KR101696376B1 - 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 돌로마이트 촉매를 이용하여 바이오 오일의 전산가(TAN, total acid number)를 저감 시킴으로써 바이오 오일을 안정화시키는 방법에 관한 것으로 돌로마이트 촉매 하에서 기타 열처리 과정 없이 소량의 메탄올만 첨가하여 효율적으로 바이오 오일의 산도 및 알데하이드류를 낮춰 바이오 오일을 안정화시킬 수 있다.

Description

촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법 {Method of stabilization for bio oil using catalyst}

본 발명은 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 돌로마이트 촉매를 이용하여 바이오 오일의 전산가(TAN, total acid number)를 낮춤으로써 바이오 오일을 안정화시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 말하는 신재생에너지는 크게 신에너지와 재생에너지로 나뉘어진다. 신에너지는 연료전지, 석탄액화 ·가스화 및 중질 잔사유 가스화, 수소 에너지 등이 있으며, 재생에너지는 태양열, 태양광, 바이오, 풍력, 수력, 지열, 해양, 폐기물 에너지 등이 있다. 한편 동물, 식물, 미생물 등의 생물체를 기반으로 하는 바이오매스(biomass)는 탄소 중립적 연료로서 차세대 에너지원이자 화학물질의 원료로 사용될 수 있다. 또한 생산 과정이 단순하고 가격이 저렴하며 성상이 다양하다는 특징으로 인해 가정용, 산업용, 및 수송용 등 여러 분야에서 사용될 수 있는 장점이 있다.

목질계 바이오매스의 열분해로 생산된 액상 연료인 열분해오일(pyrolysis oil)은 고상 연료인 바이오촤(bio-char)에 비하여 에너지밀도가 높을 뿐 아니라 액상이라는 특성상 운반 및 저장이 용이하다. 그러나 열분해 중 생성된 산화 유기화합물은 발열량을 낮출 뿐만 아니라 화학적으로 불안하여 시간이 지날수록 연료 자체로서의 품질을 떨어트린다.

또한 오일 내에 들어있는 고형물과 반응하여 내연기관 내의 예열과정에서 침전물을 형성한다. 이로 인해 연료의 주입구, 필터, 노즐 등을 막아 내연기관의 작동에 심각한 문제점을 초래하기도 한다. 한편 오일 내의 과도한 수분은 발열량을 떨어트리고, 유기산에서 비롯된 높은 산도는 저장고와 내연기관 등의 부식을 일으키는 등 많은 문제점이 있다.

따라서, 열분해오일의 낮은 pH, 높은 수분, 및 산소 함량 등의 문제점을 제거하여 고부가가치의 연료로 전환시킬 추가적 개질 공정이 필요하다. 물리적 방법으로는 열분해오일과 바이오디젤을 혼합하는 에멀젼화(emulsification)가 있다. 화학적 방법으로는 열분해오일에 극성 용매를 첨가하여 에스터화 반응(esterification) 및 아세틸화 반응(acetylation), 아세탈화 반응(acetalization)을 유도하는 개질 방법, 스팀을 통해 수소를 생산하는 방법(steam reforming), 촉매를 이용하여 고분자 물질을 분해하는 크래킹 반응(catalytic cracking), 및 고압의 수소를 가하여 유기화합물 내의 산소를 제거하는 수첨탈산소화 반응(hydrodeoxygenation, HDO) 등이 있다.

이 중 열분해오일의 용매 첨가 반응은 물리적 희석 효과 및 에스터화 및 아세탈화 등의 화학반응을 통해 열분해오일의 점도를 감소시키고 안정성을 증가시키는 장점이 있다. 특히 상온에서도 용매의 반응이 원활하게 일어나기 때문에 간단한 반응 장치에 따른 비용 절감, 용매에 의한 발열량 증가 등의 장점으로 인해 열분해오일의 개질에 있어 가장 효율적인 방법으로 여겨진다.

이와 관련된 다수의 공지된 문헌들을 살펴보면 아래와 같다.

