KR102122055B1 - Method for manufacturing biofuel using a reactor for preventing reverse reaction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 역반응 방지 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 바이오 중유의 생산이 가능하고, 역반응 방지 반응기를 통해 산가 25 이상의 고산가 유지의 정반응 효율을 높이고, 비중차이를 통해 고산가 유지를 지속적으로 층 분리하여 처리함으로써 바이오 중유의 생산 효율성이 향상되는 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing bio heavy oil using a reaction preventing reaction reactor, and more specifically, 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) 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 is possible to produce bio-heavy oil, increase the positive reaction efficiency of maintaining an acid value of 25 or more through a reaction system that prevents reverse reaction, and continuously separate and process high-acid value maintenance through a specific gravity difference, thereby preventing an adverse reaction reactor that improves production efficiency of bio-heavy oil. It relates to a method for producing bio heavy oil used.
통상 바이오 디젤 및 바이오 중유는 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. Bio-diesel and bio-heavy oil are renewable, eco-friendly green fuels made from bio-oil separated from animal and plant resources. Clean fuels that can significantly reduce the amount of carbon dioxide emitted 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 바이오 중유만을 별도로 추출하는 단계; (e) 상기 바이오 중유를 여과처리하는 단계; 및 (f) 여과처리된 바이오 중유를 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 separately; (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.
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 바이오 중유의 생산이 가능하고, 역반응 방지 반응기를 통해 산가 25 이상의 고산가 유지의 정반응 효율을 높이고, 비중 차에 의해 층 분리된 고산가 유지를 처리함으로써 바이오 중유의 생산 효율성이 향상되는 역반응 방지 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) This is possible, by improving the positive reaction efficiency of maintaining a high acid value of 25 or more acid through a reverse reaction prevention reactor, and treating the high acid value maintenance of the layer separated by a specific gravity difference, a method for producing bio heavy oil using a reverse reaction prevention reactor that improves production efficiency of bio heavy oil The purpose is to provide.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, (a) 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 0.1중량% ~ 0.3중량%를 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하 진공조건에서 탈수과정이 수행되는 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 이송하고, 산가 25 이상의 유지는 역반응 방지 반응기(1)에 투입하여 2차 에스테르 반응을 유도하고, 2차 에스테르 반응은 순환유입구(32)를 통하여 흡입된 반응물이 순환유출구(34)를 이용하여 이너탱크(20)의 하부에서 상방향으로 분사되고, 반응물은 교반날(22)에 충돌되어 미립화되면서 하향이동되어 이너탱크(20)의 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10)의 내부공간으로 이동되며, 아우터탱크(10)로 이동된 반응물이 아우터경사관(16)에 의해 형성된 상부유로(26)를 통과하여 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 분술물을 각각 상부포트(14) 및 하부포트(12)를 통하여 수거처리되는 단계; (d) 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하고, 냉각된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하여, 상층부에 해당하는 바이오 중유만을 별도로 추출하는 단계; (e) 상기 바이오 중유를 여과처리하는 단계; (f) 여과처리된 바이오 중유를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, the features of the present invention, (a) acid value (Acid Value) of 50 or more high acid value maintained 100% by weight based on 100% by weight of the co-catalyst 0.1% to 0.3% by weight of 100 ℃ ~150 ℃ / 30 mmHg The step of performing the dehydration process in the vacuum condition below; (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), the acid value for the reactant is measured, only oils having an acid value of 25 or less are extracted and transferred to a settling tank, and oils having an acid value of 25 or more are introduced into a reaction preventing reactor (1) to induce a secondary ester reaction. And, in the secondary ester reaction, the reactant sucked through the
이때, 상기 조촉매는 황산, 염산, 인산, 구연산 중 어느 하나, 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 산(Acid) 인 것을 특징으로 한다.At this time, the co-catalyst is characterized in that the 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 (c) 단계에서 역반응 방지 반응기(1)는, 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 불순물 중 상대적으로 비중이 높은 생성물이 배출되는 하부포트(12)와 상대적으로 비중이 낮은 생성물이 배출되는 상부포트(14)가 구비되는 아우터탱크(10)와, 상기 아우터탱크(10) 내부에 설치되어 교반날(22)이 구비되고, 하부에 아우터탱크(10)와 연통되는 하부유로(24)가 형성되는 이너탱크(20)와, 상기 이너탱크(20) 상부 영역에서 반응물을 흡입하는 순환유입구(32)와, 순환유입구(32)를 통하여 흡입된 반응물을 이너탱크(20) 하부에서 상방향으로 분사하는 순환유출구(34)와, 반응물을 순환시키는 순환펌프(36)로 구성되는 반응물 순환부(30) 및 상기 순환유출구(34)에 연결되어 반응물을 신규 공급하도록 구비되는 멀티관(40)을 포함하여 이루어지고 반응물이 비중차에 의해 층분리되는 화학반응을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (c), the
