KR101716219B1 - 바이오디젤 제조용 반응장치 - Google Patents

바이오디젤 제조용 반응장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101716219B1
KR101716219B1 KR1020160084604A KR20160084604A KR101716219B1 KR 101716219 B1 KR101716219 B1 KR 101716219B1 KR 1020160084604 A KR1020160084604 A KR 1020160084604A KR 20160084604 A KR20160084604 A KR 20160084604A KR 101716219 B1 KR101716219 B1 KR 101716219B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reactor
circulation line
mixing
line unit
solution
Prior art date
Application number
KR1020160084604A
Other languages
English (en)
Inventor
이병호
황리호
박상훈
최문규
곽민호
현성윤
임광묵
윤영민
Original Assignee
주식회사 비츠로테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 비츠로테크 filed Critical 주식회사 비츠로테크
Priority to KR1020160084604A priority Critical patent/KR101716219B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101716219B1 publication Critical patent/KR101716219B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42—Catalytic treatment
    • B01F15/02—
    • B01F15/0262—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/21—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media
    • B01F23/213—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids
    • B01F23/2131—Mixing gases with liquids by introducing liquids into gaseous media by spraying or atomising of the liquids using rotating elements, e.g. rolls or brushes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F3/04028—
    • B01F3/04099—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7181—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using fans or turbines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/503—Mixing fuel or propellant and water or gas, e.g. air, or other fluids, e.g. liquid additives to obtain fluid fuel
    • B01F2215/0086—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1003—Waste materials
    • C10G2300/1007—Used oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04—Diesel oil
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 바이오디젤 제조용 반응장치에 3중 구조의 혼합방법을 동시에 적용시켜 혼합효율을 극대화함에 따라 메탄올과 원료물질이 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간을 단축시킬 수 있는 3중 혼합 구조를 가진 바이오디젤 반응장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 바이오디젤 제조용 반응장치는, 원료와 반응물질 및 효소촉매가 투입되는 반응기, 상기 반응기 내의 용액을 교반시키기 위한 교반기를 포함하는 바이오디젤 제조용 반응장치에 있어서, 상기 반응기 내의 상등액이 유입되어 상기 반응기 내 하부로 공급하는 하향 순환라인부; 상기 하향 순환라인부의 도중에 구비되어 상기 하향 순환라인부 내에 기포를 공급하여 혼합하는 기포 혼합부; 및 기포가 혼합된 용액을 상기 반응기 내 하부로 분사하도록 상기 하향 순환라인부의 단부에 구비된 분사부;를 포함하여 구성된다.

Description

바이오디젤 제조용 반응장치{BIO DIESEL REACTION DEVICE}
본 발명은 3중 혼합 구조를 가진 바이오디젤 반응장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바이오디젤 제조용 반응장치에 3중 구조의 혼합방법을 동시에 적용시켜 혼합효율을 극대화함에 따라 메탄올과 원료물질이 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간을 단축시킬 수 있는 3중 혼합 구조를 가진 바이오디젤 반응장치에 관한 것이다.
바이오디젤의 제조방법은 폐식용유, 대두유, 팜 오일 등과 같은 저 산가의 고급 폐유지 원료에 황산이나 가성소다와 같은 알칼리성 또는 산성물질의 화학 촉매물질과 메탄올을 함께 혼합시켜 교반하여 제조하며, 대략 30분 내지 1시간 이내에 메탄올과 고급 폐유지가 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되고, 상등된 바이오디젤을 회수하여 별도로 저장하게 된다.
한편, 음식물 쓰레기에서 발생되는 음 폐유나 팜 오일 슬러지 등과 같은 고 산가의 저급 폐유지를 원료로 사용하여 바이오디젤을 제조하는 방법도 있는데, 이와 같은 저급 폐유지를 원료로 사용한 제조방법은 가격이 저렴한 고 산가의 저급 폐유지 원료를 사용하여 바이오디젤을 제조할수 있다는 장점이 있다.
