KR101386077B1 - Preparation method of methanol from glyceline by liquid phase catalytic radical reaction - Google Patents

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이인화
김주일
이주헌
박서진
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장리부가
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조선대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a methanol-based biofuel from a glycerin by an aqueous phase radical reaction. More specifically, a glycerin, produced as a byproduct when manufacturing a biofuel, is manufactured into a solution and conducted with a radical reaction, caused by peroxide or ozone. A metal catalyst is added so as to produce volatile vapor through a decompressing reaction in a solution phase, and continuously condense the vapor. As main products, methanol, and ethanol are manufactured, and aldehydes and organic acids are produced as byproducts for useful purposes.

Description

액상 라디칼 반응에 의한 글리세린으로부터 메탄올을 주성분으로 하는 바이오연료 제조 방법{Preparation method of methanol from glyceline by liquid phase catalytic radical reaction}Preparation method of methanol from glyceline by liquid phase catalytic radical reaction}

본 발명은 바이오디젤 제조시 부산물로 생산되는 글리세린을 수용액으로 제조한 후 과산화수소 또는 오존에 의한 라디칼 반응과 금속 촉매를 첨가하여 용액상에서 감압반응에 의한 휘발성 증기 생산과 생성된 증기를 연속적으로 응축시켜 바이오 연료를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
The present invention is to prepare a glycerin produced as a by-product in the production of biodiesel as an aqueous solution, and then radical reaction by hydrogen peroxide or ozone and a metal catalyst are added to continuously condense the volatile vapor produced by the reduced pressure reaction in the solution and the resulting vapor It is to provide a method for producing a fuel.

산업의 발전과 함께 화석연료의 사용량이 급증하여 이산화탄소의 대기농도가 높아짐에 따라 기후변화라는 인류의 커다란 재앙이 예고되지만 이를 해결하려는 방안인 신재생에너지의 사용량은 아직도 매우 미미한 실정이다. 수송용 바이오 연료의 하나로 바이오디젤이 경유혼합물로 사용되고 있다. 2006년부터는 바이오디젤의 상용화 단계로 정유사와 지식경제부 간의 자발적 협약으로 정유사가 바이오디젤을 5% 이내로 혼합할 수 있도록 하여 현재 BD0.5가 판매되고 있다. 2007년 바이오디젤 생산업체는 15군데로 생산능력은 연간 60만 톤이고, 실제 생산량은 9만 톤 정도이다(한국환경정책·평가연구원, 2007.바이오연료(바이오디젤, 바이오에탄올)의 환경 경제성 분석 및 보급 확대방안 연구.).As the use of fossil fuels increases rapidly with the development of the industry, the atmospheric concentration of carbon dioxide increases, so the human disaster of climate change is foreseen, but the use of renewable energy, which is a solution to solve this problem, is still very small. Biodiesel is used as a diesel fuel as one of the transportation biofuels. Since 2006, BD0.5 is currently being sold as a commercial agreement between biodiesel and the Ministry of Knowledge Economy, allowing oil refiners to mix biodiesel within 5%. In 2007, there were 15 biodiesel producers, with annual production capacity of 600,000 tons and actual production of 90,000 tons (Korea Environmental Policy and Evaluation Institute, 2007.Environmental Economic Analysis of Biofuels (Biodiesel, Bioethanol) And expansion measures.).

바이오디젤은 일반 경유와 혼합하여 주로 사용되는데 혼합비율에 따라 BD5(바이오디젤 5%+일반 경유 95%), BD20(바이오디젤 20%+일반 경유 80%), BD100(바이오디젤 100%) 등으로 나뉜다. 바이오디젤을 경유차량에 연료로 사용하기 위해서는 따로 엔진을 개조할 필요가 없다.
Biodiesel is mainly used mixed with ordinary diesel oil, and depending on the mixing ratio, it is BD5 (5% biodiesel + 95% general diesel), BD20 (20% biodiesel + 80% general diesel), and BD100 (100% biodiesel). Divided. To use biodiesel as fuel in diesel vehicles, there is no need to modify the engine.

바이오디젤을 생산하기 위해서는 촉매와 알코올을 이용하여 특정한 온도와 압력에서 글리세린(glycerine)과 바이오디젤(methyl esters)을 만들어 낸다. 바이오디젤 생산에 사용되는 연료로 동식물에서 추출되는 모든 종류의 기름을 사용할 수 있으나, 현재 대부분 식물성 기름을 이용하고 있다(미래농정연구원. 2005.산업용 원료(바이오에너지)로 사용가능한 농작물의 경제성 분석 및 정책적 지원방안 연구). 바이오디젤의 원료 식물 종류는 각 나라의 지리적 기후나 토양에 따라 다르다. 북유럽에서는 유채(rapeseed), 미국에서는 대두(soybean), 적도지역을 중심으로 야자기름(palm oil)이 바이오디젤 생산의 주원료이다. 코코넛과 해바라기도 널리 이용되는 원료 중에 하나이다(삼성경제연구소. 2006.바이오 연료의 합리적 도입 방안). To produce biodiesel, catalysts and alcohols are used to produce glycerin and biodiesel at specific temperatures and pressures. All kinds of oils extracted from animals and plants can be used as fuel for biodiesel production, but most of them use vegetable oils (Future Research Institute. 2005. Economic analysis and analysis of crops that can be used as industrial raw materials (bioenergy). Policy support measures). Biodiesel's type of plant depends on the geographic climate and soil in each country. Rapeseed in northern Europe, soybean in the US, and palm oil, mainly in the equator, are the main raw materials for biodiesel production. Coconut and sunflower are also widely used raw materials (Samsung Economic Research Institute, 2006. Reasonable introduction of bio fuel).

구체적으로, 하기 모식도에서와 같이 원료유에 메탄올과 염기 촉매를 첨가하여 반응시킨 후 분리하고 산으로 중화시킨 다음 정제하면 바이오디젤이 생성된다. 또한, 원료유에 메탄올과 염기 촉매를 첨가하여 반응시킨 후 분리하는 과정에서 글리세린이 부산물로 생성된다. Specifically, as shown in the schematic diagram below, methanol and a base catalyst are added to the crude oil to react, separated, neutralized with acid, and purified to produce biodiesel. In addition, glycerin is produced as a by-product in the process of separating and reacting methanol and a base catalyst to the crude oil.

Figure 112013016469352-pat00001

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하기 바이오 디젤의 제조시 부산물로 글리세린이 생성되는 과정에서 수반되는 화학반응식에서와 같이 한 분자의 트리글리세라이드가 촉매하에서 3 분자의 알코올과 반응하여 한 분자의 글리세린(또는 글리세롤)과 3종류의 바이오디젤이 생성된다. One molecule of triglycerides reacts with three molecules of alcohol under a catalyst as shown in the chemical reaction accompanying the production of glycerin as a by-product of the production of biodiesel, and one molecule of glycerin (or glycerol) and three types of biodiesel Is generated.

Figure 112013016469352-pat00002

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바이오디젤 오일은 석유디젤과 달리 생분해성 물질이며, 비독성이고, 연료 연소 시에 배출물과 독성물질을 획기적으로 줄인다. 현재 바이오디젤 오일은 세계적으로 그 사용처가 광범위하므로 석유디젤보다 다소 비싸다. 현재 세계 전체적인 식물성 기름과 동물성 지방은 액체연료를 대체할 만큼 충분하지 않으며, 연료 공급능력은 최대수요의 약 20 ~ 25%에 불과하다. 식물성 기름의 메틸에스테르(BD)는 다른 신 재생에너지와 청정 엔진 대체연료로 몇 가지 장점을 지니고 있다. 따라서 부산물인 글리세린을 이용하여 메탄올을 생산한다면 바이오디젤의 생산단가를 대폭 저감할 수 있다. 메탄올은 여러 가지 제조방법이 있으며, 통상 목재, 석탄, 천연가스, 석유가스에서 생성된 액체를 증류하여 생산한다. 이러한 메탄올 합성 원료로 글리세린을 사용함으로서 화석연료로부터 대체하는 효과가 있다.
Biodiesel oils, unlike petroleum diesel, are biodegradable, non-toxic and dramatically reduce emissions and toxic substances during fuel combustion. Biodiesel oil is now somewhat more expensive than petroleum diesel because of its widespread use worldwide. Currently, the world's vegetable oils and animal fats are not sufficient to replace liquid fuels, and their fuel supply capacity is only about 20-25% of the maximum demand. The methyl ester of vegetable oil (BD) has several advantages over other renewable energy and clean engine alternative fuels. Therefore, if methanol is produced using by-product glycerin, the production cost of biodiesel can be greatly reduced. Methanol has a variety of manufacturing methods, it is usually produced by distilling the liquid produced from wood, coal, natural gas, petroleum gas. Glycerin is used as a raw material for the synthesis of methanol, thereby replacing the fossil fuel.

글리세롤(glycerol)은 글리세린(glycerin, glycerine)이라고도 부르는 무색, 무취의 액체이다. 점성이 매우 강한 특징이 있다. 글리세린은 3개의 수산기를 가진 3가 알콜이다. 무색의 끈기 있는 액체로 흡습성이 있으며 감미가 조금 있고, 녹는점 20 ℃, 끓는점 290 ℃이다. Glycerol (glycerol) is a colorless, odorless liquid, also called glycerin (glycerine). Viscosity is very strong. Glycerin is a trihydric alcohol with three hydroxyl groups. Colorless and sticky liquid, hygroscopic, slightly sweet, melting point 20 ℃, boiling point 290 ℃.

