폐플라스틱 열분해 재생유의 불안정한 요인 규명과 무수탄산나트륨으로 품질 향상

A Close Examination of Unstability and a Quality Improvement using Anhydrous $Na_2CO_3$ in Waste Plastic's Thermal Pyrolysis Oil

  • 발행 : 2007.12.31

초록

폐플라스틱 열분해 재생유의 품질향상을 위하여 불안정화 요인 규명 연구를 수행하였다. 열분해 재생유를 오존화반응시킨 결과 이중결합 불포화탄화수소가 알데히드와 케톤으로 변하면서 폐HDPE 열분해 재생유의 약 45%는 1-알켄구조불포화탄화수소이며, 폐PP 열분해 재생유는 $\sim47%$의 secondary alkene과 $\sim20%$의 primary alkene을 포함한 약 73 wt% 불포화탄화수소를 함유하고 있음을 확인하였다. 오존화 반응 후 기름의 냄새, 짙은 색도가 개선되었는데 이중결합 불포화탄화수소와 관련이 있음을 확인하였다. 저장 용기 별 시험에서는 철제 캔이 갈색유리병보다 좀더 기름의 질 변화를 일으킴을 보여주었다. 기름에 투입된 항산화제는 2-3일 만에 90여 wt%가 소모되면서 항산화제 기능으로 인하여 불포화탄화수소올레핀은 50일이 지나도 안정하였다. 불순물질 제거 흡착여과 시험에서는 실리카, 활성탄, 알루미나 순으로 불순물질 제거효율이 좋으나 수분의 제거효율은 낮았다. 무수탄산나트륨과 무수황산마그네슘이 수분 및 침전물 제거효율이 모두 높으나 실제 열분해재생유 생산 공정에 원가상승을 거의 하지 않은 무수탄산나트륨을 투여 혼합 여과하여 기름의 품질 향상을 달성하였다.

Study on the instability of waste plastic's thermal pyrolysis oil was carried out for the purpose of improving its quality. The reaction of pyrolysis oil with ozone changed double bonds into aldehydes and ketone, estimated that HDPE pyrolysis oil contained $\sim45$ wt% 1-alkene type olefins, and PP pyrolysis oil did $\sim73$ wt% olefins, which consisted of $\sim47$ wt% secondary and $\sim20$ wt% primary alkenes. The dark brown color and odor of pyrolysis oil were improved by eliminating double bonds, indicated that they were directly related to unsaturated hydrocarbons. Container test showed that metal can affected oil quality worse than the brown glass bottle. Antioxidant added into pyrolysis oil was consumed up to 90% within $2\sim3$ days and the wt. composition of unsaturated hydrocarbons in pyrolysis oil was not changed within 50 days, inferring that instability of pyrolysis oil due to unsaturated bonds can be stabilized by antioxidants. Adsorption test on silica gel, activated carbon and alumina to remove precipitates in oil produced a good result, but not enough to remove moisture. However, cheap anhydrous sodium carbonate showed the best removal efficiency of moisture as well as precipitates in oil. Therefore the pyrolysis oil quality improvement was accomplished by applying anhydrous $Na_2CO_3$ into the production plant.

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