그러나, 고 산가의 저급 폐유지를 원료로 사용한 바이오디젤의 제조방법의 경우에, 메탄올과 원료물질이 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간이 대략 8 내지 10시간이 소요되며, 저 산가의 고급 폐유지 원료를 사용하는 경우보다 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
따라서, 고 산가의 저급 폐유지를 원료로 사용한 바이오디젤의 제조방법을 적용함에 있어서, 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간을 단축하기 위한 원료물질과 메탄올과 효소촉매의 접촉효율을 극대화하는 혼합기술의 개발이 중요하게 부상하고 있다.
구체적으로, 혼합을 목적으로 사용하는 교반기는 80 내지 100rpm 정도로 교반날개를 회전시켜 반응기에 투입된 촉매물질과 메탄올과 폐 유지를 교반 혼합시켜 바이오 디젤을 생산하지만 화학촉매를 사용하는 바이오디젤 생산방법에서는 액체 상태의 화학촉매와 메탄올과 원료 물질이 잘 혼합되어 빠른 반응시간에 바이오 디젤 생산이 가능하지만 효소촉매를 이용하여 바이오디젤을 생산할 경우에는 효소촉매는 효소촉매가 첨착된 레진담체가 고체물질이어서 반응기 내에서 교반날개가 지속적으로 동일방향으로 혼합물을 회전시키면 원심력에 의하여 가벼운 메탄올은 혼합물 중심에서만 회전하고 다소 무거운 폐유지는 메탄올보다 외부에서 회전하며 고체 분말 형태의 무거운 효소촉매는 최 외곽으로 회전하여 3가지의 물질이 각각의 원심력으로 회전하게 되어 혼합되는 폭이 좁아져서 반응효율이 떨어지면서 폐유지가 바이오디젤로 전환되는 시간이 길어지는 단점이 있어서 반응기 내부에 수직으로 다수개의 판을 세워서 교반기에 의해 회전하는 물질이 판에 부딪쳐 난류를 일으키게 하거나, 교반기의 회전 방향을 반대로도 돌릴 수 있도록 정 역회전 장치를 설치하기도 하지만 교반기로 만으로는 반응효율을 높이기에는 한계가 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 압축공기를 미세노즐을 통하여 반응기 하부로 분사시켜 공기 기포가 반응기 하부에서 상부로 상승하면서 혼합물내의 각 물질별 접촉면적을 넓혀 혼합을 촉진시키는 기술이 선행기술로 대한만국 특허 공개 제2010-0047934호에 개시된 바 있으나, 이 방법은 주입되는 압축공기의 기포가 커서 기포가 지나가는 부분의 혼합비율은 올라가지만 기포와 접촉이 없는 부분은 혼합이 잘되지 않아 소규모 반응기나 반응기의 부분효율을 일부 올릴 수 있는 보조기술에 국한되는 단점이 있다.
또한, 바이오디젤 생산을 위해서 사용되는 부원료인 메탄올에 효소촉매를 투입한 후 라인믹서를 통해서 메탄올과 효소촉매를 혼합시킨 후에 반응기로 보내어 원료물질과 혼합 반응시켜 바이오 디젤을 생산하는 기술이 대한민국 등록 실용신안 제20-0360982호에 개시된 바 있으나, 메탄올에 효소촉매를 미리 혼합하는 것은 효소촉매의 활성을 저하시키고 효소촉매의 사용 수명을 단축시키기 때문에 효소촉매를 이용한 바이오디젤의 제조방식에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
대한만국 특허 공개 제2010-0047934호
대한민국 등록 실용 제20-0360982호
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 바이오디젤 제조용 반응장치에 3중 구조의 혼합방법을 동시에 적용시켜 혼합효율을 극대화함에 따라 메탄올과 원료물질이 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간을 단축시킬 수 있는 3중 혼합 구조를 가진 바이오디젤 반응장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 반응기에 메탄올과 원료를 먼저 투입하고 약간의 혼합 공정을 거친 후 효소촉매를 투입하여 3가지 물질을 지속적으로 혼합하여 바이오디젤을 생산하는데 있어서 효소촉매의 사용수명을 연장시킬 수 있는 3중 혼합 구조를 가진 바이오디젤 반응장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바이오디젤 제조용 반응장치는, 원료와 반응물질 및 효소촉매가 투입되는 반응기, 상기 반응기 내의 용액을 교반시키기 위한 교반기를 포함하는 바이오디젤 제조용 반응장치에 있어서, 상기 반응기 내의 상등액이 유입되어 상기 반응기 내 