KR100855608B1 - A method for treating waste plasting and apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐플라스틱 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폐플라스틱을 처리함에 있어 각종 유해물질을 발생시키지 않고 재 제조하여, 폐플라스틱을 완전하게 처리할 수 있는 동시에 청정대체연료인 H2 가스를 부산물로서 얻을 수 있는 방법 및 그 방법에 이용할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating waste plastics and to a device thereof, and more particularly, to reprocessing waste plastics without generating various harmful substances, thereby completely treating waste plastics, and at the same time being a clean alternative fuel. 2 relates to a method for obtaining gas as a by-product and an apparatus which can be used for the method.
제2차 세계대전 이후 석유산업의 급속한 발달은 인류에게 각종 편의를 제공하였는데, 그 가운데 C6H6 및 C2H4 와 같은 물질을 C6H5CHCH2 (스티렌 모노머)로 전환시키는 기술의 개발은 급기야 인류에게 플라스틱 시대를 누리게 하여 주었으며, 또한 원자력 발전에 의한 무한의 전기에너지는 인간을 물질적으로 극히 풍요롭게 하였다. The rapid development of the petroleum industry after the Second World War provided various conveniences to humankind, among which the technology of converting materials such as C 6 H 6 and C 2 H 4 into C 6 H 5 CHCH 2 (styrene monomer) It was only the development that gave mankind a plastic age. In addition, the infinite electric energy generated by nuclear power greatly enriched human beings.
그러나 현대의 풍요로운 물질생활은 극복하기 어려운 치명적 난제도 인류에게 안겨 주었으니, 자원의 고갈이 임박한 가운데 매일같이 엄청나게 쏟아져 나오는 쓰레기를 소각하는 과정과 화석에너지 연소과정에서 배출되는 다이옥신과, 자동차의 매연, 화력발전소에서 내뿜는 각종 유해가스 등의 부산물과 산소의 파괴는, 대기권의 산소부족, 지구 기후의 변화, 토양오염, 수질오염, 해양오염, 오존층 파괴, 남북극 대륙과 고산지대 만년설의 해빙 등으로 자연의 균형을 파괴함으로써 인간과 동·식물에게 질병을 일으킬 뿐 아니라 동식물의 변종, 치명적 난치병을 발생시켜 인간을 포함한 생물계 전체를 멸종의 위기로 몰아넣고 있다. 이 재앙의 시나리오가 인간 의식의 근본적 변화와 함께 획기적인 환경 신기술의 개발 및 그 범 지구적 적용이 실행되지 않으면 지구는 머지않은 장래에 멸망을 고하고 말 것이다.However, modern abundant material life has given humanity a fatal difficulty that cannot be overcome, and the exhaustion of resources is imminent. By-products such as various harmful gases emitted from thermal power plants and the destruction of oxygen are caused by the lack of oxygen in the atmosphere, changes in the global climate, soil pollution, water pollution, marine pollution, ozone layer destruction, sea ice melting in the Antarctica and alpine ice. By destroying the balance, it not only causes diseases to humans, animals and plants, but also causes a variety of flora and fauna and deadly incurable diseases, putting the entire biological system including humans on the brink of extinction. If this scenario of disaster does not lead to fundamental changes in human consciousness and the development of groundbreaking new environmental technologies and their global application, the earth will soon perish.
시급한 과제로서 오존층을 보호하고 지구기후변화의 “역효과”를 막으려면 화석연료 사용 및 폐기물 소각행위를 즉각 중지해야 한다. 또한 자원 고갈을 예방하기 위해서는 일차 사용된 물질을 순환 처리하여 구성 성분별로 회수하여 그것을 유익하고 무해한 물질로 전환, 재 제조하여야 한다.An urgent task is to immediately stop the use of fossil fuels and waste incineration to protect the ozone layer and prevent the "adverse effects" of global climate change. In addition, in order to prevent resource depletion, the first used materials should be recycled, recovered for each component, and converted and remanufactured into beneficial and harmless materials.
이러한 난제 해결에 필요한 발명되어야 할 신기술은 반드시 다음 세 가지 조건을 갖추어야 한다. New technologies to be invented to solve these challenges must meet the following three conditions:
첫째 : 쓰레기 등 폐기물을 차단형매립시설, 관리형매립시설(침출수처리시설, 가스소각, 열병합발전, 연료화처리시설) 이 아닌 폐 화학물질구성성분별로 회수하여 물질합성친화성온도에 의거 새로운 방법으로 유용하고 무해한 물질로 물질전환처리 하여야한다.Firstly, wastes such as wastes are collected by waste chemical components, not in block type landfill facilities and managed landfill facilities (leaching water treatment facilities, gas incineration, cogeneration, and fuel treatment facilities). Material conversion should be done to a useful and harmless material.
둘째 : 에너지의 고갈로 화석 연료를 대체할 보다 우수하고 무해한 화력의 청정에너지를 생산할 수 있어야 하며, Second: The depletion of energy should be able to produce better and harmless clean energy to replace fossil fuels,
셋째 : 청정에너지 연소과정에서 유해한 물질이 배출되지 아니하고, 유익한 물질로 전환 되어야 하며, 기존의 물질을 소모하는 것이 아니라 리사이클링의 방식으로 순환, 재 제조 할 수 있도록 해야 한다.Third: Clean energy combustion process should not release harmful substances, convert them into beneficial substances, and make it possible to circulate and remanufacture by recycling rather than consuming existing substances.
