KR20200014627A - Recycling method of Cashew Nuts Shell Liquid sludge - Google Patents

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KR20200014627A
KR20200014627A KR1020180090029A KR20180090029A KR20200014627A KR 20200014627 A KR20200014627 A KR 20200014627A KR 1020180090029 A KR1020180090029 A KR 1020180090029A KR 20180090029 A KR20180090029 A KR 20180090029A KR 20200014627 A KR20200014627 A KR 20200014627A
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최학
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Abstract

The present invention relates to a reprocessing method for cashew nut shell oil sludge. More specifically, provided is a method to reduce cost of disposal by reprocessing waste cashew nut shell oil sludge, and to further secure biofuel as an active ingredient. According to the method, the cost of disposal can be reduced by reprocessing waste CNSL sludge, and it is possible to efficiently extract an oil component, which is an active ingredient, by a reprocessing process.

Description

캐슈넛 쉘 오일 슬러지의 재처리방법 {Recycling method of Cashew Nuts Shell Liquid sludge}Recycling method of Cashew Nuts Shell Liquid sludge}

본 발명은 캐슈넛 쉘 오일 슬러지의 재처리방법에 관한 것으로, 폐기물인 캐슈넛 쉘 오일 슬러지를 재처리하여 폐기에 소요되는 비용을 감소시키고 유효 성분인 바이오연료를 더 확보할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reprocessing cashew nut shell oil sludge, and to a method for reducing the cost of disposal and further securing an active ingredient biofuel by reprocessing the cashew nut shell oil sludge which is waste.

현재 세계는 지구 환경문제와 화석연료의 고갈 등으로 인하여 대체에너지와 청정에너지 등 신재생에너지 개발을 위하여 노력하고 있으며, 또한 신재생에너지 의무보급제도(RPS제도; Renewable Portfolio Standard)의 시행으로 화석연료를 사용하는 발전소에서는 바이오연료의 수요가 급증하고 있다.Currently, the world is making efforts to develop renewable energy such as alternative energy and clean energy due to global environmental problems and depletion of fossil fuel, and also by implementing the Renewable Portfolio Standard (RPS). In biomass power plants, the demand for biofuels is skyrocketing.

바이오연료는 동식물성 오일 등을 이용하여 제조한 연료로서, 석유 및 석유 화학제품 등과 혼합하여 바이오 혼합연료로 사용될 수 있다. 상기 바이오연료 중 하나인 캐슈넛 쉘 오일(Cashew Nuts Shell Liquid, 이하 CNSL)은 열대지방에서 서식하는 캐슈(Cashew)라는 식물의 견과 껍질 부분에서 추출한 식물성 오일로서, 상기 CNSL과 중유를 혼합한 연료인 바이오혼합연료는 품질면에서 중유와 유사하며, 연료 분사에 영향을 주는 동점도는 중유보다 낮고, 회분 함량은 중유보다 높으며, 황분은 중유보다 낮다. Biofuel is a fuel manufactured using animal and vegetable oils, and may be mixed with petroleum and petrochemicals and used as a biofueled fuel. One of the biofuels, Cashew Nuts Shell Liquid (CNSL), is a vegetable oil extracted from the nut shell of a plant called Cashew (Cashew) inhabiting the tropics. Blended fuels are similar to heavy oils in quality, with kinematic viscosity that affects fuel injection lower than heavy oil, ash content higher than heavy oil, and sulfur lower than heavy oil.

특히 CNSL의 경우, 수천~수만 PPM의 Na, K 이온이 포함되어 있어 바이오 중유로 사용시 세척(Washing) 또는 산 세정 공정을 통해 정제되어야만 사용될 수 있다. 상기 산 세정 공정으로서는 설비의 부식을 방지하기 위해 약산이고 저렴한 구연산을 주로 사용하고 있으며, 황산 및 황산 마그네슘도 사용되고 있다.In particular, in case of CNSL, tens of thousands of tens of thousands of PPM Na, K ions are contained and can be used only when purified through washing or acid washing process when using bio heavy oil. As the acid cleaning process, weak acid and inexpensive citric acid are mainly used to prevent corrosion of equipment, and sulfuric acid and magnesium sulfate are also used.

