KR101506309B1 - Refining apparatus of glycerin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조글리세린을 준비하고 증발장치를 사용하여 고순도의 글리세린을 정제하는 글리세린 정제장치에 있어서, 상기 조글리세린을 저장하는 원료탱크; 상기 원료탱크와 연결되어, 상기 원료탱크에서 공급받은 조글리세린을 1차로 가열하는 예열기; 상기 예열기와 직접 연결되며 가열된 조글리세린을 공급 받아 2차 가열하여 증발시킴과 동시에 조글리세린의 이물질을 침전시켜 분리하고 글리세린 증기를 생성하는 원심 박막 증발기; 상기 원심 박막 증발기 하측에 연결 설치되어 침전되는 이물질을 저장하는 피치탱크; 상기 원심 박막 증발기 외측에 배치되고 하측으로 상기 원심 박막 증발기와 연결 설치되어 증발된 글리세린 증기를 공급받아 응축시키고 상측으로 응축되지 않은 글리세린증기를 다시 배출하는 다단콘덴서; 상기 다단콘덴서의 하측에 배치되고 상기 다단콘덴서 탑 하부의 배관과 연결되어 상기 다단콘덴서에서 응축되는 고순도의 글리세린을 포집하는 저장하는 회수탱크; 및 상기 다단콘덴서에 연결 설치되어 상기 원심 박막 증발기 및 상기 다단콘덴서를 고진공 상태로 유지시키는 진공설비를 포함하는 글리세린 정제 장치를 제공한다.
따라서 증발식 글리세린의 단점인 글리세린의 순도 문제를 해결한 고순도의 글리세린을 생산할 수 있다.The present invention relates to a glycerin purification apparatus for preparing crude glycerin and purifying high purity glycerin using an evaporation apparatus, the apparatus comprising: a raw material tank storing the crude glycerin; A preheater connected to the raw material tank for firstly heating crude glycerin supplied from the raw material tank; A centrifugal thin film evaporator which is directly connected to the preheater and which receives heated crude glycerin and evaporates it by secondary heating, precipitates and separates foreign matters of crude glycerin and generates glycerine vapor; A pitch tank connected to the bottom of the centrifugal thin film evaporator to store foreign substances to be precipitated; A multistage condenser disposed outside the centrifugal thin film evaporator and connected to the centrifugal thin film evaporator at a lower side to receive and condense the evaporated glycerol vapor and re-discharge the unconcentrated glycerol vapor to the upper side; A recovery tank disposed below the multi-stage condenser and connected to a pipe at a lower portion of the multi-stage condenser to collect high-purity glycerin condensed in the multi-stage condenser; And a vacuum equipment connected to the multi-stage condenser to maintain the centrifugal thin film evaporator and the multi-stage condenser in a high vacuum state.
Therefore, it is possible to produce high purity glycerin which solves the purity problem of glycerin which is a disadvantage of evaporated glycerin.
Description
본 발명은 글리세린(glycerin)의 정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조글리세린(crude glycerin)을 고순도 글리세린으로 정제하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for purifying glycerin, and more particularly to an apparatus for purifying crude glycerin with high purity glycerin.
일반적으로, 글리세린은 치약, 샴푸 등 일반 가정용품으로부터 화장품, 의약품에 이르기까지 다양한 용도에 사용되고 있어 그 수요가 증가하고 있다. 글리세린은 주로 유지나 식물성 기름을 원료로 지방산을 만들 때나 비누를 만들 때 부산물로 나오는 것을 증발법으로 정제하여 만들거나, 일부 프로필렌(propylene)을 원료로 하여 합성하여 왔다. In general, the demand for glycerin is increasing because it is used for various purposes ranging from general household goods such as toothpaste and shampoo to cosmetics and medicines. Glycerin is mainly produced by refining by evaporation method, which is produced as a by-product when making fatty acids with oils or vegetable oils as a raw material or making soaps, or synthesized by using propylene as a raw material.
한편 석유에너지 자원의 고갈에 따른 화석 연료의 가격 상승 및 화석 연료의 과다 사용에 따른 이산화탄소 발생을 억제하기 위하여, 새로운 환경 친화적인 에너지원의 하나로 바이오디젤의 생산을 적극 늘려가는 추세에 있다. 바이오디젤은 글리세라이드(glyceride)함유 동물성유지나 식물성 기름에 메탄올과 같은 지방족 알코올을 반응시켜 제조하는데, 이 경우 바이오디젤과 함께 글리세린이 부산물로 생성되며, 메탄올을 사용하는 경우 중량기준으로 대략 바이오디젤에 대하여 글리세린이 10 : 1 의 비율로 생성된다. On the other hand, production of biodiesel has been increasing as one of the new environmentally friendly energy sources in order to suppress the increase of fossil fuel due to depletion of petroleum energy resources and the generation of carbon dioxide due to excessive use of fossil fuels. Biodiesel is produced by reacting glyceride-containing animal fats or vegetable oils with aliphatic alcohols such as methanol. In this case, glycerin is produced as a by-product together with biodiesel. When methanol is used, biodiesel is added to biodiesel Glycerin is produced at a ratio of 10: 1.
