KR102122047B1 - Method for manufacturing biofuel using a vacuum heating reactor - Google Patents

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KR102122047B1 KR1020190072813A KR20190072813A KR102122047B1 KR 102122047 B1 KR102122047 B1 KR 102122047B1 KR 1020190072813 A KR1020190072813 A KR 1020190072813A KR 20190072813 A KR20190072813 A KR 20190072813A KR 102122047 B1 KR102122047 B1 KR 102122047B1
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing biodiesel using a vacuum heating reactor, which produces biodiesel, which comprises monoglyceride and diglyceride and has an acid value of 25 or less, for power generation from high free fatty acid (FFA) including animal and vegetable high FFA, palm oil byproduct, palm acid oil (PAO), palm sludge oil (PSO), high FFA coarse palm oil (CPO), dark oil, FFA from biodiesel glycerin acidulation, and the like, increases a processing capacity per hour with minimum energy, and facilitates management of a reaction facility. According to the present invention, to increase production efficiency of the biodiesel, the method comprises a high FFA dehydration step (S110), an esterification inducing step (S120), an acid value measurement and transfer step (S130), a biodiesel manufacturing step (S140), and a filtering step (S150).

Description

진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법{Method for manufacturing biofuel using a vacuum heating reactor}Method for manufacturing biofuel using a vacuum heating reactor}

본 발명은 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법에 관련되며, 보다 상세하게는 동식물성 고산가 유지, 팜유 부산물, PAO(Palm AcidOil, 팜산화유), Palm Sludge Oil, 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation) 등을 포함하는 고산가 유지를 통해 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오중유의 생산이 가능하고, 최소한의 에너지로 시간당 처리용량이 증가됨과 더불어 반응 설비의 관리가 용이한 한편, 바이오 중유의 생산 효율성이 향상되는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing bio heavy oil using a vacuum heating reactor, and more specifically, animal and vegetable high acid value maintenance, palm oil by-product, PAO (Palm AcidOil), Palm Sludge Oil, high acid crude palm oil (High FFA CPO) For generating electricity with an acid value of 25 or less consisting of monoglyceride and diglyceride through maintaining high acid values, including dark oil and free fatty acids from biodiesel glycerin acidulation. It relates to a method for producing bio heavy oil using a vacuum heating reactor in which production of bio heavy oil is possible, treatment capacity per hour is increased with minimal energy, management of a reaction facility is easy, and production efficiency of bio heavy oil is improved.

통상 바이오 디젤 및 바이오중유는 동식물 자원에서 분리한 바이오 오일로부터 제조되는 재생 가능한 친환경 녹색 연료로서, 연소 시 발생하는 이산화탄소를 원료작물의 재배를 통해서 흡수할 수 있으므로 이산화탄소의 배출량을 대폭 줄일 수 있는 청정연료라고 할 수 있다. Normally, biodiesel and bio-heavy oil are renewable eco-friendly green fuels made from bio-oil separated from animal and plant resources, and clean fuels that can significantly reduce carbon dioxide emissions because carbon dioxide generated during combustion can be absorbed through cultivation of raw crops. Can be said.

이에 상업적 수준에서 바이오 오일과 메탄올로부터 바이오 디젤이 제조되고 있으며, 생산성과 경제성, 제품의 성능을 향상시키기 위한 혁신 기술개발이 지속적으로 시도되고 있다. 근자에 바이오디젤은 대부분 식물성유지(유채유, 대두유, 팜유, 폐유지 등)를 원료로 사용하며 총 생산 비중 원료비의 비중이 높을 뿐만 아니라 식물성유지의 식품시장에서의 수요에 따라 원료 수급이 원활치 못한 문제점이 있다. Accordingly, biodiesel is produced from bio-oil and methanol at a commercial level, and innovative technology development is continuously being attempted to improve productivity, economy, and product performance. In recent years, biodiesel mostly uses vegetable oil (rapeseed oil, soybean oil, palm oil, waste oil, etc.) as a raw material, and the ratio of the total production ratio to the raw material cost is high. There is this.

이러한 원료의 수급 불안정성과 고비용 문제를 해결하기 위해 식용으로 사용이 어려운 폐유지나 팜유부산물(palm fatty acid distillate, PFAD; palm acid oil, PAO), 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from biodiesel glycerin acidulation)과 같은 산가가 높은 저급 유지를 바이오디젤 생산원료로 활용하려는 공정개발이 활발히 진행되고 있다.Waste oil or palm oil by-product (PFAD; palm acid oil, PAO), high FFA CPO, dark oil (dark oil) that are difficult to use for edible use to solve the problem of supply and demand instability and high cost of these raw materials ), Process development is actively underway to utilize low-fat, high-acid oils such as free fatty acids from biodiesel glycerin acidulation as raw materials for biodiesel production.

이에 종래에 개시된 등록번호 제10-1847780호에서, (a) 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 01중량% ~ 03중량%를 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하 진공조건에서 1시간 ~ 5시간 동안 탈수를 수행하는 단계; (b) 수분과 분리된 고산가 유지중 유리지방산 100중량% 대비 비정제글리세린 10~20중량%, 고산가 유지 100중량% 대비 01~03중량%를 투입하여 에스테르 반응을 유도하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 반응물에 대한 산가를 측정하고 산가 25 이하의 유지만을 추출하여 침전조로 이송하는 단계; (d) 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하고, 냉각된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하여, 상층부에 해당하는 바이오중유만을 별도로 추출하는 단계; (e) 상기 바이오중유를 여과처리하는 단계; 및 (f) 여과처리된 바이오중유를 저장하는 단계;를 포함하는 기술이 선 등록된바 있다.Accordingly, in the registration number 10-1847780 disclosed in the related art, (a) acid value (Acid Value) of 50 or more, based on 100% by weight of the co-catalyst, based on 100% by weight, by adding 01% to 03% by weight of 100 ℃ ~150 ℃ / 30 performing dehydration for 1 hour to 5 hours under a vacuum of mmHg or less; (b) inducing 10 to 20% by weight of unrefined glycerin relative to 100% by weight of free fatty acid while maintaining high acid value separated from moisture, and 01 to 03% by weight of 100% by weight of high acid value to induce an ester reaction; (c) after the step (b), measuring the acid value for the reactants and extracting only the oil having an acid value of 25 or less and transferring it to the precipitation tank; (d) cooling the fats and oils having an acid value of 25 or less stored in the sedimentation tank to 80° C., and dividing the cooled fats into upper and lower parts through a layer separation phenomenon by sedimentation, and extracting only bio heavy oil corresponding to the upper parts; (e) filtering the bio-heavy oil; And (f) storing the filtered bio-heavy oil.