그러나 이러한 CNSL로부터 금속을 제거하기 위한 산 세정공정은 원료특성으로 인해 폐기물인 CNSL 슬러지가 다량 발생하며, 이들의 처리에 상당한 비용이 소요되고 있다.However, the acid cleaning process for removing the metal from the CNSL generates a large amount of waste CNSL sludge due to the raw material characteristics, and a considerable cost is required for their treatment.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, CNSL의 탈금속 공정에서 발생되어 폐기되는 CNSL 슬러지를 처리 및 재활용하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for treating and recycling the CNSL sludge generated and disposed in the demetallization process of CNSL.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,The present invention to solve the above problems,

용매의 존재하에 반응기에 CNSL 슬러지를 가하는 단계;Adding CNSL sludge to the reactor in the presence of a solvent;

상기 반응기를 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 유지하면서 교반하여 균질화시키는 단계;Stirring the homogenizer while maintaining the reactor at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours;

얻어진 균질화물을 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 방치하여 유수 분리를 수행하는 단계; 및Leaving the obtained homogenate at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours to perform oil and water separation; And

유수분리가 완료된 반응기로부터 상등액을 회수한 후 60 내지 100℃의 온도에서 탈기하여 오일 성분을 추출하는 단계;를 포함하는 CNSL 슬러지의 재처리방법을 제공한다.It provides a method for reprocessing CNSL sludge comprising a; extracting the oil component by degassing at a temperature of 60 to 100 ℃ after recovering the supernatant from the reactor where the oil separation is completed.

본 발명의 CNSL 슬러지 재처리방법에 따르면, 폐기물인 CNSL 슬러지를 재처리함으로써 폐기에 소요되는 비용을 줄일 수 있으며, 재처리에 의해 유효 성분인 오일 성분을 효율적으로 추출하는 것이 가능해진다.According to the CNSL sludge reprocessing method of the present invention, the cost of waste can be reduced by reprocessing the CNSL sludge which is a waste, and the oil component which is an active ingredient can be extracted efficiently by reprocessing.

도 1은 실시예 1에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 2에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 3에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 4에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예 5에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 실시예 6에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 실시예 7에 따른 유수 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the oil-water separation efficiency according to Example 1. FIG.
2 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the second embodiment.
3 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the third embodiment.
4 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the fourth embodiment.
5 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the fifth embodiment.
6 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the sixth embodiment.
7 is a graph showing the oil / water separation efficiency according to the seventh embodiment.

본 발명은 CNSL 슬러지의 재처리방법을 제공하며, 이 방법은 용매의 존재하에 반응기에 CNSL 슬러지를 가하는 단계; 상기 반응기를 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5 시간 동안 유지하면서 교반하여 균질화시키는 단계; 얻어진 균질화물을 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 방치하여 유수 분리를 수행하는 단계; 및 유수분리가 완료된 반응기로부터 상등액을 회수한 후 60 내지 100℃의 온도에서 탈기하여 용매를 제거하여 오일 성분을 추출하는 단계;를 포함한다.The present invention provides a method for reprocessing CNSL sludge, the method comprising: adding CNSL sludge to a reactor in the presence of a solvent; Stirring the homogenizer while maintaining the reactor at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours; Leaving the obtained homogenate at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours to perform oil and water separation; And extracting an oil component by removing the solvent by degassing at a temperature of 60 to 100 ° C. after recovering the supernatant from the reactor in which oil separation is completed.

본 발명에서 사용되는 CNSL 슬러지는 CNSL(캐슈넛 쉘 오일)로부터 오일 성분을 추출할 때 다량 발생하는 성분으로서 원료 물질의 조성에 따라 그 성분 함량이 상이할 수 있다. 본 발명에서는 이와 같은 슬러지 성분 중 CNSL 성분만을 추출하여 사용할 수 있으므로 상기 슬러지를 폐유가 아닌 폐수로 처리할 수 있어 폐기 비용이 대폭 절감되며, 특히 바이오 오일을 재사용 가능한 형태로 추출하게 된다.The CNSL sludge used in the present invention is a component that is generated in large amounts when extracting an oil component from CNSL (cashew nut shell oil), and its content may vary depending on the composition of the raw material. In the present invention, since only the CNSL component of the sludge component can be extracted and used, the sludge can be treated with wastewater instead of waste oil, thereby greatly reducing the disposal cost, and in particular, extracting the bio-oil in a reusable form.

본 발명에서 재처리를 위해 사용되는 CNSL 슬러지는 CNSL을 정제하는 과정에서 발생되는 폐기물로서, 그 정제공정에 따라 다양한 형태로 얻어질 수 있다. 예를 들어 원재료로서 CNSL을 단독 투입으로 사용하거나, CNSL과 동물성 유지를 70:30의 비율로 사용하는 경우, CNSL과 식물성 유지를 70:30의 비율로 사용하는 경우, CNSL과 바이오디젤 피치를 70:30의 비율로 사용하는 경우에 따라 CNSL 슬러지 성분이 달라질 수 있으며, 산 세정 공정에서 사용되는 산 종류에 따라서도 달라질 수 있다. 이와 같은 다양한 성분의 CNSL 성분을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어 본 발명에서 원료로 사용하는 CNSL 슬러지는 CNSL 및 유지 성분이 20 내지 40중량%, 물 30 내지 60중량%, 산 성분 10 내지 15중량%, 회분 3 내지 5중량%, 및 잔여량의 기타 무기물을 포함할 수 있다.The CNSL sludge used for reprocessing in the present invention is a waste generated during the purification of CNSL, and may be obtained in various forms according to the purification process. For example, if CNSL is used alone as a raw material, or if CNSL and animal fats are used in a 70:30 ratio, and CNSL and vegetable fats are used in a 70:30 ratio, the CNSL and biodiesel pitch are 70 The CNSL sludge component may vary depending on the ratio of: 30, and may also vary depending on the type of acid used in the acid cleaning process. The CNSL components of these various components may be used alone or in combination of two or more thereof. For example, the CNSL sludge used as the raw material in the present invention is 20 to 40% by weight of CNSL and fats and oils, 30 to 60% by weight of water, 10 to 15% by weight of acid, 3 to 5% by weight of ash, and other residual amounts. It may include minerals.

