KR100952167B1 - 식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조를 위한 메탄올 증류기 겸용 진공교반장치 및 바이오디젤의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 값이 싼 저급 식용유를 사용하여 품질이 우수한 바이오 디젤을 얻을 수 있으며, 설비가 컴팩트화되어 공정이 단축되고 생산성을 항상시키며, 교반 효율이 우수하고 메탄올의 회수율을 높이며, 메탄올의 증류기를 겸용할 수 있는 바이오디젤의 제조를 위한 진공 교반 장치 및 그를 위한 제조방법을 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명의 장치는 바이오 디젤의 원료인 식용유와 그리고 메탄올과 가성소다의 교반물인 메독사이드를 공급 받아 저장하는 탱크와;

상기 탱크내에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

상기 회전축에 장착되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 탱크 내에 공급되어 예열된 용액을 휘저어 교반하는 회전 교반 날개들과;

상기 회전축을 회전시키기 위해 마련된 모터와;

상기 탱크에 관로를 통하여 연결되어, 상기 식용유와 메독사이드를 교반시 메탄올의 증발을 촉진되도록 탱크 내부를 진공화시키기 위해 작동되는 진공펌프와;

상기 탱크 내부에 공급된 용액을 자체 순환시키기 위한 펌프와;

상기 펌프에 의해 강제 순환되는 용액을 다시 탱크 상부에서 하측으로 분사시키도록 복수개의 분사 노즐 구멍들을 구비한 채 상기 탱크 상부에 배설하되, 상기 식용유와 메독사이드를 공급하는 관로들을 공통 접속하도록 구성한 분사기와;

상기 식용유를 상기 탱크에 공급하기 전 40~50℃로 예열시켜 공급하도록 설치되는 식용유의 예열기 및;

상기 탱크 내에 공급된 용액을 교반 전 55~65℃로 가열하기 위하여 증기나 고온수를 순환시켜 열교환 하도록 배설되는 열교환용 배관; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 본 발명의 제조방법은 메탄올과 가성소다를 교반하여 메독사이드를 생성하는 공정과;

바이오디젤의 원료인 식용유를 40~50℃로 예열하는 공정과;

상기 메독사이드와 식용유를 탱크 내에 분사하여 공급하는 공정과;

상기 탱크 내에 공급된 용액을 55~65℃까지 가열하는 공정과;

상기 탱크 내에서 가열된 용액을 휘저어서 고르게 혼합시키는 교반 공정과;

상기 교반 공정 중에 상기 탱크 내의 용액을 순환시켜 상기 탱크 상부에서 분사하는 공정과;

상기 용액의 교반시에 진공 진공펌프를 가동시켜 상기 탱크 내부를 진공화시키는 공정과;

상기 탱크 내에서 용액의 진공 교반이 끝나면 탱크 내의 온도를 메탄올의 비등점 이상으로 가열하고 저속 교반하여 메탄올을 증류시켜 회수하는 공정과;

상기 메탄올 회수 공정이 끝난 후 탱크 바닥에 잔류하는 글리세린과 비누 성분 및 바이오디젤 성분들 중 글리세린과 비누 성분을 먼저 배출한 후 바이오디젤을 회수하는 공정과;

상기 회수한 바이오디젤을 원심 분리하여 글리세린과 비누 등의 불순물을 제거하고 순수한 바이오디젤을 정제하는 원심 분리 공정과;

상기 원심 분리 공정에 의해 정제된 바이오디젤을 규산마그네슘과의 반응에 의해 불순물을 석출하여 배출하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바이오 디젤, 진공교반장치, 분사기, 열교환용배관

Description

식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조를 위한 메탄올 증류기 겸용 진공교반장치 및 바이오디젤의 제조방법{Vacuum agitator combined Methanol distiller for marking bio-diesel and bio-diesel manufacturing process thereof}

본 발명은 식물성 대체 에너지인 바이오디젤의 제조장치에 관한 것으로, 특히 메탄올 증류기 겸용 진공 교반장치 및 그를 위한 제조방법에 관한 것이다.

최근 고유가와 화석에너지 고갈에 따른 대안과, 심각한 지구 온난화 및 환경 오염 유발 등으로 인해 석유 자원을 대체 할 수 있는 대체 에너지 개발의 중요성이 증대하고 있다.

