KR100913725B1

KR100913725B1 - 폐식용유의 처리장치

Info

Publication number: KR100913725B1
Application number: KR20070026476A
Authority: KR
Inventors: 겐조 다카하시
Original assignee: 겐조 다카하시
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2009-08-24
Also published as: JP3892893B1; TW200736383A; MY139812A; SG136055A1; KR20070096823A; JP2007254672A

Abstract

본 발명은, 폐식용유를 에스테르 교환반응을 행하여 글리세린과 에스테르를 생산하는 폐식용유의 처리장치로서, 폐식용유와 에스테르 교환제를 인라인 믹서(20)로 혼합한 후, 그 에스테르 교환반응 액을, 한 쌍의 글리세린 분리조(27a, 27b)에 번갈아 도입하여, 글리세린과 에스테르로 분리하고, 분리한 글리세린을 보일러(70)에서 연소시키고, 그 보일러(70)에서 발생한 열을, 폐식용유의 가열이나 에스테르 교환반응, 그리고 에스테르로 이루어지는 재생유 중의 수분 제거에 이용하도록 한 것이다.

폐식용유, 글리세린, 에스테르, 보일러, 재생유, 분리조, 인라인 믹서

Description

폐식용유의 처리장치{Processing Device for Waste Cooking Oil}

도1은 본 발명의 한 실시형태를 나타내는 도면이다.

도2는 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸 프로우 차트(흐름도)이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

10: 탱크차용 수입(受入) 노즐 11: 수송 드럼

12: 수입(受入) 라인 13: 스트레이너(strainer)

14: 수입(受入) 펌프 15a: 토출(吐出)측 라인

15b: 반환 라인 16: 수입(受入) 탱크

17: 원료공급탱크 18: 더블 스트레이너

19: 정량(定量)공급펌프 20: 제1 인라인 믹서

21: 에스테르 교환제 탱크 24: 교반기

25: 스트레이너 펌프 26: 제1 삼방(三方) 전자밸브

27a: 제1 글리세린 분리조(槽) 27b: 제2 글리세린 분리조

28a, 28b: 광학식 액면(液面)계기 29a, 29b: 전환밸브

30: 저장조(貯槽) 31a, 31b: 전환밸브

32: 중간 탱크 33: 스트레이너

34: 펌프 35: 제2 인라인 믹서

36: 제2 삼방전환밸브 37a, 37b: 중화 세정수 분리조

38a, 38b: 광학식 액면계기 39a, 39b: 전환밸브

40: 중화 세정수 탱크 44: 교반기

45: 스트레이너 46: 정량공급펌프

47a, 47b: 전환밸브 48: 재생유 탱크

50: 더블 스트레이너 51: 펌프

52: 제3 인라인 믹서 53: 라인

55: 청수(淸水) 탱크 56: 펌프

57a, 57b: 유수(油水) 분리조 58a, 58b: 광학식 액면계기

59a, 59b: 전환밸브 60: 라인

61: 자켓형 증발기 63a, 63b: 전환밸브

66: 스팀 히터 70: 보일러

71: 더블 스트레이너 72: 펌프

73: 버너 74: 세퍼레이터(separator)

75: 라인 76: 제품 탱크

77: 폐수 포트 78: 물탱크

79: 복수(復水) 펌프 80: 개폐밸브

82: 라인

발명의 분야

본 발명은 폐식용유를 연속적으로 처리할 수 있는 폐식용유의 처리장치에 관한 것이다.

발명의 배경

튀김유 등 식용유의 사용 후의 폐식용유의 처리로는, 가성(苛性) 소다를 촉매로 하여 메탄올과 혼합하고 에스테르 교환반응을 시킨 후, 반응 생성물을 세퍼레이터(분리기)로 글리세린과 메틸에스테르로 분리하고, 메틸에스테르는 디젤엔진의 연료로서 이용하는 것이 시도되고 있다(일본 특개평10-182518호 공보, 특개2000-219886호 공보, 특개2004-67937호 공보).

식용유는 글리세린 에스테르인 유지(油脂)를 구성하고 있고, 에스테르 교환반응에 의해, 메탄올과 반응함으로써 메탄올과 점도가 높은 글리세린이 교체되어 메틸에스테르와 글리세린이 생성된다.

폐식용유는 짜낸 새 기름(新油)과 달리, 조리에 사용된 다양한 협잡물(夾雜物)(튀김 찌꺼기나 수분 등)이 섞여 있고, 또 가열조리에 의해 산화해 있어, 에스 테르 교환반응을 행하는 데는, 협잡물 등 불순물을 제거한 후에 에스테르 교환반응을 할 필요가 있다.

