 경우에는 입자의 표면 온도와 입자 내부의 온도 간에 온도구배가 발생하여 급속 열분해가 이루어지지 못하게 된다. 이는 아크릴수지와 바이오매스의 경우에도 마찬가지로서, 급속 열분해를 위해서는 아크릴 수지와 바이오매스 자원 역시 작은 입자로 파쇄될 필요가 있다. 특히 바이오매스의 경우에는 습기가 있는 경우에는 급속열분해의 성능이 떨어지게 되므로, 분쇄기(5)를 거쳐 작은 크기로 파쇄한 후에 건조기(6)에서 수분을 제거하여 적어도 수분 함량이 10 중량% 이하가 되도록 전처리를 한 후에 그 건조된 파쇄물(4a)을 제3공급호퍼(13)에 담아 저장한다. Referring to FIG. 2, the hybrid type recycling treatment system of the marble, acrylic, and biomass using the fluidized-bed rapid pyrolysis technology according to the present invention will be described in detail. First, the fabrication and processing companies of artificial marble, The waste marbles collected in the first feed hopper 11 are crushed to a predetermined particle size or less and put into the first feed hopper 11. It is preferable that the particle size of the crushed materials is maintained at a size of about 3 mm or smaller so that the crushed materials of the crushed marble are smoothly fluidized in the
상기 제1공급호퍼(11)는 탱크 형태로 제작되며, 내부에는 교반기를 설치하여 폐인조대리석의 파쇄물들을 적절하게 교반하여 혼합시킬 수 있다. 도2에서는 제1공급호퍼(11)에 편의상 교반기를 도시하지 않았다. 그 밖의 공급호퍼들, 즉 제2공급호퍼(12)와 제3공급호퍼(13)의 경우에도 교반기를 설치할 수 있으며, 본 발명의 도면에서는 편의상 교반기를 생략하였다. The first feed hopper 11 is manufactured in the form of a tank, and a stirrer is installed in the inside of the first feed hopper 11 to mix the pulverized materials of the crude marble as appropriate. In FIG. 2, the agitator is not shown in the first feed hopper 11 for convenience. In the case of the other supply hoppers, that is, the
상기 제1공급호퍼(11)에 담긴 폐인조대리석의 파쇄물(2)은 제1공급호퍼(11)의 하부와 연결된 제1스크류 피더(111)에 의해 상기 제1열분해 반응기(21) 안으로 투입된다. 상기 제1스크류 피더(111)는 관체 형상의 통로 안에 회전가능하게 설치된 스크류 콘베이어(111b, 도5 참조)와 상기 스크류 콘베이어(111b)를 회전 구동시키는 제1스크류 구동모터(111a)를 포함한다.The crushed
다음으로 상기 제2공급호퍼(12)에는 폐아크릴 수지의 파쇄물(3)이 담기며, 하부의 배출관(12c)을 통해 폐아크릴 수지 파쇄물(3)은 제2스크류 피더(121)로 들어가고, 제2스크류 피더(121)는 제2스크류 구동모터(121a)에 의해 작동되면서 상기 폐아크릴 수지 파쇄물(3)을 제2열분해 반응기(22) 안으로 투입한다. The waste
이어서 상기 제3공급호퍼(13)에는 폐목 등의 바이오매스 파쇄물들(4a)이 담기며, 제3공급호퍼(13) 하부의 배출관(13c)을 통해 제3스크류 피더(131)로 넘어간 다음, 제3스크류 구동모터(131a)의 작동에 의해 제3스크류 피더(131)를 타고 제3열분해 반응기(23) 안으로 투입된다. Subsequently, the
한편, 상기 제1 내지 제3열분해 반응기들(21, 22, 23)에서 진행되는 급속 열분해 반응은 모두 무산소 분위기 하에서 진행되는 것이므로, 재활용 처리 대상재료의 투입단계에서부터 산소를 배제하기 위해 질소(N2)를 투입해야 한다. 즉, 질소탱크(7)에 채워진 질소를 제1 내지 제3의 공급호퍼(11, 12, 13)들에 모두 투입함으로써 재활용 처리 대상물들을 모두 질소 분위기하에서 보관하고 제1 내지 제3열분해 반응기들(21, 22, 23)안으로 공급한다. Since all of the rapid thermal decomposition reactions proceeding in the first to third
상기 질소탱크(7)와 제1공급호퍼(11)와의 사이에는 제1-1밸브(161a)가 설치되어 있어서 질소 가스의 공급을 제어할 수 있으며, 질소탱크(7)외 제2공급호퍼(12)와의 사이에는 제1-2밸브(161b)가 설치되어 있고, 또 제3공급호퍼(13)와의 사이에는 제1-3밸브(161c)가 설치되어 있어서 각각 질소 가스의 공급 여부를 제어할 수 있다. The first 1-1
도2를 참고하면, 상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 안의 3개의 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 각각 반응기 하우징의 외부 표면을 전기히터(21a, 22a, 23a)가 감싸고 있으며, 상기 전기히터들(21a, 22a, 23a)은 제1 내지 제3고전력 발생장치(210, 220, 230)에 의해서 발생된 고전압, 고전력에 의해서 400~550℃의 고온으로 급속 가열된다. 한편, 상기 제1 내지 제3 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 내부에는 온도센서들(21d, 22d, 23d)이 설치되어 있으며, 상기 온도센서들(21d, 22d, 23d)로부터 전달받은 신호에 근거하여 상기 열분해 반응기들의 내부 온도가 적정한 범위로 유지되로고 상기 제1 내지 제3고전력 발생장치들(210, 220, 230)의 작동을 제어한다. 2, the three
본 발명의 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템에 설치된 각각의 밸브들은 중앙의 제어장치에 연결되어 원격으로 제어될 수 있으며, 상기 온도센서들(21d, 22d, 23d)의 신호 역시 제어장치에 입력됨으로써 제어장치가 고전력 발생장치들(210, 220, 230)의 작동 정도를 제어할 수 있는 것이다. Each of the valves installed in the hybrid type recycling system of the waste marble, acrylic and biomass using the fluidized bed rapid pyrolysis technique of the present invention can be remotely controlled by being connected to a central control device, and the
도2 및 도3을 참고하면, 본 발명에서 제1 내지 제3의 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 내경은 20~70㎝로 하는 것이 바람직하며, 특히 30~50㎝로 하는 것이 더욱 유리하다. 그리고 제1 내지 제3의 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 전체 높이는 직경의 3~10배 범위로 설정할 수 있으며, 특히 바람직하게는 예를 들어 직경이 50㎝라고 할 경우에는 높이는 2~3 미터 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 2 and 3, the inner diameter of each of the first to third