석유나 석탄을 대체할 수 있는 에너지로는 풍력과 조력을 이용한 에너지 또는 태양열 발전이나 수력 발전 및 원자력 에너지 등이 있으나, 수력 발전의 경우 댐 건설에 따른 대규모 수몰과 주민들의 이주 문제 및 또다른 환경 문제를 유발하며, 원자력 발전의 경우 운전 비용이 가장 저렴하고 대규모 발전이 가능하나 방사선 폐기물의 처리 및 보관 문제와 안전성 측면에서 주민들의 동의를 받기 어려워 보급 확대에 제동이 걸리고 있으며, 풍력이나 조력 및 태양열을 이용하여 얻는 에너지는 무공해 천연 에너지이기는 하나 그로부터 얻을 수 있는 에너지의 크기가 작고 자연 현상의 변화에 따라 에너지 수급이 불안정하다는 문제가 있다.

한편, 석유 자원의 상당 부분은 수송 분야에서 사용되어지고 있는데, 자동차 엔진의 동력원으로서 경제성 측면 및 고출력을 얻을 수 있다는 점에서 현재 석유를 전면적으로 대체할 만한 다른 에너지원 및 새로운 에너지를 사용하는 동력 수단의 보편적 보급은 아직까지 요원한 실정이며, 매장량이 유한한 석유 자원의 고갈을 최대한 늦추면서 그때까지 새로운 에너지원을 확보할 수 있는냐는 인류의 미래와도 밀접한 관련성을 가지고 있다.

이때문에 최근 식물성 기름을 이용하여 디젤엔진에 사용하는 경유를 대체할 수 있는 소위 바이오 디젤 이라는 에너지에 대한 관심이 증대되고 있는바, 현재의 고유가 하에서는 그의 경제성이 어느 정도 확보된 것으로 보고 있다.

바이오디젤은 식물성 기름을 주원료(일부 동물성 유지도 포함될 수 있음)로 한 것으로, 그 속에는 연료 성분으로서는 부적합한 불순물인 글리세린과 비누 성분들이 다량 포함되어 있어, 미정제된 상태하에서는 엔진의 연료로서 사용하기가 곤란하므로 에스테르화 반응을 통하여 불순물을 제거하고 소위 순수한 바이오 디젤을 얻으므로서 경유를 대체하여 디젤 엔진의 연료로서 사용할 수 있게 한 대체 에너지원으로서, 주 원료인 식물성 기름으로서는 대두, 현미, 옥수수, 해바라기, 유채, 쌀겨, 팜유 등 100% 식물에서 추출된 식용유이며, 이들 식물들은 반복해서 재배되어지는 것이어서 지하에 매장되어 있는 것을 채굴하게 되는 석유 자원과는 달리 고갈의 우려가 없으며, 또 폐식용유나 동물성 지방등도 재생하여 첨가 활용 할 수 있는데, 석유 추출물인 경유와 바이오 디젤의 물성이 비슷하여 경유에 혼합하여 디젤 엔진의 연료로 사용하므로써 석유 자원의 고갈시기를 늦출 수 있는 장점이 있어 현 재 바이오 디젤에 대한 중요성이 크게 부각되고 있다.

본래 LPG나 LNG등의 경유 대체연료의 경우 디젤 엔진을 오토 사이클인 스파크 점화 방식으로 개조해주어야 하는 이유로 상당한 추가 비용이 소요되나, 바이오 디젤은 경유와 물성이 극히 유사하고 옥탄가가 높아 디젤 엔진의 압축 착화에 의한 연소가 가능하여 기존 엔진의 개조 없이 사용이 가능하며, 독성이 없고 인체에 무해하며 경유보다 발화점이 높아 저장 및 수송등에 있어 안전성이 높고 취급이 용이한 장점을 가지고 있다.

이러한 바이오 디젤은 식물성 오일(식용유)에 약 12%의 메탄올(또는 메탄올과 가성소다를 혼합한 메독사이드)을 혼합하여 고르게 교반한 후 분리 공정과 순도를 높이기 위한 정제공정을 거치게 되면 바이오디젤과 비누성분을 포함한 글리세린을 얻게 되며, 최종적으로 글리세린과 비누 성분 및 물등의 불순물을 분리제거하면 순수한 바이오디젤을 얻게 되는 것이다.

상기한 바이오 디젤을 얻기 위한 종래의 제조방법을 도 4에 나타내었다.