그러나 전(前)처리공정을 행해도 에스테르 교환반응은 배치 조작(batch operation)에 의한 처리이고, 연속하여 폐식용유를 처리하는 장치는 개발되어 있지 않다.

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하고, 폐식용유를 연속하여 처리할 수 있는 폐식용유의 처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기의 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 폐식용유를 에스테르 교환반응을 하여 글리세린과 에스테르를 생산하는 폐식용유의 처리장치로서, 폐식용유와 에스테르 교환제를 인라인 믹서로 혼합한 후, 그 에스테르 교환반응 후의 처리액을, 한 쌍의 글리세린 분리조에 번갈아 도입하여, 글리세린과 에스테르로 분리하고, 분리한 글리세린을 보일러에서 연소시키고, 그 보일러에서 발생한 열을, 폐식용유의 가열이나 에스테르 교환반응, 그리고 에스테르로 이루어지는 재생유 중의 수분 제거 에 이용하는 폐식용유의 처리장치이다.

또 본 발명은, 폐식용유를 받아들이는 2개 이상의 수입(受入) 탱크와, 그 각 수입 탱크 내의 폐식용유를 혼합하는 혼합수단과, 혼합된 폐식용유를 저류(貯留)(저장)하는 원료공급탱크와, 메탄올 등의 알코올 및 가성 소다 등의 촉매로 이루어지는 에스테르 교환제와 원료공급탱크로부터의 폐식용유를 연속적으로 혼합하는 제1 인라인 믹서와, 제1 인라인 믹서로부터의 에스테르 교환반응 후의 처리액을 번갈아 도입하여 생성한 글리세린과 에스테르로 이루어지는 조(粗)재생유를 분리하는 한 쌍의 글리세린 분리조와, 글리세린 분리조에서 침강 분리한 글리세린을 연료로 하는 보일러와, 청수(淸水), 희황산(稀黃酸), 마그네슘이 혼합된 중화(中和) 세정수와 글리세린 분리조에서 분리된 조(粗)재생유를 연속적으로 혼합하는 제2 인라인 믹서와, 제2 인라인 믹서로부터의 세정 조재생유를 번갈아 도입하여 세정수와 재생유로 분리하는 한 쌍의 중화 세정수 분리조와, 분리된 재생유를 청수와 함께 연속적으로 혼합하는 제3 인라인 믹서와, 제3 인라인 믹서로부터의 청수와 섞은 재생유를 번갈아 도입하여 유수 분리하여 재생유를 회수하는 유수 분리조와, 유수 분리조에서 분리된 재생유를 도입함과 동시에 상기 보일러로부터의 스팀으로 가열시켜 재생유 중의 수분을 분리하는 스팀 히터를 구비한 폐식용유의 처리장치이다.

본 발명에 있어서는, 수입 탱크, 원료공급탱크, 제1∼제3 인라인 믹서 및 각 분리조가 보일러를 둘러싸는 캐비닛(cabinet) 내에 수용되도록 해도 좋다.

본 발명에 있어서는, 글리세린 분리조, 중화 세정수 분리조에는 광학식 액면계기가 설치되고, 상기 광학식 액면계기로 경계면을 감시하여 하부와 상부의 액 (液)을 분리하도록 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 폐식용유를 연속하여 처리할 수 있음과 동시에 글리세린을 보일러에서 연소하여 그 열원을 이용할 수 있는 우수한 효과를 발휘하는 것이다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 명세서 및 청구의 범위, 도면에 기재 및 기술된 「폐식용유의 처리장치」는, 일본 특허출원 제2006-083473호에 기재되어 있는 것이다.

이하, 본 발명의 적절한 한 실시형태를 첨부도면에 기초하여 상술한다.

도1에 있어서, 원료(폐식용유)는, 탱크차용 수입(受入) 노즐(10)에서 수송 드럼(11)으로 받아들여지고, 상기 수송 드럼(11)(또는 탱크차로부터 직접도 가능)으로부터 수입 라인(12)을 통하여, 스트레이너(13)에서 고형물 등이 제거되고, 수입(受入) 펌프(14)로 토출(吐出)측 라인(15a)에서 2개 이상의 수입 탱크(16)로 받아들여진다.