상기 제1 내지 제3의 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 내부에는 평면 형상으로 된 가스분사판(212, 222, 232)이 설치되어 있는데, 후술하는 바와 같이 상기 가스분사판(212, 222, 232)에 설치된 가스분사노즐들(215, 225, 235)로부터 분사된 가스의 압력에 의해 유동사들은 버블링 유동을 하게 되며, 이러한 버블링 유동에 의해서 발생한 '버블'의 빈틈으로 폐인조대리석 파쇄물, 폐아크릴 파쇄물 및 바이오매스 파쇄물이 각각 들어감으로써 유동사와 함께 유동하면서 신속하게 고온을 전달받아 열분해를 일으키게 된다. The
상기 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내에서 3개의 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 서로 분리되어 개별적으로 운용되지만, 그 상부의 가스배출관들(21e, 22e, 23e, 도3 참조)은 서로 하나의 배관(191)으로 합쳐져서 사이클론(30)으로 넘어가게 된다. 바람직하게는 상기 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 상부에 형성된 가스배출관들(21e, 22e, 23e)에는 각각의 밸브들(162a, 162b, 162c)이 설치되어 배출되는 가스유량과 압력을 조절할 수 있으며, 하나의 배관으로 합쳐진 이후에는 제3밸브(163)에 의해서 유량이 조절될 수 있다. The three
사이클론(30)으로 들어간 가스들은 사이클론의 원리에 의해 고형물 입자가 사이클론 내부를 회전하면서 점차 무거운 입자들이 아랫방향으로 가라앉게 되고, 기체성분들만 상부의 가스배출구를 통해 빠져나가 핫필터(40)로 넘어간다. 사이클론(30)에서는 고형물로서의 숯(char)과 산화알루미늄 성분들이 아래쪽에 형성된 배출관을 통해 빠져나오게 되며, 고형물 필터부(31)에 의해 숯은 걸러져서 제1고형물 저장소(33)로 나오게 되고, 산화알루미늄 성분은 제2고형물 저장소(34)에 모아진다. 상기 고형물 필터부(31)는 내부에 금속제의 망으로 된 차 필터(char filter, 32)가 존재하며, 차 필터(32)에 의해서 숯 성분은 중간에 걸러져서 분리된다. The gases entering the
핫필터(40)는 내부에 필터요소(40b, 도9 참조)를 포함하고 있으며, 상기 필터요소(40b)에 의해 고형물 성분이 한 번 더 걸러져서 분리된다. 상기 사이클론(30)과 핫필터(40) 사이는 제2가스이송라인(192)로 연결되어 있다. The
다음으로, 상기 핫필터(40)를 나온 가스는 응축수단(50)에 의해서 급속 응축되면서 액체 상태로 변환된다. 응축수단(50)은 복수 개의 응축기들(condensers, 51, 52, 53, 54)이 병렬로 연결된 구조를 갖고 있으며, 상기 응축기들 중의 적어도 어느 하나의 응축기에 가스가 들어가서 응축이 일어나고, 그 응축기에 응축된 액체가 다 차면, 다른 응축기로 가스가 들어가도록 되어 있다. 즉, 상기 응축기들(51, 52, 53, 54)의 입구에는 각각 밸브들(164a, 164b, 164c, 164d)이 설치되어 있으므로, 그 밸브들(164a, 164b, 164c, 164d)의 작동에 의해 어느 응축기로 가스가 들어가게 할 것인지를 결정할 수 있다. 각각의 응축기들((164a, 164b, 164c, 164d)은 중앙에 가스통과관(501)이 설치되고, 그 가스통과관(501)의 둘레를 칠러 자켓(chiller jacket, 502)이 둘러싸고 있으며, 상기 칠러 자켓(502)에는 칠러 공급장치(56)에 의해서 순환 공급되는 냉매가 채워져 있으므로, 냉매와의 열교환 작용에 의해 가스통과관(501)안의 가스는 급속히 응축되어 액체 상태로 변하게 된다. 응축기(164a, 164b, 164c, 164d)에서 가스가 응축되어 생성된 액체는 그 아래의 유수분리기들(504)에 각각 모이게 되며, 유수분리기들(504)에서는 액체 성분들이 비중별로 구분되게 적층되어 있으므로, 자동 혹은 수동의 방식으로 액체들을 분별하여 회수할 수 있다. Next, the gas leaving the
본 발명에서 급속 열분해에 의해 발생한 가스를 응축하면 바이오오일, 물, 메타크릴산 메틸(MMA)이 얻어지는데, 이 중에서 바이오오일은 그 안에 수분과 각종 유기물질들을 포함하고 있어서 비중이 물보다 무거운 1.2 정도가 되며, 메타크릴산 메틸(MMA)은 비중이 0.92~0.95 정도가 된다. 따라서 유수분리기(504)에 의해 적층된 액체는 제일 아래에 바이오오일층이 위치하게 되고, 그 위에 물이 위치하며, 맨 위에는 메타크릴산 메틸(MMA)이 위치한다. 따라서 자동 또는 수동의 방식으로 유수분리기(504)로부터 액체의 경계면들에 의해 상기 액체들을 분리하면, 바이오오일과 물 및 메타크릴산 메틸을 각각 분리 회수하는 것이 가능하다. In the present invention, bio-oil, water, and methyl methacrylate (MMA) are obtained by condensing the gas generated by rapid thermal decomposition. Of these, bio-oil contains moisture and various organic materials, And the specific gravity of methyl methacrylate (MMA) is about 0.92 to 0.95. Therefore, the liquid stacked by the water-
응축기들(164a, 164b, 164c, 164d)에서 대부분의 액체가 응축이 이루어진 이후에도 응축되지 않고 기체상태로 존재하는 성분들은 여전히 존재하는데, 이러한 기체성분들은 제4-1가스이송라인(194a), 제4-2가스이송라인(194b), 제4-3가스이송라인(194c) 및 제4-n가스이송라인(194d)을 통해서 합쳐진 다음 전기집진기(60)로 전달된다. There is still a component that is not condensed and remains in the gaseous state even after most of the liquid in the condensers 164a, 164b, 164c, 164d has been condensed, and these gaseous components are present in the fourth-1 gas transfer line 194a, 4-2 gas transfer line 194b, the 4-3 gas transfer line 194c and the 4-n gas transfer line 194d, and then transferred to the electrostatic precipitator 60. [
본 발명의 도2에서 응축수단(50)의 응축기들의 개수는 2대 이상 10개 내외로설치하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 10개 이상의 대수로 설치하는 것도 가능하다. In FIG. 2 of the present invention, the number of the condensers of the condensing means 50 is preferably two or more and ten or more.