일반적으로 산업폐플라스틱이나, 생활폐플라스틱은 재활용 가능 여부에 따라 재활용하거나 폐기 처리되고, 재활용이 불가능한 폐플라스틱 중 부식되지 않는 폐플라스틱은 연소 가능여부에 따라, 소각처리하거나 용융 고화시켜, 건설자재로 활용하고 있으나, 그 후 더 이상의 재활용은 불가하여, 소각하여 처리하고 있는 실정이다. Generally, industrial waste plastics or household waste plastics are recycled or disposed of depending on whether they can be recycled, and waste plastics that are not corroded among non-recyclable waste plastics are incinerated or melted and solidified according to whether they can be burned. It is utilized, but since it is impossible to recycle any more, it is incinerated and disposed of.
소각 및 연소에 의한 폐플라스틱 처리 방법은 화석연료 연소 시 많은 먼지와 다이옥신(CH3Cl, CCl2F2, CCl4, CH3CCl3, CHBr3, CH3Br 등)을 포함한, 유해한 가스(CO, CO2, HCN, NO2, NH3, NOx, CH3 등)을 배출하게 되어 환경오염의 주된 원인이 되고 있고, 특히 다이옥신은 인간, 동·식물의 생명체에 치명적인 영향을 미치는 문제점이 있다.Waste plastics treatment by incineration and combustion involves the use of hazardous gases (including CH 3 Cl, CCl 2 F 2 , CCl 4 , CH 3 CCl 3 , CHBr 3 , CH 3 Br, etc.) in burning fossil fuels. CO, CO 2 , HCN, NO 2 , NH 3 , NO x , CH 3, etc.) are the main causes of environmental pollution. Especially, dioxin has a fatal effect on humans, animals and plants. have.
폐플라스틱 소각에 의해 발생되는 ClOx, BrOx는 분해되지 않고 오존층에 도달하여, 오존(O3)층을 파괴 하게 되며, 소각 또는 화력발전소, 각종 엔진기관에서 배출하는 CO, CO2, NO2등과 같은 산화물은 지표면에 온실효과를 일으켜, 지구온난화로 이어지며, 온난화는 남극, 북극, 고산지대의 만년설의 해빙으로 저지대 국가는 물에 잠겨 국가의 영토가 없어지고, 지구촌에 각종 천재지변이 이어지고, 미 대륙은 슈퍼태풍이 휩쓸었으며, 대륙의 사막화로 이어져 지구는 멸망직전에 처하게 될 것이다.ClOx and BrOx generated by waste plastic incineration reach the ozone layer without decomposing and destroy the ozone (O 3 ) layer, and CO, CO 2 and NO 2 emitted from incineration or thermal power plants and various engines Oxides cause a greenhouse effect on the earth's surface, leading to global warming, and warming is caused by the thawing of the Antarctic, Arctic, and alpine ice caps. The super typhoon swept away, leading to desertification of the continent, and the earth would be on the verge of destruction.
다이옥신은 대략 350 내지 750℃에서 발생하고, 750℃ 이상에서 파괴되는 것으로 알려져 있다. 그러나 400℃ 이상의 온도로 소각처리 할 경우, 이미 다이옥신이 발생하게 되므로, 다이옥신을 구속시킨 상태에서, 이를 파괴하는 온도까지 상승시켜야 하므로, 처리비용이 상승하게 되며, 더욱이 폐플라스틱의 혼합이 제대로 이루어지지 않은 경우에는, 부분적인 저온구간이 발생하여, 전체온도를 일정온도 이상으로 균일하게 상승시키기가 쉽지 않은 문제점이 있다.Dioxins occur at approximately 350-750 ° C. and are known to break above 750 ° C. However, when incinerated at a temperature above 400 ℃, since dioxin is already generated, it must rise to a temperature that destroys dioxin in a confined state, so that the treatment cost increases and moreover, the waste plastic is not properly mixed. If not, there is a problem that a partial low-temperature section occurs, it is not easy to raise the overall temperature uniformly above a certain temperature.
또한, 380℃(화학물질의 인화점 270℃) 이상에서 소각처리 할 경우 목재나 섬유와 같은 유기물질은 완전 연소되나, 합성수지와 같은 화학물질은, 불완전 연소되는 문제점이 도출되어, 다이옥신류와 유해가스를 발생시키게 되는 것이다.Incineration at temperatures above 380 ° C (flash point of chemicals 270 ° C) leads to complete combustion of organic materials such as wood and fibers, but incomplete combustion of chemicals such as synthetic resins, resulting in dioxins and harmful gases. Will be generated.
이를 해결하기 위한 방안으로 모래나 콘크리트와 같은 무기질물질과 유기질물질 및 화학물질을 단일 종으로 분류시켜 별도로 소각 또는 재활용하는 기술이 제안되었으나, 분류공정에 막대한시간과 노력이 들어가 폐플라스틱 처리비용이 현격하게 상승하게 되어 현실적으로 어려운 실정이다.As a solution to this problem, a technique of classifying inorganic materials such as sand or concrete, organic materials and chemicals into a single species, and incineration or recycling separately has been proposed, but the waste plastic treatment cost is considerably increased due to enormous time and effort in the classification process. It is a difficult situation to rise as soon as possible.