메탄올과 가성소다를 교반기(11)를 통해 교반하여 메독사이드(methoxide)를 만든 후 다시 교반기(12)에 투입하고 여기에 식용유를 가하여 교반하면, 식용유와 메독사이드가 반응하여 바이오 디젤과 글리세린 및 비누 고형 성분이 형성된다.

이들 생성물들을 원심분리기(13)에 공급하여 원심분리시키면 각각의 비중 차이에 의해 바이오 디젤과 글리세린 및 비누 성분이 분리되며, 분리되어진 글리세린과 비누 성분은 배출하고, 바이오 디젤은 교반기(14)에 투입하고, 또 그 교반기(14)에 바이오디젤량의 2배 정도의 물을 투입하여 교반시키면(세척공정), 바이오 디젤안에 포함되어 있는 글리세린과 비누성분 및 메탄올 성분이 물에 용해되어지며, 이 용액을 원심분리기(15)에 투입하여 다시 분리시키면 물에 용해된 글리세린 등의 잡성분이 분리되어져 이들 잡성분을 포함한 폐수용액은 배출라인으로 배출하고, 이와같이 물을 가하여 글리세린 등의 잡성분을 물에 용해시켜 분리 배출하는 세척 공정을 2~3회 반복하여 실시한 후 최종적으로 히터장치인 증류기(16)를 작동시켜 바이오디젤 속에 잔류하는 1~2% 정도의 물을 증발시켜 날려보내는 증류공정을 실시하므로써 바이오 디젤 완제품을 얻고 있다.

그러나 상기한 종래 제조방법은 물에 의한 세척 공정을 실시하여야 하므로 글리세린과 메탄올 성분 및 비누 성분이 물에 녹아 COD 수치가 높아진 폐수가 되어 배출하게 되므로써, 별도의 폐수 처리기를 구비하여 정화배출하여야 하므로 폐수 처리에 따른 막대한 추가 설비 비용이 필요하고 또 충분한 공업 용수를 필요로 하며, 물을 증류시키는데 많은 에너지가 사용되는 단점이 있었다.

이러한 점을 감안하여 본 발명자는 한국 특허 등록 제 762107 호를 통해 식용유를 바이오 디젤로 변환시키기 위해 투입되는 메탄올에 의해 생성된 불순물인 글리세린과 비누 성분이 잔류 메탄올을 배출처리함에 있어 폐수 생성이 없고 처리 공정이 단순한 바이오 디젤의 제조방법을 제안한 바 있다.

상기한 본 발명자에 의한 선행 특허(도 5 참조)는 메탄올과 가성소다를 교반시켜 메독사이드를 형성하는 공정과;

상기 메독사이드와 식용유를 교반기에 투입하여 교반하는 공정과;

상기 교반된 액을 원심분리기에 투입하여 바이오 디젤과 불순물을 분리시켜 글리세린과 비누 성분등의 불순물을 분리 배출하는 불순물 분리 배출 공정과;

상기 증류 공정을 통해 남은 바이오디젤 속에 잔류하는 불순물인 글리세린과 비누성분을 분리시키기 위해 바이오 디젤에 대한 중량비로 0.5~5%의 규산 마그네슘을 투입하여 규산마그네슘이 글리세린과 비누 성분의 분자들과 결합하여 고체 덩어리를 형성하여 석출시키게 되는 불순물 석출 공정과;

상기 불순물 석출 공정을 거친 바이오 디젤과 불순물을 이송중 고체 덩어리인 불순물을 걸러내고 액상인 바이오 디젤만 통과시켜 바이오 디젤 완제품을 얻게 되는 필터링 공정;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 선행 특허는 세척시 물 대신에 규산마그네슘을 사용하여 고체 덩어리로 불순물을 석출시키게 되므로 다량의 폐수 배출 문제 및 공업 용수의 부족문제를 해결하여 친환경적이며 에너지의 소모가 적은 잇점이 있어 여전히 유효하기는 하나 교반효율이 낮고 교반 후 원심 분리기에 1차로 생성된 바이오 디젤을 투입하는 공정에서 메탄올에 의한 후반응이 계속해서 일어나게 되어 글리세린이 많이 잔류하게 되므로써 불순물이 많이 함유되는 문제점이 있어 순도를 높이기 위해 처음부터 공급 원료의 품질이 좋은 원유(식용유)를 사용하여야 하므로써 제품의 생산 원가가 높아지는 문제가 있었다.

