KR20120089918A - Preparing method of bio-diesel from bio-oils of high acid value using acid-base catalyst combinations - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A producing method of bio-diesel from high acid-value bio-oil using an acid-base composite catalyst is provided to improve the selectivity and the reaction stability of the bio-diesel. CONSTITUTION: A producing method of bio-diesel from high acid-value bio-oil using an acid-base composite catalyst comprises a step of reacting the high acid-value bio-oil and methanol using a composite catalyst to obtain the bio-diesel. The composite catalyst contains 5-50wt% of solid acid catalyst, 5-50wt% of solid base catalyst, and 10-50wt% of alumina sol, silica sol, or their compound. The solid acid catalyst is selected from acidic zeolite, acidic clay, heteropoly acid, or acidic composite metal oxide. The solid base catalyst is selected from alkaline earth metal oxide, rare earth metal oxide, basic zeolite, or hydrotalcite.

Description

산-염기 복합 촉매계를 이용하여 고산가 바이오 오일로부터 바이오 디젤을 제조하는 방법{Preparing method of Bio-diesel from bio-oils of high acid value using Acid-base catalyst combinations}Preparing method of Bio-diesel from bio-oils of high acid value using Acid-base catalyst combinations}

본 발명은 산성과 염기성을 갖는 고체 촉매군 각각으로 부터 1개 이상의 산성 촉매와 1개 이상의 염기성 촉매의 조합으로 산-염기 복합 촉매계를 구성하고, 이를 이용하여 산가 5 이상의 고산가 바이오 오일로부터 바이오 디젤을 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention constructs an acid-base composite catalyst system using a combination of at least one acidic catalyst and at least one basic catalyst from each of a solid catalyst group having an acidic and basic acid, and uses the same to obtain biodiesel from a high acidic biooil having an acid value of 5 or more. It relates to a method for producing efficiently.

동식물 자원에서 분리한 바이오 오일로부터 제조되는 바이오 디젤은 재생 가능한 녹색 연료로서, 중요한 미래 에너지원 중 하나로 주목받고 있다. 현재는 일반적으로 석유기반 디젤에 비해 제조비용이 높지만, 생분해성, 무독성, 연소 시 미세먼지 및 황성분의 배출이 대폭 줄어든다는 측면에서 장점을 가진다. 또한 연소 시 발생하는 이산화탄소를 원료작물의 재배를 통해서 흡수할 수 있으므로 이산화탄소의 배출량을 대폭 줄일 수 있다는 점에서 지구 온난화에 대한 대응이 가능한 청정연료라고 할 수 있다. 이에 따라 상업적 수준에서 바이오 오일과 메탄올로부터 바이오 디젤이 제조되고 있으며, 생산성과 경제성, 제품의 성능을 향상시키기 위한 혁신 기술개발이 지속적으로 시도되고 있다.Biodiesel, made from bio-oils isolated from animal and plant resources, is a renewable green fuel and is one of the important future energy sources. Currently, manufacturing costs are generally higher than those of petroleum-based diesel, but they have advantages in terms of biodegradability, nontoxicity, and significantly reduced emissions of fine dust and sulfur components during combustion. In addition, since carbon dioxide generated during combustion can be absorbed through the cultivation of raw material crops, it can be said to be a clean fuel that can cope with global warming in that it can drastically reduce the carbon dioxide emission. Accordingly, biodiesel is manufactured from bio oil and methanol at a commercial level, and innovative technologies are continuously being developed to improve productivity, economy, and product performance.

바이오 디젤 산업 분야에서 통상적인 원료로 사용되는 정제 바이오 오일은 정제비용으로 인해 원료가격이 높아지므로, 정제수준이 비교적 낮거나 폐오일 등과 같이 산가가 5이상인 고산가 바이오 오일을 원료로 사용할 수 있다면 바이오 디젤 제조가격이 낮아지며, 다양한 저급 오일을 바이오 디젤 원료로 사용할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 산가가 높은 미정제 바이오 오일이나 폐식용유 등과 같은 고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환할 수 있는 기술 분야에 대한 관심이 증가되고 있으나, 상업적 수준의 효율적인 기술이 제시되지 못하고 있다. 산가(Acid Value)란 유지 1g 중에 함유되어 있는 유리 지방산을 중화시키는 데에 필요한 KOH의 mg수를 의미하는데, 현재의 통상적인 균일계 촉매를 사용하는 바이오 디젤 공정기술로는 고산가의 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 산가 5 이상의 고산가 바이오 오일의 전환에, 통상적인 바이오 디젤 제조기술인 균일계 촉매공정 기술을 적용할 경우, 촉매로 적용되는 KOH, NaOH, 알칼리금속알콕사이드 물질이 고산가 바이오 오일의 산성성분인 유리 지방산과 반응하여 촉매의 기능을 크게 낮출 뿐만 아니라, 비누화 반응으로 인하여 바이오 오일의 손실과 복잡한 분리 공정 등으로 상업성을 확보하기 어려운 것으로 알려져 있다.Refined bio-oil, which is commonly used as a raw material in the biodiesel industry, has a high raw material price due to refining costs. The manufacturing price is lowered and it is expected that various lower oils can be used as biodiesel raw materials. Therefore, there is increasing interest in the technical field that can convert high-acid bio-oil such as crude bio-oil and waste cooking oil having high acid value into bio-diesel, but the efficient technology of commercial level has not been presented. Acid value refers to the number of mg of KOH required to neutralize the free fatty acids contained in 1 g of fats and oils. Currently, biodiesel process technology using a conventional homogeneous catalyst is used to produce high-acid bio-oil. There is a problem that is difficult to convert to diesel. That is, when the homogeneous catalytic process technology, which is a conventional biodiesel manufacturing technology, is applied to the conversion of a high acid value bio oil having an acid value of 5 or more, free fatty acids in which KOH, NaOH, and alkali metal alkoxide materials applied as catalysts are acidic components of the high acid value bio oil It is known that it is difficult to secure commerciality due to the loss of bio-oil and complicated separation process due to saponification, as well as greatly lowering the function of the catalyst by reacting with.

고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하기 위한 반응 기술개발과 연구의 대표적 예로는 CaO 고체 촉매를 적용한 마사토 고우추(J. of Japan Petroleum Institute, 50, (2) 79 (2007))의 결과를 들 수 있다. 이 연구에서는 65℃에서, CaO 고체염기 촉매 물질을 사용하여 고산가 폐식용유(산가 약 5) 원료를 바이오 디젤로 전환하는 회분식 반응기술을 제안하고 있다. 그러나, 제안기술에서는 빠른 전환속도를 달성하였지만 촉매물질로 사용된 염기성 물질 CaO가 반응 중 다량 용출되어, 바이오 디젤 생성물 중에 Ca 성분이 3,000 ppm 이상 포함되며, 1차 반응 후 회수되는 고체 CaO 촉매의 양이 초기 투입 촉매량의 20% 정도로 나타나, CaO 성분의 지속적 공급과 바이오 디젤 생성물에 함유된 다량의 Ca 성분을 제거하기 위한 공정이 확보되어야 하는 문제점이 있다.Representative examples of the development and research of reaction technologies for converting high acid bio-oil to biodiesel include the results of Masato Gochu (J. of Japan Petroleum Institute, 50, (2) 79 (2007)) applying a CaO solid catalyst. have. In this study, a batch-reaction technique is proposed to convert a high acid spent cooking oil (acid value of about 5) to biodiesel using a CaO solid base catalyst material at 65 ° C. However, in the proposed technique, although a fast conversion rate was achieved, the basic material CaO used as a catalyst material was eluted largely during the reaction, and thus, the amount of the solid CaO catalyst recovered after the first reaction included more than 3,000 ppm of the Ca component in the biodiesel product. Approximately 20% of the initial input catalyst amount, there is a problem that a process for the continuous supply of CaO component and the removal of a large amount of Ca component in the biodiesel product must be secured.

또한, 염기성 하이드로탈사이트 물질을 촉매로 적용하여 고산가의 저급 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하는 기술이 파파야나코스(Bioresource Technology 99, 5037 (2008)) 등에 의하여 제시된 바 있다. 회분식 반응기에서 180 ~ 210℃, 15 ~ 29 기압에서 고산가 바이오 오일의 단일 전환 특성이 제시 되었으나, 기술적으로 중요한 하이드로탈사이트 촉매의 회수 및 재사용, 활성성분의 용출 현상 등에 대한 개선이 요구되고 있다.In addition, a technique for converting a high acid value lower bio oil into biodiesel by applying a basic hydrotalcite material as a catalyst has been suggested by Papayacos (Bioresource Technology 99, 5037 (2008)). Although single conversion characteristics of high acid value bio-oil have been suggested in a batch reactor at 180-210 ° C. and 15-29 atmospheres, there is a need for improvements in recovery and reuse of hydrotalcite catalysts which are technically important and the dissolution of active ingredients.

대한민국 공개특허 제 10-2007-0104041 호 에서는 고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하는 고체 촉매로 ZnO, NiO, CoO, MoO3, TiO2 등의 전이금속 산화물을 사용하는 촉매 기술을 제시하여 공정을 단순화 하였으나, 반응온도가 220 ~ 260℃ 범위의 높은 반응온도 영역에서 적용이 가능한 기술로, 제한된 반응 조건 범위가 요구되며, 수율이 낮다는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0104041 simplifies the process by presenting a catalyst technology using transition metal oxides such as ZnO, NiO, CoO, MoO 3 , TiO 2 as a solid catalyst for converting high acid value bio oil into biodiesel. However, the reaction temperature is a technology that can be applied in the high reaction temperature range of 220 ~ 260 ℃ range, a limited reaction condition range is required, there is a problem that the yield is low.

또한, 대한민국 공개특허 제 10-2009-0054769 호 에서는 촉매로서 고체산 형태의 제올라이트를 사용하여 유리 지방산 함량이 높은 원료의 개질에 유용한 바이오 디젤 연료의 제조과정의 기술을 제시하고 있으나, 고산가 바이오 오일 전체를 바이오 디젤로 전환하는 기술까지는 연계가 이루어지지 않았다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0054769 discloses a process for preparing a biodiesel fuel useful for reforming a raw material having a high free fatty acid content using a zeolite in the form of a solid acid as a catalyst, Is not linked to the technology to convert biodiesel to biodiesel.

미국 등록특허 제 7,605,281 호 에서는 TiVO4, FeVO4, SiO2, CeVO4, CO2V2O7등의 산화바나듐 계열의 특정 물질을 고체 촉매로 하여, 지방산이 포함된 지방이나 바이오 오일을 바이오 디젤 성분으로 고온에서 전환하는 기술이 제시되고 있으나, 촉매 안정성이 확보되지 않고 있어 개선이 요구된다.U.S. Patent No. 7,605,281 discloses biodiesel containing fats and bio oils containing fatty acids using a vanadium oxide-based specific substance such as TiVO 4 , FeVO 4 , SiO 2 , CeVO 4 , CO 2 V 2 O 7 as a solid catalyst. A technique for converting at high temperatures to components has been proposed, but catalyst stability has not been secured and improvement is required.

