KR20240022755A - 수첨탈산소 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수첨탈산소 장치 및 방법을 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 수첨탈산소 장치 및 방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 석에너지 고갈과 지구온난화 대응을 위한 방안으로 친환경 수송연료에 대한 관심이 커지고 있다. 대부분의 친환경 수송연료(바이오디젤, 바이오항공유 등)는 바이오매스를 기반으로 하여 화학적 전환공정을 기반으로 제조하게 된다.
대표적인 친환경 수송연료인 바이오디젤은 탄소중립연료(carbon-neutral fuel)로 지구온난화에 영향이 작고 일산화탄소, SOx, 미세분진 등의 유해가스 배출이 석유계 디젤보다 훨씬 적어 많은 나라에서 5~20% 바이오디젤 혼합 경유가 보급되고 있다.
바이오 디젤은 재생 가능한 연료 에너지로서, 이산화탄소 중립연료로 연료의 제조 및 사용 전 주기에 걸쳐 이산화탄소의 배출량이 적은 장점이 있다. 반면에, 전이에스테르화 반응을 통하여 생산된 1세대 바이오 디젤은, 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 분자구조에 이중결합과 산소가 최소화된 것을 특징으로 하며, 석유계디젤의 공급인프라에 적용이 가능하며, 궁극적으로는 혼합하지 않고 기존 석유계 수송연료 인프라에 drop-in 하여 사용이 가능한 수첨바이오디젤(이하, 2세대바이오디젤)에 대한 연구가 진행되고 있다.
한편, 전통적인 수첨바이오디젤 생산기술은 식물성오일을 이용한 수첨탈산소 반응을 기반한 장치 및 방법을 사용하였다. 수첨탈산소반응은 산소 탄화수소로부터 산소를 제가하는 반응이 주 반응이며, 이과정에서 높은 반응열이 발생한다. 이러한 반응열은 반응기의 직경이 커짐에 따라 외부로 방출되지 못하여 내부온도를 증가시키며, 증가된 온도는 수첨탈산소 반응을 더욱더 촉진시키는 역할을 하게 된다. 반응온도가 증가하게 되면 목표 생성물의 선택도가 감소하며, 촉매상 탄화수소화합물의 코킹등으로 인하여 촉매의 활성이 감소하게 된다. 이러한 탈산소반응의 반응열은 수첨탈산소반응의 원료가 되는 화합물내부에 존재하는 탄화수소의 종류(형태, 길이 등)에 따라 변화될 수 있다.
따라서 반응기의 반응열을 효과적으로 배출 및 사용하기 위한 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 이종(다종)의 바이오매스의 탈산소 반응시 발생하는 반응열을 교환하여 에너지사용량을 절감할 수 있는 수첨탈산소 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 반응기의 내부에서 발생하는 반응열을 효과적으로 제거 및 사용하여 반응기의 규모를 효과적으로 증대시킬 수 있는 수첨탈산소 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은 반응열을 효과적으로 배출 및 사용할 수 있는 이중타입 반응기를 적용하는 수첨탈산소 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이종(다종)의 바이오매스에 대한 수첨탈산소 반응시 발생하는 반응열을 교환하여 에너지사용량을 절감할 수 있는 수첨탈산소 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 바이오 매스 기반의 수송연료 제조과정에서 스케일업 및 대규모화에 따른 제품의 균질성 및 에너지 절감에 필요한 기술을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 촉매 비활성화를 방지함으로써, 반응기 내 촉매의 사용기간 연장이 가능하다.
또한, 본 발명은 다종 바이오매스를 동시에 수첨탈산소 반응하여 수송연료 를 생산한 수 있는 반응기를 통하여, 반응열의 제어 및 시스템의 수명을 연장할 수 있고, 바이오 매스 기반의 수송연료 생산에 필요한 경제성을 극대화하는 공정을 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치의 촉매 반응기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A-A'"단부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치의 촉매 반응기를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 "A-A'"단부를 절개하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 방법을 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.