즉 원유 식용유로는 ① 곡물이나 유채꽃 및 야자 등에서 바로 짜낸 원유인 채종유 ② 채종유에서 각종 찌꺼기를 제거하고 산가를 낮춘 탈검유 ③ 먹는 식용유의 전 단계로서 탈검, 탈색, 탈산 처리 등을 한 노리끼리한 색상의 정제유 및 ④ 식품회사에서 소비자에게 공급할 수 있도록 먹는 단계까지 고도로 정제 처리한 먹 는 식용유의 4단계가 있는데, 상기한 선 발명의 경우 저품질의 ①②단계의 원유 식용유의 사용은 불가하고, 고품질의 ③④단계의 식용유를 사용하여야만 바이오 디젤의 품질이 얻어지는 점에서 원가가 비싸게 먹힌다는 문제가 있는 것이었다.

한편, 선 발명은 메탄올 증류 및 회수기를 교반기와 별도로 구비하고 있어야 하므로써 장치의 구조가 복잡하고 설비 비용이 증대되며, 장소를 많이 차지하며, 교반기에 투입한 원유를 일정 온도까지 올린 후 교반 작업을 실시 하여야 하므로써 작업 대기 시간이 길어져 단위 시간 당의 정제 능력이 비교적 낮다는 문제점도 있었다.

다른한편, 고품질의 바이오 디젤을 얻기 위해서는 교반 효율이 우수하고 메탄올의 회수 성능이 우수해야 하나 일반적인 교반장치의 채택으로 인한 구조적 한계로 생산성을 높이는 데는 한계가 있었다.

이러한 점을 고려하여 본 발명자는 한국특허 등록 제 762106 호에서 사각 탱크로 된 교반장치를 제안하였는바, 이는 4각 탱크의 모서리 부근에서 교반되는 액이 와류를 형성하여 교반 효율을 높이도록 된 것이나, 어느 정도 교반 효율의 상승에도 불구하고 저급의 식용유를 원료로 사용해도 좋을 정도의 교반 효율의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 개선의 여지가 있는 것이었다.

이에 본 발명은 상기한 선행기술들의 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 교반 효율이 매우 우수하여 값이 싼 저급 식용유를 사용하여 품질이 우수한 바이오 디젤을 얻을 수 있으며, 설비가 컴팩트화되어 공정이 단축되고 생산성을 항상시키고, 메탄올의 회수율을 높이며, 교반기가 메탄올의 증류기를 겸용할 수 있는 바이오디젤의 제조를 위한 진공 교반 장치 및 바이오디젤의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바이오 디젤의 원료인 식용유와 그리고 메탄올과 가성소다의 교반물인 메독사이드를 공급 받아 저장하는 탱크와;

상기 탱크내에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

상기 회전축에 장착되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 탱크 내에 공급되어 예열된 용액을 휘저어 교반하는 회전 교반 날개들과;

상기 회전축을 회전시키기 위해 마련된 모터와;

상기 탱크에 관로를 통하여 연결되어, 상기 식용유와 메독사이드를 교반시 메탄올의 증발을 촉진되도록 탱크 내부를 진공화시키기 위해 작동되는 진공펌프와;

상기 탱크 내부에 공급된 용액을 자체 순환시키기 위한 펌프와;
상기 펌프에 의해 강제 순환되는 용액을 다시 탱크 상부에서 하측으로 분사시키도록 복수개의 분사 노즐 구멍들을 구비한 채 상기 탱크 상부에 배설하되, 상기 식용유와 메독사이드를 공급하는 관로들을 공통 접속하도록 구성한 분사기와;

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상기 식용유를 상기 탱크에 공급하기 전 40~50℃로 예열시켜 공급하도록 설치되는 식용유의 예열기 및;

