KR102172951B1 - 바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법 - Google Patents

바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오디젤 제조 반응기와 바이오디젤과 글리세린의 전기전도도를 이용한 센서 등이 설치된 다수개의 분리탱크를 병열적으로 연결하여 바이오디젤의 제조/침전/분리/배출 등의 전체공정을 연속적이면서 자동으로 수행할 수 있는 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템은 바이오디젤의 반응과 층분리를 독립적으로 수행하면서 분리를 자동으로 진행하여, 바이오디젤의 분리 및 배출 등의 전체공정을 연속적으로 수행함으로써 바이오디젤의 생산량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법{Biodiesel continuous production system and method using biodiesel manufacturing reactor and electric conductivity}
본 발명은 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
바이오디젤(biodiesel)이란 연소기관으로의 적용을 목적으로 식물성, 동물성 유지와 같은 재생가능한 생물학적 자원으로부터 만들어지는 긴사슬 지방산의 모노알킬에스터로서 기존의 디젤을 대체하기 위한 연료유이며, 바이오디젤은 생분해성이 있고 독성이 없으며, 기존의 화석연료 유래 디젤에 비해 오염물질 배출 중에서도 미세먼지의 배출량이 낮다는 장점이 있으며 또한 바이오디젤을 비롯한 바이오연료는 온실가스 저감을 위한 중요한 수단이다.
현재 전 세계적으로 소비되는 에너지의 대부분은 석유, 석탄, 천연가스와 같은 화석연료에 의해 공급되고 있으나, 원유가격의 급등은 물론, 화석연료 연소에 따른 환경오염이 심각하여 이를 대체할 수 있는 바이오디젤을 비롯한 바이오연료인 청정 대체연료의 확보가 요구되고 있다.
일반적인 바이오디젤의 제조방법은 폐식용유, 대두유, 팜 오일 등과 같은 저 산가의 고급 폐유지 원료에 황산이나 가성소다와 같은 알칼리성 또는 산성물질의 화학 촉매물질과 메탄올의 반응에 의해 생성된 바이오디젤과 글리세린의 반응혼합물로부터 상층부의 바이오디젤을 분리하여 제조하고 있다.
바이오디젤 제조장치와 관련하여 선행기술을 예로 들면, 특허문헌1에 바이오디젤 제조를 위한 다단 반응기 시스템에 있어서, 반응조의 직경 또는 변의 길이와 높이의 비가 1:(2~10)이며, 반응조 내부 하면으로부터 반응조의 5~80% 높이까지 차단판이 형성되어 있고, 상기 반응조의 상부에는 반응물순환용 순환유출구가, 상기 차단판으로 구분되는 일측구역의 하면에는 반응물순환용 순환유입구가 각각 설치되고, 상기 순환유출구와 순환유입구는 외부순환관 및 순환펌프에 의해 연결되며, 상기 순환유입구측에 원료투입구가, 상기 반응조의 하부(회분식 반응용) 또는 상부(연속식 반응용)에 바이오디젤 배출구가, 상기 순환유입구의 반대편 구역에 글리세롤 배출구가 각각 설치된 반응기를 다단으로 연속시킨 다단 반응기 시스템을 개시하고 있어며, 특허문헌2에는 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 분사부를 포함하여 구성된 바이오디젤 제조용 반응장치를 개시하고있다.
특허문헌3에 반응물 혼합조(2)에 채워진 바이오디젤 원료와 촉매 혼합물을 액체 정량 이송펌프(7)를 이용하여 일정한 유량으로 초음파 반응기(3)에 공급하여 반응물이 초음파 에너지에 의해 에스테르 교환반응이 일어나게 하는 단계; 이로부터 제조된 1차 생성물은 1차 생성물 저장조(14)에 보관되었다가 여기에 설치된 액체 정량 펌프에 의해 일정한 유량으로 마이크로파 반응기(4)에 공급하는 단계; 마이크로파 반응기에서는 마그네트론(11)에서 발생하는 마이크로파에 의해 2차 에스테르 교환반응이 일어나도록 하는 단계; 마이크로파 반응기에서 생성된 2차 생성물은 생성물 분리조(5)에서 모아져 바이오디젤과 클리세린이 분리되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 연속식 바이오디젤 제조방법을 개시하고 있다.