[수첨탈산소 장치]
본 발명은 다종 바이오매스 지질을 수첨탈산소 반응시켜 수송연료(바이오연료)를 제조할 수 있는 수첨탈산소 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치는, 다종의 원료인 다종 바이오매스 지질을 촉매 반응기에 동시에 주입하여 각각의 연료에서 발생하는 반응열을 상쇄하여 수첨탈산소 반응의 안정성을 증가시킬 수 있고, 수첨탈산소 반응의 효율을 증대시킬 수 있다. 다종 바이오매스 지질은 트리글리세라이드(triglyceride) 및 유리 지방산(free fatty acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치를 구체적으로 설명한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 수첨탈산소 장치를 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 3을 참조하면, 수첨탈산소 장치(10)는, 제1 공급 유닛(110), 제2 공급 유닛(120), 촉매 반응기(200), 기액 분리기(300) 및 유수 분리기(400)를 포함할 수 있다.
제1 공급 유닛(110)은 다종 바이오매스 지질 중에서 반응열이 기 설정값보다 상대적으로 높은 탄화수소인 장쇄 지방산을 제공할 수 있다. 일 예로, 장쇄 지방산은 지방산의 탄소수가 16개 이상인 지방산일 수 있다. 장쇄 지방산은 식물성 오일을 기반하여 추출된 지질일 수 있다.
제1 공급 유닛(110)은 장쇄 지방산의 저장이 가능한 공급 탱크이거나, 장쇄 지방산을 외부로부터 공급받아 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있는 공급기일 수 있다. 본 실시예에서, 제1 공급 유닛(110)은 공급 탱크 또는 공급기에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 식물성 오일로부터 장쇄 지방산을 추출하는 추출장치일 수 있다.
제2 공급 유닛(120)은 다종 바이오매스 지질 중에서 반응열이 기 설정값보다 상대적으로 낮은 중쇄 지방산을 제공할 수 있다. 일 예로, 중쇄 지방산은 탄소수가 5 내지 15개 이내인 지방산일 수 있다. 중쇄 지방산은 곤충 유래 지질을 기반하여 추출된 지질일 수 있다. 곤충 유래 지질 기반의 장쇄 지방산은 원료의 수급 및 확보가 용이함은 물론, 바이오 디젤로의 전환이 용이하다.
장쇄 지방산은 수분 함량이 0.1 내지 20 중량%인 건조된 곤충의 중량을 기준으로, 지질의 함량이 5 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.
제2 공급 유닛(120)은 중쇄 지방산의 저장이 가능한 공급 탱크이거나, 중쇄 지방산을 외부로부터 공급받아 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있는 공급기일 수 있다. 제2 공급 유닛(120)은 곤충으로부터 장쇄 지방산을 추출하는 추출장치일 수도 있다.
촉매 반응기(200)는 제2 공급 유닛(120) 및 제2 공급 유닛(120)으로부터 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산을 각각 공급받을 수 있다. 촉매 반응기(200)는 별도의 수소 공급원으로부터 수소도 공급받을 수 있다. 수첨탈산소 반응에서 사용되는 수소의 함량은, 곤충 유래 지질 1 ㎖ 당 100 내지 4,800 ㎖ 일 수 있다.
촉매 반응기(200)는 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산을 촉매상에서 수소와 수첨탈산소(hydrodeoxygenation) 반응시킬 수 있다. 촉매 반응기(200)에서 사용되는 촉매는, 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
촉매 반응기(200)의 수첨탈산소 반응은 수소에 의해 생성물로부터 산소를 제거하는 반응을 포함할 수 있다. 수첨탈산소 반응에 의해 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산이 수소와 반응됨으로써, 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산 내 지방산에 포함되어 있는 산소를 제거하는 탈산소 반응이 진행될 수 있다.
촉매 반응기(200)의 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 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산과 수소 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
특히, 촉매 반응기(200)는 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산을 각각 공급받을 수 있는 2중 구조의 반응기일 수 있다. 촉매 반응기(200)는 중쇄 지방산의 반응에 발생된 반응열을 이용하여 장쇄 지방산의 반응에 사용할 수 있다.
