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[표제지 등]
제출문
요약문
SUMMARY
표목차
그림목차
칼라
목차
제I장 서론 17
제1절 폐플라스틱 처리의 배경 17
제2절 연구의 목적 20
제II장 폐플라스틱의 처리기술 22
제1절 국내 폐플라스틱의 처리현황 22
1. 폐플라스틱의 발생원 22
2. 폐플라스틱의 발생현황 24
제2절 해외동향 26
1. 미국의 경우 26
2. 유럽의 경우 27
3. 일본의 경우 31
제III장 폐플라스틱 Recycling 35
제1절 Energy Recycle 36
제2절 Chemical Recycle 38
1. Pyrolysis 39
2. Hydrogenation 41
3. Gasification 44
4. Chemolysis 45
4-1. 폴리에스테르의 해중합 45
4-2. 나일론의 해중합 46
4-3. 폴리아세탈의 해중합 46
제3절 폐플라스틱 처리기술 검토 47
1. Plastic Recycling의 경제성 비교 47
2. Hamburg Process의 기술검토 51
2-1. 석유화학 원료로의 Recycle 51
2-2. Hamburg Process의 공정 설명 53
제IV장 열분해 반응장치의 제작 56
제1절 Lab. 실험장치의 제작 및 기초실험 56
1. Model 반응기로부터의 유동화 거동관찰 56
1-1. 이론적 배경 56
1-2. 실험 장치및 방법 59
1-3. 유속 증가에따른 모래층 팽창 61
1-4. 유량 변화에따른 차압변화 62
2. LAB 장치 설명 및 예비실험 63
2-1. Lab 장치의 제작 64
2-2. 최소 유동화 속도 계산 70
2-3. 모래층 사이의 차압 계산 77
2-4. Lab 실험 장치 예비 test 79
3. 결론 84
제2절 Pilot Plant 건설 86
1. Pilot Plant 공정 설명 86
2. 장치 설명 90
2-1. 열분해 장치 90
가) 반응기 90
나) Screw Feeder 90
다) Heat tube 91
2-2. Gas Washer 92
가) Stream Washer 92
나) Quench Cooler 92
2-3. 가스 순환 장치 94
가) Compressor 94
나) Gas tank 95
3. Control System 96
3-1. Process Control Loop 96
가) Compressor 전단부의 압력 Control 96
나) Gas tank 압력 Control 96
다) 유동화 Gas Flow Control 97
3-2. Computerized Control System 97
가) System Hardware 의 구성 97
나) System Software 의 구성 100
제V장 향후 연구 계획 104
폐플라스틱 유동층 열분해 시험 110
제출문 111
요약문 113
Summary 115
목차 117
제1장 서론 121
제2장 기술분석 123
제1절 Hamburg 공정 연구 123
1. Hamburg 공정의 특징 123
2. Fuji Recycle 공정과의 비교 129
제2절 공정개발 132
1. 설계변수 132
2. 개발과제 134
3. 시장성 및 경제성 136
제3절 플라스틱 열분해 특성 140
제3장 열분해 특성연구 144
제1절 기초 실험 144
1. Pyro-GC／MSD 144
2. TGA 147
제2절 Bench 규모 열분해 실험 149
1. 실험장치 및 방법 149
2. 분석 158
3. 실험결과 및 고찰 159
제4장 결론 171
참고문헌 173
부록 (열분해 실험 운전자료) 177
폐플라스틱 열분해 상업화 공정개발 13
(표 2.1) 국내 폐기물 발행현황 ('92) 23
(표 2.2) 미국의 범용 플라스틱 Recycle (단위 1,000MT, 1992) 27
(표 2.3) 주요 국가별 범용수지 소비량 29
(표 3.1) 유기물질 조성과 발열량 (kcal／kg) 37
(표 3.2) 플라스틱 종류에 따른 Chemical Recycle 40
(표 3.3) 열분해 Oil화 기술개발 43
(표 3.4) 유럽의 소비재 플라스틱 재활용 (단위 1,000MT) 48
(표 3.5) 미국의 플라스틱 재활용 증가율 (단위 Millions of pound) 49
(표 3.6) Hamburg 공정을 이용한 열분해 System의 물질수지 (Capa 40,000t／년) 55
(표 4.1) cyclone 제작 비율 68
(표 4.2) 유동화 Gas의 조성 71
(표 4.3) 반응온도에따른 최소 유동화 속도의 변화(PE 분해 Gas 사용) 72
(표 4.4) 반응온도에따른 최소 유동화 속도의 변화(질소 사용) 75
(표 4.5) 모래층 사이의 차압 78
(표 4.6) 비순환 실험시의 압력 변화 80
(표 4.7) 비순환 실험시의 온도 분포 82
(표 4.8) 순환 실험시의 압력 변화 83
(표 4.9) 최소 유동화 속도 비교 85
(표 4.10) 반응기 차압 비교 85
폐플라스틱 유동층 열분해 시험 118
(표 1-1) 산업체 발생 폐합성 수지류의 지역별 발생현황 121