고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하는 선행기술 분야에서 제시된 주요기술 내용은 크게 두 방향으로 정리될 수 있다. 고산가 오일로부터 바이오 디젤 제조 화학반응(에스테르 교환반응) 이전에 바이오 오일에 포함된 지방산을 사전에 제거하기 위한 전처리 과정을 거치고, 전처리 단계에서 생성되는 수분을 분리한 후에 기존의 통상적 바이오 디젤 제조기술을 적용하는 방향과, 다른 하나는 일반적으로 물이나 산성 성분에 비교적 안정하며 촉매활성이 상대적으로 낮은 금속산화물 촉매를 적용하며, 반응 활성을 증가시키기 위하여 250℃ 이상의 높은 온도와 과량의 메탄올 투입, 장시간의 반응시간 등 과도한 반응변수를 적용하는 기술 방향으로 정리될 수 있다. 선행기술에서는 다양한 고체 금속산화물을 촉매물질로 적용하는 기술적 시도가 주로 이루어졌으며, 부분적인 영역에서는 기술적 진전과 차별성이 나타나고 있다. 그러나, 촉매 성분의 특성을 구별하여 복합적으로 적용하며, 기존보다 온화한 반응조건에서 고산가의 바이오 오일을 효율적이며, 안정적으로 전환하는 기술은 아직까지 개발되어 있지 않다.
The main technical contents presented in the prior art of converting high acid bio-oil into biodiesel can be summarized in two directions. Before the biodiesel manufacturing chemical reaction (ester exchange reaction) from the high acid oil, a pretreatment process is performed to remove fatty acids contained in the bio oil in advance, and the conventional biodiesel manufacturing technology is separated after separating the water generated in the pretreatment step. In addition to the direction of application, the other is generally applied to the metal oxide catalyst which is relatively stable to water or acidic components and relatively low catalytic activity, in order to increase the reaction activity, a high temperature of 250 ° C. or higher and an excessive amount of methanol It can be arranged in the direction of technology to apply excessive response variables such as reaction time. In the prior art, technical attempts have been made mainly to apply various solid metal oxides as catalyst materials, and technical progress and differentiation have appeared in partial areas. However, there is no technology for efficiently and stably converting high acid value bio oil under milder reaction conditions and applying a combination of characteristics of catalyst components.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 산성과 염기 특성을 조합한 복합 촉매계를 사용하여 고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 전환하는 공정에 적용하면 단독 촉매계를 사용하는 경우에 비하여 활성 증가와 바이오 디젤의 선택도 향상 및 반응 안정성을 확보할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have tried to solve the above problems, and when applied to the process of converting high acid value bio-oil to biodiesel using a combined catalyst system combining a combination of acidic and base properties, and increased activity compared to the case of using a single catalyst system The present invention has been completed by knowing that biodiesel can improve the selectivity and secure the reaction stability.

즉, 본 발명은 촉매계의 성능과 안정성을 향상시키고, 촉매계 성분구성, 적용방법, 반응조건 등을 제시하여 효율적인 바이오 디젤 제조기술을 제시하는데 그 목적이 있다.
That is, the present invention aims to improve the performance and stability of the catalyst system and to present an efficient biodiesel production technology by presenting the catalyst component composition, application method, reaction conditions, and the like.

본 발명은 산성 제올라이트, 산성 점토, 헤테로폴리산 및 산성 복합금속산화물 중에서 선택한 1종 이상의 고체산 촉매군 5 ~ 50 중량%;The present invention is 5 to 50% by weight of at least one solid acid catalyst group selected from acidic zeolites, acidic clays, heteropolyacids and acidic composite metal oxides;

알칼리토금속 산화물, 희토류금속 산화물, 염기성 제올라이트 및 하이드로탈사이트 중에서 선택한 1종 이상의 고체염기 촉매군 5 ~ 50 중량%; 및5 to 50% by weight of at least one solid base catalyst group selected from alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides, basic zeolites and hydrotalcites; And

알루미나졸, 실리카졸 또는 이들의 혼합물 10 ~ 50 중량%;10 to 50% by weight of alumina sol, silica sol or mixtures thereof;

를 포함하는 복합 촉매계를 사용하여 고산가 바이오 오일과 메탄올을 반응시켜 바이오 디젤을 제조하는 방법을 그 특징으로 한다.
It characterized by a method of producing a biodiesel by reacting high acid value bio-oil with methanol using a complex catalyst system comprising a.

본 발명의 바이오 디젤 제조방법에 의하면 기존의 고체 촉매를 적용하는 바이오 디젤 제조기술보다 상대적으로 낮은 온도인 150 ~ 200℃에서 값싼 고산가 바이오 오일로부터 효율적으로 고부가가치의 바이오 디젤을 제조할 수 있다. 또한, 고산가 바이오 오일의 전환율과 바이오 디젤의 선택도가 향상되며, 일반적 금속산화물이나, 고체산 또는 고체 염기 촉매만을 독립적으로 사용하던 방법에 비하여 반응시간이 단축되고, 촉매계의 안정성을 향상시킬 수 있다.
According to the biodiesel manufacturing method of the present invention, it is possible to efficiently produce high value-added biodiesel from inexpensive high acid value bio-oil at 150 to 200 ° C., which is relatively lower than conventional biodiesel production technology using a solid catalyst. In addition, the conversion rate of the high acid value bio oil and the selectivity of the biodiesel are improved, and the reaction time can be shortened and the stability of the catalyst system can be improved as compared to the method of using only a metal oxide, a solid acid, or a solid base catalyst independently. .

도 1은 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계(실시예 2), 산성 제올라이트 단일 촉매계(비교예 1), 하이드로탈사이트 단일 촉매계(비교예 7) 각각을 적용한 고산가 바이오 오일의 2 ~ 5일 연속반응결과에 의한 바이오 오일 전환율 변화를 비교한 그래프이다.
도 2는 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계(실시예 2), 산성 제올라이트 단일 촉매계(비교예 1), 하이드로탈사이트 단일 촉매계(비교예 7) 각각을 적용한 고산가 바이오 오일의 2 ~ 5일 연속반응결과에 의한 바이오 디젤 선택도 변화를 비교한 그래프이다.
도 3은 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계(실시예 11), 산성 제올라이트 단일 촉매계(비교예 10), 하이드로탈사이트 단일 촉매계(비교예 16) 각각을 적용한 고산가 바이오 오일의 회분식 1 ~ 3회 반응시, 반응 후 4시간에서의 바이오 오일 전환율 변화를 비교한 그래프이다.
도 4는 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계(실시예 11), 산성 제올라이트 단일 촉매계(비교예 10), 하이드로탈사이트 단일 촉매계(비교예 16) 각각을 적용한 고산가 바이오 오일의 회분식 1 ~ 3회 반응시, 반응 후 4시간에서의 바이오 디젤 선택도 변화를 비교한 그래프이다.
1 is an acidic zeolite-hydrotalcite-alumina sol complex catalyst system (Example 2), an acidic zeolite monocatalyst system (Comparative Example 1), and hydrotalcite monocatalyst system (Comparative Example 7), respectively. It is a graph comparing the change of bio oil conversion rate by one continuous reaction result.
2 is an acidic zeolite-hydrotalcite-alumina sol complex catalyst system (Example 2), an acidic zeolite monocatalyst system (Comparative Example 1), and hydrotalcite monocatalyst system (Comparative Example 7), respectively. It is a graph comparing the change of biodiesel selectivity by the results of one continuous reaction.
Figure 3 is a batch 1 of the high acid value bio-oil applied to each of the acid zeolite-hydrotalcite-alumina sol composite catalyst system (Example 11), acid zeolite single catalyst system (Comparative Example 10), hydrotalcite single catalyst system (Comparative Example 16) It is a graph comparing the change of the bio-oil conversion rate in 4 hours after the reaction for three times.
Figure 4 is a batch 1 of the high acid value bio-oil applied to each of the acid zeolite-hydrotalcite-alumina sol composite catalyst system (Example 11), acid zeolite single catalyst system (Comparative Example 10), hydrotalcite single catalyst system (Comparative Example 16) It is a graph comparing the change of biodiesel selectivity in 4 hours after the reaction for three times.

이하에서는 본 발명을 더욱 자세하게 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 고체산 촉매와 고체염기 촉매를 각각 1개 이상 선택한 복합 촉매계를 이용하여 고산가 바이오 오일로부터 바이오 디젤을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing biodiesel from a high acid value bio oil using a complex catalyst system in which at least one solid acid catalyst and at least one solid base catalyst are selected.

본 발명에 적용되는 복합 촉매계는 고체산 촉매, 고체염기 촉매 및 바인더의 중량비로 조합되며, 고체산과 고체염기가 각각의 입자로 분리되어 있는 촉매계를 구성할 수도 있고, 단일입자 내에서 혼합된 구성을 이루는 촉매계를 구성할 수도 있다. 고체산 촉매는 바이오 오일 중 고산가 구성 물질인 지방산과, 또 다른 반응물인 메탄올의 에스테르화 반응 및 에스테르 교환반응에 참여하여 지방산메틸에스테르(바이오 디젤의 성분)와 물을 생성시켜, 바이오 오일의 산가를 바람직하게는 1 미만의 적정수준으로 낮추는 역할을 한다. 또한, 고체염기 촉매는 산가가 조절되고 물이 포함된 바이오 오일의 바이오 디젤 전환반응에 동시에 작용하게 된다. 고산가 바이오 오일을 바이오 디젤로 직접 전환하는 본 발명의 촉매계를 실제 전환반응에 적용할 경우, 동량의 고체산 촉매 또는 고체염기 촉매를 단독으로 적용하는 촉매계에 비하여 바이오 오일 전환율과 바이오 디젤 선택도가 향상되며, 반응속도가 증가되는 바람직한 결과에 도달할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한 고산가 바이오 오일의 전환 반응단계에서 생성되는 물의 제거공정을 생략할 수 있어, 공정 단순화에도 기여할 수 있다.The composite catalyst system applied to the present invention may be combined in a weight ratio of a solid acid catalyst, a solid base catalyst, and a binder, and may constitute a catalyst system in which the solid acid and the solid base are separated into individual particles, and may be mixed in a single particle. It is also possible to configure a catalyst system. The solid acid catalyst participates in the esterification and transesterification reaction of the fatty acid, which is a high acid value constituent in the bio oil, and methanol, another reactant, to produce fatty acid methyl ester (component of biodiesel) and water, thereby reducing the acid value of the bio oil. Preferably serves to lower to an appropriate level of less than 1. In addition, the solid base catalyst acts simultaneously on the biodiesel conversion of the bio-oil containing the acid value is adjusted and water. When the catalyst system of the present invention which directly converts a high acid value bio oil into biodiesel is applied to the actual conversion reaction, biooil conversion and biodiesel selectivity are improved as compared to a catalyst system that applies the same amount of a solid acid catalyst or a solid base catalyst alone. It can be controlled to reach the desired result that the reaction rate is increased. In addition, the step of removing the water generated in the conversion reaction step of the high acid value bio-oil can be omitted, thereby contributing to the process simplification.