전기집진기(60)는 코로나 방전 현상에 의해 고전압을 일으켜 가스 중의 분진 및 미스트 성분을 포집하여 제거하는 장치로서, 그 결과 액체 성분과 분진 등 고형물들을 걸러낼 수 있다. 전기집진기(60)에 의해서 분리된 액체 성분들과 고형물에 대해서도 유수분리기(604)를 적용할 수 있는데, 이 유수분리기(604)에 의해 적층된 액체들로부터 바이오오일(605a), 물(605b) 및 메타크릴산 메틸(605c)을 회수하는 것이 가능하다. The electrostatic precipitator 60 is a device that collects and removes dust and mist components in the gas by generating a high voltage by a corona discharge phenomenon, and as a result, it is possible to filter out solids such as liquid components and dusts. The
도2에 도시된 응축수단(50)의 구조 중에서 도면부호 503은 각각의 응축기들(164a, 164b, 164c, 164d)을 연결하는 칠러관을 가리킨다. 상기 칠러관(503)은 칠러 공급장치(56)와 상기 응축기들(164a, 164b, 164c, 164d)을 연결하여 냉매가 순환할 수 있도록 한다. In the structure of the condensing means 50 shown in FIG. 2,
한편, 상기 응축수단(50) 및/또는 전기집진기(60)에 의해서 얻어진 바이오오일(505a, 605a)은 불순물이 포함된 것이기 때문에, 바이오 오일 정제장치(510)로 전달되어서 불순물을 제거함으로써 '정제된 바이오오일'(511)을 얻을 수 있다. Since the bio-oils 505a and 605a obtained by the condensing means 50 and / or the electrostatic precipitator 60 contain impurities, they are transferred to the
상기 전기집진기(60)를 통과한 가스는 제5가스이송라인(195)을 통해 컴프레서(75)로 전달되며, 컴프레서(75)에서 가압되어서 공급호퍼들(11, 12, 13) 및 스크류 피더들(111, 121, 131)과 가스분사판들(212, 222, 232)로 다시 공급됨으로써 재사용된다. 혹은 공정 내의 가스압이 과하게 높은 경우에는 버너에 의해 태워서 외부로 배출할 수 있으며, 가연성 가스는 연소기(73)로 연소하여 가스의 온도를 올림으로써 전체 시스템의 열효율을 좋게 만들 수 있다. The gas that has passed through the electrostatic precipitator 60 is transferred to the compressor 75 through the fifth gas transfer line 195 and pressurized by the compressor 75 to be supplied to the supply hoppers 11, Is supplied again to the gas injection plates (111, 121, 131) and the gas injection plates (212, 222, 232) to be reused. Or if the gas pressure in the process is excessively high, the gas can be burned by the burner and discharged to the outside, and the combustible gas can be burned by the combustor 73 to raise the temperature of the gas, thereby improving the thermal efficiency of the entire system.
제5가스이송라인(195) 중에는 가스미터(71)쪽으로 분기된 경로를 통해 버너(72)로 가스를 태워 외부 대기로 배출할 수 있게끔 되어 있고, 또 연소기(73)에 의해 연소할 수도 있게 되어 있다. 도면부호 165는 가스미터(71)로 연결된 제5밸브이며, 도면부호 166은 버너(72)로 연결된 제6밸브이다. 그리고 도면부호 74는 '3방 밸브'로서, 연소기(73)쪽으로 가스를 보낼 수도 있고, 혹은 연소기(73) 쪽으로 보내지 않고 곧바로 컴프레서(75)쪽으로 가스를 보낼 수도 있게끔 되어 있다. In the fifth gas transfer line 195, the gas can be discharged to the outside atmosphere through the burner 72 through the branching path toward the gas meter 71, and the gas can be burned by the burner 73 have.
