KR102478550B1 - 바이오매스로부터 고순도 노말파라핀의 제조방법 - Google Patents

바이오매스로부터 고순도 노말파라핀의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오매스로부터 수소처리공정, 이성질화 공정, 유사이동층 흡착분리공정으로 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀을 제조하는, 바이오매스로부터 고순도 노말파라핀을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

바이오매스로부터 고순도 노말파라핀의 제조방법 {Method for producing high purity normal paraffin from biomass}
본 발명은 바이오매스(biomass)로부터 고순도의 노말파라핀(n-paraffin)을 제조하는 방법으로서, 원료인 상기 바이오매스로부터 수소처리공정(Hydro-treatment), 이성질화 공정 (isomerization), 유사이동층 흡착분리공정(SMB: Simulated Moving Bed)을 통하여 순도가 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀을 정제하는 방법에 관한 것이다.
바이오매스는 태양 에너지를 받아 유기물을 합성하는 식물체와 이들을 식량으로 삼는 동물 및 미생물 등의 생물유기체를 총칭하는 것으로서, 상기 생물유기체의 대사 부산물에까지 확장될 수 있다. 본 발명의 원료인 바이오매스는 식용 또는 비식용 유지로서, 식용 유지는 팜유, 대두유, 카놀라유, 옥수수유, 해바라기유 등이 있고, 비식용유지는 폐식용유 (used cooking oil), 동물성 유지 (animal fat), 조류 (algae), 견과류 껍질, 생활폐기물에서 나오는 바이오 매스, 산업폐기물에서 나오는 바이오매스, 톨유 및 톨유 피치 (pitch) 등이 있다.
상기와 같은 바이오매스는 화석연료의 고갈 및 이산화탄소 배출에 의한 온난화 문제 등에 대비하기 위하여, 바이오연료(bio fuel)와 같은 화학적 에너지로 전환될 수 있으며 화석연료의 대체제로서, 그 활용 방법에 관한 개발 및 연구가 전세계적으로 활발히 진행 중에 있다.
기존에 수행된 바이오매스의 에너지 회수 및 활용에 관한 기술로는 하기와 같은 기술이 있었다. US 5,874,263 에서는 혐기성 발효를 통해 바이오매스를 휘발성 지방산 또는 그의 금속염으로 제조하는 방법을 개시하였고, US 7,351,559에서는 바이오매스를 발효시켜 아세틱산 및 아세테이트를 제조하고, 이를 에스테르화 반응시켜 에틸아세테이트를 제조한 뒤, 수소화시킴으로써, 연료로서 사용할 수 있는 에탄올을 제조하는 방법을 개시하였다. 현재까지 바이오매스 활용과 관련하여 위 두 기술과 같이 연료 및 각종 화합물을 제조하는 다양한 방법들이 특허 및 논문을 통해 개시되어 있다.
또한 바이오 연료를 제조하는 기술 중에는 동·식물성 유지의 수소처리를 통해 제조하는 기술이 있는데, 그 중 대표적인 기술이 Green diesel 혹은 HVO (Hydro-treated Vegetable Oil) 제조 공정이다. 이 공정은 동·식물성 유지를 원료로하여 수소화분해처리(hydrocracking), 탈산소화처리(deoxygenation) 및 수소첨가처리(hydrogenation)를 포함하는 수소처리공정(Hydro-treatment)을 통해 노말파라핀을 제조하고, 제조된 노말파라핀을 이성질화 반응 (isomerization) 을 시킴으로써 디젤을 제조하는 공정이다.
상기 공정의 중간 생성물인 노말파라핀의 경우, 왁스, 양초, 합성세제에 포함되는 직쇄형 알킬벤젠, 2차 세제용 알코올 등의 원료, 계면활성제인 파라핀 술폰산염의 원료, 및 염화파라핀의 원료로 널리 사용될 수 있다. 하지만 수소처리공정을 통한 바이오매스로부터의 노말파라핀 제조 시 상기 수소처리공정 중 수소화분해처리를 위해 반응 온도를 상승시킬 필요가 있는데, 상기 반응 온도를 상승시킴에 따라 노말파라핀의 흐름에 부반응 생성물이 증가하여, 생성물인 상기 노말파라핀의 순도가 낮아지는 단점이 있다.