본 발명에 따르면, CNSL 슬러지로부터 오일 성분을 추출하는데 용매 추출법을 사용하게 된다. 이때 사용가능한 용매로서는 극성 또는 비극성 용매를 모두 사용할 수 있으나, 비극성 용매를 사용하는 경우 유수 분리 효율이 높아 바람직하고, 지속적인 재활용이 가능하다는 이점도 갖는다. 이와 같은 비극성 용매는 1종 단독으로, 또는 혼합하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 휘발성이 높은 디에틸 에테르는 분리 속도가 빨라서 바람직하며, 또한 n-헥산 및 n-옥탄 등은 분리능이 우수하여 바람직하다. 그러나 이들 용매에 한정되는 것은 아니며, 용매 추출법에 사용되는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있다.According to the present invention, solvent extraction is used to extract oil components from CNSL sludge. At this time, both solvents can be used as the solvent, but a polar or nonpolar solvent can be used. However, when the nonpolar solvent is used, the oil-water separation efficiency is high, and continuous recycling is possible. Such non-polar solvents may be used alone or in combination. For example, high-volatile diethyl ether is preferred because of its high separation rate, and n-hexane, n-octane, etc. are preferable because of excellent separation. . However, the solvent is not limited to these solvents, and any solvent used in the solvent extraction method can be used without limitation.

이와 같은 비극성 용매는 원료 성분인 CNSL 슬러지를 포함하는 전체 조성물 중량을 기준으로 약 1 내지 약 40중량%, 바람직하게는 약 3 내지 약 30중량%, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 20중량%의 함량으로 사용할 수 있다. 이와 같은 함량을 벗어나는 경우에는 추출 효율이 저하되어 바람직하지 않다.Such a non-polar solvent is about 1 to about 40% by weight, preferably about 3 to about 30% by weight, more preferably about 5 to about 20% by weight based on the total weight of the composition including the raw material CNSL sludge It can be used as a content. If it is out of such content, the extraction efficiency is lowered, which is not preferable.

상기와 같은 CNSL 슬러지와 비극성용매를 반응기에 가한 후, 이를 약 60 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도에서 약 1 내지 5시간, 바람직하게는 약 2 내지 4시간 동안 교반하여 균질화 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 균질화 공정에서 에멀젼 상태의 CNSL 슬러지에서 미셀구조가 효과적으로 파괴되어 오일 성분의 분리능이 증가할 수 있게 된다. 상기 슬러지가 강산 성분을 포함할 수 있으므로 부식이 방지될 수 있도록 반응기로서 예를 들어, 섬유강화 플라스틱(FRP) 등의 용기를 사용할 수 있다.After adding the above-mentioned CNSL sludge and the non-polar solvent to the reactor, the homogenization process by stirring it for about 1 to 5 hours, preferably about 2 to 4 hours at a temperature of about 60 to 100 ℃, preferably 70 to 90 ℃ Can be performed. In such a homogenization process, the micellar structure is effectively destroyed in the CNSL sludge in an emulsion state, thereby increasing the resolution of oil components. Since the sludge may contain a strong acid component, for example, a container such as fiber reinforced plastic (FRP) may be used as a reactor so that corrosion may be prevented.

상기 균질화 공정은 교반하에 수행되며, 이때 교반기로서 기계식 또는 자기식 교반기 등을 제한 없이 사용할 수 있다.The homogenization process is carried out under agitation, in which case a mechanical or magnetic stirrer may be used without limitation.

이와 같이 처리하여 얻어진 균질화물은 별도의 교반 없이 60 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도에서 1 내지 5시간, 바람직하게는 2 내지 4시간 동안 방치하여 유수 분리를 수행하게 된다. 이러한 유수 분리 공정에서 미셀 구조가 파괴된 CNSL 슬러지 중 오일 성분은 용매층에 용해되어 수층과 분리가 수행된다. The homogenate obtained by treatment is left for 1 to 5 hours, preferably 2 to 4 hours at a temperature of 60 to 100 ℃, preferably 70 to 90 ℃ without separate stirring to perform oil and water separation. In this oil-water separation process, the oil component in CNSL sludge whose micelle structure is destroyed is dissolved in the solvent layer, and separation with the aqueous layer is performed.