하부로 공급하는 하향 순환라인부; 상기 하향 순환라인부의 도중에 구비되어 상기 하향 순환라인부 내에 기포를 공급하여 혼합하는 기포 혼합부; 및 기포가 혼합된 용액을 상기 반응기 내 하부로 분사하도록 상기 하향 순환라인부의 단부에 구비된 분사부;를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 기포 혼합부는, 상기 상등액을 흡입하는 제1흡입포트; 공기를 흡입하는 제2흡입포트; 상기 제1흡입포트를 통해 흡입된 상등액과 상기 제2흡입포트를 통해 흡입된 공기를 혼합하여 상기 상등액 중에 기포가 발생되도록 하는 내부 회전날개; 및 기포가 혼합된 용액을 상기 분사부로 공급하는 토출포트;를 포함하여 구성된 터빈펌프로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 분사부는 상기 반응기 내 하부의 측벽에 접선 방향으로 용액을 분사하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 반응기 내 하부로부터 유입된 용액을 상기 반응기 내 상부 공간으로 공급하는 상향 순환라인부; 및 상기 상향 순환라인부의 도중에 구비되어 상기 용액을 수용하는 수용탱크, 상기 수용탱크로 유입되는 용액이 충돌되도록 상기 수용탱크 내에 구비된 충돌판을 포함하여 구성된 충돌혼합부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 수용탱크는, 상기 수용탱크의 상부 일측에 구비된 유입구와, 상기 수용탱크의 상부 타측에 구비된 배출구를 포함하여 구성되고, 상기 유입구는 상기 배출구보다 높은 위치에 위치되며, 상기 충돌판은 상기 유입구와 배출구 사이를 가로지르도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 바이오디젤 제조용 반응장치에 3중 구조의 혼합방법을 동시에 적용시켜 혼합효율을 극대화함에 따라 메탄올과 원료물질이 반응하여 바이오디젤과 글리세린으로 분리되는 반응 시간을 단축시켜 빠른 시간에 반응물이 바이오디젤과 글리세린으로 분리되어 바이오디젤 생산시산을 단축시켜 경제적인 효과가 있다.
또한, 메탄올과 원료불질, 효소촉매를 전 처리 과정 없이 단일 반응기에서 혼합 반응시켜 효소촉매의 활성 저하를 억제하고 효소촉매의 사용수명을 길게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오디젤 제조용 반응장치의 개략적은 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오디젤 제조용 반응장치를 구성하는 충돌혼합부의 개략적은 구조를 도시한 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오디젤 제조용 반응장치의 개략적은 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오디젤 제조용 반응장치를 구성하는 충돌혼합부의 개략적은 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 바이오디젤 제조용 반응장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원료와 반응물질 및 효소촉매가 투입되는 반응기(101), 상기 반응기(101) 내의 용액을 교반시키기 위한 교반날개(103), 교반모터(104), 인버터(105), 정역제어기(106)를 포함하여 구성된 교반기를 포함하여 구성된다.
한편, 혼합효율을 극대화하기 위하여 하향 순환라인부(L1), 기포 혼합부(303), 분사부(302)로 구성된 하나의 혼합수단과, 상향 순환라인부(L2), 충돌혼합부(203)로 구성된 다른 하나의 혼합수단을 더 포함하여 구성된다.
먼저, 기본적인 혼합수단인 교반기 및 그 동작에 대하여 설명하도록 한다.
반응기(101)는 원료와 반응물질 및 효소촉매가 투입되어 반응이 이뤄지는 원통형 구조의 탱크로서, 상부 일측에는 고 산가의 저급 폐유지의 원료를 투입하기 위한 원료 투입구, 반응물질인 메탄올을 투입하기 위한 메탄올 투입구, 효소촉매를 투입하기 위한 촉매 투입구가 각각 구비된다.
상기 반응기(101)의 내부 벽면에 반응기(101) 중심부를 향하여 다수개의 수직판(102)이 방사방향으로 설치되며, 상기 다수개의 수직판(102)은 회전하는 반응물이 부딪쳐서 와류가 일어나도록 하여 원료와 반응물질 및 효소촉매의 혼합이 원활하게 이뤄질 수 있도록 하는 기능을 한다.