또한, 상기 아우터탱크(10) 용량은 이너탱크(20) 용량 대비 2 내지 5배 증가된 사이즈로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 순환유출구(34)를 통하여 이너탱크(20) 하부에서 상방향으로 반응물이 분사되고, 반응물은 교반날(22)에 충돌되어 미립화되면서 하향 이동되어 이너탱크(20) 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10)로 내부공간으로 이동되며, 아우터탱크(10)로 이동된 반응물은 유속이 저하되면서 비중 차에 의해 유지와 불순물이 층분리되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reactant is sprayed upward from the
또한, 상기 순환유출구(34)에는 이젝터(50)가 설치되고, 이젝터(50)는 반응물 순환부(30)를 통하여 순환되는 반응물과 멀티관(40)을 통하여 공급되는 신규 반응물을 혼합 분사되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, an
또한, 상기 아우터탱크(10) 하부공간에는 상부로 갈수록 사이즈가 축소되는 아우터경사관(16)이 설치되고, 아우터경사관(16) 상단부로 갈수록 이너탱크(20)와 간격이 축소되는 상부유로(26)가 형성되며, 상부유로(26)를 통과한 반응물은 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 유지와 불순물이 층 분리 반응되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the lower space of the
또한, 상기 (e) 단계는, 원심 분리기를 통해 1차 여과가 이루어지도록 하고, 1차 여과가 이루어진 바이오 중유를 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 having a pore size of 10 μm to 100 μm are formed for 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 바이오 중유의 생산이 가능하고, 역반응 방지 반응기를 통해 산가 25 이상의 고산가 유지의 정반응 효율을 높이고, 고산가 유지를 지속적으로 유지와 불순물로 분리하여 처리함으로써 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 high acid value including free fatty acids from biodiesel glycerin acidulation, and preventing adverse reactions. Through the reactor, the positive reaction efficiency of maintaining an acid value of 25 or more is increased, and the production efficiency of bio-heavy oil is improved by continuously separating and treating the acid value with oil and impurities.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 바이오 중유의 화학식을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 역반응 방지 반응기를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법의 역반응 방지 반응기의 반응물 순환 분사상태를 나타내는 구성도.
도 5는 종래기술에 의한 바이오디젤 반응 시스템의 개념도.1 is a flow chart schematically showing a method for producing bio-heavy oil using an anti-reaction 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 of the bio-heavy oil using a reaction reaction prevention reactor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the overall reaction to prevent the reaction of the bio-heavy oil manufacturing method using a reaction preventing reactor according to an embodiment of the present invention as a whole.
Figure 4 is a block diagram showing the reactant circulating injection state of the reaction to prevent reverse reaction of the bio-heavy oil manufacturing method using a reverse reaction prevention reactor according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram of a biodiesel reaction system according to the prior art.
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 바이오 중유의 생산이 가능하고, 역반응 방지 반응기(1)를 통해 산가 25 이상의 고산가 유지의 정반응 효율을 높이고, 고산가 유지를 비중 차이를 이용하여 유지와 불순물로 분리하여 처리함으로써 바이오 중유의 생산 효율성 향상을 도모하기 위해 고산가 유지 탈수단계(S110), 에스테르 반응 유도단계(S120), 산가측정 및 2차 에스테르 반응 유도단계(S130), 바이오 중유 제조단계(S140), 여과 처리단계(S150) 및 바이오 중유 저장단계(S160)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. (biomass), which is composed of monoglyceride and diglyceride through high acid value maintenance, including dark oil and free fatty acids from biodiesel glycerin acidulation. In order to improve the production efficiency of bio-heavy oil by enabling production, increasing the positive reaction efficiency of maintaining an acid value of 25 or more via the
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 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하에서 진공 가열반응으로 탈수과정이 수행되는 단계이다.Here, in the dehydration step of maintaining the high acid value (S110), 0.1 wt% to 0.3 wt% of the cocatalyst is added based on 100 wt% of the acid value (Acid Value) of 50 or more and vacuum is performed at 100°C to 150°C / 30 mmHg or less This is a step in which the dehydration process is performed by a heating reaction.
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.
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 10~20중량%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 input at a ratio of 10 to 20% by weight of unrefined glycerin relative to 100% by weight of free fatty acid during maintenance of high acid value, and also, compared to 500g of free fatty acid included in maintaining high acid value,
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 바이오 중유를 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 바이오 중유의 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 이송하며, 산가 25 이상의 유지는 역반응 방지 반응기(1)에 투입하여 2차 에스테르 반응을 유도하는 산가측정 및 2차 에스테르 반응 유도단계(S130)를 수행한다.In addition, when the above-described ester reaction induction step (S120) is completed, the acid value for the reactant is measured, and only the oil having an acid value of 25 or less is separated and transferred to the precipitation tank, and the maintenance of the acid value of 25 or more is introduced into the reactor for preventing reverse reaction 2 The acid value measurement to induce the secondary ester reaction and the secondary ester reaction induction step (S130) are performed.
여기서, 산가 25 이상의 유지는 역반응 방지 반응기(1)에 투입하여 에스테르 반응을 유도하고, 2차 에스테르 반응은 순환유입구(32)를 통하여 흡입된 반응물이 순환유출구(34)를 이용하여 이너탱크(20)의 하부에서 상방향으로 분사되고, 반응물은 교반날(22)에 충돌되어 미립화되면서 하향이동되어 이너탱크(20)의 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10)의 내부공간으로 이동되며, 아우터탱크(10)로 이동된 반응물이 아우터경사관(16)에 의해 형성된 상부유로(26)를 통과하여 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 불순물을 각각 상부포트(14) 및 하부포트(12)를 통하여 수거처리되는 단계이다.Here, the maintenance of the acid value of 25 or more is introduced into the reaction preventing reactor (1) to induce an ester reaction, and in the secondary ester reaction, the reactant sucked through the circulation inlet (32), the inner tank (20) using the circulation outlet (34) ) Is injected upward from the lower part, the reactant is collided with the stirring
이어서, 본 발명에 따른 역반응 방지 반응기(1)는 이너탱크와 반응물이 비중 차에 의해 층분리 반응되는 아우터탱크가 이중 구조로 콤팩트하게 구조 개선되어 정반응 효율 향상과 더불어 생성물의 층 분리 반응에서 형성된 바이오 중유와 불순물을 지속적으로 배출처리되면서 장시간 연속운전을 도모하기 위해 아우터탱크(10), 이너탱크(20), 반응물 순환부(30), 멀티관(40)을 포함하여 이루어진다.Subsequently, in the reverse
본 발명에 따른 아우터탱크(10)는 고산가 유지에서 층 분리되어 생성된 생성물 중 비중이 상대적으로 높은 생성물이 배출되는 하부포트(12)와, 상대적으로 낮은 비중을 갖는 생성물이 배출되는 상부포트(14)가 구비되며, 도 3과 같이 아우터탱크(10)는 내부 공간이 후술하는 이너탱크(20)에 의해 이너공간과 아우터공간으로 구분된다.The
그리고, 상기 이너공간과 아우터공간은 하부유로(24)에 의해 연통되고, 이때 이너공간은 교반날(22)에 의해 와류가 발생하는데 반해, 아우터공간은 이너공간 대비 크게 형성되어 유속 저하를 유도하여 반응물이 비중 차에 의해 층 분리되도록 구비된다.In addition, the inner space and the outer space are communicated by the
