KR100746219B1

KR100746219B1 - 바이오디젤 제조장치

Info

Publication number: KR100746219B1
Application number: KR1020060066923A
Authority: KR
Inventors: 양해경
Original assignee: 양해경; 한국대체에너지기술(주)
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2007-08-08

Abstract

본 발명은 특히 간단한 구조로 구성하여 저렴한 비용으로 장치를 제작 할 수 있어 수요자에게 저가공급이 가능하며, 장소에 제한받지 않도록 이동 설치가 용이한 바이오디젤 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물성 유지를 저장하는 유지저장탱크와, 유지저장탱크에 저장된 유지를 필터를 거친 후 제7밸브로 개폐하며 이송시키는 공급펌프와, 식물성 유지에 혼합되게 공급펌프를 이용하여 공급되는 수산화나트륨 및 메탄올을 혼합하여 저장하는 메톡시저장탱크와, 공급펌프에 연결되어 유지의 이송, 순환, 완성디젤을 배출하는 솔레노이드밸브부와, 솔레노이드밸브부에 연결되어 유지를 공급받으며 상부에는 촉매탱크 및 수위센서가 형성되고, 내부 바닥에는 필터를 거쳐 제8밸브로 개폐되게 구성된 워시린스탱크가 형성되며, 워시린스탱크에 충진된 유지가 제8밸브를 통해 공급되게 하부에 형성되고, 워시린스탱크를 관통하여 메톡시가 공급되도록 연결되는 반응탱크가 형성되는 한편, 반응탱크의 일측에는 히터가 형성되며, 하부는 제5밸브 및 제6밸브를 통해 공급펌프에 연결되어 이루어지는 반응부와, 워시린스탱크의 내부 압력을 나타내는 압력계가 상부에 형성되고, 반응부의 내부를 관통하여 냉각수를 순환시키도록 형성된 냉각탱크가 압력계에 연결되어 반응부의 일측에 형성되며, 냉각탱크의 일측에는 온도계 및 공냉장치가 형성된 냉각부와, 반응부의 하부에는 이동을 위한 이동수단이 형성된 것을 특징으로 한다.

바이오디젤, 솔레노이드밸브, 반응부, 촉매탱크

Description

바이오디젤 제조장치{Bio diesel production device}

도 1은 종래의 바이오디젤 제조장치의 반응기를 도시한 단면도,

도 2는 종래의 바이오디젤 제조장치를 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 전면사시도,

도 4는 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 배면사시도,

도 5는 본 발명에 따른 반응부의 종단면도,

도 6은 본 발명에 따른 반응부의 내부투영도,

도 7은 본 발명에 따른 솔레노이드밸브부의 확대도,

도 8은 본 발명에 따른 반응부의 반응탱크 투영확대도,

도 9는 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 개략도,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 유지저장탱크 20,31 : 공급펌프

21,51c : 필터 22 : 제7밸브

30 : 메톡시저장탱크 40 : 솔레노이드밸브부

41 : 제1밸브 42 : 제2밸브

43 : 제3밸브 44 : 제4밸브

50 : 반응부 51 : 워시린스탱크

51a : 촉매탱크 51b : 수위센서

51d : 제8밸브 52 : 반응탱크

52a : 회전축 52a' : 배수홀

52b : 제5밸브 52c : 제6밸브

52d : 교반팬 52d' : 원판

52d" : 격판 52d'" : 연결대

52e : 교반날개 60 : 냉각부

61 : 압력계 62 : 냉각탱크

63 : 온도계 70 : 이동수단

100 : 바이오디젤제조장치 H : 히터

본 발명은 바이오디젤 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 구성하여 저렴한 비용으로 장치를 제작할 수 있어 수요자에게 저가공급이 가능하며, 장소에 제한받지 않도록 이동 설치가 용이한 바이오디젤 제조장치에 관한 것이다.

현재 우리가 사용하고 있는 에너지원은 대부분 석유, 석탄 등과 같은 화석원료이므로 에너지 수급, 환경오염 등 많은 문제를 노출하고 있다.

따라서, 이를 해결하기 위한 다양한 형태의 대체 에너지원 개발 노력이 활발 하게 이루어지고 있으며, 그 중에 하나가 생물체가 만들어내는 유기물인 바이오매스(Biomass)로부터 생산되는 지속가능한 원료인 바이오원료(Biofuel)가 있다.