글리세린은 글리프탈 수지 등의 합성 원료로 쓰이는 외에 윤활제 혹은 연고 같은 약품, 담배나 화장품의 방건제(防乾劑) 및 정미제(呈味劑) 등에 쓰이며, 나아가서는 방동제(防凍劑), 냉각제 및 인쇄용 잉크 등 대단히 넓은 이용도를 가진 중요한 물질이다. 그러므로 오늘날에는 이와 같은 유지 분해에 의해서뿐 아니라 프로필렌을 원료로 하는 합성법에 의해서도 제조되고 있으며, 천연품 및 합성품으로 널이 이용되고 있다.
Glycerin is not only used as a synthetic raw material such as glyphtal resin, but also as a lubricant or an ointment, a desiccant and a spice in tobacco and cosmetics, and furthermore, a defroster and a coolant. And an important material having a very wide application such as printing ink. Therefore, it is manufactured not only by such fat-and-oil decomposition but also by the synthetic method which uses propylene as a raw material, and the board is used as a natural product and a synthetic product today.

이러한 수용성 글리세린은 분자량이 크고 클루코시딕 결합(glycosidic bonds)로 결합되어 있기 때문에 용이하게 분해되지 않는다. 이러한 고분자를 분해하기 위해서는 강력한 화학반응을 요구하는데 본 발명에서는 라디칼 반응을 일으키는 과산화수소 또는 오존과 같은 라디칼 생성제를 사용하고 라디칼의 생성과 높은 에너지를 갖는 화학종을 생산하는 역할로서 금속이온을 도입한다. 라디칼의 생성은 철 및 구리, 바나듐, 니켈, 마그네슘과 같은 전이금속류와 은, 백금, 로듐, 파라듐과 같은 금속염의 첨가에 의해 가속화된다. 라디칼 반응은 고분자 사슬을 파괴하는 동시에 알콜이 생성하는데 기여한다. 예를 들어 과산화수소를 라디칼 개시제로 사용하였을 때 OH 라디칼이 생성되고 글리세린 및 알지네이트의 고분자 사슬을 공격하여 알킬라디칼을 생성시키며 이는 OH 이온과 반응하여 알콜이 생성되는 것이다. 생성된 알콜은 OH 라디칼이 존재하면 분해가 진행되어 최종적으로 이산화탄소로 변환되게 된다. 따라서, 알콜류가 생성되면 이를 분리하여 최종 생성물로 회수하는 것이 중요하다. 또한, 생성된 알콜을 제거하면 르샤트리에 법칙에 의하여 평형이 생성물 방향으로 진행되므로 알콜 생성을 가속시킬 수 있는 장점이 있다. These water-soluble glycerin have a high molecular weight and are bound by glycosidic bonds and thus are not easily degraded. In order to decompose these polymers, a strong chemical reaction is required. In the present invention, a radical generator such as hydrogen peroxide or ozone is used, and metal ions are introduced as radicals to produce radical species and chemical species having high energy . The production of radicals is accelerated by the addition of transition metals such as iron and copper, vanadium, nickel and magnesium and metal salts such as silver, platinum, rhodium and paradium. The radical reaction destroys the polymer chains and at the same time contributes to the formation of alcohols. For example, when hydrogen peroxide is used as a radical initiator, OH radicals are produced and attack the polymer chains of glycerin and alginate to produce alkyl radicals, which react with OH ions to produce alcohol. The alcohol produced is decomposed in the presence of OH radicals and finally converted to carbon dioxide. Therefore, when alcohols are produced, it is important to separate them and recover them to the final product. In addition, the removal of the alcohol produced has the advantage of accelerating the production of alcohol because the equilibrium proceeds to the product direction by the Leshatrier law.

이에, 본발명자들은 바이오디젤 제조시 부산물로 생산되는 글리세린을 이용하여 바이오 연료로 활용하기 위한 방법을 연구하던 중, 바이오디젤 제조시 부산물로 생산되는 글리세린을 수용액으로 제조한 후 과산화수소 또는 오존에 의한 라디칼 반응과 금속 촉매를 첨가하여 용액상에서 감압반응에 의한 휘발성 증기 생산과 생성된 증기를 연속적으로 응축시킨 결과 물, 알콜, 알데하이드, 에틸렌글리콜 등으로 응축되는데 이 응축물을 증류하여 물을 배제시켜 휘발성 유기물로 생성시킬 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
Thus, the inventors While studying the method of using glycerin, which is produced as a by-product in the production of biodiesel, as a biofuel, after preparing glycerin as an aqueous solution in the production of biodiesel, an aqueous solution was used to produce a radical reaction by hydrogen peroxide or ozone and a metal catalyst. After condensation, the volatile vapor produced by the pressure reduction reaction in the solution and the condensed vapor are condensed into water, alcohol, aldehyde, ethylene glycol, etc., and the condensate can be distilled to remove water to form volatile organics. By confirming that the present invention was completed.

본 발명의 목적은 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for producing a biofuel from glycerin.

본 발명의 또 다른 목적은 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for preparing volatile organics from glycerine, wherein methanol is a main component and aldehyde or glycol is a byproduct.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above object

1) 글리세린(glyceline)을 물에 용해시키는 단계;1) dissolving glycerin in water;

2) 상기 단계 1)의 글리세린 용액에 금속 촉매를 첨가하는 단계;2) adding a metal catalyst to the glycerin solution of step 1);

3) 상기 단계 2)의 혼합물에 라디칼 개시제를 첨가하는 단계;3) adding a radical initiator to the mixture of step 2);

4) 상기 단계 3)의 혼합물의 반응 압력을 목적하는 휘발성 유기물의 증기압 이하로 유지하여 반응시켜 증기를 생성시키는 단계; 및4) maintaining the reaction pressure of the mixture of step 3) below the vapor pressure of the desired volatile organics to react to generate steam; And

5) 상기 단계 4)의 증기를 응축시켜 휘발성 유기물을 얻는 단계를 포함하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법을 제공한다.5) It provides a method for producing a biofuel from glycerin comprising the step of condensing the vapor of step 4) to obtain a volatile organic matter.

또한, 본 발명은In addition,

1) 글리세린(glyceline)을 용액의 전체 중량에 대해 0.01 내지 30 중량부로 물에 용해시키는 단계;1) dissolving glycerin in water at 0.01 to 30 parts by weight relative to the total weight of the solution;

2) 상기 단계 1)의 용액에 황산제이철(Iron(III) sulfate, Fe2(SO4)3)를 혼합물의 전체 중량에 대해 0.01 내지 0.1 중량부로 첨가하는 단계;2) adding ferric sulfate (Iron (III) sulfate, Fe 2 (SO 4 ) 3 ) to the solution of step 1) in an amount of 0.01 to 0.1 parts by weight based on the total weight of the mixture;

3) 상기 단계 2)의 혼합물에 과산화수소를 반응물의 전체 중량에 대해 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가하여 상온에서 1 내지 10 시간 반응시키는 단계;3) adding hydrogen peroxide to the mixture of step 2) in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight based on the total weight of the reactants and reacting at room temperature for 1 to 10 hours;

4) 상기 단계 3)의 반응물을 분취한 후 회전식진공증류기에서 50 내지 100 ℃에서 100 내지 500 mbar로 증류시켜 증기를 획득하는 단계; 및4) aliquoting the reactant of step 3) and distilling at 50 to 100 mbar at 50 to 100 ° C. in a rotary vacuum distillation to obtain steam; And

5) 상기 단계 4)의 증기를 -40 ℃ 내지 25 ℃ 온도로 응축시켜 휘발성 유기물을 획득하는 단계를 포함하는, 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법을 제공한다.
5) It provides a method for producing a volatile organic substance of methanol is the main component and aldehyde or glycol by-product from the glycerin comprising the step of condensing the steam of step 4) to -40 ℃ to 25 ℃ temperature to obtain a volatile organic substance .

본 발명에 의한 제조방법은 바이오디젤 제조시 부산물로 생산되는 고분자의 글리세린에 금속 촉매 및 라디칼 개시제를 첨가하여 강력한 라디칼 반응을 일으켜 휘발성 유기물이 제조가 가능하므로 폐기물을 재활용할 수 있어 친환경적이고, 고분자인 바이오디젤의 생산단가를 대폭 절감할 수 있으며, 생분해성 물질이고, 비독성이며, 연료 연소시에 배출물과 독성물질을 획기적으로 줄일 수 있으므로 화석 연료를 대체할 수 있는 유용한 바이오 연료로 사용될 수 있다.
In the manufacturing method according to the present invention, by adding a metal catalyst and a radical initiator to the glycerin of the polymer produced as a by-product during the production of biodiesel, a strong radical reaction occurs, so that volatile organic substances can be produced. It can be used as a useful biofuel to replace fossil fuels because it can greatly reduce the production cost of biodiesel, is biodegradable, non-toxic, and can drastically reduce emissions and toxic substances during fuel combustion.