바이오디젤 제조방법은 널리 알려진 방법으로 동물성 유지 및 식물성 기름을 알칼리 촉매 하에서 지방족 알콜과 반응시키는 전술의 대표적인 방법 이외에도 여러 다른 방법이 있다. 그 몇 가지 예를 들어 보면, 첫째, 동물성유지 및 식물성 기름을 황산과 같은 산을 촉매로 하여 고온, 고압하에서 지방족 알콜과 반응시키는 방법, 둘째, 동물성 유지 및 식물성 기름을 일차 가수분해하여 지방산을 만들고, 이 지방산을 다시 산 촉매하에서 지방족 알콜과 반응시키는 방법, 셋째, 동물성 유지 및 식물성 기름을 산화란타니움과 같은 불용성 촉매를 사용하여 지방 족 알콜과 반응시키는 방법 등이 있다. 알카리 촉매로는 현재 소듐메톡사이드가 널리 사용되고 있으며, 가성소다, 포타시움하이드록사이드 등도 사용되고 있다.There are a variety of other methods besides the above-mentioned representative method of reacting an animal fat and vegetable oil with an aliphatic alcohol under an alkaline catalyst in a well-known method for producing biodiesel. First, animal fat and vegetable oils are reacted with aliphatic alcohols under high temperature and high pressure with an acid such as sulfuric acid as a catalyst. Second, animal fat and oil are firstly hydrolyzed to make fatty acids , A method in which the fatty acid is reacted with an aliphatic alcohol again under an acid catalyst, and a method in which an animal fat and vegetable oil are reacted with an aliphatic alcohol using an insoluble catalyst such as lanthanum oxide. Sodium methoxide is widely used as an alkali catalyst, and caustic soda and potash hydroxides are also used.
한편 바이오디젤 층에 존재하는 미량의 알코올과 촉매는 물로 씻어내게 되는데 , 씻어낸 물과 글리세린 층을 합친 후에 연산 또는 황산 등으로 중화한 것을 일반적으로 조글리세린(Crude glycerin)이라고 한다. 이러한 조 글리세린은 정제를 통해서 식품제조 약학, 플라스틱 및 화학물 합성과 같은 분야에 사용될 수 있다. 바이오디젤의 부산물로 조글리세린이 다양하게 생성됨에 따라 이를 정제하여 합성 글리세린이나 천연 정제 글리세린을 대체하기 위한 조글리세린에 대한 정제방법이 활발히 개발되고 있으면 현재 증발법으로 다수 생산되고 있다.On the other hand, the trace amount of alcohol and catalyst present in the biodiesel layer is washed with water. After the washed water and the glycerin layer are combined, they are treated or neutralized with sulfuric acid or the like is generally called crude glycerin. Such crude glycerin can be used in such fields as food manufacturing pharmacy, plastic and chemical synthesis through purification. As a by-product of biodiesel, various types of crude glycerin are produced, and purification methods for crude glycerin to replace synthetic glycerin or natural purified glycerin have been actively developed.
그러나 증발법은 고온에서 진행되기 때문에, 비용이 많이 들고 글리세린의 올리고머 또는 폴리머가 존재하여 상기 트랜스 에스테르화 반응에서 산 촉매가 사용될 때, 알킬알코올과 글리세린 간에 형성된 다양한 에테르가 미량 존재한다. 따라서 증발법에 의한 글리세린의 정제는 조글리세린 내에 존재하는 색소 성분과 기타 유기물에 대한 분리가 용이하지 않아 이를 분리하기 위하여 증발한 글리세린을 다시 활성탄 및 활성탄 여과공정을 거쳐 순도를 높여야 한다. However, since the evaporation method proceeds at a high temperature, when there is an oligomer or polymer of glycerin and an acid catalyst is used in the transesterification reaction, a small amount of various ethers formed between the alkyl alcohol and glycerin is present. Therefore, the purification of glycerin by the evaporation method is not easy to separate the pigment components present in the crude glycerin and other organic substances. Therefore, the purity of the evaporated glycerin should be increased again through activated carbon and activated carbon filtration processes.