상기 고체산 촉매로는 산성 특성을 나타내며 바이오 오일 전환조건에서 안정한 물질이 선택 대상에 포함 될 수 있으며 산성 제올라이트, 산성 점토, 헤테로폴리산 및 산성 복합금속산화물 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로 산성 제올라이트로는 SiO2/Al2O3 비가 20 ~ 1,000 인 하이 실리카 베타, 모데나이트 제올라이트(Zeochem사의 ZEOcat®PB-H, ZEOcat®FM8/25H, ZEOcat®Z-700, Sud-Chemie사의 H-BEA-300, H-MOR-90, Zeolyst사의 CP811C-300, CBV90A), 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 산성 점토로는 활성 백토(동해화학공업사), Acid Clay(Yakuri Pure Chemicals사) 또는 ACTAL 20X(Advanced Clay Technology사)를 사용할 수 있으며, 헤테로폴리산으로는 인산텅스텐계의 CsxH3 -xPMo12O40(x=2.0~2.7), CsxH3 - xPW12O40(x=2.0~2.7), 및 실리콘텅스텐계의 CsxH3 -xSiW12O40(x=2.0~2.7) 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 산성 복합금속산화물로는 WO3-TiO2, WO3-TiO2-Al2O3, WO3-ZrO2, WO3-ZrO2-Al2O3, WO3-Nb2O5, WO3-Nb2O5-Al2O3, WO3-Ta2O5, WO3-Ta2O5-Al2O3, WO3-SnO2, WO3-Al2O3 및 WO3-ZnO 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다.As the solid acid catalyst, an acidic property and stable material under bio oil conversion conditions may be included in the selection object, and one or more selected from acid zeolite, acid clay, heteropoly acid, and acid complex metal oxide may be used. Specifically, as the acid zeolite, SiO 2 / Al 2 O 3 High silica beta, mordenite zeolites with ratios of 20 to 1,000 (ZEOcat ® PB-H from Zeochem, ZEOcat ® FM8 / 25H, ZEOcat ® Z-700, H-BEA-300 from Sud-Chemie, H-MOR-90, Zeolyst CP811C-300, CBV90A), or a mixture thereof. As the acidic clay, activated clay (Donghae Chemical), Acid Clay (Yakuri Pure Chemicals) or ACTAL 20X (Advanced Clay Technology) can be used. As heteropolyacid, tungsten phosphate Cs x H 3 -x PMo 12 O 40 (x = 2.0-2.7), Cs x H 3 - x PW 12 O 40 (x = 2.0-2.7), and silicon tungsten-based Cs x H 3 -x SiW 12 O 40 (x = 2.0-2.7) You can use one or more selected. Further, as the acidic composite metal oxide, WO 3 -TiO 2 , WO 3 -TiO 2 -Al 2 O 3 , WO 3 -ZrO 2 , WO 3 -ZrO 2 -Al 2 O 3 , WO 3 -Nb 2 O 5 , WO 3 -Nb 2 O 5 -Al 2 O 3 , WO 3 -Ta 2 O 5 , WO 3 -Ta 2 O 5 -Al 2 O 3 , WO 3 -SnO 2 , WO 3 -Al 2 O 3 and WO 3 One or more selected from -ZnO can be used.

또한, 상기 고체염기 촉매로는 염기성 특징을 나타내는 알칼리토금속 산화물, 희토류금속 산화물, 염기성 제올라이트 및 하이드로탈사이트 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다. 알칼리토금속 산화물은 알칼리토금속 복합산화물을 포함하며, 구체적으로 MgO, CaO, SrO, BaO, MgO-SiO2, CaO-SiO2, SrO-SiO2, BaO-SiO2, MgO-Al2O3, CaO-Al2O3, SrO-Al2O3, BaO-Al2O3, MgO-TiO2, CaO-TiO2, SrO-TiO2, BaO-TiO2, MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO 및 BaO-ZnO 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있으며, 희토류금속 산화물로는 La2O3, Ce2O3, Sm2O3 및 ThO2 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다. 염기성 제올라이트로는 SiO2/Al2O3 비가 20 ~ 1,000 인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr 또는 Ba의 이온으로 치환된 제올라이트가 바람직하고, 하이드로탈사이트로는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)4H2O], [Mg6Al2(OH)16(CO3)4H2O], [Mg4Zng2Al2(OH)16(CO3)4H2O], [Ca4Al2(OH)12(NO3)2 xH2O], [Ca6Al2(OH)16(NO3)2 xH2O] 및 [Ca4Zng2Al2(OH)16(CO3)4H2O] 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다.In addition, the solid base catalyst may be one or more selected from alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides, basic zeolites and hydrotalcite exhibiting basic characteristics. Alkaline earth metal oxides include alkaline earth metal complex oxides, specifically MgO, CaO, SrO, BaO, MgO-SiO 2 , CaO-SiO 2 , SrO-SiO 2 , BaO-SiO 2 , MgO-Al 2 O 3 , CaO -Al 2 O 3 , SrO-Al 2 O 3 , BaO-Al 2 O 3 , MgO-TiO 2 , CaO-TiO 2 , SrO-TiO 2 , BaO-TiO 2 , MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO- At least one selected from ZnO and BaO-ZnO may be used, and at least one selected from La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Sm 2 O 3, and ThO 2 may be used as the rare earth metal oxide. The basic zeolite is preferably a zeolite in which hydrogen of a high silica beta or mordenite zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 20 to 1,000 is substituted with ions of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr or Ba. , Hydrotalcite, [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Mg 6 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Mg 4 Zng 2 Al 2 ( OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Ca 4 Al 2 (OH) 12 (NO 3 ) 2 x H 2 O], [Ca 6 Al 2 (OH) 16 (NO 3 ) 2 x H 2 O ] And [Ca 4 Zng 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O] can be used.

또한, 상기 바인더로는 알루미나졸, 실리카졸 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.In addition, alumina sol, silica sol or a mixture thereof may be used as the binder.

고체산 촉매과 고체염기 촉매가 단일입자 내에서 혼합된 구성을 이루는 촉매계를 제조하는 과정에서는 직접 고체산 촉매와 고체염기 촉매를 입자 상태에서 혼합하여 성형하거나, 전구체 화합물 용액을 제조한 후, 분말 형태로 분리하고, 실리카졸이나 알루미나졸 등의 무기 바인더 등과 혼합, 성형 후, 고온에서 열처리하여 촉매반응에 적절한 크기와 형태, 강도를 나타내는 촉매로 제조할 수 있다. 고체산 촉매와 고체염기 촉매를 혼합하는 방법에는 특별한 제한이 필요하지 않으며, 다양한 비율의 바인더를 적용하며, 구성성분이 산이나 염기 특성을 나타낼 수 있도록, 적절한 온도 범위에서 열처리 하는 일반적인 고체 촉매 제조기술이 사용될 수 있다.In the process of preparing a catalyst system in which a solid acid catalyst and a solid base catalyst are mixed in a single particle, the solid acid catalyst and the solid base catalyst may be directly mixed in a particulate state to be molded or a precursor compound solution may be prepared and then powdered. The mixture can be separated, mixed with an inorganic binder such as silica sol, alumina sol, or the like, and then molded and heat-treated at a high temperature to produce a catalyst having a suitable size, shape, and strength for catalytic reaction. There is no particular restriction on the method of mixing the solid acid catalyst and the solid base catalyst, and various solid binders are applied, and the general solid catalyst manufacturing technology is heat-treated at an appropriate temperature range so that the components exhibit acid or base properties. This can be used.

본 발명의 복합 촉매계 구성물질의 조성비는 고체산 및 고체염기의 특성과 바이오 오일의 특성, 반응조건에 따라 조절하며 구체적으로 고체산 촉매 5 ~ 50 중량%, 고체염기 촉매 5 ~ 50 중량% 및 바인더 10 ~ 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 고체산 촉매 25 ~ 40 중량%, 고체염기 촉매 25 ~ 40 중량% 및 바인더 20 ~ 40 중량%를 포함하는 것이 좋다. 고체산 촉매 또는 고체염기 촉매의 함유량이 5 중량% 미만이거나 50 중량%를 초과하는 경우 산성과 염기성의 균형이 맞지 않아 바이오 디젤의 선택도와 촉매의 수명이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 또한, 바인더의 함유량이 10 중량% 미만이면 활성물질의 기계적 강도가 낮아서 고체촉매로 사용하기에 어려우며, 50 중량%를 초과하면 활성물질의 함량이 낮아져서 활성과 선택성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 바이오 오일의 산가가 상대적으로 높을 경우 고체산 촉매의 함량을 증가시킬 수 있으며, 고체염기의 활성이 상대적으로 낮을 경우 고체염기 촉매의 구성비를 증가시킬 수 있어 구성 성분에 따른 최적 조성비를 적용하는 것이 중요하다. 산가 5 이상의 고산가 오일은 반응조건에서 고체 촉매 물질과 반응이 빠르게 일어나 촉매 물질의 안정성이 감소하며, 촉매의 분리 및 재사용에 문제점이 있다. 특히 염기성 촉매 물질의 경우, 고산가 원료와의 작용으로 염기성 촉매성분의 용출이 발생하여, 바이오 디젤 제조용 고체 촉매로서의 유용성을 잃게 되므로, 고산가를 낮추기 위한 고체산 촉매의 구성비를 크게 유지하여야 하며, 반응조건 또한 이 촉매계 구성에 맞도록 조정하여야 한다.The composition ratio of the composite catalyst component of the present invention is controlled according to the characteristics of the solid acid and the solid base, the characteristics of the bio oil, and the reaction conditions. Specifically, the solid acid catalyst is 5 to 50% by weight, the solid base catalyst is 5 to 50% by weight and the binder. It is preferable to include 10 to 50% by weight, more preferably 25 to 40% by weight of the solid acid catalyst, 25 to 40% by weight of the solid base catalyst and 20 to 40% by weight of the binder. When the content of the solid acid catalyst or the solid base catalyst is less than 5% by weight or more than 50% by weight, there may be a problem in that the acidity and basicity are not balanced and the selectivity of the biodiesel and the lifetime of the catalyst are lowered. In addition, when the content of the binder is less than 10% by weight, the mechanical strength of the active material is low, so that it is difficult to use as a solid catalyst. When the content of the binder exceeds 50% by weight, the content of the active material may be lowered, thereby lowering activity and selectivity. If the acid value of the bio-oil is relatively high, the content of the solid acid catalyst can be increased. If the activity of the solid base is relatively low, the composition ratio of the solid base catalyst can be increased, so it is important to apply the optimum composition ratio according to the components. Do. The high acid value oil having an acid value of 5 or more is rapidly reacted with the solid catalyst material under the reaction conditions, thereby reducing the stability of the catalyst material and having a problem in separating and reusing the catalyst. In particular, in the case of the basic catalyst material, the basic catalyst component is eluted by the action of the high acid value raw material, and thus the usefulness as a solid catalyst for biodiesel production is lost. Therefore, the composition ratio of the solid acid catalyst to lower the high acid value must be maintained large, and the reaction conditions It should also be adjusted to suit this catalyst system configuration.

본 발명의 복합 촉매계는 회분식 반응기나 연속식 관형 반응기의 내부에 충전하여 사용할 수 있으며, 반응기 형태나 크기에 적용될 수 있도록 입자 형상과 크기, 강도 등의 특성을 조절할 수 있다. 특히, 고체산과 고체염기가 각각의 입자로 분리된 촉매계를 관형 연속 반응기에 충전할 경우에는 혼합 충전하거나 고체산 촉매와 고체염기 촉매를 공간적으로 분리된 위치에 충전할 수 있으며, 고체산 촉매가 고산가의 바이오 오일과 먼저 접촉하여 고산가를 낮추며 일부 바이오 오일을 전환시키는 반응에 촉매로 먼저 참여하고, 이어 바이오 오일을 고체염기 촉매와 접촉시켜 바이오 디젤로 전환함으로써 본 발명의 목적을 효율적으로 달성할 수도 있다.The composite catalyst system of the present invention can be used in a batch reactor or a continuous tubular reactor, and can control characteristics such as particle shape, size, and strength so as to be applied to the reactor shape or size. In particular, when the catalyst system in which the solid acid and the solid base are separated into individual particles is charged into the tubular continuous reactor, the mixed acid charge or the solid acid catalyst and the solid base catalyst may be charged in a spatially separated position. It is also possible to efficiently achieve the object of the present invention by first participating as a catalyst in the reaction of lowering the high acid value by first contacting the bio oil and converting the bio oil into biodiesel by contacting the bio oil with a solid base catalyst. .