또한, 본 발명에 따른 이너탱크(20)는 상기 아우터탱크(10) 내부에 설치되어 교반날(22)이 구비되고, 하부에 아우터탱크(10)와 연통되는 하부유로(24)가 형성된다. 이너탱크(20)는 아우터탱크(10)와 동심원상에 배치되고, 이때 상기 아우터탱크(10) 용량은 이너탱크(20) 용량 대비 2~5배 증가된 사이즈로 형성되어, 이너탱크(20) 내에서 교반되는 반응물이 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10) 내부로 이동하면 유속이 저하되도록 구비된다.In addition, the
그리고, 상기 교반날(22)은 이너탱크(20) 상부에 설치되어, 후술하는 순환유출구(34)를 통하여 상방향으로 분사되는 반응물을 하방향으로 회류 이동하도록 구비된다.In addition, the stirring
또한, 본 발명에 따른 반응물 순환부(30)는 상기 이너탱크(20) 상부 영역에서 반응물을 흡입하는 순환유입구(32)와, 순환유입구(32)를 통하여 흡입된 반응물을 이너탱크(20) 하부에서 상방향으로 분사하는 순환유출구(34)와, 반응물을 순환시키는 순환펌프(36)로 구성된다. In addition, the
즉, 상기 반응물 순환부(30)는 이너탱크(20) 상부영역에 반응물을 흡입하여 이너탱크(20) 하부 영역으로 공급하는 구조로 순환구조를 가지고, 이때 순환유출구(34)는 아우터탱크(10) 바닥면에서부터 이너탱크(20) 중앙높이까지 연장된다.That is, the
이에 상기 순환유출구(34)를 통하여 분사되는 반응물이 교반날(22)에 의해 교반(미립화)된 상태로 하향이동되므로 정반응 효율이 향상된다.Accordingly, since the reactant sprayed through the
또한, 본 발명에 따른 멀티관(40)은 순환유출구(34)에 연결되어 반응물을 신규 공급하도록 구비된다. 멀티관(40)을 통한 신규 반응물 투입량, 투입시점은 제어부에 의해 설정된다.In addition, the multi-pipe 40 according to the present invention is connected to the circulating
작동 상에 있어서, 상기 순환유출구(34)를 통하여 이너탱크(20) 하부에서 상방향으로 반응물이 분사되고, 반응물은 교반날(22)에 충돌되어 미립화되면서 하향 이동되어 이너탱크(20) 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10)로 내부공간으로 이동되며, 아우터탱크(10)로 이동된 반응물은 유속이 저하되면서 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 불순물 중 상대적으로 비중이 높아 아래층에 형성된 생성물은 아래로 하부포트(12)를 통하여 배출 수거되고, 상대적으로 비중이 높아 윗층에 형성된 생성물은 상부포트(14)를 통하여 배출 수거된다. 이후 상기 상부포트(14) 및 하부포트(12)를 통해 배출된 배출량을 측정하여 그에 상응하는 양의 신규 반응물이 투입된다.In operation, the reactant is sprayed upward from the lower portion of the
이처럼, 상기 반응물이 정반응하는 이너탱크(20)와 반응물이 비중 차에 의해 층분리 반응되는 아우터탱크(10)가 이중 구조로 콤팩트하게 구조 개선되어 정반응 효율 향상과 더불어 생성물의 층 분리 반응에서 바이오 중유와 불순물을 지속적으로 분리 배출하면서 장시간 연속운전되는 이점이 있다.As described above, the
도 4에서, 상기 순환유출구(34)에는 이젝터(50)가 설치되고, 이젝터(50)는 반응물 순환부(30)를 통하여 순환되는 반응물과 멀티관(40)을 통하여 공급되는 신규 반응물을 혼합 분사되도록 구비된다. 이젝터(50)는 내부 잘록한 영역에 멀티관(40)이 연결되어, 순환유출구(34)를 통하여 반응물이 분사시, 멀티관(40)을 통하여 신규 반응물이 흡입되어 미립화되면서 혼합 분사되므로, 반응물이 아우터탱크(10) 내부로 이동후 비중 차에 의한 층분리 반응효율이 향상된다.In FIG. 4, an
또한, 상기 아우터탱크(10) 하부공간에는 상부로 갈수록 사이즈가 축소되는 아우터경사관(16)이 설치되고, 아우터경사관(16) 상단부로 갈수록 이너탱크(20)와 간격이 축소되는 상부유로(26)가 형성되며, 상부유로(26)를 통과한 반응물은 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 불순물이 각각 층 분리되도록 구비된다.In addition, in the lower space of the
본 발명에 따른 역반응 방지 반응기(1)는 도 5에 도시된 종래에는 반응기와 층분리기가 조합된 반응시스템과 같이 별도의 분리장치를 설치하지 않기 때문에 시설비 및 관리비가 절감될 뿐만 아니라 반응물의 반응 및 생성물의 분리 공정 과정이 동시에 이루어질 수 있으며, 반응에 의해 생성된 둘 이상의 생성물이 순환 작용에 의한 간섭으로 층 분리되지 못하고 혼합되면서 비중 차에 의한 분리효율이 크게 저하되는 문제점을 해소할 수 있다.