바이오원료의 종류로는 바이오에탄올(Bioethanol), 메탄올(Methanol), 바이오디젤(Biodiesel), 메탄가스 등이 있으며, 이중 동물 또는 식물의 지방 또는 재생유지로부터 만들어지는 바이오디젤이 운송수단의 원료, 즉 디젤 엔진의 원료로 가 장 널리 사용되고 있다.

상기 바이오디젤의 원료유를 제조하는 선행기술로서는 대한민국 공개특허공보 제1989-0002403호 및 공개특허공보 제1990-0003894호, 공개특허공보제1999-024529호 등에 공개되어 있다.

또한, 폐식용유를 이용한 바이오디젤의 생산에 관해서는 폐식용유의 원료화에 관한 연구자료가 발표된 바 있으나 실제적으로 제조기술은 확립되지 않은 실정이다.

한편, 상기 바이오디젤을 제조하기 위한 종래의 바이오디젤 제조장치의 일실시예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 바이오디젤 제조장치는 에스테르화 반응기(110)의 외부에는 온도센서(101), 가열장치(103), 냉각기(105), 온도조절장치(104)가 구비되어 있고, 반응기(110)의 내부에는 모터(108)축에 교반기(102)가 수직방향으로 장착되어 있다.

반응물인 식용유를 상기 반응기(110)의 시료주입구(109)로 투입하고 별도의 혼합장치를 통해 촉매가 용해된 메탄올을 반응기(110)의 내부로 투입한 후, 가열하 는 동시에 혼합하면서 에스테르화 반응을 시키고, 반응기(110)의 외벽에 설치된 냉각기(105)의 물주입구(106)와 출구(107)를 통해 냉각한다.

상기 반응기(110)에서 에스테르화 반응이 종료되면 저장탱크(112)로 이송하여 증류탑(113)에서 메탄올을 증류시켜 콘덴서(114)에서 응축하여 저장조(115)로 이송하고, 증류탑(113) 하부로부터 글리세린과 메틸에스테르를 회수하여 저장조(116) 에서 글리세린을 분리한 후, 이송장치(117)와 저장조(118)를 거쳐 제2증류탑(119)에서 증류시켜 분리기(120)를 거쳐 메틸에스테르는 저장조(121)에 회수하고 가스는 배출기(122)를 통해 외부로 배출하여 바이오디젤을 생산하는 것이다.

그러나, 상기 반응기(110)에 원료(메탄올, 촉매, 식용유)를 투입하기 위해서는 일정량의 식용유를 상기 반응기(110)에 투입하고, 촉매를 메탄올에 용해시키기 위하여 별도의 혼합기에서 촉매와 메탄올을 혼합하여 식용유와 일정비율로 혼합될 수 있도록 반응기(110)에 투입시켜 에스테르화 반응이 일어나도록 하는데 이러한 방식을 이용하여 바이오디젤을 생산하기 위해서는 일정 시간간격으로 촉매를 메탄올에 용해시키는 작업이 별도로 선행되어야 하며, 촉매가 용해된 메탄올과 식용유를 일정비율로 혼합하여 상기 반응기(110)에 투입할 수 밖에 없어 작업시간과 인력이 많이 소요될 뿐만 아니라, 제조공정이 매우 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 상기 반응기(110)에 투입되는 상기 원료가 균일하게 혼합되어야 에스테르화반응이 잘 수행될 수 있으나, 이를 수행하기 위해서는 별도의 혼합장치를 설치할 수 없으므로 바이오디젤 제조장치의 제작비용이 많이 소요되었으며, 특히 에스테르화과정을 수행하기 위하여 상기 반응기(110)에 원료를 공급하는 작업이 부분 적으로 수동으로 이루어져 바이오디젤을 대량생산할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 네 방향으로 순환 분산되게 형성된 솔레노이드밸브부를 이용하여 식물성유지의 공급 및 메톡시와의 반응을 위한 순환, 완성된 바이오디젤을 운송하는 과정을 솔레노이드밸브의 일률적인 개폐작용을 이용하여 제조공정의 자동화 및 단순화가 되도록 구조가 개선된 바이오디젤 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 반응부의 반응탱크 내부로 연통되는 솔레노이드밸브부의 제3밸브를 통해 순환되는 반응유체의 분사력을 이용하여 회전축에 고정된 교반팬이 회전되어 반응탱크의 내부에서 반응유체가 소용돌이 형태로 교반되는 동시에 회전축의 하부에 형성된 교반날개가 동시에 회전되면서 반응유체를 상승과 하강시켜 교반을 극대화시키도록 구조가 개선된 바이오디젤 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 반응부는 워시린스탱크와 반응탱크가 일체화 구조로 구성되고, 반응부의 하부에 이동수단을 형성하여 설치장소에 제한을 받지 않으며, 이동수단을 통한 이동성이 증대되도록 구조가 개선된 바이오디젤 제조장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 식물성 유지를 저장하는 유지저장탱크와,

