KR100748158B1 - 글리세린과 알콜을 이용한 장입제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스제조시 석탄의 장입밀도를 상승시키기 위하여 사용하는 장입제에 관한 것으로, 글리세린 50~70중량%와 알콜 30~50중량%로 이루어지며, 상기 알콜은 에탄올, 또는 메탄올로 이루어진다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 장입제는 글리세린과 에탄올, 또는 메탄올로 이루어져 서로 쉽게 혼합되고 상온에서 액상을 유지하며 별도의 가열과정 없이도 낮은 점도를 유지할 뿐 아니라 산화안전성이 우수하고 불용성불순물의 함량이 낮은 특징이 있다. 따라서, 별도의 가열과정이나 탄산, 여과 등의 공정을 거치지 않더라도 작업성이 우수하여 시간과 비용을 절감할 수 있고, 유해물질의 배출이 적으므로 환경오염을 줄일 수 있으며, 특히 글리세린과 에탄올로 이루어진 장입제의 경우에는 인체에 무해할 뿐 아니라 증기압도 낮으므로 작업 안전성이 더욱 우수한 특징이 있다.

장입제, 글리세린, 메탄올, 에탄올, 블렌딩 오일, 장입밀도, 코크스.

Description

글리세린과 알콜을 이용한 장입제 {Blending oil comprising glycerine and alcohol}

본 발명은 글리세린과 알콜을 이용한 장입제에 관한 것으로, 종래 블렌딩 오일을 이용한 장입제에 비하여 공해물질의 배출이 적어 환경친화적인 특징이 있다.

널리 알려진 바와 같이, 통상적으로 철광석으로부터 선철을 뽑아내는 제선 공정에서는 석탄으로부터 제조한 코크스를 고로의 연로로 사용하며, 코크스는 일반적으로 석탄에 장입제를 혼합하여 밀도를 높인 후 장입하여 고온 건류하는 방법으로 제조한다.

이 때 사용되는 장입제는 비용이 저렴한 동식물성 유지나 광물성 유지를 주성분으로 하는 블렌딩 오일이 주를 이루고 있으며, 그 대부분이 작업장의 일반적인 온도(약 40℃내외)에서 고체, 또는 점도가 높은 반고체 상태로 유동점이 높아 고온이 아닌 경우에는 작업성이 떨어지므로, 별도의 가열처리를 거친 후 사용하고 있다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 상온에서 액체 상태인 폐식용유를 비롯한 폐 오일을 기반으로한 장입제를 사용하기도 하나, 이 경우 산가가 높아 악취가 발생할 수 있고 수분이 많아 검화현상이 발생하거나 불순물로 인하여 공급관이 막히는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 별도의 여과, 탈취, 탈산, 탈검 등의 과정을 거쳐야 하는 번거로움이 있고, 이러한 과정을 거치지 않을 경우에는 작업성이 떨어지거나 품질이 불안정한 문제가 있었다.

상기 문제에 대한 대안으로, 국내 등록특허공보 등록번호 제10-0465034호 브렌딩 오일에서는 통상의 브렌딩 오일에 있어서 폐식용유, 아로마틱계, 동물성 유지, 파라핀 기유를 포함하는 것을 특징으로 하는 브렌딩 오일을 제공한 바 있다. 상기 발명은 별도의 가열처리 과정 없이 사용할 수 있다는 점에서는 유용할 수 있으나, 아로마틱계와 파라핀기유를 사용함으로 인하여 특유의 냄새 및 발암물질을 포함하는 각종 유해물질을 발생시키므로, 환경에 좋지못한 영향을 미치는 문제가 있었다.

한편, 현재 청정연료로서 각광받고 있는 바이오디젤은 염기, 또는 산 촉매하에서 오일과 메탄올의 반응에 의해 제조되는데, 이 과정에서 다량의 글리세린이 부산물로 생성되고 있다. 그러나, 글리세린은 식품, 화장품 등의 산업에 일부만이 사용되고 있을 뿐, 대부분은 마땅한 사용처가 없어 처리가 곤란한 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 점도 및 유동점이 낮아 별도의 열처리 과정을 거 치지 않더라도 작업장에서 액상을 유지하여 작업성이 우수한 장입제를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 열처리 과정이나 여과, 탈취, 탈산, 탈검 등의 과정를 위한 별도의 설비투자나 에너지 사용이 필요 없을 뿐 아니라, 바이오디젤 생산과정에서 부수적으로 생성되는 글리세린을 사용함으로써 비용을 절감할 수 있는 장입제를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공해물질의 배출이 적어 친환경적인 장입제를 제공함에 있다.