이러한 증발법에 의한 정제장치의 실시예로 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0064014호는 바이오 디젤 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 바이오 디젤 제조장치는 세척된 폐식용유나 미세조류 오일을 에스테르화시키기 위하여 상기 폐식용유나 미세조류 오일에 메틸올 및 산촉매를 공급하여 혼합하는 제1교반조와, 메탄올과 촉매를 혼합하여 메톡사이드를 생성하는 제2교반조와, 상기 제1교반조에서 생성된 에스테르과 상기 제2교반조에서 생성된 메톡사이드를 공급받아 글리세린 및 바이오 디젤을 생성하는 반응조와, 상기 반응조에서 분리되어 이송된 바이오 디젤을 증발시켜 저장하는 바이오 디젤 분리유닛과, 상기 반응조에서 분리되어 이송된 글리세린에 함유된 이물질을 증발시켜 분리한 후 상기 글리세린을 저장하는 글리세린 분리 유닛을 개시한 바 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0064014 discloses an apparatus for producing a biodiesel according to an embodiment of the present invention. The apparatus for producing biodiesel according to the present invention is characterized in that a washed waste cooking oil or micro- A second agitating tank for supplying methylol and an acid catalyst to the waste edible oil or the fine algae oil for mixing the methanol and the catalyst, and a second agitating tank for mixing the methanol and the catalyst to produce methoxide, A biodiesel separation unit which is supplied with methoxide generated in the second stirring tank to produce glycerin and biodiesel, a biodiesel separation unit which evaporates and stores the biodiesel separated and transferred in the reaction tank, A glycerin separation unit for storing the glycerin after evaporating and separating foreign matters contained in the glycerin, .
그런데, 종래의 바이오 디젤 제조 장치를 통한 글리세린의 정제방법은 증발법에 의하면서도 별도의 여과장치를 필요로 하여 생산에 필요한 비용이 증가할 뿐 만 아니라, 글리세린은 공정에서 얻어지는 부산물이므로 고순도의 글리세린을 정제하기 위한 글리세린 정제장치가 여전히 필요하다.However, the conventional method of purifying glycerin through the biodiesel production apparatus requires a separate filtration device according to the evaporation method, thereby increasing the production cost, and since glycerin is a by-product obtained in the process, high-purity glycerin There is still a need for glycerine purification equipment for purification.
본 발명은, 바이오 디젤을 제조하는 과정에서 생산되는 부산물인 조글리세린을 정제하여 불순물을 분리하고 고순도의 글리세린을 생산하는 글리세린 정제장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a glycerin refining apparatus for purifying crude glycerin, which is a by-product produced in the course of producing biodiesel, to separate impurities and produce high purity glycerin.
본 발명은, 조글리세린을 준비하고 증발장치를 사용하여 고순도의 글리세린을 정제하는 글리세린 정제장치에 있어서, 상기 조글리세린을 저장하는 원료탱크; 상기 원료탱크와 연결되어, 상기 원료탱크에서 공급받은 조글리세린을 1차로 가열하는 예열기; 상기 예열기와 직접 연결되며 가열된 조글리세린을 공급 받아 2차 가열하여 증발시킴과 동시에 조글리세린의 이물질을 침전시켜 분리하고 글리세린 증기를 생성하는 원심 박막 증발기; 상기 원심 박막 증발기 하측에 연결 설치되어 침전되는 이물질을 저장하는 피치탱크; 상기 원심 박막 증발기 외측에 배치되고 하측으로 상기 원심 박막 증발기와 연결 설치되어 증발된 글리세린 증기를 공급받아 응축시키고 상측으로 응축되지 않은 글리세린증기를 다시 배출하는 다단콘덴서; 상기 다단콘덴서의 하측에 배치되고 상기 다단콘덴서 탑 하부의 배관과 연결되어 상기 다단콘덴서에서 응축되는 고순도의 글리세린을 포집하는 저장하는 회수탱크; 및 상기 다단콘덴서에 연결 설치되어 상기 원심 박막 증발기 및 상기 다단콘덴서를 고진공 상태로 유지시키는 진공설비를 포함하는 글리세린 정제 장치를 제공한다.The present invention relates to a glycerin purification apparatus for preparing crude glycerin and purifying high purity glycerin using an evaporator, the apparatus comprising: a raw material tank storing the crude glycerin; A preheater connected to the raw material tank for firstly heating crude glycerin supplied from the raw material tank; A centrifugal thin film evaporator which is directly connected to the preheater and which receives heated crude glycerin and evaporates it by secondary heating, precipitates and separates foreign matters of crude glycerin and generates glycerine vapor; A pitch tank connected to the bottom of the centrifugal thin film evaporator to store foreign substances to be precipitated; A multistage condenser disposed outside the centrifugal thin film evaporator and connected to the centrifugal thin film evaporator at a lower side to receive and condense the evaporated glycerol vapor and re-discharge the unconcentrated glycerol vapor to the upper side; A recovery tank disposed below the multi-stage condenser and connected to a pipe at a lower portion of the multi-stage condenser to collect high-purity glycerin condensed in the multi-stage condenser; And a vacuum equipment connected to the multi-stage condenser to maintain the centrifugal thin film evaporator and the multi-stage condenser in a high vacuum state.