수입 탱크(16)로 받아들여지는 폐식용유는, 그 품질이 다양하고, 품질이 극단으로 나쁜 것은 후술하는 에스테르 교환반응이 일어나기 어렵기 때문에, 수입 탱크(16)의 어느 하나에 양질의 폐식용유를 저류해 두고, 양질의 폐식용유와 품질이 나쁜 폐식용유를 반환 라인(15b)으로부터 스트레이너(13), 수입 펌프(14)로 되돌아가, 토출측 라인(15a)에서 원료공급탱크(17)로 공급함으로써, 품질이 안정한 폐식 용유로 한다. 이 원료공급탱크(17)는 1일분의 처리량을 보유할 수 있는 대략 800L의 용량으로 한다.

원료공급탱크(17)로부터의 원료는, 더블 스트레이너(18)에서 여과 후, 정량 공급펌프(19)에서, 예를 들어 34L/h로, 제1 인라인 믹서(20)로 보내진다.

한편, 에스테르 교환제 탱크(21)에는, 메탄올 등의 알코올(22), 가성 소다 등의 촉매(23)가 공급되고, 교반기(24)에서 교반되어 에스테르 교환제로 된다. 상기 에스테르 교환제는, 메탄올 1L에 대하여 가성 소다 0.05㎏을 더하여 이루어지고, 이것을 일정량(6.8L/H) 스트레이너 펌프(25)를 거쳐 제1 인라인 믹서(20)로 보낸다.

원료와 에스테르 교환제는, 제1 인라인 믹서(20) 내를 흐르는 동안에 혼합되고, 에스테르 교환반응을 일으킨다. 상기 인라인 믹서(20)는 후술하는 바와 같이 캐비닛(C) 내에 수용되고, 분위기 온도가 40∼60℃로 유지되고, 원료와 에스테르 교환제를 인라인 믹서(20)에서 혼합함으로써 연속한 에스테르 교환반응이 가능해진다.

에스테르 교환반응 후의 유체(流體)는, 제1 삼방(三方) 전자밸브(26)의 전환으로, 제1 글리세린 분리조(27a)와 제2 글리세린 분리조(27b)로 번갈아 30분간마다 전환하여 흘러들어간다.

받아들인 후, 글리세린 분리조(27a, 27b)에서는 번갈아 침강 분리가 있고, 분리조(27a, 27b)를 광학식 액면계기(28a, 28b)에 의해 상부의 조재생유와 하부의 글리세린의 경계면을 감시하고, 침강 분리하여 하부에 머문 글리세린을 빼내고, 전 환밸브(29a, 29b)를 통하여 글리세린 저장조(貯槽)(30)로 보낸다.

그 후, 전환밸브(29a, 29b)를 닫고, 상부에 머문 에스테르로 이루어지는 조재생유를, 전환밸브(31a, 31b)를 통하여, 중간 탱크(32)에 받아들인다. 이상의 동작을 번갈아 반복함으로써, 연속한 처리가 가능해진다.

후술하지만, 글리세린 저장조(30)에 머문 글리세린은, 더블 스트레이너(71), 펌프(72)에서 보일러(70)에 공급되도록 되어 있다.

조재생유는, 다시 스트레이너(33), 펌프(34)를 거쳐 제2 인라인 믹서(35)로 보낸다.

중화 세정수 탱크(40)에서는, 청수(41)와 희황산(42)과 마그네슘(43)이 교반기(44)에서 혼합되어 중화 세정수로 된다. 이 중화 세정수는 청수 1L에 대하여, 희황산 0.02L와 마그네슘 0.25㎏을 혼합하여 중화 세정수로 한다.

상기 중화 세정수를, 스트레이너(45), 정량공급펌프(46)에서, 35mL/H로 제2 인라인 믹서(35)에 공급하고, 조재생유와 혼합된 후, 제2 삼방 전환밸브(36)를 통하여, 한 쌍의 중화 세정수 분리조(37a, 37b)로 번갈아 전환하여 보내진다. 그곳에서, 글리세린 분리와 동일한 작동에 의해, 즉 분리조(37a, 37b)를 광학식 액면계기(38a, 38b)에 의해 경계면을 감시하고, 침강 분리하여 하부에 머문 수분을 전환밸브(39a, 39b)를 거쳐, 개폐밸브(80)를 통하여 라인(53)으로부터 중력류(流)로 중화 세정수 탱크(40)로 되돌려 보내거나, 개폐밸브(81)를 통하여 라인(82)으로부터 중력류로 후술하는 자켓형 증발기(61)에 공급한다.

중화 세정수 탱크(40)와 자켓형 증발기(61)는, 캐비닛(C) 내에서 중화 세정 수 분리조(37a, 37b)보다 낮은 위치에 설치되어 있고, 분리조(37a, 37b)에서 분리된 중화 세정수가 각각 라인(53, 82)에서 중력류로, 중화 세정수 탱크(40) 또는 자켓형 증발기(61)로 흐르도록 되어 있다.

