KR101340007B1 - 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 글리세린이 함유된 바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가하는 단계와, 상기 유기산 첨가 후, 비극성 유기용매를 첨가하는 단계와, 상기 비극성 유기용매 첨가 후, 촉매인 황산 또는 제올라이트 분자체를 첨가한 다음 교반 반응시키는 단계를 거쳐 이루어지는 것으로, 상기 유기산 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수에 대해 일정 배수의 몰수로 하고, 상기 비극성 유기용매와 촉매의 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부에 대하여, 상기 비극성 유기용매 일정 중량부, 상기 촉매 일정 중량부로 하는 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법에 관한 것이다.

Description

바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법{MANUFACTURING METHOD OF EMULSIFIER USING BY-PRODUCT BIODIESEL}
본 발명은 바이오디젤의 생산공정에서 발생하는 글리세롤 함유 부산물을 이용한 유화제 합성방법에 관한 것이다.
산업혁명 이후 인류는 화석연료를 사용하여 문명을 발전시켜 왔으며, 막대한 양의 화석연료의 사용으로 인하여 최근 온실 효과에 의한 온난화가 급격히 가속되고 있는 실정이다.
특히 최근 10 여년간 사용양 증가가 크게 나타남에 따라 이에 대한 대책을 국제적으로 협의하기에 이르렀다. 이러한 온실가스의 주성분은 이산화탄소로서 화석연료의 사용을 감소시키고 자연계를 통한 순환시스템에서 연료를 얻기 위하여 연구 개발을 수행한 결과 바이오디젤과 바이오에탄올의 상용화가 이루어졌으며, 효율의 증대를 위한 연료원에 대한 다양한 배양 및 재배에 관한 연구개발과, 생산공정 최적화를 위한 연구개발을 수행하고 있다.
현재 바이오디젤의 생산공정은 식물성 유지나 동물성 지방의 주성분인 트리글리세라이드를 알콜과 반응시켜 알킬에스테르 형태로 전환시켜 물질을 생산하고 있으며, 이와 같은 생산공정을 통해 생산된 제품의 10wt%에 달하는 글리세롤이 발생하는데 이 부산물의 활용이 큰 문제로 대두되고 있다.
이러한 글리세롤이 포함된 부산물은 지방산메틸에스터(Fatty Acid Methyl Ester), 물, 메탄올이 혼합된 상태로 발생하며, 사용된 촉매에 따라 회분도 미량 포함한다. 따라서 일부 정제과정을 통하여 80% 이상으로 글리세린의 농도를 농축하여 사용하거나 배출된 상태인 중량비 40% 정도에서 사용하는 두 가지 방법으로 사용 및 처리를 하고 있다.
글리세린을 정제 추출하여 사용하는 것이 가장 효율적이나 함유된 알카리 촉매와 기타 성분에 의하여 많은 단계의 전처리가 요구되므로 경제성에 문제가 있어 그 사용은 미미한 실정이다. 현재 저농도의 경우 현재 중질유와 혼합하여 연소하는 방법으로 사용 및 처리하고 있으나 이는 매우 비효율적 사용방법이다.
대한민국공개특허 10-2009-0051620(공개일자 2009년 5월 22일) 미국공개특허 20070173673(공개일자 2007년7월26일) 미국등록특허 05744668(등록일자 1998년4월28일)
상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 글리세롤에 함유된 바이오디젤 폐기물을 이용하여 다양한 에스테르계 유화제를 생산하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명에서는 글리세린, 지방산메틸에스터, 물 및 반응공정에서 미반응된 알콜을 함유하는 바이오디젤 폐기물에 아세트산, 올레산 등을 첨가하되, 그 첨가량을 상기 바이오디젤 폐기물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수에 기준하여, 상기 글리세린의 몰수보다 적거나, 동일하게 또는 세배 이상의 몰수로 첨가하고, 황산 또는 제올라이트 등을 촉매로 사용하여 에스테르화반응을 수행함으로써 다양한 형태의 에스테르 화합물을 합성하는 방법을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 글리세린이 함유된 바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가하는 단계와,
상기 유기산 첨가 후, 비극성 유기용매를 첨가하는 단계와,
상기 비극성 유기용매 첨가 후, 촉매인 황산 또는 제올라이트 분자체를 첨가한 다음 30 ~ 100℃에서 교반 반응시키는 단계를 거쳐 이루어지는 것으로,
상기 유기산 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수에 대해 0.5 ~ 10.0배 몰수로 하고,
상기 비극성 유기용매와 촉매의 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부에 대하여, 상기 비극성 유기용매 0.1 ~ 100중량부, 상기 촉매 0.0025 ~ 100중량부로 하는 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법을 주요 기술적 구성으로 한다.