그에 따라 G-7 국가와 대한민국, UN. 국제기금 지원으로, 폐플라스틱을 소각열분해 기술로 원유를 합성하려 하였으나, 이성질체 분리가 어렵고, 기계내부에 코킹현상으로 막대한 인력이 소비되고, 엄청난 유해가스의 발생과 25%의 소각재 발생으로 인하여, 원유에 생산은 30% 미만으로, 그 경제성이 뒤떨어져 2005년 12월30일 일본에서 GE DO보고서로 소각열분해 방법은 실패하였음을 선언한 바 있다.Accordingly, G-7 countries, Republic of Korea, and UN. With the support of the International Fund, we tried to synthesize crude oil by incineration pyrolysis technology, but it is difficult to separate isomers, huge manpower is consumed due to coking phenomenon inside the machine, and due to the generation of huge harmful gases and 25% incineration, The production was less than 30%, and the economy was inferior, and in December 30, 2005, the GE DO Report in Japan declared that the incineration pyrolysis method failed.
한편, 화석연료의 고갈과 배출되는 유해가스 때문에, 세계 각국에서는 수소 에너지를 생산하고자, H2O를 전기 분해에 의거, H2 청정에너지로 대체하려하였으나, H2 1ℓ의 값이 15,000원 달하여 화석연료에 10배 이상 고가여서, H2 대체 시도 역시 실용화에 있어서는 요원한 실정이다.On the other hand, due to the depletion of fossil fuels and the harmful gases emitted, countries around the world tried to replace H 2 O with H 2 clean energy based on electrolysis to produce hydrogen energy, but the value of H 2 1ℓ reached 15,000 won. At least 10 times as expensive as fuel, attempts to replace H 2 are also far from practical.
본 발명자들은 이와 같은 종래의 폐플라스틱 처리에서 발생하는 다양한 문제점을 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 폐플라스틱을 분리, 소각 또는 소각열분해하지 아니하고도, 완전히 재 제조시킬 수 있는 방법을 개발하여 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have intensively researched to solve various problems arising in the conventional waste plastic treatment, and as a result, by developing a method capable of completely remanufacturing the waste plastic without separation, incineration or incineration pyrolysis, Came to.
따라서 본 발명의 목적은 폐플라스틱을 처리함에 있어 각종 유해물질을 발생시키지 않고 재생 원료로 완전하게 처리할 수 있는 동시에 청정대체연료인 H2 가스를 부산물로서 얻을 수 있는 방법 및 그 방법에 이용할 수 있는 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and a device which can be used as a by-product to clean H2 gas, which is a clean alternative fuel, as a by-product, while completely treating it with recycled raw materials without generating various harmful substances in treating waste plastic. To provide.
상기와 같은 본 발명의 목적은 진공상태에서 저밀도, 고밀도 및 난해성 플라스틱 물질을 고온에서 동시에 용융시킴으로써 연소가 발생하기 않고, 그로 인해 각종 유해 가스가 발생되지 않고, 용융된 플라스틱 액상 혼합물을 감압이송장치 증 류탑에서 C2H4와 C6H6를 합성하고, 이로부터 스티렌 모노머 수지를 생산하는 동시에, 부산물로 H2를 생산할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공함으로써 달성되었다.The object of the present invention as described above is that combustion does not occur by simultaneously melting low-density, high-density and flame-retardant plastic materials at high temperature in a vacuum state, and thus, various harmful gases are not generated, and thus, the molten plastic liquid mixture is reduced in pressure. It was achieved by synthesizing C 2 H 4 and C 6 H 6 in a lyo column, from which a styrene monomer resin was produced and at the same time providing a method and apparatus for producing H 2 as a byproduct.
본 발명은 폐플라스틱을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐플라스틱을 폐플라스틱 처리장치에 유입하는 단계; 유입된 폐플라스틱을 세라믹히터로 가열하면서, 압축 마찰열을 가하고, 동시에 유전가열에 의한 수소분자물질 분리방법으로 융화물질로 용융시키는 단계; 상기 용융물질에 알루미나 담체를 가하여 수소화반응시키는 단계; 상기 수소화반응된 융화물질을 감압증류장치에서 융화결정화시키는 단계; 및 상기에서 얻은 융화결정을 냉각시켜 C2H4와 C6H6를 합성하는 단계로 이루어진 폐플라스틱 처리방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of grinding the waste plastic; Introducing the pulverized waste plastic into a waste plastic processing apparatus; Heating the introduced waste plastic with a ceramic heater, applying compressive frictional heat, and simultaneously melting the molten plastic into a molten material by a hydrogen molecular material separation method by dielectric heating; Adding an alumina carrier to the molten material to perform a hydrogenation reaction; Melting and crystallizing the hydrogenated reacted material in a vacuum distillation apparatus; And it provides a waste plastic treatment method comprising the step of synthesizing C 2 H 4 and C 6 H 6 by cooling the obtained crystals.
본 발명에서 “수소분자물질 분리 방법”이란 고밀도 분자물질에 유전가열장치를 통해 3㎾의 고압전기와 2,450MHz의 초고주파를 투입하여, H 분자는 회전운동을 시작하고, C와 H 분자는 분자마찰열에 의한 물질내부 마찰열의 급격한 증가로 분자 분리되는 것을 의미한다. 즉 고밀도 분자물질에 교류 전류를 투입, 음양 교차 시키면 음전기에는 +물질분자가, 양전기에는 -물질분자가 배열하게 되는데, 이 과정이 연속적으로 급속히 이루어지는 과정에서 물질은 내부마찰열을 일으키게 되고, 마침내 물질 구성 요소인 C와 H 분자는 상호 분리되는 것이다. In the present invention, "hydrogen molecular material separation method" is a high-density electric material of 3 kHz and ultra-high frequency of 2,450MHz through high-density molecular material through a dielectric heating device, H molecules start the rotational movement, C and H molecules are molecular friction heat This means that the molecular separation due to the rapid increase in the frictional heat inside the material. In other words, when alternating current flows into the high-density molecular material and crosses the yin and yang, + material molecules are arranged in the negative electrode and-material molecules are arranged in the positive electrode. During this rapid process, the material generates internal frictional heat. The elements C and H are separated from each other.
