타이어 열분해: 폐 타이어 재활용의 프로세스, 제품 및 이점

타이어 열분해란 무엇인가요?

타이어 열분해 는 수명이 다한 고무 타이어를 산소가 없는 높은 온도, 일반적으로 0~100°C 300°C 및 700°C에서 분해하는 열화학 공정입니다. 산소가 없으면 연소가 일어날 수 없습니다. 대신, 고무의 복잡한 폴리머 사슬은 더 간단한 탄화수소 화합물로 분해되어 열분해 오일, 카본 블랙, 강철 와이어, 가연성 가스를 비롯한 다양한 귀중한 회수 물질을 생성합니다.

매년 전 세계적으로 발생하는 추정 1 10억 개의 폐 타이어 법률로 인해 매립과 같은 기존 폐기 옵션이 점차 제한되면서 타이어 열분해는 폐타이어 가치 평가를 위한 가장 기술적으로나 상업적으로 유망한 경로 중 하나로 부상했습니다. 이는 환경 문제와 자원 회수 기회를 동시에 해결합니다.

타이어 열분해 공정 방법 작품

타이어 열분해 공정은 공급원료 준비부터 제품 분리 및 수집에 이르기까지 잘 정의된 일련의 단계를 따릅니다. 각 단계를 이해하면 엔지니어링 요구 사항과 달성 가능한 결과물의 품질이 모두 명확해집니다.

공급원료 준비

전체 타이어 또는 미리 파쇄된 타이어 칩이 열분해 반응기에 공급됩니다. 50-100 mm 입자 크기로 파쇄하는 것은 연속 시스템에서 일반적입니다. 공급원료가 작을수록 열 전달 및 처리 효율성이 향상되기 때문입니다. 강철 와이어와 섬유 보강재는 가공 전에 부분적으로 제거되거나 다운스트림으로 분리될 수 있습니다.

반응기 내 열분해

밀봉된 무산소 반응기 내부에서 일반적으로 가스 버너나 전기 가열 요소를 통해 열이 외부로 가해집니다. 온도가 상승함에 따라 고무의 폴리머 사슬은 열 분해과정을 거칩니다. 긴 사슬 탄화수소는 더 짧은 휘발성 분자로 분해되어 열분해 가스로 반응기에서 나가고 고체 탄소질 잔류물(숯)과 강철은 반응기 챔버에 남아 있습니다. 반응기 설계에는 고정층 배치 반응기, 회전식 가마 연속 반응기, 진공 열분해 시스템이 포함되며 각각 서로 다른 처리 용량과 제품 수율 프로필을 제공합니다.

응축 및 생성물 분리

반응기에서 나오는 휘발성 가스는 응축 시스템을 통과합니다. 무거운 탄화수소 부분은 응축되어 열분해유(타이어 유래 연료, TDF 오일)되고, 가벼운 비응축 가스는 원자로 자체에 연료를 공급하기 위해 재순환되어 전반적인 에너지 효율성을 향상시킵니다. 고체 숯은 배출되고 냉각된 후 회수된 카본 블랙(rCB)으로 추가 처리됩니다. 강선은 고철 재활용을 위해 자력으로 분리되어 판매됩니다.

타이어 열분해 생성물 및 그 응용

타이어 열분해의 가장 매력적인 측면 중 하나는 사실상 모든 입력 물질이 사용 가능한 출력으로 변환된다는 것입니다. 일반적인 승용차 타이어의 중량별 대략적인 제품 분포는 다음과 같습니다.

• 열분해 오일: 38-45%
• 카본 블랙(char): 30-35%
• 강선: 13-15%
• 비응축 가스: 10-15%

열분해 오일 (타이어 유래 연료유)

타이어 열분해 오일은 진한 탄화수소가 풍부한 액체입니다. 발열량은 대략 40-43 MJ/kg-디젤 연료와 비슷합니다. 이는 시멘트 가마, 강철 용광로 및 해양 보일러에서 산업용 연료로 직접 사용되거나 디젤 및 가솔린 분획으로 추가로 정제됩니다. 업그레이드된 타이어 열분해 오일은 석유화학 생산의 공급원료로 점점 더 평가받고 있으며, 화학 산업의 순환 경제 목표에 기여하고 있습니다.