도 1은 액상 라디칼 반응에 의한 글리세린으로부터 메탄올을 주성분으로 하는 바이오연료 제조 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 회분식 반응기 150℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성%를 가스크로마토그래피질량분석기로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3는 회분식 반응기 200℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성%를 가스크로마토그래피질량분석기로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 회분식 반응기 250℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성%를 가스크로마토그래피질량분석기로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 회전식 진공증류기 90℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성%를 가스크로마토그래피질량분석기로 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 전기로 150℃에서 글리세린 분해 실험 방법을 나타낸 모식도이다.
도 7은 회전식 진공증류기에서 글리세린 분해 방법을 나타낸 모식도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the biofuel which has methanol as a main component from glycerin by a liquid radical reaction.
Figure 2 is a graph showing the results confirmed by gas chromatography mass spectrometry of the substance produced after the glycerin decomposition reaction in a batch reactor 150 ℃.
Figure 3 is a graph showing the results confirmed by gas chromatography mass spectrometry of the substance produced after the glycerin decomposition reaction in a batch reactor 200 ℃.
Figure 4 is a graph showing the results confirmed by gas chromatography mass spectrometry of the substance produced after the glycerin decomposition reaction in a batch reactor 250 ℃.
FIG. 5 is a graph showing the results of confirming the composition% of a substance produced after glycerin decomposition in a rotary vacuum distillation machine at 90 ° C. using a gas chromatography mass spectrometer. FIG.
6 is a schematic diagram showing a glycerin decomposition experiment method at 150 ℃ electric.
Figure 7 is a schematic diagram showing a glycerin decomposition method in a rotary vacuum distillation.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하기 단계를 포함하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법을 제공한다:The present invention provides a method for producing a biofuel from glycerin comprising the following steps:

1) 글리세린(glyceline)을 물에 용해시키는 단계;1) dissolving glycerin in water;

2) 상기 단계 1)의 글리세린 용액에 금속 촉매를 첨가하는 단계;2) adding a metal catalyst to the glycerin solution of step 1);

3) 상기 단계 2)의 혼합물에 라디칼 개시제를 첨가하는 단계;3) adding a radical initiator to the mixture of step 2);

4) 상기 단계 3)의 혼합물의 반응 압력을 목적하는 휘발성 유기물의 증기압 이하로 유지하여 반응시켜 증기를 생성시키는 단계; 및4) maintaining the reaction pressure of the mixture of step 3) below the vapor pressure of the desired volatile organics to react to generate steam; And

5) 상기 단계 4)의 증기를 응축시켜 휘발성 유기물을 얻는 단계.
5) condensing the vapor of step 4) to obtain volatile organics.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)은 글리세린(glyceline)을 물에 용해시키는 단계이다.In the production method according to the present invention, step 1) is a step of dissolving glycerin (glyceline) in water.

상기 글리세린은 바이오디젤의 제조시 생성되는 글리세린 또는 공업용으로 제조된 글리세린을 사용할 수 있으나 이에 한정하지 않는다.The glycerin may be, but is not limited to, glycerin produced during the manufacture of biodiesel or glycerin produced for industrial purposes.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 2)는 글리세린 용액에 금속 촉매를 첨가하는 단계이다.In the production method according to the invention, step 2) is a step of adding a metal catalyst to the glycerin solution.

상기 금속 촉매는 철, 구리, 니켈, 바나듐, 크롬 및 망간으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 전이금속 또는 백금, 로듈, 팔라듐, 금 및 루테늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 귀금속염인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.The metal catalyst is preferably one kind of transition metal selected from the group consisting of iron, copper, nickel, vanadium, chromium and manganese or one kind of precious metal salt selected from the group consisting of platinum, rhodium, palladium, gold and ruthenium. One is not limited to this.

또한, 상기 금속 촉매는 황산제이철, 황산구리, 염화은, 암모늄바나데이트 및 염화백금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.In addition, the metal catalyst is preferably any one selected from the group consisting of ferric sulfate, copper sulfate, silver chloride, ammonium vanadate and platinum chloride, but is not limited thereto.

상기 금속 촉매는 혼합물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 3.0 중량부로 첨가시킬 수 있다.The metal catalyst may be added at 0.01 to 3.0 parts by weight based on the total weight of the mixture.

상기 범위를 벗어나는 경우, 0.01 중량부 미만으로 첨가시, 라디칼 개시제의 활성이 저하되는 문제점이 있고, 3.0 중량부를 초과하여 첨가시, 라디칼 개시제의 활성이 빠르게 일어나, 휘발성 유기물의 수율이 낮아지는 문제점이 있다.When out of the above range, when added in less than 0.01 parts by weight, there is a problem that the activity of the radical initiator is lowered, when added in excess of 3.0 parts by weight, the activity of the radical initiator occurs quickly, the problem that the yield of volatile organics is lowered have.

일반적으로 라디칼 반응은 금속이온에 의하여 반응속도가 증가하는데 이는 금속이온의 촉매작용에 의하여 반응활성화에너지가 감소하는 효과와 금속이온의 전자 이동경로로서 산화 환원 반응을 촉진하는 역할에 기인한다.
In general, the radical reaction is increased by the reaction of metal ions due to the effect of reducing the reaction activation energy by the catalytic action of metal ions and the role of promoting the redox reaction as an electron transfer path of the metal ion.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3)은 혼합물에 라디칼 개시제를 첨가하는 단계이다.In the preparation method according to the invention, step 3) is a step of adding a radical initiator to the mixture.

상기 라디칼 개시제는 과산화수소 또는 오존이 바람직하다.The radical initiator is preferably hydrogen peroxide or ozone.

상기 라디칼 개시제는 반응물의 총 중량에 대해 0.1 내지 30 중량부로 첨가시킬 수 있다.The radical initiator may be added in 0.1 to 30 parts by weight based on the total weight of the reactants.

상기 범위를 벗어나는 경우, 0.1 중량부 미만으로 사용시, 글리세린의 분해가 어려운 단점이 있다.When the amount is less than 0.1 parts by weight, it is difficult to degrade glycerin.

본 발명의 수용성 고분자 글리세린은 분자량이 크고 클루코시딕 결합(glycosidic bonds)로 결합되어 있기 때문에 용이하게 분해되지 않으나, 본 발명의 과산화수소와 오존 등은 금속이온과 반응하여 발생되는 OH 라디칼의 강력한 산화력으로서 유기물을 산화시키므로 본 발명에서는 라디칼 반응을 일으키는 과산화수소 또는 오존과 같은 라디칼 생성제를 사용하는 것이 바람직하다.
Since the water-soluble polymer glycerin of the present invention has a high molecular weight and is bound by glycosidic bonds, it is not easily decomposed, but the hydrogen peroxide and ozone of the present invention are a strong oxidative force of OH radicals generated by reaction with metal ions. Since the organic matter is oxidized, it is preferable to use a radical generating agent such as hydrogen peroxide or ozone which causes a radical reaction in the present invention.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 4)는 혼합물의 반응 압력을 목적하는 휘발성 유기물의 증기압 이하로 유지하여 반응시켜 증기를 생성시키는 단계이다.In the production method according to the present invention, step 4) is a step of generating a vapor by maintaining the reaction pressure of the mixture below the vapor pressure of the desired volatile organics.

상기 반응은 반응 온도가 10 내지 300 ℃이고, 반응 압력이 0.1 내지 1000 mbar인 것이 바람직하고, 80 내지 300 ℃이고, 반응 압력이 100 내지 500 mbar이 보다 바람직하나 이에 한정하지 않는다.The reaction is preferably a reaction temperature of 10 to 300 ℃, a reaction pressure of 0.1 to 1000 mbar, 80 to 300 ℃, the reaction pressure is more preferably 100 to 500 mbar, but is not limited thereto.

상기 범위를 벗어나는 경우, 반응 온도는 10 ℃ 미만, 300 ℃ 초과의 범위로 유지되는 경우, 휘발성 유기물의 제조 수율이 낮아지는 문제점이 있고, 반응 압력은 100 mbar 미만의 압력 유지시, 휘발성 유기물의 제조시 격렬한 반응으로 증기 생산량이 급격히 증가하는 문제점이 있고, 500 mbar 초과의 압력을 유지하는 경우 증기생산속도의 저하에 의하여 휘발성 유기물의 제조 수율이 낮아지는 문제점이 있다.
When out of the above range, when the reaction temperature is maintained in the range of less than 10 ℃, more than 300 ℃, there is a problem that the production yield of volatile organics is lowered, the reaction pressure is produced at a pressure of less than 100 mbar, the production of volatile organics There is a problem that the steam production rapidly increases due to the violent reaction, and when the pressure is maintained above 500 mbar, there is a problem that the production yield of volatile organics is lowered due to the decrease in the steam production rate.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 5)는 증기를 응축시켜 휘발성 유기물을 얻는 단계이다.In the manufacturing method according to the present invention, step 5) is a step of condensing steam to obtain volatile organics.

상기 응축은 -40 ℃ 내지 25 ℃에서 수행되나 상기 온도에 한정되는 것은 아니다.The condensation is carried out at -40 ° C to 25 ° C, but is not limited to the temperature.

상기 범위를 벗어나는 경우, -40 ℃ 미만에서는 생성된 증기가 어는 문제점이 있고, 10 ℃ 초과로 유지되는 경우, 휘발성 유기물 증기 응축이 저하되어 알콜 수율이 낮아지는 문제점이 있다.If it is out of the above range, there is a problem that the generated steam freezes below -40 ℃, if maintained above 10 ℃, there is a problem that the volatile organic vapor condensation is lowered to lower the alcohol yield.

상기 휘발성 유기물은 에탄올, 메탄올, 알콜, 알데하이드 및 에틸글리콜로 구성된 군으로부터 하나 이상으로 구성된 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.The volatile organic material is preferably one or more selected from the group consisting of ethanol, methanol, alcohol, aldehyde and ethyl glycol, but is not limited thereto.

상기 생성된 휘발성 유기물을 연속적으로 제거시켜 반응 방향 및 속도를 증가시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.It is preferable to further include the step of increasing the reaction direction and speed by continuously removing the generated volatile organics, but is not limited thereto.

상기 제조된 휘발성 유기물에 포함되어 있는 물을 분별증류를 통해 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include removing water contained in the prepared volatile organic material through fractional distillation.

상기 감압반응 형태는 반응기 내부에서 복잡한 화학 반응이 일어나고 있다 하더라도 생성된 휘발성 유기물만 증기화하고, 이러한 증기를 응축시켜 최종생산물로 휘발성 유기물을 제조할 수 있다. The reduced pressure reaction may vaporize only the generated volatile organics even though complex chemical reactions occur in the reactor, and condense these vapors to produce volatile organics as a final product.

이러한 감압반응은 휘발성 유기물을 연속적으로 제거함으로써 선택적인 수율증가를 가능하게 하는 동시에 평형을 반응물생성 방향으로 유지시켜 생성물의 반응속도를 증가시키는 이점도 동시에 얻을 수 있다. Such a reduced pressure reaction allows the selective increase in yield by continuously removing volatile organics, while simultaneously maintaining the equilibrium in the direction of reactant production, and simultaneously increasing the reaction rate of the product.