미국공개특허 제2004-0230319호에서는 바이오매스 열분해 시 in-situ 개질 공정과 관련된 것이다. 구체적으로 촉매 반응기의 다층 촉매층, 캐스캐이드 다층 구조 촉매 베드, 또는 층형의 촉매 반응기를 사용하는 바이오매스 열분해시 in-situ 개질을 위한 공정이다. 바이오매스 공급 원료의 가열에 의한 변환; 열분해된 증기상 성분을 반응기로 재생; 분해 촉매, 수성 가스 이동 반응 촉매, 수소 처리 촉매와 산촉매에 열분해된 증기를 접촉 통과시키는 단계; 상기 단계로부터의 얻어진 열분해된 증기를 액체성 연료로 변환시키는 단계로 구성된 바이오매스 열분해 증기의 in-situ 개질공정으로 산촉매로는 지르코늄 촉매, 제올라이트 β 또는 Nafion-SiO₂ 촉매를, 알코올은 메탄올 또는 에탄올을 개시하고 있다.

한국등록특허 제1481111호는 바이오 오일 및 유리된 지방산로부터 수첨탈산소반응을 통해 탄화수소류, 특히 디젤 등급 탄화수소류를 제조하는 공정에 사용되는 탄화몰리브덴 촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 (a) 몰리브덴 전구체를 용매에 녹인 후, 탄소 지지체를 첨가하여 현탁액을 제조한 후, 초임계 용매 열합성 반응을 이용하여 산화몰리브덴 입자가 담지된 탄소 지지체를 얻는 단계; 및 (b) 연속식 반응기 내에서 상기 단계(a)에서 얻은 탄소 지지체에 담지된 산화몰리브덴 입자를 탄화몰리브덴으로 전환시켜 탄화몰리브덴 담지 촉매를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화몰리브덴 담지 촉매의 제조방법이 개시되어 있다. 초임계 용매는 탄소수 1~10의 알코올, 초임계 용매 열합성 반응 온도는 200-600℃, 연속식 반응기의 전환 반응 온도는 400-900℃가 개시되어 있다.

한국공개특허 제2010-0052089호는 고산도 원유(High TAN crude) 중의 산 성분을 반응을 통하여 제거하기 위한 촉매와 그 제법에 관한 것이다. 구체적으로 알칼리토금속 양이온 혹은 전이금속 양이온이 실리케이트 혹은 알루미네이트 등의 음이온과 결합한 형태의 탈탄산 촉매를 제공한다. 원유 및 상압 증류공정의 잔사유, 또는 오일샌드로부터 유래한 산도가 높은 유분(High TAN oil)중의 산 성분(특히 나프텐산)을 제거하기 위한 촉매 화합물로서, 알칼리토금속 양이온을 실리케이트, 또는 알루미네이트 음이온과 반응시킴으로써 얻어지는 알칼리토금속 실리케이트, 또는 알칼리토금속 알루미네이트를 포함하는 촉매 화합물을 개시하고 있다.

한국공개특허 제2010-0107458호는 산성 원유의 산도를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 산성 원유의 석유 저류층 공급물(petroleum reservoir supply)을 획득하는 단계, 여기서 상기 석유저류층은 현지 생산 시설(on-site production facility)을 가짐; 상기 산성 원유를 물과 약 10:1 내지 약 1:50의 중량 비율로 혼합하여 원유/물 혼합물을 형성하는 단계, 이러한 혼합은 현지 생산 시설에서 일어날 수 있음; 상기 원유/물 혼합물을 약 10 내지 약 150℃ 범위의 원유/물 온도로 가열하여 펌핑 가능한 원유/물 혼합물을 형성하는 단계; 상기 펌핑 가능한 원유/물 혼합물을 적어도 약 22.1 MPa의 압력으로 펌핑하여 가압된 원유/물 혼합물을 형성하는 단계; 상기 가압된 원유/물 혼합물을 약 150 내지 약 350℃ 범위의 가압 온도까지 예열하는 단계; 상기 가압된 원유/물 혼합물을 반응 영역에서 금속 산화물 촉매와 접촉시키는 단계, 여기서 상기 반응 영역은 내부(interior portion)를 가지는 주 반응기(main reactor)를 포함함; 산성 원유의 TAN과 비교하여 현저하게 감소된 TAN을 가지는 처리된 원유를 생산할 수 있는 반응 시간 동안, 압력을 적어도 약 22.1 MPa 이상의 압력으로 유지시키면서, 상기 가압된 원유/물 혼합물을 약 374 내지 약 600℃의 온도 범위로 가열하는 단계; 압력 조절 장치를 사용하여 상기 처리된 원유의 압력을 감소시켜 압력-감소된 처리 혼합물을 생성하는 단계; 상기 압력-감소된 처리 혼합물을 기체 부분과 액체 부분으로 분리하는 단계; 상기 액체 부분을 물과 저산도 오일로 분리하는 단계; 상기 저산도 오일을 수집하는 단계, 여기서 상기 저산도 오일은 산성 원유와 비교하여 감소된 양의 아스팔텐, 황, 질소 또는 금속 함유 물질을 가지는 개량된 원유임;에 관한 산성 원유의 산도를 감소시키는 방법에 대하여 개시하고 있다.