상기 교반기는 상기 반응기(101) 내의 원료와 반응물질 및 효소촉매를 교반하여 혼합시키는 부분으로서, 상기 교반기는, 교반날개(103), 교반모터(104), 인버터(105), 정역제어기(106) 등을 포함하여 구성된다.
상기 교반모터(104)는 상기 반응기(101)의 상부에 설치되고, 상기 반응기(101)의 내부로 연장된 상기 교반모터(104)의 회전축에는 다수개의 교반날개(103)가 방사방향으로 구비되며, 상기 교반모터(104)의 회전속도는 80 RPM 내지 100 RPM이 적정하다.
상기 인버터(105)는 상기 교반모터(104)의 회전속도를 조절하기 위한 부분이고, 상기 정역제어기(106)는 상기 교반모터(104)의 회전방향이 정방향 또는 역방향이 되도록 제어하는 부분이다.
상기 교반모터(104)가 일방향으로만 회전하면 다수개의 교반날개(103)에 의해 반응기(101) 내부의 반응물이 일방향으로만 회전하게 되어 혼합이 원활하게 이뤄지지 않게 되므로, 교반모터(104)의 회전방향이 정방향과 역방향으로 교번적으로 이뤄질 수 있도록 상기 정역제어기(106)를 통해 상기 교반모터(104)의 회전방향을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 교반기를 통해, 상기 반응기(101) 내부에 투입된 원료, 메탄올 및 효소촉매가 서로 평면 방향을 기준으로 회전하면서 혼합되도록 할 수 있다.
다음으로, 하향 순환라인부(L1), 기포 혼합부(303), 분사부(302)로 구성된 제1 상하방향 혼합수단에 대하여 설명하도록 한다.
상기 제1 상하방향 혼합수단은, 상기 반응기(101) 내의 원료, 메탄올 및 효소촉매가 상방에서 하방으로 투입되도록 하면서 혼합시키는 부분이다.
구체적으로, 상기 하향 순환라인부(L1)는 상기 반응기(101) 내의 상등액이 유입되어 상기 반응기(101) 내 하부로 공급하도록 순환시키는 부분으로서, 파이프 등의 배관으로 구성될 수 있다.
상기 기포 혼합부(303)는 상기 하향 순환라인부(L1)의 도중에 구비되어 상기 하향 순환라인부(L1) 내에 기포를 공급하여 혼합하는 부분으로서, 예를 들어, 터빈펌프로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 기포 혼합부(303)는, 상기 상등액을 흡입하는 제1흡입포트(303P1), 공기를 흡입하는 제2흡입포트(303P2), 상기 제1흡입포트(303P1)를 통해 흡입된 상등액과 상기 제2흡입포트(303P2)를 통해 흡입된 공기를 혼합하여 상기 상등액 중에 기포가 혼합되도록 하는 내부날개(301) 및 기포가 혼합된 용액을 상기 분사부(302)로 공급하는 토출포트(303P3)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분사부(302)는 상기 기포 혼합부(303)의 토출포트(303P3)로 토출되는 기포가 혼합된 용액을 상기 반응기(101) 내 하부로 분사하는 부분으로서, 상기 하향 순환라인부(L1)의 단부에 구비될 수 있다.
한편, 도 1에는 상기 분사부(302)의 상기 반응기(101)의 하부에서 상방을 향하여 기포가 혼합된 용액을 분사하는 것으로 도시되어 있지만, 상기 반응기(101) 내 하부의 측벽에 대해 접선 방향을 향하여 기포가 혼합된 용액이 분사되도록 상기 분사부(302)의 분사방향이 조절될 수도 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 상기 반응기(101) 상부의 일 지점에서 원료, 메탄올 및 효소촉매가 포함된 반응물을 흡인하면서 대기 중의 공기를 동시에 흡인하여 내부날개(301)에서 두 물질을 혼합하여 기포혼합물로 만든 후에 반응기(101) 하부에 장착된 분사부(302)를 통하여 강력하게 반응기(101) 내부로 기포혼합물을 분사할 수 있는 터빈펌프를 통해, 상기 반응기(101) 내부에 투입된 원료, 메탄올 및 효소촉매가 서로 상방에서 하방으로 순환되면서 혼합되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이 원료, 메탄올 및 효소촉매가 포함된 반응물과 대기 중의 공기를 기포 혼합부(303)로 혼합하여 반응기(101)의 하부로 공급하게 되면, 반응물에 혼합된 공기가 기포로 혼합된 상태로 반응기(101)의 하부로 공급되어 반응기(101) 내부에서 상방으로 떠오르게 되면서 반응기(101) 내부의 혼합물질 간의 접촉면적을 넓혀주어 혼합 효율을 높여줄 수 있게 된다.