르샤트리에 법칙에 의하면, 반응은 압력이 저하되는 방향으로 진행되고, 감압반응에 의하여 연속적으로 압력이 감소되기 때문에 반응 평형은 생성물의 증가방향으로 진행될 수 있고, 반응기의 감압에 의해 휘발성 유기물의 연속적인 획득과 수율의 증가가 이루어질 수 있다.
According to Leshatrier's law, the reaction proceeds in the direction of decreasing the pressure, and the reaction equilibrium may proceed in the direction of increasing the product because the pressure is continuously reduced by the decompression reaction. Achievement and yield increase can be achieved.

본 발명에서는 글리세린에 대하여 라디칼 분해할 때 라디칼 개시제의 종류 및 농도, 분해온도 및 시간이 분해속도에 미치는 영향을 고려하여 최적 분해조건을 설정하고 생성된 증기는 반응기의 압력을 감압하여 증기생산을 용이하게 하고 반응물이 포함된 증기를 연속적으로 응축하여 회수하여 최종 생성물로서 에탄올 또는 메탄올을 주생성물로 하는 휘발성 유기물을 얻는 것을 목적으로 한다. In the present invention, the optimum decomposition conditions are set in consideration of the effect of the type and concentration of the radical initiator, the decomposition temperature and time on the decomposition rate when the radical decomposition with respect to glycerin, and the generated steam facilitates steam production by reducing the pressure of the reactor. It is aimed to obtain a volatile organic substance whose main product is ethanol or methanol as a final product by condensing and recovering the vapor containing the reactant continuously.

구체적으로, 다당류 고분자의 파괴는 과산화수소와 오존 등은 금속이온과 반응하여 발생되는 OH의 강력한 산화력으로서 유기물을 산화시키는 반응을 이용하는 것이다. 과산화수소는 일반적으로 약한 산성 상태로 공급되는데 이는 pH 6 이상에서는 분해가 많이 일어나고 pH가 상승함에 따라 분해속도가 증가하기 때문이다. 과산화수소의 주로 산화 반응에 사용되는데 흔히 발생기 산소 또는 활성을 가진 산소가 분자 안에 있기 때문이라고 생각하기 쉬우나 실제적으로 과산화수소의 분자 속에 두 산소 원자는 구별할만한 특이한 성질을 가지 않는다. 과산화수소와 오존의 반응성이 우수한 이유는 분자 속의 O-O 결합력이 약하기 때문이다. 그리고 유기화합물과의 반응에서는 무기화합물과의 반응과는 달리 약한 산화제로 작용한다. 과산화수소와 오존은 금속 촉매가 존재하면 O-O결합이 파괴되어 라디칼이 생성되므로 활성화되어 여러 물질을 산화 분해시킨다. 반응 경로와 생성되는 물질의 종류는 반응물의 조성과 특성에 따라 매우 다르며, 반응 pH와 사용된 촉매에 따라 같은 유기물이라 하여도 다른 결과를 나타내는 다양한 반응을 일으킨다. 특히 과산화수소는 비교적 독성이 없고, 취급이 용이하며 산화반응 중에 생성되는 부산물은 독성이 매우 낮기 때문에 환경적 측면에서 안전하다고 볼 수 있다. 또한 자연 분해되면 물과 산소로 되어 다른 산화제에 비하여 환경적 측면에서 안전하고, 사용이 간편하며, 선택적인 산화반응을 하는 장점을 가지고 있다. 과산화수소의 성질을 살펴보면, 산성용액에서 다음의 평형반응이 정방향으로만 진행되기 때문에 과산화 수소는 매우 안정하다.Specifically, the destruction of the polysaccharide polymer is a strong oxidizing power of OH generated by the reaction of hydrogen peroxide, ozone, and the like with a metal ion, which utilizes a reaction of oxidizing organic matter. Hydrogen peroxide is generally supplied in a weakly acidic state because it decomposes more at pH 6 and above and increases at higher pH. Hydrogen peroxide is mainly used for the oxidation reaction. It is easy to think that oxygen is generated in the molecule because the oxygen or the active oxygen is in the molecule. However, the two oxygen atoms in the molecule of hydrogen peroxide practically have no distinctive property. The reason for the excellent reactivity between hydrogen peroxide and ozone is that the binding force of OO in the molecule is weak. Unlike the reaction with an inorganic compound, the reaction with an organic compound acts as a weak oxidizing agent. Hydrogen peroxide and ozone oxidize and decompose various substances because the OO bond is destroyed and the radical is generated when the metal catalyst exists. The reaction path and the type of material produced are very different depending on the composition and characteristics of the reactants. Depending on the reaction pH and the catalyst used, different reactions such as the same organic substances cause different results. In particular, hydrogen peroxide is relatively non-toxic, easy to handle, and the byproducts produced during the oxidation reaction are considered to be environmentally safe because they are very low in toxicity. In addition, it is water and oxygen when it decomposes spontaneously and it is advantageous in terms of environmental safety, ease of use and selective oxidation reaction compared with other oxidizing agents. Looking at the properties of hydrogen peroxide, hydrogen peroxide is very stable because the following equilibrium reaction proceeds only in the forward direction in an acidic solution.

H2O2 + OH- HOO- +H2O ------------ (1)H 2 O 2 + OH - HOO - + H 2 O (1)

더욱 과산화수소가 수소이온과 반응하므로서 옥소늄이 생성된다. Furthermore, hydrogen peroxide reacts with hydrogen ions, producing oxonium.

H2O2 + H+ → HOOH2 + -------------- (2)H 2 O 2 + H + - & gt ; HOOH 2 + - (2)

이들 옥소늄 이온은 과산화수소 분자를 친전자성(electrophilic character) 으로 만들어 과산화수소의 안정성을 높여준다. 용액 속에 산, 알코올 또는 케톤 같은 과산화 수소보다 더 친핵성(nucleophile) 물질들이 존재하면 양성자결합(protonation)이 이루어져 새로운 친전자성 중간체가 생성되고 이들은 다시 과산화 수소와 반응하게 되므로 과산화수소의 소모량을 증가시킨다.These oxonium ions increase the stability of hydrogen peroxide by making hydrogen peroxide molecules electrophilic. When nucleophile substances are present in the solution rather than hydrogen peroxide such as acids, alcohols or ketones, protonation occurs to produce new electrophilic intermediates which in turn react with hydrogen peroxide, thereby increasing the consumption of hydrogen peroxide .

알칼리 용액에서 과산화수소는 OH-와 반응하여 HO2 - (perhydroxyl ion)를 생성한다.In the alkaline solution of hydrogen peroxide is OH - and generates (perhydroxyl ion) - HO 2 reacts with.

H2O2 + OH- HOO- + H2O pk=16.6 (20℃) ----- (3)H 2 O 2 + OH - HOO - + H 2 O pk = 16.6 (20 ° C) ----- (3)

이 평형반응은 알칼리성이 증가할수록 진행되고. HOO-은 OH-보다 200배 이상으로 반응성이 우수하기 때문에 과산화 수소의 분해반응이 일어난다.This equilibrium reaction proceeds as the alkalinity increases. Since HOO - is more than 200 times more reactive than OH - , decomposition reaction of hydrogen peroxide occurs.

HOO- + H2O2 → H2O + OH- + O2 -------- (4) HOO - + H 2 O 2 → H 2 O + OH - + O 2 -------- (4)

그러므로 알칼리 용액에서 HOO-가 공격할 수 있는 유기물이 존재하면 위의 반응들의 경쟁적으로 일어나므로 과산화수소의 분해가 촉진된다. 한편 과산화수소는 산성이나 중성상태에서 낮은 산화 상태의 금속 이온이 존재할 때 자유 라디칼을 생성시키는 특성을 갖는다. 과산화수소가 활성화되면 OH 및 HO2이 형성되고 이들의 산화환원 전위는 2.8V로 매우 높아 친전자성 유기물을 산화 분해를 시킬 수 있다.
Therefore, the presence of organic compounds that can attack HOO - in alkaline solutions occurs competitively in the above reactions, thus accelerating the decomposition of hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide, on the other hand, has the property of generating free radicals in the presence of metal ions of low oxidation state in acidic or neutral state. When hydrogen peroxide is activated, OH and HO 2 are formed, and their redox potentials are as high as 2.8 V, which allows oxidative decomposition of the electrophilic organic compounds.

글리세린은 분자량이 크고 클루코시딕 결합(glycosidic bonds)로 결합되어 있기 때문에 용이하게 분해되지 않는다. 이러한 고분자를 분해하기 위해서는 강력한 화학반응을 요구하는데 본 발명에서는 라디칼 반응을 일으키는 과산화수소 또는 오존과 같은 라디칼 생성제를 사용하고 라디칼의 생성과 높은 에너지를 갖는 화학종을 생산하는 역할로서 금속이온을 도입한다. 라디칼의 생성은 철 및 구리, 바나듐, 니켈, 마그네슘과 같은 전이금속 류와 은, 백금, 로듐, 파라듐과 같은 귀금속염의 첨가에 의해 가속화된다. 라디칼 반응은 고분자 사슬을 파괴하는 동시에 알콜이 생성하는데 기여한다. 예를 들어 하기 화학반응식에서와 같이 과산화수소를 라디칼 개시제로 사용하였을 때 OH라디칼이 생성되고 글리세린 및 알지네이트의 고분자 사슬을 공격하여 알킬라디칼을 생성시키며 이는 OH 이온과 반응하여 알콜이 생성되는 것이다. 또한, OH은 유기물과의 반응에서 친전자성을 가지므로 다당류중에 전자 공여체 그룹을 가진 화합물과의 반응이 훨씬 빨리 진행된다. Glycerin is not easily decomposed because it has a high molecular weight and is bound by glycosidic bonds. In order to decompose these polymers, a strong chemical reaction is required. In the present invention, a radical generator such as hydrogen peroxide or ozone is used, and metal ions are introduced as radicals to produce radical species and chemical species having high energy . The generation of radicals is accelerated by the addition of transition metals such as iron and copper, vanadium, nickel, and magnesium and noble metal salts such as silver, platinum, rhodium, and palladium. The radical reaction destroys the polymer chains and at the same time contributes to the formation of alcohols. For example, when hydrogen peroxide is used as the radical initiator as in the following chemical reaction formula, OH radicals are produced and the polymer chains of glycerin and alginate are attacked to generate alkyl radicals, which are reacted with OH ions to produce alcohol. In addition, since OH has an electrophilic property in reaction with an organic substance, the reaction with a compound having an electron donor group in the polysaccharide proceeds much faster.

