KR20020034712A - 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법 - Google Patents

미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20020034712A
KR20020034712A KR1020000065189A KR20000065189A KR20020034712A KR 20020034712 A KR20020034712 A KR 20020034712A KR 1020000065189 A KR1020000065189 A KR 1020000065189A KR 20000065189 A KR20000065189 A KR 20000065189A KR 20020034712 A KR20020034712 A KR 20020034712A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
rice bran
combustion engine
methyl alcohol
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020000065189A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100398810B1 (ko
Inventor
이지형
오영택
이강수
이남형
이시형
Original Assignee
이지형
이광종
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이지형, 이광종 filed Critical 이지형
Priority to KR10-2000-0065189A priority Critical patent/KR100398810B1/ko
Publication of KR20020034712A publication Critical patent/KR20020034712A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100398810B1 publication Critical patent/KR100398810B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Abstract

개시된 내용은 경유용 내연기관의 대체연료로 국산 유지자원인 쌀겨에서 얻은 미강유나 산가가 높은 폐식용유를 메탄올로 에스테르화하여 식물성연료를 얻음으로써 폐기에 따른 자원의 낭비를 막고 폐자원의 효율적인 이용을 도모한 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 경유용 내연기관의 대체연료로 이용할 수 있으므로 이는 폐자원의 효율적인 이용을 도모하여 자원재활용으로 인한 경제성을 증진한다. 이와 같이, 본 발명은 쌀겨를 식용유지자원 이외의 용도에 사용함으로써 대체에너지 이용의 폭을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라, 미강유등 고산가의 식용유를 이용하여 제조된 식물성의 연료는 배기가스의 발생이 적어 대기오염을 방지할 수 있는 차세대의 환경연료로 각광받을 것으로 전망된다.