본 발명에서 “융화물질”이란 녹는점이 다른 이성질체 물질을 동시에 녹여 혼합시킨 액상 물질을 의미한다.In the present invention, "melting material" means a liquid material in which melting and mixing isomers of different melting points at the same time.
본 발명에서 “융화결정”이란 융화물질이 친화성온도에서 수소화 반응을 일 으켜 만들어지는 유익하고 유용한 물질을 의미한다.In the present invention, the "fusion crystal" refers to a beneficial and useful material in which the compatible material is produced by causing a hydrogenation reaction at an affinity temperature.
본 발명에 따른 폐플라스틱의 처리 방법에 적용 가능한 물질로는 저밀도 플리스틱, 예를 들어, PC, PE 등, 고밀도 플라스틱, 예를 들어, 폴리머, 나일론, 각종 필름 등 및 난해성 플라스틱, 예를 들어, PVC, ABS 등의 각종 플라스틱 물질을 포괄한다.Materials applicable to the method for treating waste plastics according to the present invention include low density plastics such as PC, PE and the like, high density plastics such as polymers, nylon, various films and the like and flame retardant plastics such as It covers various plastic materials such as PVC and ABS.
또한 본 발명에 따르면 각종 폐플라스틱 물질을 인위적으로 분리하지 않고, 동시에 또는 별도로 폐플라스틱 처리장치에 유입시켜 세라믹히터에 의한 가열, 압축 마찰열에 의한 가열 및 수소분자물질 분리 방법에 의해 통상적으로 저밀도 플라스틱은 110 내지 130 ℃에서 분리되어 액화되기 시작하고, 고밀도 플라스틱은 180 내지 210℃에서 분리 액화되기 시작하며, 난해성 플라스틱은 170 내지 180℃에서 분리 액화되기 시작한다. 여기서 저밀도 플라스틱은 분자량이 500 이하로 적어, 수소분자 내부마찰열 발생이 없어, 세라믹히터 외부가열 만으로도 130℃에서 녹기 시작하며, 고밀도 플라스틱은 분자량이 15,000이상으로 커서 세라믹히터 외부가열과 수소분자 내부마찰에 의해 발생하는 열에 의해 가열되어, 세라믹히터 외부가열 온도 130℃에 수소분자 내부마찰열 90℃가 더해져 220℃에서 녹기 시작하고, 난해성 플라스틱은 분자량이 5,000정도 이어서 세라믹히터 외부가열과 적당한 수소분자 내부마찰열에 의해 가열되어 세라믹히터 외부가열온도 130℃에 수소분자 내부마찰열 40℃가 더해져 170℃가 되어 녹기 시작한다. 따라서 본 발명에 따르면 저밀도 플라스틱, 고밀도 플라스틱 및 난해성 플라스틱이 연소되지 않고, 동시에 액화되어 혼합물질이 형성된다.In addition, according to the present invention, low-density plastics are generally produced by a method of heating by ceramic heaters, by heating by compression friction, and by separating hydrogen molecule materials by introducing various waste plastic materials into the waste plastic processing apparatus simultaneously or separately. Separation starts to liquefy at 110 to 130 ° C., high density plastics begin to separate and liquefy at 180 to 210 ° C., and flame-retardant plastics begin to separate and liquefy at 170 to 180 ° C. Low-density plastics have a molecular weight of less than 500, and there is no hydrogen molecule internal frictional heat generation, and they start to melt at 130 ° C even with external heating of ceramic heaters. It is heated by the heat generated by the heating, and the internal heating heat of hydrogen molecule is added to the external heating temperature of 130 ℃ and the heat of hydrogen molecule is added to 90 ℃. It is heated by the ceramic heater's external heating temperature of 130 ℃ and the hydrogen molecule's internal frictional heat of 40 ℃ is added to 170 ℃ and starts to melt. Therefore, according to the present invention, low density plastics, high density plastics, and flame retardant plastics are not burned, but are liquefied at the same time to form a mixture.
상기 혼합물질에 270℃에서 유전가열장치로 3kW의 고압전기와 2,450㎒의 초고주파를 투여하면 분자마찰열에 의한 물질내부 마찰열의 급격한 증가로 C와 H가 분리되어 융화물질이 형성된다. 여기에 Al(OH)3 담체를 가하면 수소화반응이 일어나고, 이를 감압증류장치에서 -40㎜Aq 감압하면 그에 따라 온도가 108℃ 상승되어 전체 온도가 378℃가 됨으로써, C와 H의 친화성온도에서(370℃~380℃)에 도달함으로 인해 융화결정화되고, 이를 냉각시키면 C6H6와 C2H4가 합성되어, 가벼운 C2H4와 무거운 C6H6가 각각 별도로 배출된다. 이를 중합촉매작용에 의해 C6H5CHCH2 수지로 제조하는 한편, 부산물로 청정에너지 원료인 H2 가스를 생산할 수 있다. When the mixture material is administered with a high-k electric power of 3 kW and an ultra-high frequency of 2,450 MHz with a dielectric heating device at 270 ° C., C and H are separated by a rapid increase in frictional heat of the material by molecular friction heat, thereby forming a fused material. When the Al (OH) 3 carrier is added thereto, a hydrogenation reaction occurs, and when the pressure is reduced to -40 mmAq in the reduced pressure distillation apparatus, the temperature is increased by 108 ° C., thereby increasing the total temperature to 378 ° C .. When it reaches (370 ℃ ~ 380 ℃), the crystallization crystallization, and cooling it synthesizes C 6 H 6 and C 2 H 4 , the light C 2 H 4 And heavy C 6 H 6 It is discharged separately. This can be prepared by C 6 H 5 CHCH 2 resin by a polymerization catalyst, while producing by-product H 2 gas as a clean energy raw material.
