流動層 急速熱分解에 의한 廢 Polypropylene fraction으로부터 BTEX-aromatics의 回收
Recovery of BTEX-aromatics from Post-consumer Polypropylene Fraction by Pyrolysis Using a Fluidized Bed
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초록
Post-consumed 플라스틱 중 폐 polypropylene fraction으로 분리된 재료를 이용하여 열분해 실험을 수행하였다. 본 연구의 목적은 열분해 생성오일 중 용제로 사용이 가능한 BTEX -aromatics 수율이 반응온도에 따라 어떤 영향을 받는지 고찰하는 것이었다. 이를 위하여 열전달이 우수한 유동층 반응기를 이용하여 650˚C에서 700˚C 사이의 반응온도에서 열분해 실험을 진행하였다. 본 실험에서는 오일생성 극대화를 위해 열분해 반응 중 생성되는 가스를 유동화 가스로 사용하였으며, 유동화 가스의 유량과 시료 투입율은 실험 중에 일정하게 유지하였다. 실험결과 gas, oil 및 char가 반응 생성물로 얻어졌다. 생성 가스는 GCs(TCD, FID)를 사용하여 정량 분석하였고 정성적 분석을 위해서는 GC-MS 시스템을 이용하였다. 정확한 분석을 위해서 생성오일은 진공 증류하여 distillation residue를 분리하였으며, 증류한 oil은 GC-MS 통해 정성 및 정량적 분석을 수행하였다. 반응온도가 높아질수록 distillation oil 중의 BTEX-aromatics의 함량은 증가하였으며 695˚C에서 약 30% 정도의 함량을 나타내었다. 생성 가스는 대부분 CH₄, C₂H₄, C₂H6, C₃H6, C₄H10로 구성되어 있었으며, 고위 발열량은 약 45 MJ/kg로서 열분해 공정 에너지원이나 기타 연료용 에너지원으로 사용가능할 것으로 평가되었다.
Abstract
A polypropylene fraction collected from the stream of post-consumer plastics was pyrolyzed. The aim of this study is to observe the dependence of yield of BTEX-aromatics normally used as solvent on the reaction temperature. To reach the goal, three experiments were carried out at different temperature between 650 and 700˚C, using a fluidized bed reactor that shows an excellent heat transfer. In the experiments, product gases were used as a fluidizing medium to maximize the amount of BTEX-aromatics at fixed flow rate and feed rate during the pyrolysis. Oil, gas and char were obtained as product fractions. Product gases were analyzed with GCs(TCD, FID) and with a GC-MS system for qualitative analysis. For an accurate analysis of product oil, the product oil was distilled under vacuum, and separated the distillation residues from oil fractions that were actually analyzed with a GC-MS system. As the reaction temperature went higher, the content of BTEX-aromatics increased. The maximal yield of BTEX-aromatics was obtained at 695˚C with a value of about 30%. The main compounds of product gas were CH₄, C₂H₄, C₂H6, C₃H6, C₄H10, and the product gas had an higher heating value about 45MJ/kg. It could be used as a heat source for a pyrolysis plant or for other fuel applications.
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