제8밸브(168)는 컴프레서(75)의 앞에 설치된 밸브이며, 제9밸브(169)는 컴프레서(75)로부터 가압된 가스가 역으로 우회할 수 있는 경로상에 설치되어 있다. The
상기 컴프레서(75)에 의해 가압된 가스는 가스압 조정기들(76a, 76b, 76c)에 의해 가스압이 적정하게 조정된 다음 각각 공급호퍼들(11, 12, 13)과 스크류 피더들(111, 121, 131) 및 가스분사판들(212, 222, 232)로 공급된다. 즉, 제1가스압 조정기(76a)를 거친 가스는 제6-1가스이송라인(196a)을 통해 제1 내지 제3의 공급호퍼들(11, 12, 13)에 각각 전달되어 투입되고, 제2가스압 조정기(76b)를 거친 가스는 제6-2가스이송라인(196b)을 통해 제1 내지 제3의 스크류피더들(111, 121, 131)로 각각 전달되어 공급되며, 제3가스압 조정기(76c)를 거친 가스는 제6-3가스이송라인(196c)을 통해 제1 내지 제3의 가스분사판들(212, 222, 232)로 각각 공급된다. The gas pressurized by the compressor 75 is appropriately adjusted by the gas pressure regulators 76a, 76b and 76c and then supplied to the
한편, 상기 제1열분해 반응기(21)에서 배출되는 산화알루미늄과 사이클론(30)에서 분리된 산화알루미늄은 모두 소성되지 않은 것이므로, 산화알루미늄의 입자들에는 탄소들이 코팅되어 있어서, 이 상태대로는 산업적인 활용도가 떨어진다. 따라서 산화알루미늄의 입자들의 표면에 코팅된 탄소성분들을 태워서 제거할 필요가 있는데, 이러한 소성 작업을 별도로 마련된 소성로(90)에서 곧바로 수행할 수 있다. 소성로(90)는 그 외부에 전기히터가 설치된 일종의 전기로(電氣爐)로서, 고전력 발생장치(미도시)에 의해 제공된 전기를 이용해 750~900℃ 정도의 고온으로 가열한다. On the other hand, since the aluminum oxide discharged from the
소성투입호퍼(214)에 보관된 산화알루미늄과 사이클론(30)에서 분리된 산화알루미늄은 소성로(90)로 전달되며, 상기 소성로(90)에서 750~900℃의 고온으로 가열된 상태에서 질소(N2)와 약간의 산소(O2)를 공급하면 자연적으로 소성 작용이 진행되어 산화알루미늄의 표면에 코팅되어 있던 탄소성분들이 제거된다. 이때 산화알루미늄의 표면에 있던 탄소성분들은 산소와 결합되어 이산화탄소 또는 일산화탄소가 되며, 이산화탄소 및 일산화탄소는 악취제거기(91)에 의해 완전연소로 제거되며, 악취제거기(91)의 후단에는 백필터(92)가 설치되어 배가스를 정화한 후에 대기 중으로 방출한다. 소성로(90)에서 소성 처리 완료된 알루미나(90a)는 별도의 저장소에 저장된다. The aluminum oxide stored in the
도3은 도2에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1) 중에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내부의 제3열분해 반응기(23)의 내부 구성을 좀 더 상세히 도시한 것이다. 도3을 참고하면, 열분해 반응기(23)의 내부에는 수평방향으로 평면 형상의 가스분사판(232)이 설치되어 있으며, 가스분사판(232)의 상면에는 복수 개의 분사노즐들(235)이 꽂혀져 설치되어 있다. 가스분사판(232)으로부터 분출되는 가스는 앞서 도2에서 설명한 바와 같이 컴프레서(75)에서 가압된 공기이며, 예열기(80)에서 미리 온도를 높였기 때문에 가스분사판(232)으로부터 나오는 가스에 의해 열분해 반응기(23) 내부의 온도가 크게 불리한 영향을 받지는 않는다. FIG. 3 shows the internal structure of the
도3은 제3열분해 반응기(23)를 예시하였지만, 본 발명의 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내부에 설치된 열분해 반응기들은 그 처리하는 대상물질만 차이가 있을 뿐 기구적인 구조는 동일하게 때문에, 다른 반응기들(21, 22)에 대한 설명에 있어서도 동일하게 적용될 수 있다. 3 illustrates the
도4는 본 발명에서 사용하는 유동층 방식의 열분해 반응기에 있어서 반응기(20′)내에 채워진 유동사 매질(21c, 22c, 23c)에 가해지는 가스의 압력 내지 유량이 증가됨에 따라 유동사 매질(21c, 22c, 23c)이 유동화되는 정도를 타입별로 정리한 것으로서, 도면(a)는 가스가 저속이라서 아직 유동화가 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도면(b)는 약간 유동화가 일워져 작은 빈틈들(29)이 발생한 상태를 도시하고, 도면(c)는 매질 중에 버블들(29a)이 발생한 상태를 도시하며, 도면(d)는 가스의 압력이 최대 상태로 커져서 난류유동이 발생한 경우를 도시한다. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the flow rate of the gas and the flow rate of the fluidized medium 21c, 22c, and 23c filled in the reactor 20 'in the fluidized bed pyrolysis reactor used in the present invention, (B) shows a state in which the fluidization is slightly weakened and the small gaps 29 (29a, 22b, 22c, 23c) are fluidized, (C) shows a state in which bubbles 29a are generated in the medium, and FIG. 5 (d) shows a case in which a turbulent flow occurs when the pressure of the gas increases to the maximum state.
본 발명의 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)에 내장된 열분해 반응기들(21, 22, 23)에는 모두 유동사(流動沙)가 일정 높이로 채워져 있어서, 각각 그 하부에서 가스를 주입하면 고체입자인 유동사들이 유동화되어 고체(유동사)와 기체(주입가스)가 혼재하는 상태를 얻게 된다. 특히 유동층 열분해 반응기(21)에 주입되는 가스의 속도를 일정 속도 이상으로 크게 하면, 마치 유동사들의 사이에 기체 버블(gas bubble)들이 생겨서 고체입자(유동사)와 기체의 혼합이 활발하게 이루어지면서 고체입자들이 마치 액체처럼 유동하는 상태가 되는데, 이러한 상태를 "버블링 유동화"(bubbling fluidization)라고 한다. 즉, 본 발명에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)의 내부에 설치된 제1 내지 제3의 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 가스분사판(212, 222, 232)에서 분사된 가스들에 의해 내부에 "버블링 유동화" 현상이 발생하며, 그 결과 제1 내지 제3의 스크류 피더들(111, 121, 131)에 의해 투입되는 폐인조대리석 파쇄물들(2), 폐아크릴 파쇄물들(3) 및 바이오매스 파쇄물들(4a)이 상기 유동사들의 사이사이로 쉽게 들어가 잘 혼합될 수 있다. In the
도4는 열분해 반응기(20′)안에 채워진 매질에 가해지는 가스의 압력 내지 유량이 증가됨에 따라 매질이 유동화되는 정도를 타입별로 정리한 것으로서, 도면(a)는 가스가 저속이라서 아직 유동화가 발생되지 않은 상태를 도시하고, 도면 (b)는 약간 유동화가 이루어져 작은 빈틈들(29)이 발생한 상태를 도시하고, 도면(c)는 매질 중에 버블들(29a)이 발생한 상태를 도시하며, 도면(d)는 가스의 압력이 최대상태로 커져서 난류유동이 발생한 경우를 도시한다. 이 중에서 도5(b)에 도시된 정도의 초기 또는 최소유동 상태는 반응기(20′)안의 고체 입자들이 약간씩 들썩이는 상태인데, 이를 '일반적 타입의 유동화'라고 부를 수 있다. 본 발명의 열분해 반응기들(21, 22, 23)에서 일어나는 산화알루미늄 혹은 모래의 유동사들의 유동화 양태가 바로 도5(c)에 나타난 '버블링 유동화'이다. 도5(c)에 도시된 바처럼 가스의 유량과 유속이 '버블링 유동화'를 일으킬 정도로 크게 되면, 유동층 내에 크고 작은 버블들(29a)이 다수 생기며, 이 버블들(29a)의 공간을 이용해서 스크류 피더(111, 121, 131)가 폐인조대리석의 파쇄물(2), 아크릴 수지 파쇄물(3) 및 바이오매스 파쇄물(4a)을 쉽게 열분해 반응기들(21, 22, 23)의 내부로 밀어 넣을 수 있다.FIG. 4 is a graph showing the degree of fluidization of the medium as the pressure or flow rate of gas applied to the medium filled in the pyrolysis reactor 20 'is increased. FIG. 4 (a) (C) shows a state in which bubbles 29a are generated in the medium, and FIG. 5 (d) shows a state in which
반응기(20′) 내부의 유동화를 일으키는 가스의 압력강하(ΔP)는 가스의 유량에 비례하며, 반응기 용기의 직경(D)과 유동사의 밀도(ρc)에는 반비례하는 관계를 가진다.The pressure drop ΔP of the gas causing the fluidization in the reactor 20 'is proportional to the flow rate of the gas and is in inverse proportion to the diameter (D) of the reactor vessel and the density (ρc) of the fluidized yarn.