일반적으로 고체 촉매를 적용하는 바이오 오일 전환반응에서는 고체 촉매의 활성이 액상 촉매계에 비하여 낮으므로, 회분식 반응기를 사용할 경우, 바이오 오일에 대한 촉매의 중량비를 0.05 ~ 0.5 수준으로 증가시켜야 하며, 바이오 오일과 반응하는 메탄올의 몰비가 당량보다 큰 범위에서 반응조건을 선택하게 된다. 본 발명에서는 고산가 바이오 오일에 대한 메탄올의 부피비를 0.5 ~ 5.0, 바람직하게는 0.5 ~ 3.0 범위에서 적용할 수 있으며, 연속 반응기를 사용할 경우, 바이오 오일과 메탄올을 포함하는 반응물의 질량공간속도(WHSV)를 0.5 ~ 30 h-1 범위에서 적용할 수 있다. 위와 같은 촉매 투입 비율과 반응물 공급 수준에서, 적절한 반응조건으로는 반응온도 150 ~ 220℃ 범위, 반응압력 15 ~ 40 기압 범위의 반응조건을 선택, 적용할 수 있다.In general, in the biooil conversion reaction using a solid catalyst, the activity of the solid catalyst is lower than that of the liquid catalyst system. Therefore, when a batch reactor is used, the weight ratio of the catalyst to the biooil should be increased to 0.05 to 0.5 level. The reaction conditions are selected in a range in which the molar ratio of the reacted methanol is greater than the equivalent. In the present invention, the volume ratio of methanol to the high acid value bio-oil may be applied in the range of 0.5 to 5.0, preferably 0.5 to 3.0, and when using a continuous reactor, the mass space velocity (WHSV) of the reactant containing the bio-oil and methanol Can be applied in the range 0.5 to 30 h −1 . At the catalyst input ratio and the reactant supply level as described above, suitable reaction conditions may be selected and applied to the reaction conditions in the reaction temperature range of 150 ~ 220 ℃, reaction pressure 15 ~ 40 atm.

본 발명에 따른 바이오 디젤 제조방법에 의하면 높은 바이오 오일 전환율과 바이오 디젤 선택도를 가지고 산가 5 ~ 50 의 고산가 바이오 오일로부터 바이오 디젤을 제조할 수 있으며, 온화한 반응조건 하에서도 고체산 또는 고체염기 촉매를 단독 사용하는 방법 대비 반응속도를 증가시킬 수 있다.
According to the biodiesel manufacturing method according to the present invention, biodiesel can be prepared from a high acid value bio oil having an acid value of 5 to 50 with high bio oil conversion rate and bio diesel selectivity, and a solid acid or solid base catalyst can be prepared even under mild reaction conditions. It can increase the reaction rate compared to the single use method.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예 1 : 산성 제올라이트-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 1 Continuous Reaction of Acidic Zeolite-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Composite Catalyst System

고체산 촉매인 산성 제올라이트(Acid zeolite, ZEOcat®Z-700, Zeochem사) 1.40 g과, 고체염기 촉매인 MgO와 바인더인 알루미나(Al2O3)졸로 제조한(MgO:Al2O3 = 4:6 중량비) MgO-Al2O3 2.38 g을 20 ~ 40 메쉬 크기로 선별하고, 직경 10 mm 스테인레스 반응기에 충전하되 산성 제올라이트 물질은 촉매반응기 중간으로부터 하단에, MgO-Al2O3은 중간으로부터 상단에 충전하고 바이오 오일과 메탄올로 구성된 반응물을 반응기 하단에서 연속적으로 공급하였다. MgO-Al2O3은 Mg(OH)2(삼전순약사) 분말 29 g과 알루미나졸(Al2O3, Cataloid AP-5, Shokubai Kasei사) 30 g을 증류수 200 mL에 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 4 시간 동안 열처리하여 제조한 염기성 고체 물질이다.(MgO: Al 2 O 3 = 4) prepared from 1.40 g of an acid zeolite as a solid acid catalyst (ZEOcat ® Z-700, Zeochem), MgO as a solid base catalyst and an alumina (Al 2 O 3 ) sol as a binder : 6 weight ratio) 2.38 g of MgO-Al 2 O 3 is screened in 20-40 mesh size and charged into a 10 mm diameter stainless reactor with acidic zeolite material from the middle to the bottom of the catalytic reactor and MgO-Al 2 O 3 from the middle Charged at the top and reactant consisting of bio oil and methanol were continuously fed at the bottom of the reactor. MgO-Al 2 O 3 is composed of 29 g of Mg (OH) 2 (Samjeon Pure Chemical Co., Ltd.) powder and 30 g of alumina sol (Al 2 O 3 , Cataloid AP-5, Shokubai Kasei Co., Ltd.) in 200 mL of distilled water. After drying, it is a basic solid material prepared by heat treatment at 700 ° C. for 4 hours.

반응물로는 대두유와 올레인산으로 구성된 오일(대두유 90 중량%, 올레인산 10 중량%, 산가 약 20)과 99.5% 순도의 메탄올을 각각 3 mL/h 속도로 공급하였고, 200℃, 40기압을 유지하며 1일 동안 안정화 한 후, 매 1일 마다 생성물을 분석하였다. 에스테르화 반응에 의해 얻어진 생성물 중에서 바이오 디젤 층에서 얻은 시료는 별도의 전처리 없이 n-헵탄 용매로 희석하고 DB-1 컬럼을 장착한 기체크로마토그래피 방법으로 정량 분석하였다. 분석결과는 하기 표 1과 같다.
The reactants were supplied with oil consisting of soybean oil and oleic acid (90% by weight soybean oil, 10% by weight oleic acid, acid value of about 20) and 99.5% pure methanol at a rate of 3 mL / h, respectively, at 200 ° C. and 40 atm. After stabilization for days, the product was analyzed every 1 day. In the product obtained by the esterification reaction, the sample obtained from the biodiesel layer was diluted with n-heptane solvent without any pretreatment and quantitatively analyzed by gas chromatography equipped with a DB-1 column. The analysis results are shown in Table 1 below.

실시예 2 : 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 2 Continuous Reaction of Acidic Zeolite-Hytaltalcite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, MgO 대신 하이드로탈사이트(Hydrotalcite)를 사용하여 제조한 하이드로탈사이트-Al2O3(하이드로탈사이트:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38g을 충전하였다. 상기 하이드로탈사이트는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)4H2O] 조성식을 갖는 하이드로탈사이트를 사용하였고, 하이드로탈사이트-Al2O3은 하이드로탈사이트(CLC-120, 두본사) 분말 60 g과 알루미나졸 40 g을 증류수 500 mL와 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 열처리하여 제조한 염기성 고체 물질이다.
2.38 g of hydrotalcite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) prepared in the same manner as in Example 1, but using hydrotalcite instead of MgO Charged. The hydrotalcite was used as a hydrotalcite having a composition formula of [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4 H 2 O], and hydrotalcite-Al 2 O 3 was hydrotalcite (CLC-120, two). Headquarters) 60 g of powder and 40 g of alumina sol are basic solid materials prepared by dispersing, mixing, filtering, drying with 500 mL of distilled water, and heat-treating at 700 ° C.

실시예 3 : 산성 제올라이트-희토류금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 3 Continuous Reaction of Acid Zeolite-Rare Earth Metal Oxide-Alumina Sol Composite Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, MgO 대신 희토류금속 산화물을 사용하여 제조한 La2O3-Al2O3(La2O3:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 충전하였다. 상기 희토류금속 산화물 La2O3는 삼전순약사의 시약을 사용하였고, La2O3-Al2O3은 La2O3 분말 60 g과 알루미나졸 40 g을 증류수 500 mL와 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 열처리하여 제조한 염기성 고체 물질이다.
In the same manner as in Example 1, but 2.38 g of La 2 O 3 -Al 2 O 3 (La 2 O 3 : Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) prepared using a rare earth metal oxide instead of MgO is charged It was. The rare earth metal oxide La 2 O 3 was used as a reagent of Samjeon Pure Pharmaceuticals, La 2 O 3 -Al 2 O 3 is 60 g La 2 O 3 powder and 40 g of alumina sol dispersed with 500 mL of distilled water, mixed, filtered After drying, it is a basic solid material prepared by heat treatment at 700 ° C.

실시예 4 : 산성 제올라이트-염기성 제올라이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 4 Continuous Reaction of Acidic Zeolite-Based Zeolite-Alumina Sol Hybrid Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, MgO 대신 염기성 제올라이트를 사용하여 제조한 염기성 제올라이트-Al2O3(염기성 제올라이트:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 충전하였다. 상기 염기성 제올라이트는 Na이온이 치환된 Na-베타 제올라이트를 사용하였고, 염기성 제올라이트-Al2O3은 염기성 제올라이트(ZEOcat®PB) 분말 60 g과 알루미나졸 40 g을 증류수 500 mL와 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 열처리하여 제조한 염기성 고체 물질이다.
2.38 g of basic zeolite-Al 2 O 3 (basic zeolite: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) prepared by using a basic zeolite instead of MgO was charged. As the basic zeolite, Na-beta zeolite substituted with Na ions was used, and basic zeolite-Al 2 O 3 was dispersed, mixed, and filtered with 60 mL of basic zeolite (ZEOcat ® PB) powder and 40 g of alumina sol with distilled water. After drying, it is a basic solid material prepared by heat treatment at 700 ° C.

실시예 5 : 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-염기성 제올라이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 5 Acidic Zeolite-Hytaltalcite-Based Zeolite-Alumina Sol Complex Catalyst System Continuous Reaction

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, MgO 대신 하이드로탈사이트와 염기성 제올라이트를 사용하여 제조한 하이드로탈사이트-염기성 제올라이트-Al2O3(하이드로탈사이트:염기성 제올라이트:Al2O3 = 3:3:4 중량비) 2.38 g을 충전하였다. 상기 하이드로탈사이트는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)4H2O] 조성식을 갖는 하이드로탈사이트를 사용하였고, 염기성 제올라이트는 Na이온이 치환된 Na-베타 제올라이트를 사용하였다. 하이드로탈사이트-염기성 제올라이트-Al2O3은 하이드로탈사이트(CLC-120, 두본사) 분말 30 g, 염기성 제올라이트(ZEOcat®PB) 분말 30 g과 알루미나졸 40 g을 증류수 500 mL와 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 열처리하여 제조한 염기성 고체 물질이다.
In the same manner as in Example 1, but using hydrotalcite and basic zeolite instead of MgO hydrotalcite-basic zeolite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: basic zeolite: Al 2 O 3 = 3: 3: 4 weight ratio) 2.38 g were charged. The hydrotalcite was a hydrotalcite having a composition formula of [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4 H 2 O], and the basic zeolite was Na-beta zeolite substituted with Na ions. Hydrotalcite-basic zeolite-Al 2 O 3 is dispersed and mixed with 30 g of hydrotalcite (CLC-120, Dubon), 30 g of basic zeolite (ZEOcat ® PB) powder and 40 g of alumina sol with 500 mL of distilled water. It is a basic solid material manufactured by filtering, drying, and heat-processing at 700 degreeC.