그러나 상기 종래기술은 고산가 유지를 저장한 상태로 진공조건에서 가열하여 수분을 분리하는 탈수과정을 거쳐야 하고, 탈수과정에서 단계적인 온도 상승을 유도하는 특성상 최소 1시간 ~ 5시간이 소요되므로 에너지 소비가 크고, 특히 중유 생산성이 비효율적으로 이루어짐에 따라 가격 경쟁력과 물성의 확보가 매우 어려운 문제점이 있다.However, the prior art requires a dehydration process to separate moisture by heating under vacuum in a state in which the high acid value is stored, and it takes at least 1 hour to 5 hours due to the characteristic of inducing a stepwise temperature rise in the dehydration process. There is a problem in that it is very difficult to secure price competitiveness and physical properties, especially because heavy oil productivity is inefficient.

KR 10-1847780 B1 (2018.04.04.)KR 10-1847780 B1 (2018.04.04.)

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 동식물성 고산가 유지, 팜유 부산물, PAO(Palm AcidOil, 팜산화유), Palm Sludge Oil, 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation) 등을 포함하는 고산가 유지를 통해 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오중유의 생산이 가능하고, 최소한의 에너지로 시간당 처리용량이 증가됨과 더불어 반응 설비의 관리가 용이한 한편, 바이오 중유의 생산 효율성이 향상되는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems, animal and vegetable high acid value maintenance, palm oil by-products, PAO (Palm AcidOil), Palm Sludge Oil, high acid crude palm oil (High FFA CPO), dark oil ( Production of bio heavy oil for power generation with an acid value of 25 or less consisting of monoglyceride and diglyceride through maintenance of high acid value including dark oil) and free glycerin separated oil (Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation) The object is to provide a method for manufacturing bio-heavy oil using a vacuum heating reactor in which the production capacity of bio-heavy oil is improved while the processing capacity per hour is increased with minimal energy, and the production efficiency of bio-heavy oil is improved.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, (a) 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 0.1중량% ~ 0.3중량%를 진공 가열 반응기(100)에 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하에서 진공 가열반응으로 탈수과정이 수행되고, 탈수과정은 분사노즐(140)을 통하여 조촉매가 혼합된 고산가 유지가 증발디스크(130) 상면으로 분사되고, 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의해 고산가 유지가 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 이동하면 박막을 형성하고, 고산가 유지 박막은 증발디스크(130)에 의해 가열되어 수분이 기화 추출되며, 수분이 제거된 고산가 유지는 원심력에 의해 증발디스크(130) 상에서 이탈되어 진공 반응 가열기(100) 내벽을 타고 하부 배출포트(114)를 통하여 수거처리되는 단계; (b) 수분과 분리된 고산가 유지중 유리지방산 100중량% 대비 비정제글리세린 10~20중량%, 고산가 유지 100중량% 대비 촉매 0.1~0.3중량%를 투입하여 에스테르 반응을 유도하는 단계; (c) 상기 (b) 단계 이후, 반응물에 대한 산가를 측정하고 산가 25 이하의 유지만을 추출하여 침전조로 이송하는 단계; (d) 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하고, 냉각된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하여, 상층부에 해당하는 바이오중유만을 별도로 추출하는 단계; (e) 상기 바이오중유를 여과처리하는 단계; (f) 여과처리된 바이오중유를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, the feature of the present invention, (a) Acid value (Acid Value) of at least 50% based on 100% by weight of maintaining the high acid value Co-catalyst 0.1% by weight to 0.3% by weight to the vacuum heating reactor 100 Dehydration process is performed by vacuum heating reaction at less than ℃ ~150 ℃ / 30 mmHg, the dehydration process is sprayed to the upper surface of the evaporation disk 130, the high acid value mixture of the co-catalyst is sprayed through the spray nozzle 140, the evaporation disk ( 130) When the high acid value maintenance moves in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130 by the centrifugal force according to the rotational motion, a thin film is formed, and the high acid value maintenance thin film is heated by the evaporation disk 130 to vaporize and extract moisture. Maintaining the removed high acid value is separated from the evaporation disk 130 by centrifugal force and is collected through the lower discharge port 114 on the inner wall of the vacuum reaction heater 100; (b) inducing 10 to 20% by weight of unrefined glycerin relative to 100% by weight of free fatty acid while maintaining high acid value separated from moisture, and 0.1 to 0.3% by weight of catalyst relative to 100% by weight of high acid value to induce an ester reaction; (c) after the step (b), measuring the acid value for the reactants and extracting only the oil having an acid value of 25 or less and transferring it to the precipitation tank; (d) cooling the fats and oils having an acid value of 25 or less stored in the sedimentation tank to 80° C., and dividing the cooled fats into upper and lower parts through a layer separation phenomenon by sedimentation, and extracting only bio heavy oil corresponding to the upper parts; (e) filtering the bio-heavy oil; (F) storing the filtered bio-heavy oil; characterized in that it comprises a.

이때, 상기 (a) 단계에서 진공 가열 반응기(100)는, 상부에 증기배출포트(112)와 하부에 이물질 배출포트(114)가 구비되는 반응조(110)와, 상기 반응조(110) 내부에 종방향으로 설치되어 구동부에 의해 회전되고 내부에 히팅부(122)가 설치되는 히팅축(120)과, 상기 히팅축(120)에 축선방향으로 복층 설치되어 히팅축(120)에 의해 가열되는 증발디스크(130)와, 상기 각각의 증발디스크(130) 회전축(120)과 인접하게 배치되어, 증발디스크(130) 상면에 고산가 유지를 분사하는 복수의 분사노즐(140)을 포함하여 이루어지고, 상기 증발디스크(130)는 100℃ ~150℃로 가열되어, 고산가 유지 박막에 포함된 수분이 순간 기화되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.At this time, in step (a), the vacuum heating reactor 100 includes a reaction tank 110 having a steam discharge port 112 at the top and a foreign material discharge port 114 at the bottom, and a bell inside the reaction tank 110. It is installed in the direction and rotated by the driving unit, the heating shaft 120 is installed inside the heating unit 122, and the evaporation disk is heated by the heating shaft 120 is installed in the axial direction in the axial direction on the heating shaft 120 130, and each of the evaporation disk 130 is disposed adjacent to the rotating shaft 120, the evaporation disk 130 comprises a plurality of injection nozzles 140 for spraying high acid value maintenance on the top surface, the evaporation The disk 130 is heated to 100°C to 150°C, and is characterized in that the moisture contained in the high acid value maintaining thin film is provided to be instantaneously vaporized.