Figure 112013016469352-pat00003

Figure 112013016469352-pat00003

또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법을 제공한다:The present invention also provides a method for preparing a volatile organic substance, wherein methanol is a main component and aldehyde or glycol is a by-product from glycerin comprising the following steps:

1) 글리세린(glyceline)을 용액의 전체 중량에 대해 0.01 내지 30 중량부로 물에 용해시키는 단계;1) dissolving glycerin in water at 0.01 to 30 parts by weight relative to the total weight of the solution;

2) 상기 단계 1)의 용액에 황산제이철(Iron(III) sulfate, Fe2(SO4)3)를 혼합물의 전체 중량에 대해 0.01 내지 0.1 중량부로 첨가하는 단계;2) adding ferric sulfate (Iron (III) sulfate, Fe 2 (SO 4 ) 3 ) to the solution of step 1) in an amount of 0.01 to 0.1 parts by weight based on the total weight of the mixture;

3) 상기 단계 2)의 혼합물에 과산화수소를 반응물의 전체 중량에 대해 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가하여 상온에서 1 내지 10 시간 반응시키는 단계;3) adding hydrogen peroxide to the mixture of step 2) in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight based on the total weight of the reactants and reacting at room temperature for 1 to 10 hours;

4) 상기 단계 3)의 반응물을 분취한 후 회전식진공증류기에서 50 내지 100 ℃에서 100 내지 500 mbar로 증류시켜 증기를 획득하는 단계; 및4) aliquoting the reactant of step 3) and distilling at 50 to 100 mbar at 50 to 100 ° C. in a rotary vacuum distillation to obtain steam; And

5) 상기 단계 4)의 증기를 -40 ℃ 내지 25 ℃ 온도로 응축시켜 휘발성 유기물을 획득하는 단계.5) condensing the vapor of step 4) to a temperature of −40 ° C. to 25 ° C. to obtain volatile organics.

본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 상기 단계 3)의 반응물을 전기로에서 회분시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. In the manufacturing method according to the present invention, it may further comprise the step of ashing the reactant of step 3) in an electric furnace.

상기 회분 온도는 100 내지 300 ℃이고, 회분 시간은 1 내지 10 시간인 것 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우, 반응 온도는 100℃ 미만, 300 ℃ 초과의 범위로 유지되는 경우, 휘발성 유기물의 제조 수율이 낮아지는 문제점이 있다.
The ash temperature is preferably 100 to 300 ° C., and the ash time is 1 to 10 hours. When the ash temperature is out of the above range, the reaction temperature is less than 100 ° C. and is maintained in the range of more than 300 ° C., yield of volatile organics is produced. There is a problem that this is lowered.

<< 실시예Example 1> 글리세린으로부터 휘발성 유기물의 제조 1> Preparation of Volatile Organics from Glycerin

<1-1> 글리세린 용액의 제조<1-1> Preparation of Glycerin Solution

<1-1> 글리세린<1-1> glycerin

대정화금에서 제조한 99.0% 순도의 글리세린 270 ㎖를 사용하였다.
270 mL of 99.0% purity glycerin prepared from large purified gold was used.

<1-2> <1-2> 황산제이철Ferric sulfate 수용액의 제조 Preparation of aqueous solution

상기 실시예 <1-1>의 글리세린 용액에 첨가할 0.0387몰(Mole) 황산제이철(Fe2(SO4)3)(쇼와화학품주식회사)의 첨가량을 계산하기 위하여 황산제이철의 분자량 400 g/몰 곱하기 0.0387몰을 한 후 황산제이철의 밀도 3.097 g/cm3 곱하기 황산제이철의 순도 0.8한 것으로 나눈 결과 6.3 ㎖이 요구되는 것을 확인하였다. 이에 따라, 황산제이철 15.48 g을 1 L의 물에 녹인 후 6.3 ㎖을 취하여 글리세린 용액 270 ㎖에 첨가하였다. Molecular weight of ferric sulfate 400 g / mol to calculate the amount of 0.0387 mol (Mole) ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) (Showa Chemical Co., Ltd.) to be added to the glycerin solution of Example <1-1> The density of ferric sulfate after multiplying 0.0387 mol by 3.03 g / cm 3 multiply And the purity of ferric sulfate was 0.8. As a result, it was confirmed that 6.3 ml was required. Thus, 15.48 g of ferric sulfate was dissolved in 1 L of water, and then 6.3 ml of the ferric sulfate was added to 270 ml of glycerin solution.

<1-3> 과산화수소 수용액의 제조<1-3> Preparation of aqueous hydrogen peroxide solution

상기 실시예 <1-2>의 황산제이철을 첨가한 글리세린 용액에 첨가할 0.387몰(Mole) 30% 과산화수소(Hydrogen peroxide, H2O2, 대정화금)의 첨가량을 계산하기 위하여 과산화수소의 분자량 34 g/몰 곱하기 0.387몰을 한 후 과산화수소의 밀도 1.463 g/cm3 곱하기 과산화수소의 순도 0.3한 것으로 나눈 결과 30 ㎖이 요구되는 것을 확인하였다. 이때, 황산제이철(0.0387몰)은 과산화수소(0.387몰)와 1:10의 비율로 제조하였다. 이에 따라, 과산화수소 30 ㎖을 취하여 황산제이철을 첨가한 글리세린 용액에 첨가하여 상온에서 6시간 동안 반응시켰다.
Molecular weight of hydrogen peroxide 34 to calculate the amount of 0.387 mol (Mole) 30% hydrogen peroxide (H 2 O 2 , large purified gold) to be added to the glycerin solution to which the ferric sulfate was added in Example <1-2> g / mol times 0.387 mol, hydrogen peroxide density 1.463 g / cm 3 multiply And the purity of hydrogen peroxide was 0.3. As a result, it was confirmed that 30 ml was required. At this time, ferric sulfate (0.0387 mol) was prepared in a ratio of hydrogen peroxide (0.387 mol) and 1:10. Accordingly, 30 ml of hydrogen peroxide was added to the glycerin solution to which ferric sulfate was added, followed by reaction at room temperature for 6 hours.

<1-4> 전기로에서 글리세린을 이용한 휘발성 유기물의 제조<1-4> Preparation of Volatile Organics Using Glycerin in Electric Furnace

상기 실시예 <1-3>의 반응물을 분취하여 글리세린과 같은 다당류의 가수분해 반응을 수행하기 위하여 전기로를 사용하였다. 상기 전기로의 제조사는 지시코(JISICO)이고, 모델명은 전기 머플 퍼니스(Electric muffle furnace)이다. An electric furnace was used to fractionate the reactants of Example <1-3> and perform a hydrolysis reaction of a polysaccharide such as glycerin. The manufacturer of the electric furnace is JISICO, and the model name is Electric muffle furnace.

구체적으로, 온도별로 글리세린 분해 정도를 확인하기 위하여 전기로에서 온도를 각각 150 ℃, 200 ℃ 및 250 ℃로 하고 글리세린 용액이 들어있는 100ml 용량의 회분식 반응기를 전기로에 넣은 후 6시간 반응을 시키고 상온의 온도가 될 때까지 식혔다. 이를 전량 회수하여 회전식진공증류기에서 온수조 90 ℃, 300 mbar로 감압 증류시켜 증기를 -5 ℃ 온도로 응축시켰다.
Specifically, in order to check the degree of glycerin decomposition by temperature, the temperature was set at 150 ° C., 200 ° C. and 250 ° C., respectively, and a 100 ml batch reactor containing a glycerin solution was added to the electric furnace and allowed to react for 6 hours at room temperature. Cooled down to The whole amount was recovered and distilled under reduced pressure into a hot water bath at 90 ° C. and 300 mbar in a rotary vacuum distillation machine to condense the steam to a temperature of −5 ° C.

<1-5> <1-5> 회전식진공증류기에서In a rotary vacuum still 글리세린을 이용한 휘발성 유기물의 제조 Preparation of Volatile Organics Using Glycerin

상기 실시예 <1-4>의 전기로에서 회분시켜 150 ℃, 200 ℃ 및 250 ℃의 온도별로 글리세린을 분해시킨 것과 실시예<1-4>를 거치지 않고 바로 회전식진공증류기에서 온수조 90 ℃, 300 mbar로 감압 증류시켜 증기를 -5℃ 온도로 응축시켰다. 상기 회전식진공증류기의 제조사는 부치(BUCHI)이고 모델명은 하기 [표 1]에 기재하였다.
Glycerin was decomposed for each temperature of 150 ℃, 200 ℃ and 250 ℃ by ash in the electric furnace of Example <1-4> and hot water bath 90 ℃, 300 directly in a rotary vacuum distillation without going through Example <1-4> Distillation under reduced pressure to mbar condensed the steam to a temperature of -5 ° C. The manufacturer of the rotary vacuum distillation machine is BUCHI and the model name is described in the following [Table 1].