상기 중화 세정수는, 중화물의 농도를 보고, 농도가 낮을 때는 개폐밸브(80)를 열어 라인(53)으로부터 중화 세정수 탱크(40)로 되돌아가고, 농도가 높을 때는, 개폐밸브(81)를 열어 라인(82)에서 자켓형 증발기(61)에 공급한다.

그 후, 전환밸브(39a, 39b)를 닫고, 상부에 머문 조재생유를, 전환밸브(47a, 47b)를 통하여 재생유 탱크(48)에 받아들여진다.

재생유는, 재생유 탱크(48)로부터 더블 스트레이너(50), 펌프(51)에서 제3 인라인 믹서(52)에 공급되고, 그 인라인 믹서(52)에, 청수(54)를 저류하는 청수 탱크(55)로부터 펌프(56)로 청수가 공급되고, 제3 인라인 믹서(52)에서 연속적으로 혼합되고, 제3 삼방전환밸브(56)를 통하여, 한 쌍의 유수 분리조(57a, 57b)에 번갈아 전환되어 보내진다.

유수 분리조(57a, 57b)에서는, 동일하게 수분이 분리되고, 이것을 광학식 액면계기(58a, 58b)에 의해 경계면을 감시하고, 침강 분리하여 하부에 머문 수분을 전환밸브(59a, 59b)를 통하여, 라인(60)에서 자켓형 증발기(61)에 공급한다.

그 후, 전환밸브(59a, 59b)를 닫고, 상부에 머문 재생유를, 전환밸브(63a, 63b)를 통하여 스팀 히터(66)에 공급한다.

스팀 히터(66)에는, 보일러(70)에서 발생한 증기가 공급되고, 재생유가 그 증기로 간접 가열되어 약 100℃로 가열된다. 그 후, 재생유는 세퍼레이터(74)에 공 급되고, 재생유 중의 스팀이 분리되어, 수분 농도를 이미 정해진 값 내로 하고, 최종제품으로서 제품 탱크(76)에 저장된다.

보일러(70)에서는, 글리세린이 버너(73)로 보내져 연소하여, 1.1㎏/㎠h의 포화증기 발생에 제공된다.

유수 분리조(57a, 57b)에서 분리된 폐수와, 또 라인(82)으로부터의 세정수가 자켓형 증발기(61)에 공급되고, 그 증발기(61)의 자켓에 스팀 히터(66)로부터의 증기가 공급되어, 폐수가 자켓형 증발기(61)에서 가열되고, 증기는 라인(75)에서 배기되고, 감량된 폐수는 폐수 포트(77)로 배수된 후 장치 밖으로 배수된다.

또, 자켓으로부터의 응축수는, 물탱크(78)에 머물러져, 복수(復水) 펌프(79)에서 보일러(70)로 순환 공급된다.

상술한 바와 같이, 캐비닛(C)은 보일러(70)를 둘러싸고, 상기 캐비닛(C) 내에 수송 드럼(11), 수입 탱크(16), 원료공급탱크(17), 정량공급펌프(19)를 제외한 거의 모든 기기가 수용되고, 캐비닛(C) 내가 40∼60℃의 분위기로 유지되기 때문에, 에스테르 교환반응에서 원료를 가열하거나, 제1 인라인 믹서(20)를 별도로 가열할 필요가 없다. 또 제2, 3 인라인 믹서(35, 52), 분리장치(27, 37, 57)도 40∼60℃의 범위로 유지되기 때문에, 양호한 혼합과 분리가 행해질 수 있다.

도 2는, 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸 것이다.

도 1의 실시형태에 있어서는, 폐식용유를 에스테르 교환반응한 후, 에스테르와 글리세린으로 분리하고, 분리한 에스테르를 황산, 마그네슘으로 중화하고, 그 중화수로부터 분리한 에스테르를 청수로 세정하는 예로 설명하였지만, 본 실시형태 에서는, 에스테르를 황산, 마그네슘으로 중화하는 전(前)처리로서, 염산으로 중화한 후, 에스테르를 황산, 마그네슘으로 중화하도록 하고, 그리고 청수로의 세정을 2회 행하도록 한 것이다.

이 처리의 흐름을 설명하면, 폐식용유(100)를 에스테르 교환반응으로 에스테르와 글리세린(101)으로 하고, 이것을 분리(102)하여 에스테르(103)와 글리세린(104)으로 하고, 에스테르(103)를 염산으로 중화(105)하고, 이것을 분리(106)하여 에스테르(107)와 중화수(108)로 하고, 그 에스테르(107)를, 황산, 마그네슘으로 중화(109)하고, 이것을 분리(110)하여 에스테르(111)와 중화수(112)로 하고, 그 에스테르(111)를 청수로 세정(113)하고, 세정수(114)를 분리한 에스테르(115)를 청수로 더 세정(116)하고, 세정수(117)를 분리하여 재생유(118)로 한다.

