KR20240008436A - 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240008436A KR20240008436A KR1020220084824A KR20220084824A KR20240008436A KR 20240008436 A KR20240008436 A KR 20240008436A KR 1020220084824 A KR1020220084824 A KR 1020220084824A KR 20220084824 A KR20220084824 A KR 20220084824A KR 20240008436 A KR20240008436 A KR 20240008436A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hydrogen
- insect
- eco
- gas
- transportation fuel
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 98
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 claims abstract description 54
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 15
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 6
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 6
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052705 radium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N radium atom Chemical compound [Ra] HCWPIIXVSYCSAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 5
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 238000006392 deoxygenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
- C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
- C01B3/16—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
- C10G3/42—Catalytic treatment
- C10G3/44—Catalytic treatment characterised by the catalyst used
- C10G3/47—Catalytic treatment characterised by the catalyst used containing platinum group metals or compounds thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
- C10G3/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/14—Details of the flowsheet
- C01B2203/148—Details of the flowsheet involving a recycle stream to the feed of the process for making hydrogen or synthesis gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
본 발명은 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 이용하여 수송연료를 제조할 수 있고, 반응에 사용되는 수소를 반응생성물을 이용하여 합성하는 방식을 통하여 촉매반응에 필요한 수소의 양을 최소화할 수 있다.
본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 이용하여 수송연료를 제조할 수 있고, 반응에 사용되는 수소를 반응생성물을 이용하여 합성하는 방식을 통하여 촉매반응에 필요한 수소의 양을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 석유 보유량이 감소하고, 화석연료를 사용할 때 발생하는 온실가스 배출량 감축이 의무화되면서 대체 연료인 바이오 디젤 개발의 중요성이 증가하고 있다.
바이오 디젤은 재생 가능한 연료 에너지로서, 이산화탄소 중립연료로 연료의 제조 및 사용 전 주기에 걸쳐 이산화탄소의 배출량이 적은 장점이 있다. 반면에, 바이오 디젤은 전이에스테르화 반응을 통하여 생산된 1세대 바이오 디젤이므로, 넓은 산업범위에서 사용되기 어려운 단점을 가지고 있다. 예컨대, 1세대 바이오 디젤은 연료 내부에 존재하는 산소로 인하여, 기존연료와 일정비율이상을 혼합하여 사용하였을 때 다양한 문제를 발생시킬 수 있다
예를 들어, 1세대 바이오 디젤의 생산과정에서 발생하는 낮은 장기 저장안정성, 고 산화성으로 인한 연료필터 막힘, 인젝터 불량 그리고 연료분사노즐 부식 등의 여러 가지 문제가 발생될 수 있다. 또한, 1세대 바이오 디젤은 기존디젤과 최대 20%까지만 혼합이 가능하다. 이는 앞으로 석유계연료의 퇴출로 인한 바이오 연료(바이오 디젤)의 수요의 증가에 적절하게 대응할 수 없음을 의미한다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 최근에는 고 부가가치 수첨 바이오 디젤(이하 2세대 바이오 디젤)에 대한 기술개발이 진행되고 있다. 2세대 바이오 디젤은 분자구조에 이중결합과 산소가 최소화된 것을 특징으로 하며, 석유계 디젤의 공급인프라에 적용이 가능하며, 궁극적으로는 혼합하지 않고 기존 석유계 수송연료 인프라에 드롭인(drop-in)하여 사용이 가능하다.
그러나 2세대 바이오 디젤은 생산과정에서 다량의 수소를 사용함에 따라, 수소사용량 감소에 대한 해결책의 제시가 필요하다. 종래에는 친환경연료를 제조하기 위한 수소를 외부에서 공급하는 방식과 사용 후 수소를 재순환하는 방식이 도입되고 있는데, 이러한 방식은 수소가 외부에서 계속 공급되어야 하는 단점을 가지고 있다. 더하여, 친환경 수소에 대한 수요의 증가로 인하여, 수소가격의 급등과 수급의 문제가 야기되고 있다.