Vacuum Controller(진공제어기)Vacuum Controller BUCHI V-800BUCHI V-800 Rotavapor(농축장치)Rotavapor BUCHI R-250BUCHI R-250 Heating Bath(온수조)Heating Bath BUCHI B-490BUCHI B-490 Vacuum Pump(진공펌프)Vacuum Pump BUCHI V-500BUCHI V-500 Constant Temperature Circulator(냉각장치)Constant Temperature Circulator Cole Parmer사Cole Parmer

<< 실험예Experimental Example 1> 온도별로  1> by temperature 회분식Batch 반응기에서 글리세린의 분해 결과 분석 Analysis of the results of decomposition of glycerin in the reactor

<1-1> <1-1> 회분식Batch 반응기 150℃에서 글리세린의 분해 결과 분석 Analysis of Glycerin Decomposition Results in Reactor 150 ℃

상기 실시예 <1-4>의 단계를 추가적으로 수행하여 회분식 반응기 150℃에서 글리세린이 분해되어 생성된 휘발성 유기물을 분석하기 위하여 가스크로마토그래피질량분석기(gas chromatography mass spectrometry, GCMS)로 측정하였다.Further performing the steps of Example <1-4> in a batch reactor 150 ℃ In order to analyze the volatile organic compounds generated by the decomposition of glycerin, gas chromatography mass spectrometry (GCMS) was used.

구체적으로, 가스크로마토그래피질량분석기는 시마즈(SHIMADZU)사의 모델명 GC-2010 및 GCMS-QP2010 plus였다. 실시예 <1-1>의 글리세린 용액 270 ㎖와 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 황산제이철(Fe2(SO4)3) 6.3 ㎖ 및 상기 실시예 <1-3>에서 제조된 과산화수소(H2O2) 30 ㎖을 첨가하고 상온에서 6시간 반응 후 회분식 반응기에서 150 ℃로 반응하고, 이를 다시 회전식진공증류기에서 90℃로 감압 증류한 응축물을 두께 0.25 ㎛, 길이 30 m, 및 지름 0.32 mm인 DB-WAX 컬럼을 사용하여 유기물을 측정하였다. 측정방법은 가스크로마토그래피질량분석기의 오븐온도를 80℃에서 분당 10℃씩 240℃까지 올렸고 마지막 유지 시간을 5분을 주어 총 측정 시간을 21분으로 하여 측정한 결과를 하기 [표 2], [표 3] 및 [도 2]에 나타내었다.
Specifically, the gas chromatography mass spectrometers were the model names GC-2010 and GCMS-QP2010 plus of Shimadzu. 270 ml of the glycerin solution of Example <1-1> and 6.3 ml of ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) prepared in Example <1-2> and hydrogen peroxide prepared in Example <1-3> 30 ml of (H 2 O 2 ) was added thereto and reacted at room temperature for 6 hours, and then reacted at 150 ° C. in a batch reactor. The condensate was distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation unit at a thickness of 0.25 μm, length of 30 m, and Organics were measured using a DB-WAX column with a diameter of 0.32 mm. The measuring method is to raise the oven temperature of the gas chromatography mass spectrometer from 10 ℃ to 240 ℃ 10 minutes per minute from 80 ℃ and give a final holding time of 5 minutes to measure the total measurement time to 21 minutes [Table 2], [ Table 3] and [FIG. 2].

회분식Batch 반응기 150℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성% Composition% of substance produced after glycerin decomposition at 150 ℃ Peak#Peak # 생성 물질Substance Area(%)Area (%) 1One Acetaldehyde (CAS) EthanalAcetaldehyde (CAS) Ethanal 4.344.34 22 Formicacid,methylester(CAS)Methylformate Formicacid, methylester (CAS) Methylformate 1.651.65 33 1-propen-2-ol(CAS)Isopropenylalcohol 1-propen-2-ol (CAS) Isopropenylalcohol 0.890.89 44 Methanol(CAS)Carbinol Methanol (CAS) Carbinol 23.4923.49 55 2-Propanol(CAS) Isopropyl alcohol2-Propanol (CAS) Isopropyl alcohol 16.1616.16 66 Ethanol(CAS)Ethylalcohol Ethanol (CAS) Ethylalcohol 10.7410.74 77 Water(CAS)Ice Water (CAS) Ice 16.7316.73 88 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol2-Propanone, 1-hydroxy- (CAS) Acetol 0.730.73 99 Aceticacid(CAS)Ethylicacid Aceticacid (CAS) 2.162.16 1010 Formic acid (CAS) BilorinFormic acid (CAS) Bilorin 14.114.1 1111 Benzaldehyde, 2-hydroxy-6-methyl-Benzaldehyde, 2-hydroxy-6-methyl- 0.490.49 1212 1,2-Benzenedicarboxylic acid, diethyl ester (CAS) Ethyl phthalate1,2-Benzenedicarboxylic acid, diethyl ester (CAS) Ethyl phthalate 8.538.53

회분식Batch 반응기 150℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성% Composition% of substance produced after glycerin decomposition at 150 ℃ PeakPeak ## 머무름시간Retention time 조성Furtherance
(%)(%)
생성물질Substance 화학식The 구조rescue
1One 1.1571.157 4.344.34 Acetaldehyde (CAS) EthanalAcetaldehyde (CAS) Ethanal CH3CHOCH 3 CHO

Figure 112013016469352-pat00004
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22 1.2561.256 1.651.65 Formic acid, methyl ester (CAS) Methyl formate Formic acid, methyl ester (CAS) Methyl formate HCOOCH3 HCOOCH 3
Figure 112013016469352-pat00005
Figure 112013016469352-pat00005
33 1.4021.402 0.890.89 1-propen-2-ol (CAS) Isopropenyl alcohol 1-propen-2-ol (CAS) Isopropenyl alcohol C3H6OC 3 H 6 O
Figure 112013016469352-pat00006
Figure 112013016469352-pat00006
44 1.7061.706 23.4923.49 Methanol(CAS) Carbinol Methanol (CAS) Carbinol CH3OHCH 3 OH
Figure 112013016469352-pat00007
Figure 112013016469352-pat00007
55 1.8651.865 16.1616.16 2-Propanol(CAS) Isopropyl alcohol2-Propanol (CAS) Isopropyl alcohol CH3CHOHCH3 CH 3 CHOHCH 3
Figure 112013016469352-pat00008
Figure 112013016469352-pat00008
66 1.9021.902 10.7410.74 Ethanol (CAS) Ethyl alcohol Ethanol (CAS) Ethyl alcohol C2H5OHC 2 H 5 OH
Figure 112013016469352-pat00009
Figure 112013016469352-pat00009
77 2.6282.628 16.7316.73 Water (CAS) Ice Water (CAS) Ice H2OH 2 O
Figure 112013016469352-pat00010
Figure 112013016469352-pat00010
88 4.7054.705 0.730.73 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol2-Propanone, 1-hydroxy- (CAS) Acetol C3H6O2 C 3 H 6 O 2
Figure 112013016469352-pat00011
Figure 112013016469352-pat00011
99 5.9285.928 2.162.16 Acetic acid (CAS) Ethylic acid Acetic acid (CAS) Ethylic acid C2H4O2 C 2 H 4 O 2
Figure 112013016469352-pat00012
Figure 112013016469352-pat00012
1010 6.2536.253 14.1014.10 Formic acid (CAS) BilorinFormic acid (CAS) Bilorin HCOOHHCOOH
Figure 112013016469352-pat00013
Figure 112013016469352-pat00013
1111 7.7117.711 0.490.49 Benzaldehyde, 2-hydroxy-6-methyl-Benzaldehyde, 2-hydroxy-6-methyl- C8H8O2 C 8 H 8 O 2
Figure 112013016469352-pat00014
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1212 11.34111.341 8.538.53 1,2-Benzenedicarboxylic acid, diethyl ester (CAS) Diethyl phthalate1,2-Benzenedicarboxylic acid, diethyl ester (CAS) Diethyl phthalate C12H14O4 C 12 H 14 O 4
Figure 112013016469352-pat00015
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<1-2> <1-2> 회분식Batch 반응기 200℃에서 글리세린의 분해 결과 분석 Analysis of Glycerin Decomposition Results in Reactor 200 ℃

상기 실시예 <1-4>의 단계를 추가적으로 수행하여 회분식 반응기 200℃에서 글리세린이 분해되어 생성된 휘발성 유기물을 분석하기 위하여 가스크로마토그래피질량분석기(gas chromatography mass spectrometry, GCMS)로 측정하였다.Further performing the steps of Example <1-4> in a batch reactor 200 ℃ In order to analyze the volatile organic compounds generated by the decomposition of glycerin, gas chromatography mass spectrometry (GCMS) was used.

구체적으로, 가스크로마토그래피질량분석기는 시마즈(SHIMADZU)사의 모델명 GC-2010 및 GCMS-QP2010 plus였다. 실시예 <1-1>의 글리세린 용액 270 ㎖와 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 황산제이철(Fe2(SO4)3) 6.3 ㎖ 및 상기 실시예 <1-3>에서 제조된 과산화수소(H2O2) 30 ㎖을 첨가하고 상온에서 6시간 반응 후 회분식 반응기에서 200 ℃로 반응하고, 이를 다시 회전식진공증류기에서 90℃로 감압 증류한 응축물을 두께 0.25 ㎛, 길이 30 m, 및 지름 0.32 mm인 DB-WAX 컬럼을 사용하여 유기물을 측정하였다. 측정방법은 가스크로마토그래피질량분석기의 오븐온도를 80℃에서 분당 10℃씩 240℃까지 올렸고 마지막 유지 시간을 5분을 주어 총 측정 시간을 21분으로 하여 측정한 결과를 하기 [표 4] 및 [도 3]에 나타내었다.
Specifically, the gas chromatography mass spectrometers were the model names GC-2010 and GCMS-QP2010 plus of Shimadzu. 270 ml of the glycerin solution of Example <1-1> and 6.3 ml of ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) prepared in Example <1-2> and hydrogen peroxide prepared in Example <1-3> 30 ml of (H 2 O 2 ) was added thereto and reacted at room temperature for 6 hours, and then reacted at 200 ° C. in a batch reactor. The condensate was distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation unit at a thickness of 0.25 μm, length of 30 m, and Organics were measured using a DB-WAX column with a diameter of 0.32 mm. The measuring method is to raise the oven temperature of the gas chromatography mass spectrometer from 10 ℃ to 240 ℃ 10 minutes per minute from 80 ℃ and give a final holding time of 5 minutes to measure the total measurement time to 21 minutes [Table 4] and [ 3].