회수 카본 블랙(rCB)

열분해 중에 생성된 고체 숯에는 상당량의 카본 블랙이 포함되어 있습니다. 이는 타이어 제조에 광범위하게 사용되는 강화 재료와 같습니다. 밀링 및 정제 후 회수 카본 블랙(rCB) 고무 배합, 플라스틱, 잉크 및 코팅에서 버진 카본 블랙을 대체할 수 있습니다. 전 세계 카본 블랙 시장이 USD 17십억 2023를 초과하여 rCB를 고부가가치 제품 흐름으로 만들었습니다. ASTM N550 또는 N660 등급에 필적하는 품질 등급을 달성하는 것은 여전히 산업 R&D의 활발한 영역입니다.

강선

타이어 열분해에서 회수된 강철 보강재는 고품질입니다. 제철소 및 재활용 업체에서 쉽게 사용할 수 있는 오염도가 낮은 스크랩 와이어입니다. 단일 트럭 타이어에는 최대 3-5kg의 강철가 포함될 수 있으므로 특히 트럭 및 OTR(비포장 도로) 타이어를 처리하는 대규모 타이어 열분해 작업의 경우 금속 회수가 의미 있는 수익원이 됩니다.

열분해 가스

주로 수소, 메탄, 에탄, 프로판으로 구성된 비응축 가스 부분은 천연 가스보다 발열량이 더 높은 35-45 MJ/m3입니다. 잘 설계된 열분해 시스템에서는 이 가스가 재순환되어 반응기를 가열하고 일단 정상 상태 작동에 도달하면 공정이 크게 진행됩니다. 잉여 가스는 현장 발전에 사용될 수 있습니다. 에너지 자급자족 once steady-state operation is reached. Surplus gas can be used for on-site electricity generation.

타이어 열분해의 환경적 이점

타이어 열분해는 심각한 생태학적 결과를 초래하는 매립, 비축 또는 노천 소각과 같은 기존의 폐타이어 처리 방법에 비해 매력적인 환경 프로필을 제공합니다.

• 타이어를 매립하지 않도록 합니다. EU에서는 타이어 전체를 매립하는 것이 금지되어 있습니다. 영국과 미국의 많은 주. 열분해는 규정을 준수하는 고가치 대체 수명 종료 경로를 제공합니다.
• 감소합니다. 탄소 발자국: 수명 주기 평가에서는 rCB 및 열분해 오일이 화석 유래 등가물을 대체할 때 타이어 열분해가 처녀 물질 생산보다 훨씬 낮은 순 CO2 배출량을 발생시키는 것으로 일관되게 나타났습니다.
• 모기 번식지 제거: 비축된 폐 타이어는 질병을 옮기는 모기의 주요 번식지입니다. 열분해 처리는 이러한 공중 보건 위험을 제거합니다.
• 유해한 재 잔류물 없음: 소각과 달리 열분해는 전문적인 처리가 필요한 독성 비산회를 생성하지 않으며, 배기가스 처리를 통해 대기 배출을 더 쉽게 제어할 수 있습니다.

그러나 책임 있는 운영에는 스크러버, 애프터버너, 연속 스택을 포함하여 엄격한 작업이 필요합니다. 배출 제어 시스템모니터링-고무 열처리 중에 형성될 수 있는 다환 방향족 탄화수소(PAH) 및 기타 휘발성 유기물의 방출을 방지합니다.