또한, 상기 증발 디스크(130)는 원주방향으로 갈수록 상향 경사각으로 형성되어, 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의한 고산가 유지 박막의 원주방향 이동속도가 저하되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the evaporation disk 130 is formed in an upward inclination angle toward the circumferential direction, it is characterized in that the evaporation disk 130 is provided so that the circumferential movement speed of the thin film maintaining high acid value due to centrifugal force according to the rotational movement.

또한, 상기 분사노즐(140)로 단일의 분배탱크(150)에 연결되어 각각의 밸브(152)에 의해 고산가 유지 양이 독립적으로 조절되어, 반응조(110) 하부에서 상부로 갈수록 분사량이 감소되도록 설정되고, 상기 증발디스크(130)는 상부로 갈수록 단계적으로 직경이 축소되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is connected to a single distribution tank 150 with the injection nozzle 140 so that the amount of high acid value maintained is independently controlled by each valve 152, so that the injection amount decreases from the bottom of the reaction tank 110 toward the top. In addition, the evaporation disk 130 is characterized in that it is provided so that the diameter is gradually reduced in steps toward the top.

또한, 상기 반응조(110) 내부에는 증발디스크(130) 상면에 접촉되어 이물질을 제거하는 복수의 스크레퍼(160)가 구비되고, 스크레퍼(160)는 선회암(162)에 연결되어 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 선회운동되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of scrapers 160 are provided inside the reaction tank 110 to contact foreign matter on the top surface of the evaporation disk 130 to remove foreign substances, and the scrapers 160 are connected to the orbiting arm 162 to evaporate disk 130 It is characterized in that it is provided to be pivoted in the circumferential direction from the center.

또한, 상기 조촉매는 황산, 염산, 인산, 구연산 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 산(Acid) 인 것을 특징으로 한다.In addition, the cocatalyst is characterized in that it is an acid (Acid) consisting of any one of sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, citric acid, or a mixture of two or more.

또한, 상기 (b) 단계의 비정제글리세린은 97 ~ 98.5%의 순도를 가지고, 상기 촉매는 황산, 염산, 클로로설폰산, p-TSA(파라 톨루엔설폰산), MSA(메탄설폰산) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the crude glycerin of step (b) has a purity of 97 to 98.5%, and the catalyst is any of sulfuric acid, hydrochloric acid, chlorosulfonic acid, p-TSA (paratoluenesulfonic acid), and MSA (methanesulfonic acid). It is characterized by being one.

또한, 상기 (b) 단계는, 비정제글리세린 및 촉매의 투입이 완료되면, 100℃ ~150℃의 온도 범위에서 1~5시간 동안 에스테르 반응이 이루어지도록 하되, 시간당 10℃ 씩 승온시키면서 에스테르 반응이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (b), when the input of the unpurified glycerin and the catalyst is completed, an ester reaction is performed for 1 to 5 hours in a temperature range of 100° C. to 150° C., but the ester reaction is performed while raising the temperature by 10° C. per hour. Characterized in that to be made.

또한, 상기 (b) 단계는, 모노글리세라이드가 90중량% 이상, 디글리세라이드 10중량% 이내의 비율을 가지는 합성글리세라이드를 획득하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step (b), the monoglyceride is characterized in that to obtain a synthetic glyceride having a ratio of 90% by weight or more and diglyceride within 10% by weight.

또한, 상기 (e) 단계는, 원심 분리기를 통해 1차 여과가 이루어지도록 하고, 1차 여과가 이루어진 바이오중유를 10㎛~100㎛의 다공이 형성된 미세 필터장치를 이용하여 2차 여과가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (e), primary filtration is performed through a centrifugal separator, and secondary filtration is performed by using a microfiltration device in which pores of 10 μm to 100 μm are formed in the bio-heavy oil having primary filtration. It is characterized by.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 동식물성 고산가 유지, 팜유 부산물, PAO(Palm AcidOil, 팜산화유), Palm Sludge Oil, 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation) 등을 포함하는 고산가 유지를 통해 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오중유의 생산이 가능하고, 최소한의 에너지로 시간당 처리용량이 증가됨과 더불어 반응 설비의 관리가 용이한 한편, 바이오 중유의 생산 효율성이 향상되는 효과가 있다.According to the above configuration and action, the present invention is a plant and animal high acid value maintenance, palm oil by-products, PAO (Palm AcidOil, palm oxidized oil), Palm Sludge Oil, high acid crude palm oil (High FFA CPO), dark oil (dark oil), recovered glycerin It is possible to produce bio-heavy oil for power generation with an acid value of 25 or less, consisting of monoglyceride and diglyceride, by maintaining a high acid value including free fatty acids from biodiesel glycerin acidulation. With the increase in the processing capacity per hour with energy, it is easy to manage the reaction equipment, and has the effect of improving the production efficiency of bio heavy oil.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 바이오 중유의 화학식을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 진공 가열 반응기를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 진공 가열 반응기에 의한 고산가 유지 박막 형성 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 스크레퍼를 나타내는 구성도.
1 is a flow chart schematically showing a method for producing bio heavy oil using a vacuum heating reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing the chemical formula of the bio-heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a vacuum heating reactor as a whole of a bio heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing the state of forming a thin film maintaining a high acid value by the vacuum heating reactor of the bio-heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a scraper of a method for producing bio heavy oil using a vacuum heating reactor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법에 관련되며, 이는 동식물성 고산가 유지, 팜유 부산물, PAO(Palm AcidOil, 팜산화유), Palm Sludge Oil, 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation) 등을 포함하는 고산가 유지를 통해 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오중유의 생산이 가능하고, 최소한의 에너지로 시간당 처리용량이 증가됨과 더불어 반응 설비의 관리가 용이한 한편, 바이오 중유의 생산 효율성 향상을 도모하기 위해 고산가 유지 탈수단계(S110), 에스테르 반응 유도단계(S120), 산가 측정 및 이송단계(S130), 바이오중유 제조단계(S140), 여과 처리단계(S150)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.The present invention relates to a method for manufacturing bio heavy oil using a vacuum heating reactor, which maintains high animal and vegetable acid values, palm oil by-products, PAO (Palm AcidOil), Palm Sludge Oil, high acid crude palm oil (High FFA CPO), and dark oil. Of bio-heavy oil for power generation with an acid value of 25 or less, consisting of monoglyceride and diglyceride, through maintaining a high acid value, including (dark oil), recovered glycerin separated oil (Free Fatty Acids from Biodiesel Glycerin acidulation), etc. Production is possible, and the processing capacity per hour is increased with minimal energy, and it is easy to manage the reaction equipment. Meanwhile, in order to improve the production efficiency of bio heavy oil, a high acid value maintenance dehydration step (S110), an ester reaction induction step (S120) , Acid value measurement and transfer step (S130), bio-heavy oil manufacturing step (S140), filtration processing step (S150).

