KR101108218B1 - 지방산 부생 유분의 분해방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지방산 부생 유분의 분해방법에 관한 것으로, 동식물성 유지로부터 부생되는 유분을 분해하는 방법에 있어서; 밀폐된 압력용기인 반응기에 유분을 투입하는 단계와; 투입된 유분에 강염기와 물 및 촉매를 첨가한 후 반응기에 생증기를 공급하여 압력을 일정하게 유지하는 단계와; 압력이 유지된 상태에서 반응기를 가열하면서 교반기로 교반하는 단계와; 교반 후 비누화 된 비누화물에 강산을 가하여 유분을 최종분해하여 조지방산을 얻는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 동식물성 유지 처리시 생성되는 유분을 고효율적으로 분해 처리하여 공업용 지방산으로 재활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

동식물성 유지, 부생, 공업용 지방산, 유분

Description

지방산 부생 유분의 분해방법{METHOD FOR DECOMPOSING BY-PRODUCT OIL OF FATTY ACID}

본 발명은 지방산 부생 유분의 분해방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동,식물성유지 가공시 발생되는 유분을 고효율적으로 분해처리하여 페인트, 계면활성제 등의 생산에 쓰이는 공업용 지방산으로 활용할 수 있도록 한 지방산 부생 유분의 분해방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 석유 등과 같은 화석연료는 자원이 점차 고갈되어 가고 있는 상황이고, 또한 화석 연료의 사용은 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있다.

이러한 지구환경문제의 대두 및 친환경 에너지원에 대한 관심이 커짐에 따라 신재생에너지, 무엇보다도 화석 연료를 대체할 수 있는 에너지원의 개발이 요청되고 있다.

특히, 고유가로 말미암아 전세계 경제의 경기침체가 두드러지고 있는 현 상황을 감안하면 대체 에너지원의 개발이 더욱 절실한 실정이다.

이와 같은 석유 대체 에너지원 중 하나로 동식물성 유지로부터 얻어지는 오 일을 들 수 있다.

이러한 오일은 보통 동식물성 유지를 메탄올과 반응시켜 제조되는데, 이때 유지가 메탄올과 반응하면서 지방산 메틸에스테르를 생산하게 되고, 그 부산물로 글리세린성분이 발생되게 된다.

그런데, 부산물로 생기는 글리세린성분에는 글리세린분을 포함하여 미반응 지방산, 지방산 메틸에스테르와 같은 유분은 물론 찌꺼기, 수분 등이 혼합되어 있기 때문에 이를 활용하기 위해서는 고도의 정제기술이 요구될 뿐만 아니라 활용처도 극히 제한적이어서 대부분 폐기되는 것이 현실이다.

한편, 동식물성 유지가 공업용 지방산으로 이용되기 위해서는 통상 가압분해법으로 분해하여 이를 증류한 다음 제품화하게 되며, 다른 분해법으로 검화분해법, lispase 분해법 등이 있기는 하지만 상용화가 부진한 실정이다.

따라서, 동식물성 유지로부터 얻어지는 부산물인 글리세린성분을 페이트나 계면활성제 제조를 위한 용도로 활용하기 위해 유분을 분해하여야 하는데 유분에는 다량의 지방산 메틸에스테르가 포함되어 있어 통상적인 가압분해법이나 검화분해법으로는 완전히 분해되지 못하여 공업용 지방산으로의 활용이 매우 미흡한 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유분의 활용폭을 넓히기 위해 이를 가압분해법으로 분해처리할 때 이에 더하여 화학적처리법을 병행함으로써 처리효율 및 완전한 분해처리가 가능케 하여 공업용 지방산으로 용이하게 재활용할 수 있도록 한 지방산 부생 유분의 분해방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 동식물성 유지로부터 부생되는 유분을 분해하는 방법에 있어서; 밀폐된 압력용기인 반응기에 유분을 투입하는 단계와; 투입된 유분에 강염기와 물 및 촉매를 첨가한 후 반응기에 생증기를 공급하여 압력을 일정하게 유지하는 단계와; 압력이 유지된 상태에서 반응기를 가열하면서 교반기로 교반하는 단계와; 교반 후 비누화 된 비누화물에 강산을 가하여 유분을 최종분해하여 조지방산을 얻는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 지방산 부생 유분의 분해방법을 제공한다.

이때, 상기 강염기는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이고, 상기 촉매는 수산화칼슘 또는 LAS(Linear Alkylbenze Sulphonate), SLS(Sodium Lauric Sulphonate)이고, 상기 강산은 염산 또는 황산인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 강염기는 유분 총중량 대비 1~50중량%, 물은 10~60중량%, 촉매는 0.01~1중량%로 첨가되고, 압력은 1~20kg/㎠인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 동식물성 유지 처리시 부생되는 유분을 고효율적으로 분해 처리하여 공업용 지방산으로 재활용할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 분해방법을 설명하기 위한 설비의 예시도이다.

본 발명에 따른 부생 유분 분해방법은 일반적으로 사용하는 가압분해법을 활용하여 분해를 증진시킬 수 있도록 화학적처리법을 병행처리함으로써 분해율을 95% 이상 높일 수 있도록 한 것이다.

이때, 병행되는 화학적처리법은 분해율을 높일 수 있는 강산과 강염기를 첨가하고, 여기에 촉매제를 투입하여 반응을 극대화시키도록 구성된다.