그 외 본 발명의 출원인의 등록권리인 바이오디젤의 제조에 특히 적합한 반응기로 특허문헌4에는 강력한으 회전이 이루어지는 회전체 및 회전체에서 일정간격 이격된 고정체의 사이에 형성된 틈새로 바이오디젤 원료 및 촉매가 혼입된 후에 회전체의 회전력에 의한 전단 및 캐비테이션화 등이 일어나면서 빠른 시간에 미세하게 부서지면서 표면적이 증대되어 신속하게 반응이 일어나게 하는 바이오디젤 제조용 반응기를 개시하고 있다.
본 발명의 발명자는 바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 감지 센서가 설치된 다수 개의 바이오디젤 분리탱크를 병열적으로 연결한 바이오디젤 시스템에 의해 바이오디젤의 제조/침전/분리/배출 등의 전체공정을 연속적이며, 자동으로 수행할 수 있는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-0948292 B KR 10-0959417 B KR 10-2015-0093297 A KR 10-1809528 B
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 바이오디젤의 제조 및 분리를 연속적으로 수행할 수 있는 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법에 관한 것이며, 구체적으로는 바이오디젤 제조 반응기와 바이오디젤과 글리세린의 전기전도도를 이용한 센서 등이 설치된 다수개의 분리탱크를 병열적으로 연결하여 바이오디젤의 제조/침전/분리/배출 등의 전체공정을 연속적이면서 자동으로 수행할 수 있는 바이오디젤 연속 생산 시스템 및 그 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.
본 발명의 과제의 해결수단으로 바이오디젤 연속 생산 시스템은 바이오디젤의 제조원료인 유지, 메탄올 및 촉매를 공급하는 원료공급탱크(1A, 1B, 1C)에 연결된 바이오디젤 제조반응기(2)와, 제조반응기(2)로부터 배출되는 바이오디젤 반응혼합물을 수용하기 위하여 제조반응기(2)에 각각 연결된 복수개의 분리탱크(3, 4, 5)로 이루어지고, 상기 복수개의 분리탱크(3, 4, 5)에 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F), 바이오디젤 배출구(R1) 및 글리세린 배출구(R2)가 각각 설치되고, 또 상기 다수개의 분리탱크(3, 4, 5)의 내부 각각에는 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs), 상부수위, 바이오디젤 배출수위 및 하부수위를 감지하는 수위감지센서(H)가 설치되는 것을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바이오디젤 연속 생산 시스템에 따른 일 실시형태로는 바이오디젤의 제조 원료인 유지 공급탱크(1A), 메탄올 공급탱크(1B) 및 촉매 공급탱크(1C)의 배출구에 접속된 배관에 바이오디젤 반응혼합물을 수용하기 위하여 제조반응기(2)의 유입구가 연결되고, 상기 제조반응기(2)의 바이오디젤 반응혼합물 배출구에 접속된 배관에 다수개의 분리탱크인 제1분리탱크(3) 제2분리탱크(4) 및 제3분리탱크(5)의 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F)가 각각 병렬적으로 접속되어 이루어지며, 상기 제1분리탱크(3) 제2분리탱크(4) 및 제3분리탱크(5) 각각에는 상기 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F), 바이오디젤 배출구(R1) 및 글리세린 배출구(R2)가 동일하게 설치되고, 또 상기 제1분리탱크(3) 제2분리탱크(4) 및 제3분리탱크(5)의 내부에는 각각 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs), 상부수위 감지부표(H1), 바이오디젤 배출수위 감지부표(H2) 및 하부수위 감지부표(H3) 설치된 수위감지센서(H)가 동일하게 설치되는것을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 또 다른 과제의 해결수단으로 바이오디젤 연속 생산 방법은 a). 바이오디젤의 제조 원료인 유지 공급탱크(1A), 메탄올 공급탱크(1B) 및 촉매 공급탱크(1C)로부터 상기 공급탱크(1A,1B,1C)에 배관으로 접속된 제조반응기(2)로 제조반응기의 가동용량과 동일한 량으로 원료를 공급하되, 메탄올을 유지와 메탄올의 반응이론량 내지 이론량 보다 200% 과잉으로 공급되게 원료을 공급하는 제1 공정과 b). 상기 제1 공정에서 유입된 바이오디젤의 제조 원료혼합물을 상기 제조반응기(2)에서 일정시간 반응시켜 바이오디젤 반응혼합물을 제조하는 제 2공정과, c). 상기 제 2공정의 바이오디젤 반응혼합물을 상기 제조반응기(2)에 배관으로 접속된 제1 분리탱크(3)로 유입시켜 바이오디젤 반응혼합물로부터 바이오디젤층과 글리세린층이 분리되도록 일정시간 정치시키는 제3 공정과, d). 