초록
폐 농업용 비닐을 이용한 연료유 생산 공정을 위한 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지에 대한 열분해 반응 실험을 하였다. 질소 분위기에서 상온에서 $650^{\circ}C$까지의 비등온 조건에서의 열분석기(열중량분석기, 시차주사열량계)와 $420^{\circ}C$의 배치형 반응기에서 무촉매반응과 소성 백운석,소성 석회석, 소성 굴껍질 등의 칼슘계 촉매를 사용한 열분해가 행하여졌다. TGA 실험에서 가열속도에 따라서 LDPE의 열분해 개시온도는 $330{\sim}360^{\circ}C$로 변화되었다. EVA 수지는 $300{\sim}400^{\circ}C$의 1차분해영역과 $425{\sim}525^{\circ}C$의 2차분해 영역에서 열분해 되었다. LDPE 수지에 10% 칼슘계 촉매 첨가 시 소성백운석 첨가가 반응 속도를 증가시켰다. EVA 수지 열분해 실험에서는 칼슘계 촉매 첨가가 열분해 반응을 다소 지연시켰다. DSC 실험에서 칼슘계 촉매는 LDPE 수지 원료의 융해개시온도는 다소 낮추었지만 융해열에 대하여는 영향이 없었다. 소성백운석 첨가 시 열분해열을 20% 정도 감소시켰다. 회분식 반응기에서 소성백운석과 소성 석회석 첨가 시 연료유 생성 수율을 높였으나, 생성 연료유 내의 탄소 수 분포에는 큰 영향이 없었다.
The effects of calcium type catalysts addition on the thermal decomposition of low density polyethylene (LDPE) and ethylene vinyl acetate (EVA) resin have been studied in a thermal analyze. (TGA, DSC) and a small batch reactor. The calcium type catalysts tested were calcinated dolomite, lime, and calcinated oyster shell. As the results of TGA experiments, pyrolysis starting temperature for LDPE varied in the range of $330{\sim}360^{\circ}C$ according to heating rate, but EVA resin had the 1st pyrolysis temperature range of $300{\sim}400^{\circ}C$ and the 2nd pyrolysis temperature range of $425{\sim}525^{\circ}C$. The calcinated dolomite enhanced the pyrolysis rate in LDPE pyrolysis reaction, while the calcium type catalysts reduced the pyrolysis rate in EVA pyrolysis reaction. In the DSC experiments, addition of calcium type catalysts reduced the melting point, but did not affect to the heat of fusin. Calcinated dolomite reduced 20% of the heat of pyrolysis reaction. In the batch system experiments, the mixing of calcinated dolomite and lime enhanced the yield of fuel oil, but did not affect to the distribution of carbon numbers.