이어서 유수분리가 완료된 반응기로부터 상등액을 분리한 후 60 내지 100℃, 바람직하게는 70 내지 90℃의 온도에서 탈기하여 용매를 제거함으로써 목적하는 오일 성분을 추출하게 된다. 이와 같은 오일 성분은 바이오 연료로서 재활용이 가능하게 된다.Subsequently, the supernatant is separated from the reactor where the oil / water separation is completed, followed by degassing at a temperature of 60 to 100 ° C., preferably 70 to 90 ° C. to remove the solvent to extract the desired oil component. Such oil components can be recycled as biofuels.

상기와 같이 상등액을 분리하고 남은 수층은 폐유가 아닌 폐수 처리가 가능해짐으로써 처리 비용이 대폭 절감될 수 있게 된다.As described above, the remaining water layer after separating the supernatant can be treated with wastewater rather than waste oil, thereby greatly reducing the treatment cost.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 아니며 통상의 기술자라면 본 발명의 실시형태로부터 다양한 변형이 가능함을 인지할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto, and a person skilled in the art will recognize that various modifications are possible from the embodiments of the present invention.

제조예 1: CNSL 슬러지의 제조Preparation Example 1 Preparation of CNSL Sludge

CNSL 9000kg, 공정수 800kg, 및 농도가 20중량%인 황산 1000kg을 반응조에 투입하여 반응시킨 후, 이를 침전조에서 동시에 연속적으로 분리시킨 후 탈수하여 금속 성분이 제거된 제품을 얻었으며, 상기 분리 공정에서 고농축 CNSL 슬러지 1440kg이 하부로 배출되었다.CNSL 9000kg, process water 800kg, and 1000kg sulfuric acid with a concentration of 20% by weight were added to the reaction tank and reacted, and then separated in a sedimentation tank continuously and dehydrated to obtain a product from which metal components were removed. 1440 kg of highly concentrated CNSL sludge was discharged to the bottom.

제조예 2: CNSL 슬러지의 제조Preparation Example 2 Preparation of CNSL Sludge

CNSL 6300kg, 동물성 유지 2700kg, 공정수 800kg, 및 농도가 20중량%인 황산 1000kg을 반응조에 투입하여 반응시킨 후, 이를 침전조에서 동시에 연속적으로 분리시킨 후 탈수하여 금속 성분이 제거된 제품을 얻었으며, 상기 분리 공정에서 고농축 CNSL 슬러지 1440kg이 하부로 배출되었다.6300kg CNSL, 2700kg animal fat, 800kg process water, and 1000kg sulfuric acid with a concentration of 20% by weight were added to the reactor and reacted. In the separation process, 1440 kg of highly concentrated CNSL sludge was discharged to the bottom.

제조예 3: CNSL 슬러지의 제조Preparation Example 3 Preparation of CNSL Sludge

CNSL 6300kg, 식물성 유지 2700kg, 공정수 700kg, 및 농도가 30중량%인 구연산 1000kg을 반응조에 투입하여 반응시킨 후, 이를 침전조에서 동시에 연속적으로 분리시킨 후 탈수하여 금속 성분이 제거된 제품을 얻었으며, 상기 분리 공정에서 고농축 CNSL 슬러지 1440kg이 하부로 배출되었다.6300 kg of CNSL, 2700 kg of vegetable oil, 700 kg of process water, and 1000 kg of citric acid having a concentration of 30% by weight were added to the reactor and reacted. In the separation process, 1440 kg of highly concentrated CNSL sludge was discharged to the bottom.

제조예 4: CNSL 슬러지의 제조Preparation Example 4 Preparation of CNSL Sludge

CNSL 6300kg, 바이오 디젤 피치로서 300kg, 공정수 700kg, 및 농도가 30중량%인 구연산 1000kg을 반응조에 투입하여 반응시킨 후, 이를 침전조에서 동시에 연속적으로 분리시킨 후 탈수하여 금속 성분이 제거된 제품을 얻었으며, 상기 분리 공정에서 고농축 CNSL 슬러지 1440kg이 하부로 배출되었다.CNSL 6300kg, biodiesel pitch 300kg, process water 700kg, and 30kg% citric acid 1000kg concentration were added to the reactor and reacted, and then they were continuously separated from the sedimentation tank at the same time and dehydrated to obtain a product free of metal components. In the separation process, 1440 kg of highly concentrated CNSL sludge was discharged downward.

상기 제조예 1 내지 4에서 CNSL 원료 배합에 따른 성분 분석표를 표 1에 기재하였으며 제조예에 따른 정제로 CNSL 슬러지를 얻을 수 있다.Table 1 shows the component analysis table according to the CNSL raw material formulation in Preparation Examples 1 to 4, and CNSL sludge may be obtained by purification according to the preparation example.