도5는 도2에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1) 중에서 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20) 내부의 제1열분해 반응기(21)의 내부 구조를 보인 것으로서, 가스분사판(215)에 의해 분출된 가스에 의해 유동사 매질 속에서 유동사 매질의 버블링 유동 발생한 경우를 도시한다.FIG. 5 shows the internal structure of the
열분해 반응기(21, 22, 23)의 내부에는 가스분사판(212, 222, 232)가 설치되어 있는데, 가스분사판에 설치된 가스분사노즐(215, 225, 235)은 상부의 헤드부(215a)와 하부의 노즐관부(215b)로 구성되며, 헤드부(215a)의 밑면(215e)에 복수 개의 가스분사공들(215f)이 천공되어 있어서, 노즐관부(215b)를 통해 분사노즐의 안쪽으로 들어간 가스는 가스분사공들(215f)을 통해 가스분사판(215)의 상면 바닥쪽으로 강하게 불어져 나온다. The
도6은 본 발명에 따른 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)에서 열분해 반응기(21, 22, 23)의 내부에 설치된 가스분사판(212)을 도시한 것으로서, 가스분사판(212)에 가스분사노즐들(215)이 설치되는 관계를 설명한다. 도6을 참고하면, 가스분산판(212)의 상면에는 복수 개의 구멍들(212c)이 뚫려 있으며, 이 구멍들(212c)에 가스분사노즐들(215)이 각각 끼워져 설치된다. 6 shows the
도6 및 도7을 참고하면, 상기 가스분사노즐(215)은 상부의 헤드부(215a)가 원추형 부분(215d)과 원통형 부분(215a-1)으로 이루어져 있으며, 헤드부(215a)의 밑면(215e)은 약 5~20°의 각도로 바깥쪽을 향해 있어 가스가 분출될 때 상면 바닥쪽으로 비스듬하게 외측으로 튕겨서 반사되어 다시 위로 올라가도록 하는 효과를 거둘 수 있다. 6 and 7, the
도7은 도6에 도시된 가스분사노즐(215)의 측면 사시도이고, 도8은 저면도이다. 도7에서 도면부호 215c는 원추형 콘 부분(215d)의 상부끝을 가리키며, 도8에서 도면부호 215c-1은 상기 원추형 상부끝(215c)의 밑면 반대쪽 부분을 가리킨다. FIG. 7 is a side perspective view of the
도9는 도2에 도시된 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)에 있어서 고형물 분리수단을 이루는 사이클론(30)과 핫필터(40)의 내부 구성을 상세히 도시한 것이다. Fig. 9 shows in detail the internal structure of the
사이클론(30)의 내부에서 가라앉은 고형물 입자들(S)은 하단부의 고형물 배출관(30a)을 거쳐 고형물 필터부(31)로 빠져나오며, 숯 필터(32)에 의해 숯 성분은 분리되어 제1고형물 저장소(33)에 저장 보관된다. 숯 필터(32)의 구멍을 통과하여 빠져나온 산화알루미늄(32b) 입자들은 제2고형물 저장소(34)에 보관 저장된다. The solids particles S settled in the
핫필터(40)는 고온상태의 유지를 위해 외부를 전기히터(46)가 감싸 설치되어 있으며, 전기히터(46)는 전력공급장치(45)에 의해 전력을 공급받아 작동된다. 핫필터(40)에서 필터요소(42)에 걸려 아래로 떨어진 고형물 입자들(S)은 고형물 배출관(40a)을 거쳐 제3고형물 저장소(41)에 보관 저장된다. The
도10은 도2, 도3 및 도5에 도시된 본 발명의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템(1)의 구성을 개략화하여 도시한 것이다. 도10에 도시된 것과 같이, 본 발명의하이브리드 타입 재활용 처리 시스템은 3종류의 재활용 자원들, 즉 폐인조대리석 분진(파쇄물), 폐아크릴 수지 분진(파쇄물) 및 바이오 매스 파쇄물을 동시에 투입하여 서로 간섭받지 않은 상태로 운전할 수 있으며, 그들에게서 열분해로 발생하는 바이오오일, 물, 메타크릴산 메틸(MMA) 성분들을 원활하게 분별해서 회수할 수 있다. 10 schematically shows the configuration of the hybrid type
도11은 본 발명에 따른 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템에 의해서 폐인조대리석, 아크릴 수지 및 바이오매스 자원들이 재활용되는 프로세스를 정리하여 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 하이브리드 타입의 재활용 처리 시스템은 폐인조대리석, 폐아크릴수지, 바이오매스에 대해서 급속 열분해를 수행한다는 점에서 공통점이 있으며, 각각의 열분해 과정은 각각 독립적으로 진행되고, 기체상태에서 합쳐진 가스들은 공통된 하나의 응축과정을 거쳐 액체 상태로 응축 변환된다. FIG. 11 is a summary of processes in which reclaimed marble, acrylic resin and biomass resources are recycled by the hybrid type recycling system according to the present invention. The hybrid type recycling treatment system according to the present invention has a common point in that it performs rapid thermal decomposition with respect to the crude marble, the waste acrylic resin, and the biomass. Each of the pyrolysis processes proceeds independently of each other, Are condensed and converted into a liquid state through a common condensation process.