이에 따라, 2세대 바이오 디젤의 생산과정에서 소모되는 수소의 사용량을 감축 및 자립시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 친환경 수송연료(수첨 바이오 디젤)의 생산에 필요한 수소를 자체 자급할 수 있는 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 곤충 유래 지질을 사용하여 친환경 수송연료를 생산할 수 있는 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 사용한 수소전환장치를 포함하는 친환경 수송연료 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 곤충 유래 지질을 촉매상에서 수소와 반응시키는 친환경 수송연료 제조방법을 제공한다.
본 발명은 수소의 재순환을 통하여 외부에서 추가적인 수소의 공급이 없이도, 수소의 공급 및 순환을 통하여 시스템 자체적으로 친환경 수송연료의 생산을 극대화할 수 있고, 이에 따라 친환경 수송연료의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 친환경 2세대 바이오 매스 기반 수송연료의 제조과정에서 발생하는 부산물을 이용하여 수소를 제조할 수 있고, 제조한 수소를 수송연료의 생산에 재 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 2세대 바이오 매스 기반 수송연료 제조과정에서 필요한 수소를 부산물을 사용하여 수송연료의 생산에 공급함으로써, 수소-프리 공정의 구축이 가능하다.
또한 본 발명은 부산물의 처리 및 수소공급에 따른 비용의 감소를 통해, 최종 생산제품의 경제성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조방법을 도시한 블록도이다.
이하 본 발명의 내용을 구체적으로 설명한다.
본 명세서에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
[친환경 수송연료 제조장치]
본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 사용한 수소전환장치를 통해 수송연료를 제조할 수 있는 친환경 수송연료 제조장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조장치는 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 이용하여 수송연료를 제조할 수 있고, 반응에 사용되는 수소를 반응생성물을 이용하여 합성하는 방식을 통하여 촉매반응에 필요한 수소의 양을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조장치는 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 친환경 수송연료 제조장치(10)는, 곤충 유래 지질을 사용하는 수소전환장치(600)를 포함할 수 있다.
상기 친환경 수송연료 제조장치를 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수송연료 제조장치(10)는, 공급 유닛(100), 촉매 반응기(200), 기액 분리기(300), 가스 정제기(400), 유수 분리기(500) 및 수소전환장치(600)를 포함할 수 있다.
공급 유닛(100)은 곤충 유래 지질을 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있다. 일 예로, 공급 유닛(100)은 곤충 유래 지질의 저장이 가능한 공급 탱크이거나, 곤충 유래 지질을 외부로부터 공급받아 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있는 공급기일 수 있다. 본 실시예에서, 공급 유닛(100)은 공급 탱크 또는 공급기에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 곤충으로부터 지질을 추출하는 추출장치일 수도 있을 것이다.
공급 유닛(100)에서 제공되는 곤충 유래 지질은, 곤충으로부터 유래된 지질이다. 이 곤충 유래 지질은 원료의 수급 및 확보가 용이함은 물론, 바이오 디젤로의 전환이 용이하다. 곤충 유래 지질은 수분 함량이 0.1 내지 20 중량%인 건조된 곤충의 중량을 기준으로, 지질의 함량이 5 내지 80 중량%인 곤충으로부터 추출된 지질일 수 있다.
예를 들어, 수분 함량이 0.1 내지 20 중량%인 건조된 곤충의 중량을 기준으로, 지질의 함량이 10 내지 80 중량%, 15 내지 80 중량%, 20 내지 80 중량%, 25 내지 80 중량%, 또는 30 내지 80 중량%인 곤충으로부터 추출된 지질일 수 있다. 곤충 유래 지질에 있어서, 상기 지질의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 본 발명에서 목적하는 바이오 디젤을 효율적으로 높은 수율로 제조할 수 있고, 본 발명의 효과를 만족하는 데에 더욱 유리할 수 있다.
