타이어 열분해 공장: 프로세스, 제품 및 올바른 시스템을 선택하는 방법

타이어 열분해 공장이란 무엇입니까?

타이어 열분해 공장은 수명이 다한 고무 타이어를 열분해라는 열화학 공정을 통해 귀중한 회수 물질로 전환하는 산업 시설입니다. 핵심 원리는 간단합니다. 폐 타이어는 밀봉된 무산소 반응기 내부에서 고온(일반적으로 300°C~700°C 사이)으로 가열됩니다. 산소가 없으면 연소가 일어날 수 없습니다. 대신, 고무의 복잡한 폴리머 사슬은 열 분해를 거쳐 연료유, 카본 블랙, 강철 와이어 및 가연성 가스로 수집되는 더 짧은 탄화수소 분자로 분해됩니다.

전 세계적인 폐타이어 문제의 규모가 커지면서 이 기술이 점점 더 중요해지고 있습니다. 매년 전 세계적으로 약 10억 개의 폐타이어가 생성됩니다. , 무게는 약 1700만톤이다. 기존의 폐기 경로(매립 및 비축)는 화재 위험, 지하수 오염 및 관련된 비생분해성 물질의 양으로 인해 많은 관할권에서 완전히 제한되거나 금지되고 있습니다. 타이어 열분해는 타이어 폐기에 따른 환경적 책임을 줄이면서 지속적인 폐기물 흐름을 시장성 있는 상품 세트로 전환하여 이러한 문제를 직접적으로 해결합니다.

프로세스 작동 방식: 단계별

전체 타이어 열분해 공장은 잘 정의된 일련의 단계를 따르며, 각 단계는 최종 제품의 품질과 수량을 결정합니다.

1단계 - 공급원료 준비

전체 타이어 또는 미리 파쇄된 타이어 칩을 반응기에 공급할 준비가 되어 있습니다. 연속 열분해 시스템에서 타이어는 일반적으로 가공 전에 50~100mm의 입자 크기로 파쇄됩니다. 공급 원료가 작을수록 열 전달 효율이 향상되고 재료 흐름이 중단되지 않기 때문입니다. 배치 시스템은 반응기 설계에 따라 전체 타이어 또는 더 큰 부품을 직접 수용할 수 있는 경우가 많습니다. 강철 와이어와 섬유 보강재는 가공 전에 부분적으로 제거되거나 열분해 후 하류에서 분리될 수 있습니다.

2단계 - 열분해 반응

준비된 타이어 재료는 외부 열이 가해지는 밀봉된 열분해 반응기로 들어갑니다. 일반적으로 처음에는 디젤이나 LPG에 의해 연소된 가스 버너를 통해 열분해 자체 중에 생성된 가연성 가스에 의해 자체 유지됩니다. 반응기 온도가 180°C에서 280°C로 상승함에 따라 가벼운 휘발성 화합물이 증발하기 시작합니다. 1차 분해 반응은 350°C에서 500°C 사이에서 강화되며, 이 지점에서 고무의 탄화수소 함량 대부분이 오일 가스로 변환되어 반응기에서 지속적으로 배출됩니다.

3단계 - 오일 가스 분리 및 응축

반응기에서 나오는 뜨거운 열분해 가스는 무거운 부분과 가벼운 부분을 분리하는 매니폴드 시스템을 통과합니다. 응축 가능한 분획은 다단계 응축기 시스템으로 들어가 급속 냉각되어 열분해 오일로 액화되어 저장 탱크에 수집됩니다. 비응축성 가벼운 가스(주로 수소, 메탄, 일산화탄소)는 버너 시스템에 연료로 다시 재활용되므로 공장이 정상 상태로 작동되면 외부 에너지 투입이 필요하지 않습니다.

4단계 - 견고한 제품 회수

오일 가스 생산이 완료되고 반응기 온도가 떨어지면 카본 블랙과 강철 와이어의 혼합물인 고체 잔류물이 반응기 챔버에 남습니다. 카본블랙은 자동 또는 수동으로 배출되어 저장소로 운반됩니다. 강선은 자석으로 분리되어 재활용을 위해 수집됩니다. 그러면 반응기는 다음 배치를 위한 준비가 되거나 연속 작동 모드에서 계속 회전합니다.

타이어 열분해의 4가지 귀중한 제품

타이어 열분해의 경제적 측면은 네 가지 부산물의 품질과 시장성에 달려 있습니다. 잘 운영되는 공장의 일반적인 중량별 생산량 분포는 대략 연료유 40~45%, 카본 블랙 35%, 강철 와이어 10%, 가연성 가스 10%입니다. 즉, 사실상 아무것도 낭비되지 않습니다.

