타이어 열분해 공장: 공정, 산출물, 비용 및 수익성

타이어 열분해 공장이 실제로 생산하는 것 - 그리고 그 가치가 있는지 여부

A 타이어 열분해 공장 폐타이어를 무산소 환경에서 열 분해하여 상업적으로 가치 있는 4가지 결과물(열분해 오일, 카본 블랙, 강철 와이어 및 가연성 가스)로 변환합니다. 일반적으로 1톤의 폐 타이어에서 40-50% 열분해 오일, 30-35% 카본 블랙, 10-15% 강철 와이어, 중량 기준 5-10% 가연성 가스. 타이어 연료 또는 타이어 재활용 프로젝트를 평가하는 투자자 및 운영자의 경우 경제성은 현실적이지만 공장 규모, 생산량에 크게 좌우됩니다. 품질, 현지 시장 가격 및 규정 준수. 이 기사에서는 프로세스 작동 방식, 관련 장비, 각 출력의 가치, 수익성이 높은 공장과 어려움을 겪고 있는 공장을 구분하는 요소에 대해 설명합니다.

열분해 과정: 타이어가 연료와 재료로 변환되는 방식

열분해는 열화학 물질입니다. 분해 과정. 타이어 열분해 공장에서는 파쇄된 타이어나 전체 타이어를 밀봉된 반응 용기에 넣고 산소가 전혀 없는 상태에서 350°C 및 550°C 온도로 가열합니다. 산소가 없으면 연소가 일어날 수 없습니다. 대신 고무의 복잡한 폴리머 사슬은 더 짧은 탄화수소 분자로 분해됩니다.

이 과정은 여러 가지 별개의 과정을 통해 진행됩니다. 단계:

• 건조 단계(대기 온도 ~150°C) - 분해가 시작되기 전에 타이어의 잔류 수분이 증발합니다.
• 1차 분해(150°C-350°C) - 폴리머 측쇄가 파손되기 시작합니다. 경질 탄화수소 가스 생성 시작
• 주 열분해 단계(350°C-550°C) - 대부분의 고무가 해중합됩니다. 중유 증기와 경유 증기는 비응축 가스와 함께 생성됩니다.
• 냉각 및 응축 - 열분해 증기는 응축 시스템; 더 무거운 부분은 열분해 오일로 액화되고 가벼운 부분은 가연성 가스로 남습니다.
• 잔류물 제거 - 반응기에 남아 있는 고체 카본 블랙과 강철 와이어는 추가 처리 또는 직접 판매를 위해 배출 및 분리됩니다.

A 배치식 반응기의 전체 처리 주기에는 가열, 반응, 냉각 시간을 포함하여 일반적으로 8-12시간은 적재부터 배출까지 소요됩니다.가 소요됩니다. 연속식 또는 회전식 가마 시스템은 주기 시간을 크게 단축하지만 더 많은 자본 투자가 필요합니다.

타이어 열분해 공장의 주요 장비

완전한 타이어 열분해 공장은 여러 개의 상호 연결된 시스템으로 구성됩니다. 장비 견적을 평가하고 품질 차이가 실제로 중요한 부분을 식별하려면 각 기능을 이해하는 것이 필수적입니다.

타이어 전처리 및 공급 시스템

승용차 타이어는 종종 대형 원자로 설계에 통째로 공급되어 전처리 비용을 절감할 수 있습니다. 트럭 타이어와 대형 타이어는 일반적으로 조각으로 파쇄해야 합니다. 50-100 mm 원자로 내부의 균일한 열 분포를 보장하고 오일 생산량을 감소시키는 핫스팟을 방지합니다. 타이어 파쇄기, 와이어 분리기(비드 와이어 사전 제거용), 컨베이어 또는 스킵 로더가 이 섹션을 완성합니다.