실시예 6 : 산성 점토-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 6 Continuous Reaction of Acidic Clay-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 대신 산성 점토(Acid Clay, Yakuri chemical사) 1.4 g을 사용하고, MgO-Al2O3(MgO:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 사용하였다.
In the same manner as in Example 1, but instead of acid zeolite acid clay (Acid Clay, Yakuri Chemical Co., Ltd.) 1.4 g was used, MgO-Al 2 O 3 (MgO: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) 2.38 g was used.

실시예 7 : 헤테로폴리산-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 7: Heteropolyacid-hydrotalcite-alumina sol complex catalyst system continuous reaction

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 대신 세슘텅스토인산계 헤테로폴리산 Cs2 .5H0 .5PW12O40 1.4 g을 사용하고, 하이드로탈사이트-Al2O3(하이드로탈사이트:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 사용하였다. 상기 헤테로폴리산 Cs2.5H0.5PW12O40은 다음과 같이 합성하였다. 물 100 g에 탄산세슘(Cs2CO3) 21.99 g을 가하여 용해한 A수용액을, 물 250 g에 텅스토인산[삼전순약사 H3PW12O40?nH2O(85.9% 함량)] 181.06 g을 가하여 용해한 B수용액에 교반하면서 첨가하였다. 흰색 침전물이 생긴 슬러리용액을 가열하여 물을 증발시켜서 흰색고체분말을 얻고, 이를 공기 중에 300℃에서 3시간 소성하여 회백색 분말(Cs2.5H0.5PW12O40) 177.89 g을 얻었다. 하이드로탈사이트-Al2O3 는 실시예 2와 동일한 방법으로 합성하였다.
The synthesis was carried out as in Example 1, an acidic zeolite, instead of cesium tungstophosphoric heteropoly acid Cs 2 .5 H 0 .5 PW 12 O 40 1.4 g use, and hydrotalcite -Al 2 O 3 (hydrotalcite : Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) 2.38 g was used. The heteropoly acid Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 was synthesized as follows. A solution obtained by adding 21.99 g of cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ) to 100 g of water was dissolved in tungsten phosphate [Samjeon Pure Chemical Co., Ltd. H 3 PW 12 O 40- nH 2 O (85.9% content)] 181.06 g It was added to the B aqueous solution, which was added and dissolved with stirring. The slurry solution in which the white precipitate formed was heated to evaporate water to obtain a white solid powder, which was calcined in air at 300 ° C. for 3 hours to obtain 177.89 g of an off-white powder (Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 ). Hydrotalcite-Al 2 O 3 was synthesized in the same manner as in Example 2.

실시예 8 : 산성 복합금속산화물-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 8 Continuous Reaction of Acidic Composite Metal Oxide-Hytaltalcite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 대신 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2 1.4 g을 사용하고, 하이드로탈사이트-Al2O3(하이드로탈사이트:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 사용하였다. 상기 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2은 다음과 같이 합성하였다. 물 100 g에 암모늄 파라텅스테이트((NH4)10(H2W12O42)?4H2O) 11.26 g을 가하여 용해한 A수용액을, 물 500 g에 지르코니움 옥소클로라이드[ZrOCl2?8H2O, Kanto사] 104.6 g을 가하여 용해한 B수용액에 교반하면서 첨가하고, 이어서 28% 암모니아수를 수용액의 pH가 8이 될 때까지 가하였다. 암모니아수를 가하여 슬러리가 생성된 용액을 여과하고, 물 500 g을 가하여 교반하고 여과하였다. 여과된 케익을 100℃에서 5시간 건조하고, 이어서 600℃에서 5시간 소성하여 WO3-ZrO2(WO3 20중량%)을 얻었다.
In the same manner as in Example 1, except for using acidic zeolite acid composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 1.4 g, hydrotalcite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: Al 2 O 3 = 6: 4 Weight ratio) 2.38 g was used. The acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 was synthesized as follows. In water, 100 g of ammonium paratungstate ((NH 4) 10 (H 2 W 12 O 42)? 4H 2 O) a A solution was dissolved was added to 11.26 g, zirconium oxo-chloride in water 500 g [ZrOCl 2? 8H 2 O, Kanto Co.] was added with stirring to an aqueous solution obtained by dissolving B was added to 104.6 g, followed by an aqueous solution of 28% aqueous ammonia until a pH 8. Ammonia water was added, and the solution which produced the slurry was filtered, 500 g of water was added, stirred, and filtered. The filtered cake was dried at 100 ° C. for 5 hours, and then calcined at 600 ° C. for 5 hours to obtain WO 3 -ZrO 2 (20 wt% of WO 3 ).

실시예 9 : 산성 제올라이트-산성 복합금속산화물-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계 연속 반응Example 9 Continuous Reaction of Acid Zeolite-Acid Composite Metal Oxide-Hytaltalcite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 0.8 g과 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2 0.6 g의 혼합물을 사용하고, 하이드로탈사이트-Al2O3(하이드로탈사이트:Al2O3 = 6:4 중량비) 2.38 g을 사용하였다. 상기 산성 제올라이트와 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2의 혼합물은 산성 제올라이트 0.8 g과 산성 복합금속산화물 0.6 g을 볼밀기에 넣고 물 5 g을 가하여 5시간 볼밀링 한 후에 여과하고 100℃에서 5시간 건조하여 제조하였다.In the same manner as in Example 1, using a mixture of 0.8 g of acidic zeolite and 0.6 g of acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 , hydrotalcite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) 2.38 g was used. The mixture of acidic zeolite and acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 is ball milled with 0.8 g of acidic zeolite and 0.6 g of acidic composite metal oxide in a ball mill, 5 g of water is added thereto, and then filtered and filtered at 100 ° C. for 5 hours. Prepared by drying.

복합 촉매계  Complex catalyst system 연속
반응기간(일)
continuity
Response period (days)
바이오 오일
전환율(%)
Bio oil
Conversion Rate (%)
바이오 디젤
선택도(%)
Biodiesel
Selectivity (%)
실시예 1Example 1 산성 제올라이트 37 중량%;
알칼리토금속 산화물 25 중량%; 및
알루미나졸 38 중량%
37% by weight of acid zeolite;
25 wt% alkaline earth metal oxide; And
Alumina sol 38% by weight
22 66.666.6 52.452.4
33 65.065.0 57.957.9 44 65.565.5 55.955.9 55 66.166.1 55.155.1 실시예 2Example 2 산성 제올라이트 37 중량%;
하이드로탈사이트 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37% by weight of acid zeolite;
38% by weight of hydrotalcite; And
25% by weight of alumina sol
22 79.879.8 74.174.1
33 88.588.5 79.679.6 44 87.387.3 82.082.0 55 89.489.4 81.081.0 실시예 3Example 3 산성 제올라이트 37 중량%;
희토류금속 산화물 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37% by weight of acid zeolite;
38 wt% rare earth metal oxides; And
25% by weight of alumina sol
22 75.875.8 68.168.1
33 74.574.5 69.669.6 44 74.874.8 69.069.0 55 74.674.6 68.668.6 실시예 4Example 4 산성 제올라이트 37 중량%;
염기성 제올라이트 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37% by weight of acid zeolite;
38% by weight basic zeolite; And
25% by weight of alumina sol
22 81.881.8 73.173.1
33 83.583.5 73.673.6 44 83.383.3 74.074.0 55 83.483.4 75.075.0 실시예 5Example 5 산성 제올라이트 37 중량%;
하이드로탈사이트 19중량%;
염기성 제올라이트 19 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37% by weight of acid zeolite;
19% by weight of hydrotalcite;
19% by weight basic zeolite; And
25% by weight of alumina sol
22 88.888.8 80.180.1
33 89.589.5 81.681.6 44 90.390.3 82.082.0 55 89.989.9 82.082.0 실시예 6Example 6 산성 점토 37 중량%;
알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37 weight percent acidic clay;
38 wt% alkaline earth metal oxide; And
25% by weight of alumina sol
22 63.663.6 58.758.7
33 63.563.5 57.457.4 44 64.164.1 58.258.2 55 65.865.8 55.655.6 실시예 7Example 7 헤테로폴리산 37 중량%;
하이드로탈사이트 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37 weight percent heteropoly acid;
38% by weight of hydrotalcite; And
25% by weight of alumina sol
22 84.684.6 78.778.7
33 85.585.5 79.479.4 44 85.185.1 79.279.2 55 85.885.8 79.579.5 실시예 8Example 8 산성 복합금속산화물 37 중량%;
하이드로탈사이트 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
37% by weight of the acidic composite metal oxide;
38% by weight of hydrotalcite; And
25% by weight of alumina sol
22 87.687.6 80.380.3
33 87.587.5 81.481.4 44 87.187.1 82.282.2 55 87.287.2 81.581.5 실시예 9Example 9 산성 제올라이트 21 중량%;
산성 복합금속산화물 16 중량%;
하이드로탈사이트 38 중량%; 및
알루미나졸 25 중량%
21% by weight acidic zeolite;
16 wt% of acidic composite metal oxides;
38% by weight of hydrotalcite; And
25% by weight of alumina sol
22 88.688.6 82.382.3
33 89.389.3 82.282.2 44 89.189.1 83.083.0 55 89.289.2 82.682.6

실시예 10 : 산성 제올라이트-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 10 Batch Reaction of Acidic Zeolite-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Complex Catalyst System

300 mL 고압반응기 내에 회전 날개형 스테인레스 고체촉매 충전망을 회전축에 설치하고, 10 메쉬 크기의 산성 제올라이트 3.0 g과, MgO-Al2O3(MgO:Al2O3 = 6:4 중량비) 5.1 g을 각각 충전하였다. 반응기 내부를 질소로 충전하고, 반응물로서 대두유 80 중량%와 올레인산 20 중량%로 구성된 오일(산가 약 40) 120 mL와, 99.5% 순도의 메탄올 60 mL를 넣고, 200 rpm 교반 속도에서 반응압력 40 기압에서 200℃까지 승온시킨 후, 4시간 동안 매 시간별 시료를 분리하여 분석하였다. 4시간 반응 후, 실온으로 냉각하고, 반응 압력을 상압으로 하여, 생성물을 회수하고, 다시 바이오 오일과 메탄올을 가하여, 동일한 방법으로 3회까지 재반응을 수행하였다. 분석결과는 하기 표 2와 같다.
In a 300 mL high-pressure reactor, a rotary blade-type stainless solid catalyst packing network was installed on a rotating shaft, 3.0 g of 10-mesh acidic zeolite and MgO-Al 2 O 3 (MgO: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) 5.1 g Were charged respectively. The reactor was filled with nitrogen, and 120 mL of oil (acid value 40) consisting of 80% by weight of soybean oil and 20% by weight of oleic acid and 60 mL of 99.5% pure methanol were added, and the reaction pressure was 40 atm at 200 rpm. After the temperature was raised to 200 ° C., samples were analyzed every hour for 4 hours. After the reaction for 4 hours, the reaction mixture was cooled to room temperature, the reaction pressure was returned to normal pressure, the product was recovered, and bio oil and methanol were added again, and the reaction was carried out up to three times in the same manner. The analysis results are shown in Table 2 below.