이에 대해, 한국 등록특허 제10-1922614호에서 위계다공성 베타 제올라이트 촉매를 통해 수첨분해반응(hydrocracking, 또는 수소화분해처리라 한다)처리함으로써 상기 제올라이트 결정 내에서의 반응물 및 생성물이 머무르는 시간을 단축시켜 이차적인 수첨분해반응을 억제하여 노말파라핀을 고수율로 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 생성물인 노말파라핀의 순도에 있어서 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 노말파라핀의 순도를 향상시키고 그 효율성을 개선시키기 위하여 고안된 것으로서, 바이오매스로부터 수소처리공정, 이성질화 공정, 유사이동층 흡착분리공정을 통해 상승된 온도에서도 순도가 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀을 친환경적인 방법으로 제조 및 정제하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 지방산의 탄소수가 주로 16~18개인 트리글리세라이드 (triglyceride)로 구성된 및/또는 이를 포함하는 바이오매스를 원료로서 수소처리공정 및 이성질화 공정에 투입하여 노말파라핀과 이소파라핀의 혼합물로 전환하는 1 단계,
상기 1 단계에서 전환된 노말파라핀과 이소파라핀의 혼합물로부터 증류공정을 통하여 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름을 분리하는 2 단계, 및
상기 2 단계에서 분리된 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름을 유사이동층 흡착분리공정에 주입하여 탄소수가 10~13개의 범위를 나타내면서 순도 99wt% 이상인 노말파라핀을 포함하는 흐름으로 정제하는 3단계를 포함하는 바이오매스로부터 고순도 노말 파라핀을 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 1 단계의 수소처리공정에서는 상기 바이오매스에 수소화분해처리, 탈산소화처리 및 수소첨가처리를 실시하며, 이어서 이성질화 공정에서는 상기 수소처리 공정으로부터 생성된 흐름을 주입하여 이성질화반응과 수첨분해반응을 실시한다.
상기 수소처리공정을 통해 원료인 상기 바이오매스로부터 순도 90wt% 이상의 탄소수가 15~18개인 노말파라핀을 포함하는 파라핀 흐름으로 전환하고, 상기 이성질화 공정을 통해 상기 수소처리공정으로부터 전환된 파라핀 흐름을 탄소수가 8~18개인 노말파라핀과 이소파라핀의 혼합물로 전환한다.
상기 수소처리공정으로부터 생성된 흐름으로부터 물 및 라이트가스(CO, CO2, C3H8 및 H2 중 어느 하나 이상을 포함)를 분리하고, 상기 물 및 라이트가스를 전체 공정 밖(외부)으로 배출함으로써 상기 흐름으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
상기 2 단계에서는, 상기 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물을 상기 증류공정을 통해 탄소수 10~13개의 노말파라핀과 이소파라핀 흐름으로 분리해낸다. 이때 상기 증류공정에서 분리된 탄소수 10개 미만의 흐름은 바이오항공유 혹은 바이오납사 탱크로 이송될 수 있고, 탄소수 13개 초과의 흐름은 그린 디젤 (green diesel) 탱크로 이송 될 수 있다.
상기 3 단계의 유사이동층 흡착분리공정에서는 상기 2단계에서 분리된 탄소수 10~13개의 흐름으로부터 노말파라핀 외 물질을 분리함으로써, 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀과 상기 노말파라핀 외 물질로서 라피네이트(raffinate)를 제조한다. 상기 라피네이트는 상기 탄소수 10~13개의 노말파라핀이 제거된 탄소수 10~13개의 탄화수소 혼합물로서 이소파라핀을 포함하는 흐름이다. 상기 분리된 라피네이트는 바이오 항공유로 사용이 가능하므로 바이오 항공유 탱크로 주입된다.