그러나 지금까지 알려진 종래기술 중 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 전산가를 저감시키는 방법에 대한 연구는 없는 것으로 나타났으며, 특히 열분해시 돌로마이트 촉매를 첨가하여 증기 상태의 바이오매스의 열분해 생성물이 촉매를 통과하면서 안정화된 바이오 오일의 생산이 이루어지는 방법은 제공된 바 없다.

미국공개특허 제2004-0230319호 한국등록특허 제1481111호 한국공개특허 제2010-0052089호 한국공개특허 제2010-0107458호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 돌로마이트 촉매를 이용하여 바이오 오일의 전산가(TAN, total acid number)를 저감 시킴으로써 바이오 오일을 안정화시키는 방법을 제공하자 한다.

돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법에 있어서, 바이오 오일 80 내지 100중량부에 알코올을 1 내지 20중량부로 넣고 혼합하는 제1단계; 상기 제1단계의 혼합액에 소성된 돌로마이트 촉매를 1 내지 10중량부로 첨가하고 24시간 가열 혼합시켜 반응하는 제2단계; 상기 제2단계의 혼합액을 필터를 사용하여 상기 돌로마이트 촉매를 필터링하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법을 제공한다.

또한, 상기 소성된 돌로마이트 촉매는 700 내지 900℃에서 소성될 수 있다.

또한, 상기 제2단계의 반응 온도는 10 내지 100℃에서 가열 혼합 반응이 진행될 수 있다.

또한, 상기 혼합은 100 내지 500rpm으로 교반기로 혼합될 수 있다.

또한, 상기 알코올은 탄소수 1 내지 5인 알코올일 수 있다. 바람직하게는 상기 알코올은 메탄올일 수 있다.

본 발명에 있어서 또 다른 바이오 오일의 안정화 방법으로는, 돌로마이트가 촉매 없이 열분해된 바이오매스의 생성물을 200 내지 400℃에서 돌로마이트 촉매와 접촉하여 상기 생성물의 전산가를 낮춰 바이오 오일의 안정화를 시킬 수 방법이 있다

또한, 상기 바이오 오일은 알코올의 혼합없이 바이오매스를 열분해 반응기에서 열분해하여 생성된 것일 수 있다.

또한, 상기 열분해 반응기에는 상기 바이오매스와 돌로마이트가 2:1의 중량 비율이 되도록 상기 소성된 돌로마이트 촉매층이 내부에 형성되고 상기 열분해된 증기상의 생성물이 상기 소성된 돌로마이트 촉매층을 통과하여 개질될 수 있다.

또한, 상기 개질된 증기상 생성물은 상기 열분해 반응기 후단에 연통된 컨덴서에서 냉각 및 응축되어 상기 바이오 오일이 생성될 수 있다.

본 발명은 돌로마이트 촉매 하에서 기타 열처리 과정 없이 소량의 메탄올만 첨가하여 효율적으로 바이오 오일의 산도 및 알데하이드류를 낮춰 바이오 오일을 안정화시킬 수 있다.