제3 공정의 정치시간이 경과되면 상기 제1 분리탱크(3)의 내부에 설치된 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)로 일정전압의 전원을 인가하여 바이오디젤층 감지센서(Bs)의 전압은 0v로 감지되고, 글리세린층 감지센서(Gs)의 전압이 변화하지 않는 것으로 감지될 때 상기 제1 분리탱크(3)의 바이오디젤 배출구(R1) 및 글리세린 배출구(R2)로 바이오디젤과 글리세린을 순차적으로 배출하는 제4 공정과 e) 상기 제4 공정의 바이오디젤의 배출시작 후 상기 제1 분리탱크(3)의 내부에 설치된 바이오디젤 배출수위감지부표(H2)에서 수위를 감지하면 바이오디젤의 배출을 완료하고 글리세린의 배출이 시작되고 하부수위 감지부표(H3)에서 수위를 감지하면 글리세린의 배출을 완료하는 제5 공정으로 이루어진 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)과, 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)과 동일하게 가동하는 각각의 제2 분리탱크(4)에 의한 제2단계 바이오디젤 제조공정(BD-2) 및 제3 분리탱크(4)에 의한 제3단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)이 순차적으로 연속하여 수행되는 것으로 이루어지되, 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)의 제3공정에서 반응혼합물의 투입이 완료될 때, 제2 분리탱크(4)에 의한 제2단계 바이오디젤 제조공정(BD-2)의 원료를 공급하기 시작되며, 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)의 제4공정에서 바이오디젤이 배출될 때 제3 분리탱크(5)에 의한 제3단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)의 원료을 공급하기 시작되면서 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1), 제2단계 바이오디젤 제조공정(BD-2) 및 제3단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)이 순차적으로 연속하여 수행되는 것으로 이루어진다
본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템은 바이오디젤의 반응과 층분리를 독립적으로 수행하면서 분리를 자동으로 진행하여, 바이오디젤의 분리 및 배출 등의 전체공정을 연속적으로 수행함으로써 바이오디젤의 생산량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
또 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템은 설비가 간단하여 제어기술에 의해 전 공정을 자동으로 수행할 수 있으므로 생산성 향상과 생산원가의 절감 등 산업적으로 유리한 효과를 기대할 수 있다.
도 1는 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템의 전체공정을 대략적으로 나타낸 도면
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 분리탱크 및 수위 감지센서와 바이오디젤층 및 글리세린층 감지센서를 대략적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템에 의한 바이오디젤 제조공정에서 분리탱크에 의해 바이오디젤과 글리세린의 분리과정을 시간경과에 따라 순서적으로 나타낸 도면
이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 아래 실시예의 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템의 전체공정을 대략적으로 나타낸 도면이며, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템에 관하여 설명하면,
본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템(S)은 바이오디젤의 제조원료인 유지, 메탄올 및 촉매를 공급하는 원료공급탱크(1A, 1B, 1C)의 유출구에 바이오디젤 제조반응기(2)의 유입구가 원료공급 배관(P1)으로 접속되고, 상기 제조반응기(2)의 유출구에 바이오디젤 반응혼합물을 이송하는 배관(P2)에 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)의 유입구가 각각 접속되어 있다.
그리고 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)의 내부 각각에는 유입되는 바이오디젤 반응혼합물의 상부수위, 바이오디젤 배출수위 및 하부수위를 감지하는 수위센서(H)와, 바이오디젤층과 글리세린층을 감지하는 감지센서(Bs,Gs)가 동일하게 설치되고, 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5) 각각에는 바이오디젤 배출구 및 글리세린 배출구가 형성되어 각각 바이오디젤 이송관과 글리세린 이송관에 접속되어 있다.