유지저장탱크에 저장된 유지를 필터를 거친 후 제7밸브로 개폐하며 이송시키는 공급펌프와,

식물성 유지에 혼합되게 공급펌프를 이용하여 공급되는 수산화나트륨 및 메탄올을 혼합하여 저장하는 메톡시저장탱크와,

공급펌프에 연결되어 유지의 이송, 순환, 완성디젤을 배출하는 솔레노이드밸브부와,

솔레노이드밸브부에 연결되어 유지를 공급받으며 상부에는 촉매탱크 및 수위센서가 형성되고, 내부 바닥에는 필터를 거쳐 제8밸브로 개폐되게 구성된 워시린스탱크가 형성되며, 워시린스탱크에 충진된 유지가 제8밸브를 통해 공급되게 하부에 형성되고, 워시린스탱크를 관통하여 메톡시가 공급되도록 연결되는 반응탱크가 형성되는 한편, 반응탱크의 일측에는 히터가 형성되며, 하부는 제5밸브 및 제6밸브를 통해 공급펌프에 연결되어 이루어지는 반응부와,

워시린스탱크의 내부 압력을 나타내는 압력계가 상부에 형성되고, 반응부의 내부를 관통하여 냉각수를 순환시키도록 형성된 냉각탱크가 압력계에 연결되어 반응부의 일측에 형성되며, 냉각탱크의 일측에는 온도계 및 공냉장치가 형성된 냉각부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 솔레노이드밸브부는 'X'형상으로 교차된 중앙이 공급펌프에 연결되며, 각각의 솔레노이드 작동으로 개폐되는 제1밸브는 반응탱크의 하부에 연결되고, 제2밸브는 워시린스탱크의 상부로 연결되며, 제3밸브는 반응탱크의 상부로 연결되는 한편, 제4밸브는 완성디젤을 배출할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1,2,3,4밸브는 제1밸브와 제3밸브가 마주보게 형성되고, 제2밸브와 제4밸브가 마주보게 형성되어 네 방향으로 분산되게 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 반응부의 반응탱크는 내부를 수직으로 관통하며 외주면에 유지가 공급되는 배수홀이 형성된 회전축이 형성되며, 회전축의 상부에는 제3밸브가 연통되는 위치에 물레방아 형상의 교반팬이 구성되고, 회전축의 하부에는 교반날개가 고정되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응부는 교반팬에 의해 교반작용이 소용돌이 형상으로 이루어지는 동시에 교반날개에 의해 수직방향의 와류를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 반응부의 교반팬 및 교반날개는 제3밸브를 통해 순환되는 반응유체의 분출력에 의해 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응부의 하부에는 이동을 위한 이동수단이 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 전면사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 배면사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 반응부의 종단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 반응부의 내부투영도이고, 도 7은 본 발명에 따른 솔레노이드밸브부의 확대도이며, 도 8은 본 발명에 따른 반응부의 반응탱크 투영확대도이고, 도 9는 본 발명에 따른 바이오디젤 제조장치의 개략도이다.