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바이오 중유 제조방법은 동식물성 고산가 유지, 팜유 부산물, PAO(PalmAcid Oil, 팜산화유), Palm Sludge Oil, 고산가조팜유(High FFA CPO), 다크오일(dark oil), 회수글리세린 분리유분(Free Fatty Acids from biodiesel glycerin acidulation) 등을 포함하는 고산가 유지를 일정 온도 범위내에서 탈수하는 고산가 유지 탈수단계(S110)를 수행한다.As shown in FIG. 1, the method for producing bio heavy oil of the present invention includes animal and vegetable high acid value, palm oil by-product, PAO (PalmAcid Oil), Palm Sludge Oil, high acid crude palm oil (High FFA CPO), dark oil ( dark oil), a high acid value maintenance dehydration step (S110) of dehydrating high acid value maintenance within a certain temperature range, including recovered glycerin separated oil (Free Fatty Acids from biodiesel glycerin acidulation).

여기서, 상기 고산가 유지 탈수단계(S110)는, 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 0.1중량% ~ 0.3중량%를 진공 가열 반응기(100)에 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하에서 진공 가열반응으로 탈수과정이 수행되고, 탈수과정은 분사노즐(140)을 통하여 조촉매가 혼합된 고산가 유지가 증발디스크(130) 상면으로 분사되고, 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의해 고산가 유지가 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 이동하면 박막을 형성하고, 고산가 유지 박막은 증발디스크(130)에 의해 가열되어 수분이 기화 추출되며, 수분이 제거된 고산가 유지는 원심력에 의해 증발디스크(130) 상에서 이탈되어 진공 반응 가열기(100) 내벽을 타고 하부 배출포트(114)를 통하여 수거처리되는 단계이다.Here, in the high acid value maintenance dehydration step (S110), 0.1 wt% to 0.3 wt% of the cocatalyst is added to the vacuum heating reactor 100 based on 100 wt% of the acid value (Acid Value) of 50 or more, and 100° C. to 150° C. Dehydration process is performed by vacuum heating reaction at less than ℃ / 30 mmHg, the dehydration process is sprayed to the upper surface of the evaporation disk 130, the high acid value of the co-catalyst is sprayed through the spray nozzle 140, the evaporation disk 130 rotates When the high acid value maintenance moves in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130 by the centrifugal force according to the movement, a thin film is formed, and the high acid value maintenance thin film is heated by the evaporation disk 130 to vaporize and extract moisture, and the high acid value from which moisture is removed The maintenance is a step of being separated on the evaporation disk 130 by centrifugal force and collected through the lower discharge port 114 on the inner wall of the vacuum reaction heater 100.

고산가 유지 탈수단계(S110)는 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지를 탈수하여 고산가 유지에 포함된 수분을 제거하는 단계로서, 진공 가열 반응기(100)에 고산가 유지를 투입한 후, 황산, 염산, 인산, 구연산 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 산(Acid)을 함께 투입하여 일정 온도 범위에서 고산가 유지의 탈수가 이루어지도록 하는 단계이다.High acid value maintenance dehydration step (S110) is a step of removing water contained in high acid value maintenance by dehydrating high acid value maintenance of acid value (Acid Value) of 50 or more, and after inputting high acid value maintenance to the vacuum heating reactor 100, sulfuric acid, hydrochloric acid, This is a step of adding dehydration of maintaining a high acid value in a certain temperature range by adding an acid consisting of any one of phosphoric acid, citric acid, or a mixture of two or more.

여기서, 본 발명은 산가 50 이상 100 이하의 고산가 유지를 이용함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 최대 산가 200 이하의 고산가 유지를 이용하여 바이오 중유의 제조가 이루어지도록 할 수 있음은 물론이다.Here, the present invention is preferred to use a high acid value oil having an acid value of 50 or more and 100 or less, but is not limited thereto, and it is of course possible to make the production of bio heavy oil by using a high acid value oil having a maximum acid value of 200 or less.

또한, 고산가 유지의 탈수시 함께 투입되는 산(Acid)은 조촉매의 기능을 수행하는 것으로, 고산가 유지의 100중량%를 기준으로 01중량% ~ 03중량%가 투입된다.In addition, the acid (Acid) that is added together during dehydration of the high acid value maintenance is to perform the function of a co-catalyst, 01% to 03% by weight based on 100% by weight of the high acid value maintenance.

도 3에서, 진공 가열 반응기(100)는, 상부에 증기배출포트(112)와 하부에 이물질 배출포트(114)가 구비되는 반응조(110)와, 상기 반응조(110) 내부에 종방향으로 설치되어 구동부에 의해 회전되고 내부에 히팅부(122)가 설치되는 히팅축(120)과, 상기 히팅축(120)에 축선방향으로 복층 설치되어 히팅축(120)에 의해 가열되는 증발디스크(130)와, 상기 각각의 증발디스크(130) 회전축(120)과 인접하게 배치되어, 증발디스크(130) 상면에 고산가 유지를 분사하는 복수의 분사노즐(140)을 포함하여 이루어지고, 상기 증발디스크(130)는 100℃ ~150℃로 가열되어, 고산가 유지 박막에 포함된 수분이 순간 기화되도록 구비된다.In FIG. 3, the vacuum heating reactor 100 is installed in the longitudinal direction inside the reactor 110 and the reaction tank 110 provided with a steam discharge port 112 at the top and a foreign material discharge port 114 at the bottom. The heating shaft 120 is rotated by the driving unit and the heating unit 122 is installed therein, and the evaporation disk 130 which is installed in the axial direction in the axial direction on the heating shaft 120 and heated by the heating shaft 120. , Each evaporation disk 130 is disposed adjacent to the rotating shaft 120, the evaporation disk 130 comprises a plurality of injection nozzles 140 for spraying high acid value maintenance on the top surface, the evaporation disk 130 Is heated to 100 ℃ ~ 150 ℃, is provided so that the moisture contained in the high acid value thin film is instantaneously vaporized.