Description

미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법{Method for making vegetable fuel for an internal-combustion engine}
본 발명은 식물성 폐유를 사용하여 내연기관용 연료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 경유용 내연기관의 대체연료로 국산 유지자원인 쌀겨에서 얻은 미강유나 산가가 높은 폐식용유를 메탄올로 에스테르화하여 식물성연료를 얻음으로써 폐기에 따른 자원의 낭비를 막고 폐자원의 효율적인 이용을 도모하여 자원재활용으로 인한 경제성을 증진할 수 있는 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 벼를 도정하여 백미를 얻는 과정에서 쌀겨(미강)가 부산물로 얻어지며, 우리나라에서는 매년 생산되고 있는 쌀 500만톤을 기준으로 할 때 쌀겨는 8%정도 약 40만톤이 생산된다. 이중 20∼30%가 착유되어 일부가 고급 식용유(현미유)로 얻어지나 대부분이 유효하게 활용되지 못하고 있는 실정이다. 이는 쌀겨가도정후 자체의 산패현상에 의해서 다른 식용유와 달리 고산가의 원유가 되며, 이에 따라 정제과정에서 다량의 식용화할 수 없는 조지방산 등의 부산물이 발생하기 때문이다. 아래 표1은 쌀겨의 성분을 분석한 도표이다.
표 1. 쌀겨의 성분
항 목 % 비 고
수 분산 가조지방조단백조섬유조회분 13.1-17.213.19.29.1
식용유를 이용한 바이오 디젤유 생산에 관한 종래기술로는 "식물유로부터 바이오 디젤유 생산에 관한 문헌(Bio resource Technology 50(153)1944)"과, "디젤기관의 대체연료 이용에 관한 연구Ⅲ(에스테르연료 연소특성해석, 오영택외 2인 한국자동차공학회지 제11권 제5호 PP31-43 1989년)"등 많은 문헌이 소개되고 있으나, 이들은 대부분 생산수율이 높지 않고 연소율이 낮은 단점을 지니고 있다. 한편, 미강유와 같이 고산가의 식물유에 대해서는 실질적인 제조기술이 확립되어 있지 않은 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 쌀겨에서 얻은 미강유나 산가가 높은 폐식용유를 메탄올로 에스테르화하여 내연기관용 식물성연료를 얻음으로써 고갈되어 가는 값비싼 연료를 대체할 수 있는 저공해 고효율의 대체연료를 생산하는 한편 폐자원의 효율적인 이용을 도모하기 위한 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법을 제공하는 데있다.
도 1은 본 발명에 따른 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법의 공정을 순차적으로 보여주는 공정도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법은 내연기관용 식물성 연료를 제조하는 방법에 있어서, 원료유지의 불순물을 제거하고 PTSA촉매를 투입한 후 메칠알콜을 가열하여 가스상태로 주입하면서 반응시키는 1차 에스테르반응단계; 촉매로 수산화나트륨을 첨가하여 메칠알콜과 혼합한 후 교반하여 반응시키고 정치하여 하부의 조글리세린을 분리하는 2차 에스테르반응단계; 상기 2차 에스테르반응을 거쳐 얻은 메칠에스테르를 온수로 수세하고 가온하여 탈수하는 수세/탈수단계; 및 탈수가 끝나면 증류하여 메칠에스테르를 회수하는 증류회수단계를 포함한다.
본 발명은 산가가 높은 미강유를 먼저 유리지방산을 일정 함량이하로 낮추는 유지 정제과정을 거치지 않고, 메칠에스테르공정을 2단계로 나누어 유리지방산을 먼저 에스테르화하고 나머지 중성유를 에스테르화하여 효율적으로 바이오 디젤유의 생산성을 증진시키게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법의 공정을 순차적으로 보여주는 공정도이다. 이제, 이 도면의 공정순서를 참조하면서 본 발명의 식물성 연료가 생산되는 과정을 순차적으로 설명하고자 한다.
◎ 1차 에스테르 반응
원료유지의 불순물을 제거하고 PTSA 촉매를 투입한 후 메칠알콜을 가열하여 가스상태로 주입하면서 산가가 2이하로 떨어질 때까지 반응시킨다. 이때, 투입되는 원료유지는 미강유나 폐식용유가 사용되며, 그 산가에 제한을 두지 않는다. (단계100,102)
◎ 2차 에스테르 반응
1차 에스테르 반응이 완료되면, 촉매로 수산화나트륨을 첨가하여 메칠알콜과 혼합한 후 70℃에서 3시간 교반하여 반응시키고 정치하여 하부의 조글리세린을 분리한다.(단계104,106)
◎ 수세, 탈수
양질의 메칠에스테르를 얻기 위해서는 정제과정을 거쳐야 하는데, 이를 위해 2차 에스테르 반응을 거쳐 얻은 메칠에스테르를 온수로 수세하고 110℃까지 가온하여 탈수한다.(단계108,110)
◎ 증류
탈수가 끝나면 감압상태에서 200℃로 증류하여 메칠에스테르를 회수한다. 이상과 같은 과정들을 거쳐 고효율의 식물성 연료를 얻게 된다.(단계112,114)
이상의 과정들이 일어나는 반응기는 가열 및 냉각을 위한 온도조절수단이 장치되어 있으며, 이와 더불어 별도로 메칠알콜을 가스상태로 주입할 수 있는 가스 발생수단이 구비되어 있다.
이제부터는, 이상에서 개략적으로 설명한 본 발명의 식물성 연료제조방법에대해 실시예들을 통해 보다 구체적으로 살펴보고자 한다.
<실시예 1>
미강유 1,000g(산가 56)을 4구 환저플라스크에 넣고 촉매(PTSA) 3g을 투입한 후 메탄올을 기체상태로 투입하면서 교반했다. 이때, 반응온도는 120±10℃로 하였으며, 반응온도중에 산가를 측정하여 산가 1.8에서 반응을 중단했다. 반응이 끝난후 냉각을 시작하여 70℃까지 냉각한 후 메탄올 210g에 가성소다 6g을 용해하여 투입한 후 환류냉각기를 설치하고 교반을 하면서 4시간 반응시켰다. 이때, 반응온도를 72±2℃였다. 반응이 끝난 후 정치하여 조글리세린을 제거한 후 90℃의 물로 3회 수세를 했다. 증류관에 메칠에스테르를 투입한 후 감압하에서 120℃까지 탈수를 한 다음 증류를 했다. 이때, 증류온도는 185℃에서 시작하여 220℃까지 증온했다. 그 결과 반제품은 925g, 증류한 메칠에스테르는 887g을 얻었다.
<실시예 2>
폐식용유 1000g(산가 26)을 4구 환저플라스크에 넣고 촉매(PTSA) 3g을 투입한 후 메탄올을 기체상태로 투입하면서 교반했다. 이때, 반응온도는 120±10℃로 하고 산가 0.6에서 반응을 중단했다. 그런 다음, 70℃까지 냉각한 후 메탄올 275g에 가성소다 5g을 용해하여 투입한 후 72±2℃에서 4시간 반응시켰다. 반응이 끝난 후 정치하여 조글리세린을 제거한 후 90℃의 물로 3회 수세했다. 그리고, 증류관에 메칠에스테르를 넣고 감압하여 탈수했다. 그리고, 그것을 180℃에서 시작하여 200℃까지 증온하면서 증류하여 893g의 메칠에스테르를 얻었다.
위와 같은 공정들을 거쳐 얻은 본 식물성 연료의 특성이 표 2에 표시되어 있다.
표 2. 본 식물성 연료의 이화학적 특성
시험항목 기준(석유사업법) 시험결과 시험방법
인화점(℃) 40이상 178 KS M2010-99
동점도(40℃, cst) 1.9 - 5.5 4.182 KS M2010-99
유동점(℃) 0이하 (-)2.5 KS M2010-99
10%잔유의잔류탄소분(무게%) 0.15이하 0.08 KS M2010-99
회분(무게%) 0.02이하 0.01이하 KS M2010-99
황분(무게%) 0.05이하 0.00 KS M2010-99
증류성상(90%)유출온도(℃) 360이하 339.7 KS M2010-99
세탄지수 45이상 57 KS M2010-99
비중(15/4℃) - 0.8794 KS M2010-99
발열량(cal/g) - 9,460 KS M2010-99
이상 서술한 바와 같이, 본 발명은 국산 유지자원인 쌀겨에서 얻은 미강유나 산가가 높은 폐식용유를 메탄올로 에스테르화하여 식물성연료를 얻음으로써 경유용 내연기관의 대체연료로 이용할 수 있는 효과를 지닌다. 특히, 이는 폐기에 따른 자원의 손실을 방지하고 폐자원의 효율적인 이용을 도모하여 자원재활용으로 인한 경제성을 증진할 수 있는 잇점을 부여한다. 이와 같이, 본 발명은 쌀겨를 식용유지자원 이외의 용도에 사용함으로써 대체에너지 이용의 폭을 넓힐 수 있을 뿐만 아니라, 미강유등 고산가의 식용유를 이용하여 제조된 식물성의 연료는 배기가스의 발생이 적어 대기환경개선에 기여할 수 있는 차세대의 환경연료가 될 것이다.