또한 상기한 바에 따르면 상기 이너탱크(20) 내부 반응물이 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10) 측으로 이동하는 중에 아우터경사관(16)에 의해 관로 저항이 발생되어 반응물 이동이 지연되고, 이후 상부유로(26)를 통과하는 순간 팽창되어 유속이 저하되면서 비중 차에 의해 분리된 유지와 불순물의 층 분리 반응효율이 향상된다. In addition, according to the above, while the reactant inside the
한편, 상기 이너탱크(20) 내부에는 히터가 설치되고, 히터에 의해 이너탱크(20) 내부에서 가열되는 반응물은 아우터탱크(10)에 의해 단열 보호되어 균일한 온도로 유지되므로 정반응 효율 및 품질이 향상된다.On the other hand, a heater is installed inside the
일실시예로서, 반응물은 [대두유 1,000g , 메탄올 200g , NaOCH3(메탄올 70중량%+ NaOCH3 30중량%) 10g]의 비율로 준비하였다.As an example, the reaction was prepared in a ratio of [soybean oil 1,000g, methanol 200g, NaOCH3 (70% by weight methanol + 30% by weight NaOCH3) 10g].
먼저, 상기 반응물 1ℓ를 반응기에 주입하고 온도를 50℃로 승온한 후 순환펌프를 작동하여 자체순환량을 각각 1ℓ/Hr ,2ℓ/Hr … 32ℓ/Hr로 하였고, 반응시간은 20분으로 하였다. 그 결과, 본 발명에 의한 반응기를 적절한 유량으로 외부순환시키는 경우 반응개시 15분 이내에 약 90%에 가까운 BD(바이오 디젤) 전환률을 얻을 수 있었고, 25분 반응시 BD전환률이 약 97%에 이르렀다.First, 1 liter of the reactants are injected into the reactor, the temperature is raised to 50° C., and then the circulation pump is operated to self-circulate 1 ℓ/Hr, 2 ℓ/Hr. It was set to 32 l/Hr, and the reaction time was 20 minutes. As a result, when the reactor according to the present invention was externally circulated at an appropriate flow rate, a BD (biodiesel) conversion rate close to about 90% could be obtained within 15 minutes of starting the reaction, and a BD conversion rate reached about 97% when reacted for 25 minutes.
전술한 바와 같이, 상기 산가측정 및 2차 에스테르 반응 유도단계(S130)를 통해 생성된 반응물의 비중차이를 이용하여, 유지와 불순물로 층 분리하고, 층 분리된 바이오 중유와 불순물을 지속적으로 배출처리하면서 장시간 연속운전이 가능하며, 역반응 방지 반응기(1)를 통해 정반응 효율이 향상되는 효과가 있다.As described above, using the specific gravity difference of the reactant generated through the acid value measurement and the second ester reaction induction step (S130), the layer is separated into fats and oils, and the layered bio heavy oil and impurities are continuously discharged. While it is possible to operate continuously for a long time, there is an effect that the forward reaction efficiency is improved through the
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 상기 산가측정 및 2차 에스테르 반응 유도단계(S130)를 통해 침전조로 이송된 산가 25 이하의 유지로부터 바이오 중유를 제조하는 단계(S140)를 수행한다. 바이오 중유 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 the step (S140) of preparing the bio heavy oil from the maintenance of the acid value of 25 or less transferred to the precipitation tank through the acid value measurement and the second ester reaction induction step (S130). 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, consists 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 바이오 중유는 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 process (S150) so that filtration is performed.
여과 처리단계(S150)는 원심 분리기를 통해 상기 상층부에 포함된 미반응 글리세린 부분 및 반응도중 발생한 이물질이나 일부 생성된 염을 바이오 중유로부터 분리하고, 상기 바이오 중유를 10㎛~100㎛의 다공이 형성된 미세필터장치를 이용하여 여과가 이루어지도록 함으로써, 제조된 바이오 중유가 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 μm to 100 μm. Filtering is performed using a micro-filter device, so that the manufactured bio-heavy oil is purified through filtration.
이때, 상기 여과처리는 원심 분리기를 통해 분리가 이루어진 바이오 중유를 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 바이오 중유를 지정된 저장탱크에 저장하고, 발전용 보일러 및 산업용 보일러 등에 일정량 공급이 이루어지도록 하는 바이오 중유 저장단계(S160)를 더 수행할 수 있다.On the other hand, the present invention may further perform a bio-heavy oil storage step (S160) for storing the bio-heavy oil that has been subjected to filtration treatment in a designated storage tank and supplying a certain amount to a power generation boiler and an industrial boiler.