여기서, 상기 증발디스크(130)는 히팅축(120)과 연결되어 전도열에 의해 가열되도록 구비되거나, 증발디스크(130) 내부로 열선 또는 스팀라인을 형성하여 직접가열하는 구성도 가능하다.Here, the evaporation disk 130 is connected to the heating shaft 120 is provided to be heated by conduction heat, or it is also possible to configure the evaporation disk 130 to directly heat by forming a heating wire or a steam line.

도 4에서, 상기 분사노즐(140)을 통하여 분사되는 고산가 유지는 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의해 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 이동하면 고산가 유지 박막을 형성하고, 고산가 유지 박막은 증발디스크(130)에 의해 가열되어 수분이 기화 추출되며, 수분이 제거된 고산가 유지는 원심력에 의해 증발디스크(130) 상에서 이탈되어 진공 반응 가열기(100) 하부 배출포트(114)를 통하여 수거처리되도록 구비된다.In FIG. 4, maintaining the high acid value injected through the injection nozzle 140 moves in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130 by centrifugal force according to the rotational motion of the evaporation disk 130 to form a thin film for maintaining the high acid value, and maintaining the high acid value The thin film is heated by the evaporation disk 130, and water is vaporized and extracted, and the high acid value from which the moisture is removed is separated from the evaporation disk 130 by centrifugal force and collected through the lower discharge port 114 of the vacuum reaction heater 100. It is provided to be processed.

이에 상기 반응조(110) 내부로 투입되는 고산가 유지가 복수의 분사노즐(140)을 통하여 각각의 증발디스크(130) 상면으로 분산 투입되면서 원심력에 의해 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 확산되며 고산가 유지 박막을 형성하므로 진공 가열반응에 의한 수분 추출 효율이 향상됨과 더불어 진공 반응 가열기(100) 용량 대비 진공 가열반응 면적 확대로 시간당 처리용량이 크게 증가되는 이점이 있다. Accordingly, while maintaining the high acid value inputted into the reaction tank 110 is dispersed and injected into the upper surface of each evaporation disk 130 through a plurality of injection nozzles 140, it is diffused in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130 by centrifugal force. Since the formation of the retaining thin film improves the efficiency of water extraction due to the vacuum heating reaction, there is an advantage that the processing capacity per hour is greatly increased by expanding the vacuum heating reaction area compared to the capacity of the vacuum reaction heater 100.

이때, 상기 증발 디스크(130)는 원주방향으로 갈수록 상향 경사각으로 형성된다. 이에 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의한 고산가 유지 박막의 원주방향 이동속도가 저하되면서 증발디스크(130) 상면에 잔류하는 시간이 지연되므로 고산가 유지의 진공 가열반응에 의한 수분 제거 효율이 향상된다.At this time, the evaporation disk 130 is formed at an upward inclination angle toward the circumferential direction. Accordingly, the evaporation disk 130 maintains a high acid value due to centrifugal force due to the rotational motion. As the moving speed of the thin film decreases in the circumferential direction, the time remaining on the top surface of the evaporation disk 130 is delayed, thereby improving the efficiency of removing water by vacuum heating reaction of maintaining the high acid value. do.

또한, 상기 분사노즐(140)로 단일의 분배탱크(150)에 연결되어 각각의 밸브(152)에 의해 고산가 유지 양이 독립적으로 조절되어, 반응조(110) 하부에서 상부로 갈수록 분사량이 감소되도록 설정되고, 상기 증발디스크(130)는 상부로 갈수록 단계적으로 직경이 축소되도록 구비된다.In addition, it is connected to a single distribution tank 150 with the injection nozzle 140 so that the amount of high acid value maintained is independently controlled by each valve 152, so that the injection amount decreases from the bottom of the reaction tank 110 toward the top. And, the evaporation disk 130 is provided to be gradually reduced in diameter toward the top.

이에 상기 증발디스크(130)는 상부로 갈수록 단계적으로 직경이 축소되도록 형성되고, 각층별 증발디스크(130) 사이즈 용량을 고려하여 분사노즐(140)을 통한 고산가 유지 공급량이 조절됨에 따라 증발디스크(130) 각층에서 증발되는 글리세린 증기가 상층 증발디스크(130)에 간섭없이 신속하게 상부로 이송 배출되어, 증기 순환장애로 인한 진공 가열반응 저하 현상이 방지된다. Accordingly, the evaporation disk 130 is formed to gradually decrease in diameter toward the upper portion, and the evaporation disk 130 is adjusted as the supply amount of the high acid value maintained through the spray nozzle 140 is adjusted in consideration of the size capacity of the evaporation disk 130 for each layer. ) Glycerin vapor evaporated from each layer is quickly transported and discharged to the upper portion without interference to the upper layer evaporation disk 130, thereby preventing a decrease in the vacuum heating reaction due to the steam circulation failure.

도 5에서, 상기 반응조(110) 내부에는 증발디스크(130) 상면에 접촉되어 이물질을 제거하는 복수의 스크레퍼(160)가 구비되고, 스크레퍼(160)는 선회암(162)에 연결되어 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 선회운동되도록 구비된다. 선회암(162)은 구동부에 의해 선회운동되도록 설치되어, 증발디스크(130)가 회전되는 중에 스크레퍼(160)가 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 이동하면서 표면에 잔류하는 이물질을 제거하게 된다.In FIG. 5, inside the reaction tank 110, a plurality of scrapers 160 are provided to remove foreign substances by contacting the top surface of the evaporation disk 130, and the scrapers 160 are connected to the orbiting arm 162 to evaporate disk ( 130) It is provided to be pivoted in the circumferential direction from the center. The swinging arm 162 is installed to be swiveled by the driving unit, while the scraper 160 moves in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130 while the evaporation disk 130 is being rotated, thereby removing foreign matter remaining on the surface. .

이때, 상기 스크레퍼(160)는 5~10mm폭으로 형성되어 증발디스크(130) 상면에 접촉 이송되므로, 고산가 유지가 진공 가열반응되는 중에도 흡착된 잔류물을 물리적으로 제거하는 공정이 주기적으로 수행되어 증발디스크(130) 상면이 청결하게 유지되므로 진공 가열반응효율이 항상 균일하게 유지된다.At this time, since the scraper 160 is formed in a width of 5 to 10 mm and is transported in contact with the upper surface of the evaporation disk 130, a process of physically removing the adsorbed residue even while maintaining a high acid value during vacuum heating reaction is periodically performed to evaporate Since the top surface of the disk 130 is kept clean, the vacuum heating reaction efficiency is always maintained uniformly.