본 발명에 따른 폐플라스틱 처리방법에 있어서 저밀도, 고밀도 및 난해성 플라스틱이 열평형화학반응에 의해 동일물질로 융화되는 과정을 설명하면 다음과 같다.In the waste plastics treatment method according to the present invention, the low density, high density, and flame retardant plastics will be described in the process of being compatible with the same material by thermal equilibrium chemical reaction.
컨트롤 박스에서 용융로 외부에 전기 세라믹 가열하여 온도가 270℃에 도달하면 압출구동부에 200HP의 강력한 압축을 가하고, 원료투입구에서 폐플라스틱을 투입한다.When the temperature reaches 270 ℃ by electric ceramic heating on the outside of the melting furnace in the control box, 200HP strong compression is applied to the extrusion drive section, and the waste plastic is introduced from the raw material inlet.
투입된 폐플라스틱에 유전가열을 통해 3㎾의 고압전기와 2450MHz의 초고주파를 투입하면, 수소분자 내부에서 급격히 내부마찰열 온도가 증가하여 C와 H의 결합이 분리되고 액화된다.When 3W high-voltage electricity and 2450MHz ultra-high frequency are injected into the injected waste plastic through dielectric heating, the internal friction heat temperature rapidly increases inside the hydrogen molecules, and the bond between C and H is separated and liquefied.
저밀도 고분자 물질은 유전가열의 영향을 받지 아니하여 마찰열발생이 없으므로 자유에너지는 감소되고 엔트로피는 상승하게 되며, 고밀도 고분자 물질은 용융로 내부의 스크루 회전과 압축에 의해 발생되는 마찰열을 흡수하여 자유에너지가 증가한다. Low-density polymer material is not affected by dielectric heating, so there is no frictional heat, so free energy is decreased and entropy is increased. High-density polymer material absorbs frictional heat generated by screw rotation and compression inside the melting furnace to increase free energy. do.
용융로 내부의 스크루를 30회/1분 속도로 회전시키면 각 군의 물질은 용융로를 통과하면서 1단계로 전기가열에 의해 130℃에서 저밀도 물질이 용융되고, 2단계로 기왕의 전기가열온도 130℃와 유전가열을 통해 3㎾의 고압전기와 2450MHz의 초고주파의 투입에 의해 90℃ 증가, 총 220℃가 되어 고밀도 고분자 물질까지 용융됨으로써 물질 전체가 마침내 동일 성질의 액체상 물질 상태가 된다. When the screw inside the melting furnace is rotated at a speed of 30 times / 1 minute, each group of materials passes through the melting furnace, and low-density substances are melted at 130 ° C by electric heating in one step. The dielectric material is heated up by 90 ℃ by the input of 3K high voltage electricity and 2450MHz ultra-high frequency, and it becomes 220 ℃ in total and melts to the high-density polymer material.
상기 액체상 물질은 270℃ 온도에서 C분자와 H분자의 연결고리가 끊어진 상태의 물질로서, Al(OH)3기 담체에 의해 감압증류탑으로 이송되어 감압장치에 의해 -40㎜Aq 감압하면, 증류탑 내부의 온도가 C분자와 H분자의 친화성 온도인 370 ~ 380℃가 되어, 증류탑 내부에서 C6H6와 C2H4가 합성, 증류되고 다시 냉각장치로 이송되어 C6H6와 C2H4가 생산된다.The liquid substance is a substance in which the link between the C molecule and the H molecule is broken at a temperature of 270 ° C. The liquid material is transferred to a reduced pressure distillation column by an Al (OH) 3 carrier and decompressed by -40 mmAq by a decompression device. C 6 H 6 and C 2 H 4 are synthesized and distilled in the distillation column, and then transferred to the cooling device, where C 6 H 6 and C 2 are affinity temperature of C molecule and H molecule. H 4 is produced.
물질 분자 마찰열에 의해 화학반응이 일어나는데 열역학 제2법칙, 즉 엔트로피 증가의 법칙에 따라 에너지는 그 수준이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 옮겨가면서 열평형상태를 이룬다. 물질의 화학반응이 계속 진행될 때 유효한 일을 하는 자유에너지가 증가 또는 감소하면서 이성질체의 물질이 열평형상태를 이룬 동일 성질의 물질로 전환된다. Chemical reactions are caused by the frictional heat of the molecular molecules, and according to the second law of thermodynamics, the law of increasing entropy, energy is transferred to a level from the higher to the lower to achieve an equilibrium state. As the chemical reaction of a substance continues, the free energy of effective work increases or decreases, converting the isomeric substance into a substance of thermal equilibrium.
또한 본 발명은 상기 폐기물 처리방법을 이용한 폐기물 처리장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a waste treatment apparatus using the waste treatment method.