종래에 있는 수소처리공정과 이성질화 공정만으로는 바이오매스로부터 순도가 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀을 제조하는 것이 어렵다. 본 발명은 기존 석유기반 유분에 대해서만 적용이 되었던 유사이동층 흡착분리공정 기술을 바이오매스 기반 유분 제조 공정에 적용함으로써 고온에서도 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀 제조를 실현시켰다.
도 1은 본 발명의 제조공정에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 제조방법을 실시하기 위하여 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 다른 식으로 정의되지 않는 한, 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며, 일반적으로 본 발명에서 사용된 명명법 및 방법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본 발명의 1단계에서는 지방산의 탄소수가 주로 16~18개인 트리글리세라이드 (triglyceride)로 구성된 바이오매스를 수소처리공정에 의해 순도 90wt% 이상의 탄소수가 15~18개인 노말파라핀을 포함하는 파라핀 흐름으로 전환하고, 상기 전환된 파라핀 흐름을 이성질화 공정을 통해 탄소수가 8~18개인 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물로 전환한다. 2단계에서는 증류공정을 통하여 상기 탄소수 8~18개인 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물로부터 탄소수 10~13개인 흐름을 분리하고, 3단계에서는 상기 분리된 탄소수 10~13개의 흐름을 유사이동층 흡착분리공정에 주입하여 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀으로 제조한다.
본 발명에서는 폐식용유를 실험 원료로서 사용하였다. 상기 폐식용유는 원료탱크(Feed Tank, 101)에서 pumping을 통해 수첨처리 반응기(102)로 투입되어 하기 운전조건 하에서 수소(12)와 반응하게 된다.
상기 수첨처리 반응기(102)에서의 반응을 통해 생성된 물질은 기액분리기(gas-liquid separator, 103)에서 라이트가스(13)와 액상생성물(14)로 분리된다.
상기 액상생성물(14)은 다시 유수분리기(oil-water separator, 104)에서 오일(oil, 16)과 물(water, 15)로 분리되는데, 이때 oil(16)은 이성질화 반응기(105)에 주입되어 하기 운전조건하에서 수소와 반응하게 된다. 상기 오일(16)은 탄소수 15~18개의 탄화수소 화합물로서 노말파라핀을 포함하는 흐름이다.
상기 이성질화 반응물이 증류장치(Distillation unit, 200)를 통과함으로써, 순도 61~89wt% 수준의 탄소수 10~13개의 노말 파라핀 유분을 포함하는 파라핀 흐름(23)을 얻을 수 있다.
상기 파라핀 흐름(23)은 유사이동층 흡착분리공정(300)을 통과하면서 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀 흐름(31)과 주로 이소파라핀으로 구성된 라피네이트 흐름(32)으로 분리된다.
본 발명의 비교예 및 실시예에서 실시한 수소처리공정의 조건은 반응온도 330 ℃, 반응 압력 8Mpa, LHSV는 1.0h-1, H2/Oil ratio 300N(cm3/ cm3), NiMoS(담체(support): Al2O3) 촉매를 사용하며, 모든 비교예와 실시예에 동일하게 적용하였다.
이성질화 공정의 조건은 반응 압력 5Mpa, LHSV 2.0h-1, H2/Oil ratio 300N(cm3/ cm3), 백금(담체(support): zeolite) 촉매를 사용하는 것이며, 모든 비교예와 실시예에 동일하게 적용하였다. 다만 각 비교예와 실시예에 따라 온도 조건을 달리하였다.
SMB 공정은 실시예에만 적용하였으며 운전 조건의 경우 zeolite 5A 흡착제, n-hexane 탈착제, 온도 180 ℃, 압력 2MPa를 각 실시예에서 동일하게 적용하였다.