또한 상기 원심 박막 증발기는, 상단 일측에 원료탱크에서 공급되는 조글리세린의 유입구가 형성되고 하단 일측에는 조글리세린이 증발하여 배출되는 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징 내측 중앙에서 회전축과 연결되어 회전하면서 내부로 투입되는 조글리세린을 원심력에 의하여 박막으로 형성되게 하는 박막판을 구비하며, 발생되는 글리세린 증기를 하단으로 유동하게 하여 상기 조글리세린에 포함되는 이물질을 침전시키고 상기 배출구를 통하여 글리세린 증기를 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.The centrifugal thin film evaporator may further include a housing having an inlet for crude glycerin supplied from a raw material tank at an upper end thereof and an outlet for evaporating and discharging crude glycerin at a lower end of the housing, The present invention relates to a process for producing glycerin, which comprises introducing a glycerin vapor into a lower portion of a mold, thereby causing the glycerin vapor to flow downward, thereby precipitating foreign substances contained in the crude glycerin and discharging the glycerin vapor through the outlet .
또한 상기 다단콘덴서는, 복수의 콘덴서를 연속하여 설치할 수 있으며, 상기 원심 박막 증발기의 하단 일측에서 공급되는 글리세린 증기의 온도를 연속적으로 하강시키며 상기 다단콘덴서 탑 하측에 구비되는 유체 배관을 통하여 응축되는 고순도 글리세린을 이송시키는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the multi-stage condenser can continuously supply a plurality of condensers, continuously lower the temperature of the glycerol vapor supplied from the lower end of the centrifugal thin film evaporator, and cool the high-purity condensate, which is condensed through the fluid pipe provided below the multi- And then transferring the glycerin.
또한 상기 원료탱크와 상기 예열기를 연결하는 배관과, 상기 원심 박막 증발기 유입구 상단 및 상기 피치탱크에는, 유입량을 검출하는 유량센서와 상기 유량센서에서 전달받은 유입량을 전기적 신호로 변환하는 제어부와, 상기 전기적 신호에 의하여 개폐되는 밸브를 더 구비할 수 있다.A flow rate sensor for detecting an inflow amount and a control unit for converting the inflow amount received from the flow rate sensor into an electrical signal; A valve that is opened or closed by a signal.
한편 상기 회수탱크는, 하측에 탈색조를 추가하여 연결 설치하고, 상기 탈색조 내측에는 활성탄을 충전시키고 정제된 글리세린을 투입하여 불순물을 흡착 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.On the other hand, the recovery tank may be characterized in that a decolorizing tank is connected to the lower side, and activated carbon is filled in the decolorizing tank, and purified glycerin is added to adsorb and remove impurities.
본 발명에 따른 글리세린 정제장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.The glycerin refining apparatus according to the present invention provides the following effects.
첫째, 증발식 글리세린의 단점인 글리세린의 순도 문제를 해결한 고순도의 글리세린을 생산할 수 있다.First, it can produce high purity glycerin which solves the purity problem of glycerin which is a disadvantage of evaporated glycerin.
