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Korean Chemical Engineering Research, Vol.47, No.3, 303-309, June, 2009
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폐 농업용 비닐 수지에서 연료유 생성을 위한 원료 수지의 열분해 반응에서 제올라이트계 촉매의 영향
The Effects of Zeolite-Type Catalysts on the Pyrolysis Reaction of Raw Material Resin to Produce Fuel-Oil from Waste Vinyl
박영철†, 최주홍, 조태호
  • 경상대학교 생명화학공학과 공학연구원, 660-701 경남 진주시 가좌동 900
Young-Cheol Bak†, Joo-Hong Choi, and Tae-Ho Cho
  • Department of Chemical & Biological Engineering/Engineering Research Institute, Gyeongsang National University, 900 Gajwa-dong, Jinju 660-701, Korea
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초록
폐 농업용 비닐을 이용한 연료유 생산 공정을 위한 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지에 대한 열분해 반응 실험을 하였다. 질소 분위기에서 상온에서 650 ℃까지의 비등온 조건에서의 열분석기(열중량분석기, 시차주사열량계)와 420 ℃의 배치형 반응기에서 무촉매 반응과 천연제올라이트, FCC 촉매, 폐 FCC 촉매, 중국 촉매(촉매 A) 등의 제올라이트계 촉매를 사용한 열분해가 행하여졌다. TGA 실험에서 무적제가 첨가된 EVA 수지는 열분해 개시 온도가 250 ℃ 근처로 매우 낮아졌으나, 황토와 장수제 첨가는 열분해를 다소 지연시켰다. LDPE에서 제올라이트 계열 촉매는 촉매 A>폐 FCC 촉매>천연제올라이트>LDPE의 순으로 열분해 반응속도를 높이는데 유효하였다. EVA에서 제올라이트 계열 촉매 첨가 시는 폐 FCC 촉매>천연제올라이트>촉매 A>EVA 수지의 순으로 열분해 반응을 촉진시켰다. DSC 실험에서 제올라이트 계열 촉매 첨가 시 촉매 A>폐 FCC 촉매>천연제올라이트>LDPE의 순으로 융해개시 온도와 열분해열이 낮아졌다. 회분식 실험에서 천연제올라이트 첨가 시 시료 중 가장 높은 액상의 연료유 생성 수율을 얻었다.
The effects of zeolite type catalysts addition on the thermal decomposition of low density polyethylene(LDPE) and ethylene vinyl acetate(EVA) resin have been studied in a thermal analyzer(TGA, DSC) and a small batch reactor. The zeolite type catalysts tested were natural zeolite, FCC catalyst, used FCC catalyst, and catalyst A. As the results of TGA experiments, addition of antifogging-agent decreased the pyrolysis point to 250 ℃, but addition of longevity-agent and clay reduced the pyrolysis rate in EVA resin. Addition of the zeolite type catalysts in the LDPE resin increased the pyrolysis rate in the order of catalyst A > used FCC catalyst > natural zeolite > LDPE resin. Addition of the zeolite type catalysts in the EVA resin increased the pyrolysis rate in the order of used FCC catalyst > natural zeolite > catalyst A > EVA resin. In the DSC experiments for LDPE resin, addition of zeolite type catalysts decreased the melting point and the heat of pyrolysis reaction in the order of catalyst A > used FCC catalyst > natural zeolite> LDPE resin. In the batch system experiments, the mixing of natural zeolite enhanced the yield of liquid fuel oil.
Keywords:LDPE;EVA;Pyrolysis;Fuel Oil;Zeolite Type;Natural Zeolite;FCC Catalyst;TGA;DSC
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