구 분division 제조예 1Preparation Example 1 제조예 2Preparation Example 2 제조예 3Preparation Example 3 제조예 4Preparation Example 4 인화점(℃)Flash point (℃) 241241 246246 255255 224224 동점도(50℃, ㎟/s)Kinematic viscosity (50 ℃, ㎠ / s) 5353 3535 4848 3232 잔류탄소분Residual carbon 7.377.37 4.644.64 5.125.12 4.524.52 황분(%)Sulfur (%) 0.020.02 0.0150.015 0.0270.027 0.0180.018 회분(%)Ash content (%) 0.670.67 0.450.45 0.580.58 0.440.44 수분(%)moisture(%) 0.130.13 0.160.16 0.250.25 0.090.09 Na (ppm)Na (ppm) 644644 451451 25482548 483483 Ca (ppm)Ca (ppm) 1818 7777 2222 102102 K (ppm)K (ppm) 38343834 27852785 26832683 25622562 Si+Al+Fe (ppm)Si + Al + Fe (ppm) 354354 267267 488488 277277 인 (ppm)Phosphorus (ppm) 6565 3636 137137 5454 발열량(Cal/g)Calorific value (Cal / g) 9,7149,714 9,6979,697 9,6849,684 9,7069,706 사용부재료Subsidiary Material 황산Sulfuric acid 황산Sulfuric acid 구연산Citric acid 구연산Citric acid CNSL 원료대비
슬러지 발생량(%)
CNSL Raw Material
Sludge Generation (%)
1616 1616 1616 1616

제조예 5: CNSL 슬러지의 제조Preparation Example 5 Preparation of CNSL Sludge

국내 Refined CNSL 업체 7개사로부터 CNSL 슬러지를 입수하였다, 이들 7개 업체의 CNSL 슬러지를 분석하여 하기 표 2에 기재하였다.CNSL sludges were obtained from seven refined CNSL companies in Korea, and the CNSL sludges of these seven companies were analyzed and listed in Table 2 below.

구 분division 다산
바이오
Fertility
Bio
동신
화학
Dongshin
chemistry
신흥
에너텍
Emerging
Enertech
리원
바이오
Liwon
Bio
신흥유업Emerging Dairy 플러스
케미칼
plus
chemical
대경
오엔티
Daekyung
Orient
동점도(50℃, ㎟/s)Kinematic viscosity (50 ℃, ㎠ / s) 132132 9494 365365 335335 421421 455455 415415 밀도(15℃)Density (15 ℃) 1.23041.2304 1.16121.1612 1.24411.2441 1.19881.1988 1.25611.2561 1.25541.2554 1.23171.2317 잔류탄소분Residual carbon 8.648.64 7.127.12 8.318.31 8.888.88 9.049.04 11.1211.12 6.886.88 황분(%)Sulfur (%) 8.318.31 0.350.35 0.420.42 7.647.64 0.250.25 0.160.16 0.250.25 회분(%)Ash content (%) 5.45.4 4.34.3 8.18.1 7.37.3 6.36.3 8.28.2 5.95.9 수분(%)moisture(%) 63.763.7 43.143.1 44.544.5 56.856.8 36.936.9 49.149.1 48.548.5 Na (ppm)Na (ppm) 1,3881,388 491491 2,5872,587 2,5642,564 523523 2,8312,831 1,3571,357 Ca (ppm)Ca (ppm) 331331 1,8711,871 318318 196196 258258 324324 318318 K (ppm)K (ppm) 12,31212,312 9,3679,367 14,75614,756 8,8448,844 10,50110,501 13,34513,345 14.12114.121 Si+Al+Fe (ppm)Si + Al + Fe (ppm) 2,0002,000 1,4191,419 1,4741,474 4,2344,234 1,3401,340 1,2701,270 998998 인 (ppm)Phosphorus (ppm) 364364 298298 371371 188188 289289 264264 354354 발열량(Cal/g)Calorific value (Cal / g) 2,8832,883 2,9862,986 3,4553,455 3,1373,137 3,3213,321 2,6812,681 2,7442,744 pHpH 1One 33 1One 1One 1One 1One 1One 사용부재료Subsidiary Material 황산Sulfuric acid 구연산Citric acid 구연산Citric acid 황산Sulfuric acid 구연산Citric acid 구연산Citric acid 구연산Citric acid

상기 시료는 이하의 방법으로 분석하였다.The sample was analyzed by the following method.

- ICP-OES(Thermo Scientific ICAP-7400 Duo, IP501): 바이오중유 속에 함유된 금속분을 측정하는 분석기기 이며 금속 함유량은 바이오 중유의 품질기준이며, 해당 금속은 Na, Ca, K, V, Al, Fe, Si, P, 이다. -ICP-OES (Thermo Scientific ICAP-7400 Duo, IP501): Analyzer for measuring the metal content in bio heavy oil, the metal content is the quality standard of bio heavy oil, and the metal is Na, Ca, K, V, Al Fe, Si, P,

- Ash(Lab house/Furnace, ISO 6245): 바이오중유가 연소되고 남은 재(Ash)를 측정한다. 회분이 많으면 연소효율이 떨어진다. Ash (Lab house / Furnace, ISO 6245): Measures the ash remaining after biofuel is burned. If there is much ash, combustion efficiency will fall.