둘째, 원심 박막 증발기에서 글리세린 증기가 상승되지 않고 하강되어, 조글리세린에 존재하는 불순물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 진공상태에서 증발하기 때문에 인체에 해로운 디에틸글리콜과 같은 부산물을 용이하게 제거할 수 있다. Secondly, since the glycerin vapor is not lowered in the centrifugal thin film evaporator, the impurities present in the crude glycerin can be effectively removed, and in particular, the by-product such as diethyl glycol which is harmful to the human body can be easily removed have.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 글리세린 정제장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a glycerin purification apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 글리세린 정제장치(10)의 전체 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an overall configuration diagram of a glycerin purification apparatus according to an embodiment of the present invention; Fig.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 글리세린 정제장치는 바이오디젤 생산 시 발생하는 부산물인 조글리세린(crude glycerin)을 정제하여 고순도의 글리세린을 생산할 수 있는 글리세린 정제장치에 관한 것으로, 글리세린 정제장치는 원료탱크(100), 예열기(110), 원심 박막 증발기(120), 피치탱크(130), 다단콘덴서(140), 회수탱크(150) 및 진공설비(160)를 포함한다.First, referring to FIG. 1, the present invention will be described in detail. A glycerin refining apparatus according to an embodiment of the present invention can purify crude glycerin, which is a by-product generated in the production of biodiesel, to produce high purity glycerin The present invention relates to a glycerin refining apparatus comprising a
상기 원료탱크(100)는 조글리세린을 저장함과 동시에 글리세린 정제장치(10)에 원료를 공급하는 역할을 수행하며, 상기 원료탱크(100)는 상기 예열기(110)와 배관으로 연결되어 있다. 또한 상기 예열기(110)로 조글리세린을 공급하기 위하여 이송펌프가 추가되어 설치될 수 있다.The
상기 예열기(110)는 상기 원료탱크(100)에서 조글리세린을 공급받아 가열하며, 내부에 조글리세린의 통로를 구비하고, 상기 통로를 예열원 매체가 감싸면서 흐르도록 하여 열전달을 일으킨다.The
조글리세린은 상기 예열기(110)에서 1차적으로 110℃ 내지 130℃까지 가열한다. 조글리세린을 미리 가열하여 증발공정 전 단계에서 충분한 열에너지를 보유하도록 하여 원심 박막 증발기(120)에서 증발시간을 단축한다. 이 보다 높은 온도로 예열하는 경우에는 글리세린의 기화가 일어날 수 있으며, 이 보다 낮은 온도로 예열하는 경우 예열을 통한 충분한 열에너지 전달효과가 없기 때문이다. The crude glycerin is firstly heated to 110 to 130 ° C in the
상기 예열기(110)는 상기 원심 박막 증발기와 연결되어 조글리세린이 전달된다.The
여기서 상기 원심 박막 증발기(120)는 하우징과 박막판을 구비하며, 상기 하우징은 상단 일측에 원료탱크(100)에서 공급되는 조글리세린의 유입구가 형성되고, 하단 일측에는 조글리세린이 증발하여 글리세린 증기가 배출되는 배출구가 형성된다. The centrifugal
상기 박막판은 상기 하우징 내측 중앙에서 회전축과 연결되어 회전하면서 내부로 투입되는 조글리세린을 원심력에 의하여 박막으로 형성되게 하는 박막판을 구비한다. The thin film plate is provided with a thin film plate which is connected to the rotating shaft at the center of the inside of the housing and is formed into a thin film by the centrifugal force of the crude glycerin which is introduced into the inside while rotating.
상기 원심 박막 증발기(120) 외측에는 가열부(미도시)가 추가되며, 가열부는 상기 원심 박막 증발기(120)의 내부의 온도를 최대 290℃까지 상승시킨다. 일반적인 조글리세린은 글리세린의 함량에 따라 상이하지만 일반적으로 165℃에서 기화가 시작하기 때문에 상기 원심 박막 증발기(120) 내부에서는 조글리세린이 충분히 가열되어 글리세린 증기가 형성된다. A heating unit (not shown) is added to the outside of the centrifugal
한편 글리세린 증기가 생성되면서 조글리세린에 포함되는 이물질은 글리세린 증기와 함께 비말동반(entrainment) 하게 되고 포집되는 글리세린의 순도를 떨어뜨리는 요인이 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 박막판을 회전시켜 글리세린 증기에 포함되어 있는 이물질을 회오리를 발생시켜 침전시킨다.On the other hand, as the glycerin vapor is generated, the foreign substances contained in the crude glycerin are entrainment with the glycerin vapor, and the purity of the collected glycerin is lowered. Therefore, in the present invention, the thin film plate is rotated to cause foreign matter contained in the glycerin vapor to precipitate by generating a whirl.