본 발명은 바이오디젤 제조과정에서 발생하는 부산물 중에 포함된 글리세린을 유기산과 반응시킴으로써 다양한 에스테르화합물을 제조한다.
본 발명에서 제공하는 합성공정은 바이오디젤의 제조과정에서 발생하는, 글리세린을 함유된 부산물을 정제 과정 없이 부산물 중에 함유된 글리세린 성분과 다양한 유기산을 반응시킴으로써 상기 글리세린의 하나 또는 세개의 알콜기와 유기산이 반응하여 다양한 형태의 에스테르를 합성할 수 있다. 이때 비극성 용매와 촉매를 이용하여 에스테르를 합성하며, 합성 후 미반응물 및 불활성 물질과 쉽게 분리할 수 있다.
본 발명의 합성방법에 의해 제조된 에스테르계 유화제는 분리가 용이하고, 고농도의 화합물로 분리가 가능함과 동시에 다음의 효과를 추가적으로 갖는다.
첫째, 바이오디젤 부산물에 포함된 글리세린을 이용하여 유화제를 제조하면서도 고순도 글리세린으로 정제하여 얻어지는 유화제 제품보다 고부가가치의 제품을 제공할 수 있다.
둘째, 바이오디젤 부산물을 활용하여 다양한 에스테르계 화합물을 제공할 수 있으며, 또한 폐기물인 바이오디젤 부산물을 자원으로 재활용할 수 있다는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 제조과정을 살펴보면, 먼저 교반장치, 환류관 및 가열장치가 설치된 용기에 글리세린이 함유된 바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가한 후에,
비극성 유기용매, 촉매인 황산 또는 제올라이트 분자체를 순차적으로 첨가한 후 30 ~ 100℃에서 1 ~ 24 시간 이내에서 15 ~ 300rpm으로 교반 혼합가열하여 에스테르화 반응을 수행함으로써 에스테르계 유화제를 제조하는 것으로써, 상기 용기에 환류관이 설치되지 않은 경우에는 반응물의 손실이 발생할 수 있으므로, 반드시 환류관을 설치하여 증발된 반응물과 생성물 및 기타 혼합물을 반응기로 환류시켜 반응시킨다.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용 단계별로 살펴보면 다음과 같다.
바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가하는 단계
본 발명의 유화제 제조에 사용하는 바이오디젤 부산물은 바이오디젤 제조과정에서 발생하는 부산물로써, 상기 바이오디젤 부산물은 글리세린, 지방산메틸에스터, 메탄올, 물을 주성분으로 하며, 바이오디젤의 생산과정에서 사용된 알카리 촉매와 회분이 미량 존재한다.
본 발명은 상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린을 분리하지 않고, 유기산과 직접 에스테르화 반응시켜 에스테르 화합물을 합성하게 되며, 이와 같이 합성된 에스테르 화합물로부터 에스테르를 분리 정제하여 제조한다.
상기 유기산 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수를 기준으로 하여, 0.5 ~ 10.0배 몰수로 한다.
상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수는 바이오디젤 부산물을 여과 등의 기본적인 정제과정을 거쳐 고체 혼합물로 분리한 후 글리세린의 함유량을 측정하여 글리세린의 함유량을 몰수로 환산하여 확인한다.
그리고, 상기 유기산은 아세트산(Acetic acid), 로르산(Lauric acid), 올레산(Oleic acid), 팔미트산(Palmitic acid), 스테아르산(Stearic acid), 리놀레산(Linoleic acid), n-옥탄산(n-Octanoic acid), 카프르산(Capric acid), 신남산(Cinnamic acid), 아디프산(Adipic acid), 세바식산(Sebacic acid), 숙신산(Succinic acid), 시트르산(Citric acid), 리시놀레산(Ricinoleic acid), 타르타르산(Tartaric acid), 젖산(Lactic acid) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 사용하며, 상기 유기산의 사용량을 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수를 기준으로 하여, 0.5배 몰수 미만으로 하는 경우에는 충분한 반응이 일어나지 않는 문제가 있고, 10.0배 몰수를 초과하게 되는 경우에는 유기산의 과잉공급에 따른 경제적 손실이 발생하고, 첨가하는 유기산 3몰과 글리세린 1몰이 반응하므로 인하여 첨가하는 유기산의 몰수에 따라 글리세린의 3개의 알콜기와 반응하는 유기산의 수가 변화하는 문제가 있으므로, 상기 유기산의 사용량은 글리세린 몰수에 대해 0.5 ~ 10.0배 몰수 내를 유지하는 것이 바람직하다.