도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바이오디젤 제조장치는 식물성 유지를 저장하는 유지저장탱크(10)와, 유지저장탱크(10)에 저장된 유지를 필터(21)를 거친 후 제7밸브(22)로 개폐하며 이송시키는 공급펌프(20)와, 식물성 유지에 혼합되게 공급펌프(31)를 이용하여 공급되는 수산화나트륨(NaOH) 및 메탄올을 혼합하여 저장하는 메톡시저장탱크(30)와, 공급펌프(20)에 연결되어 유지의 이송, 순환, 완성디젤을 배출하는 솔레노이드밸브부(40)와, 솔레노이트밸브부(40)에 연결되어 유지를 공급받으며 상부에는 촉매탱크(51a) 및 수위센서(51b)가 형성되고, 내부 바닥에는 필터(51c)를 거쳐 제8밸브(51d)로 개폐되게 구성된 워시린스탱크(51)가 형성되며, 워시린스탱크(51)에 충진된 유지가 제8밸브(51d)를 통해 공급되게 하부에 형성되고, 워시린스탱크(51)를 관통하여 메톡시가 공급되도록 연결되는 반응탱크(52)가 형성되는 한편, 반응탱크(52)의 일측에는 히터(H)가 형성되며, 하부는 제5밸브(52b) 및 제6밸브(52c)를 통해 공급펌프(20)에 연결되어 이루어지는 반응부(50)와, 워시린스탱크(51)의 내부 압력을 나타내는 압력계(61)가 상부에 형성되고, 반응부(50)의 내부를 관통하여 냉각수를 순환시키도록 형성된 냉각탱크(62)가 압력계(61)에 연결되어 반응부(50)의 일측에 형성되며, 냉각탱크(62)의 일측에는 온도계(63) 및 공냉장치(64)가 형성된 냉각부(60)와, 반응부(50)의 하부에는 이동을 위한 이동수단(70)이 형성되어 바이오디젤제조장치(100)가 구성된다.

상기 유지저장탱크(10)는 식물성 유지를 저장한다.

아울러, 식물성 유지는 유채꽃에서 정제되어진 기름이나 대두유 또는 동물성 지방, 폐식용유를 이용하도록 구성된다.

그리고, 공급펌프(20)는 유지저장탱크(10)에 저장된 유지를 필터(21)를 거친 후 제7밸브(22)로 개폐하며 이송시키도록 구성된다.

즉, 공급펌프(20)는 컨트롤박스(도면상 미도시)에서 작동스위치를 작동하게 되면 흡입력이 작동되는 펌프로서, 유지저장탱크(10)와 배관으로 연통되게 연결되며, 필터(21)는 유지에 함유된 불순물이나 이물질을 걸러 바이오디젤의 제조시 고순도의 완성 디젤을 제조가능하도록 구성된 것이다.

한편, 메톡시저장탱크(30)는 식물성 유지에 혼합되게 공급펌프(31)를 이용하여 워시린스탱크(51)를 배관(도면번호 미도시)을 이용하여 관통되며 반응탱크(52)로 직접 공급되는 메톡시를 저장하도록 구성된 것이다.

아울러, 솔레노이드밸브부(40)는 공급펌프(20)에 연결되어 유지의 이송, 반응을 위한 순환, 완성디젤을 배출하는 역활을 하도록 구성된다.

더불어, 상기 솔레노이드밸브부(40)는 'X'형상으로 교차된 중앙이 공급펌프(20)에 연결되며, 각각의 솔레노이드 작동으로 개폐되는 제1밸브(41)는 반응탱크(52)의 하부에 연결되고, 제2밸브(42)는 워시린스탱크(51)의 상부로 연결되며, 제3밸브(43)는 반응탱크(52)의 상부로 연결되는 한편, 제4밸브(44)는 완성디젤을 배출할 수 있도록 구성된다.

즉, 제1,2,3,4밸브(41,42,43,44)는 제1밸브(41)와 제3밸브(43)가 마주보게 형성되고, 제2밸브(42)와 제4밸브(44)가 마주보게 형성되어 네 방향으로 분산되게 구성되는 것이다.

그리고, 반응부(50)는 솔레노이트밸브부(40)에 연결되어 유지를 공급받으며 상부에는 촉매탱크(51a) 및 수위센서(51b)가 형성되고, 내부 바닥에는 필터(51c)를 거쳐 제8밸브(51d)로 개폐되게 구성된 워시린스탱크(51)가 형성되며, 워시린스탱크(51)에 충진된 유지가 제8밸브(51d)를 통해 공급되게 하부에 형성되고, 워시린스탱크(51)를 관통하여 메톡시가 공급되도록 연결되는 반응탱크(52)가 형성되는 한편, 반응탱크(52)의 일측에는 반응유체(유지와 메톡시의 혼합물)가 활발한 반응이 일어나도록 열을 발생시키는 히터(H)가 형성되며, 하부는 제5밸브(52b) 및 제6밸브(52c)를 통해 공급펌프(20)에 연결되어 구성된다.