열분해 오일(수율 40~45%)

타이어 유래 열분해 오일은 C5~C20 범위의 탄화수소의 복잡한 혼합물로, 발열량이 약 43MJ/kg으로 상업용 연료유와 비슷합니다. 보일러, 시멘트 가마, 강철 용광로에서 산업용 연료로 직접 사용하거나 비표준 디젤 및 가솔린 분획으로의 증류를 통해 추가로 정제할 수 있습니다. 열분해 오일은 일반적으로 타이어 재활용 프로젝트의 주요 수익원입니다. 대체 산업용 연료에 대한 지속적인 수요와 비교적 간단한 보관 및 판매 물류가 가능하기 때문입니다.

카본 블랙(수율 약 35%)

타이어 열분해에서 회수된 고체 탄소질 잔류물은 회수 카본 블랙(rCB)으로 알려져 있습니다. 원시 형태에서는 연료 보충제나 저급 고무 및 플라스틱 제품의 강화 충전재로 사용할 수 있습니다. 추가 가공(분쇄, 펠릿화 및 품질 업그레이드)을 거친 후 rCB는 타이어 제조, 코팅 및 산업용 고무 제품에 사용되는 사양을 충족할 수 있으며 훨씬 더 높은 시장 가격을 받을 수 있습니다. 지속 가능성 규정에 따라 제조업체가 재활용 콘텐츠를 포함하게 되면서 카본 블랙은 점점 더 가치가 높아지는 제품입니다.

강철 와이어(수율 약 10%)

타이어에 내장된 강철 보강 벨트는 열분해 후 대부분 그대로 복구됩니다. 공정 중에 잔여 고무가 연소되어 고철 딜러나 제강 작업장에 직접 판매할 수 있는 깨끗한 강철 와이어가 남습니다. 강철 와이어는 오일이나 카본 블랙보다 수익에 덜 기여하지만 전반적인 경제성에 의미 있는 추가 효과를 제공하며 추가 처리가 필요하지 않습니다.

가연성 가스(수율 약 10%)

비응축성 열분해 가스(주로 수소, 메탄, 일산화탄소 및 경질 탄화수소)의 발열량은 최대 33MJ/m3입니다. 대부분의 발전소 구성에서 이 가스는 반응기 버너 시스템으로 직접 다시 재활용되므로 열분해 공정은 시동 후 에너지 관점에서 대체로 자립적입니다. 잉여 가스는 현장 난방, 내연 기관이나 가스 터빈을 통한 발전, 또는 고급 구성에서는 화학 공급원료로 추가 처리하는 데 사용될 수도 있습니다.

배치 vs. 연속: 귀하에게 적합한 플랜트 유형은 무엇입니까?

타이어 열분해 공장 선택에서 가장 중요한 결정은 배치 작업과 연속 작업 중 하나를 선택하는 것입니다. 각 구성은 다양한 투자 프로필, 운영 규모, 자동화 수준에 적합합니다.

A 배치 열분해 공장 고정된 양의 타이어 재료를 로드하고, 반응기를 밀봉하고, 일반적으로 8~10시간의 열분해 사이클을 완료한 다음 냉각한 후 고체 잔류물을 배출하고 다시 로드합니다. 이 설계는 운영상 유연하고 초기 자본 투자가 적게 필요하므로 하루 1~20톤을 처리하는 중소 규모 프로젝트에 매우 적합합니다. 또한 기계 시스템이 단순하고 움직이는 부품이 적어 유지 관리 및 수리가 더 쉽습니다. 단점은 냉각 및 재장전 시간이 연속 작업에 비해 전체 처리량과 노동 효율성을 감소시킨다는 것입니다.

A 연속 열분해 공장 반응기가 멈추지 않고 24시간 내내 작동하는 동안 타이어 재료를 공급하고 고체 제품을 동시에 배출합니다. 이를 통해 생산량 톤당 인건비 절감, 합성가스 자체 재활용으로 인한 연료 효율성 향상, 공정 조건이 안정적으로 유지됨에 따라 보다 일관된 제품 품질을 통해 처리량을 크게 높일 수 있습니다(일반적으로 하루 20~50톤). 연속 시스템에는 더 높은 초기 투자와 더 정교한 제어 인프라가 필요하지만, 상업적 규모의 프로젝트의 경우 운영 경제성이 훨씬 뛰어납니다.

환경 성과 및 규정 준수

기존 폐기 방식에 비해 타이어 열분해를 주장하는 가장 강력한 주장 중 하나는 환경적 측면입니다. 산소가 부족한 밀폐된 환경에서 반응이 일어나기 때문에 소각 시 다이옥신, 푸란, 다량의 입자상 물질을 생성하는 개방 화염 연소가 발생할 수 없습니다. 생성된 가스는 포집되어 연료로 재활용되거나 배출되기 전에 다단계 세정 및 활성탄 여과 시스템을 통해 처리되어 국제 대기 질 표준을 준수합니다.