본 발명에 따른 상기 바이오디젤 제조반응기(2)는 바이오디젤의 제조원료인 유지, 메탄올 및 촉매를 반응시켜 바이오디젤을 제조하는 장치이며, 바이오디젤 제조반응기(2)는 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 제조반응기를 선택할 수 있으나, 본 발명의 출원인이 출원하여 등록된 대한민국 등록번호10-1809528호에서 개시하고 있는 바이오디젤 제조반응기를 선택하는 것이 특히 적합하다
상기 등록번호10-1809528호에서 개시하고 있는 바이오 디젤 제조반응기는 강력한 회전이 이루어지는 회전체 및 회전체에서 일정간격 이격된 고정체 사이에 형성된 틈새로 바이오디젤 원료 및 촉매가 혼입된 후에 회전체의 회전력에 의한 전단 및 캐비테이션화 등이 일어나면서 빠른 시간에 유지, 메탄올 및 촉매가 미세하게 부서지면서 표면적이 증대되어 신속한 반응이 일어나는 바이오디젤 제조반응기다.
상기 등록번호10-1809528호에서 개시하고 있는 바이오디젤 제조반응기는 공지된 기술로서 배경기술에서 선행기술로 기재하고 있으며 등록특허공보에 구체적으로 개시하고 있으므로 제조반응기(2)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또 도 1에는 바이오디젤 연속 생산 시스템에 따른 분리탱크가 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)가 도시되어 있으나 상기 제조반응기(2)의 가동용량에 따라 보다 많은 분리탱크를 채용하는 것이 가능하다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 분리탱크 및 수위 감지센서와 바이오디젤층 및 글리세린층 감지센서를 대략적으로 나타낸 도면이며, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 제1분리탱크(3)를 기준으로 수위 감지센서와 바이오디젤층 및 글리세린층의 감지센서에 관하여 설명하면,
본 발명에 따른 제1분리탱크(3)는 상측에 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F)와 하부에 글리세린 배출구(R2)가 형성되고, 측면으로 바이오디젤 배출구(R1)가 형성되어 있으며, 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F), 글리세린 배출구(R2) 및 바이오디젤 배출구(R1)에 접속된 배관에는 상기 유입구(F), 글리세린 배출구(R2) 및 바이오디젤 배출구(R1)측 일정위치에 유입 및 배출을 제어하기 위하여 제어벨브(M)가 설치되어 있다.
그리고 제1 분리탱크(3)의 내부에는 일정 위치에 상부수위, 바이오디젤 배출수위 및 하부수위를 감지하는 수위센서(H)가 수직으로 설치되어 있고, 또 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)가 설치되어 있다.
본 발명의 상기 수위센서(H)에는 상부수위, 바이오디젤 배출수위 및 하부수위를 감지하기 위하여 부표(H1), 부표(H2) 및 부표(H3)가 설치되어 있으며, 각각의 부표는 수위센서(H)에서 일정구간을 제한되게 이동하도록 설치되어 있으며 부력에 의해 상승하는 재질 내지 중공형태의 부품으로 구성된다.
상기 제1 분리탱크(3)로 바이오디젤 반응혼합물이 공급되면 상기 상부수위 부표(H1)는 최상측 위치에서 유입되는 바이오디젤 반응혼합물의 최고 수위를 감지하도록 설치하고, 바이오디젤 배출수위 부표(H2)는 바이오디젤이 배출될 때 상기 부표(H2)가 제한된 하강위치(수위)에 도달하면 이때의 수위를 감지하여 바이오디젤의 배출을 완료시키도록 설치되어 있다.
또 바이오디젤의 배출이 완료된 후 글리세린의 배출이 진행되는 과정에 하부수위 부표(H3)는 하강하면서 제한된 하강위치(수위)에 도달하면 이때의 수위를 감지하여 글리세린의 배출이 완료되도록 설치되어 있다.
본 발명의 바이오디젤층 감지센서(Bs) 및 글리세린층 감지센서(Gs)는 바이오디젤 및 글리세린의 전기전도도에 따른 전압을 인식하는 센서가 채용되며, 센서 각각의 아래측 선단 부위가 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면에 근접하게 위치되도록 설계되어 있으며 상기 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면의 위치는 이론적인 계산에 의해 그 위치가 정해진다.