이와 같은 각 단계들을 통해 본 발명에서는 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 디글리세라이드([0052] Diglyceride)로 이루어진 산가 25 이하의 발전용 바이오 중유를 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.
1 : 역반응 방지 반응기 10: 아우터탱크
20: 이너탱크 30: 반응물 순환부
40: 멀티관 50: 이젝터1: Reaction prevention reactor 10: Outer tank
20: inner tank 30: reactant circulation section
40: multi tube 50: ejector
Claims (6)
역반응 방지 반응기(1)는 층 분리된 반응물 중 상대적으로 비중이 높은 반응물이 배출되는 하부포트(12)와, 비중이 낮은 반응물을 배출하는 상부포트(14)가 구비되는 아우터탱크(10);와
상기 아우터탱크(10)의 내부에 설치되어 반응물을 미립화 시키는 교반날(22)과, 아우터탱크(10)에 연통되도록 탱크의 하부면에 구비되는 하부유로(24)를 포함하는 이너탱크(20);와
상기 이너탱크(20)의 상부 영역에서 반응물을 흡입하는 순환유입구(32)와, 상기 순환유입구(32)로 흡입된 반응물을 이너탱크(20)의 하부에서 상방향으로 분사하는 순환유출구(34)와, 반응물이 아우터탱크(10)와 이너탱크(20)의 내측에서 순환되도록 하는 순환펌프(36)를 포함하여 구성되는 반응물 순환부(30);와
상기 반응물 순환부(30) 및 순환유출구(34)에 연결되어 신규 반응물을 공급하는 멀티관(40);과
상기 순환유출구(34)에 설치되어 반응물 순환부(30)를 통해 순환되는 반응물과 멀티관(40)을 통해 공급되는 신규 반응물을 혼합 분사시키는 이젝터(50);를 포함하여 구성되고,
상기 아우터탱크(10)의 하부공간에는 상부로 갈수록 사이즈가 축소되는 아우터경사관(16)이 설치되고, 상기 아우터경사관(16)은 상단부로 갈수록 이너탱크(20)와 간격이 축소되는 상부유로(26)가 형성되어 상기 상부유로(26)를 통과한 반응물은 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 유지와 불순물로 층 분리되어지며,
상기 아우터탱크(10)의 용량은 이너탱크(20)의 용량 대비 2 내지 5배 증가된 크기로 형성되어, 하부유로(24)를 통해 이너탱크(20)에서 아우터탱크(10) 내부로 이동된 반응물의 유속이 저하되도록 구성되고,
상기 역반응 방지 반응기(1)는 (a) 산가(Acid Value) 50 이상의 고산가 유지 100중량%를 기준으로 조촉매 0.1중량% ~ 0.3중량%를 투입하여 100℃ ~150℃ / 30 mmHg 이하 진공조건에서 탈수과정이 수행되는 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 이송하고, 산가 25 이상의 유지는 역반응 방지 반응기(1)에 투입하여 2차 에스테르 반응을 유도하고, 2차 에스테르 반응은 순환유입구(32)를 통하여 흡입된 반응물이 순환유출구(34)를 이용하여 이너탱크(20)의 하부에서 상방향으로 분사되고, 반응물은 교반날(22)에 충돌되어 미립화되면서 하향이동되어 이너탱크(20)의 하부유로(24)를 통하여 아우터탱크(10)의 내부공간으로 이동되며, 아우터탱크(10)로 이동된 반응물이 아우터경사관(16)에 의해 형성된 상부유로(26)를 통과하여 유속이 저하된 상태로 비중 차에 의해 층 분리된 유지와 불순물을 각각 상부포트(14) 및 하부포트(12)를 통하여 수거처리되는 단계;
(d) 침전조에 저장된 산가 25 이하의 유지를 80℃ 까지 냉각하고, 냉각된 유지를 침전에 의한 층분리 현상을 통해 상층부와 하층부로 구분하여, 상층부에 해당하는 바이오 중유만을 별도로 추출하는 단계;
(e) 상기 바이오 중유를 여과처리하는 단계;
(f) 여과처리된 바이오 중유를 저장하는 단계;를 포함하여 동작되는 것을 특징으로 하는 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.