타이어 열분해와 기타 폐 타이어 재활용 방법

규제 환경 및 시장 성장

전 세계 타이어 열분해 시장 가치는 다음과 같습니다. 약 USD 780백만 in 2023 폐기물 규제 강화, 재활용 카본 블랙에 대한 수요 증가, 순환 경제 인프라에 대한 투자 증가에 힘입어 연평균 성장률(CAGR)이 7%~2030이상으로 성장할 것으로 예상됩니다.

주요 규제 동인에는 EU 수명 종료가 포함됩니다. 차량 지침, 유럽과 북미 지역의 타이어에 대한 생산자 책임 확대(EPR) 제도, 14th 5개년 계획에 따른 중국의 공격적인 재활용 재료 목표. 이와 동시에 Michelin, Bridgestone 및 Continental 열분해에서 나온 rCB를 포함한 재활용 콘텐츠를 새로운 타이어 생산에 통합하여 열분해 결과물에 대한 직접적인 풀마켓을 창출하는 것을 공개적으로 약속했습니다.

회수된 카본 블랙 품질의 표준화는 업계에서 중요한 이정표입니다. rCB용 ASTM D8178 표준 및 유럽 REACH 규정 준수 프레임워크는 타이어 열분해에서 얻은 rCB가 자신 있게 주류 고무 및 플라스틱 공급망에 들어갈 수 있도록 하는 품질 벤치마크를 제공합니다.

타이어 열분해 산업이 직면한 과제

타이어 열분해는 강력한 기본 원칙에도 불구하고 광범위한 채택을 계속 제한하는 몇 가지 기술 및 상업적 장애물에 직면해 있습니다.

• rCB 품질 일관성: 회수 카본 블랙의 회분 함량, 표면적 및 불순물 수준은 공급 원료 구성 및 공정 조건에 따라 다르므로 프리미엄 고무 배합기.
• 열분해 오일 업그레이드 비용: 원료 열분해유를 운송 등급 연료로 정제하려면 수소 처리 또는 증류 장비에 대한 추가 자본 투자가 필요하므로 프로젝트 복잡성이 증가합니다.
• 공급원료 공급망: 경쟁력 있는 수거 비용으로 일관되고 충분한 양의 타이어 공급을 확보하는 것은 특히 확립된 수거 네트워크 외부의 소규모 운영업체의 경우 물류 문제입니다.
• 허가 및 지역 사회 수용: 열 처리 시설은 많은 곳에서 상당한 규제 조사와 현지 반대에 직면해 있습니다.
• 공동 처리 경쟁: 저비용 연료 대안으로 전체 타이어를 태우는 시멘트 가마는 종종 동일한 수준의 재료 회수를 제공하지 않고 폐 타이어 공급원료에 대한 열분해와 직접 경쟁합니다.

타이어 열분해의 미래

지속적인 혁신은 타이어 열분해의 현재 한계를 해결하고 있습니다. 촉매 열분해-제올라이트나 금속 산화물과 같은 촉매를 반응기에 도입하면 제품 분포를 더 높은 가치의 가벼운 오일 유분으로 전환하고 rCB 순도를 향상시킬 수 있습니다. 전자레인지를 이용한 열분해 잠재적으로 더 낮은 에너지 소비로 더 빠르고 더 균일한 가열을 제공합니다. 그리고 공열분해 플라스틱이나 바이오매스와 같은 다른 폐기물 흐름이 포함된 타이어를 사용하여 제품 수율과 경제성을 최적화하는 방법이 연구되고 있습니다.

지속가능성 요구가 강화되고 순수 재료 비용이 상승함에 따라 타이어 열분해는 틈새 폐기물 관리 기술에서 주류 산업 공정으로 전환할 수 있는 좋은 위치에 있습니다. 프로세스 혁신, 제품 표준화 및 지원 정책 프레임워크의 올바른 조합을 통해 타이어 열분해는 세계에서 가장 지속적인 폐기물 문제 중 하나를 해결하는 가장 실행 가능한 경로 중 하나를 나타냅니다.