상기 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면의 위치는 상기 제조반응기(2)의 공급되는 원료들의 공급량 및 그 비율에 의해 바이오디젤의 생성반응식을 근거로 하여 이론적으로 바이오디젤과 글리세린의 생성량을 계산할 수 있고, 계산된 바이오디젤과 글리세린의 생성량의 비율에 의해 제1 분리탱크(3)의 내부에서 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면의 위치를 정할 수가 있으며, 메탄올은 이론량 내지 이론량 보다 200%정도 과량으로 배합하는 것이 바람직하다.
상기 바이오디젤층 감지센서(Bs) 및 글리세린층 감지센서(Gs)는 바이오디젤층과 글리세린층의 보다 정확한 인식을 위하여 다수개 설치할 수 있으며 각각의 센서(센서1,센서2,센서3,센서4) 아래측 선단 부위는 서로 상이한 높이(위치)가 되도록 설치한다.
도 5는 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템에 의한 바이오디젤 제조공정에서 분리탱크에 의해 바이오디젤과 글리세린의 분리과정을 시간경과에 따라 순서적으로 나타낸 도면으로 도면 5를 참조하여 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템(S)에 의해 바이오디젤 연속 생산 방법을 설명하면,
본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 방법은 바이오디젤의 제조 원료인 유지 공급탱크(1A), 메탄올 공급탱크(1B) 및 촉매 공급탱크(1C)로부터 제조반응기(2)로 유입된 원료는 일정시간 반응하여 바이오디젤 반응혼합물이 생성되고 생성된 바이오디젤 반응혼합물은 분리탱크로 유입된다.
도 5를 제1 분리탱크를 기준으로 하여 설명하면, 도시한 바와 같이 상기 제조반응기(2)에서 생성된 바이오디젤 반응혼합물은 제1 분리탱크로 유입되고 상부수위 부표(H1)가 상부수위에 도달하여 수위가 감지되면 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 완료되고, 바이오디젤 반응혼합물을 제1 분리탱크(3) 내에서 일정시간 정치시켜 바이오디젤층과 글리세린층을 분리시키고, 층분리가 일정시간 경과, 바람직하게는 30분 정도 경과하면 상기 제1 분리탱크(3)의 내부에 설치된 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)로 일정전압의 전원을 인가하며, 바람직하게는 9v 전압의 전원을 인가한다.
상기한 바와 같이 전원을 인가하면 바이오디젤은 전기가 통하지않으므로 바이오디젤층 감지센서(Bs)의 전압은 0v로 감지되고 글리세린은 전기전도도에 의해 글리세린층 감지센서(Gs)는 전압이 변하지 않는 것으로 감지될 때, 상기 제1 분리탱크(3)의 바이오디젤 배출구(R1)가 개방되면서 바이오디젤의 배출이 시작된다.
상기 바이오디젤의 배출이 진행되는 과정에서 바이오디젤 배출수위 부표(H2)가 하강하면서 제한된 하강위치(수위)에 도달하면 이때의 수위를 감지하여 바이오디젤의 배출이 완료되면서 글리세린 배출구(R2)가 개방되고 글리세린의 배출이 시작된다.
상기 글리세린의 배출이 진행되는 과정에서 하부수위 부표(H3)가 하강하면서 제한된 하강위치(수위)에 도달하면 이때의 수위를 감지하여 글리세린의 배출이 완료되어 상기 제1 분리탱크(3)에 의한 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)이 완료된다.
상기 제1 분리탱크(3) 내의 하부수위 부표(H3)의 수위감지는 글리세린이 일부 배출되지 않고 잔존하도록 설계되어 있으며 배출되지 않고 남은 글리세린은 후속하여 유입되는 바이오디젤 반응혼합물에 함유된 글리세린과 친화작용으로 바이오디젤층과 글리세린층의 분리를 향상시키는 씨드(씨앗) 역할을 한다.
그리고 제2 분리탱크에 의한 제2 단계 바이오디젤 제조공정(BD-2) 및 제3 분리탱크에 의한 제3 단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)도 상기 제1 분리탱크(3)에 의한 제1 단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)과 동일하게 수행되지만, 상기 제조반응기(2)로부터 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)로 순차적으로 이루어지면서 바이오디젤이 연속적으로 생산된다.