본 발명에 따른 폐기물 처리장치는 제1 처리부, 제2 처리부 및 제3처리부로 구성되며, 상기 제1 처리부는 연직방향으로 연통되어 구비되는 수직 주입유로; 상기 수직 주입유로의 내부에 축 회전 가능하게 구비되는 압출 수직 이송스크루; 상기 수직 이송스크루를 구동시키는 수직 구동부; 상기 수직주입유로에 수평방향으로 연통되어 구비되고, 일 측에 폐플라스틱 투입구를 구비한 수평 주입유로; 상기 수평주입유로의 내부에 축 회전 가능하게 구비되는 수평 이송스크루; 상기 수평주입유로 외부에 설치된 세라믹 히터가열장치; 및 상기 수평주입유로의 외부에 설치된 고밀도 화학물질 유전가열장치로 이루어지고, Waste treatment apparatus according to the present invention comprises a first processing unit, a second processing unit and a third processing unit, the first processing unit is a vertical injection passage provided in communication in the vertical direction; An extrusion vertical feed screw rotatably provided in the vertical injection passage; A vertical drive unit for driving the vertical feed screw; A horizontal injection passage provided in communication with the vertical injection passage in a horizontal direction and having a waste plastic inlet on one side; A horizontal feed screw rotatably provided in the horizontal injection passage; A ceramic heater heating device installed outside the horizontal injection passage; And a high density chemical dielectric heating device installed outside of the horizontal injection passage,
상기 제2 처리부는 일 측에 상기 수직 주입유로에 연결되어 제1 처리부에서 처리된 폐플라스틱이 유입구와 감압이송기가 구비된 압출유로; 상기 압출유로의 내부에 축 회전 가능하게 구비되는 압출 이송스크루; 상기 압출이송 스크루를 구동시키는 압출 구동부; 상기 압출유로의 일 측에 연결되어 상기 압출유로 내부의 공기를 배출 시켜 진공시키는 진공 펌프; 상기 압출유로의 외부에 설치된 압출유로 내부의 온도를 증가시켜주는 세라믹 히터가열장치; 상기 압출유로의 일 측에 연결된 상기내부의 고밀도 고분자 유전가열장치; 상기 압출유로의 일 측에 연결된 Al(OH)3 투입구; 상기 압출유로와 연결되어 폐플라스틱과 상기에서 투입된 Al(OH)3가 수소화 반응하는 반응조; 및 상기 압출유로와 연결된 담체 배출구 및 융화물질 감압이송장치로 이루어지고, The second processing unit is connected to the vertical injection passage on one side of the waste plastics processed in the first processing unit is provided with an inlet and a pressure reducer transfer passage; An extrusion transport screw rotatably provided inside the extrusion flow path; An extrusion drive unit for driving the extrusion feed screw; A vacuum pump connected to one side of the extrusion passage to discharge the air inside the extrusion passage; A ceramic heater heating device for increasing a temperature inside the extrusion passage installed outside the extrusion passage; An internal high density polymer dielectric heating device connected to one side of the extrusion channel; An Al (OH) 3 inlet connected to one side of the extrusion channel; A reaction tank connected to the extrusion channel to hydrogenate the waste plastic and Al (OH) 3 introduced therein; And a carrier outlet connected to the extrusion channel and a reduced pressure transfer device for the compatible material,
상기 제3 처리부는 증류탑; 상기 증류탑 일측에 연결된 갑압장치; 및 C2H4 및 C6H6가 배출구The third processing unit is a distillation column; A pressure reducing device connected to one side of the distillation column; And C 2 H 4 and C 6 H 6 are outlets
로 구성된 것을 특징으로 하는 폐플라스틱 처리장치를 제공한다.It provides a waste plastic processing apparatus, characterized in that consisting of.
본 발명에 따른 폐플라스틱 처리장치에 있어서, 상기 수평 주입유로는 수직 주입유로를 중심으로 원주방향으로 소정간격을 두고 다수 개, 바람직하게는 4개가 구비되는 것을 특징으로 한다.In the waste plastic processing apparatus according to the present invention, the horizontal injection passage is characterized in that a plurality, preferably four are provided with a predetermined interval in the circumferential direction around the vertical injection passage.
본 발명에 따른 폐플라스틱 처리장치에 있어서, 상기 압출 이송스크루와 수직 이송스크루 및 수평 이송스크루 각각은 적어도 1쌍이 서로 소정 간격을 두고 평행하게 구비되는 것을 특징으로 한다. In the waste plastic processing apparatus according to the present invention, each of the extruded conveying screw, the vertical conveying screw and the horizontal conveying screw is provided with at least one pair in parallel with a predetermined distance from each other.