이후, 탈수가 완료된 고산가 유지와, 글리세린 및 촉매를 투입한 후 에스테르 반응이 이루어질 수 있도록 하는 에스테르 반응 유도단계(S120)를 수행한다. 에스테르 반응 유도단계(S120)는 수분과 분리된 고산가 유지에 97 ~ 98.5%의 순도를 가지는 비정제글리세린(비탈색글리세린)을 투입하며, 상기 비정제글리세린의 투입량은 고산가 유지의 중량에 대비하여 포함될 수 있으나, 이 고산가 유지에 포함된 유리지방산에 대비하여 일정량 투입이 이루어짐이 바람직하다.Subsequently, after the dehydration is completed, the high acid value is maintained, and after introducing glycerin and a catalyst, an ester reaction induction step (S120) is performed so that an ester reaction can be performed. In the ester reaction induction step (S120), unpurified glycerin (non-desorption glycerin) having a purity of 97 to 98.5% is added to maintaining a high acid value separated from moisture, and the amount of the unpurified glycerin is included in comparison with the weight of maintaining the high acid value. However, it is preferable that a certain amount of input is made in comparison with the free fatty acid included in maintaining the high acid value.

즉, 본 발명은 고산가 유지중 유리지방산 100 중량% 대비 비정제글리세린 10~[0035] 20중량%의 비율로 투입이 이루어질 수 있으며, 또한 고산가 유지에 포함된 유리지방산의 무게 500g을 대비, 비정제글리세린 50~100g의 투입이 이루어지도록 구성되는 것이다.That is, the present invention can be made in a ratio of 10 to 20% by weight of unrefined glycerin relative to 100% by weight of free fatty acid during high acid value maintenance, and also compared to 500g of free fatty acid contained in high acid value maintenance, unrefined It is configured such that 50-100 g of glycerin is added.

이때, 비정제글리세린의 투입량은 고산가 유지에 포함된 유리지방산의 무게에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.In this case, the amount of the unpurified glycerin may vary depending on the weight of the free fatty acid contained in maintaining the high acid value.

예를 들어, 산가 50인 1,000g 고산가 유지에 포함된 유리지방산의 무게가 250g인 경우, 에스테르 반응을 위해 투입되는 비정제글리세린은 25~50g이 투입되는 것이 바람직하다.For example, when the weight of the free fatty acid contained in the maintenance of a high acid value of 1,000 g with an acid value of 50 is 250 g, it is preferable that 25-50 g of unpurified glycerin added for the ester reaction is added.

여기서, 비정제글리세린은 조글리세린(Crude glycerine)을 증류만 실시하여 제조되는 것으로, 별도의 탈색공정을 수행하지 않은 것을 의미하며, 이는 바이오중유를 제조함에 있어 정제글리세린을 사용하는 것보다 제조단가를 현저하게 줄일 수 있다.Here, the unpurified glycerin is produced by distilling crude glycerine only, which means that a separate decolorization process has not been performed, which is more expensive than using purified glycerin in manufacturing bio heavy oil. Can be significantly reduced.

또한, 에스테르 반응을 위해 투입되는 촉매로는 황산, 염산, 클로로설폰산, p-TSA(파라 톨루엔설폰산), MSA(메탄설폰산) 중 어느 하나를 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 p-TSA, 또는 MSA 중 어느 하나를 이용함이 바람직하며, 고산가 유지 100 중량%를 기준으로 0.1~0.3중량%가 투입된다.In addition, as the catalyst input for the ester reaction, any one of sulfuric acid, hydrochloric acid, chlorosulfonic acid, p-TSA (paratoluenesulfonic acid), and MSA (methanesulfonic acid) may be used, but in the present invention, p-TSA, Or it is preferable to use any one of MSA, 0.1 to 0.3% by weight based on 100% by weight of high acid value maintenance.

이러한 본 발명의 에스테르 반응 유도단계(S120)는 비정제글리세린 및 촉매의 투입이 완료되면, 100℃ ~150℃의 온도 범위에서 1~5시간 동안 에스테르 반응이 이루어지도록 하며, 바람직하게는 시간당 10℃씩 승온하면서 반응이 이루어지도록 한다.In the ester reaction induction step (S120) of the present invention, when the input of the unpurified glycerin and the catalyst is completed, the ester reaction is performed for 1 to 5 hours in a temperature range of 100° C. to 150° C., preferably 10° C. per hour. Let the reaction take place while heating up each time.

즉, 반응기 내에서 100℃의 온도로 1시간 동안 에스테르 반응을 진행한 이 후, 온도를 10℃ 승온시켜 재차 1시간 동안 에스테르 반응이 이루어지도록 하며, 최대 150℃까지 승온시키면서 총 5시간 동안 에스테르 반응이 이루어지도록 하는 것이다.That is, after the ester reaction was carried out for 1 hour at a temperature of 100° C. in the reactor, the temperature was raised by 10° C. so that the ester reaction was performed for 1 hour again, and the ester reaction was performed for a total of 5 hours while heating up to 150° C. Is to make this happen.

이와 같은 본 발명은 전술한 과정을 통해 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)를 획득하며, 특히 획득하는 글리세라이드 중에서 모노글리세라이드가 90중량% 이상의 비율을 가지며, 디글리세라이드는 10중량% 이내의 비율을 가지는 합성글리세라이드를 획득하여 바이오중유의 제조가 이루어지도록 하는 것이다.In the present invention, monoglyceride and diglyceride are obtained through the above-described process. In particular, among the glycerides obtained, monoglyceride has a ratio of 90% by weight or more, and diglyceride is 10 It is to obtain a synthetic glyceride having a ratio within weight% so that bio-heavy oil is produced.

아울러, 전술한 에스테르 반응 유도단계(S120)가 완료되면, 반응물에 대한 산가를 측정하고 산가 25 이하의 유지만을 분리하여 침전조로 이송하는 유지의 산가 측정 및 이송단계(S130)를 수행한다.In addition, when the above-described ester reaction inducing step (S120) is completed, the acid value for the reactant is measured and the acid value of the oil and fat is transferred to the sedimentation tank by separating only the oil having an acid value of 25 or less.