각 비교예 및 실시예의 운전 조건의 차이를 하기 표 1에 나타냈다.
Figure 112020124294491-pat00001
상기 표 1과 같이, 본 발명의 비교예는 기존 기술을 모사한 것으로서, SMB 공정이 적용되지 않았으며, 본 발명을 모사한 실시예에서는 상기 SMB 공정을 적용하였다.
상기 비교예 및 실시예에 따른 최종생성물의 조성 분석은 Gas chromatography 분석을 이용하였다. 조성분석을 통해 비교예와 실시예로부터 생성된 결과물의 노말파라핀의 순도(조성)를 확인하였다. 그 결과는 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.
표 2와 표 3에서 노말파라핀 외 물질들은 이소파라핀이 대부분이며 소량의 나프텐(naphthene) 및 방향족 (aromatic) 화합물을 포함하고 있다.
Figure 112020124294491-pat00002
상기 표 2에 기재된 비교예들은 종래 기술로서, SMB 공정을 적용하지 않고 수소처리공정과 이성질화공정을 통해 제조한 흐름 중 최종생성물의 노말파라핀 함량과 노말파라핀 이외의 물질들의 함량을 나타낸 것이다. 이성질화 공정에서는 반응 온도를 상승시킬 경우, 상기 표 2의 비교예들과 같이, 노말파라핀 외 물질들의 양이 증가하여 탄소수 10~13개 노말파라핀 순도가 감소하게 된다.
Figure 112020124294491-pat00003
상기 표 3에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술로서, 수소처리공정과 이성질화공정을 통해 제조한 흐름을 SMB 공정까지 적용한 것으로써, 최종생성물의 노말파라핀 함량과 노말파라핀 이외의 물질들의 함량을 나타낸 것이다. 상기 실시예에서는 이성질화 공정의 반응 온도와 상관없이, 후단 SMB를 통해 노말파라핀 외 물질들을 분리할 수 있기 때문에, 반응 온도와 무관하게 순도가 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀 흐름을 제조할 수 있었다.
11 N2
12 H2
13 라이트가스
14 액상생성물
15 물(Water)
16 오일 흐름(Oil stream)(C15~C18)
21 탄소수 10개 미만의 파라핀 흐름
22 탄소수 13개 초과의 파라핀 흐름
23 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름(노말파라핀 순도: 61~89wt%)
31 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름(노말파라핀 순도: 99wt%이상)
32 라피네이트(이소파라핀)
100 HVO용 수소처리 및 이성질화 공정(Hydro-treatment & isomerization unit for HVO)
101 원료 탱크(Feed tank)
102 수첨처리 반응기(Hydro-treating reactor)
103 기액분리기(Gas-liquid Separator)
104 유수분리기(Oil-water separator)
105 이성질화 반응기(Isomerization reactor)
200 증류장치(Distillation Unit)
300 유사이동층 흡착분리공정(SMB unit)
301 유사이동층 흡착분리기(SMB)

Claims (6)

  1. 지방산의 탄소수가 16~18개인 트리글리세라이드 (triglyceride)로 구성된 바이오매스를 원료로서 수소처리공정 및, 상기 수소처리공정으로부터 전환된 파라핀 흐름을 탄소수가 8~18개인 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물로 전환하는 이성질화공정에 투입하여 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물로 전환하는 1단계,
    상기 1단계에서 전환된 노말파라핀과 이소파라핀 혼합물로부터 증류공정을 통하여 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름을 분리하는 2단계, 및
    상기 2단계에서 분리된 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름을 유사이동층 흡착분리공정에 주입하여 순도 99wt% 이상인 탄소수 10~13개의 노말파라핀으로 정제하는 3단계를 포함하는 바이오매스로부터 고순도 노말 파라핀을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1 단계에서의 수소처리공정은 원료인 상기 바이오매스를 수소화분해처리, 탈산소화처리 및 수소첨가처리 시켜 상기 바이오매스로부터 순도 90wt% 이상의 탄소수가 15~18개인 노말파라핀을 포함하는 파라핀 흐름으로 전환하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 고순도 노말 파라핀을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수소처리공정으로부터 생성된 흐름으로부터 물 및 라이트가스를 분리하고, 상기 물 및 라이트가스를 공정 밖으로 배출함으로써 상기 