열분해 반응기

반응기는 모든 타이어 열분해 플랜트의 핵심이자 설계 품질이 안전, 수율 및 작동 수명에 가장 큰 영향을 미치는 구성 요소입니다. 세 가지 주요 원자로 구성은 다음과 같습니다:

• 배치 회전식 반응기 - 가장 일반적인 유형입니다. 균일한 가열을 보장하기 위해 회전하는 수평 원통형 용기. 배치당 용량은 일반적으로 5~50톤 범위입니다. 자본 비용은 낮지만 사이클 간 냉각이 필요하여 처리량이 제한됩니다.
• 연속 회전식 가마 반응기 - 재료가 냉각 사이클 없이 지속적으로 공급 및 배출되어 24시간 작동 하루 10-100톤 이상의 용량을 가능하게 합니다. 자본 비용은 높지만 처리 톤당 운영 비용은 상당히 낮습니다.
• 고정 수평 원자로 - 소규모 공장에 사용되는 단순한 설계. 회전이 없다는 것은 가열이 덜 균일하고 오일 생산량이 낮다는 것을 의미하지만, 낮은 초기 투자는 보급형 작업에 적합합니다

원자로 쉘 재료가 중요합니다. 보일러 등급 Q345R 또는 동등한 압력 용기 강철 벽 두께가 16-20mm인 것은 안전한 작동을 위한 최소 표준입니다. 공정 온도. 사양 미달 반응기는 타이어 열분해 산업에서 심각한 고장을 일으키는 가장 일반적인 원인입니다.

응축 및 오일 수집 시스템

반응기에서 나오는 열분해 증기는 일련의 응축기를 통과합니다(일반적으로 스프레이). 응축기와 튜브-쉘형 열 교환기가 뒤따릅니다. 여기에서 냉각되고 응축 가능한 분획이 액화되어 열분해 오일이 됩니다. 비응축 가스 부분(주로 C1-C4 탄화수소)은 별도로 수집되어 연료로 반응기 버너로 다시 전달되므로 프로세스가 정상 상태에 도달하면 외부 에너지 소비가 40-60% 줄어듭니다.

카본 블랙 배출 및 처리

재산화를 방지하고 무산소 환경을 유지하기 위해 고체 잔류물(카본블랙 및 강철 와이어)이 밀봉된 수냉식 스크류 컨베이어를 통해 반응기에서 배출됩니다. 철강선은 자기적으로 분리됩니다. 카본 블랙은 저장 사일로로 이송되거나 고급 공장에서는 더 높은 가치의 생산량을 위해 카본 블랙 분쇄 및 펠릿화 라인으로 이송됩니다.

배연가스 처리 시스템

원자로 가열 시스템에서 나오는 연소 가스는 대기 방출 전에 처리되어야 합니다. 완전한 처리 트레인에는 탈황 스크러버, 먼지 제거(백 필터 또는 습식 스크러버) 및 엄격한 배출 기준이 적용되는 시장에서는 DeNOx 시스템이 포함됩니다. 이것은 저비용 플랜트 견적에서 가장 일반적으로 과소 지정되는 구성 요소입니다. - 부적절할 경우 규제 중단으로 이어질 가능성이 가장 높은 시스템입니다.

생산 제품: 품질, 용도 및 시장 가치

상업적 생존 가능성 타이어 열분해 공장의 운영은 거의 전적으로 네 가지 출력 흐름의 품질과 시장성에 달려 있습니다. 각 오일에는 상품 가격 또는 프리미엄이 적용되는지를 결정하는 고유한 품질 변수 세트가 있습니다.

타이어 열분해 오일 (TPO)

열분해유는 대부분의 공장에서 주요 수익원입니다. 이는 No. 4 또는 No. 6 연료유와 유사한 특성을 지닌 어둡고 점성이 있는 연료이며 발열량은 대략 40-43 MJ/kg - 디젤과 비슷합니다. 이는 산업용 보일러, 시멘트 가마, 철강 주조소 및 해양 선박(중유 혼합원료)의 연료로 직접 사용할 수 있습니다. 유황 함량은 일반적으로 0.8-1.5중량%이며, 더 정제되지 않는 한 엄격한 유황 규제가 있는 시장에서는 사용이 제한됩니다.

하류 증류를 통해 TPO는 훨씬 더 높은 가격을 요구하는 디젤 연료, 나프타 및 경질 연료유 유분으로 정제될 수 있습니다. 증류 장치는 용량에 따라 $50,000-$200,000 자본 비용을 추가하지만 정제된 제품을 선호하는 시장에서 오일 분획의 실효 판매 가격을 30-60% 증가시킬 수 있습니다.

회수 카본 블랙(rCB)

재생 카본 블랙(rCB)이라고 하는 타이어 열분해로 인한 카본 블랙 잔류물에는 무기 타이어 첨가제의 재와 함께 타이어 화합물에서 나온 원래의 카본 블랙 충전재가 포함되어 있습니다. 원시 rCB는 일반적으로330 또는 N550 카본 블랙의 저등급 대체품으로 판매됩니다. 40-60%의 버진 카본 블랙 가격에서 중요하지 않은 고무 용도로 사용되는 순수 N660 또는 NASTM 카본 블랙의 저등급 대체품으로 판매됩니다. 입자 크기를 줄이고 활성화 또는 공기 분류를 통해 재를 제거한 후 rCB를 ASTM N660 사양에 가까운 성능 수준으로 업그레이드하여 훨씬 더 크고 가치가 높은 시장인 타이어 제조에 사용할 수 있습니다. Grand View Research의 시장 조사에 따르면 전 세계 회수 카본 블랙 시장의 가치는 약 $380 백만 2022 6-8% 2030 Grand View Research의 시장 조사에 따르면

강선

타이어 열분해에서 회수된 스틸 비드 와이어와 벨트강은 철스크랩 딜러나 제철소에 직접 판매됩니다. 일반적으로 표면에 잔류 탄소 숯이 포함되어 있지만 대부분의 시장에서 대략 $150-$250/톤 폐기물 가치가 있는 깨끗한 고탄소 강철 와이어입니다. 주요 수익원은 아니지만 일관되고 노력이 적게 드는 수입원입니다.

가연성 열분해 가스

비응축성 가스 주로 메탄, 수소, 에틸렌, 프로판으로 구성된 생산량은 약 35-45 MJ/m3 - 천연 가스와 비슷한 발열량을 갖습니다. 이 가스(가스 그리드 인프라 필요)를 판매하는 대신 거의 모든 현대식 타이어 열분해 공장은 이를 원자로 가열 연료로 재순환시켜 외부 에너지 비용을 대폭 절감합니다.

공장 용량 및 자본 비용: 적절한 규모 선택

타이어 열분해 공장은 다양한 범위에서 상업적으로 이용 가능합니다. 용량. 적절한 규모는 현지 타이어 공급, 가용 자본 및 생산 목표 시장에 따라 달라집니다. 가용 타이어 공급에 비해 공장 규모를 축소하면 공급원료 이점이 낭비됩니다. 과도한 규모의 위험은 장치 경제성을 파괴하는 만성적인 활용도 저하입니다.

이 수치는 기존 제조업체의 턴키 공급을 가정합니다. 전체 배출 처리 시스템, 증류 장치 및 카본 블랙 업그레이드 라인을 갖춘 공장은 이러한 범위의 상단에 위치합니다. 배기가스 처리, 자동 제어 시스템 또는 적절한 압력 용기 인증을 제외한 저가 견적은 주의해서 다루어야 합니다. - 규제 준수 개조 또는 안전 사고로 인한 숨겨진 비용은 초기 절감액을 훨씬 초과합니다.

타이어 열분해 공장에 대한 규제 및 환경 요건

타이어 열분해는 대부분의 관할 구역에서 폐기물 처리 및 열화학 처리 작업으로 분류되므로 환경 허가, 대기 배출 제한 및 유해 폐기물 처리 규정이 적용됩니다. 규제 환경은 국가 및 지역에 따라 크게 다르지만 이러한 요구 사항은 계획할 수 있을 만큼 보편적입니다.