비극성 유기용매 첨가단계
바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가한 후, 비극성 유기용매를 첨가하는 단계이다.
상기 비극성 유기용매는 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), n-핵산(n-Hexane), 아세톤(Acetone), 헵테인(Heptane), iso-옥탄(Iso-octane), 클로로폼(Chloroform), 사염화탄소(Carbon tetra chloride), 피리딘(Pyridine), 이소아밀 알코올(Isoamyl alcohol), 이소펜틸 알코올(Isopentyl alcohol), 사이클로헥산(Cyclohexane), 뷰탄올(Butanol), 디클로로메테인(Dichloromethane), 디에틸에테르(Diethylether) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것으로써, 상기 비극성 유기용매의 사용량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부를 기준으로 하여, 0.1 ~ 100중량부 내로 한다.
상기 비극성 유기용매의 사용량이 0.1중량부 미만인 경우에는 혼합도가 감소하여 반응속도가 지연되는 문제가 있고, 100중량부를 초과하게 되는 경우에는 농도의 저하에 따른 반응속도의 감소 문제가 있으므로, 상기 비극성 유기용매의 사용량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부에 대해 0.1 ~ 100중량부 내를 유지하는 것이 바람직하다.
촉매 첨가단계
상기 비극성 유기용매 첨가 후, 촉매인 황산 또는 제올라이트 분자체를 첨가한 다음 30 ~ 100℃에서 1 ~ 24 시간 이내로 15 ~ 300rpm으로 가열교반하여 에스테르화 반응을 수행하는 단계이다.
이와 같이 에스테르 반응을 거친 후에는 여과 정제과정을 거쳐 에스테르 화합물을 분리하여 다양한 에스테르 화합물을 제공하게 된다.
상기 촉매는 바이오디젤 부산물과 산 및 비극성용매가 혼합된 혼합물의 에스테르 반응을 수행하기 위해 첨가하는 것으로써, 황산과 제올라이트 분자체를 사용한다.
상기 촉매의 사용량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부를 기준으로 하여, 0.0025 ~ 100중량부 내로 한다.
상기 촉매의 사용량을 0.0025중량부 미만으로 하는 경우에는 원활한 반응이 진행되지 않는 문제가 있고, 100중량부를 초과하게 되는 경우에는 과잉으로 첨가된 촉매를 분리하여야 하므로 에스테르 반응 후 분리공정이 복잡하게 구성되고, 분리공정의 운전비용이 증대하는 문제가 있으므로, 상기 촉매의 사용량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부에 대해 0.0025 ~ 100중량부 내를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 에스테르화 반응에서 가열온도가 30℃ 미만인 경우에는 반응 전환율이 매우 낮다는 문제가 있고, 100℃를 초과하게 되는 경우에는 생성물과 반응물의 기화가 빠르게 일어나 반응속도의 증가가 매우 미미하고 에너지 손실이 발생하는 문제가 있으므로, 상기 에스테르화 반응에 있어 가열온도는 30 ~ 100℃를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에스테르화 반응 시간이 1시간 미만인 경우에는 충분한 반응이 일어나지 않는 문제가 있고, 24시간을 초과하게 되는 경우에는 이미 완전한 반응전환이 일어난 상태이기 때문에 무의미하므로, 상기 에스테르화 반응 시간은 1 ~ 24 시간 이내로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 교반속도가 15rpm 미만인 경우에는 혼합도가 감소되어 유기산과 글리세린의 접촉효율이 떨어지므로 완전한 반응이 일어나지 않는 문제가 있고, 300rpm을 초과하게 되는 경우에는 교반 동력비만 증가하는 문제가 있으므로, 상기 교반속도는 15 ~ 300rpm의 범위 내를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 기술 구성에 대한 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.
