Co 및 Mo 분산촉매를 이용한 열가소성수지의 저온열분해

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The energy market is pursuing acceptable government policy in its own right for the purpose of energy security, diversification of energy sources and reduction of greenhouse gas emission from long-term perspective in addition to the economic aspects. Particularly in Korea, which is a resource-poor country, continuous investment and invest in recycling technology is required as part of this policy.
This study investigated the conversion and the yields of oil products from polyethylene, polypropylene and polystyrene by using dispersed Co and Mo catalyst on reaction time and concentration change for knowledging of characteristics at low temperature (425, 450, 475 ℃) pyrolysis and reaction time(20∼80 min, 15 min interval) in a batch reactor. It will be showed the conditions for optimum pyrolysis at reaction temperature 450 ℃ and reaction time 65 min in the polyethylene, 50 min in the polypropylene, 35 min polystyrene. The main components of converted liquid oil from polyethylene and polypropylene were alkane, alkene and polystyrene were styrene and benzene derivatives by GC/MS. The oil products formed during pyrolysis were classified into gas, gasoline, kerosene, diesel and heavy oil according to the domestic specification of petroleum products. The conversion rate was showed as Mo catalyst > Co catalyst > Thermal in all reaction time at reaction temperature 450 ℃ in the case of polyethylene and polypropylene. but in the case of polystyrene showed as Co catalyst > Mo catalyst > Thermal. The conversion and product yields of thermoplastic resins were measured by varying the catalyst concentration of Co and Mo. The conversion of all resins was slightly increased but the effect was not significant. The yield of products was not influenced by the concentration change in products other than specific products(ex, gasoline, kerosene). The conversion rate and yields of the pyrolysis products in polyethylene and polypropylene were highest when Co and Mo catalyst ratio was 50:50. And the conversion rate and yields of the pyrolysis products in polystyrene was highest when Co catalyst ratio was 100 %

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 연구 목적 5
• Ⅱ. 관련 이론 12
• 1. 플라스틱 개요 12
• 1-1. 플라스틱의 종류 12
• 1-2. 플라스틱 제조 공정 12
• 1-2-1. 저밀도 폴리에틸렌 12
• 1-2-2. 폴리프로필렌 13
• 1-2-3. 폴리스티렌 13
• 2. 플라스틱 분해 메커니즘 24
• 2-1. 열분해 24
• 2-1-1. 열분해 유형 및 이론 24
• 2-1-2. 열분해 기구 27
• 2-2. 촉매분해 36
• 3. 플라스틱 재활용 기술 40
• 3-1. 서론 40
• 3-2. 재활용방법 43
• 3-2-1. 재료 재활용 43
• 3-2-2. 에너지 재활용 45
• 3-2-3. 화학적 재활용 47
• Ⅲ. 실험재료 및 방법 50
• 1. 시료 50
• 2. 실험장치 50
• 3. 실험방법 59
• 3-1. 열가소성 수지의 최적 열분해 조건 파악 59
• 3-2. 열가소성 수지의 Co 및 Mo 촉매 열분해 생성물의 성분 분석 59
• 3-3. Co 및 Mo 촉매에 의한 열가소성 수지의 반응시간별 생성물 수율 측정 60
• 3-4. Co 및 Mo 촉매 농도 변화에 따른 열가소성 수지의 전환율 및 생성물 수율 측정 60
• 4. 분석방법 61
• Ⅳ. 실험결과 및 논의 64
• 1. 열가소성 수지의 최적 열분해 조건 파악 64
• 1-1. 폴리에틸렌(PE) 수지 64
• 1-2. 폴리프로필렌(PP) 수지 65
• 1-3. 폴리스티렌(PS) 수지 66
• 2. 열가소성 수지의 Co 및 Mo 촉매 열분해 생성물의 성분 분석 68
• 3. Co 및 Mo 촉매에 의한 열가소성 수지의 반응시간별 생성물 수율 측정 82
• 3-1. 폴리에틸렌(PE) 수지 82
• 3-2. 폴리프로필렌(PP) 수지 89
• 3-3. 폴리스티렌(PS) 수지 96
• 4. Co 및 Mo 촉매 농도 변화에 따른 열가소성 수지의 전환율 및 생성물 수율 측정 103
• 4-1. Co 촉매 농도변화에 따른 전환율 및 생성물 수율 변화 103
• 4-2. Mo 촉매 농도변화에 따른 전환율 및 생성물 수율 변화 104
• 4-3. Co 촉매 및 Mo 촉매 혼합비율 변화에 따른 전환율 및 생성물 수율 변화 119
• Ⅴ. 결론 128
• 참고문헌 130

참고문헌 (Reference)

1 Y. Saeki, "일본 에너지학회지", 72(11), 1993

2 K. Murata, "“화학경제(일본)”", 42(5월), 69, 1995

3 H. Kamiya, T.Inoue, M. Ishikawa, K. Motoda, Hideaki Fujiyoshi, "“리사 이클의 화학기술”", 화학공업(일본), 4月, 1997

4 강윤영, "『제2차 에너지 기본계획』", 한국자원공학회, 산업통상자원부, 2014

5 서인석, "“폐플라스틱 리사이클링”", 고분자기술, 36, 9, 1996

6 최정욱, "“폐플라스틱 열분해 기술”", 고분자기술, 36, 38, 1996

7 김성수, 정수현, 나정걸, "“고분자 폐기물 재활용 기술”", KIC News, 10(3) 1-9, 2007

8 환경부, "“제3차 자원재활용 기본계획”", 환경부, 2003

9 신대현, "“폐플라스틱의 소각 처리 기술”", 고분자기술, 36, 52, 1996

10 김상범, 최명재, "“폐플라스틱의 재활용 기술 동향”", 공업화학전망, 10(3), 10-21, 2007

11 신대현, 최익수, 윤왕래, "“폐플라스틱의 화학적 재활용과 열분해 유화기술”", 한국고분자학회, Polymer Science and Technology, 13(3), 322-331, 2002

12 김규연, 오길종, 박경언, 김성범, "“폐플라스틱의 친환경적 관리방안에 관한 연구(Ⅰ)”", 국립환경연구원, 2001

13 박석환, 정문식, 이대성, 박충희, "“폐합성수지 감량화 및 처리 재활용 방안 에 관한 연구”", 한국환경과학연구협의회, 한국환경과학연구협의회, 1993

14 신대현, 이경환, "“열가소성 폐플스틱의 열분해에 의한 오일 생산에서 플라 스틱 종류의 영향”", 한국폐기물학회지, 21(6), 645-651, 2004