이와 같은 처리를 위해 도 1과 같은 반응기(100)가 사용되며, 상기 반응기(100)에는 교반기(110)가 설치되며, 반응기(100)는 밀폐된다.

그리고, 반응기(100)의 상부에는 내부 압력을 체크할 수 있도록 압력계(120)가 설치되며, 안전을 위해 안전핀(122)이 구비된다.

또한, 상기 반응기(100)의 상부에는 냉각용 냉각수가 플로우되는 냉각파이프(130)가 설치되며, 반응기(100)의 일측에는 내부온도를 알 수 있도록 온도계(140)가 구비되고, 반응기(100)의 하단부 외주면에는 내부를 가열할 수 있도록 가열쟈켓(150)이 구비되며, 반응기(100)의 일측에는 증기공급관(160)이 연결된다.

아울러, 반응기(100)의 상단에는 투입구(170)가 연결되며, 하단에는 배출 구(180)가 연결된다.

이러한 반응기(100)를 이용하여 본 발명은 유분을 거의 완전분해에 가깝게 분해처리하게 되는데, 그 과정은 다음과 같다.

먼저, 본 발명에서 분해하고자 하는 유분을 투입구(170)를 통해 반응기(100)로 투입한다.

그런 다음, 강염기로 수산화칼륨 또는 수산화나트륨을 유분 전체 중량 대비 1~50중량%의 비율로 첨가하고, 동시에 물을 10~60중량%의 비율로 첨가한다.

이때, 상기 강염기와 물을 상기와 같은 비율로 첨가하는 이유는 강염기로 처리했을 때 비누분이 엉키며 그 속에 미분해 유분이 남아 있어서 완전분해가 어려워 물을 넣어 유화현상으로 서서히 검화분해시키기 위함이다.

이어, 촉매로 수산화칼슘 또는 LAS(Linear Alkylbenze Sulphonate), SLS(Sodium Lauric Sulphonate)를 유분 총 중량 대비 0.01~1중량% 첨가한 다음 반응기(100)의 압력을 1~20kg/㎠을 유지한 채 가열쟈켓(150)을 통해 가열하면서 교반기(110)로 교반하여 유분의 분해와 동시에 비누화물을 얻는다.

여기에서, 상기 촉매는 반응을 촉진하기 위해 사용되며, 상기와 같은 범위로 한정하는 이유는 지방산 메틸 비말을 방지하기 위한 것이고, 또한 반응기(100)의 압력도 상기와 같이 한정하는 이유는 강염기와 에스터(easter)기에 강하게 침투하기 위한 것이다.

이렇게 하여 얻어진 비누화물은 다시 강산인 염산 또는 황산으로 분해하여 95% 이상의 분해율을 갖는 조지방산을 얻는다.

얻어진 조지방산은 이후 수거된 후 페인트 혹은 계면활성제 제조용으로 활용 되게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 유분 분해방법은 강염기와 강산을 통한 화학적 처리방법을 가압분해법과 병행처리함으로써 유분의 분해효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

이하, 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

본 발명에 따른 유분 분해방법의 효과를 확인하기 위하여 유분 100g에 대하여 본 발명에서 설명하고 있는 범주 및 그 이외의 범주를 포함한 강염기, 촉매, 압력, 강산의 투입량을 변화시키면서 실험을 실시하였다.

이때, 실험은 상술한 방법을 통하되 압력은 생증기를 넣어 유지하였으며, 3시간동안 가열 교반하였고, 이후 강산을 첨가하여 최종 분해 효율을 측정하는 형태로 진행하였으며, 그 결과는 아래 그림 1에 나타내었다.

[그림 1]

상기 [그림 1]에 나타난 결과에서와 같이, 본 발명의 범주 내에서 강염기와 촉매 및 적정한 압력이 유지된 상태에서 교반된 후 강산을 통해 처리하게 되면 적어도 95% 이상의 분해효율을 얻을 수 있음을 확인하였다.

도 1은 본 발명에 따른 분해방법을 설명하기 위한 설비의 예시도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

100....반응기 110....교반기

120....압력계 130....냉각파이프

140....온도계 150....가열쟈켓

160....증기공급관 170....투입구

180....배출구

Claims (3)

1. 동식물성 유지로부터 부생되는 유분을 분해하는 방법에 있어서;

   밀폐된 압력용기인 반응기에 유분을 투입하는 단계와;

   투입된 유분에 강염기와 물 및 촉매를 첨가한 후 반응기에 생증기를 공급하여 압력을 일정하게 유지하는 단계와;

   압력이 유지된 상태에서 반응기를 가열하면서 교반기로 교반하는 단계와;

   교반 후 비누화 된 비누화물에 강산을 가하여 유분을 최종분해하여 조지방산을 얻는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 지방산 부생 유분의 분해방법.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 강염기는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이고, 상기 촉매는 수산화칼슘 또는 LAS(Linear Alkylbenze Sulphonate), SLS(Sodium Lauric Sulphonate)이고, 상기 강산은 염산 또는 황산인 것을 특징으로 하는 지방산 부생 유분의 분해방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

   상기 강염기는 유분 총중량 대비 1~50중량%, 물은 10~60중량%, 촉매는 0.01~1중량%로 첨가되고, 압력은 1~20kg/㎠인 것을 특징으로 하는 지방산 부생 유분의 분해방법.

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