도12는 본 발명에 의해 바이오매스 자원들로부터 급속열분해 처리기술에 의해 회수되는 바이오오일의 물성 데이터를 정리한 것이다. 바이오오일은 그 분자 구성 내부에 셀룰로오스, 리그니, 유기산, 탄화수소 등의 다양한 유기물질들을 포함하고 있으며, 물을 2 중량% 정도 포함하고 있다. 바이오오일은 연료로서의 활용가능성이 있는 것 이외에도 석유처럼 다양한 탄화수소 및 유기산 등을 포함하고 있어서 향후 소재분야에서의 활용도 측면에서도 매우 중요한 역할을 담당할 수 있을 것으로 예상된다. FIG. 12 shows the physical property data of bio-oil recovered from the biomass resources by the rapid thermal decomposition treatment technique according to the present invention. Bio-oil contains various organic materials such as cellulose, lignin, organic acid and hydrocarbon in its molecular composition and contains about 2% by weight of water. In addition to bio-oil, which can be used as a fuel, it contains various hydrocarbons and organic acids such as petroleum, and it is expected to play a very important role in future utilization in the field of materials.
1: 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 재활용 처리 시스템
2: 폐인조 대리석 분진 2a: 폐인조대리석
3: 아크릴 파쇄물 3a: 아크릴
4: 바이오매스 자원 4a: 바이오매스(Biomass) 파쇄물
5: 분쇄기 6: 건조기
7: 질소탱크 11: 제1공급호퍼
11a, 12a, 13a: 재료투입관 11b: 제1가스배출밸브
12: 제2공급호퍼 12b: 제2가스배출밸브
13: 제3공급호퍼 13b: 제3가스배출밸브
13b-1: 가스배출관 13b-2: 가스투입관
20: 하이브리드 유동층 열분해 반응장치
20′: 반응기 20a: 하우징, 단열부
21, 22, 23: 열분해 반응기 21a, 22a, 23a: 전기히터
21a-1, 22a-1, 23a-1: 가열부 21b, 22b, 23b: 빈 공간
21c, 22c, 23c: 유동사 21d, 22d, 23d: 온도센서
21e, 22e, 23e: 가스배출관 23f: 재(ash)
27: 밸브장치 29: 빈틈
29a: 버블(bubble) 29b: 큰 빈틈
30: 사이클론(cyclone) 30a: 고형물 배출관
30b: 가스배출관 31: 고형물 필터부
32: 숯 필터(char filter) 32a: 숯(char)
32b: 산화알루미늄(알루미나) 33: 제1고형물 저장소
34: 제2고형물 저장소 40: 핫필터(hot filter)
40a: 고형물 배출관 40b: 가스배출관
41: 제3고형물 저장소 42: 필터요소
45: 전력공급장치 46: 전기히터
50, 51, 52, 53, 54: 응축기(condenser) 56: 칠러공급장치
60: 전기집진기 71: 가스미터(gas meter)
72: 버너 73: 연소기
74: 3방 밸브 75: 컴프레서
76a, 76b, 76c: 가스압 조정기 80: 예열기
90: 소성로 90a: 소성 알루미나
91: 악취제거기 92: 백필터(bag filter)
111: 제1스크류 피더(screw feeder) 111a: 제1스크류 구동모터
121: 제2스크류 피더 121a: 제2스크류 구동모터
131: 제3스크류 피더 131a: 제3스크류 구동모터
161a: 제1-1밸브 161b: 제1-2밸브
161c: 제1-3밸브 162a: 제2-1밸브
162b: 제2-2밸브 162c: 제2-3밸브
163: 제3밸브 164a: 제4-1밸브
164b: 제4-2밸브 164c: 제4-3밸브
164d: 제4-n밸브 165: 제5밸브
166: 제6밸브 167: 제7밸브
168: 제8밸브 169: 제9밸브
170: 제10밸브 172a: 제12-1밸브
172b: 제12-2밸브 172c: 제12-3밸브
173a: 제13-1밸브 173b: 제13-2밸브
173c: 제13-3밸브
174a, 174b, 174c: 제14-1, 제14-2, 제14-3 밸브
181a: 제1-1가스공급라인 181b: 제1-2가스공급라인
181c: 제1-3가스공급라인 191: 제1가스이송라인
192: 제2가스이송라인 193: 제3가스이송라인
194a, 194b, 194c, 194d: 제4가스이송라인
195: 제5가스이송라인 196a: 제6-1가스이송라인
196b: 제6-2가스이송라인 196c: 제6-3가스이송라인
200a: 폐인조대리석 재활용 처리부 200b: 아크릴 재활용 처리부
200c: 바이오매스의 재활용 처리부 212: 제1가스분사판
212a: 분사판 내부공간 212b: 가스분사판의 상면(上面)
212c: 노즐설치구멍 213, 223, 233: 배출관
214: 소성 투입호퍼 215: 가스분사노즐
215a: 헤드부 215a-1: 원통부
215b: 노즐관부 215c: 원추형 상부끝
215c-1: 원후?? 상부끝의 밑면 부분 215d: 헤드콘(head cone)부
215e: 헤드 밑면 215f: 가스분사공
215g: 중앙통과공 216, 226, 236: 가스공급관
222: 제2가스분사판 224: 제2배출물 저장소
230: 제3고전력 발생장치 231: 제3스크류 콘베이어
231a: 제3구동모터 232: 제3가스분사판
234: 제3배출물 저장소 235: 분사노즐
236: 가스공급관 501: 가스통과관
502: 칠러 자켓(chiller jacket) 503: 칠러관(chiller pipe)
504, 604: 유수분리기 505a, 605a: 바이오 오일(bio oil)
505b, 605b: 물 505c, 605c: MMA
510: 바이오오일 정제장치 511: 정제된 바이오오일
607: 3방 밸브 801: 저장호퍼
802: 반응기 802a: 교반기
802b: 히터 803: 응축기
804: 냉각수 공급장치 805: 분리기
806: 진공펌프 807: 수분·악취제거기
808: 순도조정기 809: 필터
G: 가스 S: 고형물 입자1: Recycled marble, acrylic and biomass recycling system
2: Marbles of the marbles 2: Marbles of the marbles
3: Acrylic lacquer 3a: Acrylic
4:
5: Grinder 6: Dryer
7: nitrogen tank 11: first feed hopper
11a, 12a, 13a: material inlet pipe 11b: first gas discharge valve
12: second supply hopper 12b: second gas discharge valve
13:
13b-1:
20: Hybrid Fluidized Bed Pyrolysis Reactor
20 ':
21, 22, 23:
21a-1, 22a-1, 23a-1:
21c, 22c, 23c:
21e, 22e, 23e:
27: Valve device 29: Clearance
29a: bubble 29b: large gap
30: cyclone 30a: solid matter discharge pipe
30b: gas discharge pipe 31: solid filter portion
32: char filter 32a: char (char)
32b: aluminum oxide (alumina) 33: first solid reservoir
34: Second solids reservoir 40: Hot filter
40a: Solid
41: third solids reservoir 42: filter element
45: power supply 46: electric heater
50, 51, 52, 53, 54: condenser 56: chiller feeder
60: Electrostatic precipitator 71: Gas meter
72: Burner 73: Combustor
74: Three-way valve 75: Compressor
76a, 76b, 76c: gas pressure regulator 80: preheater
90: firing furnace 90a: fired alumina
91: odor eliminator 92: bag filter
111: a first screw feeder 111a: a first screw driving motor
121:
131:
161a: 1-1 valve 161b: 1-2 valve
161c: first-third valve 162a: second-