이러한, 촉매탱크(51a)는 산 또는 알카리 촉매를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 반응시 바이오디젤의 알카리성분을 중성화시킬 수 있는 PH농도가 산성인 촉매를 사용하는 것이 바람직하며, 반응이 진행되는 동안 촉매탱크(51a)가 개방되면서 일정한 분량의 촉매가 배관(도면번호 미도시)을 통해 워시린스탱크(51)를 관통하여 반응탱크(52)로 직접유입되도록 구성된 것이다.

또한, 수위센서(51b)는 워시린스탱크(51)에 공급펌프(20)의 작동으로 공급된 유지의 충진량을 확인하기 위해 구성된 것이다.

아울러, 워시린스탱크(51)는 원통형상이며 반응탱크(52)와 분리판(도면번호 미도시)으로 분리되며, 외부는 볼트와 너트를 이용하여 체결되고, 공급펌프(20)의 작동으로 공급되는 유지를 공급받아 충진되며, 필터(51c)에 의해 이물질이나 불순 물을 제거한 후 제8밸브(51d)의 솔레노이드 작동으로 개방 및 폐쇄작용에 따라 공급과 차단을 이용하여 반응탱크(52)의 내부로 공급되도록 구성된 것이다.

한편, 반응탱크(52)는 전체가 원통형상이고 반응탱크(52)는 내부를 수직으로 관통하며 외주면에 유지가 공급되는 배수홀(52a')이 형성된 회전축(52a)이 형성되고, 회전축(52a)의 상부에는 제3밸브(43)가 연통되는 위치에 물레방아 형상의 교반팬(52d)이 구성된다.

그리고, 교반팬(52d)은 상하에 위치된 한 쌍의 원판(52d')사이에 수직되게 격판(52d")이 다수개가 용접방식으로 원주방향을 따라 고정되고, 상부에 위치된 원판(52d')에는 회전축(52a)에 볼트를 이용하여 체결하기 위한 연결대(52d'")로 구성된다.

이러한, 회전축(52a)은 중공되어 있으며, 중공된 내부로 워시린스탱크(51)의 제8밸브(51d)에 연결된 배관이 삽입되어 워시린스탱크(51)에 공급된 유지가 반응탱브(52)의 내부로 흘러들게 되게 구성된다.

또한, 반응탱크(52)는 내부를 수직으로 관통하며 외주면에 유지가 공급되는 배수홀(52a')이 형성된 회전축(52a)이 형성되며, 회전축(52a)의 하부에는 제1밸브(41)가 연통되는 위치에 교반날개(52e)가 구성된다.

아울러, 교반날개(52e)는 프로펠라 형상이며, 중앙이 회전축(52a)에 볼트를 이용하여 고정되게 구성된다.

그리고, 반응부(50)는 교반팬(52d)에 의해 교반작용이 소용돌이 형상으로 이루어지는 동시에 교반날개(52e)에 의해 수직방향의 와류를 형성하도록 구성된다.

아울러, 반응부(50)의 교반팬(52d) 및 교반날개(52e)는 제3밸브(43)를 통해 순환되는 유지 및 매톡시의 분출력에 의해 회전되도록 구성되는 것이다.

더불어, 냉각부(60)는 워시린스탱크(51)의 내부 압력을 나타내는 압력계(61)가 상부에 형성되고, 반응부(50)의 내부를 관통하여 냉각수를 순환시키도록 형성된 냉각탱크(62)가 압력계(61)에 연결되어 반응부(50)의 일측에 형성되며, 냉각탱크(62)의 일측에는 온도계(63) 및 공냉장치(64)가 구성된다.

그리고, 압력계(61)는 냉각부(60)와 워시린스탱크(51)의 내부 압력을 표시하며, 온도계(63)는 냉각부(60)로 공급되어 반응부(50)의 내부로 순환되는 냉각수의 온도변화를 표시하기 위하여 구성된다.

한편, 냉각탱크(62)에는 외부로부터 냉각수를 공급하는 공급장치(도면상 미도시)의 작동으로 냉각수를 공급하며 배수하도록 구성된다.

아울러, 냉각탱크(62)의 방열작용을 향상시키기 위해 공기를 이용한 냉각방식으로 작동하는 공냉장치(64)가 냉각탱크(62)의 하부에 배관으로 연결되어 온도가 상승한 냉각수를 순환시켜 냉각시키도록 구성된다.