이때, 터빈펌프로 이뤄진 기포 혼합부(303)에 의해 대기 중의 공기가 반응물에 기포 상태로 혼합됨에 따라 상기 분사부(302)를 통해 공급되는 혼합 용액은 우유빛을 띄는 정도로 기포가 혼합되고, 이러한 기포가 떠오르면서 반응기(101) 내부의 전체적인 영역에 혼합 효율을 높힐 수 있게 된다.
다름으로, 상향 순환라인부(L2), 충돌혼합부(202, 203)로 구성된 제2 상하방향 혼합수단에 대하여 설명하도록 한다.
상기 제2 상항방향 혼합수단은 상기 반응기(101) 내의 원료, 메탄올 및 효소촉매가 하방에서 상방으로 투입되도록 하면서 혼합시키는 부분이다.
구체적으로, 상기 상향 순환라인부(L2)는 상기 반응기(101) 내 하부로부터 유입된 용액을 상기 반응기(101) 내 상부 공간으로 공급하는 부분으로서, 파이프 등의 배관으로 구성될 수 있으며, 반응물의 흡입을 위한 펌프(201)가 구비된다.
상기 충돌혼합부(202, 203)는 수용탱크(203)와 충돌판(202)으로 구성되며, 상기 수용탱크(203)는 상기 상향 순환라인부(L2)의 도중에 구비되어 용액을 일정시간 수용하는 탱크로서, 상기 수용탱크(203)의 내부에는 상기 수용탱크(203)로 유입되는 용액이 충돌되도록 충돌판(202)이 구비된다.
구체적으로, 상기 수용탱크(203)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수용탱크(203)의 상부 일측에 구비된 유입구(202P1)와, 상기 수용탱크(203)의 상부 타측에 구비된 배출구(202P2)를 포함하여 구성되고, 상기 유입구(202P1)는 상기 배출구(202P2)보다 높은 위치에 위치되며, 상기 충돌판(202)은 상기 유입구(202P1)와 배출구(202P2) 사이를 가로지르도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성의 제2 상하방향 혼합수단에 따르면, 상기 펌프(201)에 의해 반응물이 수용탱크(203)의 내부로 유입되면, 유입되는 반응물은 충돌판(202)에 충돌되면서 부딪혀 혼합되어 수용탱크(203)의 하부로 모이게 되지만, 펌프(201)에서 지속적으로 반응물이 수용탱크(203)의 내부로 유입되어 모이면서 반응물의 수위가 올라가게 되고, 일정 수위 이상이 되면 수용탱크(203)의 상부에 층분리된 바이오디젤 성분만 배출구를 통해 반응기(101)로 다시 공급되고, 수용탱크(203)의 하부에 충분리된 글리세롤은 주기적으로 드레인시켜 배출시키도록 한다.