상기 제1 분리탱크(3), 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)로 비이오디젤 반응혼합물이 순차적으로 이루어지는 과정을 보다 상세하게 설명하면, 제1 분리탱크(3)으로 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 완료될 때 제2 분리탱크(4)로 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 시작되고, 제2 분리탱크(3)에서 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 완료될 때 제3 분리탱크(5)로 바이오디젤 반응혼합물의 유입이 시작되어 순차적으로 분리공정이 이루어지면서 바이오디젤이 연속적으로 생산된다.
이하에서는 바이오디젤 연속 생산 시스템에 의한 바이오디젤 제조공정을 <실시예>를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
<실시예>
본 실시예의 바이오디젤반응 혼합물은 출원인이 출원하여 등록된 대한민국 등록번호10-1809528호에서 개시하고 있는 바이오디젤 제조반응기를 이용하여 제조한 바이오디젤 반응혼합물이다.
1). 제1, 제2 및 제3 분리탱크 규격
하부가 원뿔형상이면서 원기둥형상이고, 단면적 2.806㎡, 총부피 4.868㎥의 분리탱크
2) 시스템 작동 과정
상기 등록된 대한민국 등록번호10-1809528호에서 개시하고 있는 바이오디젤 제조반응기로부터 3.629㎥의 바이오디젤 반응혼합물을 제1 분리탱크에 투입하면서 아래 [표 1]에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템을 가동하여 바이오디젤을 연속적으로 생산하였다.
가동시간
(분)		 제1분리탱크 제2분리탱크 제3분리탱크 비고
0 투입시작 최초자동
30 투입 중
60 투입완료 투입시작
90 층분리 완료
배출시작		 투입 중
120 배출 중 투입완료 투입시작 연속가동
150 배출완료 층분리 완료
배출시작		 투입 중
180 투입시작 배출 중 투입완료
210 투입 중 배출완료 층분리완료
배출시작
240 투입완료 투입시작 배출 중
270 층분리 완료
배출시작		 투입 중 배출완료
300 배출 중 투입완료 투입시작
330 배출완료 층분리 완료
배출시작		 투입 중
360 투입시작 배출 중 투입완료
390 투입 중 배출완료 층분리완료
배출시작
420 투입완료 투입시작 배출 중
450 층분리 완료
배출시작		 투입 중 배출완료
480 배출 중 투입완료 투입시작
510 배출완료 층분리 완료
배출시작		 투입중
540 배출 중 투입완료
570 배출완료 층분리 완료
배출시작
600 배출 중
630 배출완료
상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 바이오디젤 연속 생산 시스템은 공정별 가동이 단순하여 제어기술에 의해 전 공정을 자동으로 수행할 수 있으므로 생산성 향상과 생산원가의 절감 등 산업적으로 유리한 효과를 기대할 수 있다.
1A,1B,1C; 원료공급탱크, 2; 바이오디젤 제조반응기, 3,4,5; 분리탱크,
Bs;바이오디젤층 감지센서, Gs;글리세힌층 감지센서, H;수위감지센서, H1,H2,H3;부표, M;제어벨브

Claims (6)

  1. 바이오디젤의 제조 원료인 유지 공급탱크(1A), 메탄올 공급탱크(1B) 및 촉매 공급탱크(1C)의 배출구에 접속된 배관에 바이오디젤 원료를 수용하기 위하여 바이오디젤 제조반응기(2)의 유입구가 연결되고,
    상기 제조반응기(2)에서 생성되는 바이오디젤 반응혼합물의 배출구에 접속된 배관에 다수개의 분리탱크인 제1분리탱크(3) 제2분리탱크(4) 및 제3분리탱크(5)의 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F)가 각각 병렬적으로 접속되어 이루어지며,
    상기 제1분리탱크(3) 제2분리탱크(4) 및 제3분리탱크(5) 각각에는 상기 바이오디젤 반응혼합물 유입구(F), 바이오디젤 배출구(R1) 및 글리세린 배출구(R2)가 동일하게 설치되고,
    상기 제1 분리탱크(3) 제2 분리탱크(4) 및 제3 분리탱크(5)의 내부에는 각각 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)가 설치되며, 또 상부수위 감지부표(H1), 바이오디젤 배출수위 감지부표(H2) 및 하부수위 감지부표(H3)가 각각 일정구간을 제한되게 이동하도록 설치된 수위감지센서(H)가 설치되는 것을 포함하여 이루어지며,
    바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)는 전기전도도에 의 한 전압을 감지하기 위한 감지센서이고,