본 발명에 따른 폐플라스틱 처리장치 및 그 방법은 폐플라스틱 물질을 분자량에 따라 별도로 저밀도물질, 난해성물질, 고밀도물질로 분리하지 않고도, 이들을 혼합하여 투입하고, 세라믹 외부 전기가열과 더불어 플라스틱의 분자 친화성성질을 이용하여 유전가열을 통해 3㎾의 고압전기와 2,450㎒의 초고주파를 적용함으로써 수소분자 내부마찰열을 발생시킴으로써, 폐플라스틱 혼합물을 동시에 액화시켜 액상혼합물질로 재합성하여, 재 제조하여 플라스틱 원래 원료와 청정 대체에너지 H2 가스를 생산할 수 있어, 화석 에너지 고갈, 오존층 파괴, 지구 기후 변화를 야기시키는 각종 유해가스의 발생을 근본적으로 근절시킴으로써, 지구의 멸망과 인간, 동물, 식물의 생명 및 건강을 보호하고, 자연이나 환경에 대한, 심각한 손해를 방지할 수 있는 효과가 있어, 폐플라스틱 처리 및 환경보호 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.Waste plastic processing apparatus and method according to the present invention is to put the waste plastic materials according to the molecular weight separately without separating them into low density materials, incombustible materials, high density materials, and mixed them, and the molecular affinity of the plastic with the ceramic external electric heating By using dielectric properties, high-voltage electric power of 3 kW and ultra-high frequency of 2,450MHz are applied through dielectric heating to generate internal friction heat of hydrogen molecules, liquefy the waste plastic mixture at the same time, resynthesize it into liquid mixture, and manufacture it again. And the production of clean alternative energy H2 gas, which fundamentally eliminates the generation of harmful gases that cause depletion of fossil energy, ozone depletion, and global climate change, thus protecting planet's destruction and the lives and health of humans, animals and plants. To prevent serious damage to people, nature or the environment. It is a very useful invention for the waste plastics processing and environmental protection industry.
이하 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 하지만 본 발명의 범위가 이러한 실시형태에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited to this embodiment.
도 2에 도시된 바와 같이. 우선 상기 수평 주입유로 (40)로 플라스틱 폐플라스틱이 투입되면, 수직 주입유로 (30)를 통해 상기 압출유로(11)로 유입되고, 이때 수평 이송스크루 (41)와 수직 이송스크루 (31)에 의한 압축력으로 폐플라스틱은 압출유로 (11)로 압송되게 된다. 상기 압출유로 (11)에서는 진공상태에서 압출 이송스크루 (15)의 회전에 의한 압축마찰열, 세라믹히터 가열에 의한 열, 유전가열에 의한 폐플라스틱 물질 분자내부 마찰열에 의해 폐플라스틱이 고온 상태로 용융되어 액체상 혼합물로 배출되게 된다.As shown in FIG. 2. First, when the plastic waste plastic is introduced into the
상기 수직 주입유로 (30)에는 수직 이송스크루 (31)가 축 방향으로 구비됨으로 측면에서 폐플라스틱을 투입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Since the
수평 주입유로 (40)는 수직 주입유로 (30)를 가로지르는 방향으로 적어도 1개 이상, 바람직하게는 4개 구비되어, 수직 주입유로 (30)로 겔화된 폐플라스틱이 공급되고, 수직 주입유로 (30)를 중심으로 다수개가 소정간격을 두고 구비되는 것도 가능하다. 이 경우 다수개의 유로에서 하나의 유로로 폐플라스틱을 공급하게 되어, 압밀상태의 폐플라스틱을 압출유로 (11)로 공급되게 된다. 상기 수평 주입유로 (40)에도 이송스크루가 구비되어 폐플라스틱이 압송되게 된다.The
상기 압출유로 (11)는 이송스크루의 축 회전 시의 압축마찰열, 세라믹히터에 의한 열, 유전가열에 의한 폐플라스틱 물질 분자내부 마찰열에 의해 폐플라스틱의 온도를 상승시키면서, 폐플라스틱을 압송시키게 되고, 외부로 배출되기 전에 저밀도, 고밀도 및 난해성 고분자 물질을 동시에 용융점까지 온도를 상승시켜 완전히 용융시켜야 하기 때문에, 이송스크루를 복수 개 구비하여 구간온도와 압축속도를 독립적으로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The
상기 압출유로 (11)와 수평 주입유로(40)에 구비되는 이송스크루는 복수 개를 서로 소정간격을 두고 평행하게 구비함으로서 폐플라스틱의 혼합과 마찰을 극대화 하는 것이 바람직하다.The feed screw provided in the
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수직 주입유로(30)는 압출유로 (11)의 폐플라스틱 유입구 (13)에 연직방향으로 연통되어 구비되고, 내부에 수직 이송스크루 (31)가 축 회전 가능하게 구비되며, 수직 이송스크루 (31)는 수직 구동부 (32)에 의해 구동된다.As shown in FIG. 2, the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수직 주입유로 (30)의 외축에는 4개의 수평 주입유로 (40)가 원주방향을 따라 소정간격을 두고 방사형으로 구비되어 연통되며, 각각의 수평 주입유로 (40)의 내부에는 수평 이송스크루(41)가 각각 축 회전 가능하게 구비되고, 각 수평 이송스크루 (41)는 각각의 수평 구동부 (42)에 의해 구동되며, 각 수평 주입유로 (40)의 일축에는 폐플라스틱 투입구 (40a), 진공펌프 (20,) 세라믹히터가열 (40-1), 유전가열장치 (40b), 수증기 배출장치 (40c)가 각각 구비되어 있다.As shown in FIG. 3, four