상술한 바와 같이, 반응기(101) 내부에서는 교반모터(104)의 교반날개(103)가 반응물을 1차적으로 혼합시키고, 반응기(101)의 상부 반응물을 공기와 함께 흡인하여 기포혼합물을 만든 후 반응기(101) 하부에 설치된 분사부(302)를 통하여 반응기(101) 하부에서 상부로 분사시켜 2차적으로 혼합시키며, 반응기(101) 하부 반응물을 펌프(201)로 흡인한 후 충돌혼합부(202, 203)를 통해 반응물을 혼합물로 만든 후 반응기(101) 내부로 유입시켜 3차적으로 혼합시키는 바와 같이, 3중 혼합 구조를 통해 반응기(101) 내부의 물질을 혼합시킴에 따라 메탄올과 효소촉매와 고산가 폐유지가 빠르게 혼합 반응하여 반응시간을 단축시킬 수 있게 된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
101:반응기 102:수직판
103:교반날개 104:교반모터
105:인버터 106:정역제어기
201:펌프 202:충돌판
203:충돌혼합기 301:내부날개
302:분사부 303:터빈펌프

Claims (5)

  1. 원료와 반응물질 및 효소촉매가 투입되는 반응기, 상기 반응기 내의 용액을 교반시키기 위한 교반기를 포함하는 바이오디젤 제조용 반응장치에 있어서,
    상기 반응기 내의 상등액이 유입되어 상기 반응기 내 하부로 공급하는 하향 순환라인부;
    상기 하향 순환라인부의 도중에 구비되어 상기 하향 순환라인부 내에 기포를 공급하여 혼합하는 기포 혼합부; 및
    기포가 혼합된 용액을 상기 반응기 내 하부로 분사하도록 상기 하향 순환라인부의 단부에 구비된 분사부;를 포함하여 구성된 바이오디젤 제조용 반응장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기포 혼합부는,
    상기 상등액을 흡입하는 제1흡입포트;
    공기를 흡입하는 제2흡입포트;
    상기 제1흡입포트를 통해 흡입된 상등액과 상기 제2흡입포트를 통해 흡입된 공기를 혼합하여 상기 상등액 중에 기포가 발생되도록 하는 내부 회전날개; 및
    기포가 혼합된 용액을 상기 분사부로 공급하는 토출포트;를 포함하여 구성된 터빈펌프로 구성된 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조용 반응장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는 상기 반응기 내 하부의 측벽에 접선 방향으로 용액을 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조용 반응장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 내 하부로부터 유입된 용액을 상기 반응기 내 상부 공간으로 공급하는 상향 순환라인부; 및
    상기 상향 순환라인부의 도중에 구비되어 상기 용액을 수용하는 수용탱크, 상기 수용탱크로 유입되는 용액이 충돌되도록 상기 수용탱크 내에 구비된 충돌판을 포함하여 구성된 충돌혼합부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조용 반응장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수용탱크는,
    상기 수용탱크의 상부 일측에 구비된 유입구와, 상기 수용탱크의 상부 타측에 구비된 배출구를 포함하여 구성되고, 상기 유입구는 상기 배출구보다 높은 위치에 위치되며, 상기 충돌판은 상기 유입구와 배출구 사이를 가로지르도록 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조용 반응장치.
KR1020160084604A 2016-07-05 2016-07-05 바이오디젤 제조용 반응장치 KR101716219B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160084604A KR101716219B1 (ko) 2016-07-05 2016-07-05 바이오디젤 제조용 반응장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160084604A KR101716219B1 (ko) 2016-07-05 2016-07-05 바이오디젤 제조용 반응장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101716219B1 true KR101716219B1 (ko) 2017-03-20

Family

ID=58502711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160084604A KR101716219B1 (ko) 2016-07-05 2016-07-05 바이오디젤 제조용 반응장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101716219B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020370A (ko) 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 비츠로넥스텍 바이오오일 제조장치
KR102122055B1 (ko) * 2019-06-28 2020-06-11 이철호 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법
KR102122057B1 (ko) * 2019-06-28 2020-06-11 이철호 바이오 중유 제조방법