이러한 촉매 반응기(200)는 외부 반응챔버(210), 내부 반응챔버(220) 및 에너지 공급유닛(230)을 포함할 수 있다. 외부 반응챔버(210)는 제2 공급 유닛(120)은 중쇄 지방산을 공급받을 수 있다. 외부 반응챔버(210)는 중쇄 지방산과 수소와 수첨탈산소 반응을 위한 내부공간을 제공할 수 있다. 외부 반응챔버(210)의 외부는 에너지 공급유닛(230)에 의해 둘러 싸일 수 있다. 외부 반응챔버(210)는 에너지 공급유닛(230)으로부터 열에너지를 공급받아 장쇄 지방산과 촉매를 수첨탈산소 반응시킬 수 있다.
내부 반응챔버(220)는 제1 공급 유닛(110)은 장쇄 지방산을 공급받을 수 있다. 내부 반응챔버(220)는 외부 반응챔버(210)의 내부공간과 독립적으로 분리될 수 있다. 내부 반응챔버(220)는 외부 반응챔버(210)의 반응열을 이용할 수 있도록 외부 반응챔버(210)의 내부 중심부에 배치될 수 있다. 내부 반응챔버(220)는 외부 반응챔버(210)의 반응열을 이용하여 장쇄 지방산과 수소와 수첨탈산소 반응시킬 수 있다.
외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)는 이종의 바이오매스 기반 지질이 서로 혼합되지 않고 통과 할 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고 외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)를 이루는 벽 구조는 내부와 외부의 열전도율을 높이기 위하여는 열전도도가 높은 재질로 구성될 수 있다. 일 예로, 외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)를 이루는 벽 구조는 반응온도의 증가로 인한 물성변화를 고려하여 구리와 같은 열전도도가 높은 재질일 수 있다.
본 실시예에서, 외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)의 전체적인 형태는 파이프 형상으로 도시하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)의 전체적인 형태는 표면적을 높이기 위하여 주름관 형태로 구성되거나, 냉각핀이 내,외부로 도출된 형태로 구성될 수 있다.
외부 반응챔버(210) 및 내부 반응챔버(220)를 이루는 프레임은 발열반응을 통하여 생성된 반응열을 효과적으로 전달할 수 있도록 금속 재질로 구성될 수 있다
에너지 공급유닛(230)은 초기 반응에 필요한 열에너지를 외부 반응챔버(210)에 공급할 수 있다. 외부 반응챔버(210)의 외부에서 공급된 열 에너지는, 외부 반응챔버(210)를 통과하는 중쇄 지방산과 촉매를 반응시킬 수 있다. 이때 발생한 반응열은 내부챔버 통과하는 장쇄 지방산과 촉매에 공급된다.
에너지 공급유닛(230)은 열에너지를 외부 반응챔버(210)에 공급함으로써, 외부 반응챔버(210) 내 중쇄 지방산과 촉매를 반응시킬 수 있다. 에너지 공급유닛(230)은 외부 반응챔버(210)에 열에너지를 공급할 수 있는 다양한 종류의 에너지 공급수단을 포함할 수 있다. 일 예로, 에너지 공급유닛(230)은 외부 반응챔버(210)에 열에너지를 공급할 수 있는 전기로일 수 있다. 물론, 에너지 공급유닛(230)은 전기로 이외에도, 플랜트 건설 당시의 경제성에 맞추어 열매유, 가스버너 등이 선택적으로 사용될 수 있을 것이다.
기액 분리기(300)는 촉매 반응기(200)에서 반응된 생성물을 기체와 액체로 분리할 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 액체는 유수 분리기(400)로 공급될 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 액체는 탄화수소와 물을 포함할 수 있다. 기액 분리기(300)에 의해 분리된 기체는 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 포함할 수 있다.
유수 분리기(400)는 기액 분리기(300)에서 분리된 액체로부터 오일을 분리하여 회수할 수 있다. 유수 분리기(400)는 밀도차를 이용한 중력방식의 분리기일 수 있다. 중력방식의 분리기 이외에, 유수 분리기(400)는 원심분리를 이용한 원심분리방식의 분리기일 수도 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 수첨탈산소 장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 제1 공급 유닛(110)은 반응열이 상대적으로 높은 장쇄 지방산을 촉매 반응기(200)의 내부 챔버로 공급한다. 제2 공급 유닛(120)은 반응열이 상대적으로 낮은 중쇄 지방산을 촉매 반응기(200)의 외부 반응챔버로 공급한다. 장쇄 지방산과 중쇄 지방산은 반응가스인 수소와 함께, 촉매반응기로 공급되면, 장쇄 지방산과 중쇄 지방산은 촉매 반응기(200)의 내부에 충진되어 있는 촉매 상에서 수소와 반응을 통하여 탄화수소, 물, 이산화탄소, 일산화탄소로 전환된다.