• 대기 배출 허가 - 원자로 가열 시스템에서 나오는 연도 가스는 미립자 물질(SO2, NOₓ) 및 일부 관할권에서는 다이옥신/푸란에 대한 현지 제한을 충족해야 합니다. EU에서는 시간당 3톤 이상을 처리하는 타이어 열분해 공장이 산업 배출 지침(IED)과 BAT(최적 사용 기술) 준수 요건을 준수합니다.
• 폐기물 인수 및 보관 허가 - 수명이 다한 타이어를 수입하고 보관하려면 폐기물 캐리어가 필요합니다. 대부분의 국가에서 시설 라이센스; 타이어는 화재 위험으로 인해 정의된 임계값을 초과하는 양으로 저장될 경우 일부 관할권에서 유해 폐기물로 분류됩니다.
• 압력 용기 인증 - 높은 온도에서 작동하고 가연성 가스를 생성하는 원자로는 시운전 전에 제3자 검사 및 인증이 필요한 압력 장비 지침(EU의 경우 PED, 북미의 경우 ASME)이 적용됩니다.
• TPO의 제품 분류 - 일부 시장에서는 열분해유가 폐기물 유래 연료로 분류되며 판매하려면 특정 최종 사용자 허가가 필요합니다. 다른 경우에는 정의된 사양을 충족하면 연료 제품으로 판매될 수 있습니다. 이 분류는 시장성에 큰 영향을 미치므로 플랜트 시운전 전에 확인해야 합니다.
• 공급원료 팁 수수료 - 수명이 다한 타이어에 대한 생산자 책임 확대(EPR) 제도가 있는 국가에서 열분해 운영자는 허용된 타이어의 $20-$80/톤 티핑 수수료를 받을 자격이 있어 프로젝트 경제성이 크게 향상될 수 있습니다. EU, 영국 및 북미에서는 이러한 계획이 잘 확립되어 있습니다. 신흥 시장에서는 점점 더 많이 도입되고 있습니다.

수익성이 있는 공장과 실적이 저조한 공장을 구분하는 핵심 요소

타이어 열분해 산업에는 경제적 잠재력 이하로 운영되는 플랜트가 상당히 많고, 그 중 소수만이 강력한 수익을 창출합니다. 차이점은 일관되고 교훈적입니다.

공급원료 공급 확보

가동률이 높은 공장은 거의 항상 시운전 전에 타이어 소매업체, 차량 해체 업체, 지자체 수거 계획 또는 EPR 프로그램 관리자와 공식 계약을 맺습니다. 운영 60% 용량 대 90% 용량은 미미한 운영과 고수익 운영의 차이일 수 있습니다 고정 비용(감가상각비, 인건비, 허가)이 처리되는 톤 이상으로 분산되는 경우.

시작 전 생산물 시장 개발

산출 마케팅을 나중에 고려하는 운영자는 석유 비축, 카본 블랙 처리 비용 또는 부실한 가격의 강제 판매에 지속적으로 직면합니다. 가장 성공적인 운영에는 산업용 연료 사용자와의 TPO 구매 계약 및 공장 생산 시작 전에 고무 배합기와 카본 블랙 공급 계약이 체결되어 있습니다.

카본 블랙 업그레이드에 대한 투자

저등급 필러로 판매되는 원시 rCB는 이 출력 흐름에 고정된 가치의 극히 일부만을 포착합니다. 카본 블랙 분쇄기, 펠리타이저 및 품질 테스트 기능을 추가하는 공장은 일관된 입자 크기 및 구조 사양을 충족하는 재료에 대해 2-4× 원가 rCB 가격 지불할 의사가 있는 고무 및 플라스틱 배합기에 접근할 수 있습니다.

지속적 운영과 일괄 운영

At 일일 20톤 이상의 용량을 제공하는 연속 로터리 가마 설계는 배치 시스템에 비해 운영 비용 측면에서 상당한 이점을 제공합니다. 냉각 및 재장전 주기를 없애면 15-25%톤당 에너지 소비가 줄어들고, 인력 요구 사항이 줄어들며, 보다 일관된 출력 품질이 가능해집니다. 이 모든 것이 1년 운영에 걸쳐 의미 있게 복합적으로 작용합니다.

첫 번째 배출가스 규정 준수

대부분의 시장에서 규제 당국은 폐기물 에너지화 및 열분해 작업에 대한 감독을 강화하고 있습니다. 관대한 초기 프레임워크에 따라 허용된 공장은 배출 제어를 개조해야 하는 요구가 점점 더 커지고 있습니다. 전체 배출 처리 시스템을 초기 공장 설계에 구축하는 것은 시행 압력을 받아 개조하는 것보다 비용이 훨씬 저렴합니다. - 규제 조치로 인해 발생하는 운영 중단 및 평판 손상을 제거합니다.