실시예 11 : 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 11 Batch Reaction of Acid Zeolite-Hytaltalcite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, MgO-Al2O3 대신 하이드로탈사이트-Al2O3(하이드로탈사이트:Al2O3 = 6:4 중량비)을 사용하였다.
In the same manner as in Example 10, but instead of MgO-Al 2 O 3 hydrotalcite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) was used.

실시예 12 : 산성 제올라이트-희토류금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 12 Batch Reaction of Acid Zeolite-Rare Earth Metal Oxide-Alumina Sol Composite Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, MgO-Al2O3 대신 La2O3-Al2O3(La2O3:Al2O3 = 6:4 중량비)을 사용하였다.
In the same manner as in Example 10, La 2 O 3 -Al 2 O 3 (La 2 O 3 : Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) was used instead of MgO-Al 2 O 3 .

실시예 13 : 산성 제올라이트-염기성 제올라이트-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 13: Batch Reaction of Acidic Zeolite-Based Zeolite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, MgO-Al2O3 대신 염기성 제올라이트-Al2O3(염기성 제올라이트:Al2O3 = 6:4 중량비)을 사용하였다.
In the same manner as in Example 10, using basic zeolite-Al 2 O 3 (basic zeolite: Al 2 O 3 = 6: 4 weight ratio) instead of MgO-Al 2 O 3 was used.

실시예 14 : 산성 제올라이트-하이드로탈사이트-염기성 제올라이트-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 14 Batch Reaction of Acidic Zeolite-Hytaltalcite-Based Zeolite-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, MgO-Al2O3 대신 하이드로탈사이트-염기성 제올라이트-Al2O3(하이드로탈사이트:염기성 제올라이트:Al2O3 = 3:3:4 중량비)을 사용하였다.
In the same manner as in Example 10, but instead of MgO-Al 2 O 3 hydrotalcite-basic zeolite-Al 2 O 3 (hydrotalcite: basic zeolite: Al 2 O 3 = 3: 3: 4 weight ratio) Used.

실시예 15 : 산성 점토-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 복합 촉매계 회분식 반응Example 15 Batch Reaction of Acidic Clay-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 대신 산성 점토 3.0 g을 사용하였다.The same method as in Example 10, except that 3.0 g of acidic clay was used instead of acidic zeolite.

복합 촉매계 Complex catalyst system 반응
시간
reaction
time
2시간2 hours 3시간3 hours 4시간4 hours
반응
횟수
reaction
Count
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
실시예 10Example 10 산성 제올라이트 37 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 99.999.9 92.492.4 99.299.2 92.192.1 100100 93.093.0 22 99.199.1 86.886.8 100100 91.891.8 100100 90.790.7 33 100100 90.490.4 99.699.6 89.589.5 100100 90.590.5 실시예 11Example 11 산성 제올라이트 37 중량%; 하이드로탈사이트 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 38% by weight of hydrotalcite; And 25% by weight of alumina sol 1One 99.899.8 87.187.1 99.799.7 87.287.2 99.899.8 88.488.4 22 99.999.9 87.687.6 100100 92.092.0 100100 94.294.2 33 99.599.5 86.186.1 99.699.6 88.688.6 100100 92.992.9 실시예 12Example 12 산성 제올라이트 37 중량%; 희토류금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 38 wt% rare earth metal oxides; And 25% by weight of alumina sol 1One 99.899.8 89.189.1 100100 90.290.2 100100 91.491.4 22 99.999.9 89.689.6 100100 91.091.0 100100 92.292.2 33 99.599.5 90.190.1 100100 91.691.6 100100 93.093.0 실시예 13Example 13 산성 제올라이트 37 중량%; 염기성 제올라이트 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 38% by weight basic zeolite; And 25% by weight of alumina sol 1One 99.999.9 91.191.1 100100 92.292.2 100100 92.492.4 22 99.999.9 90.690.6 100100 92.092.0 100100 93.293.2 33 99.599.5 90.190.1 99.699.6 91.691.6 100100 91.991.9 실시예 14Example 14 산성 제올라이트 37 중량%; 하이드로탈사이트 19중량%; 염기성 제올라이트 19 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 19% by weight of hydrotalcite; 19% by weight basic zeolite; And 25% by weight of alumina sol 1One 99.999.9 91.191.1 100100 93.293.2 100100 93.493.4 22 100100 92.692.6 100100 94.094.0 100100 94.294.2 33 100100 92.192.1 100100 93.693.6 100100 94.094.0 실시예 15Example 15 산성 점토 37 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37 weight percent acidic clay; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 100100 92.992.9 100100 91.691.6 100100 93.293.2 22 99.799.7 84.184.1 100100 88.788.7 100100 90.990.9 33 94.894.8 73.473.4 97.297.2 73.773.7 100100 92.092.0

실시예 16 : 산성 제올라이트-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 단일입자 복합 촉매계 회분식 반응Example 16 Batch Reaction of Acidic Zeolite-Alkalinetometal Oxide-Alumina Sol Single Particle Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 44.4 g, Mg(OH)2 분말 29 g 및 알루미나졸 30 g을 증류수 200 mL에 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 700℃에서 4 시간 동안 열처리하여 단일입자 복합 촉매계를 제조하여, 이를 8.1 g 사용하였다. 분석결과는 하기 표 3과 같다.
In the same manner as in Example 10, 44.4 g of acidic zeolite, 29 g of Mg (OH) 2 powder and 30 g of alumina sol were dispersed, mixed, filtered and dried in 200 mL of distilled water, and then heat-treated at 700 ° C. for 4 hours. To prepare a single particle composite catalyst system, which was used in 8.1 g. The analysis results are shown in Table 3 below.

실시예 17 : 헤테로폴리산-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 단일입자 복합 촉매계 회분식 반응Example 17 Batch Reaction of Heteropoly Acid-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Single Particle Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, 헤테로폴리산 Cs2 .5H0 .5PW12O40 44.4 g, Mg(OH)2 분말 29 g 및 알루미나졸 30 g을 증류수 200 mL에 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 500℃에서 4 시간 동안 열처리하여 단일입자 복합 촉매계를 제조하여, 이를 8.1 g 사용하였다.
The synthesis was carried out as in Example 10, the heteropoly acid Cs 2 .5 H 0 .5 PW 12 O 40 44.4 g, Mg (OH) 2 powder, 29 g of alumina sol and 30 g of distilled water and dispersed in a 200 mL, mixed, filtered After drying, heat treatment at 500 ℃ for 4 hours to prepare a single particle composite catalyst system, 8.1 g was used.

실시예 18 : 산성 복합금속산화물-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 단일입자 복합 촉매계 회분식 반응Example 18 Batch Reaction of Acidic Composite Metal Oxide-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Single Particle Complex Catalyst System

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2 44.4 g, Mg(OH)2 분말 29 g 및 알루미나졸 30 g을 증류수 200 mL에 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 500℃에서 4 시간 동안 열처리하여 단일입자 복합 촉매계를 제조하여, 이를 8.1 g 사용하였다.
In the same manner as in Example 10, 44.4 g of acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 , 29 g of Mg (OH) 2 powder and 30 g of alumina sol were dispersed, mixed, filtered and dried in 200 mL of distilled water, and then dried. Heat treatment was performed at 500 ° C. for 4 hours to prepare a single particle composite catalyst system, and 8.1 g of the catalyst was used.

실시예 19 : 산성 제올라이트-산성 복합금속산화물-알칼리토금속 산화물-알루미나졸 단일입자 복합 촉매계 회분식 반응Example 19 Acidic Zeolite-Acid Composite Metal Oxide-Alkaline Metal Oxide-Alumina Sol Single Particle Complex Catalyst System Batch Reaction

상기 실시예 10과 동일한 방법으로 실시하되, 산성 제올라이트 20.4g, 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2 24.0 g, Mg(OH)2 분말 29 g 및 알루미나졸 30 g을 증류수 200 mL에 분산, 혼합, 여과하여 건조 후, 500℃에서 4 시간 동안 열처리하여 단일입자 복합 촉매계를 제조하여, 이를 8.1 g 사용하였다.In the same manner as in Example 10, 20.4 g of acid zeolite, 24.0 g of acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 , 29 g of Mg (OH) 2 powder and 30 g of alumina sol were dispersed and mixed in 200 mL of distilled water, After filtration and drying, heat treatment was performed at 500 ° C. for 4 hours to prepare a single particle composite catalyst system, and 8.1 g of the catalyst was used.

단일입자 복합 촉매계 Single particle composite catalyst system 반응
시간
reaction
time
2시간2 hours 3시간3 hours 4시간4 hours
반응
횟수
reaction
Count
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
실시예 16Example 16 산성 제올라이트 37 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of acid zeolite; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 100100 88.288.2 100100 92.092.0 100100 93.693.6 22 100100 89.789.7 100100 91.591.5 100100 90.790.7 33 100100 90.390.3 99.699.6 90.490.4 100100 90.090.0 실시예 17Example 17 헤테로폴리산 37 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37 weight percent heteropoly acid; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 100100 90.290.2 100100 92.092.0 100100 93.093.0 22 100100 91.791.7 100100 91.591.5 100100 93.793.7 33 100100 91.391.3 100100 92.492.4 100100 93.093.0 실시예 18Example 18 산성 복합금속산화물 37 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%37% by weight of the acidic composite metal oxide; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 100100 86.286.2 100100 90.090.0 100100 91.091.0 22 100100 86.786.7 100100 89.589.5 100100 90.790.7 33 100100 86.386.3 100100 89.489.4 100100 90.190.1 실시예 19Example 19 산성 제올라이트 17 중량%; 산성 복합금속산화물 20 중량%; 알칼리토금속 산화물 38 중량%; 및 알루미나졸 25 중량%17 wt% of acid zeolite; 20 wt% of acidic composite metal oxides; 38 wt% alkaline earth metal oxide; And 25% by weight of alumina sol 1One 100100 91.291.2 100100 92.092.0 100100 93.093.0 22 100100 91.791.7 100100 92.392.3 100100 93.793.7 33 100100 91.391.3 100100 92.492.4 100100 93.193.1

비교예 1 ~ 9 : 단일 촉매계 연속 반응Comparative Examples 1 to 9: Single catalyst continuous reaction

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 촉매 물질로 산성 제올라이트 3.8 g(비교예 1), 산성 점토 4.7 g(비교예 2), 헤테로폴리산(Cs2.5H0.5PW12O40) 7.5 g(비교예 3), 산성 복합금속산화물 WO3-ZrO2 6.8 g(비교예 4), Al2O3 4.8 g(비교예 5), MgO 4.8 g(비교예 6), 하이드로탈사이트 3.3 g(비교예 7), 염기성 제올라이트 4.3 g(비교예 8), La2O3 6.3 g(비교예 9)을 각각 충전하였다. 촉매층의 부피는 모두 6.0 mL에 해당한다. 각각의 촉매물질이 나타내는 활성과 선택도 변화는 하기 표 4와 같다.The same method as in Example 1, except that 3.8 g of acidic zeolite (Comparative Example 1), 4.7 g of acidic clay (Comparative Example 2), 7.5 g of heteropolyacid (Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 ) as a catalyst material (Comparative Example) 3), acidic composite metal oxide WO 3 -ZrO 2 (Comparative Example 4), Al 2 O 3 4.8 g (Comparative Example 5), MgO 4.8 g (Comparative Example 6), Hydrotalcite 3.3 g (Comparative Example 7 ), 4.3 g of basic zeolite (Comparative Example 8) and 6.3 g of La 2 O 3 (Comparative Example 9) were respectively charged. The volumes of the catalyst beds all correspond to 6.0 mL. The activity and selectivity change of each catalyst material are shown in Table 4 below.