촉매 반응기(200)에서 생성된 생성물(탄화수소, 물, 이산화탄소, 일산화탄소, 수소)들은, 기액 분리기(300)로 이동하게 된다. 기액 분리기(300)는 생성물을 액체(탄화수소, 물)와 기체(이산화탄소, 일산화탄소, 수소)로 분리한다. 기액 분리기(300)에서 분리된 액체는 탄화수소와 물로 구성될 수 있다. 유수 분리기(400)에서 분리되어 수송연료로 사용가능한 오일(바이오 연료)은, 연료의 목적에 맞추어 혼합 또는 개별로 회수될 수 있다.
이와 같이, 다종 바이오매스를 동시에 수첨탈산소하는 촉매 반응기(200)를 통해 오일을 생산할 수 있으므로, 반응열 제어 및 시스템의 장수명화가 가능하고, 바이오 연료의 생산에 필요한 경제성을 극대화할 수 있다.
[수첨탈산소 방법]
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 수첨탈산소 방법(20)은, 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산과 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 제공하는 단계 (S100)와, 생성물을 생성하는 단계(S200)와, 생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계(S300)와, 오일을 분리하여 회수하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산과 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 제공하는 단계(S100)에서는, 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산이 촉매 반응기의 내부챔버 및 외부 반응챔버에 각각 제공될 수 있다. 이때, 촉매 반응기(200)에는 반응가스인 수소도 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산과 함께 공급될 수 있다.
상기 생성물을 생성하는 단계(S200)에서는, 장쇄 지방산과 중쇄 지방산이 수소와 함께 촉매반응기로 공급되면, 장쇄 지방산과 중쇄 지방산은 촉매 반응기의 내부에 충진되어 있는 촉매 상에서 수소와 반응을 통하여 탄화수소, 물, 이산화탄소, 일산화탄소로 전환될 수 있다. 이때, 사용되는 촉매는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다.
그리고 상기 생성물을 생성하는 단계(S200)에서는, 초기 반응에 필요한 열에너지가 외부 반응챔버에만 공급될 수 있다. 열 에너지가 외부 반응챔버의 외부에 공급되면, 외부 반응챔버를 통과하는 중쇄 지방산과 촉매는 수첨탈산소 반응될 수 있다. 중쇄 지방산과 촉매의 수첨탈산소 반응에 의해 발생한 반응열은 내부챔버 통과하는 장쇄 지방산과 촉매에 공급될 수 있다.
상기 생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계(S300)는, 기액 분리기를 이용하여 생성물을 기체와 액체로 분리할 수 있다. 액체로 분리된 생성물은 유수 분리기로 공급될 수 있다.