CN112206737A (zh) * 2020-10-26 2021-01-12 北京启迪德清生物能源科技有限公司 生物柴油专用超低能耗反应器
CN117143664A (zh) * 2023-09-14 2023-12-01 湖北天基生物能源科技发展有限公司 一种用于二代生物柴油制备的生物原料榨油精制装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020013705A (ko) * 2000-08-10 2002-02-21 에도 요시히로 기액공급장치
KR200360982Y1 (ko) 2004-06-09 2004-09-07 무등바이오에너지 주식회사 바이오디젤 제조용 원료 자동혼합 공급장치
KR20060108327A (ko) * 2005-04-12 2006-10-17 한국생명공학연구원 바이오디젤의 생물학적 생산방법
KR20100047934A (ko) 2008-10-30 2010-05-11 주식회사 스템싸이언스 바이오디젤 생산용 교반장치
KR20150014699A (ko) * 2013-07-30 2015-02-09 한국생명공학연구원 고정화 효소를 이용한 연속식 바이오디젤 생산 반응기 및 바이오디젤 생산 방법
KR20150102034A (ko) * 2012-12-31 2015-09-04 트랜스 바이오디젤 엘티디. 효소 에스테르교환반응/에스테르화 처리 시스템 및 소수성 수지상에 고정된 리파제를 이용한 공정

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020013705A (ko) * 2000-08-10 2002-02-21 에도 요시히로 기액공급장치
KR200360982Y1 (ko) 2004-06-09 2004-09-07 무등바이오에너지 주식회사 바이오디젤 제조용 원료 자동혼합 공급장치
KR20060108327A (ko) * 2005-04-12 2006-10-17 한국생명공학연구원 바이오디젤의 생물학적 생산방법
KR20100047934A (ko) 2008-10-30 2010-05-11 주식회사 스템싸이언스 바이오디젤 생산용 교반장치
KR20150102034A (ko) * 2012-12-31 2015-09-04 트랜스 바이오디젤 엘티디. 효소 에스테르교환반응/에스테르화 처리 시스템 및 소수성 수지상에 고정된 리파제를 이용한 공정
KR20150014699A (ko) * 2013-07-30 2015-02-09 한국생명공학연구원 고정화 효소를 이용한 연속식 바이오디젤 생산 반응기 및 바이오디젤 생산 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200020370A (ko) 2018-08-17 2020-02-26 주식회사 비츠로넥스텍 바이오오일 제조장치
KR102122055B1 (ko) * 2019-06-28 2020-06-11 이철호 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법
KR102122057B1 (ko) * 2019-06-28 2020-06-11 이철호 바이오 중유 제조방법
CN112206737A (zh) * 2020-10-26 2021-01-12 北京启迪德清生物能源科技有限公司 生物柴油专用超低能耗反应器
CN117143664A (zh) * 2023-09-14 2023-12-01 湖北天基生物能源科技发展有限公司 一种用于二代生物柴油制备的生物原料榨油精制装置
CN117143664B (zh) * 2023-09-14 2024-02-13 湖北天基生物能源科技发展有限公司 一种用于二代生物柴油制备的生物原料榨油精制装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101716219B1 (ko) 바이오디젤 제조용 반응장치
KR101065953B1 (ko) 액체분사식 제트 교반기가 구비된 혐기성 소화장치
CN105854559B (zh) 一种造纸白泥脱硫装置以及脱硫工艺
JP3397096B2 (ja) 生物汚泥のオゾン処理装置および方法
CN204746224U (zh) 一种带有混料装置的搅拌釜
CN105148823A (zh) 一种搅拌充气反应装置
CN206454559U (zh) 一种便于清洗的化工物料搅拌混合设备
CN202778304U (zh) 一种循环泵分流搅拌装置
CN108996816A (zh) 一种混凝土搅拌站废水处理中电磁振动装置
KR100734094B1 (ko) 고농도 폐수 교반기
CN202942885U (zh) 液相催化加氢反应装置
CN201701900U (zh) 一种用于化工生产中的液体搅拌机
CN107583581B (zh) 一种纳米碳酸钙乳化循环改性装置及纳米碳酸钙乳化改性的方法
KR200392269Y1 (ko) 교반기
CN103011377A (zh) 一种应用于有机废水处理的强化氧化装置及其方法
KR20160077346A (ko) 이차 전지용 양극 활물질 제조 장치
CN202447014U (zh) 一种搅拌装置
CN203816279U (zh) 一种蛋白泡沫消除装置
CN112221459B (zh) 一种聚醚中和反应器
CN202105614U (zh) 水粉混合机
CN111004271A (zh) 一种六甲基二硅氮烷的生产工艺
CN103521145A (zh) 压力下气液反应装置
CN214636026U (zh) 一种用于皮革的物理发泡剂的生产系统
KR100381797B1 (ko) 오폐수와 벙커 씨유를 이용한 에멀젼 연료유의 제조장치
CN117282385A (zh) 一种石膏复分解反应系统及混合曝气方法

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191223

Year of fee payment: 4