촉매 반응기(200)는 공급 유닛(100)으로부터 곤충 유래 지질을 공급받을 수 있고, 가스 정제기(400) 또는 수소전환장치(600)를 통해 수소를 제공받을 수 있다. 친환경 수송연료 제조장치(10)의 초기 작동에는, 가스 정제기(400) 또는 수소전환장치(600)에서 수소의 공급이 이루어지지 않으므로, 촉매 반응기(200)는 별도의 수소 공급원으로부터 수소를 공급받을 수 있다. 친환경 수송연료 제조장치의 연속적인 작동중에는, 가스 정제기(400) 또는 수소전환장치(600)를 통한 수소의 재순환이 가능하므로, 외부에서 추가적인 수소의 공급이 없이도, 수소의 공급 및 순환이 자체적으로 이루어질 수 있다.
촉매 반응기(200)는 촉매를 통해 곤충 유래 지질과 수소를 반응시킬 수 있다. 촉매 반응기(200)에서 사용되는 촉매의 활성 금속은, 라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
촉매 반응기(200)에 적용되는 촉매 및 곤충 유래 지질의 중량비는, 기 설정된 범위를 만족함으로써, 본 발명에서 목적하는 효과를 구현하는 데에 더욱 유리할 수 있다. 예를 들어, 촉매 및 곤충 유래 지질의 중량비는 1:0.1 내지 100, 1:1 내지 100, 1:10 내지 100, 1:30 내지 100, 1:50 내지 100, 1:0.1 내지 20, 1:0.1 내지 10, 1:0.1 내지 5, 1:0.1 내지 3, 1: 0.5 내지 10, 1: 0.5 내지 5, 1:1 내지 20, 1:1 내지 10, 1:1 내지 5, 또는 1:1 내지 3일 수 있다.
촉매 및 곤충 유래 지질의 중량비가 상기의 범위 미만인 경우, 곤충 유래 지질 내 산소를 제거하는 데에 어려움이 있어, 본 발명에서 목적하는 고품질의 수첨 바이오 디젤을 제조할 수 없으며, 상기 범위를 초과하는 경우 과량의 촉매를 사용함으로써 경제성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다.
촉매 반응기(200)에서는 곤충 유래 지질에 포함된 지방산의 수첨탈산소 반응(hydrodeoxygenation)이 진행될 수 있다. 수첨탈산소 반응은 수소에 의해 생성물로부터 산소를 제거하는 반응을 포함할 수 있다. 수첨탈산소 반응에 의해 곤충 유래 지질 및 수소가 반응됨으로써, 곤충 유래 지질 내 지방산에 포함되어 있는 산소를 제거하는 탈산소 반응이 진행될 수 있다.
일 예로, 수첨탈산소 반응은 100 내지 500℃의 온도 및 0.1 내지 100 bar의 압력하에서 진행될 수 있다. 반응 시 온도는, 예를 들어 100 내지 480℃, 100 내지 450℃, 150 내지 450℃, 또는 200 내지 400℃일 수 있으며, 0.5 내지 20 시간, 0.5 내지 15 시간, 0.5 내지 10 시간, 또는 1 내지 8 시간 동안 수행될 수 있다. 반응 시 압력은, 예를 들어 0.1 내지 100 bar, 0.1 내지 80 bar, 0.1 내지 60 bar, 0.1 내지 50 bar, 또는 0.1 내지 20 bar일 수 있다
촉매 반응기(200)는 촉매 상에서 수소와 곤충 유래 지질 간의 반응을 통해, 탄화수소, 물, 이산화탄소, 일산화탄소를 포함하는 생성물을 생성할 수 있다. 촉매 반응기(200)를 통해 생성된 생성물은 기액 분리기(300)로 공급될 수 있다.
기액 분리기(300)는 촉매 반응기(200)에서 반응된 생성물을 기체와 액체로 분리할 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 액체는 유수 분리기(500)로 공급될 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 액체는 탄화수소와 물을 포함할 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 기체는 가스 정제기(400)로 공급될 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 기체는 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함할 수 있다.
가스 정제기(400)는 기액 분리기(300)로부터 공급받은 기체로부터 수소와 일산화탄소를 분리할 수 있는 반응기일 수 있다. 일 예로, 가스 정제기(400)는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 공정을 통해, 기체로부터 수소와 일산화탄소를 분리할 수 있는 PSA 반응기일 수 있다. 가스 정제기(400)를 통해 분리된 수소는 촉매 반응기(200)에 제공될 수 있다.