- 동점도(대한과학 Waterbath, 캐논펜스케 동점도계, ASTM D7042): 바이오중유의 동점도를 측정한다. 동점도는 바이오중유를 사용하는 보일러에서 중요한 품질기준중 하나이며 동점도가 클수록 유동성이 작기 때문에 보일러에서 연료의 분사압력과 관계된다. Kinematic Viscosity (Korean Science Waterbath, Canon Fenske Kinematic Viscometer, ASTM D7042): The kinematic viscosity of bio-heavy oil is measured. Kinematic viscosity is one of the important quality criteria in boilers using bio-heavy oil, and the higher the kinematic viscosity, the less fluidity is related to the injection pressure of fuel in the boiler.

- 황분분석기(XRF, SLFA-1800 ASTM D5453) : 석유계통 제품에는 원소 조성으로 황이 포함되어있다. 함유된 황 화합물에는 여러 가지 형태가 있으며 그 차이에 따라 냄새, 연소성, 부식성, 등의 제품으로 품질을 떨어뜨리는 원인이 된다. 석유제품은 황분의 최대 허용량을 규정하고 있다. -Sulfur analyzer (XRF, SLFA-1800 ASTM D5453): Petroleum products contain sulfur as an elemental composition. There are various forms of sulfur compounds contained, and according to the difference, it causes the quality deterioration to products such as odor, combustibility, and corrosiveness. Petroleum products specify the maximum allowable amount of sulfur.

- 수분분석기(Mettler Toledo, V10s Titrator. ISO 3733): 일반적인 유지에 함유된 수분분석으로 칼피셔 법이 적절하며, 수분함량이 많으면 발열량에 영향을 주므로 수분함량은 적은 것이 좋다. -Moisture analyzer (Mettler Toledo, V10s Titrator. ISO 3733): The Karl Fischer method is appropriate for the analysis of moisture contained in general fats and oils.

- 발열량(Calorimeter, Pan-6200 ASTM D240): 물질이 완전 연소할 때 발생하는 열량을 말하며 연소에 있어서 각종 연료의 상품 가치평가 등에 중요한 기초 수치이다. -Calorimeter (Pan-6200 ASTM D240): The calorific value generated when a material is completely burned. It is an important basic value for commodity valuation of various fuels in combustion.

상기 7개 업체로부터 얻어진 CNSL 슬러지 시료를 동일한 중량비로 혼합하여 대표시료를 제조한 후, 이를 이하의 실시예 1 내지 7에서 사용하였다.After preparing the representative sample by mixing the CNSL sludge samples obtained from the seven companies in the same weight ratio, it was used in Examples 1 to 7 below.

실시예 1Example 1

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 이소프로필 알콜을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 1에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and isopropyl alcohol were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, which was then observed in an oven at 80 ° C. at 30 minute intervals, and the results are shown in FIG. 1. The time when the oil and water separation was completely made was 3 hours after the injection of the measuring cylinder. The supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 2Example 2

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 메탄올을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 2에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and methanol were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, which was then observed at 30 ° intervals in an oven at 80 ° C., and the results are shown in FIG. 2. After the separation of the oil and water was completely made into the cylinder after 3 hours, the supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 3Example 3

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 에탄올을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 5시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 3에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge and ethanol obtained from Preparation Example 5 were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 5 hours while maintaining at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, and the result of observing the flow of oil and water at 30 minutes intervals in an oven at 80 ° C. was shown in FIG. 3. After the separation of the oil and water was completely made into the cylinder after 3 hours, the supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 4Example 4

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 아세톤을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 4에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and acetone were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. After putting each homogenate in a 100 ml measuring cylinder, the result of observing the flow of oil and water at 30 minutes intervals in an oven at 80 ° C. was shown in FIG. 4. After the separation of the oil and water was completely made into the cylinder after 3 hours, the supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 5Example 5

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 n-헥산을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 5에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and n-hexane were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, which was then observed in an oven at 80 ° C. every 30 minutes, and the results are shown in FIG. 5. After the separation of the oil and water was completely made into the cylinder after 3 hours, the supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 6Example 6

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 디에틸에테르를 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 6에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and diethyl ether were added to a reactor made of FRP, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, which was then observed in an oven at 80 ° C. for 30 minutes at intervals, and the results are shown in FIG. 6. After the separation of the oil and water was completely made into the cylinder after 3 hours, the supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