단일 촉매계Single catalyst system 연속
반응기간(일)
continuity
Response period (days)
바이오 오일
전환율(%)
Bio oil
Conversion Rate (%)
바이오 디젤
선택도(%)
Biodiesel
Selectivity (%)
비교예 1Comparative Example 1 산성 제올라이트Acid zeolite 22 65.465.4 60.860.8 33 61.861.8 50.850.8 44 62.362.3 48.248.2 55 57.557.5 44.644.6 비교예 2Comparative Example 2 산성 점토Acid clay 22 53.453.4 48.848.8 33 50.550.5 42.642.6 44 49.049.0 38.438.4 55 45.045.0 35.335.3 비교예 3Comparative Example 3 헤테로폴리산
(Cs2.5H0.5PW12O40)
Heteropolyacid
(Cs 2.5 H 0.5 PW 12 O 40 )
22 73.473.4 65.865.8
33 66.866.8 53.253.2 44 64.364.3 51.251.2 55 63.563.5 50.650.6 비교예 4Comparative Example 4 산성 복합금속산화물
(WO3-ZrO2)
Acid Composite Metal Oxide
(WO 3 -ZrO 2 )
22 67.467.4 61.561.5
33 63.863.8 56.856.8 44 61.361.3 53.253.2 55 59.559.5 51.651.6 비교예 5Comparative Example 5 Al2O3 Al 2 O 3 22 31.431.4 28.828.8 33 23.523.5 30.130.1 44 19.019.0 18.218.2 55 15.015.0 13.313.3 비교예 6Comparative Example 6 MgOMgO 22 72.872.8 64.864.8 33 51.351.3 29.229.2 44 48.248.2 32.632.6 55 35.535.5 31.131.1 비교예 7Comparative Example 7 하이드로탈사이트Hydrotalcite 22 96.796.7 80.580.5 33 87.987.9 78.878.8 44 86.486.4 73.573.5 55 75.875.8 55.055.0 비교예 8Comparative Example 8 염기성 제올라이트Basic zeolite 22 93.993.9 85.585.5 33 86.986.9 75.875.8 44 81.481.4 70.670.6 55 76.876.8 65.165.1 비교예 9Comparative Example 9 희토류금속 산화물
(La2O3)
Rare earth metal oxides
(La 2 O 3 )
22 72.872.8 64.664.6
33 61.961.9 49.249.2 44 57.257.2 47.647.6 55 52.552.5 41.341.3

비교예 10 ~ 18 : 단일 촉매계 회분식 반응Comparative Examples 10 to 18: Single Catalytic Batch Reaction

상기 실시예 9와 동일한 방법으로 실시하되, 촉매물질로 산성 제올라이트(비교예 10), 산성 점토(비교예 11), 헤테로폴리산(Cs2 .5H0 .5PW12O40)(비교예 12), 산성 복합금속산화물(WO3-ZrO2)(비교예 13), Al2O3(비교예 14), MgO(비교예 15), 하이드로탈사이트(비교예 16), 염기성 제올라이트(비교예 17), 희토류금속 산화물(La2O3)(비교예 18)을 각각 9.0 g 충전하여 반응을 수행하였다. 분석결과는 하기 표 5와 같다.The synthesis was carried out as in the Example 9, an acidic zeolite as catalyst material (Comparative Example 10), an acidic clay (Comparative Example 11), heteropolyacids (Cs 2 .5 H 0 .5 PW 12 O 40) ( Comparative Example 12) , Acidic composite metal oxide (WO 3 -ZrO 2 ) (comparative example 13), Al 2 O 3 (comparative example 14), MgO (comparative example 15), hydrotalcite (comparative example 16), basic zeolite (comparative example 17 ) And rare earth metal oxides (La 2 O 3 ) (Comparative Example 18) were each charged by 9.0 g. The analysis results are shown in Table 5 below.

단일 촉매계Single catalyst system 반응
시간
reaction
time
2시간2 hours 3시간3 hours 4시간4 hours
반응
횟수
reaction
Count
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
오일
전환율
(%)
oil
Conversion rate
(%)
디젤
선택도
(%)
diesel
Selectivity
(%)
비교예 10Comparative Example 10 산성 제올라이트Acid zeolite 1One 98.598.5 81.881.8 93.093.0 71.071.0 95.995.9 81.081.0 22 80.080.0 50.750.7 94.394.3 76.676.6 94.494.4 71.071.0 33 87.687.6 60.660.6 83.183.1 52.452.4 89.489.4 62.362.3 비교예 11Comparative Example 11 산성 점토 Acid clay 1One 66.966.9 41.241.2 93.393.3 76.076.0 93.293.2 75.375.3 22 67.567.5 46.346.3 91.291.2 56.256.2 85.685.6 65.665.6 33 80.880.8 60.260.2 83.683.6 54.654.6 90.790.7 58.958.9 비교예 12Comparative Example 12 헤테로폴리산
(Cs2 .5H0 .5PW12O40)
Heteropolyacid
(Cs 2 .5 H 0 .5 PW 12 O 40)
1One 98.998.9 86.386.3 96.096.0 81.081.0 97.997.9 86.086.0
22 90.190.1 80.480.4 94.894.8 76.676.6 96.496.4 81.081.0 33 89.689.6 70.670.6 93.193.1 72.472.4 86.486.4 68.568.5 비교예 13Comparative Example 13 산성 복합금속산화물
(WO3-ZrO2)
Acid Composite Metal Oxide
(WO 3 -ZrO 2 )
1One 86.986.9 61.261.2 91.391.3 78.078.0 93.293.2 85.385.3
22 82.582.5 56.356.3 90.290.2 66.266.2 88.688.6 68.668.6 33 80.880.8 55.255.2 86.686.6 58.658.6 92.792.7 61.961.9 비교예 14Comparative Example 14 Al2O3 Al 2 O 3 1One 46.146.1 31.231.2 63.363.3 46.046.0 68.268.2 55.155.1 22 47.547.5 36.336.3 61.361.3 46.246.2 65.165.1 55.155.1 33 40.840.8 30.830.8 53.253.2 44.644.6 60.260.2 48.248.2 비교예 15Comparative Example 15 MgOMgO 1One 59.559.5 40.240.2 77.077.0 39.439.4 77.377.3 44.344.3 22 53.653.6 25.425.4 77.877.8 45.245.2 69.469.4 37.337.3 33 62.262.2 35.735.7 71.171.1 47.747.7 68.868.8 38.338.3 비교예 16Comparative Example 16 하이드로탈사이트 Hydrotalcite 1One 99.099.0 89.989.9 99.399.3 91.491.4 100100 90.490.4 22 97.697.6 89.289.2 98.098.0 88.288.2 99.499.4 87.387.3 33 93.l93.l 82.482.4 95.895.8 88.488.4 96.596.5 84.384.3 비교예 17Comparative Example 17 염기성 제올라이트Basic zeolite 1One 97.297.2 89.189.1 99.099.0 91.891.8 100100 92.492.4 22 95.695.6 86.286.2 99.399.3 88.688.6 99.499.4 87.387.3 33 91.291.2 79.479.4 94.894.8 84.684.6 95.595.5 86.886.8 비교예 18Comparative Example 18 희토류금속 산화물
(La2O3)
Rare earth metal oxides
(La 2 O 3 )
1One 89.589.5 70.270.2 91.091.0 79.479.4 92.392.3 80.380.3
22 83.683.6 65.465.4 87.887.8 66.266.2 89.489.4 67.367.3 33 66.266.2 45.745.7 76.176.1 57.757.7 78.878.8 58.358.3

연속 반응 결과를 분석한 표 1 및 표 4의 결과를 살펴보면, 본 발명의 복합 촉매계를 사용할 경우, 반응시간이 경과하여도 바이오 오일의 전환율과 바이오 디젤의 선택도가 꾸준히 유지되는 것을 알 수 있다. 반면, 고체산 촉매 또는 고체염기 촉매를 단독 사용한 경우, 바이오 오일의 전환율과 바이오 디젤의 선택도가 기간 경과에 따라 급격히 감소하는 결과를 나타내었다. 이는 단일 촉매계에 비하여 산-염기 복합 촉매계가 안정성 유지에 효과가 있음을 나타내는 결과이다.Looking at the results of Table 1 and Table 4, the analysis of the continuous reaction results, it can be seen that when using the composite catalyst system of the present invention, the conversion rate of the bio oil and the selectivity of the biodiesel are maintained even after the reaction time. On the other hand, when a solid acid catalyst or a solid base catalyst was used alone, the conversion rate of bio oil and the selectivity of bio diesel were shown to decrease rapidly over time. This result shows that the acid-base composite catalyst system is effective in maintaining stability as compared to the single catalyst system.

회분식 반응 결과를 나타내는 표 2 ~ 3 및 표 5의 결과를 보면 본 발명의 복합 촉매계의 우수한 촉매 활성을 명확히 알 수 있다. 복합 촉매계에서는 재반응 횟수가 증가하여도 바이오 오일이 99%이상 전환되었으며, 바이오 디젤 선택도 또한 90% 수준을 유지하여 안정적인 반면, 고체산 촉매인 산성 제올라이트 또는 고체염기 촉매인 MgO를 독립적으로 촉매로 적용할 경우, 반응횟수에 따라 급격한 바이오 오일 전환율과 바이오 디젤의 선택도 감소가 나타난다.The results of Tables 2-3 and 5, which show the results of the batch reaction, clearly show the excellent catalytic activity of the composite catalyst system of the present invention. In the combined catalyst system, the bio oil was converted more than 99% even if the number of re-reactions increased, while the biodiesel selectivity was also maintained at 90% level. When applied, there is a rapid decrease in biooil conversion and biodiesel selectivity depending on the number of reactions.

입자가 분리된 형태로 촉매계를 구성한 실시예 10 와 단일입자 형태로 촉매계를 구성한 실시예 16의 결과는 비슷한 수치를 나타내어 촉매계의 입자형태에 따른 효과상의 특이점은 발견되지 아니하였다.The results of Example 10, in which the catalyst system was formed in the form of particles separated from each other, and Example 16, in which the catalyst system was formed in the form of a single particle, showed similar values, so that no specific effect on the particle shape of the catalyst system was found.

결국, 본 발명의 바이오 디젤 제조방법에 의하면 산-염기 복합 촉매계의 우수한 촉매 안정성 및 촉매 활성을 이용함으로써, 온화한 반응조건 하에서도 높은 전환율 및 선택도를 가지고 바이오 오일로부터 바이오 디젤을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.After all, according to the biodiesel manufacturing method of the present invention, by using the excellent catalyst stability and catalytic activity of the acid-base composite catalyst system, it is possible to produce biodiesel from bio-oil with high conversion and selectivity even under mild reaction conditions. I could confirm it.