이 염산에 의한 중화에는, 도 1에 나타낸 인라인 믹서를 이용하여 혼합하고, 분리에는 동일하게, 한 쌍의 침강 분리형의 분리조를 이용하고, 청수로의 세정도 인라인 믹서와 한 쌍의 침강 분리형의 분리조를 이용한다.

이 실시형태에서는, 염산과 황산으로 2회 중화하고, 그리고 청수로 2회 세정함으로써, 보다 순도가 높은 재생유로 할 수 있다.

본 발명은, 폐식용유를 연속하여 처리할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의 하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

폐식용유를 에스테르 교환반응을 행하여 글리세린과 에스테르를 생산하는 폐식용유의 처리장치로서, 폐식용유와 알코올계 에스테르 교환제를 인라인 믹서로 혼합한 후, 그 에스테르 교환반응 후의 처리액을, 한 쌍의 글리세린 분리조에 번갈아 도입하여, 글리세린과 에스테르로 분리하고, 분리한 글리세린을 보일러에서 연소시키고, 상기 보일러에서 발생한 열을 폐식용유의 가열이나 에스테르 교환반응, 그리고 에스테르로부터 이루어지는 재생유 중의 수분 제거에 이용하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제1항에 있어서, 분리한 에스테르를, 황산마그네슘 수용액으로 중화하고 에스테르를 분리하고, 그 에스테르를 청수로 세정함과 동시에 청수로부터 에스테르를 분리하여 재생유로 하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제1항에 있어서, 분리한 에스테르를, 염산으로 중화하고 에스테르를 분리하고, 그 에스테르를 황산마그네슘 수용액으로 더 중화하고 에스테르를 분리하고, 그 중화되어 분리된 에스테르를 청수로 2회 세정하여 에스테르를 재생유로 하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제1항에 있어서, 폐식용유를 받아들이는 2개 이상의 수입 탱크와, 그 각 수입 탱크 내의 폐식용유를 혼합하는 혼합수단과, 혼합된 폐식용유를 저류하는 원료공급탱크와, 알코올 및 알칼리 촉매로 이루어지는 에스테르 교환제와 원료공급탱크로부터의 폐식용유를 연속적으로 혼합하는 제1 인라인 믹서와, 제1 인라인 믹서로부터의 에스테르 교환반응 후의 처리액을 번갈아 도입하여 생성한 글리세린과 에스테르로 이루어지는 조재생유를 분리하는 한 쌍의 글리세린 분리조와, 글리세린 분리조에서 침강 분리한 글리세린을 연료로 하는 보일러와, 청수, 희황산, 마그네슘이 혼합된 중화 세정수와 글리세린 분리조에서 분리된 조재생유를 연속적으로 혼합하는 제2 인라인 믹서와, 제2 인라인 믹서로부터의 세정 조재생유를 번갈아 도입하여 세정수와 재생유로 분리하는 한 쌍의 중화 세정수 분리조와, 분리된 재생유를 청수와 함께 연속적으로 혼합하는 제3 인라인 믹서와, 제3 인라인 믹서로부터의 청수와 혼합한 재생유를 번갈아 도입하고 유수 분리하여 재생유를 회수하는 유수 분리조와, 유수 분리조에서 분리된 재생유를 도입함과 동시에 상기 보일러로부터의 스팀으로 가열시켜 재생유 중의 수분을 분리하는 스팀 히터를 구비한 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제4항에 있어서, 수입 탱크, 원료공급탱크, 제1∼제3 인라인 믹서 및 각 분 리조가 보일러를 둘러싸는 캐비닛 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제4항에 있어서, 글리세린 분리조, 중화 세정수 분리조에는 광학식 액면계기가 설치되고, 상기 광학식 액면계기로 경계면을 감시하여 하부와 상부의 액(液)을 분리하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제4항에 있어서, 글리세린 분리조에서 분리된 조재생유를 청수, 희황산, 마그네슘이 혼합된 중화 세정수로 중화하기 전에, 염산으로 중화 처리하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.
제4항에 있어서, 중화 세정수 분리조에서 분리된 재생유에 청수를 혼합하고 재생유를 청수로부터 분리한 후, 다시 청수와 혼합하고, 그 청수로부터 재생유를 분리하는 것을 특징으로 하는 폐식용유의 처리장치.