폐플라스틱의 탄소중립 합성석유 제조기술

A06

 특허: 슬러리 기포탑 반응기를 이용한 경유/ 휘발유 고함량 합성연료제조법

Carbon-neutral Synfuel Production from Waste Plastics

기술완성도-TRL7 :유사 상용품개발

한줄 기술 요약

폐플라스틱, 폐목재 등 폐기물로 만든 열분해유를 가스화하고 만들어진 합성가스를 탄소중립인 디젤유 및 항공유 등 액체연료로 전환하는 기술

저온 FT(Fisher-Tropsch) 반응에 주로 적용하는 슬러리 기포탑 반응기(SBCR) 내에서 합성가스와 촉매를 반응시켜 경유 또는 휘발유의 함량이 증가된 합성연료를 낮은 단가와 효율적인 생산이 가능하도록 최적 공정을 제공하는 기술임

개발배경 및 해결과제

  • 석탄을 가스화하여 기름을 만들기 위해 개발된 석탄액화 기술을 활용한 기술로
  • 폐기물 열분해유를 석탄가스화기로 가스화하고 이를 직접 경유와 휘발유로 만들어 탄소중립 합성석유를 환경친화적으로 생산하는 기술임

기술의 우수성

  • 폐플라스틱 및 폐목재를 합성석유로 전환하고 미활용가스(Off-gas)를 가스엔진에 의해 전기를 생산하여 오염물질 발생이 거의 제로인 친환경적인 폐기물 처리 기술
  • 상용급 폐기물 처리 설비에 필요한 규모의 설계 및 제작운전이 곧바로 가능하며, 개발된 중소형 액화기술은 독보적인 기술임
  • 액화공정에 사용되는 촉매의 유연성이 높아 주입되는 가스의 조성 및 불순물 처리 단계를 간소화 하여 전체 투자비용을 낮추고 운전비용 최소화
  • 열분해유를 합성가스로 안정적인 전환이 가능하며 왁스의 생성을 줄여 낭비되는 자원 최소화

기술의 차별성

  • 기존 고온FT보다 낮은 온도와 압력으로 경유 및 휘발유 생성이 가능하여 비용 절감
  • 반응기 및 촉매의 성능 향상과 공정 단순화로 초기 투자비가 저렴하고 운전이 용이하여 운전비용 절감
  • 폐플라스틱과 바이오매스의 액화공정(FT반응) 이후 남은 오프가스로 전기를 생산함으로써 에너지 효율성 증가
  • 이산화탄소 외의 공해물질 배출이 거의 없어 친환경적이며 폐기물로부터 생산된 탄소중립 연료로 비행기 및 선박 연료의 탈탄소화를 가능하게 함
기술자료 다운로드
기술상담 예약 신청

구현방법

  • 폐기물을 열분해하여 생산된 저급 기름을 가스화하여 생성한 합성가스를 슬러리 기포탑 반응기에 공급하고 온도를 290도에서 300도로 조절하여 FT반응을 수행함
  • FT반응 수행 시, 경유 및 휘발유의 수율을 높이기 위해 Fe-Cu-K-SiO2 로 구성되는 Fe계 촉매를 사용하여 전체 생성물 중 최대 35%의 경유 및 15%의 휘발유를 생성하고 왁스는 최소 5%를 생성함

활용분야

  • 폐플라스틱 친환경 연료화
  • 폐유 고급화
  • 바이오매스 연료화
  • 폐목재 연료화

적용제품

  • 탄소중립 디젤 및 항공유
  • 석유화학 제품
  • 폐기물 처리공정
  • 폐플라스틱 발전기

기술동향

  • 상용화가 가능한 합성석유 제조 기술은 국내에서 현재까지 개발된 바 없으며, 해외의 경우 남아공 및 중국 등 대형 액화 기술은 있으나 폐기물에 적용 가능한 중소형 합성 석유 기술은 거의 없음
  • 한국에너지기술연구원이 보유하고 있는 기술은 중소형 액화 공장 건설이 가능하고 전처리 및 후처리를 간단하게 하여 투자비를 절감할 수 있고 경제성이 있음

시장전망

  • 폐기물 친환경 탄소중립 연료 생산 플랜트는 전세계적으로 1000기 이상의 수요가 예상되고 한기당 500억 기준으로 50조원 규모의 시장이 예상됨.
  • 폐기물을 에너지로 만드는 Waste to Energy (WTE)의 경우, 2019년 310억 달러 규모였고, 2020년부터 2027년 연평균 7.4%씩 성장하여 2027년 620억 달려 규모의  시장이 예상됨