또한 통상의 증발반응기는 조글리세린을 하부에 유입시켜 증발을 하는 것이 일반적이나, 상기 원심 박막 증발기(120)는 상단에서 조글리세린을 공급하고 상기 다단콘덴서(140)에 연결 설치되어 있는 진공설비(160)가 발생시키는 부압에 의하여 글리세린 증기가 상기 원심 박막 증발기(120)의 하부를 향하여 유동하게 함으로써, 상기 이물질은 상기 원심 박막 증발기(120) 하부로 쏠림현상이 일어나 용이하게 상기 피치탱크(130)로 회수되고 글리세린 증기만 상기 원심 박막 증발기(120)의 하단에서 배출된다. The conventional evaporation reactor is generally configured to introduce crude glycerin into the lower portion to evaporate. The centrifugal
여기서 침전되는 이물질은 상기 원심 박막 증발기(120) 하측에 연결되는 피치탱크로(130) 이송된다. 여기서 상기 원심 박막 증발기(120)와 피치탱크(130)의 연결배관에는 유량센서(170)와 밸브(180)가 설치되어 피치탱크(130)에 침전되는 이물질의 양에 따라 상기 글리세린 정제장치에 도입되는 조글리세린의 유입량을 조절할 수 있다. The precipitated foreign matter is transferred to the
한편 상기 원심 박막 증발기(120)의 하부에서 배출되는 글리세린 증기는 다시 연결배관을 따라 다시 상승하게 되어 상기 원심 박막 증발기(120) 외측에 배치되어 있는 다단콘덴서(140)에 공급된다. Meanwhile, the glycerin vapor discharged from the lower portion of the centrifugal
상기 다단콘덴서(140)는 복수의 콘덴서를 연속하여 설치할 수 있으며, 상기 원심 박막 증발기(120)의 하단 일측에서 공급되는 글리세린 증기의 온도를 연속적으로 하강시키며, 상기 다단콘덴서(140) 탑 하측에 구비되는 유체 배관을 통하여 응축되는 고순도 글리세린을 이송시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The
글리세린 증기는 상기 다단콘덴서(140)에서 단계적인 냉각과정을 거치는 데, 상기 단계적 냉각과정은 정제된 글리세린의 투명성을 확보하기 위함이다. 증발된 글리세린은 한 번에 상온까지 냉각하면 탁도가 높아져 공업용 또는 의약용으로 사용기준을 만족할 수 없게 되므로, 정제 글리세린의 투명한 색상을 확보하기 위해서는 단계적 냉각을 요한다. The glycerin vapor undergoes a stepwise cooling process in the
상기 다단콘덴서(140)에서 글리세린 증기는 제1차 콘덴서에서 175℃ 내지 165℃로 냉각되며, 제2차 콘덴서에서 75℃ 내지 40℃로 냉각되고, 제3차 콘덴서에서 45℃ 내지 30℃로 냉각되고, 제4차 콘덴서에서 32℃ 내지 25℃의 상온으로 냉각된다. 이 때 도입되는 냉각매체는 상기 냉각온도에 따른 기체를 사용한다.The glycerin vapor in the
상기 글리세린 정제장치(10)에 있어서, 상기 원료탱크(100)와 상기 예열기(110)를 연결하는 배관과, 상기 원심 박막 증발기(120) 유입구 상단 및 상기 피치탱크(130)에는 유입량을 검출하는 유량센서(170)와 상기 유량센서에서 전달받은 유입량을 전기적 신호로 변환하는 제어부(미도시)와, 상기 전기적 신호에 의하여 개폐되는 밸브(180)를 더 구비한다. A pipe connecting the
상기 회수탱크(150)는 상기 다단콘덴서의 하측에 복수로 배치되고 상기 다단콘덴서(140) 탑의 하부의 배관과 연결된다. 상기 다단콘덴서(140)에서 응축되는 글리세린 증기는 상기 회수탱크(150)로 이송되어 보관되며, 최종적으로 포집되는 글리세린의 순도는 99.5%이상이다. The
상기 다단콘덴서(140)와 상기 회수탱크(150)의 연결배관에는 상기 원료탱크(100)와 마찬가지로 유량센서(170)와 밸브(180)가 구비되며, 이송되어 도입되는 글리세린의 유량에 따라 상기 회수탱크(150)에 도입이 조절될 수 있다.The
또한 상기 회수탱크는 하측에 탈색조(미도시)를 추가하여 연결 설치할 수 있다. 상기 탈색조 내측에는 활성탄을 충전시키고 정제된 글리세린을 투입하여 불순물을 흡착 제거하는 것을 특징할 수 있다. 상기 다단콘덴서(140)를 통하여 고순도의 글리세린이 정제되나, 탈색공정을 추가하는 경우 글리세린의 투명성을 증가할 수 있기 때문이다.Further, the recovery tank may be connected to the lower side by adding a decolorizing tank (not shown). The inside of the decolorizing tank is filled with activated carbon and purified glycerin is added to adsorb and remove impurities. High-purity glycerin is purified through the
상기 탈색조에서는 40℃ 내지 75℃까지 30분 이상의 조건으로 반응시킨다. 이 때 효과적인 탈색을 위하여 상기 탈색조 내에서 교반장치를 추가하여 글리세린을 교반할 수 있다. In the decoloring bath, the reaction is carried out at 40 ° C to 75 ° C for 30 minutes or longer. At this time, in order to effectively discolor the glycerin can be stirred by adding a stirring device in the decoloring bath.