[실시예 1]
실시예 1은 아세트산을 반응 유기산으로 사용하고, 제올라이트 분자체를 에스테르 반응 촉매로 사용한다. 상기 실시예 1의 합성공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 농도를 가스크로마토그래피법으로 측정한다. 동일 공정에서 발생되는 바이오디젤 부산물은 균일한 조성으로 발생되며, 본 실시예 1에서 사용하는 바이오디젤 부산물의 조성은 다음의 표 1과 같다.
바이오디젤 부산물의 조성
성 분 wt%
글리세린 43.4
지방산메틸에스터 44.3
물 2.6
메탄올 9.7
상기 표 1에 제시된 바이오디젤 부산물의 조성을 살펴보면, 글리세린은 바이오디젤 부산물 전체 중량의 43.4wt%에 해당되며, 이외에 지방산메틸에스터 44.3wt%, 물 2.6wt% 및 반응공정에서 미반응된 알콜 9.7wt%가 존재한다.
이와 같은 성분조성을 갖는 바이오디젤 부산물 100 중량부를 환류관이 설치된 반응기에 투입하게 되며, 이때 바디오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 양은 43.4 중량부가 된다.
상기 글리세린과 상기 아세트산의 반응은 글리세린 1몰과 아세트산 3몰이 반응하여 트리아세틴(Triacetin) 1몰이 생성되므로 43.4 중량부의 글리세린을 몰수로 환산한 후 글리세린 몰수의 3배 몰수로 아세트산을 혼합한다. 즉 상기 3배 몰수의 아세트산을 중량부로 환산하여 20(w/w%) 아세트산 420 중량부를 혼합한다.
다음으로, 에스테르화 반응 촉매인 제올라이트 분자체 10 중량부 첨가하며, 이때 첨가하는 제올라이트는 ZMS-5 형태를 사용한다.
이와 같이 반응물과 촉매를 반응기에 투입하여 혼합한 후, 상기 반응기의 온도를 80℃로 유지하고, 환류관에 냉각수를 공급하는 상태에서 6시간 동안 반응시켰으며, 그 결과 다음 표 2의 전환율을 얻었다.
반응 생성물의 조성(바이오디젤 부산물 중 글리세린의 전환율)
글리세린전환율
 모노아세틴①
(Monoacetine)		 다이아세틴②
(Diacetine)		 트리아세틴③
(Triacetine)
실시예 1
 98%
 ①+②+③=100wt%
4.9 9.8 85.3
상기 표 2의 전환율은 글리세린의 잔여량으로 측정한 값이며, 나머지 모노아세틴, 다이아세틴, 트리아세틴의 각각 조성은 가스크로마토그래피로부터 얻은 결과로 글리세린으로부터 전환된 세 개(①, ②, ③)의 성분을 백분율로 표기한 경우이다. 따라서 본 발명이 제공하는 방법에 의한 글리세린의 에스테르화 반응은 높은 전환율로 일어남을 알 수 있으며, 반응시간의 증대와 반응온도의 증대에 의하여 전환율은 99%까지 가능하다.
[실시예 2]
실시예 2는 상기 실시예 1과 동일한 조건에서 촉매제로 사용된 제올라이트 분자체를 황산으로 대체한 경우이며, 합성공정을 살펴보면 다음과 같다.
실시 예 2에서 사용한 바이오디젤 부산물의 조성은 앞서 살펴본 실시예 1의 표 1과 같다.
먼저, 바이오디젤 부산물 100 중량부를 환류관이 설치된 반응기에 투입하게 되며, 이때 바디오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 양은 43.4 중량부가 된다.
상기 글리세린과 상기 아세트산의 반응은 글리세린 1몰과 아세트산 3몰이 반응하여 트리아세틴(Triacetin) 1몰이 생성되므로 43.4 중량부의 글리세린을 몰수로 환산한 후 글리세린 몰수의 3배 몰수로 아세트산을 혼합한다. 즉 상기 3배 몰수의 아세트산을 중량부로 환산하여 20(w/w%) 아세트산 420 중량부를 혼합한다.
다음으로, 에스테르화 반응 촉매로써, 상기 실시예 1과는 다른 35(w/w%) 황산 10 중량부를 첨가한다. 이와 같이 반응물과 촉매를 반응기에 투입하여 혼합한 후, 상기 반응기의 온도를 80℃로 유지하고, 환류관에 냉각수를 공급하는 상태에서 6시간 동안 반응시켰으며, 그 결과 다음 표 3의 전환율을 얻었다.