현대 타이어 열분해 공장에는 황 함유 화합물을 제거하기 위한 2단계 스크러버 및 탈황 장치, 가연성 가스가 오일 탱크로 되돌아가는 것을 방지하기 위한 워터 씰 역화 방지 시스템, 카본 블랙 처리를 위한 먼지 제거 시스템 등 여러 단계의 환경 보호 기능이 통합되어 있습니다. 잘 설계된 공장에서는 폐수 배출이 없으며 CE 및 ISO 14001 환경 관리 표준을 충족합니다.

수명주기 관점에서 타이어 열분해는 생성되는 제품의 탄소 강도도 감소시킵니다. 회수된 열분해 오일은 순수 석유 유래 연료를 대체합니다. 회수된 카본 블랙은 생산에 에너지 집약적인 순수 카본 블랙을 대체합니다. 회수된 강철 와이어가 1차 강철 생산을 대체합니다. 이러한 각 대체품은 측정 가능한 CO2 감소 이점을 제공하며, 이는 범위 3 배출 목표 및 ESG 약속을 충족하려는 고객과 점점 더 관련성이 높은 요소입니다.

전체 타이어 열분해 라인의 주요 장비

상업적으로 실행 가능한 타이어 열분해 작업은 단일 반응기 이상입니다. 전체 생산 라인에는 여러 개의 상호 연결된 장비 시스템이 통합되어 있으며 각 장비 시스템은 전체 공장 효율성, 제품 품질 및 수익성에 영향을 미칩니다.

공급원료 준비는 다음으로 시작됩니다. 타이어 슈레더 이는 전체 스크랩 타이어를 연속 반응기 공급에 적합한 50-100mm의 균일한 칩으로 줄입니다. 또한 파쇄를 통해 열분해 전에 강철 와이어를 부분적으로 제거할 수 있어 카본 블랙 산출물의 순도가 향상되고 반응기 내부의 마모가 줄어듭니다. 고성능 분쇄기는 자기 분리와 다단계 크기 축소를 통합하여 전체 강철, 반강철 및 방사형 타이어를 일관된 처리량으로 처리합니다.

원자로 하류에서 열분해유의 품질, 즉 시장 가치는 응축 및 분리 시스템에 크게 좌우됩니다. 생타이어 열분해유는 광범위한 증류 범위를 포함하며 직접적인 적용을 제한하는 무거운 유분, 물 및 황 화합물을 포함할 수 있습니다. 오일을 통해 처리 폐유 증류 장비 이를 비표준 디젤, 나프타 및 잔류 중유와 같은 별개의 연료 부분으로 분리합니다. 각 부분은 정의된 사양과 더 넓은 시장 접근 권한을 갖습니다. 증류 업그레이드는 일반적으로 석유 부분의 순 실현 가치를 상당한 폭으로 증가시켜 짧은 투자 회수 기간 내에 추가 자본 비용을 정당화하는 경우가 많습니다.

회수된 카본 블랙 처리 장비는 rCB를 분쇄 및 분류하여 고무 합성 및 산업용 충전재 응용 분야의 입자 크기 사양을 충족하도록 고체 측면의 가치 사슬을 완성합니다. 이는 카본 블랙에 대한 단순한 연소 연료 사용보다 훨씬 더 많은 비용을 지불하는 시장입니다.

결론

타이어 열분해 공장은 세계에서 가장 지속적인 폐기물 관리 문제 중 하나에 대한 기술적으로 성숙하고 상업적으로 입증되었으며 환경적으로 건전한 솔루션을 나타냅니다. 폐타이어를 열분해유, 카본 블랙, 강철 와이어 및 가연성 가스로 전환함으로써 부채를 수익 창출 자산으로 전환하는 동시에 점점 더 엄격해지는 환경 규제를 충족합니다. 배치 구성과 연속 구성 사이의 선택은 처리 규모, 자본 가용성 및 자동화 요구 사항에 따라 달라지며, 통합 파쇄 및 오일 증류 장비를 통해 출력 제품의 가치를 크게 향상시킬 수 있습니다.

첫 번째 열분해 프로젝트를 평가하든 기존 운영을 확장하든 관계없이 올바른 플랜트 구성과 장비 파트너를 선택하는 것이 가장 중요한 결정입니다. 당사의 엔지니어링 팀은 공급원료, 용량 요구 사항 및 현지 시장 상황을 평가하여 최적의 솔루션을 추천해 드립니다.