회분식Batch 반응기 200℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성% Composition% of substance produced after glycerin decomposition at 200 ℃ Peak#Peak # 생성 물질Substance Area(%)Area (%) 1One Acetaldehyde(CAS)Ethanal Acetaldehyde (CAS) 4.134.13 22 Propanal(CAS)Propionaldehyde Propanal (CAS) Propionaldehyde 6.636.63 33 2-Propanone(CAS)Acetone 2-Propanone (CAS) Acetone 1.431.43 44 Methanol(CAS)Carbinol Methanol (CAS) Carbinol 1.751.75 55 2-Propanol(CAS)Isopropylalcohol 2-Propanol (CAS) Isopropylalcohol 7.847.84 66 Ethanol(CAS)Ethylalcohol Ethanol (CAS) Ethylalcohol 11.3811.38 77 1-Propanol(CAS)Propanol 1-Propanol (CAS) 6.536.53 88 Water(CAS)Ice Water (CAS) Ice 18.3618.36 99 Furan,2,3-dihydro- Furan, 2,3-dihydro- 22.3422.34 1010 2-Propen-1-ol(CAS)Allylalcohol 2-Propen-1-ol (CAS) Allylalcohol 5.285.28 1111 2-Propanone,1-hydroxy-(CAS)Acetol 2-Propanone, 1-hydroxy- (CAS) Acetol 6.36.3 1212 2-Cyclopenten-1-one,2-methyl-(CAS)2-Methyl-2-cyclopentenone 2-Cyclopenten-1-one, 2-methyl- (CAS) 2-Methyl-2-cyclopentenone 1.471.47 1313 Aceticacid(CAS)Ethylicacid Aceticacid (CAS) 3.663.66 1414 1,3-Dioxolane-4-methanol,2-ethyl-(CAS)2-ETHYL-4-METHYLOL-1,3-DIOXOLANE 1,3-Dioxolane-4-methanol, 2-ethyl- (CAS) 2-ETHYL-4-METHYLOL-1,3-DIOXOLANE 0.740.74 1515 Ethanone,1-(2-hydroxy-5-methylphenyl)-(CAS)1-Hydroxy-2-acetyl-4-methylbenzene Ethanone, 1- (2-hydroxy-5-methylphenyl)-(CAS) 1-Hydroxy-2-acetyl-4-methylbenzene 2.162.16

<1-3> <1-3> 회분식Batch 반응기 250℃에서 글리세린의 분해 결과 분석 Analysis of Glycerin Decomposition Results in Reactor 250 ° C

상기 실시예 <1-4>의 단계를 추가적으로 수행하여 회분식 반응기 250℃에서 글리세린이 분해되어 생성된 휘발성 유기물을 분석하기 위하여 가스크로마토그래피질량분석기(gas chromatography mass spectrometry, GCMS)로 측정하였다.Further performing the steps of Example <1-4> in the batch reactor 250 ℃ In order to analyze the volatile organic compounds generated by the decomposition of glycerin, gas chromatography mass spectrometry (GCMS) was used.

구체적으로, 가스크로마토그래피질량분석기는 시마즈(SHIMADZU)사의 모델명 GC-2010 및 GCMS-QP2010 plus였다. 실시예 <1-1>의 글리세린 용액 270 ㎖와 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 황산제이철(Fe2(SO4)3) 6.3 ㎖ 및 상기 실시예 <1-3>에서 제조된 과산화수소(H2O2) 30 ㎖을 첨가하고 상온에서 6시간 반응 후 회분식 반응기에서 250 ℃로 반응하고, 이를 다시 회전식진공증류기에서 90℃로 감압 증류한 응축물을 두께 0.25 ㎛, 길이 30 m, 및 지름 0.32 mm인 DB-WAX 컬럼을 사용하여 유기물을 측정하였다. 측정방법은 가스크로마토그래피질량분석기의 오븐온도를 80℃에서 분당 10℃씩 240℃까지 올렸고 마지막 유지 시간을 5분을 주어 총 측정 시간을 21분으로 하여 측정한 결과를 하기 [표 5] 및 [도 4]에 나타내었다.
Specifically, the gas chromatography mass spectrometers were the model names GC-2010 and GCMS-QP2010 plus of Shimadzu. 270 ml of the glycerin solution of Example <1-1> and 6.3 ml of ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) prepared in Example <1-2> and hydrogen peroxide prepared in Example <1-3> After adding 30 ml of (H 2 O 2 ) and reacting at room temperature for 6 hours, the reaction mixture was reacted at 250 ° C. in a batch reactor, and the condensate distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation unit was 0.25 μm thick, 30 m long, and Organics were measured using a DB-WAX column with a diameter of 0.32 mm. The measuring method is to raise the oven temperature of the gas chromatography mass spectrometer from 10 ℃ to 240 ℃ 10 minutes per minute from 80 ℃ and give a final holding time of 5 minutes to measure the total measurement time to 21 minutes [Table 5] and [ 4].

회분식Batch 반응기 250℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의  Of the material produced after the glycerin decomposition reaction in the reactor 250 ℃ AreaArea %% Peak#Peak # Compound NameCompound Name Area(%)Area (%) 1One Acetaldehyde (CAS) EthanalAcetaldehyde (CAS) Ethanal 8.198.19 22 Propanal (CAS) PropionaldehydePropanal (CAS) Propionaldehyde 8.268.26 33 2-Propanone (CAS) Acetone2-Propanone (CAS) Acetone 4.954.95 44 Methanol (CAS) CabinolMethanol (CAS) Cabinol 7.197.19 55 2-Propanone (CAS) Isopropyl alcohol2-Propanone (CAS) Isopropyl alcohol 9.59.5 66 Ethanol (CAS) Ethyl alcoholEthanol (CAS) Ethyl alcohol 21.7921.79 77 Furan, 2,3-dihydro-Furan, 2,3-dihydro- 4.434.43 88 2-Butanol (CAS) sec-Butanol2-Butanol (CAS) sec-Butanol 2.242.24 99 1-Propanol (CAS) Propanol1-Propanol (CAS) Propanol 20.0120.01 1010 5-Methyl-3-propyl-isoxazole5-Methyl-3-propyl-isoxazole 13.4613.46

<< 실험예Experimental Example 2> 회전식 진공증류기 90℃에서 글리세린의 분해 결과 분석 2> Degradation analysis of glycerin in rotary vacuum distillation machine at 90 ℃

상기 실시예 <1-5>의 회전식 진공증류기 90℃에서 글리세린이 분해되어 생성된 휘발성 유기물을 분석하기 위하여 가스크로마토그래피질량분석기(gas chromatography mass spectrometry, GCMS)로 측정하였다.Rotary vacuum distillator of the above <1-5> at 90 ℃ In order to analyze the volatile organic compounds generated by the decomposition of glycerin, gas chromatography mass spectrometry (GCMS) was used.

구체적으로, 가스크로마토그래피질량분석기는 시마즈(SHIMADZU)사의 모델명 GC-2010 및 GCMS-QP2010 plus였다. 실시예 <1-1>의 글리세린 용액 270 ㎖와 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 황산제이철(Fe2(SO4)3) 6.3 ㎖ 및 상기 실시예 <1-3>에서 제조된 과산화수소(H2O2) 30 ㎖을 첨가하고 상온에서 6시간 반응 후 회전식진공증류기에서 90℃로 감압 증류한 응축물을 두께 0.25 ㎛, 길이 30 m, 및 지름 0.32 mm인 DB-WAX 컬럼을 사용하여 유기물을 측정하였다. 측정방법은 가스크로마토그래피질량분석기의 오븐온도를 80℃에서 분당 10℃씩 240℃까지 올렸고 마지막 유지 시간을 5분을 주어 총 측정 시간을 21분으로 하여 측정한 결과를 하기 [표 6] 및 [도 5]에 나타내었다.
Specifically, the gas chromatography mass spectrometers were the model names GC-2010 and GCMS-QP2010 plus of Shimadzu. 270 ml of the glycerin solution of Example <1-1> and 6.3 ml of ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) prepared in Example <1-2> and hydrogen peroxide prepared in Example <1-3> After adding 30 ml of (H 2 O 2 ) and reacting at room temperature for 6 hours, a condensate distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation machine was prepared using a DB-WAX column having a thickness of 0.25 μm, a length of 30 m, and a diameter of 0.32 mm. Organic matter was measured. The measuring method is to raise the oven temperature of the gas chromatography mass spectrometer from 10 ℃ to 240 ℃ 10 minutes per minute from 80 ℃ and give a final holding time of 5 minutes to measure the total measurement time to 21 minutes [Table 6] and [ 5].