유수 분리기(500)는 밀도차를 이용한 중력방식의 분리기일 수 있다. 중력방식의 분리기 이외에, 유수 분리기(500)는 원심분리를 이용한 원심분리방식의 분리기일 수도 있다.
유수 분리기(500)는 가스 정제기(400)에서 분리된 액체로부터 수송연료인 오일을 분리할 수 있다. 유수 분리기(500)를 통해 분리된 수송연료는 사용처의 이송을 위해 회수될 수 있다. 이와 같이, 본 발명을 통해 제조된 수송연료는 수소가 첨가된 2세대 수송연료(수첨 바이오 디젤)로서, 수소가 포함된 소송연료는 넓은 사용범위에 적용될 수 있다.
한편, 유수 분리기(500)는 가스 정제기(400)에서 분리된 액체로부터 물을 분리할 수 있다. 유수 분리기(500)를 통해 분리된 물은 수소전환장치(600)로 제공될 수 있다.
수소전환장치(600)는 가스 정제기(400)로부터 일산화탄소를 제공받을 수 있다. 수소전환장치(600)는 촉매를 통해 일산화탄소와 액체에 포함된 물을 반응시킴으로써, 수소를 생산할 수 있다.
수소전환장치(600)에서 사용되는 촉매의 활성 금속 및 지지체는, 귀금속(Noble metal), 희토류 금속(Rare-earth metal), 알칼라인 금속(Alkaline metal), 아연(Zn), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 실리카(SiO2) 및 활성탄소(Activated carbon)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 수소전환장치(600)에 의해 생산된 수소는, 촉매 반응기(200)에 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 수송연료의 제조과정시, 수소첨가공정에서 발생하는 부산물을 재 반응시켜 수소를 생산할 수 있고, 이렇게 생산된 수소를 촉매 반응기(200)로 재순환시킴으로써, 친환경 수송연료의 생산을 시스템 자체적으로 극대화할 수 있다.
[친환경 수송연료 제조방법]
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 친환경 수송연료 제조방법(20)은, 곤충 유래 지질을 제공하는 단계(S100)와, 생성물을 생성하는 단계(S200)와, 생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계(S300)와, 기체로부터 분리한 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계(S400)와, 오일을 분리하여 회수하는 단계(S500)와, 액체로부터 분리한 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
상기 곤충 유래 지질을 제공하는 단계(S100)는, 곤충 유래 지질을 촉매 반응기에 제공할 수 있다. 곤충 유래 지질은 원료의 수급 및 확보가 용이하고, 바이오 디젤로의 전환이 쉽게 이루어질 수 있다.
상기 생성물을 생성하는 단계(S200)는, 곤충 유래 지질을 촉매 반응기의 촉매상에서 수소와 반응시켜 생성물을 생성할 수 있다. 촉매 반응기의 초기 작동시, 촉매 반응기는 별도의 수소 공급원으로부터 수소를 공급받을 수 있지만, 촉매 반응기의 연속적인 작동시, 가스 정제기 또는 수소전환장치로부터 수소를 공급받을 수 있다. 예컨대, 촉매 반응기의 연속적인 작동시는, 외부에서 추가적인 수소의 공급이 없이도, 수소의 공급 및 순환이 자체적으로 이루어질 수 있다.
상기 생성물을 생성하는 단계(S200)에서는, 지방산의 수첨탈산소 반응이 진행될 수 있다. 수첨탈산소 반응에 의해 곤충 유래 지질 및 수소가 반응됨으로써, 곤충 유래 지질 내 지방산에 포함되어 있는 산소를 제거하는 탈산소 반응이 진행될 수 있다. 일 예로, 수첨탈산소 반응은 100 내지 500℃의 온도 및 0.1 내지 100 bar의 압력하에서 진행될 수 있다.
상기 생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계(S300)는, 생성물을 기액 분리기를 이용하여 기체와 액체로 분리할 수 있다. 액체로 분리된 생성물은 유수 분리기로 공급될 수 있고, 기액체로 분리된 생성물은 가스 정제기로 공급될 수 있다.