본 발명은 글리세린과 알콜로 이루어진 장입제에 관한 것으로, 점도 및 유동성을 낮추어 별도의 높은 열처리가 필요 없고 유해물질의 배출이 적어 환경친화적인 특징이 있다.

글리세린은 지방족 3가 알콜의 하나로서 앞서 기재한 바와 같이 바이오디젤의 생산과정에서 부산물로 다량 생산되고 있으며, 식품, 화장품 등의 산업에 일부가 사용되고 대부분은 마땅한 사용처가 없어 처리가 곤란한 상황이므로 저렴한 비용으로 손쉽게 구할 수 있다. 글리세린은 유동점이 낮고, 열적, 화학적으로 안정되어 산화 안정성이 우수하고, 인화성과 용해성이 우수한 특징이 있으며, 특히 인체에 무해하고, 코크스제조과정에서 NOx, SOx, 발암물질 등을 비롯한 유해물질을 발생 시키지 않으므로 친환경적인 특징이 있다. 그러나, 글리세린 자체만으로는 점도 가 높아 작업성이 떨어지는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 알콜을 혼합하여 장입제를 구성한다.

알콜에는 다양한 종류가 있으나, 본 발명에서는 비용이 저렴하고 점도가 낮으며 손쉽게 구할 수 있는 에탄올, 또는 메탄올을 사용한다. 에탄올과 메탄올은 글리세린과 혼화성도 매우 우수하므로 별도의 혼화제 등을 투입할 필요도 없을 뿐 아니라, 인화성이 우수하고 코크스제조과정에서도 발암물질과 같은 유해물질을 발생시키지 않는 특징이 있다. 특히, 에탄올의 경우에는 인체에 무해할 뿐 아니라 증기압도 낮으므로 작업 안전성이 더욱 우수한 특징이 있다.

본 발명의 장입제에 있어서 글리세린의 혼합비율이 지나치게 높을 경우에는 장입제의 점도가 높아 작업성이 떨어지고, 반대로 알콜의 혼합비율이 지나치게 높을 경우에는 인화점이 낮아져 안전성이 떨어지거나 비용이 상승할 수 있으므로, 글리세린 50~70중량%와 알콜 30~50중량%를 혼합하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 글리세린 60중량%와 알콜 40중량%를 혼합한다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 실시예를 제시한다.

[실시예 1]

하기 [표 1]의 비율에 따라 각각 에탄올, 메탄올, 글리세린, 정제식용유를 이용하여 장입제를 제조한 후, 각각의 동점도, 유동점, 산가, 수분, 및 불순물 함량을 하기 방법에 따라 측정한 후, 그 결과를 하기 [표 2]에 나타내었다.

[표 1]

	장입제 1	장입제 2	장입제 3	장입제 4	장입제 5	장입제 6	장입제 7	장입제 8
에탄올	50중량%	-	40중량%	-	30중량%	-	-	-
메탄올	-	50중량%	-	40중량%	-	30중량%	-	-
글리세린	50중량%	50중량%	60중량%	60중량%	70중량%	70중량%	100중량%	-
정제식용유	-	-	-	-	-	-	-	100%

Ⅰ) 동점도 - KS M 2014 에 의거하여 측정하였다.

Ⅱ) 유동점 - KS M 2016 에 의거하여 측정하였다.

Ⅲ) 산가 - KS M ISO 660 에 의거하여 측정하였다.

Ⅳ) 수분 - KS M ISO 10336 에 의거하여 측정하였다.

Ⅴ) 불순물 함량 - KS M 2221 에 의거하여 측정하였다.

[표 2]

구 분	장입제 1	장입제 2	장입제 3	장입제 4	장입제 5	장입제 6	장입제 7	장입제 8
동점도(cSt,40℃)	11.57	10.71	12.03	11.35	15.41	14.17	510.23	56.79
유동점(℃)	-17.5	-20	-15	-17.5	-10	-12.5	-2.5	5
산가(㎎/KOH)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	1	7.4
수분함량(중량%)	0.69	0.64	0.71	0.66	0.74	0.68	0.54	0.81
불순물함량(중량%)	0	0	0	0	0	0	0	0.58

장입제는 통상적으로 산가 1㎎/KOH 이하, 수분함량 1중량% 이하, 불용성불순물 1중량% 이하이고, 유동점은 낮은 것이 바람직하며, 별도의 가열과정 없이 사용하기 위해서는 40℃에서의 동점도가 15 이하인 것이 바람직하다.