Claims (13)

산성 제올라이트, 산성 점토, 헤테로폴리산 및 산성 복합금속산화물 중에서 선택한 1종 이상의 고체산 촉매군 5 ~ 50 중량%;
알칼리토금속 산화물, 희토류금속 산화물, 염기성 제올라이트 및 하이드로탈사이트 중에서 선택한 1종 이상의 고체염기 촉매군 5 ~ 50 중량%; 및
알루미나졸, 실리카졸 또는 이들의 혼합물 10 ~ 50 중량%;
를 포함하는 복합 촉매계를 사용하여 고산가 바이오 오일과 메탄올을 반응시켜 바이오 디젤을 제조하는 방법.
5 to 50% by weight of at least one solid acid catalyst group selected from acidic zeolites, acidic clays, heteropolyacids and acidic composite metal oxides;
5 to 50% by weight of at least one solid base catalyst group selected from alkaline earth metal oxides, rare earth metal oxides, basic zeolites and hydrotalcites; And
10 to 50% by weight of alumina sol, silica sol or mixtures thereof;
Method of producing a biodiesel by reacting high acid value bio-oil with methanol using a complex catalyst system comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 산성 제올라이트는 SiO2/Al2O3 비가 20 ~ 1,000 인 하이 실리카 베타, 모데나이트 제올라이트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the acidic zeolite is SiO 2 / Al 2 O 3 High silica beta having a ratio of 20 to 1,000, mordenite zeolite or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서, 상기 헤테로폴리산은 CsxH3 - xPMo12O40(x=2.0~2.7), CsxH3 -xPW12O40(x=2.0~2.7) 및 CsxH3 - xSiW12O40(x=2.0~2.7) 중에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the heteropoly acid is Cs x H 3 - x PMo 12 O 40 (x = 2.0 ~ 2.7), Cs x H 3 -x PW 12 O 40 (x = 2.0 ~ 2.7) , and Cs x H 3 - x SiW 12 O 40 (x = 2.0 ~ 2.7) The method for producing a biodiesel characterized in that at least one selected from.
제 1 항에 있어서, 상기 산성 복합금속산화물은 WO3-TiO2, WO3-TiO2-Al2O3, WO3-ZrO2, WO3-ZrO2-Al2O3, WO3-Nb2O5, WO3-Nb2O5-Al2O3, WO3-Ta2O5, WO3-Ta2O5-Al2O3, WO3-SnO2, WO3-Al2O3 및 WO3-ZnO 중에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
According to claim 1, wherein the acidic composite metal oxide is WO 3 -TiO 2 , WO 3 -TiO 2 -Al 2 O 3 , WO 3 -ZrO 2 , WO 3 -ZrO 2 -Al 2 O 3 , WO 3 -Nb 2 O 5 , WO 3 -Nb 2 O 5 -Al 2 O 3 , WO 3 -Ta 2 O 5 , WO 3 -Ta 2 O 5 -Al 2 O 3 , WO 3 -SnO 2 , WO 3 -Al 2 O 3 And at least one selected from WO 3 -ZnO.
제 1 항에 있어서, 상기 알칼리토금속 산화물은 MgO, CaO, SrO, BaO, MgO-SiO2, CaO-SiO2, SrO-SiO2, BaO-SiO2, MgO-Al2O3, CaO-Al2O3, SrO-Al2O3, BaO-Al2O3, MgO-TiO2, CaO-TiO2, SrO-TiO2, BaO-TiO2, MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO 및 BaO-ZnO 중에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the alkaline earth metal oxide is MgO, CaO, SrO, BaO, MgO-SiO 2 , CaO-SiO 2 , SrO-SiO 2 , BaO-SiO 2 , MgO-Al 2 O 3 , CaO-Al 2 O 3 , SrO-Al 2 O 3 , BaO-Al 2 O 3 , MgO-TiO 2 , CaO-TiO 2 , SrO-TiO 2 , BaO-TiO 2 , MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO and BaO -Method for producing a biodiesel, characterized in that at least one selected from ZnO.
제 1 항에 있어서, 상기 희토류금속 산화물은 La2O3, Ce2O3, Sm2O3 및 ThO2 중에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the rare earth metal oxide is La 2 O 3 , Ce 2 O 3 , Sm 2 O 3 And ThO 2 Method for producing a biodiesel, characterized in that at least one selected from.
제 1 항에 있어서, 상기 염기성 제올라이트는 SiO2/Al2O3 비가 20 ~ 1,000 인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 산성 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr 또는 Ba의 이온으로 치환된 제올라이트인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the basic zeolite is SiO 2 / Al 2 O 3 A method of producing a biodiesel, wherein the hydrogen of the high silica beta or mordenite acid zeolite having a ratio of 20 to 1,000 is zeolite substituted with ions of Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr or Ba.
제 1 항에 있어서, 상기 하이드로탈사이트는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)4H2O], [Mg6Al2(OH)16(CO3)4H2O], [Mg4Zng2Al2(OH)16(CO3)4H2O], [Ca4Al2(OH)12(NO3)2 xH2O], [Ca6Al2(OH)16(NO3)2 xH2O] 및 [Ca4Zng2Al2(OH)16(CO3)4H2O] 중에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the hydrotalcite is [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Mg 6 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Mg 4 Zng 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O], [Ca 4 Al 2 (OH) 12 (NO 3 ) 2 x H 2 O], [Ca 6 Al 2 (OH) 16 (NO 3 ) 2 x H 2 O] and [Ca 4 Zng 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4 H 2 O] The method for producing a biodiesel characterized in that at least one.
제 1 항에 있어서, 상기 고산가 바이오 오일은 산가가 5 ~ 50 인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 1, wherein the high acid value bio-oil has a acid value of 5-50.
제 1 항에 있어서, 상기 반응은 고산가 바이오 오일에 대한 메탄올의 부피비 1:0.5 ~ 5, 온도 150 ~ 220℃ 및 압력 15 ~ 40 기압의 조건에서 연속 반응 또는 회분식 반응 되는 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The biodiesel according to claim 1, wherein the reaction is a continuous or batch reaction under conditions of a volume ratio of methanol to a high acid value biooil 1: 0.5 to 5, a temperature of 150 to 220 ° C, and a pressure of 15 to 40 atmospheres. How to make.
제 10 항에 있어서, 상기 연속 반응은 고산가 바이오 오일과 상기 메탄올을 포함하는 반응물을 질량공간속도 0.5 ~ 30 h-1로 투입하는 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 10, wherein the continuous reaction is a method for producing a biodiesel, characterized in that the reaction mixture containing a high acid value bio-oil and the methanol at a mass space velocity of 0.5 ~ 30 h -1 .
제 10 항에 있어서, 상기 연속 반응은 고체산 촉매가 고산가 바이오 오일 및 메탄올로 구성된 반응물과 먼저 접촉하도록 촉매층을 충전시킨 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.
The method of claim 10, wherein the continuous reaction is performed by charging the catalyst layer such that the solid acid catalyst is first contacted with a reactant composed of a high acid value bio oil and methanol.
제 10 항에 있어서, 상기 회분식 반응은 고산가 바이오 오일에 대한 복합 촉매계의 중량비가 0.05 ~ 0.5 인 것을 특징으로 하는 바이오 디젤을 제조하는 방법.The method of claim 10, wherein the batch reaction is a method for producing biodiesel, characterized in that the weight ratio of the complex catalyst system to the high acid value bio-oil.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103406119A (en) * 2013-08-19 2013-11-27 太原工业学院 Bio-diesel catalyst Ca-Mg-Zn-Al-O and preparation method thereof
CN103706384A (en) * 2013-12-24 2014-04-09 内蒙古农业大学 Preparation method of bio-diesel catalyst
WO2014163252A1 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 고려대학교 산학협력단 Method for preparing light distillate from extra-middle distillate by using heteropolyacid catalyst substituted with cesium, and method for regenerating catalyst
CN105642267A (en) * 2016-02-24 2016-06-08 太原工业学院 Biodiesel catalyst X-Ca-Zn-Al-O and preparation method
CN105854943A (en) * 2016-03-31 2016-08-17 江西理工大学 Preparation method of rare earth modified heteropoly acid catalyst and biodiesel
GB2551118A (en) * 2016-05-31 2017-12-13 Univ Oxford Innovation Ltd Process
WO2017213426A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 (주)대원인터내셔널 Solid ceramic catalyst used in fatty acid methyl ester production, and method for producing solid ceramic catalyst
CN108772100A (en) * 2018-05-22 2018-11-09 广东工业大学 A kind of heteropolyacid salt solid catalyst and its preparation method and application
KR102166493B1 (en) * 2020-02-14 2020-10-15 엠제이바이오 주식회사 Acid-Base Complex Catalyst for Production of Bio-diesel and Manufacturing Method thereof
CN114100601A (en) * 2021-12-10 2022-03-01 济南大学 Supported solid base catalyst and preparation and application thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100566107B1 (en) 2003-04-08 2006-03-30 한국에너지기술연구원 Removal method of free fatty acid in wasted edible oil
US20050274065A1 (en) * 2004-06-15 2005-12-15 Carnegie Mellon University Methods for producing biodiesel
KR100831072B1 (en) 2006-09-18 2008-05-20 전남대학교산학협력단 Purification method of biodiesel using heterogenous catalyst
BRPI0922136A2 (en) 2008-12-08 2018-06-05 Grace W R & Co bio-food cracking process using high zeolite for matrix surface area catalysts

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014163252A1 (en) * 2013-04-04 2014-10-09 고려대학교 산학협력단 Method for preparing light distillate from extra-middle distillate by using heteropolyacid catalyst substituted with cesium, and method for regenerating catalyst
CN103406119A (en) * 2013-08-19 2013-11-27 太原工业学院 Bio-diesel catalyst Ca-Mg-Zn-Al-O and preparation method thereof
CN103706384A (en) * 2013-12-24 2014-04-09 内蒙古农业大学 Preparation method of bio-diesel catalyst
CN105642267B (en) * 2016-02-24 2018-06-05 太原工业学院 Biodiesel catalyst X-Ca-Zn-Al-O and preparation method
CN105642267A (en) * 2016-02-24 2016-06-08 太原工业学院 Biodiesel catalyst X-Ca-Zn-Al-O and preparation method
CN105854943A (en) * 2016-03-31 2016-08-17 江西理工大学 Preparation method of rare earth modified heteropoly acid catalyst and biodiesel
GB2551118A (en) * 2016-05-31 2017-12-13 Univ Oxford Innovation Ltd Process
WO2017213426A1 (en) * 2016-06-10 2017-12-14 (주)대원인터내셔널 Solid ceramic catalyst used in fatty acid methyl ester production, and method for producing solid ceramic catalyst
CN108772100A (en) * 2018-05-22 2018-11-09 广东工业大学 A kind of heteropolyacid salt solid catalyst and its preparation method and application
CN108772100B (en) * 2018-05-22 2021-04-16 广东工业大学 Heteropolyacid salt solid catalyst, and preparation method and application thereof
KR102166493B1 (en) * 2020-02-14 2020-10-15 엠제이바이오 주식회사 Acid-Base Complex Catalyst for Production of Bio-diesel and Manufacturing Method thereof
CN114100601A (en) * 2021-12-10 2022-03-01 济南大学 Supported solid base catalyst and preparation and application thereof
CN114100601B (en) * 2021-12-10 2023-12-22 济南大学 Supported solid base catalyst and preparation and application thereof

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