반응 생성물의 조성(바이오디젤 부산물 중 글리세린의 전환율)
글리세린전환율
 모노아세틴①
(Monoacetine)		 다이아세틴②
(Diacetine)		 트리아세틴③
(Triacetine)
실시예 2
 95%
 ①+②+③=100wt%
1.2 2.7 96.1
상기 표 3의 전환율은 글리세린의 잔여량으로 측정한 값이며, 나머지 모노아세틴, 다이아세틴, 트리아세틴의 각각 조성은 가스크로마토그래피로부터 얻은 결과로 글리세린으로부터 전환된 세 개(①, ②, ③)의 성분을 백분율로 표기한 경우이다. 따라서 본 발명의 촉매제를 황산으로 이용하는 방법에 의해 글리세린의 에스테르 반응은 높은 전환율이 일어남을 알 수 있다.
[실시예 3]
실시예 3은 유기산으로 올레산을 사용하고, 제올라이트 분자체를 에스테르 반응 촉매로 사용한 경우이며, 합성공정을 살펴보면 다음과 같다.
실시예 3에서 사용한 바이오디젤 부산물의 조성은 앞서 살펴본 실시예 1의 표 1과 같다.
먼저, 바이오디젤 부산물 100 중량부를 환류관이 설치된 반응기에 투입하게 되며, 이때 바디오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 양은 43.4 중량부가 된다.
상기 글리세린과 상기 올레산의 반응은 글리세린 1몰과 올레산 3몰이 반응하여 트리아세틴(Triacetin) 1몰이 생성되므로 43.4 중량부의 글리세린을 몰수로 환산한 후 글리세린 몰수의 3배 몰수로 올레산을 혼합한다. 즉 상기 3배 몰수의 올레산을 중량부로 환산하여 올레산산 400 중량부를 혼합한다.
다음으로, 에스테르화 반응 촉매로써, 제올라이트 분자체 10 중량부를 첨가하며, 첨가하는 제올라이트는 ZMS-5 형태를 사용한다. 이와 같이 반응물과 촉매를 반응기에 투입하여 혼합한 후, 상기 반응기의 온도를 80℃로 유지하고, 환류관에 냉각수를 공급하는 상태에서 6시간 동안 반응시켰으며, 그 결과 다음 표 4의 전환율을 얻었다.
반응 생성물의 조성(바이오디젤 부산물 중 글리세린의 전환율)
글리세린전환율 모노올레이트①
(Monooleate)		 다이올레이트②
(Diooleate)		 트리올레이트③
(Trioleate)
실시예 3
 87%
 ①+②+③=100wt%
4.3 12.3 83.4
상기 표 4의 전환율은 글리세린의 잔여량으로 측정한 값이며, 나머지 모노올레이트, 다이올레이트, 트리올레이트의 각각 조성은 가스크로마토그래피로부터 얻은 결과로 글리세린으로부터 전환된 세 개(①, ②, ③)의 성분을 백분율로 표기한 경우이다. 따라서 본 발명의 글리세린의 에스테르 반응은 높은 전환율이 일어남을 알 수 있으며, 반응시간의 증대와 반응온도의 증대에 의하여 전환율은 99%까지 가능하다.
[실시예 4]
실시예 4는 상기 실시예 3과 동일한 조건에서, 다만 촉매제를 제올라이트 분자체에서 황산으로 대체한 경우이며, 합성공정을 살펴보면 다음과 같다.
실시예 4에서 사용한 바이오디젤 부산물의 조성은 앞서 살펴본 실시예 1의 표 1과 같다.
먼저, 바이오디젤 부산물 100 중량부를 환류관이 설치된 반응기에 투입하게 되며, 이때 바디오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 양은 43.4 중량부가 된다. 따라서, 상기 실시예 3과 동일하게 올레산 400 중량부를 첨가한다.
그리고, 에스테르화 반응촉매로써 상기 실시예 3과는 다른 35(w/w%)의 황산 10중량부를 첨가한다. 이와 같이 반응물과 촉매가 반응기에 투입되어 혼합된 후, 반응기의 온도를 80℃로 유지하며, 환류관에 냉각수를 공급하는 상태에서 6시간을 반응한 결과, 하기 표 5의 전환율을 얻었다.
