파일럿 플랜트 반응기에서 생산된 페플라스틱 열분해유의활용을 위한 분획별 특성분석 연구

Analysis on Characteristics for Utilization of Waste Plastic Pyrolysis Oil Produced in the Pilot-plant Reactor

전 세계적으로 배출되는 폐플라스틱을 석유화학제품으로 재활용하는 순환경제가 본격화되고있다. 따라서, 화학적 재활용 중 하나인 폐플라스틱 열분해유 생산을 위한 파일럿 규모의 시설도 건설되고 상업적 생산이 시작되고 있다. 본 연구에서는 파일럿 플랜트에서 조건별로 생산된 총 4종의 폐플라스틱 열분해유를 활용하기 위해 분리된 각각의 유분의 물성 및 구성성분 분석을 통해 나프타, 선박유및 보일러유 등 다양한 원료·연료 등으로 사용이 가능한지 확인해보고자 한다. 폐플라스틱 열분해유의넓은 비점으로 인하여 경질유분은 상압 및 감압증류를 통해 분리하였고, 중질유분은 감압증류를 통해 분리하였다. 경질유분(fraction 1)은 나프타를 목적으로 물리적 특성, 탄소분포 및 구성성분을 분석하였는데, 탄소분포, 비점 등은 적합하지만, 초기 폐플라스틱 열분해유에 비해 염소 함량, 올레핀 및 방향족이높아 전처리공정이 필요하다, 또한 중질유분(fraction 2)은 보일러유 등을 목적으로 할 때, 적합한 밀도, 동점도, 발열량 및 윤활성 등 물리적 특성을 가졌지만, Si 및 전산가 등이 높았다. 분리하고 남은 잔류물(residue)은 높은 발열량, 낮은 황 함량, 산소 함량 등은 C중유급 연료로서의 사용이 가능할 것으로 판단되었다. 결론적으로, 분리된 폐플라스틱 열분해유에서 분리되는 모든 유분은 전처리만 가능하다면 나프타 원료뿐만 아니라 저급 연료로도 활용이 가능하리라 판단된다

The circular economy, in which waste plastics are recycled into petrochemicals and other products, is a global phenomenon. Therefore, plant-scale facilities are being built and waste plastic pyrolysis oil is producing industrially. In this study, the physical properties and composition of 4 types of waste plastic pyrolysis oil produced under various temperature conditions in a pilot-plant were analysed to investigate various utilisation options, including petroleum naphtha feedstock. Due to the wide boiling point of waste plastic pyrolysis oil, the light fraction was separated by Atmospheric and vacuum distillation, while the heavy fraction was separated by vacuum distillation. The light fraction was analysed for its physical properties, carbon distribution and composition as a raw material for naphtha, which requires a pretreatment process due to its high chlorine content, olefin and aromatics compared to the raw waste plastic pyrolysis oil. Furthermore, the heavy fraction has the requisite density, kinematic viscosity, calorific value and lubricity for utilisation as boiler or marine fuels. However, high Si and acidity are a problem. The residue resulting from the separation process exhibits a high calorific value, a low sulphur content, and a low oxygen content. Consequently, it can be used as a heavy oil. In conclusion, it is anticipated that all fraction derived from waste plastic pyrolysis oil can be utilised as naphtha or low-grade fuel, contingent upon the implementation of a pretreatment process.