또한, 동일한 촉매를 바이오매스의 촉매열분해에 적용하였을 때에도 산도가 낮은 고품질의 바이오 오일을 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 바이오 오일 안정화 반응 온도보다 상온에 근접한 온도로 수행함으로 반응 중에 바이오 오일의 부반응 생성물을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한 알코올, 특히 메탄올이 없는 경우에도 종래의 개질 반응에 대비하여 상대적으로 저온에서 바이오 오일을 안정화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 오일 안정화 장치에 대한 모식도 및 실시예에 사용된 반응 장치다.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 중량 감소 결과이다.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 비표면적 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 XRD 패턴 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예로서 바이오매스의 촉매 열분해 반응기를 이용한 바이오 오일 생산 시스템이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 오일 안정화 장치에 대한 모식도 및 실시예에 사용된 반응 장치다

바이오 오일과 메탄올을 혼합하고, 추가로 소성된 돌로마이트를 투입하여 반응을 통해서 바이오 오일의 산도를 낮춰 안정화시키기 위하여 교반기와 히팅맨틀을 선택적으로 구성할 수 있음은 자명하다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 중량 감소 결과이다.

돌로마이트의 중량은 700℃부터 급격하게 떨어지면서 800℃ 이후로는 중량이 거의 감소하지 않는다. 문헌에 따르면 700℃ 이상에서 돌로마이트 내 Carbonate(CO₃)를 구성하고 있던 결합이 깨지면서 이산화탄소(CO₂)가 기체상태로 빠져나가고 산화칼슘(CaO) 및 산화마그네슘(MgO)으로 전환된다고 보고되었다. 즉, 돌로마이트의 중량 감소는 돌로마이트 내의 CaMg(CO₃)₂가 CaMgO₂로 전환되면서 CO₂가 제거되면서 나타나는 현상이라 할 수 있다

도 3은 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 비표면적 결과이다.

열중량 분석 결과 700℃보다 낮은 온도에서 소성된 돌로마이트는 소성을 하지 않은 돌로마이트와 비슷한 특징을 가질 것이라 사료되며, 이후의 분석은 소성하지 않은 돌로마이트와 700℃ 이상에서 소성한 돌로마이트 촉매에서만 이루어졌다. 비표면적 분석 결과에서 800℃에서 소성된 돌로마이트의 비표면적과 기공 부피가 가장 크게 나타남을 알 수 있다. 전체적으로 값이 매우 작아 돌로마이트 내 기공 구조가 뚜렷하지 않음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 일실시예로서 돌로마이트의 소성 온도에 따른 XRD 패턴 결과이다.

돌로마이트의 소성 온도에 따른 XRD 패턴으로 소성하지 않은 돌로마이트에서 CaCO₃의 peak는 뚜렷하게 나타나지만 상대적으로 MgCO₃의 peak가 뚜렷하게 보이지 않았다. 700℃에서 소성한 돌로마이트 또한 소성하지 않은 돌로마이트와 비슷한 XRD 패턴을 나타내었다. 반면에 800℃와 900℃에서 소성한 돌로마이트는 완전히 다른 XRD 패턴을 보였다. 이전에 나타나던 CaCO₃의 XRD 패턴은 거의 보이지 않았으며, MgO와 CaO의 XRD 패턴과 비교하였을 때 대부분 일치하였다. 즉, 800℃ 이상의 온도에서 돌로마이트의 CaMg(CO₃)₂가 CaO와 MgO로 전환됨을 알 수 있었다. 800℃에서 소성한 돌로마이트와 900℃에서 소성한 돌로마이트 간 peak세기는 크게 차이 나지 않아 CaO 및 MgO의 함량에 있어서 큰 차이가 나지 않을 것으로 판단된다.

도 5은 본 발명에 따른 일실시예로서 바이오매스의 촉매 열분해 반응기를 이용한 바이오 오일 생산 시스템이다.

바이오매스와 소성한 돌로마이트 촉매를 각각 반응기와 촉매층에 위치시킨 후 질소를 바이오매스와 돌로마이트 촉매가 위치한 반응기 및 촉매층에 공급하여 무산소 조건으로 만든다. 이후 전기로(또는 가열 수단)을 이동하여 바이오매스를 열분해 시킨다. 무산소 조건에서 열분해된 바이오매스로부터 생성된 증기상 생성물이 돌로마이트 촉매가 충진된 촉매층을 통과하며 개질된다. 이때의 대략적인 촉매층의 온도는 300℃다.

돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법에 있어서, 바이오 오일 80 내지 100중량부에 알코올을 1 내지 20중량부로 넣고 혼합하는 제1단계; 상기 제1단계의 혼합액에 소성된 돌로마이트 촉매를 1 내지 10중량부로 첨가하고 히팅맨틀을 이용하여 1 내지 72시간, 바람직하게는 24시간 가열 혼합시켜 반응하는 제2단계; 상기 제2단계의 혼합액을 필터를 사용하여 상기 돌로마이트 촉매를 필터링하는 제3단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법이다.

