초록 ▼

폐 PMMA 플라스틱으로부터 모노머 MMA 및 MA 등을 회수하기 위하여 유동층을 반응기로 하는 열분해 공정을 이용하여 실험을 진행하였다. 전체 실험의 반응온도를 결정하기 위하여 TGA 실험을 진행하였다. 그 결과 $440\sim500^{\circ}C$구간 열분해 반응온도로 결정하고 실험을 진행하였다. 시료는 virgin PMMA, 자동차 후미등, LCD 도광판, 인조대리석을 사용하였다. 인조대리석을 제외한 모든 실험에서 oil의 회수율이 97wt%를 상회하였으며 최대 99wt%의 회수율을 보였다. 회수된 oil

폐 PMMA 플라스틱으로부터 모노머 MMA 및 MA 등을 회수하기 위하여 유동층을 반응기로 하는 열분해 공정을 이용하여 실험을 진행하였다. 전체 실험의 반응온도를 결정하기 위하여 TGA 실험을 진행하였다. 그 결과 $440\sim500^{\circ}C$구간 열분해 반응온도로 결정하고 실험을 진행하였다. 시료는 virgin PMMA, 자동차 후미등, LCD 도광판, 인조대리석을 사용하였다. 인조대리석을 제외한 모든 실험에서 oil의 회수율이 97wt%를 상회하였으며 최대 99wt%의 회수율을 보였다. 회수된 oil을 GC-MS를 분석한 결과 oil 내의 모노머의 함유량이 97wt%를 상회하였으며 최대 99wt%를 나타냈다. 인조대리석의 경우 filler의 양이 약 42wt%를 차지하고 있었으며, 열분해 실험결과 oil의 회수율은 $40\sim50wt%$를 나타냈다. Oil 중 모노머의 함유량은 8owt%를 상회하였다. 회수된 filler는 $Al_2O_3$로서 재이용이 가능하다.
회수한 oil은 증류장치를 통해 증류하였으며 비점 분포 실험을 실행하였다. 실험결과 증류 오일은 GC-MS의 결과를 증명해 주었다. 이번 연구는 폐 PMMA 플라스틱이 원활히 수집되고 분류되어진다면 열분해를 통해 환경개선 뿐 아니라 값비싼 모노머의 회수를 통해 경제적 이익을 창출할 수 있다는 것을 제시하였다.

Abstract ▼

We carried out kinetic measurements of thermal degradation of PMMA and on this base, we conducted pyrolysis experiments with various PMMA wastes in a fluidized bed reactor system that was established in the 1. research year, We found the optimal reaction temperature for the maximal yield of U monome

We carried out kinetic measurements of thermal degradation of PMMA and on this base, we conducted pyrolysis experiments with various PMMA wastes in a fluidized bed reactor system that was established in the 1. research year, We found the optimal reaction temperature for the maximal yield of U monomer, distillated pyrolysis oils, and finally analyzed product oil and gas.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...5
• CONTETNS ...6
• 목차 ...10
• Table List ...14
• List of Figure ...16
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...22
• 제 1 절 국외 기술 개발 현황...22
• 제 2 절 국내 기술 개발 현황...23
• 제 3 절 국내외 기술과의 차별성...23
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...24
• 제 1 절 기초 자료 조사...24
• 1. 플라스틱...24
• 2. 폐플라스틱 발생현황...30
• 3. 폐플라스틱 처리 및 재활용 방법...31
• 가. Material Recycle...32
• 나. Chemical Recycle...33
• 다. Thermal Recycle...34
• 4. 폐플라스틱 국내 처리현황...35
• 5. 해외의 폐플라스틱 재활용 동향...37
• 가. 미국...39
• 나. 유럽...39
• (1) 독일...40
• (2) 프랑스...41
• (3) 오스트리아...42
• 다. 일본...44
• 6. 폐플라스틱 처리공정...46
• 가. Pyrolysis...46
• 나. Gasification...48
• 다. Chemolysis...50
• 제 2 절 PMMA의 물리.화학적 특성...52
• 제 3 절 PMMA의 열분해 특성 및 메커니즘...54
• 제 4 절 PMMA 열분해 동역학 실험내용 및 결과...56
• 1. 비등온 동역학 분석...57
• 가. 미분법 : Chatterjee-Conrad(CC) 방법...57
• 나. 차분법 : Freeman-Carroll(FC) 방법...58
• 다. FC, CC방법을 통한 비등온 동역학 결과...58
• 라. CC 방법...59
• 마. FC 방법...61
• 2. 실험 값과 모델값의 DTG비교...66
• 가. Lyon's approximation...67
• 나. Senum and Yang approximation...70
• 3. 폐 PMMA 열분해특성...73
• 제 5 절 PMMA 열분해 장치...77
• 1. 공정도...77
• 2. 공정 설계 및 장치설치...78
• 가. 반응기...78
• 나. 시료주입장치...79
• 다. Solid 분리장치...81
• 라. 응축장치...82
• 마. 가스순환장치...83
• 바. Pre-heater...84
• 사. 분젠버너...85
• 3. 열분해 오일 증류장치...86
• 제 6 절 생성물 분석...88
• 1. Gas 분석...89
• 가. Gas 질량 계산...90
• (1) Relative response factor...90
• 나. 밀도 계산...91
• (1) 이상 기체 식을 이용한 mole volume 식...91
• (2) 일례...91
• 2. Oil 분석...92
• 3. Char 분석...93
• 제 7 절 PMMA 열분해 실험내용 및 결과...94
• 1. 대상 시료의 특성...94
• 2. PMMA의 열분해 운전과정 및 조건...95
• 가. 열분해 운전 과정...95
• 나. 열분해 운전 조건...96
• 3. virgin PMMA 열분해 생성물의 특성...98
• 가. Mass balance...98
• 나. 가스분석...98
• 다. Oil 분석...99
• (1) GC-MS 분석 결과...99
• (2) 수분분석...100
• (3) 정제...100
• 라. Total mass balance...102
• 4. 자동차 후미등 열분해 생성물의 특성...102
• 가. Mass balance...102
• 나. 가스분석...103
• 다. Oil 분석...104
• (1) GC-MS 분석 결과...104
• (2) 수분분석...105
• (3) 정제...105
• 라. Total mass balance...107
• 5. LCD 도광판 열분해 생성물의 특성...108
• 가. Mass balance...108
• 나. 가스분석...109
• 다. Oil 분석...110
• (1) GC-MS 분석 결과...110
• (2) 수분분석...111
• (3) 정제...111
• 라. Total mass balance...113
• 6. 인조대리석 열분해 실험...114
• 가. 운전조건...114
• 나. Mass balance...115
• 다. 가스분석...116
• 라. Oil 분석...116
• 마. Total mass balance...117
• 7. PMMA 열분해 액상생성물의 증류 실험...119
• 제 8 절 결론...127
• 1. 폐 PMMA TGA 실험...127
• 2. 폐 PMMA의 열분해 실험...127
• 3. 폐 PMMA 열분해 oil의 증류실험...128
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도...130
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도...130
• 제 2 절 대외 기여도...131
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...132
• 제 1 절 추가 사업 필요성...132
• 제 2 절 타 연구에의 응용...133
• 제 3 절 기업화 추진 방안...133
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...134
• 제 7 장 참고문헌...136
• [부록]...138