화학공학소재연구정보센터
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.10, No.7, 1052-1060, November, 1999
열분해 공정을 이용한 원료고무와 타이어의 분해 특성
Decomposition Characteristics of Raw Rubber and Tire by Thermal Degradation Process
초록
열분해 공정을 이용하여 원료고무(SBR)와 타이어를 분해한 결과 온도가 증가함에 따라 액상 생성물의 수율이 전반적으로 증가하고 기상 생성물은 수율은 감소하는 경향을 보였다. SBR의 경우 700oC에서 액상 생성물의 수율이 86%로 최대값을 보인후 700oC이상에서는 액상 생성물의 수율이 약간 감소하였으며, 타이어의 경우 700oC에서 액상 생성물의 수율이 55%로 최대값을 보였다. 가열 속도에 따른 SBR과 타이어의 생성물 수율 변화는 가열 속도가 증가할수록 액상 생성물의 수율은 증가하고 기상 생성물의 수율은 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. SBR과 타이어의 열분해 후 생성된 액상 생성물의 수평균 분자량은 740~2486, 740~1719로 나타났으며, 39~40 kJ/g의 발열량을 나타내었다. 또한 GC-MSD로 분석한 결과 50 여 가지의 유기화합물이 생성되는 것으로 나타났으며 대부분 방향족 화합물이 많이 형성되는 것을 확이하였다. 분해 잔류물의 SEM 분석 결과 열분해 온도가 증가함에 따라 입자의 크기는 감소하였으며 입자가 균일함을 알 수 있었으며, BET로 표면적을 측정한 결과 열분해 온도가 증가함에 따라 비표면적은 증가하는 경향을 보였으며 47~63m2/g의 표면적을 나타내었다. 따라서 열분해 공정의 경우 열분해 온도는 700oC 가열 속도는 높게 조업하는 것이 바람직하며 비활성 기체를 계속 흘려주는 것이 액상 생성물의 수율을 높일 수 있으며, 액상 생성물은 연료로서 사용이 가능하고 잔류물은 카본 블객이나 활성탄으로 사용이 가능할 것으로 사료된다.
Tire and raw material of tire, i.e., SBR were degraded using pyrolysis process. The yield of pyrolytic oil was increased and that of gas was decreased with increase of operating temperature in pyrolysis. And the yield of pyrolytic oil was increased and that of gas and char was decreased with increase of heating rate. The maximum oil yields of SBR and tire were 86% and 55% each at 700℃ with a heating rate of 20℃/min. The number average molecular weight ranges of SBR and tire were 740~2486, 740~1719, and the calorific value of SBR and tire was 39~40kj/g. The oil components were consisted of mostly 50 aromatic compounds. The particle size was decreased and the surface area was increased with increase of operating temperature, and the BET surface area was 47~63 m2/g. The optimum condition of pyrolysis was the temperature of 700℃ with heating rate of 20℃, and the reactor was continuously purged with inert gas to sweep the evolved gases from the reaction zone.
  1. 환경부, "환경백서," (1998)
  2. Kim DC, Shin DH, Jung HY, J. Korean Inst. Resources Recycling, 4, 12 (1995)
  3. Kim KH, Roh JK, Yoo KO, Wastes Eng. Soc., 13, 329 (1996)
  4. Williams PT, Besler S, Taylor DT, Bottrill RP, J. Inst. Energy, 68(474), 11 (1995)
  5. Kim YS, Sun DW, Lee YW, Son JE, Chem. Ind. Technol., 11(4), 238 (1993)
  6. Williams PT, Besler S, Fuel, 74, 1277 (1995) 
  7. Williams PT, Besler S, Taylor DT, Bottrill RP, J. Inst. Energy, 68(474), 11 (1995)
  8. Williams PT, Besler S, Taylor DT, Fuel, 69, 1474 (1990) 
  9. Williams PT, Taylor DT, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 29, 111 (1994) 
  10. Williams PT, Taylor DT, Fuel, 72, 1469 (1993) 
  11. Williams PT, Besler S, Taylor DT, Proc. Inst. Mech. Eng., 207, 55 (1993)
  12. Cunliffe AM, Williams PT, J. Anal. Appl. Pyrolysis, 44, 131 (1998) 
  13. 폐타이어의 재활용, "월간 폐기물,", 5, 57 (1995)
  14. Merchant AA, Petrich MA, AIChE J., 39, 1370 (1993) 
  15. Roy C, Unsworth J, "Pilot Plant Demonstrationof Used Tyres Vacuum Pyrolysis," in G.L. Ferrero, K. Maniatis, A. Buekens, A.V. Bridgwater, (Eds.), Pyrolysis and Gasification, Elsevier Applied Science, London (1989)
  16. Benallal B, Pakdel H, Chabot S, Roy C, Fuel, 74, 1589 (1995) 
  17. Lucchesi A, Maschio G, Conservation Recycling, 6, 85 (1983) 
  18. Kaminsky W, Sinn H, "Pyrolysis of Plastic Waste and Scrap Tyres using a Fluidised Bed Process," in Thermal Conversion of Solid Wastes and Biomass (Eds. J.L. Jones and S.B. Radding), ACS Symposium Series 130, American Chemical Society Publishers, Washington DC (1980)
  19. Cypres R, Bettens B, "Production of Benzoles and Active Carbon from Waste Rubber and Plastics Materials by Means of Pyrolysis with Simultaneous Post-Cracking," in G.L. Ferrero, K. Maniatis, A. Buekens, A.V. Bridgwater, (Eds.) Pyrolysis and Gasification, Elsevier Applied Science, London (1989)
  20. Wolfson DE, Beckman JA, Walters JG, Bennett DJ, "Destructive Distillation of Scrap Tyres," U.S. Dept. of Interior Bureau of Mines Report of Investigations, 7302 (1969)
  21. 양석준, 홍순정, 이해평, 류경옥, "폐타이어의 열분해로부터 생성된 카본 블랙의 특성," 한국폐기물학회지, 15, 604 (1998)