흐름으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 고순도 노말 파라핀을 제조하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 2 단계의 증류공정에서 분리되는 탄소수 10개 미만의 흐름은 바이오항공유 혹은 바이오납사 탱크로 이송되고, 탄소수 13개 초과의 흐름은 그린 디젤 (green diesel) 탱크로 이송 되는 것을 포함하는 바이오매스로부터 고순도 노말 파라핀을 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 3 단계의 유사이동층 흡착분리공정에서는 탄소수 10~13개의 파라핀 흐름으로부터 상기 탄소수 10~13개의 노말파라핀이 제거되어 정제된 라피네이트를 항공유 탱크로 주입하는 것을 특징으로 하는 바이오매스로부터 고순도 노말파라핀을 제조하는 방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100517748B1 (ko) 1996-07-26 2006-01-12 앵스띠뛰 프랑세 뒤 뻬뜨롤 가압스윙및4개의흡착기를사용한기체상흡착에의한이소알칸/n-알칸의분리방법
US20080159928A1 (en) 2006-12-29 2008-07-03 Peter Kokayeff Hydrocarbon Conversion Process
US20090031617A1 (en) 2007-07-26 2009-02-05 Chevron U.S.A. Inc. Paraffinic Biologically-Derived Distillate Fuels With Bio-Oxygenates For Improved Lubricity And Methods Of Making Same
US20100256428A1 (en) 2009-04-07 2010-10-07 Gas Technology Institute Hydropyrolysis of biomass for producing high quality liquid fuels
JP2011068728A (ja) 2009-09-24 2011-04-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp 炭化水素油及び潤滑油基油の製造方法
JP2012523473A (ja) 2009-04-07 2012-10-04 ガス、テクノロジー、インスティチュート 高品質液体燃料を製造するためのバイオマスの水素化熱分解

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR790001551B1 (ko) * 1976-10-16 1979-10-30 로버트 엠. 바라타 이소파라핀으로부터 n-파라핀의 분리방법
FR2908781B1 (fr) * 2006-11-16 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Procede de desulfuration profonde des essences de craquage avec une faible perte en indice d'octane
SG10201803633UA (en) * 2018-04-30 2019-11-28 Green Technology Research Co Ltd Process using bio-based material and the products thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100517748B1 (ko) 1996-07-26 2006-01-12 앵스띠뛰 프랑세 뒤 뻬뜨롤 가압스윙및4개의흡착기를사용한기체상흡착에의한이소알칸/n-알칸의분리방법
US20080159928A1 (en) 2006-12-29 2008-07-03 Peter Kokayeff Hydrocarbon Conversion Process
US20090031617A1 (en) 2007-07-26 2009-02-05 Chevron U.S.A. Inc. Paraffinic Biologically-Derived Distillate Fuels With Bio-Oxygenates For Improved Lubricity And Methods Of Making Same
US20100256428A1 (en) 2009-04-07 2010-10-07 Gas Technology Institute Hydropyrolysis of biomass for producing high quality liquid fuels
JP2012523474A (ja) 2009-04-07 2012-10-04 ガス、テクノロジー、インスティチュート 高品質液体燃料を製造するためのバイオマスの水素化熱分解
JP2012523473A (ja) 2009-04-07 2012-10-04 ガス、テクノロジー、インスティチュート 高品質液体燃料を製造するためのバイオマスの水素化熱分解
JP2011068728A (ja) 2009-09-24 2011-04-07 Jx Nippon Oil & Energy Corp 炭化水素油及び潤滑油基油の製造方法

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