상기 탱크 내에 공급된 용액을 교반 전 55~65℃로 가열하기 위하여 증기나 고온수를 순환시켜 열교환 하도록 배설되는 열교환용 배관; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면 상기 탱크 하부에는 교반 작업이 끝난 후 글리세린과 비누 성분을 먼저 배출하고 1차 생성된 바이오 디젤을 원심분리기 측에 이송하기 위한 토출관로가 접속되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 바이오디젤의 제조방법에 의하면 메탄올과 가성소다를 교반하여 메독사이드를 생성하는 공정과;
바이오디젤의 원료인 식용유를 40~50℃로 예열하는 공정과;
상기 메독사이드와 식용유를 탱크 내에 분사하여 공급하는 공정과;
상기 탱크 내에 공급된 용액을 55~65℃까지 가열하는 공정과;
상기 탱크 내에서 가열된 용액을 휘저어서 고르게 혼합시키는 교반 공정과;
상기 교반 공정 중에 상기 탱크 내의 용액을 순환시켜 상기 탱크 상부에서 분사하는 공정과;
상기 용액의 교반시에 진공 진공펌프를 가동시켜 상기 탱크 내부를 진공화시키는 공정과;
상기 탱크 내에서 용액의 진공 교반이 끝나면 탱크 내의 온도를 메탄올의 비등점 이상으로 가열하고 저속 교반하여 메탄올을 증류시켜 회수하는 공정과;
상기 메탄올 회수 공정이 끝난 후 탱크 바닥에 잔류하는 글리세린과 비누 성분 및 바이오디젤 성분들 중 글리세린과 비누 성분을 먼저 배출한 후 바이오디젤을 회수하는 공정과;
상기 회수한 바이오디젤을 원심 분리하여 글리세린과 비누 등의 불순물을 제거하고 순수한 바이오디젤을 정제하는 원심 분리 공정과;
상기 원심 분리 공정에 의해 정제된 바이오디젤을 규산마그네슘과의 반응에 의해 불순물을 석출하여 배출하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 진공분위기 하에서 교반액을 순환시켜 샤워식으로 분사하면서 교반 작업을 진행하므로써 교반 효율이 극대화되고 저급의 식용유를 원유로 사용 가능하며 별도의 메탄올 증류기를 생략하고 교반기가 증류기를 겸용하게 되므로 설비가 간단해지고 교반기에 투입하는 원유를 미리 예열시켜 투입하므로 교반 시간을 단축 할 수 있어 단위 시간 당의 생산성이 높은 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조 공정을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 바이오 디젤을 제조하는 장치의 전체 개략 구성도이며, 도 3은 본 발명에 의한 진공교반장치를 나타내는 도면이다.

바이오 디젤을 제조하기 위해서는 메독사이드 교반기(21)에 메탄올(methanol)과 가성소다를 투입하여 교반시키므로써 메독사이드(methoxide)를 생성시킨 후, 그 메독사이드를 진공교반장치(22)에 공급하며, 그 진공교반장치(22)에는 바이오 디젤의 원료인 식용유, 예를 들면 대두, 현미, 옥수수, 해바라기, 유채, 쌀겨, 야자 및 동물 등에서 추출된 식용유를 투입하여 메독사이드와 고르게 교반하는 진공 교반 공정을 실시한다.

상기한 식용유는 진공 교반장치(22)에 투입하기 전 예열기(23)를 통해 40~50℃로 예열한 후 원유저장 탱크(24)를 거쳐 진공교반장치(22)에 투입하며, 진공교반장치(22)는 복수개가 배열되어 식용유(원유)와 메독사이드가 순차적으로 공급되어 교반된다.

상기한 진공 교반 공정은 100~900mmHg, 바람직하기는 600~700mmHg의 진공 분위기 하에서 교반하되, 40~50℃로 예열된 상태로 공급된 식용유는 다시 탱크(24)내에서 55~65℃로 가열하여 교반한다.

상기 진공교반장치(22)는 탱크(25)내부를 진공화시키기 위한 진공펌프(26)가 관로(27)를 통해 접속되어 있으며, 탱크(25)내에 공급된 원유(식용유)를 가열시키 기 위해 열교환용배관(28)이 배설되며, 그 열교환용배관(28)은 도시하지 아니한 보일러로부터 스팀 또는 고온수가 공급되어 열교환에 의해 원유를 55~60℃로 가열하며, 식용유와 메독사이드는 관로(29)(30)를 통해 탱크(25)내에 공급된다.

그리고 탱크(25)내의 원료는 펌프(31)를 통해 자체 순환시키게 되는데, 탱크(25) 상부에 배설된 분사기(32, 복수개의 분사 노즐 구멍들을 가지고 있슴)를 통해 샤워식으로 분사시킴과 동시에 모터(33)를 구동시켜 회전축(49)의 회전에 의해 교반 날개들(34)이 회전하여 원료를 교반시키게 된다.