162b: second-2 valve 162c: second-third valve
163: Third valve 164a: 4-1 valve
164b: fourth-fourth valve 164c: fourth-third valve
164d: fourth-n valve 165: fifth valve
166: sixth valve 167: seventh valve
168: eighth valve 169: ninth valve
170: 10th valve 172a: 12-1 valve
172b: the 12-2 valve 172c: the 12-3 valve
173a: 13-1 valve 173b: 13-2 valve
173c: valve 13-3
174a, 174b and 174c: valves 14-1, 14-2 and 14-3
181a: the 1-1 gas supply line 181b: the 1-2 gas supply line
181c: 1-3 gas supply line 191: first gas transfer line
192: second gas transfer line 193: third gas transfer line
194a, 194b, 194c and 194d: the fourth gas transfer line
195: fifth
196b: 6-2 gas transfer line 196c: 6-3 gas transfer line
200a: closed marble recycling processing unit 200b: acrylic recycling processing unit
200c: Biomass recycling processing unit 212: First gas injection plate
212a: Injection plate inner space 212b: Upper surface (upper surface) of the gas injection plate
212c:
214: firing hopper 215: gas injection nozzle
215a:
215b: nozzle tube portion 215c: conical top end
215c-1: raw ?? Bottom portion of upper end 215d: head cone portion
215e: head bottom face 215f: gas injection hole
215g: central passage holes 216, 226, 236: gas supply pipe
222: second gas injection plate 224: second emission reservoir
230: Third high power generating device 231: Third screw conveyor
231a: third drive motor 232: third gas injection plate
234: third emission reservoir 235: injection nozzle
236: gas supply pipe 501: gas pipe and pipe
502: chiller jacket 503: chiller pipe
504, 604:
505b, 605b:
510: Bio-oil refining apparatus 511: Refined bio-oil
607: Three-way valve 801: Storage hopper
802:
802b: heater 803: condenser
804: Cooling water supply device 805: Separator
806: Vacuum pump 807: Water and odor eliminator
808: purifier 809: filter
G: gas S: solid particles
Claims (5)
아크릴 수지(3a)의 파쇄물(3)을 저장하는 제2공급호퍼(12);
바이오매스(Biomass, 4)의 파쇄물(4a)을 저장하는 제3공급호퍼(13);
상기 제1공급호퍼(11)에 보관된 폐인조대리석의 파쇄물(2)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸과 산화알루미늄을 생성하는 제1열분해 반응기(21);
상기 제2공급호퍼(12)에 보관된 아크릴 수지의 파쇄물들(3)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 기체 상태의 메타크릴산 메틸을 생성하는 제2열분해 반응기(22);
상기 제3공급호퍼(13)에 보관된 바이오매스의 파쇄물(4a)을 전달받아 가열함으로써 열분해 반응에 의해 숯(char)과 기체 상태의 바이오오일을 생성하는 제3열분해 반응기(23);
상기 제1열분해 반응기(21), 제2열분해 반응기(22) 및 제3열분해 반응기(33)로부터 배출되는 가스들을 취합하여 받아들이며, 상기 취합된 가스로부터 고형물을 분리하는 고형물 분리수단;
상기 고형물 분리수단을 통과하여 나온 가스를 냉각시켜 액체 상태의 메타크릴산 메틸과 물 및 바이오오일을 회수하는 응축수단(50); 및
상기 응축수단(50)을 통과한 가스에 대해 고전압을 방전시켜 가스 중의 분진 성분을 포집하는 전기집진장치(60);
상기 응축수단(50) 및 전기집진장치(60)를 통과하여 나온 가스의 적어도 일부를 상기 공급호퍼들(11, 12, 13)과 열분해 반응기들(21, 22, 23) 중의 적어도 어느 하나로 다시 공급하는 가스 재활용 수단을 포함하며;
상기 제1열분해 반응기(21), 제2열분해 반응기(22) 및 제3열분해 반응기(13)는 단열재로 둘러싸인 하우징으로 구성된 하이브리드 유동층 열분해 반응장치(20)안에 설치되며, 상기 열분해 반응기들(21, 22, 23)은 공히,
수평방향으로의 직경의 크기보다 높이 방향으로의 길이가 3~10배 범위로 더 크게 제작되고 내부에 빈 공간을 갖는 반응기 하우징;
상기 반응기 하우징의 외부 표면을 감싸게 설치된 전기히터(21a, 22a, 23a)에 의해서 상기 반응기 하우징을 400~600℃의 온도로 급속 가열시킬 수 있는 가열부(21a-1, 22a-1, 23a-1);
상기 반응기 하우징의 내부에 설치되어 질소를 포함한 가스를 공급할 수 있는 가스분사판(212, 222, 232);
상기 반응기들의 하부에 연결되어 상기 반응기 내부에 채워진 고체 상태의 물질을 외부로 배출할 수 있는 배출관(213, 223, 233);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템.A first feed hopper 11 for storing a crushed product 2 of a crude marble 2a composed of components comprising Methyl Methacrylate (MMA) and aluminum hydroxide;
A second feed hopper 12 for storing the crushed product 3 of the acrylic resin 3a;
A third feed hopper 13 for storing the crushed material 4a of the biomass 4;
A first pyrolysis reactor (21) for producing a gaseous methyl methacrylate and aluminum oxide by thermal decomposition reaction by transferring and receiving the pulverized product (2) of the crude marble stored in the first feed hopper (11);
A second pyrolysis reactor 22 for producing methyl methacrylate in a gaseous state by a thermal decomposition reaction by transferring and receiving impurities 3 of acrylic resin stored in the second supply hopper 12;
A third pyrolysis reactor 23 for generating char and gaseous bio-oil by thermal decomposition reaction by transferring and receiving the pulverized product 4a of the biomass stored in the third supply hopper 13;
Solids separation means for collecting and receiving the gases discharged from the first pyrolysis reactor (21), the second pyrolysis reactor (22) and the third pyrolysis reactor (33), and separating solids from the collected gas;