실시예 7Example 7

상기 제조예 5로부터 얻어진 CNSL 슬러지와 n-옥탄을 FRP 소재의 반응기에 가하고, 80℃로 유지하면서 3시간 동안 기계식 교반기로 교반하여 균질화시켰다. 이때 슬러지와 용매의 중량비는 95:5, 90:10, 85:15, 80:20의 4가지 비율로 사용하였다. 각각의 균질화물을 100ml 메스실린더에 넣은 뒤, 이를 80℃의 오븐에서 30분 간격으로 유수 분리 효율을 관찰하여 그 결과를 도 7에 도시하였다. 유수 분리가 완전히 이루어진 시점을 메스실린더 투입 후 3시간으로 하였으며, 분리 공정 이후 상등액을 회수하여 80℃의 감압 조건에서 용매를 완전히 탈기한 후 수율을 측정하였다.CNSL sludge obtained from Preparation Example 5 and n-octane were added to a reactor made of FRP material, and homogenized by stirring with a mechanical stirrer for 3 hours while maintaining the temperature at 80 ° C. At this time, the weight ratio of the sludge and the solvent was used in four ratios of 95: 5, 90:10, 85:15, and 80:20. Each homogenate was placed in a 100 ml measuring cylinder, which was then observed at 30 ° intervals in an oven at 80 ° C., and the results are shown in FIG. 7. The time when the oil and water separation was completely made was 3 hours after the injection of the measuring cylinder. The supernatant was recovered after the separation process, and the yield was measured after completely degassing the solvent under reduced pressure at 80 ° C.

상기 유수 분리 결과를 하기 표 3에 기재하였다.The oil and water separation results are shown in Table 3 below.

구 분division 투입량(중량%)Input amount (% by weight) 오일상
(Vol%)
Oil phase
(Vol%)
수상
(Vol%)
Awards
(Vol%)
분리완료시점
(분)
Separation completed
(minute)
CNSL 슬러지CNSL sludge 용매menstruum 실시예 1Example 1 95 %95% 5 %5% 2020 3.273.27 210210 90 %90% 10 %10% 2727 210210 85 %85% 15 %15% 3535 210210 80 %80% 20 %20% 3838 210210 실시예 2Example 2 95 %95% 5 %5% 2020 5.225.22 210210 90 %90% 10 %10% 2222 210210 85 %85% 15 %15% 2626 210210 80 %80% 20 %20% 2828 210210 실시예 3Example 3 95 %95% 5 %5% 2020 4.244.24 240240 90 %90% 10 %10% 2222 240240 85 %85% 15 %15% 2626 240240 80 %80% 20 %20% 2828 240240 실시예 4Example 4 95 %95% 5 %5% 2121 3.263.26 300300 90 %90% 10 %10% 2727 300300 85 %85% 15 %15% 3434 300300 80 %80% 20 %20% 3838 300300 실시예 5Example 5 95 %95% 5 %5% 3535 0.290.29 150150 90 %90% 10 %10% 3636 150150 85 %85% 15 %15% 3535 150150 80 %80% 20 %20% 3737 150150 실시예 6Example 6 95 %95% 5 %5% 3737 0.330.33 240240 90 %90% 10 %10% 4040 240240 85 %85% 15 %15% 3939 240240 80 %80% 20 %20% 3535 240240 실시예 7Example 7 95 %95% 5 %5% 3636 0.360.36 240240 90 %90% 10 %10% 3939 240240 85 %85% 15 %15% 4040 240240 80 %80% 20 %20% 4242 240240

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 극성의 케톤 계열(아세톤) 및 알콜 계열(이소프로필 알콜, 메탄올, 에탄올) 사용 결과 CNSL 슬러지의 미셀 구조는 CNSL 슬러지 대비 10% 이상 혼합될 경우, 동점도가 이소프로필 알콜(330 -> 46), 메탄올(330 -> 72), 에탄올 (330 -> 63), 아세톤 (330 -> 55)까지 묽혀져 매우 효율적으로 풀렸다. 그러나, 오일상 및 수상의 유수분리 효율이 다소 낮은 결과를 보인다. 도 1 내지 도 4의 도면으로부터 알 수 있듯이 극성용매는 에멀젼을 효율적으로 파괴시키나, 수상 및 오일상의 밀도를 동일하게 함에 따라 분리능이 낮은 결과를 보이는 것으로 여겨진다. 상기 유수분리 시험 결과에 따르면, 극성용매를 사용한 경우 이소프로필 알콜이 가장 높은 분리능을 나타낸다. 또한 휘발성이 높은 디에틸 에테르가 분리속도는 가장 빠르게 나타났으나, 궁극적으로 n-헥산, n-옥탄이 제일 높은 분리능을 보였다. n-헥산이 오일상이 많았으며, 가장 효율적인 용매로 여겨진다.As can be seen in Table 3 above, as a result of the use of polar ketone series (acetone) and alcohol series (isopropyl alcohol, methanol, ethanol), the micelle structure of CNSL sludge is more than 10% of CNSL sludge. Dilute to propyl alcohol (330-> 46), methanol (330-> 72), ethanol (330-> 63), acetone (330-> 55) and solved very efficiently. However, the oil and water separation efficiency of the oil phase and the water phase shows a rather low result. As can be seen from the drawings of FIGS. 1 to 4, the polar solvent effectively destroys the emulsion, but it is considered that the resolution is lowered as the density of the water phase and the oil phase is the same. According to the result of the oil / water separation test, isopropyl alcohol shows the highest resolution when a polar solvent is used. Diethyl ether showed the highest separation rate, but ultimately, n-hexane and n-octane showed the highest resolution. n-hexane is more oily and is considered the most efficient solvent.