한편 상기 다단콘덴서(140)의 일측에는 진공설비(160)가 구비된다. 상기 진공설비(160)는 다단콘덴서의 내부 기압을 8torr 내지 9torr의 고진공으로 유지하여 부압을 형성하고 상기 원심 박막 증발기(120)부터 상기 다단콘덴서(140)까지 글리세린 증기가 일방향으로 연속적으로 유동할 수 있도록 한다. Meanwhile, a
이하 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 글리세린 정제장치의 글리세린 정제과정을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a process for purifying glycerin in a glycerin refining apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
조글리세린은 바이오디젤의 생산 중에 부산물로 상기 글리세린 정제장치(10)는 바이오디젤 생산 장치와 연속하여 설치되는 것이 바람직하다. 바이오디젤 생산 중 발생되는 글리세린은 조글리세린으로 색소성분과 기타 유기물이 포함되어 있으며, 바이오디젤의 생산 중에 글리세린 층에는 여분으로 투여된 알코올과 알칼리 촉매, 미반응 유지 및 반응 중간물이 남아있기 때문이다.It is preferable that crude glycerin is a by-product in the production of biodiesel and the
바이오디젤 생산과정 중에서 조글리세린을 분리한 후에 상기 원료탱크(100)에 저장한다. After the crude glycerin is separated in the biodiesel production process, it is stored in the
상기 원료탱크(100)에서 조글리세린을 펌프로 유동하여 상기 예열기(110)에 투입한다.In the
한편 상기 예열기(110)에 투입하기 전에 전처리 과정으로 산과 혼합하여 지방족 알코올과 반응하는 과정을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 염산(HCl)을 사용한 후 산 제거 장치를 추가할 수 있다. In the meantime, the pre-treatment may include a step of pre-treating the pre-heater before mixing with the acid and reacting with an aliphatic alcohol by mixing with acid, preferably using hydrochloric acid (HCl).
상기 예열기(110)를 통하여 가열된 조글리세린은 원심 박막 증발기(120)로 공급된다. The crude glycerin heated through the
상기 원심 박막 증발기(120)는 발생되는 글리세린 증기를 하단으로 유동하게 하여 조글리세린에 포함되는 이물질을 침전시키고 하우징 상단 일측에 존재하는 상기 배출구를 통하여 글리세린 증기를 배출한다.The centrifugal
글리세린 증기는 상기 다단콘덴서(140)에 도입되어 응축되어 순수한 글리세린이 된다.The glycerin vapor is introduced into the
상기 과정을 거친 순수한 글리세린은 상기 회수탱크(150)에 저장되고 이송될 수 있다.
The pure glycerin that has undergone the above process can be stored and transported in the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10 : 글리세린 정제장치 100 : 원료탱크
110 : 예열기 120 : 원심 박막 증발기
130 : 피치탱크 140 : 다단콘덴서
150 : 회수탱크 160 : 진공설비
170 : 유량센서 180 : 밸브10: glycerin purification apparatus 100: raw material tank
110: preheater 120: centrifugal thin film evaporator
130: Pitch tank 140: Multistage condenser
150: Recovery tank 160: Vacuum equipment
170: Flow sensor 180: Valve
Claims (5)
상기 조글리세린을 저장하는 원료탱크;
상기 원료탱크와 연결되어, 상기 원료탱크에서 공급받은 조글리세린을 1차로 가열하는 예열기;
상기 예열기와 직접 연결되며 가열된 조글리세린을 공급 받아 2차 가열하여 증발시킴과 동시에 조글리세린의 이물질을 침전시켜 분리하고 글리세린 증기를 생성하는 원심 박막 증발기;
상기 원심 박막 증발기 하측에 연결 설치되어 침전되는 이물질을 저장하는 피치탱크;
상기 원심 박막 증발기 외측에 배치되고 하측으로 상기 원심 박막 증발기와 연결 설치되어 증발된 글리세린 증기를 공급받아 응축시키고 상측으로 응축되지 않은 글리세린증기를 다시 배출하는 다단콘덴서;
상기 다단콘덴서의 하측에 배치되고 상기 다단콘덴서 탑 하부의 배관과 연결되어 상기 다단콘덴서에서 응축되는 순도 99.5% 이상의 글리세린을 포집하는 저장하는 회수탱크; 및
상기 다단콘덴서에 연결 설치되어 상기 원심 박막 증발기 및 상기 다단콘덴서를 고진공 상태로 유지시키는 진공설비를 포함하는 글리세린 정제 장치.1. A glycerin refining apparatus for preparing crude glycerin and purifying glycerin using an evaporator,
A raw material tank for storing the crude glycerin;
A preheater connected to the raw material tank for firstly heating crude glycerin supplied from the raw material tank;
A centrifugal thin film evaporator which is directly connected to the preheater and which receives heated crude glycerin and evaporates it by secondary heating, precipitates and separates foreign matters of crude glycerin and generates glycerine vapor;