상기 [표 2]에서 알 수 있듯이, 글리세린만으로 구성된 장입제 7의 경우 동 점도(40℃) 너무 높아 작업성이 떨어지므로 가열과정을 필요로 하고, 정제식용유로 구성된 장입제 8의 경우에도 마찬가지로 동점도(40℃) 너무 높아 작업성이 떨어지므로 가열과정을 필요로 한다. 반면, 그러나, 글리세린과 알콜의 혼합물로 이루어진 장입제 1 내지 4 및 장입제 6의 경우에는 산가, 불순물함량, 수분함량이 낮은 것은 물론이고, 동점도와 유동점이 매우 낮아져 가열과정 없이도 사용 가능함을 알 수 있다. 또한, 장입제 5의 경우 40℃에서의 동점도가 15에서 크게 벗어나지 않는 수치이고, 유동점, 산가, 불순물함량, 수분함량이 낮아서 상온에서 가열과정 없이도 사용 가능한 수준으로 나타났다.

[실시예 2]

상기 장입제 3과 5의 온도에 따른 물성변화를 측정하여 하기 [표 3]에 기재하였다. 측정기기로는 BROOKFIELD ENG LABS INC.사의 LVDV-ⅡPRO 점도계를 이용하였다.

[표 3]

	온도(℃)	점도(CP)	spindle규격	비중
장입제 3	1	347.0	S10	0.94
	15	15.4	S00
	25	9.97	S00
	50	5.39	S00
장입제 5	1	203.3	S10	1.025
	15	26.2	S00
	25	16.3	S00
	50	8.24	S00

상기 [표 3]에 나타난 바와 같이 본 발명의 장입제는 1℃에서는 점도가 상당히 높지만 온도 상승에 따라 점도가 낮아지며, 특히 25℃ 이상의 온도에서는 점도가 현저히 낮은 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

상기 장입제 3을 하기 [표 4]에 따라 코크스제조용 석탄과 혼합한 후 장입밀도를 측정하였다. 석탄은 평균 수분함량 8.08중량%인 재료를 사용하였고 시료는 복수로 제조하여 측정하였으며 결과는 평균을 내어 [표 4]에 기재하였다.

[표 4]

	혼합비(중량부)		장입밀도
	석탄	장입제 3	평균치(kg/㎥)	상승률(%)
석탄 1	100	0	649.85	0
석탄 2	100	3	688.35	5.9
석탄 3	100	5	700.64	7.8

일반적으로 코크스제조과정에서 석탄의 장입밀도가 높아지면 코크스품질이 향상되어 제선과정에서 출선량을 증가시키므로 생산성을 향상시키는 결과를 가져온다.

본 발명의 장입제는 글리세린과 알콜로 이루어져 상온에서 액상을 유지하며, 점도가 낮으므로 별도의 가열과정 없이도 석탄과의 혼합작업이 용이하여 작업성이 우수하였다. 상기 [표 4]로부터, 석탄만으로 이루어진 석탄 1에 비하여 장입제 3을 3중량%와 5중량%씩 추가로 혼합한 석탄 2와 석탄 3의 장입밀도가 각각 5.9%와 7.8% 상승한 것을 확인할 수 있다. 이처럼 본 발명의 장입제는 코크스용 석탄의 장입밀도를 상승시키므로 제선과정의 생산성 향상에 도움을 줄 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 장입제는 글리세린과 알콜로 이루어져 서로 쉽게 혼합되고 상온에서 액상을 유지하며 별도의 가열과정 없이도 낮은 점도를 유지할 뿐 아니라 산화안전성이 우수한 특징이 있다. 따라서, 별도의 가열과정이나 탄산, 여과 등의 공정을 거치지 않더라도 작업성이 우수하여 시간과 비용을 절감할 수 있고, 유해물질의 배출이 적으므로 환경오염을 줄일 수 있으며, 특히 글리세린과 에탄올로 이루어진 장입제의 경우에는 인체에 무해할 뿐 아니라 증기압도 낮으므로 작업 안전성이 더욱 우수한 특징이 있다.

Claims (3)

1. 글리세린 50~70중량%와 알콜 30~50중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코크스제조용 장입제.
2. 제1항에 있어서, 글리세린 60중량%와 알콜 40중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 코크스제조용 장입제.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알콜은 에탄올 또는 메탄올인 것을 특징으로 하는 코크스제조용 장입제.