상기 소성된 돌로마이트의 반응 중량 비율은 바이오 오일과 메탄올 혼합물 대비 3중량부 이상이 바람직하다.

상기 제3단계의 필터는 고체상 촉매를 필터링하기 위한 것으로 상기 목적을 달성할 수 있다면 특별히 제한되지 않는다. 종이필터, 패브릭필터, 금속필터, 세라믹필터, 원심분리, 중력침강 등이 이용될 수 있으며 상기 방법으로 제한되는 것은 아니다.

상기 제2단계의 반응 온도는 10 내지 100℃에서 혼합 반응이 진행될 수 있다. 기존의 바이오 오일 안정화방법에서의 운전조건은 상대적으로 고온에서 진행되므로 메탄올 혼합에 의한 에스터화 반응의 촉진 등에 매우 유리한 특성을 갖는다. 바람직하게는 상기 반응 온도는 30 내지 80℃에서 혼합 반응이 진행될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 반응 온도는 50℃에서 혼합 반응이 진행될 수 있다.

상기 혼합은 100 내지 500rpm으로 교반기로 혼합할 수 있다. 상기 혼합을 위한 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며 혼합 효과를 증대하고 부반응이 없다면 특별히 제한되지 않는다.

상기 알코올은 탄소수 1 내지 5인 알코올일 수 있다. 탄소수 6개 이상인 고급알코올, 하이드록시기를 2개 이상 갖는 다가 알코올, 불포화알코올, 포화알코올, 방향족알코올, 저급알코올, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜 등 일수 있다. 바람직하게는 상기 알코올은 메탄올이다.

본 발명에 있어서 또 다른 바이오 오일의 안정화 방법으로는, 돌로마이트가 촉매 없이 열분해된 바이오매스의 생성물을 200 내지 400℃에서 돌로마이트 촉매와 접촉하여 상기 생성물의 전산가를 낮춰 바이오 오일의 안정화를 시킬 수 방법이 있다.

상기 바이오 오일은 알코올의 혼합없이 바이오매스를 열분해 반응기에서 열분해하여 생성된 액체상 물질일 수 있다.

상기 열분해 반응기에는 상기 바이오매스와 돌로마이트가 2:1의 중량 비율이 되도록 상기 소성된 돌로마이트 촉매층이 내부에 형성되고 상기 열분해된 증기상의 생성물이 상기 소성된 돌로마이트 촉매층을 통과하여 상기 개질된 증기상 생성물은 상기 열분해 반응기 후단에 연통된 컨덴서에서 냉각 및 응축되어 상기 바이오 오일이 생성될 수 있다.

상기 촉매 물질로는 귀금속촉매, 금속촉매, 금속산화물촉매, 복합산화물촉매, 고체산촉매, 무기산촉매, 이온교환수지촉매, 부분산화촉매, 에폭시화촉매, 이성화촉매, 수소화촉매, 탈수소화촉매, 알킬화촉매, 크래킹촉매, 리포밍촉매, 수소첨가탈황촉매, 알파-올레핀촉매 등이 이용될 수 있다.

Pt, Pb, Ir, Rh, Fe, Ni, Co, MgO, TiO₂, V₂O₅, ZnO, Fe₂O₃-MoO₃, Mo-V-P-O, 제올라이트, 헤테로폴리산, HF, H₂SO₄, H₃PO₄, Amberlyst-15, Ag, Ag/α-Al₂O₃, Raney Ni, Ni/Al₂O₃, Pd/C, Cr₂O₃-Al₂O₃, Fe₂O₃, supported Ni, Friedel-Crafts 촉매, Zeolite in SiO₂-Al₂O₃ matrix, Ru, Pt, Pt-Re on acidified Al₂O₃, Co-Mo/Al₂O₃, Ni-Mo/Al₂O₃, TiCl₄, Cp₂ZrCl₂, Co-MoS₂, Ni-MoS₂일 수 있다.