상기 오일을 분리하여 회수하는 단계(S400)에서는, 기액 분리기로부터 공급받은 액체은 유수 분리기를 통해 오일로 분리될 수 있다. 유수 분리기를 통해 분리된 오일은 연료의 목적에 맞추어 회수될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 매스 기반의 수송연료 제조과정에서 스케일업 및 대규모화에 따른 제품의 균질성 및 에너지 절감이 가능하고, 촉매 비활성화를 방지하여, 반응기 내 촉매의 사용기간 연장이 가능하며, 반응열의 제어 및 시스템의 수명을 연장할 수 있고, 바이오 매스 기반의 수송연료 생산에 필요한 경제성을 극대화하는 공정을 구축할 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 :수첨탈산소 장치
20 :수첨탈산소 방법
110 :공급 유닛
120 :공급 유닛
200 :촉매 반응기
210 :외부 반응챔버
220 :내부 반응챔버
230 :에너지 공급유닛
300 :기액 분리기
400 :유수 분리기
20 :수첨탈산소 방법
110 :공급 유닛
120 :공급 유닛
200 :촉매 반응기
210 :외부 반응챔버
220 :내부 반응챔버
230 :에너지 공급유닛
300 :기액 분리기
400 :유수 분리기
Claims (12)
- 다종 바이오매스 지질을 수첨탈산소 반응시키는 2중 구조의 촉매 반응기를 포함하는, 수첨탈산소 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 다종 바이오매스 지질은 트리글리세라이드(triglyceride) 및 유리 지방산(free fatty acid)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는, 수첨탈산소 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 촉매 반응기는
100 내지 500℃의 온도 및 0.1 내지 100 bar의 압력하에서 수첨탈산소 반응
(hydrodeoxygenation)을 수행하는, 수첨탈산소 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다종 바이오매스 지질은 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산과, 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 포함하고,
상기 장쇄 지방산은 지방산의 탄소수가 16개 이상이고, 상기 중쇄 지방산은 탄소수가 5 내지 15개 이내인, 수첨탈산소 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 수첨탈산소 반응은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 촉매를 이용하여 수행되는, 수첨탈산소 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 수첨탈산소 반응에서 사용되는 수소의 함량은, 상기 곤충 유래 지질 1 ㎖ 당 100 내지 4,800 ㎖ 인, 수첨탈산소 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 다종 바이오매스 지질 중에서 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산을 제공하는 제1 공급 유닛;
상기 다종 바이오매스 지질 중에서 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 제공하는 제2 공급 유닛; 및
상기 촉매 반응기에서 반응된 생성물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기;
분리된 상기 액체로부터 오일을 분리하여 회수하는 유수 분리기를 더 포함하고,
상기 촉매 반응기는
상기 장쇄 지방산 및 중쇄 지방산을 촉매상에서 수소와 수첨탈산소 반응시키는, 수첨탈산소 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 촉매 반응기는
외부 반응챔버;
상기 외부 반응챔버의 내부공간과 독립적으로 분리되도록 상기 외부 반응챔버의 내부에 설치되는 내부 반응챔버; 및
상기 외부 반응챔버에 열에너지를 공급하는 에너지 공급챔버를 포함하는, 수첨탈산소 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 외부 반응챔버는
상기 장쇄 지방산을 상기 제1 공급 유닛로부터 공급받고, 상기 에너지 공급챔버의 상기 열에너지를 이용하여 상기 장쇄 지방산과 촉매를 반응시키고,
상기 내부 반응챔버는
상기 중쇄 지방산을 상기 제2 공급 유닛로부터 공급받고, 상기 외부 반응챔버에서 발생한 반응열을 이용하여 상기 중쇄 지방산과 촉매를 반응시키는, 수첨탈산소 장치 - 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산과 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 제공하는 단계;
장쇄 지방산 및 중쇄 지방산을 촉매 반응기의 촉매상에서 수소와 수첨탈산소 반응시켜 생성물을 생성하는 단계;
생성물을 기체와 액체로 분리하는 단계; 및
분리된 액체로부터 오일을 분리하여 회수하는 단계를 포함하는, 수첨탈산소 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 식물성 오일 기반의 장쇄 지방산과 곤충 유래 지질 기반의 중쇄 지방산을 제공하는 단계는,
상기 장쇄 지방산을 상기 촉매 반응기의 외부 반응챔버에 제공하고, 상기 중쇄 지방산을 상기 촉매 반응기의 외부 반응챔버에 제공하고,
상기 생성물을 생성하는 단계는
외부에서 공급받은 열에너지를 이용하여 상기 외부 반응챔버의 상기 장쇄 지방산과 촉매를 반응시키고, 상기 외부 반응챔버에서 발생한 반응열을 이용하여 상기 중쇄 지방산과 촉매를 반응시키는, 수첨탈산소 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 생성물을 생성하는 단계에서, 상기 수첨탈산소 반응은 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루세늄(Ru), 란탄(La), 이리듐(Ir), 및 오스뮴(Os)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 촉매를 이용하여 수행되는, 수첨탈산소 방법.
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| KR1020220101184A KR20240022755A (ko) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 수첨탈산소 장치 및 방법 |
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| KR20210051237A (ko) | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 그린테코 주식회사 | 곤충 건조 조건에 따른 바이오디젤 합성 방법 |
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2022
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