상기 기체로부터 분리한 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계(S400)는, 기액 분리기를 통해 공급받은 기체를 가스 정제기를 통해 수소와 일산화탄소를 분리할 수 있다. 가스 정제기에 의해 분리된 수소는 촉매 반응기로 공급될 수 있다.
상기 오일을 분리하여 회수하는 단계(S500)는, 기액 분리기로부터 공급받은 액체를 유수 분리기를 이용하여 오일을 분리할 수 있다. 유수 분리기를 통해 분리된 수송연료는 회수될 수 있고, 유수 분리기를 통해 분리된 물은 수소전환장치로 제공될 수 있다.
상기 액체로부터 분리한 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계(S600)는, 수소전환장치를 이용하여 액체에 포함된 물과 일산화탄소를 반응시켜 수소를 생산할 수 있다. 수소전환장치에서 생산된 수소는 촉매 반응기로 공급될 수 있다. 수소전환장치의 수소가 촉매 반응기로 재순환시키면, 친환경 수송연료의 생산이 시스템 자체적으로 극대화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 수소의 재순환을 통하여 외부에서 추가적인 수소의 공급이 없이도, 수소의 공급 및 순환을 통하여 시스템 자체적으로 친환경 수송연료의 생산을 극대화할 수 있고, 친환경 수송연료의 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 수소-프리 공정의 구축이 가능하며, 부산물의 처리 및 수소공급에 따른 비용의 감소를 통해, 최종 생산제품의 경제성을 증가시킬 수 있다는 등의 우수한 장점을 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10 :친환경 수송연료 제조장치
20 :친환경 수송연료 제조방법
100 :공급 유닛
200 :촉매 반응기
300 :기액 분리기
400 :가스 정제기
500 :유수 분리기
600 :수소전환장치
20 :친환경 수송연료 제조방법
100 :공급 유닛
200 :촉매 반응기
300 :기액 분리기
400 :가스 정제기
500 :유수 분리기
600 :수소전환장치
Claims (10)
- 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 사용한 수소전환장치를 포함하는, 친환경 수송연료 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 곤충 유래 지질은 수분 함량이 0.1 내지 20 중량%인 건조된 곤충의 중량을 기준으로 지질의 함량이 5 내지 80 중량%인 곤충으로부터 추출된 지질인, 친환경 수송연료 제조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 수소전환장치는 상기 곤충 유래 지질을 이용하여 생성된 이산화탄소 및 물을 공급받아 수소를 제조하는, 친환경 수송연료 제조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 수소전환장치에 적용되는 촉매의 활성 금속 및 지지체는, 귀금속(Noble metal), 희토류 금속(Rare-earth metal), 알칼라인 금속(Alkaline metal), 아연(Zn), 망간(Mn), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 실리카(SiO2) 및 활성탄소(Activated carbon)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는, 친환경 수송연료 제조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 곤충 유래 지질을 제공하는 공급 유닛;
상기 곤충 유래 지질을 촉매상에서 수소와 반응시키는 촉매 반응기;
상기 촉매 반응기에서 반응된 생성물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기;
상기 기액 분리기로부터 상기 기체를 공급받아 상기 기체로부터 수소와 일산화탄소를 분리하고, 분리한 상기 수소를 상기 촉매 반응기에 제공하는 가스 정제기; 및
분리된 상기 액체로부터 오일을 분리하여 회수하는 유수 분리기를 더 포함하고,
상기 수소전환장치는
상기 가스 정제기로부터 상기 일산화탄소를 제공받고, 상기 일산화탄소와 상기 액체에 포함된 물을 반응시켜 수소를 생산하고, 생산된 상기 수소를 상기 촉매 반응기에 제공하는, 친환경 수송연료 제조장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 촉매의 활성 금속은 라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는, 친환경 수송연료 제조장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 촉매 반응기는 상기 곤충 유래 지질에 포함된 지방산의 수첨탈산소 반응(hydrodeoxygenation)에 의해 수행되는, 친환경 수송연료 제조장치. - 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질을 제공하는 단계;
곤충 유래 지질을 촉매 반응기의 촉매상에서 수소와 반응시켜 생성물을 생성하는 단계;
생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계;
기체로부터 수소와 일산화탄소를 분리하고 분리한 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계;
분리된 액체로부터 오일을 분리하여 회수하는 단계; 및
액체에 포함된 물과 일산화탄소를 반응시켜 수소를 생산하고, 생산된 수소를 촉매 반응기에 제공하는 단계를 포함하는, 친환경 수송연료 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 곤충 유래 지질은 수분 함량이 0.1 내지 20 중량%인 건조된 곤충의 중량을 기준으로 지질의 함량이 5 내지 80 중량%인 곤충으로부터 추출된 지질인, 친환경 수송연료 제조방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 생성물을 생성하는 단계는 상기 곤충 유래 지질에 포함된 지방산의 수첨탈산소 반응에 의해 상기 곤충 유래 지질과 상기 수소를 반응시켜 생성물을 생성하는, 친환경 수송연료 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220084824A KR20240008436A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220084824A KR20240008436A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240008436A true KR20240008436A (ko) | 2024-01-19 |