    바이오디젤층 감지센서(Bs) 및 글리세린층 감지센서(Gs)가 각각 다수개 설치되며,
    상기 바이오디젤층 감지센서(Bs) 및 글리세린층 감지센서(Gs)는 센서 각각의 아래측 선단 부위가 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면에 근접하게 위치되며, 각각의 센서 아래측 선단 부위는 서로 상이한 높이(위치)가 되는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. a). 바이오디젤의 제조 원료인 유지 공급탱크(1A), 메탄올 공급탱크(1B) 및 촉매 공급탱크(1C)로부터 상기 공급탱크(1A,1B,1C)에 배관으로 접속된 제조반응기(2)로 제조반응기의 가동용량과 동일한 량으로 원료를 공급하되, 메탄올을 유지와 메탄올의 반응이론량 내지 반응이론량 보다 200% 과잉으로 공급되게 원료을 공급하는 제1 공정과,
    b). 상기 제1 공정에서 유입된 바이오디젤의 제조 원료혼합물을 상기 제조반응기(2)에서 일정시간 반응시켜 바이오디젤 반응혼합물을 제조하는 제 2공정과,
    c). 상기 제 2공정의 바이오디젤 반응혼합물을 상기 제조반응기(2)에 배관으로 접속된 제1 분리탱크(3)로 유입시켜 바이오디젤 반응혼합물로부터 바이오디젤층과 글리세린층이 분리되도록 일정시간 정치시키는 제3 공정과,
    d). 제3 공정의 정치시간이 경과되어 바이오디젤층과 글리세린층이 분리되면 상기 제1 분리탱크(3)의 내부에 설치된 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)로 일정전압의 전원을 인가하여 바이오디젤층 감지센서(Bs)의 전압은 0v로 감지되고,, 글리세린층 감지센서(Gs)의 전압이 변하지 않는 것으로 감지될 때 상기 제1 분리탱크(3)의 바이오디젤 배출구(R1) 및 글리세린 배출구(R2)로 바이오디젤과 글리세린을 순차적으로 배출하는 제4 공정 및
    e) 상기 제4 공정의 바이오디젤과 글리세린을 순차적인 배출은 바이오디젤의 배출시작 후 상기 제1 분리탱크(3)의 내부에 설치된 바이오디젤 배출수위감지부표(H2)에서 수위를 감지하여 바이오디젤의 배출을 완료하면, 글리세린의 배출이 시작되고 하부수위 감지부표(H3)에서 수위를 감지하면 글리세린의 배출을 완료하는 제5 공정으로 이루어진 제1 단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)과,
    상기 제1 단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)과 동일하게 가동하는 제2 분리탱크(4)에 의한 제2 단계 바이오디젤 제조공정(BD-2) 및 제3 분리탱크(4)에 의한 제3 단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)이 순차적으로 연속하여 수행되는 것으로 이루어지되,
    상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)의 제3공정에서 반응혼합물의 투입이 완료될 때, 제2 분리탱크(4)에 의한 제2단계 바이오디젤 제조공정(BD-2)의 원료를 공급하기 시작되며, 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1)의 제4공정에서 바이오디젤이 배출될 때 제3 분리탱크(4)에 의한 제3단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)의 원료을 공급하기 시작되면서 상기 제1단계 바이오디젤 제조공정(BD-1), 제2단계 바이오디젤 제조공정(BD-2) 및 제3단계 바이오디젤 제조공정(BD-3)이 순차적으로 연속하여 수행되며,
    상기 제4 공정에서 바이오디젤층 감지센서(Bs)와 글리세린층 감지센서(Gs)에는 9v의 전압의 전원을 인가하는 것으로 바이오디젤층 감지센서(Bs) 및 글리세린층 감지센서(Gs)는 센서 각각의 아래측 선단 부위가 바이오디젤층과 글리세린층의 경계면에 근접하게 위치되며, 다수개 설치되되 각각의 센서 아래측 선단 부위는 서로 상이한 높이(위치)가 되어 바이오디젤층과 글리세린층을 인식하고,
    제5 공정의 글리세린의 배출은 글리세린을 일정량 잔존하도록 남기고 완료하는 것을 특징으로 하는 바이오디젤 제조반응기와 전기전도도를 이용한 바이오디젤 연속 생산 시스템에 의한 바이오디젤 연속 생산방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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