열분해에 의한 폐Phenol수지의 처리 및 자원회수에 관한 연구 : Bakelite를 중심으로

Abstract

[한글]

도시고형폐기물 및 산업폐기물은 산업화와 기술개발로 인하여 다종 다양한 성분이 대랑

으로 배출되어 단순매립이나 소각에의한 처분만으로는 많은 제한과 문제점이 따르게 되었

다. 따라서 이러한 문제점을 해결하고 다양한 특성의 폐기물을 처리할 수 있는 보다 개선

된 처리방법이 절실히 요청되고 있다.

본 연구에서는 처리과정을 통하여 폐기물의 양을 크게 줄일 수 있고 이때 생성되는 생

성물을 유효하게 이용할 수 있는 열분해 방법으로 난연소성 폐기물의 일종인 Bakelite(페

놀수지)를 열분해 하여 효과적인 열분해 방법과 자원회수에 관하여 연구하였다.

실험실 규모이 회분식, 고정상 열분해장치에 의해 상온·상압하에서 400∼800℃로 외부

가열을 하였다. 반응조내의 산소는 시작전에 N^^2 가스를 약5∼10분간 불어 넣어 제거하

였다. 반응조내의 온도는 반응조 내부에 부착된 열전대(thermocouple)로 제어할 수 있다.

이러한 조건에서 열분해 실험을 하고 생성된 생성물을 분리 회수하여 분석실험을 한 결

과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. 폐 Bakelite의 열분해 생성물은 투입된 원폐기물량의 51.42%가 증류액으로, 33.6%가

고형탄화물로 1.44%가 가스로 회수되었다.

2. 증류액은 설정온도(setting temperature) 700℃에서, 고형탄화물은 설정온도 400℃

에서, 가스는 설정온도 800℃에서 최대로 생성되었다.

3. 고형탄화물은 온도가 상승함에 따라 생성량이 감소한 반면 가스는 온도가 상승함에

따라 증가하였다. 한편, 증류액은 열분해 온도가 700℃에 이르기까지는 생성량이 증가하

였으나 800℃에 이르면 생성량은 감소하였다.

4. 생성된 고형탄화물과 증류액을 원소분석한 결과 고형탄화물의 경우, 탄소분이 91%로

원폐기물의 탄소량보다 약37%가 많았다. 질소분은 0.5%로 낮았고 황은 함유되지 않았다.

또한, 증류액은 약65%가 탄소분이고 0.4%가 질소분이었다. 황은 함유하지 않았으며 회분

은 0.07∼0.1%로 C증류의 기준치인 0.1%이하였다.

5. 발열량은 원폐기물(Bakelite)이 5,061cal/g인 반면, 고형탄화물은 6,500cal/g이었고

, 증류액은 7,429cal/g이었다.

6. 생성된 가스는 주로 CH^^4 , CO^^2 , CO, H^^2 등의 가스였으며, 열분해온도가 600

℃에서는 CH^^4 : 39.39%, CO^^2 : 29.45%, CO;13.50%, H^^2 :8.01%가 생성되었고 그밖에

C^^2 H^^6 , n-C^^4 H^^10도 소량 생성되었다. CH^^4 는 설정온도가 600℃일 때 �대량

의 생성되었고 600℃보다 낮거나 높아질수록 생성량이 감소하였다. CO^^2 와 CO는 온도가

높아질수록 생성량이 증가하였다.

[영문]

As a result of technical advances and industrialization, the characteristics of

municipal solid wastes and industrial wastes are large quantities and increased

complexity.

Therefore, more improved treatment techniques and disposal methods with economic

feasibility are required to solve this problem.

In this study, the application of pyrolysis to the treatment of waste Bakelite

(phenol resin) and the effectiveness of pyrolysis in resource recovery were

investigated.

Batches of wastes were pyrolysed by external heating to a temperature range of

400-800℃ in a quartz retort. Before the start of pyrolysis runs, the entire system

was purged with nitrogen gas to exclude air. The temperature inside the retort was

controlled by a thermocouple in the gas stream. Under these condition three

products were separately collected and further analyzed.

The results were as follows:

1. More gases and less chars were produced with higher pyrolyzing temperatures

and the yield of oils increased with temperature up to 700℃ but, tended to

decrease above 700℃. Therefore, operating conditions of pyrolysis should be varied

according to the desired material.

2. Analytical data of calorific values and elemntal components of pyrolysis

products showed that these components may be sufficient and suitable for fuel use.

The calorific value of chars was 6,500 cal/g. Sulfur was not produced and the

nitrogen content was low. The calorific value of oils was 7,429 cal/g and the

contents of the elements sulfur and nitorgen were similar to chars.

3. The proportion of main gas components in volume were CH^^4 : 39.39%, CO^^2 :

29.45%, CO:13.50%, H^^2 : 8.01%(at 600℃), respectively. Gases had an additional

two components besides these main components. The were C^^2 H^^6 and n-C^^4 H^^10.

4. In terms of product recycling, should be evaluated not only for the economics

of pyrolysis but also safety for the treatment of wastes. Moreover, based on the

possible market development of r products, overall pyrolysis economics should take

account and evaluate the value of treating noncombustible or hazardous materials.