상기 실시예 1 내지 7에서 얻어진 유분 회수율을 하기 표 4에 기재하였다.The oil recovery obtained in Examples 1 to 7 is shown in Table 4 below.

구분division CNSL 슬러지CNSL sludge 용매menstruum 수율
(중량%)
yield
(weight%)
최대수율시
분리시간 (min)
At maximum yield
Separation time (min)
실시예 1Example 1 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 1414 6060 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 1717 6060 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 2020 8080 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 1818 8080 실시예 2Example 2 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 1515 100100 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 1212 100100 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 1111 120120 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 88 120120 실시예 3Example 3 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 1414 6060 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 1616 8080 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 1818 8080 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 1717 100100 실시예 4Example 4 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 1616 2020 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 1717 2020 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 1919 3030 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 1818 4040 실시예 5Example 5 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 3333 4040 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 3535 4040 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 3131 6060 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 2828 6060 실시예 6Example 6 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 2727 4040 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 3434 6060 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 3131 6060 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 2929 6060 실시예 7Example 7 95 중량%95 wt% 5 중량%5 wt% 3030 6060 90 중량%90 wt% 10 중량%10 wt% 3232 6060 85 중량%85 wt% 15 중량%15 wt% 3131 6060 80 중량%80 wt% 20 중량%20 wt% 2727 8080

상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 디에틸 에테르 및 n-헥산을 사용한 실시예 5 및 6이 가장 높은 수율을 나타내었으며, 회수량은 34~35%이었고, 사용된 용매의 함량은 전체 중량 대비 10중량%이었다.As can be seen from Table 4, Examples 5 and 6 using diethyl ether and n-hexane showed the highest yield, the recovery was 34 to 35%, and the amount of solvent used was compared to the total weight. 10 weight%.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible for a person with ordinary knowledge within the scope of the technical idea of this invention.

Claims (5)

용매의 존재하에 반응기에 CNSL 슬러지를 가하는 단계;
상기 반응기를 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 유지하면서 교반하여 균질화시키는 단계;
얻어진 균질화물을 60 내지 100℃의 온도에서 1 내지 5시간 동안 방치하여 유수 분리를 수행하는 단계; 및
유수분리가 완료된 반응기로부터 상등액을 회수한 후 60 내지 100℃의 온도에서 탈기하여 오일 성분을 추출하는 단계;를 포함하는 CNSL 슬러지의 재처리방법.
Adding CNSL sludge to the reactor in the presence of a solvent;
Stirring the homogenizer while maintaining the reactor at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours;
Leaving the obtained homogenate at a temperature of 60 to 100 ° C. for 1 to 5 hours to perform oil and water separation; And
Recovering the supernatant from the reactor where the oil separation is completed, and degassing at a temperature of 60 to 100 ℃ to extract the oil component; Reprocessing of CNSL sludge comprising a.
제1항에 있어서,
상기 CNSL 슬러지가 CNSL 및 유지 성분이 20 내지 45중량%, 물 35 내지 60중량%, 산 성분 5 내지 10중량%, 회분 4 내지 8중량%, 및 잔여량의 기타 무기물을 포함하는 것인 CNSL 슬러지의 재처리방법.
The method of claim 1,
The CNSL sludge is CNSL sludge comprising 20 to 45% by weight, 35 to 60% by weight of water, 5 to 10% by weight of acid component, 4 to 8% by weight of ash, and residual amounts of other inorganic materials. Reprocessing method.
제1항에 있어서,
상기 용매가 비극성 용매인 것인 CNSL 슬러지의 재처리방법.
The method of claim 1,
The reprocessing method of CNSL sludge which said solvent is a nonpolar solvent.
제1항에 있어서,
상기 용매가 디에틸 에테르, n-헥산 또는 n-옥탄인 것인 CNSL 슬러지의 재처리방법.
The method of claim 1,
A process for reprocessing CNSL sludge, wherein the solvent is diethyl ether, n-hexane or n-octane.
제1항에 있어서,
상기 용매가 CNSL 슬러지를 포함하는 전체 중량을 기준으로 5 내지 약 20중량%의 함량인 것인 CNSL 슬러지의 재처리방법.
The method of claim 1,
And wherein said solvent is present in an amount of from 5 to about 20 weight percent, based on the total weight of said CNSL sludge.
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