회전식 진공증류기 90℃에서 글리세린 분해반응 후 생성된 물질의 조성%Composition of Substances Produced after Glycerin Decomposition at 90 ° C in a Rotary Vacuum Distillation Unit Peak#Peak # Compound NameCompound Name 조성(%)Furtherance(%) 1One Acetaldehyde (CAS) EthanalAcetaldehyde (CAS) Ethanal 7.497.49 22 2-Propenal (CAS) Acrolein2-Propenal (CAS) Acrolein 4.494.49 33 Methanol(CAS)Carbinol Methanol (CAS) Carbinol 20.5520.55 44 Ethanol(CAS)Ethylalcohol Ethanol (CAS) Ethylalcohol 14.214.2 55 Water(CAS)Ice Water (CAS) Ice 12.9512.95 66 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol2-Propanone, 1-hydroxy- (CAS) Acetol 18.1318.13 77 Aceticacid(CAS)Ethylicacid Aceticacid (CAS) 4.54.5 88 2-Furancarboxaldehyde (CAS) Furfural2-Furancarboxaldehyde (CAS) Furfural 2.262.26 99 cis-5-hydroxy-2methyl-1,3dioxanecis-5-hydroxy-2methyl-1,3dioxane 2.212.21 1010 Formic acid (CAS) BilorinFormic acid (CAS) Bilorin 3.393.39 1111 Formicacid,ethylester(CAS)ethylformate Formicacid, ethylester (CAS) ethylformate 4.324.32 1212 trans-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-ditrans-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-di 1.421.42 1313 trans-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-ditrans-4-hydroxymethyl-2-methyl-1,3-di 1.111.11 1414 Ethanol,2-(ethenyloxy)-(CAS)vinylon Ethanol, 2- (ethenyloxy)-(CAS) vinylon 0.710.71 1515 1,2,3-Propanetriol (CAS) Glycerol1,2,3-Propanetriol (CAS) Glycerol 2.282.28

글리세린 270 ml에 황산제이철(Fe2(SO4)3) 6.3 ㎖ 및 과산화수소(H2O2) 30 ㎖을 첨가하고 상온에서 6시간 반응 후 회분식 반응기에서 온도별로 150 ℃, 200 ℃ 및 250 ℃에서 반응 후 이를 다시 회전식진공증류기에서 90 ℃로 감압 증류한 응축물을 가스크로마토그래피질량분석기로 측정한 결과는 다음과 같다. 첫 번째, 회분식 반응기 150 ℃에서는 주 생성물인 메탄올과 에탄올의 조성(%)은 각각 23.49%, 10.74%로 측정되었다. 두 번째, 회분식 반응기 200 ℃에서는 주 생성물인 메탄올과 에탄올의 조성(%)은 각각 1.75%, 11.38%로 측정되었다. 세 번째, 회분식 반응기 250 ℃에서는 주 생성물인 메탄올과 에탄올의 조성(%)은 각각 7.19%, 21.79%로 측정되었다. 회분식 반응기를 거치지 않고 회전식진공증류기에서 90 ℃로 감압 증류한 응축물을 가스크로마토그래피질량분석기로 측정한 결과 주 생성물인 메탄올과 에탄올의 조성(%)은 각각 20.55%, 14.2%로 측정되었다.To 270 ml of glycerin was added 6.3 ml of ferric sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ) and 30 ml of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and reacted at room temperature for 6 hours at 150 ℃, 200 ℃ and 250 ℃ by temperature in batch reactor. After the reaction, the condensate distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation unit was measured with a gas chromatography mass spectrometer. First, the composition (%) of the main products methanol and ethanol was measured to be 23.49% and 10.74%, respectively, at 150 ° C in a batch reactor. Second, in the batch reactor 200 ℃, the composition (%) of the main products methanol and ethanol was measured to 1.75% and 11.38%, respectively. Third, the composition (%) of the main products methanol and ethanol was measured at 7.19% and 21.79%, respectively. Condensate distilled under reduced pressure at 90 ° C. in a rotary vacuum distillation unit without a batch reactor was measured with a gas chromatography mass spectrometer. The composition of the main products, methanol and ethanol (%), was 20.55% and 14.2%, respectively.

Claims (15)

1) 글리세린(glyceline)을 물에 용해시키는 단계;
2) 상기 단계 1)의 글리세린 용액에 금속 촉매를 첨가하는 단계;
3) 상기 단계 2)의 혼합물에 라디칼 개시제를 첨가하는 단계;
4) 상기 단계 3)의 혼합물의 반응 압력을 목적하는 휘발성 유기물의 증기압 이하로 유지하여 반응시켜 증기를 생성시키는 단계; 및
5) 상기 단계 4)의 증기를 응축시켜 휘발성 유기물을 얻는 단계를 포함하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
1) dissolving glycerin in water;
2) adding a metal catalyst to the glycerin solution of step 1);
3) adding a radical initiator to the mixture of step 2);
4) maintaining the reaction pressure of the mixture of step 3) below the vapor pressure of the desired volatile organics to react to generate steam; And
5) A method of producing a biofuel from glycerin comprising the step of condensing the vapor of step 4) to obtain volatile organics.
제 1항에 있어서, 상기 단계 1)의 글리세린은 총 용액의 중량 대비 0.01 내지 30 중량부로 물 용해시키는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the glycerin of step 1) is dissolved in water by 0.01 to 30 parts by weight based on the total weight of the solution.
제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 금속 촉매는 철, 구리, 니켈, 바나듐, 크롬 및 망간으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 전이금속 또는 백금, 로듈, 팔라듐, 금 및 루테늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 귀금속염인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The metal catalyst of claim 1, wherein the metal catalyst in step 2) is selected from the group consisting of platinum, rhodium, palladium, gold and ruthenium or at least one transition metal selected from the group consisting of iron, copper, nickel, vanadium, chromium and manganese. A method for producing a biofuel from glycerin, characterized in that one kind of precious metal salt is selected.
제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 금속 촉매는 황산제이철, 황산구리, 염화은, 암모늄바나데이트 및 염화백금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the metal catalyst in step 2) is any one selected from the group consisting of ferric sulfate, copper sulfate, silver chloride, ammonium vanadate and platinum chloride.
제 1항에 있어서, 상기 단계 2)에서 금속 촉매는 혼합물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 3.0 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein in step 2) the metal catalyst is added in an amount of 0.01 to 3.0 parts by weight based on the total weight of the mixture.
제 1항에 있어서, 상기 단계 3)의 라디칼 개시제는 과산화수소 또는 오존인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the radical initiator of step 3) is hydrogen peroxide or ozone.
제 1항에 있어서, 상기 단계 3)의 라디칼 개시제는 반응물의 총 중량에 대해 0.1 내지 30 중량부로 첨가하는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the radical initiator of step 3) is added in an amount of 0.1 to 30 parts by weight based on the total weight of the reactants.
제 1항에 있어서, 상기 단계 4)의 반응은 반응 온도가 10 내지 300 ℃이고, 반응 압력이 0.1 내지 1000 mbar인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the reaction of step 4) has a reaction temperature of 10 to 300 ° C and a reaction pressure of 0.1 to 1000 mbar.
제 1항에 있어서, 상기 단계 4)의 반응은 반응 온도가 80 내지 300 ℃이고, 반응 압력이 100 내지 500 mbar인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the reaction of step 4) has a reaction temperature of 80 to 300 ° C and a reaction pressure of 100 to 500 mbar.
제 1항에 있어서, 상기 단계 5)의 응축은 -40 ℃ 내지 25 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the condensation of step 5) is performed at -40 ° C to 25 ° C.
제 1항에서 있어서, 상기 단계 5)의 휘발성 유기물은 에탄올, 메탄올, 알콜, 알데하이드 및 에틸글리콜로 구성된 군으로부터 하나 이상으로 구성된 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the volatile organic material of step 5) is made of one or more from the group consisting of ethanol, methanol, alcohol, aldehyde and ethyl glycol.
제 1항에 있어서, 상기 단계 5)에서 생성된 휘발성 유기물을 연속적으로 제거시켜 반응 방향 및 속도를 증가시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 바이오 연료의 제조방법.
The method of claim 1, further comprising increasing the reaction direction and speed by continuously removing the volatile organics generated in step 5).
1) 글리세린(glyceline)을 용액의 전체 중량에 대해 0.01 내지 30 중량부로 물에 용해시키는 단계;
2) 상기 단계 1)의 용액에 황산제이철(Iron(III) sulfate, Fe2(SO4)3)를 혼합물의 전체 중량에 대해 0.01 내지 0.1 중량부로 첨가하는 단계;
3) 상기 단계 2)의 혼합물에 과산화수소를 반응물의 전체 중량에 대해 0.1 내지 0.5 중량부로 첨가하여 상온에서 1 내지 10 시간 반응시키는 단계;
4) 상기 단계 3)의 반응물을 분취한 후 회전식진공증류기에서 50 내지 100 ℃에서 100 내지 500 mbar로 증류시켜 증기를 획득하는 단계; 및
5) 상기 단계 4)의 증기를 -40 ℃ 내지 25 ℃ 온도로 응축시켜 휘발성 유기물을 획득하는 단계를 포함하는, 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법.
1) dissolving glycerin in water at 0.01 to 30 parts by weight relative to the total weight of the solution;
2) adding ferric sulfate (Iron (III) sulfate, Fe 2 (SO 4 ) 3 ) to the solution of step 1) in an amount of 0.01 to 0.1 parts by weight based on the total weight of the mixture;
3) adding hydrogen peroxide to the mixture of step 2) in an amount of 0.1 to 0.5 parts by weight based on the total weight of the reactants and reacting at room temperature for 1 to 10 hours;
4) aliquoting the reactant of step 3) and distilling at 50 to 100 mbar at 50 to 100 ° C. in a rotary vacuum distillation to obtain steam; And
5) A method for preparing a volatile organic substance, wherein methanol is a main component and aldehyde or glycol is a byproduct from glycerin, comprising the step of condensing the steam of step 4) to a temperature of -40 ° C to 25 ° C.
제 13항에 있어서, 상기 단계 3)의 반응물을 전기로에서 회분시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법.
14. The method of claim 13, further comprising the step of ashing the reactant of step 3) in an electric furnace, wherein glycerol is the main component and aldehyde or glycol is a byproduct from glycerine.
제 14항에 있어서, 상기 회분 온도는 100 내지 300 ℃이고, 회분 시간은 1 내지 10 시간인 것을 특징으로 하는 글리세린으로부터 메탄올이 주성분이고 알데하이드 또는 글리콜이 부생성물인 휘발성 유기물의 제조방법.



15. The method according to claim 14, wherein the ash temperature is 100 to 300 DEG C, and the ash time is 1 to 10 hours, wherein methanol is a main component and aldehyde or glycol is a by-product.



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