바람직하게는 소성된 돌로마이트 촉매가 적절하다. 소성된 돌로마이트 촉매는 700 내지 900℃에서 소성될 수 있다. 바람직하게는 750 내지 850℃에서 소성될 수 있다. 더욱 바람직하게는 800℃에서 소성될 수 있다. 상기 온도보다 낮은 온도에서 소성이 진행되면 충분한 결정 성장이 진행되지 않아, 촉매로서의 기능을 할 수 없으며, 상기 온도보다 높다면 돌로마이트내에 카보네이트로 결합되어 있던 이산화탄소가 다 분리된 조건일 것이다.

돌로마이트를 이용한 바이오 오일의 안정화에서 돌로마이트는 800℃ 이상에서 1시간 내지 5시간 가량 소성한 것을 사용한다. 바람직하게는 1시간 내지 4시간으로 소성한 것을 사용한다. 더욱 바람직하게는 2시간 소성한 것을 사용한다. 상기 돌로마이트 촉매 중의 Ca, Mg 양은 돌로마이트 촉매를 기준으로 각각 23%, 11% 가량 이다.

[실시예 1]

바이오 오일과 메탄올을 9:1로 혼합한 용액에서 다시 800℃에서 2시간 소성한 돌로마이트 5wt%를 첨가한다. 여기서 바이오 오일은 목질계 바이오매스의 열분해에 의해 생성된 액체상 물질을 의미한다. 이후 바이오 오일과 알코올 및 촉매 간의 반응이 원활하게 일어나도록 히팅맨틀을 이용하여 50℃에서 24시간 교반 후 종이 필터를 사용하여 촉매를 걸러내는 공정을 거친다.

하기 표는 실시예 1를 통하여 확인한 생성된 바이오 오일의 전산가다.

첨가 물질	반응시간	전산가
없음	0 hr	96.74
메탄올	24 hr	80.34
메탄올 + 돌로마이트	24 hr	30.13

상기 실시예 1에서 볼 수 있듯이 메탄올, 돌로마이트를 이용하여 바이오 오일을 개질하였을 경우 전산가가 매우 낮아짐을 알 수 있다.

[실시예 2]

바이오매스의 열분해 공정에 800℃에서 소성된 돌로마이트를 첨가하는 것으로, 자세하게는 바이오매스와 돌로마이트를 2:1의 비율로 각각 반응기와 촉매층에 위치시켜 열분해 반응을 진행한다. 보다 자세하게는 반응기 속의 바이오매스가 무산소 조건에서 열분해되어 생성된 증기상 생성물이 돌로마이트가 충진된 촉매층을 통과하며 개질되며, 이후 연속으로 연결된 네 개의 콘덴서에 의해 냉각, 응축되어 최종적으로 바이오 오일로 포집된다.

촉매	촉매 층 온도	전산가
없음	-	84.36
돌로마이트	300℃	19.37
	500℃	10.32

상기 실시예 2에서 볼 수 있듯이 바이오매스를 열분해하여 바이오 오일을 생성한 후 이를 바로 돌로마이트 촉매를 사용하여 개질할 경우 다른 촉매의 반응과 달리 상대적으로 낮은 300℃에서 충분이 낮은 전산가를 얻을 수 있어 돌로마이트 촉매를 이용할 경우 낮은 온도에서 다른 부반응물의 생성이 최소화된 상태에서도 바이오 오일을 안정화할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명을 첨부된 도면, 실시예 등과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다.

또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.

Claims (11)

1. 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법에 있어서,
   바이오 오일 80 내지 100중량부에 알코올을 1 내지 20중량부로 넣고 혼합하는 제1단계;
   상기 제1단계의 혼합액에 소성된 돌로마이트 촉매를 1 내지 10중량부로 첨가하고 1 내지 72시간 10 내지 100℃에서 혼합 반응하는 하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 소성된 돌로마이트 촉매는 700 내지 900℃에서 소성된 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 혼합은 100 내지 500rpm으로 교반기로 혼합하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 알코올은 탄소수 1 내지 5인 알코올인 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 혼합액을 필터를 사용하여 상기 돌로마이트 촉매를 필터링하는 제3단계;가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.
   
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11. 청구항 1, 2, 4 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 바이오 오일의 안정화는 바이오 오일의 전산가를 낮춤으로써 바이오 오일이 안정화되는 것을 특징으로 하는 돌로마이트 촉매를 이용한 바이오 오일의 안정화 방법.

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