초록 ▼

자원재활용기술개발사업단의 21C 프론티어 연구개발사업으로 수행된 본 연구는 고분자 폐기물을 원료로 하는 3,000 톤/년 규모의 연속식 열분해 유화 실증플랜트를 개발하고, 상용 플랜트의 설계 기술을 확립하는 것을 연구목표로 하여 수행되었음.
개발된 열분해 유화 공정은 원료 용융에 의한 PVC 염소성분 제거, Fired Heater형 고효율 열분해 반응(PFR) 시스템, 고온 고점도용 펌프 및 레벨 제어시스템에 의한 공정 자동화, 감 압증류에 의한 제품 정제 및 부산물(가스)의 공정 연료화에 의한 에너지 절감 등의 기술을 도입한

자원재활용기술개발사업단의 21C 프론티어 연구개발사업으로 수행된 본 연구는 고분자 폐기물을 원료로 하는 3,000 톤/년 규모의 연속식 열분해 유화 실증플랜트를 개발하고, 상용 플랜트의 설계 기술을 확립하는 것을 연구목표로 하여 수행되었음.
개발된 열분해 유화 공정은 원료 용융에 의한 PVC 염소성분 제거, Fired Heater형 고효율 열분해 반응(PFR) 시스템, 고온 고점도용 펌프 및 레벨 제어시스템에 의한 공정 자동화, 감 압증류에 의한 제품 정제 및 부산물(가스)의 공정 연료화에 의한 에너지 절감 등의 기술을 도입한 첨단 공정으로서 연료유의 수율이 70 % 이상이고, 자체 에너지 소비율이 15 % 미만 인 성능을 가진 상용 규모의 열분해 유화 설비를 설계할 수 있음.
또한 실증 플랜트는 PVC를 포함하는 생활계 및 사업장의 폐플라스틱을 원료로 하고, CSTR과 튜브형 반응기로 구성된 연속식 공정으로서 중질류와 경질유의 생성율이 각각 70 %와30 %, 주 반응기의 열분해 온도가 420∼430 ℃ 범위를 기준으로 설계되었음.
2 단계 연구기간 동안에는 300 톤/년 규모의 자동화된 연속식의 열분해 유화 Pilot Plant에서 도출된 설계 자료를 이용하여 3,000 톤/년 규모의 실증 플랜트를 참여기업인 (주)코리아알앤디에 설치하였으며, 장기 운전실험과 성능평가 테스트를 통하여 최종적으로 상용 규모의 열분해 유화 플랜트에 대한 운전 및 설계 기술을 확립할 계획임.
연간 발생되는 150 만톤의 폐플라스틱을 본 연구에서 개발된 열분해 유화 공정을 통하여 연료화하면 70 %의 수율을 기준으로 할 때 약 100 만TOE의 에너지 잠재량이 있고, 약 3,000억원의 원유수입 대체 효과가 발생할 것으로 예상됨.

Abstract ▼

The recycling of plastic wastes is one of important issues being faced in all the countries of the world. In Korea, the amount of waste plastics generated in 2002 was about 3.44 million tones. For disposal methods of waste plastics the incineration and landfill methods were about 50 wt% and 30 wt%,

The recycling of plastic wastes is one of important issues being faced in all the countries of the world. In Korea, the amount of waste plastics generated in 2002 was about 3.44 million tones. For disposal methods of waste plastics the incineration and landfill methods were about 50 wt% and 30 wt%, respectively, and the other 20 wt% was recycling. In recycling methods the majority was material recycling, although its quality was very low. However, material recycling will be reached to limitation, whereas chemical recycling will be gradually expanded. The pyrolysis as a chemical recycling is becoming a promising alternative, in order to mitigate its impact on the environment and also recover fuel oil.
The target of this work was the process development of demonstration plant to produce the high quality fuel oil by the pyrolysis of mixed plastic waste. In the first step of research (2000. 9. ∼ 2003. 6.), the bench-scale units of 70 ton/year and the pilot plant of 360 ton/year in the pyrolysis process had been developed. Main research contents in this step (2003. 6. ∼ 2006. 4.) were the process performance test of pilot plant of 360 ton/year and the development of demonstration plant of 3,000 ton/year, which was constructed at Korea R & D Company (3,000 ton/year), in Kimjae City.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...11
• CONTENTS ...13
• 목차 ...14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...15
• 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ...15
• 가. 연구개발 배경...15
• 나. 폐플라스틱의 발생 및 처리 현황...16
• 다. 폐플라스틱의 재활용 기술...20
• 라. 연구개발의 목적 및 필요성...24
• 2. 연구개발 추진 내용 및 범위 ...25
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...27
• 1. 열분해 유화 기술 ...27
• 가. 기술의 원리 및 특징...27
• 나. 열분해 유화 공정의 구성...28
• 다. 열분해 유화관련기술...32
• 2. 국내의 기술개발 현황 ...41
• 가. 기술개발 현황...41
• 나. 기술 수준 및 사업화 현황...42
• 다. 대표적인 기술개발 사례...43
• 3. 국외의 기술개발 현황 ...55
• 가. 기술개발 현황...55
• 나. 독일의 기술개발 현황...56
• 다. 일본의 기술개발 현황...57
• 라. 니가타(新潟) 플랜트의 가동 현황...62
• 마. 사뽀로(札幌) 플랜트의 가동 현황...75
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...88
• 1. 연구개발 수행 개요 ...88
• 2. 기초 실험 ...89
• 가. 순수 폐플라스틱 열분해 실험...89
• 나. 혼합 폐플라스틱의 열분해 실험...112
• 3. Pilot Plant를 이용한 공정 개발 실험 ...131
• 가. Pilot plant 개요...131
• 나. Pilot plant 실험...139
• 다. 생성유의 연소 성능 실험...153
• 4. 열분해 유화 실증플랜트 개발 ...156
• 가. 실증플랜트의 개요...156
• 나. 설계 기준...158
• 다. 공정 구성 및 에너지 소비...159
• 라. 실증플랜트의 설치...162
• 마. 단위 공정별 장치 구성...170
• 5. 실증플랜트의 공정안전관리 ...232
• 가. 공정안전관리의 개요...232
• 나. 공정안전자료...234
• 다. 공정위험성 평가...266
• 라. 안전운전 지침...292
• 마. 비상조치계획...298
• 6. 열분해 유화설비의 사업성 분석 ...302
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...309
• 1. 연구개발목표 달성도 ...309
• 2. 관련분야에의 기여도 ...310
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...314
• 1. 추가 연구 계획 ...314
• 2. 사업화 추진 계획 ...315
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...317
• 제7장 참고문헌 ...319