In the method for producing bio-heavy oil using a reverse reaction prevention reactor for producing a bio-heavy oil for generating electricity having an acid value of 25 or less consisting of monoglyceride and diglyceride through maintaining a high acid value,
The counter reaction prevention reactor 1 includes an outer tank 10 having a lower port 12 through which a relatively high specific gravity of the reactants separated from the layer is discharged, and an upper port 14 through which a reactant having a low specific gravity is discharged; and
An inner tank 20 including a stirring blade 22 installed inside the outer tank 10 to atomize reactants and a lower flow passage 24 provided on a lower surface of the tank to communicate with the outer tank 10 ;Wow
A circulation inlet 32 for sucking the reactants from the upper region of the inner tank 20, and a circulation outlet 34 for injecting the reactants sucked through the circulation inlet 32 upward from the bottom of the inner tank 20 And, the reactant circulating portion 30 comprising a circulation pump 36 to allow the reactant to circulate inside the outer tank 10 and the inner tank 20; And
A multi-pipe 40 connected to the reactant circulation unit 30 and the circulation outlet 34 to supply new reactants; and
It comprises a; ejector 50 is installed in the circulating outlet (34) for mixing and spraying the reactant circulated through the reactant circulation unit 30 and the new reactant supplied through the multi-tube 40;
In the lower space of the outer tank 10, an outer inclined pipe 16 is reduced in size as it goes upward, and the outer inclined pipe 16 is an upper flow path in which the gap is reduced from the inner tank 20 as it goes to the upper end. The reactant that has been formed (26) and passes through the upper flow passage (26) is separated into layers of oil and fat by the difference in specific gravity in a state in which the flow rate is lowered.
The capacity of the outer tank 10 is formed in a size increased by 2 to 5 times compared to the capacity of the inner tank 20, and moved from the inner tank 20 through the lower flow path 24 into the outer tank 10. It is configured to decrease the flow rate of the reactants,
The reverse reaction prevention reactor (1) is (a) acid value (Acid Value) of 50 or more, maintaining the high acid value based on 100% by weight of 0.1 to 0.3% by weight of the co-catalyst, 100 ℃ ~150 ℃ / 30 mmHg or less under vacuum conditions Dehydration is performed;
(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 the step (b), the acid value for the reactant is measured, only oils having an acid value of 25 or less are extracted and transferred to a settling tank, and oils having an acid value of 25 or more are introduced into a reaction preventing reactor (1) to induce a secondary ester reaction. And, in the secondary ester reaction, the reactant sucked through the circulation inlet 32 is sprayed upward from the lower portion of the inner tank 20 using the circulation outlet 34, and the reactant collides with the stirring blade 22 As it is atomized and moved downward, it is moved to the inner space of the outer tank 10 through the lower flow path 24 of the inner tank 20, and the reactants moved to the outer tank 10 are formed by the outer slope tube 16. A step of collecting and holding impurities separated from the layer by a difference in specific gravity in a state in which the flow rate passes through the flow path 26 through the upper port 14 and the lower port 12, respectively;
(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 separately;
(e) filtering the bio heavy oil;
(f) storing the filtered bio-heavy oil; a method for producing bio-heavy oil using a reaction preventing reaction reactor comprising the steps of:
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 역반응 방지 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). Method for producing bio-heavy oil using a reactor for preventing reverse reaction, characterized in that.
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 구성되고,
상기 모노글리세라이드가 90중량% 이상, 디글리세라이드 10중량% 이내의 비율을 가지는 합성글리세라이드를 획득하는 것을 특징으로 하는 역반응 방지 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. Composed,
Method for producing bio-heavy oil using an anti-reaction reaction reactor, characterized in that the monoglyceride obtains a synthetic glyceride having a ratio of 90% by weight or more and 10% by weight of diglyceride.
상기 (e) 단계는, 원심 분리기를 통해 1차 여과가 이루어지도록 하고, 1차 여과가 이루어진 바이오 중유를 10㎛~100㎛의 다공이 형성된 미세 필터장치를 이용하여 2차 여과가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 역반응 방지 반응기를 이용한 바이오 중유 제조방법.According to claim 1,
In the step (e), primary filtration is performed through a centrifugal separator, and secondary filtration is performed by using a micro filter device having pores of 10 μm to 100 μm for bio heavy oil having primary filtration. Method for producing bio-heavy oil using a reaction preventing reaction reactor characterized in that.
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