그리고, 공냉장치(64)는 사각형상으로 형성된 하우징(도면번호 미도시)의 내부에 다수개의 방열판(도면번호 미도시)이 형성되며, 방열판의 사이를 지그재그형식으로 관통하는 반응부(50)의 내부 열에 의해 온도가 상승한 냉각수가 순환되도록 구성된다.

또한, 반응부(50)의 하부에는 이동을 위한 바퀴와 같은 이동수단(70)이 형성되어 작업장소를 옮기거나 이동이 편리하도록 구성된다.

즉, 이동수단(70)은 캐스터 등과 같이 잠금장치가 형성되어 이동 후 고정이 가능하도록 구성될 수 있으며, 인력을 이용하여 바이오디젤제조장치(100)를 이동가능한 구조로 구성가능하고, 다른 방법으로는 모터의 동력을 이동수단(70)에 전달하여 기계적인 구동방식으로도 구동하여 이동가능하도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 바이오디젤제조장치(100)를 이용하여 바이오디젤을 제조하기 위해서는 유지저장탱크(10)에 식물성유지나 동물성유지 또는 폐식용유를 채운다.

그리고, 메톡시저장탱크(30)에는 메톡시를 충진하며, 촉매탱크(51a)에는 PH농도가 산성인 촉매를 충진한 후 제조과정에 필요한 준비작업을 시행한다.

이후, 바이오디젤제조장치(100)에 형성된 컨트롤박스(도면상 미도시)를 이용하여 전원을 인가하게 되면, 공급펌프(20)가 작동하게 된다.

이러한, 공급펌프(20)가 작동하게 되면 제7,8,2밸브(22,51d,42)가 순차적으로 개방되며 나머지 밸브는 모두 폐쇄상태를 유지하고, 이러한 작용으로 유지저장탱크(10)에 저장된 유지가 필터(21)를 거쳐 이동되면 제7밸브(22)가 개방되어 이송되게 된다.

다음으로, 제7밸브(22)를 거친 유지는 공급펌프(20)를 지나 솔레노이드밸브부(40)로 공급된다.

이렇게, 솔레노이드밸브부(40)로 공급된 유지는 제2밸브(42)가 개방되는 동시에 제2밸브(42)에 연결된 배관이 삽입된 워시린스탱크(51)의 내부로 공급시키고, 필터(51c)에 의해 걸러진 유지가 필터(21)에 의해 이차로 걸러져 불순물이 없는 상태의 유지를 제8밸브(51d)의 개방작용으로 반응탱크(52)의 내부에 형성된 회전축(52a)에 유입시킨 후, 배수홀(52a')를 통해 반응탱크(52)에 공급된다.

이러한, 워시린스탱크(51)의 내부에는 유지가 충진되는 과정이 진행되는 동시에 메톡시저장탱크(30)에 연결된 공급펌프(31)및 유지저장탱크(10)에 연결되어 유지를 공급하는 공급펌프(20)가 동시에 가동되게 된다.

한편, 공급펌프(31)의 작동으로 이동되는 메톡시는 워시린스탱크(51)를 상부로부터 삽입관통하여 반응탱크(52)의 내부로 연통되게 노출되는 배관(도면번호 미도시)을 통해 직접 공급되게 된다.

이때, 반응탱크(52)의 일측에 설치되어 반응탱크(52)의 내부로 돌출되는 히터(H)를 컨트롤박스로부터 작동시킨다.

즉, 반응탱크(52)의 내부에 유지저장탱크(10)로부터 공급된 유지와 메톡시저장탱크(30)에서 공급된 메톡시가 유지:메톡시=4:1비율이 되도록 하며 교반팬(52d)이 잠길 정도로 충진한다.

여기서, 메톡시에 함유된 수산화나트륨(NaOH)의 농도는 0.5wt%의 비율이 되도록 혼합하여 반응탱크(52)의 내부로 공급된 메톡시도 제7,8,2밸브(22,51d,42)를 순차적으로 이동하여 순환하면서 반응탱크(52)에 충진되어 사용된다.

이후, 반응탱크(52)에서 바이오디젤을 제조하기 위한 화학적 반응을 발생키시키 위해, 먼저, 히터(H)를 작동시키게 되면 60~80℃범위로 발열하게 되고, 동시에 공급펌프(20)를 작동시키는 동시에 제5,6,3밸브(52b,52c,43)는 개방되고, 나머 지 밸브는 모두 폐쇄상태가 된다.