A pitch tank connected to the bottom of the centrifugal thin film evaporator to store foreign substances to be precipitated;
A multistage condenser disposed outside the centrifugal thin film evaporator and connected to the centrifugal thin film evaporator at a lower side to receive and condense the evaporated glycerol vapor and re-discharge the unconcentrated glycerol vapor to the upper side;
A recovery tank disposed below the multi-stage condenser and connected to a pipe at a lower portion of the multi-stage condenser to collect glycerin having a purity of 99.5% or more, which is condensed in the multi-stage condenser; And
And a vacuum equipment connected to the multi-stage condenser to maintain the centrifugal thin film evaporator and the multi-stage condenser in a high vacuum state.
상기 원심 박막 증발기는,
상단 일측에 원료탱크에서 공급되는 조글리세린의 유입구가 형성되고 하단 일측에는 조글리세린이 증발하여 배출되는 배출구가 형성된 하우징과,
상기 하우징 내측 중앙에서 회전축과 연결되어 회전하면서 내부로 투입되는 조글리세린을 원심력에 의하여 박막으로 형성되게 하는 박막판을 구비하며,
발생되는 글리세린 증기를 하단으로 유동하게 하여 조글리세린에 포함되는 이물질을 침전시키고 상기 배출구를 통하여 글리세린 증기를 배출하는 것을 특징으로 하는 글리세린 정제장치.The method according to claim 1,
The centrifugal thin-
A housing formed with an inlet of crude glycerin supplied from a raw material tank at an upper end thereof and a discharge port through which a crude glycerin is evaporated and discharged at a lower end;
And a thin film plate connected to the rotating shaft at an inner center of the housing so as to be formed into a thin film by centrifugal force,
And the generated glycerin vapor is allowed to flow to the lower end to precipitate impurities contained in the crude glycerin, and the glycerin vapor is discharged through the outlet.
상기 다단콘덴서는,
복수의 콘덴서를 연속하여 설치할 수 있으며,
상기 원심 박막 증발기의 하단 일측에서 공급되는 글리세린 증기의 온도를 연속적으로 하강시키며 상기 다단콘덴서 탑 하측에 구비되는 유체 배관을 통하여 응축되는 순도 99.5% 이상의 글리세린을 이송시키는 것을 특징으로 하는 글리세린 정제장치.The method according to claim 1,
The multi-
A plurality of capacitors can be installed continuously,
Wherein the temperature of the glycerin vapor supplied from one side of the lower end of the centrifugal thin film evaporator is continuously lowered and the glycerin having a purity of 99.5% or higher which is condensed through the fluid pipe provided below the multistage condenser is transferred.
상기 원료탱크와 상기 예열기를 연결하는 배관과,
상기 원심 박막 증발기 유입구 상단 및 상기 피치탱크에는,
유입량을 검출하는 유량센서와 상기 유량센서에서 전달받은 유입량을 전기적 신호로 변환하는 제어부와, 상기 전기적 신호에 의하여 개폐되는 밸브를 더 구비하는 글리세린 정제장치.The method according to claim 1,
A pipe connecting the raw material tank and the preheater,
In the upper portion of the centrifugal thin film evaporator inlet and the pitch tank,
A flow rate sensor for detecting an inflow amount; a control unit for converting an inflow amount received from the flow rate sensor into an electrical signal; and a valve that is opened or closed by the electrical signal.
상기 회수탱크는,
하측에 탈색조를 추가하여 연결 설치하고, 상기 탈색조 내측에는 활성탄을 충전시키고 정제된 글리세린을 투입하여 불순물을 흡착 제거하는 것을 특징으로 하는 글리세린 정제 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the recovery tank comprises:
Wherein a decolorizing bath is added to the lower side of the decolorizing tank, and the inside of the decolorizing tank is filled with activated carbon and purified glycerin is added to adsorb and remove impurities.
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