상기 수평주입유로 (40)의 폐플라스틱 투입구 (40a)로 투입되는 폐플라스틱은 수평 이송스크루 (41)에 의해 수직 주입유로 (30)쪽으로 이송된다, 이때 4개의 수평 주입유로 (40)에서 1개의 수직주입유로(30)로 동시에 폐플라스틱을 이송시킴으로써, 수직 주입유로 (30)에는 겔화된 상태의 폐플라스틱이 공급된다. The waste plastic that is introduced into the
한편 상기 압출유로 (11)의 내부가 진공펌프 (20-1)에 의해 진공상태로 됨에 따라 외부의 압력에 의해 상기 수직 주입유로 (30)에서, 압출유로 (11)쪽으로 폐플라스틱을 이동하는 힘을 받게 된다.Meanwhile, as the inside of the
상기 4개의 수평 주입유로 (40)를 통과하는 폐플라스틱은 진공펌프 (20)에 의해 진공 밀착된 상태에서 수평 이송스크루 (41)에 의한 마찰력과 압력에 의한 마찰열, 외부 세라믹히터 (40-1)에 의한 열 및 유전가열장치 (40b)에 의한 분자내부 마찰열에 의해 용융, 융화된다. 수직 주입유로 (30) 이송된 폐플라스틱은 수직 이송스크루 (31)에 의해 압출유로 (11)로 압송되며, 이때 폐플라스틱이 수직주입유로 (30)을 통과하면서 수직이송 스크루(31)와의 마찰접촉 및 압력에 의해 온도는 상승하게 된다.The waste plastics passing through the four
상기 수직 주입유로 (30)의 내부는 4개의 수평주입유로 (40)로부터 공급되는 폐플라스틱이 압밀상태로 이송됨으로, 폐플라스틱이나 내부의 유체가 억류하지 못하게 되고, 다만 상기 수평 주입유로 (40) 상의 폐플라스틱에서 발생하는 수증기가 폐플라스틱투입구 (40a) 및 수증기배출구 (40c)에 의해 외부로 배출된다.The interior of the
상기 4개의 수평 주입유로 (40)의 내부에서는 흙이나 모래, 콘크리트와 같은 무기질 물질과, 목재와 섬유와 같은 유기질 물질의 수분이 증발하여 건조되고, 수직유로 (30)를 통과하면서, 내부온도가 지속적으로 상승하여 완전하게 건조된 상태가 되며, 용융되기 시작하여, 겔화된 탄화수소화합물은 수직 주입유로 (30)로 압송 되고 겔화 되지못한 화학물질은 고체 상태로 압출유로 (11)로 투입된다.In the four
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압출유로 (11)에는 상기 수직 주입유로(30)로부터 폐플라스틱을 공급받는 압출유로 (11), 진공펌프 (20-1), 유전가열장치 (12-1), 길이 500㎜의 수소화 반응기 (11-1), 후렌지 연결부 (18)로 구성되어있다. 또한, 상부에 Al(OH)3 담체 알루미나 투입구 (12), 담체로 원유증류탑(16)으로, 담체를 증류탑으로 운반하기위한, 감압장치 (14)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the
상기 압출유로 (11)에는 1쌍의 압출 이송스크루 (15)가 축 회전 가능하게 구비되고, 상기 압출 이송스크루 (15)는 압출구동장치 (17)에 의해 구동된다.The extruded
상기 압출유로 (11)의 일 측에는 겔화된 폐플라스틱 유입구 (13)가 형성되어 상기 수직 주입유로 (30)로부터 겔화된 폐플라스틱을 공급받게 되고, 겔화된 폐플라스틱은 압출유로 (11) 내부를 통과하면서, 남은 수증기는 진공펌프 (20-1)에 의해 외부로 배출되고, 진공 속 폐플라스틱은 세라믹 전기히터 (40-1) 가열로 인한 열과 유전가열장치 (12-1)에 의한 분자내부 마찰열에 의해 수소분자분리로 완전히 액화된 후, Al(OH)3 투입구 (12)에서 투입된, Al(OH)3를 담체로 하여 증류탑 (16)으로 이송한다.A gelated
상기 증류탑 (16)으로 이송된 폐플라스틱은 증류탑 감압온도 상승원리에 의거 C6H6 및 C2H4의 친화성 온도(370℃~380℃)에서 가벼운 C2H4 (16-1)와 무거운 C6H6 (16-2)로 각각 별도로 배출된다. Waste plastics transferred to the distillation column (16) is a light C 2 H 4 (16-1) at affinity temperature (370 ℃ ~ 380 ℃) of C 6 H 6 and C 2 H 4 on the basis of the principle of the distillation column decompression temperature rise Heavy C 6 H 6 (16-2), each discharged separately.
도 1은 본 발명에 따른 폐플라스틱 처리장치를 이용한 폐플라스틱 처리 및 이용 흐름도를 개략적으로 나타낸 도이다.1 is a view schematically showing a waste plastics processing and use flow chart using the waste plastics processing apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 폐플라스틱 처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.2 is a view schematically showing the configuration of a waste plastic processing apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명의 폐플라스틱 처리장치의 수평 주입유로의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.3 is a view schematically showing the configuration of a horizontal injection passage of the waste plastic processing apparatus of the present invention.
※ 도면의 부호에 대한 간략한 설명※ Brief description of the symbols in the drawings
11 압출유로 11-1 수소화 반응기11 Extrusion Euro 11-1 Hydrogenation Reactor
12 Al(OH)3 담체 투입구 12-1 유전가열장치12 Al (OH) 3 Carrier Inlet 12-1 Dielectric Heating Device
13 폐플라스틱 유입구 14 감압장치13
15 압출 이송스크루 16 증류탑15
16-1 C2H4 배출구 16-2 C6H6 배출구16-1 C 2 H 4 Outlet 16-2 C 6 H 6 Outlet
17 압출구동장치 18 후렌지 연결부 17
20 진공펌프 20-1 진공펌프20 Vacuum Pump 20-1 Vacuum Pump
30 수직 주입유로 31 수직 이송스크루30
32 수직 구동부 40 수평 주입유로 32
40-1 세라믹히터가열장치 40a 폐플라스틱 투입구40-1
40b 유전가열장치 40c 수증기 배출장치
41 수평 이송스크루 42 수평 구동부41
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