Family
ID=89717786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220084824A KR20240008436A (ko) | 2022-07-11 | 2022-07-11 | 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20240008436A (ko) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210051237A (ko) | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 그린테코 주식회사 | 곤충 건조 조건에 따른 바이오디젤 합성 방법 |
-
2022
- 2022-07-11 KR KR1020220084824A patent/KR20240008436A/ko unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210051237A (ko) | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 그린테코 주식회사 | 곤충 건조 조건에 따른 바이오디젤 합성 방법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rasul et al. | The future of hydrogen: Challenges on production, storage and applications | |
Avargani et al. | A comprehensive review on hydrogen production and utilization in North America: Prospects and challenges | |
Ahmed et al. | Sustainable hydrogen production: Technological advancements and economic analysis | |
Centi et al. | CO2‐based energy vectors for the storage of solar energy | |
KR101768757B1 (ko) | 석유 연료를 사용한 화합된 수소 및 전기 생산 방법 및 그 시스템 | |
US9315910B2 (en) | Methods and devices for the production of hydrocarbons from carbon and hydrogen sources | |
Ali et al. | Thermochemical and electrochemical aspects of carbon dioxide methanation: A sustainable approach to generate fuel via waste to energy theme | |
Srivastava et al. | Conversion of methane to methanol: technologies and future challenges | |
Goeppert et al. | Toward a sustainable carbon cycle: the methanol economy | |
US20230295517A1 (en) | Process for synthesising hydrocarbons | |
CN104024182A (zh) | 在gtl环境中用于制备烃类燃料的增强的费-托法 | |
Palanisamy et al. | Analysis on production of bioethanol for hydrogen generation | |
KR20230129189A (ko) | Co₂와 h₂로부터 액체연료를 직접 생산하는 효율적인2단계 공정 | |
JP2007020407A (ja) | バイオマスエタノール製造装置 | |
Melin et al. | Techno-economic evaluation of novel hybrid biomass and electricity-based ethanol fuel production | |
Tian et al. | Advances in hydrogen production by aqueous phase reforming of biomass oxygenated derivatives | |
KR20240008436A (ko) | 친환경 수송연료 제조장치 및 이의 제조방법 | |
Reiter | Power‐to‐Gas | |
KR101732120B1 (ko) | 셀룰로우스로부터 수소 제조하는 방법 | |
Jiang et al. | Chemical catalytic upgrading of polyethylene terephthalate plastic waste into value-added materials, fuels and chemicals | |
WO2021044125A1 (en) | Process for producing one or more hydrocarbon products | |
US20140053561A1 (en) | Aircraft fuel cell system, aircraft and use of a synthetic fuel | |
Gallucci et al. | Conventional Processes for Hydrogen Production | |
Alsaffar et al. | Competitiveness of hydrogen production by glycerol reforming in fixed-bed reactor: An overview of the catalytic performance, product distribution and reactant conversions | |
US20230312341A1 (en) | Process for renewable energy formation |