반응 생성물의 조성(바이오디젤 부산물 중 글리세린의 전화율)
글리세린전환율 모노올레이트①
(Monooleate)		 다이올레이트②
(Diooleate)		 트리올레이트③
(Trioleate)
실시예 4
 82%
 ①+②+③=100wt%
3.5 7.2 89.3
상기 표 5의 전환율은 글리세린의 잔여량으로 측정한 값이며, 나머지 모노올레이트, 다이올레이트, 트리올레이트의 각각 조성은 가스크로마토그래피로부터 얻은 결과로 글리세린으로부터 전환된 세 개(①, ②, ③)의 성분을 백분율로 표기한 경우이다. 따라서 본 발명의 촉매제를 황산으로 이용하는 방법에 의해 글리세린의 에스테르화 반응은 높은 전환율이 일어남을 알 수 있다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4의 성분조성을 종합하여 살펴보면 다음의 표 6과 같다.
반응 조성물의 조성(표 1의 바이오디젤 부산물 100중량부 대비 조성/ 단위 중량부)
성 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4





바이오디젤


 글리세린
(바이오디젤 부산물 100중량부 내 함유량)




100
43.4




100
43.4




100
43.4




100
43.4
지방산메틸에스터
(바이오디젤 부산물 100중량부 내 함유량)
44.3
44.3
44.3
44.3
물
(바이오디젤 부산물 100중량부 내 함유량)
2.6
2.6
2.6
2.6
메탄올
(바이오디젤 부산물 100중량부 내 함유량)
9.7
9.7
9.7
9.7
아세트산(20 w/w%) 420 420 ― ―
올레산 ― ― 400 400
황산(35 w/w%) ― 10 ― 10
제올라이트 10 ― 10 ―
n-헥산 ― ― 75 75
본 발명에서 제공하는 방법에 의하여 바이오디젤 부산물 중에 함유되어 있는 글리세린이 유기산과 반응하여 에스테르가 생성된 경우 부산물 중의 타성분과 쉬운 분리가 이루어지며, 이에 따라 다양한 에스테르를 분리하여 이용할 수 있다. 또한 연료로 사용된 지방산 메틸 에스터와 미반응물이 함유된 분리 부산물은 연료 등으로 사용되므로 바이오디젤 부산물의 효율적인 이용이 가능하다. 또한 본 발명에 의하여 합성된 다양한 에스테르는 유화제로 금속가공유 등에 직접 사용이 가능하며, 고분자량의 에스테르의 경우 물성조절제로 사용이 가능하고, 또한 본 발명에 의하여 합성된 에스테르를 이용하여 여러 화합물의 반응물로 사용이 가능하므로 경제성이 우수하고, 자원의 효율적 사용면에서도 가치가 크므로 산업상 이용 가능성이 높다.

Claims (3)

  1. 글리세린이 함유된 바이오디젤 부산물에 유기산을 첨가하는 단계와,
    상기 유기산 첨가 후, 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), n-핵산(n-Hexane), 아세톤(Acetone), 헵테인(Heptane), iso-옥탄(Iso-octane), 클로로폼(Chloroform), 사염화탄소(Carbon tetra chloride), 피리딘(Pyridine), 이소아밀 알코올(Isoamyl alcohol), 이소펜틸 알코올(Isopentyl alcohol), 사이클로헥산(Cyclohexane), 뷰탄올(Butanol), 디클로로메테인(Dichloromethane), 디에틸에테르(Diethylether) 중 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 비극성 유기용매를 첨가하는 단계와,
    상기 비극성 유기용매 첨가 후, 촉매인 황산 또는 제올라이트 분자체를 첨가한 다음 30 ~ 100℃에서 교반 반응시키는 단계를 거쳐 이루어지는 것으로,
    상기 유기산 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물에 함유되어 있는 글리세린의 몰수에 대해 0.5 ~ 10.0배 몰수로 하고,
    상기 비극성 유기용매와 촉매의 첨가량은 상기 바이오디젤 부산물 100중량부에 대하여, 상기 비극성 유기용매 0.1 ~ 100중량부, 상기 촉매 0.0025 ~ 100중량부로 하는 것임을 특징으로 하는 바이오디젤 부산물을 이용한 유화제 합성방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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