Condensing means (50) for cooling the gas passing through the solids separating means to recover liquid methyl methacrylate, water and bio oil; And
An electric dust collector (60) for discharging a high voltage to the gas passing through the condensing means (50) to collect the dust component in the gas;
At least a part of the gas passing through the condensing means 50 and the electric dust collector 60 is supplied again to at least one of the feed hoppers 11, 12 and 13 and the pyrolysis reactors 21, 22 and 23 Gas recycling means;
The first pyrolysis reactor 21, the second pyrolysis reactor 22 and the third pyrolysis reactor 13 are installed in a hybrid fluidized bed pyrolysis reactor 20 composed of a housing surrounded by a heat insulating material. The pyrolysis reactors 21, 22, and 23)
A reactor housing having a length in a height direction of 3 to 10 times larger than a diameter of a horizontal direction and having a hollow space therein;
(21a-1, 22a-1, 23a-1) capable of rapidly heating the reactor housing to a temperature of 400 to 600 ° C by means of electric heaters (21a, 22a, 23a) provided around the outer surface of the reactor housing );
Gas injection plates (212, 222, 232) installed inside the reactor housing and capable of supplying a gas including nitrogen;
And a discharge pipe (213, 223, 233) connected to a lower portion of the reactors and capable of discharging the solid material filled in the reactor to the outside, Hybrid type recycling system of acrylic and biomass.
상기 사이클론(30)의 내부에서 중력에 의해 가라앉은 고형물들은 사이클론의 하부에 설치된 배출관을 통해 사이클론(30)을 빠져나와 고형물 필터(31)로 인입되며, 상기 고형물 필터(31)는 중간에 숯 필터(char filter, 32)를 구비하여, 숯 성분은 1차로 걸러지고, 알루미나 입자들은 상기 숯 필터를 통과하여 아래 방향으로 빠져나가는 방식으로 숯과 알루미나의 분류가 가능하고,
상기 핫필터(40)는 내부에 필터요소를 구비하여, 고형물 입자들이 필터요소에 의해 걸려지며,
상기 사이클론(30)에서 걸러진 숯 물질은 제1고형물 저장소(33)에 수집되고, 알루미나 물질은 제2고형물 저장소(34)에 수집되며, 상기 핫필터(40)에서 걸려진 고형물은 제3고형물 저장소(41)에 모아지는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템.2. The method of claim 1, wherein the solids separating means comprises: a cyclone (30) for separating solids from the pyrolysis reactors by centrifuging the exhaust gas generated from the pyrolysis reactors; And a hot filter (40) for filtering out one more time,
The solids settled by the gravity in the cyclone 30 exits the cyclone 30 through a discharge pipe installed in the lower part of the cyclone and is introduced into the solids filter 31, (char filter) 32, the char component is firstly filtered, the alumina particles pass through the char filter, and the char filter and the alumina can be sorted in a downward direction,
The hot filter (40) has a filter element therein, so that the solid particles are caught by the filter element,
The char material filtered by the cyclone 30 is collected in the first solids reservoir 33 and the alumina material is collected in the second solids reservoir 34 and the solids captured in the hot filter 40 are collected in the third solids reservoir 33. [ (41). The hybrid type recycling system of claim 1, wherein the waste water is recovered in the recovery tank (41).
상기 응축기(51, 52, 53, 54)는, 칠러 냉매가 순환하는 칠러 자켓(chiller jacket, 502)과 상기 칠러 자켓(502)의 사이를 통과하는 가스통과관(501) 및 상기 칠러 자켓(502)에 칠러 냉매를 순환 공급하는 칠러공급장치(56), 상기 칠러 냉매가 상기 칠러 자켓(56)을 통과할 수 있게끔 하는 칠러관들(503)로 구성되고,
상기 응축기(51, 52, 53, 54)에서 응축된 액체는 유수분리기(504)에 의해 바이오오일, 물 및 MMA 성분들로 분별 수집되는 것을 특징으로 하는, 유동층 급속 열분해 기술을 이용한 폐인조대리석, 아크릴 및 바이오매스의 하이브리드 타입 재활용 처리 시스템.3. The apparatus according to claim 1, wherein the condensing means (50) comprises a plurality of condensers (51,52,53,54) arranged in parallel, and the gas passing through the solids separating means comprises a plurality of condensers (51, 52, 53, and 54,
The condenser 51, 52, 53 and 54 is connected to a chiller jacket 502 and a gas pipe 501 passing between the chiller jacket 502 and the chiller jacket 502 through which the chiller refrigerant circulates, A chiller supply device 56 for circulating and supplying the chiller refrigerant to the chillers 50, and chiller pipes 503 for allowing the chiller refrigerant to pass through the chiller jacket 56,
Characterized in that the liquid condensed in the condenser (51, 52, 53, 54) is fractionally collected into bio-oil, water and MMA components by an oil-water separator (504) Hybrid type recycling system of acrylic and biomass.
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180518 Patent event code: PE09021S01D |
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