Claims (3)

  1. 내연기관용 식물성 연료를 제조하는 방법에 있어서,
    원료유지의 불순물을 제거하고 PTSA촉매를 투입한 후 메칠알콜을 가열하여 가스상태로 주입하면서 반응시키는 1차 에스테르반응단계;
    촉매로 수산화나트륨을 첨가하여 메칠알콜과 혼합한 후 교반하여 반응시키고 정치하여 하부의 조글리세린을 분리하는 2차 에스테르반응단계;
    상기 2차 에스테르반응을 거쳐 얻은 메칠에스테르를 온수로 수세하고 가온하여 탈수하는 수세/탈수단계; 및
    탈수가 끝나면 증류하여 메칠에스테르를 회수하는 증류회수단계를 포함하는 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투입되는 원료유지는 미강유 및 폐식용유인 것을 특징으로 하는 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료제조방법
  3. 제 1항에 있어서, 상기 1차 에스테르반응단계에서는 PTSA촉매하에 메칠알콜을 가스상태로 주입하면서 반응시켜 산가를 2이하로 낮춘 다음, 2단계로 수산화나트륨 촉매하에 메칠알콜을 혼합하여 교반하면서 반응시키므로써 에스테르반응을 종결시키는 것을 특징으로 하는 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성 연료 제조방법
KR10-2000-0065189A 2000-11-03 2000-11-03 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법 KR100398810B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0065189A KR100398810B1 (ko) 2000-11-03 2000-11-03 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0065189A KR100398810B1 (ko) 2000-11-03 2000-11-03 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020034712A true KR20020034712A (ko) 2002-05-09
KR100398810B1 KR100398810B1 (ko) 2003-09-19