또한 상기한 식용유와 메독사이드를 공급하기 위한 관로(29,30)를 분사기(32)에 접속하여 탱크(25)내에 공급되는 원료들을 분사식으로 공급하므로써 교반 효율을 제고시킬 수 있다.

교반 온도는 메탄올의 증발 온도 보다는 낮게 유지 하며, 본 발명의 핵심인 진공분위기 속, 즉 진공펌프(26)를 가동시켜 탱크(25)내를 진공으로 만든 후 1~3시간 정도 교반 작업을 한 후 20~60분 정도 휴식 시간을 가져 글리세린이 충분히 침전되어 탱크(25)내에 가라앉도록 글리세린 침전공정을 가진다.

여기서 탱크(25)내부를 진공화시키게 되면 물질들이 마치 빵처럼 부풀어 오르는 상태가 되어 분자 결합 구조가 느슨해지므로 다른 분자들의 침투가 용이해져 서로 다른 물질들의 교반 효율이 매우 좋아지게 되는 것이다.

교반 공정이 완전히 끝나면 열교환용배관(28)에 의한 열교환 온도를 높여서 탱크(25)내의 용액의 온도를 메탄올의 증발 온도인 70℃이상으로 가열하며, 교반날개(34)를 서서히 회전 구동시켜 메탄올의 증발을 촉진하며(진공 상태라 더 잘 증발 이 일어난다) 증발되는 메탄올은 라인(35)을 통해 메탄올 회수기(36)로 회수하게 되며, 도중에 쿨러(37)를 거쳐 메탄올을 액상으로 액화시켜 회수 및 저장하여 재사용을 하게 되며, 메탄올의 회수 공정이 끝나면, 탱크(25)내에 침전되어 있는 탱크(25) 바닥의 글리세린등의 불순물은 탱크 하부에 접속된 토출관로(44)를 통해 먼저 배출하여 글리세린 저장탱크(38)에 저장하며, 다음 차례로 글리세린과 비누 성분등의 불순물을 분리, 배출하고 남은 1차로 생산된 바이오디젤은 상기 토출관로(44)를 통해 중간저장탱크(39)를 경유하여 원심분리기(40)에 투입하여 1차 정제된 바이오 디젤 속의 글리세린을 원심 분리시키게 되며, 원심 분리된 글리세린등의 불순물은 저장탱크(38)로 배출하여 저장한다.

글리세린을 분리시키므로써 2차 정제된 바이오 디젤은 중간 저장 탱크(41)를 거쳐 규산마그네슘 반응기(42)로 보내어 불순물 석출 공정을 실시한다.

상기 규산마그네슘 반응 공정은 바이오 디젤에 대한 중량비로 0.5~5%의 규산 마그네슘을 혼합하여 교반시키게 된다.

규산마그네슘을 바이오 디젤과 교반시키게 되면, 바이오 디젤 속에 잔류하고 있는 글리세린 및 비누 성분과 반응하여 그들의 분자들이 결합하여 고체 덩어리를 형성하여 석출하게 된다.

석출된 불순물 고체 덩어리를 포함한 바이오 디젤은 필터 장치(43)를 통과하면서 고체 덩어리로 석출된 불순물들이 걸러지고 순수한 액상의 바이오 디젤만 통과하여 배출하는 필터링 공정을 실시한다.

이와 같이 하여 필터장치(43)를 통과하면 최종적으로 높은 순도를 가진 바이 오 디젤이 얻어지며, 이 바이오 디젤은 주유소 등에 공급되어 기존의 경유에 일정 비율을 섞어 디젤 엔진에 사용되어지게 된다.

여기서 설명을 생략하였으나 도면 중 각각의 라인에 도시된 T자 표시(45)는장치 상황에 맞추어 선택적으로 개폐가 제어되는 전자밸브들이며, 부호 46은 각 라인을 통해 액체를 이송하기 위해 작동되는 펌프들이며, 부호 48은 장치의 지지다리이다.

도 1은 본 발명의 식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조 공정을 도시한 도면

도 2는 본 발명에 의한 바이오 디젤을 제조하는 장치의 전체 개략 구성도

도 3은 본 발명에 의한 진공교반장치를 나타내는 도면

도 4는 종래기술

도 5는 본 발명자에 의한 선행 특허 기술을 나타낸 도면

※ 도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명

21 : 메독사이드교반기 22 : 교반기

23 : 예열기 24 : 원유저장탱크

25 : 탱크 26 : 진공펌프

27 : 관로 28 : 열교환용배관

29,30 : 관로 31 : 펌프

32 : 분사기 33 : 모터

34 : 교반날개 35 : 라인

36 : 메탄올회수기 37 : 쿨러

38 : 탱크 39 : 중간저장탱크

40 : 원심분리기 41 : 중간저장탱크

42 : 규산마그네슘 반응기(불순물 석출기) 43 : 필터장치

44 : 토출관로 45 : 전자밸브

46 : 펌프 49 : 회전축

Claims (8)

1. 바이오 디젤의 원료인 식용유와 그리고 메탄올과 가성소다의 교반물인 메독사이드를 공급 받아 저장하는 탱크와;

   상기 탱크내에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 장착되어 상기 회전축의 회전에 의해 상기 탱크 내에 공급되어 예열된 용액을 휘저어 교반하는 회전 교반 날개들과;

   상기 회전축을 회전시키기 위해 마련된 모터와;

   상기 탱크에 관로를 통하여 연결되어, 상기 식용유와 메독사이드를 교반시 메탄올의 증발을 촉진되도록 탱크 내부를 진공화시키기 위해 작동되는 진공펌프와;

   상기 탱크 내부에 공급된 용액을 자체 순환시키기 위한 펌프와;

   상기 펌프에 의해 강제 순환되는 용액을 다시 탱크 상부에서 하측으로 분사시키도록 복수개의 분사 노즐 구멍들을 구비한 채 상기 탱크 상부에 배설하되, 상기 식용유와 메독사이드를 공급하는 관로들을 공통 접속하도록 구성한 분사기와;

   상기 식용유를 상기 탱크에 공급하기 전 40~50℃로 예열시켜 공급하도록 설치되는 식용유의 예열기 및;

   상기 탱크 내에 공급된 용액을 교반 전 55~65℃로 가열하기 위하여 증기나 고온수를 순환시켜 열교환 하도록 배설되는 열교환용 배관; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 식용유를 원료로 한 바이오디젤의 제조를 위한 메탄올증류기 겸용 진공 교반 장치.
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6. 제 1 항에 있어서,

   상기 탱크 하부에는 교반 작업이 끝난 후 글리세린과 비누 성분을 먼저 배출하고 1차 생성된 바이오 디젤을 원심분리기 측에 이송하기 위한 토출관로가 접속되는 것을 특징으로 하는 식용유를 원료로 한 바이오 디젤의 제조를 위한 메탄올 증류기 겸용 진공 교반 장치.
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8. 메탄올과 가성소다를 교반하여 메독사이드를 생성하는 공정과;

   바이오디젤의 원료인 식용유를 40~50℃로 예열하는 공정과;

   상기 메독사이드와 식용유를 탱크 내에 분사하여 공급하는 공정과;

   상기 탱크 내에 공급된 용액을 55~65℃까지 가열하는 공정과;

   상기 탱크 내에서 가열된 용액을 휘저어서 고르게 혼합시키는 교반 공정과;

   상기 교반 공정 중에 상기 탱크 내의 용액을 순환시켜 상기 탱크 상부에서 분사하는 공정과;

   상기 용액의 교반시에 진공 진공펌프를 가동시켜 상기 탱크 내부를 진공화시키는 공정과;

   상기 탱크 내에서 용액의 진공 교반이 끝나면 탱크 내의 온도를 메탄올의 비등점 이상으로 가열하고 저속 교반하여 메탄올을 증류시켜 회수하는 공정과;

   상기 메탄올 회수 공정이 끝난 후 탱크 바닥에 잔류하는 글리세린과 비누 성분 및 바이오디젤 성분들 중 글리세린과 비누 성분을 먼저 배출한 후 바이오디젤을 회수하는 공정과;

   상기 회수한 바이오디젤을 원심 분리하여 글리세린과 비누 등의 불순물을 제거하고 순수한 바이오디젤을 정제하는 원심 분리 공정과;

   상기 원심 분리 공정에 의해 정제된 바이오디젤을 규산마그네슘과의 반응에 의해 불순물을 석출하여 배출하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 식용유를 원료로 한 바이오디젤의 제조방법.

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