이때, 산가 25 이상의 유지는 반응기 내에서 150℃의 온도로 1시간 동안 2차 에스테르 반응이 이루어지도록 할 수 있다.At this time, the maintenance of an acid value of 25 or more may be performed in the reactor at a temperature of 150°C for a second ester reaction for 1 hour.

또한, 본 발명은 침전조로 이송된 산가 25 이하의 유지로부터 바이오중유를 제조하는 단계(S140)를 수행한다. 바이오중유 제조단계(S140)는 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하는 냉각단계가 수행되며, 냉각이 완료된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하는 층분리 단계와, 층분리가 완료되면, 상층부의 유지만을 별도로 분리하는 단계로 이루어진다.In addition, the present invention performs a step (S140) for preparing bio-heavy oil from the oil having an acid value of 25 or less transferred to the precipitation tank. In the bio-heavy oil manufacturing step (S140), a cooling step is performed to cool the oil having an acid value of 25 or less stored in the sedimentation tank to 80° C., and a layer separation step of dividing the cooled oil into upper and lower parts through a layer separation phenomenon by precipitation. And, when the layer separation is completed, it consists of a step of separating only the holding of the upper layer.

이때, 분리된 하층부는 미반응 글리세린 부분 및 반응도중 발생한 이물질이나 일부 생성된 염 등이 포함된 것으로 상층부와 분리하여 제거하게 된다.At this time, the separated lower layer part contains unreacted glycerin and foreign substances generated during the reaction or a part of the generated salt, and is separated and removed from the upper layer part.

또한, 분리된 상층부에 해당하는 바이오중유는 여과기로 이송되어 여과 처리가 이루어지도록 하는 여과 처리단계(S150)를 수행한다.In addition, the bio-heavy oil corresponding to the separated upper layer is transferred to a filter to perform a filtration treatment step (S150) so that the filtration treatment is performed.

여과 처리단계(S150)는 원심 분리기를 통해 상기 상층부에 포함된 미반응 글리세린 부분 및 반응도중 발생한 이물질이나 일부 생성된 염을 바이오중유로부터 분리하고, 상기 바이오중유를 10㎛~100㎛의 다공이 형성된 미세필터장치를 이용하여 여과가 이루어지도록 함으로써, 제조된 바이오중유가 여과 처리를 통해 정제가 이루어지도록 한다.The filtration treatment step (S150) separates the unreacted glycerin portion and the foreign substances generated during the reaction from the bio-heavy oil from the bio-heavy oil through the centrifugal separator, and the bio-heavy oil is formed with pores of 10㎛ ~ 100㎛ By filtration using a micro-filter device, the manufactured bio-heavy oil is purified through filtration treatment.

이때, 상기 여과처리는 원심 분리기를 통해 분리가 이루어진 바이오중유를 저장탱크에 저장하기 위해 구성되는 이송배관 상에 다수개 구성되어 이송과 동시에 여과 처리가 이루어지도록 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.At this time, the filtration treatment is preferably configured to be configured to carry out filtration treatment at the same time as the transfer is configured on a plurality of transfer pipes configured to store the bio-heavy oil separated through a centrifuge in a storage tank, but is not limited thereto. .

한편, 본 발명은 여과 처리가 이루어진 바이오중유를 지정된 저장탱크에 저장하고, 발전용 보일러 및 산업용 보일러 등에 일정량 공급이 이루어지도록 하는 바이오중유 저장단계(S160)를 더 수행할 수 있다.On the other hand, the present invention may further perform a bio-heavy oil storage step (S160) to store the bio-heavy oil which has been subjected to filtration treatment in a designated storage tank and to supply a certain amount to a power generation boiler and an industrial boiler.

이와 같은 각 단계들을 통해 본 발명에서는 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드(Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오중유를 생산할 수 있는 것이다.Through each of these steps, the present invention is capable of producing bio heavy oil for power generation with an acid value of 25 or less, consisting of monoglyceride and diglyceride.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.The terms "include", "compose" or "have" as described above mean that the corresponding component can be inherent unless otherwise stated, and do not exclude other components. It should be interpreted that it may further include other components, and all terms, including technical or scientific terms, unless otherwise defined, are generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It has the same meaning as that.

100: 진공 응축 반응기 110: 반응조
120: 히팅축 130: 증발디스크
140: 분사노즐 150: 분배탱크
160: 스크레퍼
100: vacuum condensation reactor 110: reactor
120: heating shaft 130: evaporation disk
140: spray nozzle 150: distribution tank
160: scraper

Claims (6)