(표 2-1) Hamburg대 pilot 반응기 설계 및 운전사양 129
(표 2-2) Hamburg 공정과 Fuji Recycle 공정의 비교 130
(표 2-3) 공정설계 변수 132
(표 2-4) 유동층 열분해 장치의 기본설계 항목 133
(표 2-5) 폐플라스틱 열분해 설비의 경제성 분석 139
(표 2-6) 열분해 생성물 성상 142
(표 3-1) Pyro-GC／MSD의 사양과 분석조건 144
(표 3-2) Pyrolyzer product analysis 146
(표 3-3) Kinetics constants from direct Arrhenius method 149
(표 3-4) Location of temperature and pressure taps 150
(표 3-5) 실험용 bed material 분석 157
(표 3-7) ABS 수지 열분해 실험조건 158
(표 3-8) Specification as analysis instruments 159
(표 3-9) Yield of product oil and gas(wt %) 165
(표 3-10) 열분해유 성분분석(wt %) 166
(표 3-11) ABS 열분해 오일의 조성분석 167
(표 3-12) 회수장치에 각부분에 따른 오일회수율 (%) 170
폐플라스틱 열분해 상업화 공정개발 15
(그림 1.1) 세계 플라스틱 소비량 (1960-2000 Million t／년) 18
(그림 2.1) 폐플라스틱 발생원 22
(그림 2.2) 폐플라스틱 발생량 추이 25
(그림 2.3) 유럽에 있어서 포장폐기물의 주요 구성비 28
(그림 2.4) Plastic 생산비율 (1991) 31
(그림 2.5) 플라스틱의 생산량과 배출량 32
(그림 2.6) 일본의 플라스틱 생산량 및 처리현황(1991) 34
(그림 3.1) 수첨 Oil화 공정 (Veba Oil사) 44
(그림 3.2) Recycle 공정의 Cost 비교 (1992, 독일) 50
(그림 3.3) 폐플라스틱의 열분해 처리에 따른 생성물질의 석유화학산업 연계 52
(그림 3.4) Hamburg Process Flowsheet 54
(그림 4.1) 유동층 반응기 내부의 유동화 Gas의 흐름 57
(그림 4.2) Model 반응기 장치도 60
(그림 4.3) 유속 증가에따른 모래층의 높이변화 61
(그림 4.4) 유량 변화에따른 차압 변화 63
(그림 4.5) 열분해 Lab 장치 공정도 65
(그림 4.6) 반응기내의 thermocouple 위치 67
(그림 4.7) Lab 장치 분산판의 orifice 위치 67
(그림 4.8) Lab 장치 cyclone 상세도 69
(그림 4.9) 온도 증가에따른 Umf에서의 유속 변화(PE 분해 Gas 사용) 73
(그림 4.10) 최소 유동화 유량과 실험 유량과의 비교(PE 분해 Gas 사용) 73
(그림 4.11) 온도 증가에따른 Umf에서의 유속 변화(질소 사용) 75
(그림 4.12) 최소 유동화 속도 실험 77
(그림 4.13) 당 연구소에서 건설중인 20kg／hr 규모의 유동층 열분해 Pilot Plant 89
(그림 4.14) Heat tube의 구조 91
(그림 4.15) Stream gas washer 94
(그림 4.16) SYSTEM CONFIGURATION 99
(그림 4.17) 소프트웨어 구조 101
폐플라스틱 유동층 열분해 시험 119
［그림 2-1］ Hamburg 열분해 공정도 (1 Feeder, 2 Gas burner, 3 Reactor, 4 Cyclone, 5 Heat exchanger, 6 Condenser, 7 Tar receiver 8 Scrubber, 9 Oil receiver, 10 Electrostatic precipitator, 11 Condenser, 12 Distillator, 13 Gas compressor 14 Gas tank) 125
［그림 2-2］ Hamburg Bench 규모 열분해 반응기 구조도 126
［그림 2-3］ Hamburg pilot규모 열분해 반응기 구조도 128
［그림 2-4］ 온도증가에 따른 플라스틱 열분해 반응구조 140
［그림 3-1］ ABS의 Pyro-GC／MSD 스펙트럼 145
［그림 3-2］ PE, PS, ABS coagulum 수지의 열중량 분석 148
［그림 3-3］ 유동층 열분해 장치의 공정도 (1 Feeding system, 2 Reactor, 3 Cyclone, 4 Condenser #1, 5 Condenser #2 6 Packed bed, 7 Mist filter, 8 Oil receivers, 9 Cooling water pump) 151
［그림 3-4］ 열분해 반응기의 설계도 152
［그림 3-5］ 나선형 공급장치의 설계도 153
［그림 3-6］ 생성물 회수부의 설계도 156
［그림 3-7］ 반응기 내의 온도변화 160
［그림 3-8］ 반응기 내의 압력변화 162
［그림 3-9］ 운전중 가스 발생 경향 163
［그림 3-10］ 생성오일의 비점분포 168
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