다음으로, 공급펌프(20)의 작동으로 반응탱크(52)의 내부에 충진된 유지와 메톡시가 제5,6,3밸브(52b,52c,43)의 순서를 따라 순환하게 되는 데, 제3밸브(43)을 통해 배출되는 반응유체가 혼합되면서 교반팬(52d)의 격판(52d")에 부딪히게 되어 교반팬(52d)이 물레방아가 회전하는 방식으로 회전되면서 회전축(52a)를 회전시키면, 회전축(52a)의 하부에 고정된 교반날개(52e)가 동시에 회전하게 된다.

즉, 교반팬(52d)의 회전력에 의해서는 반응탱크(52)에 충진된 반응유체가 소용돌이 작용으로 교반되고, 동시에 회전되는 교반날개(52e)에 의해서는 소용돌이 작용으로 교반되는 반응유체가 반응탱크(52)의 내부에서 하부로 시작하여 상부로 수직이동하는 작용을 하여 교반효과를 최대화 시키게 된다.

이때, 반응탱크(52)의 내부에서는 반응유체가 아래의 반응식과 같이 에스테르 반응을 일으켜 에스테르화 기름을 생성하게 되는 것이다.

상기와 같은, 반응으로 제조된 에스테르화 기름은 반응탱크(52)의 내부에서 두개의 층으로 분리되는데, 상부에는 지방산 메틸에스테르층이 위치되며, 하부에는 글리세린층이 위치된다.

한편, 지방산 메틸에스테르층과 글리세린층으로 분리된 에스테르화 기름에는 고체성분이 존재하는 경우에는 고체성분이 침전된 후, 글세린층을 분리하기 위하여 제5밸브(52b)를 제외한 모든 밸브를 폐쇄시키고 공급펌프(20,31)의 작동을 멈춘 상태로 제5밸브(52b)를 개방하여 글리세린층을 드레인시켜 저장탱크(도면상 미도시)에 저장하여 후처리 하게 된다.

다음 단계로, 글리세린층이 분리된 메틸에스테르층은 내부에 불순물 및 수분을 제거하기 위하여 제5,6,2밸브(52b,52c,42)만을 개방하고, 나머지 모든 밸브는 폐쇄하여 공급펌프(20)을 가동시켜 워시린스탱크(51)로 이동시켜 정제작업을 거쳐 고순도의 바이오디젤을 제조한다.

마지막으로, 바이오디젤의 PH농도를 측정하여 메틸에스테르가 반응이 완성되지 않아 알카리성의 측정결과가 나오게 되면 촉매탱크(51a)에 담겨진 PH농도 값이 산성인 촉매를 혼합하여 중화시켜 PH농도 측정값이 중성이 되도록 한다.

이렇게, 제조된 바이오디젤을 배출하는 방법은 두 가지로 구분 작동할 수 있는데 첫째 방법은, 제8밸브(51d)만을 개방하고, 나머지 밸브는 폐쇄한 상태에서 제8밸브(51d)에 연결된 드레인포트를 이용하여 바이오디젤저장탱크(도면상 미도시)에 저장하여 바이오디젤제조작업을 완료하게 된다.

아울러, 제조된 바이오디젤을 배출하는 두번째 방법은, 모든 밸브를 폐쇄한 상태에서 공급펌프(20)을 작동시킨 후, 제1,4밸브(41,44)만을 개방하여 제1,4밸브(41,44)의 순서를 통해 이동시켜 바이오디젤저장탱크에 저장하여 바이오디젤제조작업을 완료하는 방식을 선택적으로 사용가능한 이점이 있어 바이오디젤의 배출을 위한 장치의 파손이나 이상이 발생하였을 때에도 유동적으로 사용이 가능하다.

그리고, 바이오디젤제조장치(100)의 모든 밸브를 개방시켜 장치내에 존재하는 잔존 기름을 배출하고 세척작업을 통해 작업공정이 완료된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 네 방향으로 순환 분산되게 형성된 솔레노이드밸브부를 이용하여 식물성유지의 공급 및 메탄올과의 반응을 위한 순환, 완성된 바이오디젤을 운송하는 과정을 솔레노이드밸브의 일률적인 개폐작용을 이용하여 제조공정의 자동화 및 단순화 되도록 구조가 개선되는 효과가 있다.