(a) 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 0.1중량% ~ 0.3중량%를 진공 가열 반응기(100)에 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하에서 진공 가열반응으로 탈수과정이 수행되고, 탈수과정은 분사노즐(140)을 통하여 조촉매가 혼합된 고산가 유지가 증발디스크(130) 상면으로 분사되고, 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의해 고산가 유지가 증발디스크(130) 중심에서 원주방향으로 이동하면 박막을 형성하고, 고산가 유지 박막은 증발디스크(130)에 의해 가열되어 수분이 기화 추출되며, 수분이 제거된 고산가 유지는 원심력에 의해 증발디스크(130) 상에서 이탈되어 진공 반응 가열기(100) 내벽을 타고 하부 배출포트(114)를 통하여 수거처리되는 단계;
(b) 수분과 분리된 고산가 유지중 유리지방산 100중량% 대비 비정제글리세린 10~20중량%, 고산가 유지 100중량% 대비 촉매 0.1~0.3중량%를 투입하여 에스테르 반응을 유도하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계 이후, 반응물에 대한 산가를 측정하고 산가 25 이하의 유지만을 추출하여 침전조로 이송하는 단계;
(d) 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하고, 냉각된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하여, 상층부에 해당하는 바이오중유만을 별도로 추출하는 단계;
(e) 상기 바이오중유를 여과처리하는 단계;
(f) 여과처리된 바이오중유를 저장하는 단계;를 포함하여 구성되되,
상기 (a) 단계에서 진공 가열 반응기(100)는, 상부에 증기배출포트(112)와 하부에 이물질 배출포트(114)가 구비되는 반응조(110)와, 상기 반응조(110) 내부에 종방향으로 설치되어 구동부에 의해 회전되고 내부에 히팅부(122)가 설치되는 히팅축(120)과, 상기 히팅축(120)에 축선방향으로 복층 설치되어 히팅축(120)에 의해 가열되는 증발디스크(130)와, 상기 각각의 증발디스크(130) 회전축(120)과 인접하게 배치되어, 증발디스크(130) 상면에 고산가 유지를 분사하는 복수의 분사노즐(140)을 포함하여 이루어지고, 상기 증발디스크(130)는 100℃ ~150℃로 가열되어, 고산가 유지 박막에 포함된 수분이 순간 기화되도록 구비되고,
상기 반응조(110) 내부에는 증발디스크(130) 상면에 접촉되어 이물질을 제거하는 복수의 스크레퍼(160)가 구비되고, 상기 스크레퍼(160)는 선회암(162)에 연결되어 증발디스크(130)의 중심에서 원주방향으로 선회운동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
(a) Acid value (Acid Value) 0.1% to 0.3% by weight of the co-catalyst is added to the vacuum heating reactor 100 based on 100% by weight of a high acid value of 50 or more. Vacuum heating reaction at 100°C to 150°C / 30 mmHg or less The dehydration process is performed, and the dehydration process maintains the high acid value through which the co-catalyst is mixed through the spray nozzle 140, is sprayed onto the top surface of the evaporation disk 130, and maintains the high acid value by centrifugal force according to the rotational motion of the evaporation disk 130. When moving in the circumferential direction from the center of the evaporation disk 130, a thin film is formed, and the high acid value maintaining thin film is heated by the evaporation disk 130 to vaporize and extract moisture, and maintaining the high acid value from which the moisture is removed is evaporated disk 130 by centrifugal force. ) Is separated from the top of the vacuum reaction heater 100 rides the inner wall and is collected through the lower discharge port 114;
(b) inducing an ester reaction by adding 10 to 20% by weight of unrefined glycerin to 100% by weight of free fatty acid, and 0.1 to 0.3% by weight of catalyst relative to 100% by weight of high acid value while maintaining high acid value separated from moisture;
(c) after step (b), measuring the acid value for the reactant and extracting only the oil having an acid value of 25 or less and transferring it to the precipitation tank;
(d) cooling the fats and oils having an acid value of 25 or less stored in the sedimentation tank to 80° C., and dividing the cooled fats into upper and lower parts through a layer separation phenomenon by sedimentation, and extracting only bio heavy oil corresponding to the upper parts;
(e) filtering the bio-heavy oil;
(f) storing the filtered bio-heavy oil;
In step (a), the vacuum heating reactor 100 includes a reaction tank 110 provided with a steam discharge port 112 at the top and a foreign material discharge port 114 at the bottom, and a longitudinal direction inside the reaction tank 110. The heating shaft 120 is installed and rotated by the driving unit and the heating unit 122 is installed therein, and the evaporation disk 130 installed in the axial direction in the axial direction on the heating shaft 120 and heated by the heating shaft 120 ), and each of the evaporation disk 130 is disposed adjacent to the rotating shaft 120, the evaporation disk 130 comprises a plurality of injection nozzles 140 for spraying high acid value maintenance on the top surface, the evaporation disk ( 130) is heated to 100 ℃ ~150 ℃, is provided so that the moisture contained in the high acid value thin film is vaporized instantaneously,
Inside the reaction tank 110 is provided with a plurality of scrapers 160 that are in contact with the upper surface of the evaporation disk 130 to remove foreign substances, the scrapers 160 are connected to the orbiting arm 162 and of the evaporation disk 130 Method for producing bio-heavy oil using a vacuum heating reactor, characterized in that it is provided to be pivoted in the circumferential direction from the center.
제 1 항에 있어서,
상기 증발디스크(130)는 원주방향으로 갈수록 상향 경사각으로 형성되어, 증발디스크(130) 회전운동에 따른 원심력에 의한 고산가 유지 박막의 원주방향 이동속도가 저하되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
According to claim 1,
The evaporation disk 130 is formed at an upward inclination angle toward the circumferential direction, and the evaporation disk 130 is equipped with a vacuum heating reactor, characterized in that it is provided so that the moving speed of the circumferential direction of the thin film maintaining high acid value due to centrifugal force according to the rotational movement is reduced. Method for manufacturing bio heavy oil.
제 1 항에 있어서,
상기 분사노즐(140)로 단일의 분배탱크(150)에 연결되어 각각의 밸브(152)에 의해 고산가 유지 양이 독립적으로 조절되되, 상기 반응조(110) 하부에서 상부로 갈수록 분사량이 감소되도록 설정되고, 상기 증발디스크(130)는 상부로 갈수록 단계적으로 직경이 축소되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
According to claim 1,
The injection nozzle 140 is connected to a single distribution tank 150 so that the amount of maintaining the high acid value is controlled independently by each valve 152, and the injection amount is set to decrease from the bottom of the reaction tank 110 to the top. , The evaporation disk 130 is bio-heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor characterized in that it is provided to be gradually reduced in diameter toward the top.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 비정제글리세린은 97 ~ 98.5%의 순도를 가지고, 상기 촉매는 황산, 염산, 클로로설폰산, p-TSA(파라 톨루엔설폰산), MSA(메탄설폰산) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
According to claim 1,
The crude glycerin of step (b) has a purity of 97 to 98.5%, and the catalyst is any one of sulfuric acid, hydrochloric acid, chlorosulfonic acid, p-TSA (paratoluenesulfonic acid), and MSA (methanesulfonic acid). Bio heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 비정제글리세린 및 촉매의 투입이 완료되면, 100℃ ~150℃의 온도 범위에서 1~5시간 동안 에스테르 반응이 이루어지도록 하되, 시간당 10℃ 씩 승온시키면서 에스테르 반응이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
According to claim 1,
In the step (b), when the input of the unpurified glycerin and the catalyst is completed, the ester reaction is performed for 1 to 5 hours in a temperature range of 100°C to 150°C, but the ester reaction is performed while raising the temperature by 10°C per hour. Bio heavy oil manufacturing method using a vacuum heating reactor, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 (e) 단계는, 원심 분리기를 통해 1차 여과가 이루어지도록 하고, 1차 여과가 이루어진 바이오중유를 10㎛~100㎛의 다공이 형성된 미세 필터장치를 이용하여 2차 여과가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 진공 가열 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
According to claim 1,
In step (e), primary filtration is performed through a centrifugal separator, and secondary filtration is performed by using a microfiltration device in which pores of 10 μm to 100 μm are formed in the bio-heavy oil having primary filtration. Method for producing bio heavy oil using a vacuum heating reactor characterized in that.
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