요약하자면, 고무 열분해는 폐고무(예: 수명이 다한 타이어)를 액체 연료유, 고체 카본 차르, 응축되지 않는 합성가스라는 세 가지 주요 산물로 분해하는 열화학 공정입니다. 타이어를 처리할 때는 네 번째 산물인 고장력 강철 와이어도 회수됩니다.
열분해는 단순히 폐기물을 처리하는 방법이 아니라 근본적으로 자원 회수 공정입니다. 열을 얻기 위해 물질을 소각하는 것과 달리, 열분해는 고무를 구성 화학적 구성 요소로 분해하여 연료, 산업용 탄소 및 재활용 금속으로 재사용할 수 있게 합니다.
열분해가 고무를 변환하는 방법
열분해는 산소가 없는 환경에서 물질을 고온으로 가열하여 작동합니다. 산소의 부재는 매우 중요합니다. 이는 고무가 연소(태워지는 것)되는 것을 방지하고 대신 복잡한 장쇄 고분자 분자를 더 작고 가치 있는 물질로 분해하도록 강제합니다.
액체상: 열분해 오일
부피 기준으로 가장 중요한 산물은 종종 액체 오일이며, 때로는 타이어 유래 연료유(TDFO)라고도 불립니다. 이 물질은 일종의 합성 원유입니다.
산업용 용광로, 보일러 및 발전소에서 중유로 직접 사용될 수 있습니다. 추가 정제를 통해 디젤과 같은 더 가치 있는 연료로 업그레이드될 수 있습니다.
고체상: 회수된 카본 블랙(rCB)
휘발성 성분이 증발한 후에는 탄소가 풍부한 고체 잔류물이 남습니다. 이것이 회수된 카본 블랙(rCB) 또는 차르입니다.
이 물질은 고체 연료로서 가치가 있지만, 가장 큰 잠재력은 새 타이어, 플라스틱 및 기타 고무 제품 제조에서 버진 카본 블랙의 부분적인 대체재로 사용되는 것입니다. 그 품질은 열분해 조건과 투입되는 타이어의 순도에 직접적으로 달려 있습니다.
기체상: 합성가스
이 공정은 또한 합성가스(syngas)라고 총칭되는 응축되지 않는 가스 흐름을 생성합니다. 이는 이산화탄소(CO2)와 같은 불활성 가스와 함께 수소(H2), 메탄(CH4), 일산화탄소(CO)와 같은 가연성 가스의 혼합물입니다.
대부분의 현대적인 열분해 공장에서는 이 합성가스를 낭비하지 않습니다. 포집되어 시스템으로 다시 재활용되어 열분해 반응기를 가열하는 데 필요한 에너지를 공급함으로써 공정을 보다 자립적이고 에너지 효율적으로 만듭니다.
회수된 금속: 강철 와이어
원료가 차량 타이어인 경우, 내장된 강철 벨트와 비드는 고체 차르와 함께 남습니다.
이 고품질 강철 와이어는 자석을 사용하여 차르에서 쉽게 분리됩니다. 그런 다음 세척되어 제철소에서 재활용하기 위한 고부가가치 고철로 판매됩니다.
주요 변수 및 상충 관계 이해
이러한 산물의 정확한 수율과 구성은 고정되어 있지 않습니다. 여러 요인에 의해 영향을 받으며, 이는 일련의 운영상의 상충 관계를 만듭니다.
공정 조건의 영향
열분해 온도와 가열 속도가 가장 중요한 변수입니다. 낮은 온도는 액체 오일의 수율을 최대화하는 경향이 있는 반면, 매우 높은 온도는 합성가스 생산을 촉진합니다. 이러한 조건을 제어하는 것이 특정 경제적 목표에 맞게 산출량을 최적화하는 열쇠입니다.
열분해 대 소각
열분해와 소각을 구별하는 것이 중요합니다. 소각은 단순히 폐기물을 태워 증기를 생성하여 전기를 생산하는 것입니다. 이는 재를 남기는 완전한 파괴 공정입니다.
반면에 열분해는 해체 및 가치 회수 공정입니다. 폐기물을 다른 제품을 만드는 데 사용할 수 있는 새로운 원료로 분해하여 순환 경제의 핵심 원칙을 구현합니다.
원료 순도 및 제품 품질
최종 제품, 특히 회수된 카본 블랙의 품질은 투입 재료의 청결도에 크게 좌우됩니다. 먼지, 습기 및 기타 비고무 물질과 같은 오염 물질은 차르에 들어가 순도와 가치를 떨어뜨릴 수 있습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
열분해의 "최고" 결과는 운영의 주요 목표에 전적으로 달려 있습니다.
- 에너지 생산에 중점을 두는 경우: 열분해 오일과 합성가스가 가장 가치 있는 산물이며, 산업 공정이나 전기 생산을 위한 직접적인 연료원으로 사용됩니다.
- 순환 경제 및 재료 회수에 중점을 두는 경우: 회수된 카본 블랙(rCB)과 강철이 핵심 산물이며, 제조 공급망에 재투입되어 원자재에 대한 필요성을 줄일 수 있습니다.
- 폐기물 관리에 중점을 두는 경우: 주요 이점은 매립지 부피를 대폭 줄여 문제가 되는 폐기물 흐름을 관리 가능한 가치 있는 상품 포트폴리오로 전환하는 것입니다.
궁극적으로 고무 열분해는 부채를 자산 포트폴리오로 전환할 수 있는 강력한 기술적 경로를 제공합니다.
요약표:
| 제품 | 설명 | 주요 용도 |
|---|---|---|
| 열분해 오일 (TDFO) | 주요 액체 산물인 합성 원유. | 산업용 연료; 디젤로 정제 가능. |
| 회수된 카본 블랙 (rCB) | 탄소가 풍부한 고체 잔류물. | 연료; 새 타이어/플라스틱에서 버진 카본 블랙의 부분적 대체재. |
| 합성가스 | 가연성 비응축성 가스의 혼합물. | 에너지 효율을 위해 열분해 반응기 연료로 재활용됨. |
| 강철 와이어 | 타이어 원료에서 회수됨. | 제철소에서 재활용하기 위한 고품질 고철. |
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