그리고, 반응부의 반응탱크 내부로 연통되는 솔레노이드밸브부의 제3밸브를 통해 순환되는 유지 및 메탄올의 분사력을 이용하여 회전축에 고정된 교반팬을 회전시켜 반응탱크의 내부에서 유지 및 메탄올이 소용돌이 형태로 교반되는 동시에 회전축의 하부에 형성된 교반날개가 동시에 회전되면서 유지 및 메탄올을 상승과 하강을 반복시켜 교반을 극대화시키고, 교반을 위한 장치나 동력이 필요하지 않도록 구조가 개선되는 효과가 있다.

아울러, 반응부는 워시린스탱크와 반응탱크가 일체화 구조로 구성되고, 반응부의 하부에 이동수단을 형성하여 설치장소에 제한을 받지 않으며, 이동수단을 통 한 이동성이 증대되어 설치에 따른 추가적인 비용이 제거되고, 수리 및 관리가 용이하도록 구조가 개선되는 효과가 있다.

Claims

식물성 유지를 저장하는 유지저장탱크(10)와,

유지저장탱크(10)에 저장된 유지를 필터(21)를 거친 후 제7밸브(22)로 개폐하며 이송시키는 공급펌프(20)와,

식물성 유지에 혼합되게 공급펌프(31)를 이용하여 공급되는 수산화나트륨 및 메탄올을 혼합하여 저장하는 메톡시저장탱크(30)와,

공급펌프(20)에 연결되어 유지의 이송, 순환, 완성디젤을 배출하는 솔레노이드밸브부(40)와,

솔레노이드밸브부(40)에 연결되어 유지를 공급받으며 상부에는 촉매탱크(51a) 및 수위센서(51b)가 형성되고, 내부 바닥에는 필터(51c)를 거쳐 제8밸브(51d)로 개폐되게 구성된 워시린스탱크(51)가 형성되며, 워시린스탱크(51)에 충진된 유지가 제8밸브(51d)를 통해 공급되게 하부에 형성되고, 워시린스탱크(51)를 관통하여 메탄올이 공급되도록 연결되는 반응탱크(52)가 형성되는 한편, 반응탱크(52)의 일측에는 히터(H)가 형성되며, 하부는 제5밸브(52b) 및 제6밸브(52c)를 통해 공급펌프(20)에 연결되어 이루어지는 반응부(50)와,

워시린스탱크(51)의 내부 압력을 나타내는 압력계(61)가 상부에 형성되고, 반응부(50)의 내부를 관통하여 냉각수를 순환시키도록 형성된 냉각탱크(62)가 압력계(61)에 연결되어 반응부(50)의 일측에 형성되며, 냉각탱크(62)의 일측에는 온도계(63) 및 공냉장치(64)가 형성된 냉각부(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이 오디젤 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브부(40)는 'X'형상으로 교차된 중앙이 공급펌프(20)에 연결되며, 각각의 솔레노이드 작동으로 개폐되는 제1밸브(41)는 반응탱크(52)의 하부에 연결되고, 제2밸브(42)는 워시린스탱크(51)의 상부로 연결되며, 제3밸브(43)는 반응탱크(52)의 상부로 연결되는 한편, 제4밸브(44)는 완성디젤을 배출할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.
제 2항에 있어서, 상기 제1,2,3,4밸브(41,42,43,44)는 제1밸브(41)와 제3밸브(43)가 마주보게 형성되고, 제2밸브(42)와 제4밸브(44)가 마주보게 형성되어 네 방향으로 분산되게 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 반응부(50)의 반응탱크(52)는 내부를 수직으로 관통하며 외주면에 유지가 공급되는 배수홀(52a')이 형성된 회전축(52a)이 형성되며, 회전축(52a)의 상부에는 제3밸브(43)가 연통되는 위치에 물레방아 형상의 교반팬(52d)이 구성되고, 회전축(52a)의 하부에는 교반날개(52e)가 고정되어 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.
제 4항에 있어서, 상기 반응부(50)는 교반팬(52d)에 의해 교반작용이 소용돌이 형상으로 이루어지는 동시에 교반날개(52e)에 의해 수직방향의 와류를 형성하도 록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.
제 4항에 있어서, 상기 반응부(50)의 교반팬(52d) 및 교반날개(52e)는 제3밸브(43)를 통해 순환되는 반응유체의 분출력에 의해 회전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.
제 1항에 있어서, 상기 반응부(50)의 하부에는 이동을 위한 이동수단(70)이 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조장치.