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폐플라스틱(폐타이어) 열분해 재활용 기술
분야
서울시립대학교
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폐플라스틱(폐타이어) 열분해 재활용 기술

보유기관 및 연구자 : 서울시립대 김주식 교수

개발상태
6/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
특허정보

기술 개요 및 기존 문제점

ㆍ 기술 개요

폴리올레핀 플라스틱을 2단계로 열분해하여, 높은 수율의 에틸렌과 프로필렌을 생산하고 H2S 등의 황-화합물을 제거하여 황 함량을 감소시킬 수 있는 기술임. 또한, 폴리염화비닐을 포함하는 플라스틱의 경우 염소 함유량 10ppm 미만의 오일을 제조할 수 있는 기술임.

 

ㆍ 기존 문제점

존의 폐플라스틱 열분해 방식의 경우 640℃ 이하에서는 많은 양의 왁스가 생성되며, 이렇게 생성된 왁스로 인해 관 막힘 등의 공정 운영의 장애를 일으킬 뿐만 아니라 열분해유가 다량의 왁스를 함유함에 따라, 연료유로 사용 시 보관의 어려움이 있다는 문제점이 있음.

기술의 특장점

2.jpg

ㆍ 2단 열분해 방식

오거 반응기에 의해 1차 열-분해 후, 기존의 분자쇄 결합을 깨어지기 용이한 상태로 만들고, 유동층 반응기에서 2차 열-분해하여 수율이 40% 이상인 올레핀을 생산할 수 있음.

 

 

3.jpg

ㆍ 플라스틱 혼합물 재활용 장치

열분해 증기를 여과하여 유동화 기체로 활용 및 열분해 에너지 제공을 할 수 있음.

왁스 성분의 분해와 더불어 방향족 화합물의 함량이 높은 열분해유를 제조할 수 있음.

 

 

4.jpg

ㆍ 시료 열분해 특성

시료의 최적 온도 분해 및 후처리를 통해 황 함량이 현저히 감소된 열분해 산물(오일 및 열분해 촤 등)을 생산할 수 있으며, 리모넨이 약 50% 중량 내지 99 중량%인 고농도 오일을 제공할 수 있음.

 

 

기술 구성 및 구성요소

◐ 기술 구성

ㆍ 오거 반응로 및 오거 반응로 뒤에 연결된 유동상 반응로

                           ↓

ㆍ 오거 반응로와 유동상 반응로가 연결된 경계에 기체가 투입되어 내부로 기체 커튼막이 형성될 수 있도록 하는 기체 투입부 

 

 

◑ 구성 요소 

ㆍ 오거 반응로 : 폐타이어를 200℃ 내지 500℃의 온도로 열분해


ㆍ 기체 투입부 : 비활성 기체

 

ㆍ 유동상 반응로 : 오거 반응로에서 열처리된 폐타이어를 450℃ 내지 600℃의 온도로 열분해

적용 어플리케이션

5.jpg6.jpg

 

ㆍ 화학 공학 및 재활용 및 플라스틱 제조

PVC의 화학적 재활용은 가열, 시약, 촉매를 사용하여 고분자폐기물을 기본 화합물로 분해하는 것으로 혼합 폐기물 플라스틱 원료가 가장 적절한 공정재료로 사용됨.

폐타이어 재활용의 경우 폐차장, 타이어 판매소, 정비업소 등 회수가 용이한 자원으로 기존에는 시멘트소성로의 보조연료 또는 페타이어 분말화하여 재생원료로 많이 사용되며, 온실가스 배출량 감소를 기대할 수 있음.

 

관련 특허권

1.  폐타이어 처리용 2단 열분해 장치, 이를 이용한 폐타이어 처리 방법 및 시스템 (등록번호 : 10-1744558)

 

2.  폴리올레핀 플라스틱으로부터 올레핀을 생산하는 바업 (등록번호 : 10-1891124)

 

3.  열분해 공정에서 생산되는 왁스 제거용 충격 분리 장치 (등록번호 : 10-0994244)

 

4.  폴리염화비닐을 포함하는 플라스틱 혼합물의 재활용을 위한 장치 및 이를 이용한 폴리염화비닐을 포함하는 플라스틱 혼합물의 재활용 방법 
    (등록번호 : 10-10-1916404)


 

 

동영상 자료