Family

ID=19697120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0065189A KR100398810B1 (ko) 2000-11-03 2000-11-03 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100398810B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762107B1 (ko) * 2006-09-08 2007-10-04 주식회사 넥스오일 식용유를 원료로 한 바이오디젤의 제조방법
KR100787495B1 (ko) * 2006-04-18 2008-01-16 조화현 생물경유의 제조방법
KR100969932B1 (ko) * 2008-05-29 2010-07-14 현점화 음식물 쓰레기를 이용한 대체연료의 제조방법 및 그제조장치
KR101413674B1 (ko) * 2013-02-28 2014-07-04 (주)신흥유업 원심 박막 증발장치
CN116445191A (zh) * 2023-03-06 2023-07-18 北京工业大学 一种可再生代用燃料的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990024530A (ko) * 1997-09-03 1999-04-06 정순택 대두유 또는 폐식용유를 이용한 식물성연료의 제조방법 및 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100787495B1 (ko) * 2006-04-18 2008-01-16 조화현 생물경유의 제조방법
KR100762107B1 (ko) * 2006-09-08 2007-10-04 주식회사 넥스오일 식용유를 원료로 한 바이오디젤의 제조방법
KR100969932B1 (ko) * 2008-05-29 2010-07-14 현점화 음식물 쓰레기를 이용한 대체연료의 제조방법 및 그제조장치
KR101413674B1 (ko) * 2013-02-28 2014-07-04 (주)신흥유업 원심 박막 증발장치
CN116445191A (zh) * 2023-03-06 2023-07-18 北京工业大学 一种可再生代用燃料的制备方法
CN116445191B (zh) * 2023-03-06 2024-05-28 北京工业大学 一种可再生代用燃料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100398810B1 (ko) 2003-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rezania et al. Review on transesterification of non-edible sources for biodiesel production with a focus on economic aspects, fuel properties and by-product applications
CN101198677B (zh) 使用脂肪酸制备脂肪酸烷基酯的方法和设备
CN101067091B (zh) 一种由高酸值原料固相催化连续制备生物柴油的工艺
US7666234B2 (en) Process for the preparation of fatty acid methyl ester from triglyceride oil by transesterification
EP1996680B1 (en) Improved process for the preparation of fatty acid methyl ester (biodiesel) from triglyceride oil through transesterification
US10961473B2 (en) Process for producing biodiesel and related products
RU2503714C2 (ru) Совмещенный способ получения биотоплив из различных типов сырья и родственных продуктов
CN103451027B (zh) 利用废弃油脂制备生物柴油的酯化方法
CN102382716A (zh) 一种用高酸价废弃油脂制取生物柴油的方法及其设备
CN102257108B (zh) 甲磺酸用于制备脂肪酸酯的方法
CN101177617B (zh) 一种制备生物柴油的工艺方法
CN100417710C (zh) 动植物油料生产生物柴油的催化裂化方法
KR100398810B1 (ko) 미강유 및 폐식용유를 이용한 내연기관용 식물성연료제조방법
Casanave et al. Diesel fuels from biomass
CN101338213A (zh) 一种生物基柴油及其制备方法
KR19990024530A (ko) 대두유 또는 폐식용유를 이용한 식물성연료의 제조방법 및 장치
KR100447283B1 (ko) 동물성 기름을 이용한 바이오디젤유의 제조방법
CN101104810A (zh) 一种生物柴油的制备方法
Blinová et al. Biodiesel production from waste cooking oil in laboratory scale
Piloto-Rodriguez et al. By-products from the vegetable oil industry as a feasible source for biofuels production and pollution reduction
CN101508904A (zh) 生物柴油的生产方法
CN201321448Y (zh) 生产生物柴油的成套设备
CN103881827A (zh) 一种用生物油脂制备生物柴油的方法
Ahmed et al. Biodiesel from Vegetable Oil with Ethanol Using Eggshell as Heterogeneous Catalyst
KR100959384B1 (ko) 가스화 반응기 및 이를 이용한 바이오디젤 원료의 전처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120906

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130904

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee