KR20240023309A - 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템을 제공한다.
본 발명은 추가적인 에너지의 손실없이 압력조절을 통해, 촉매공정에서 배출되는 고온 고압의 액체 생성물 내에 존재하는 탄화수소 연료의 순도를 높일 수 있다.
본 발명은 추가적인 에너지의 손실없이 압력조절을 통해, 촉매공정에서 배출되는 고온 고압의 액체 생성물 내에 존재하는 탄화수소 연료의 순도를 높일 수 있다.
Description
본 발명은 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템에 관한 것이다.
현재 전 세계적으로 석유 보유량이 감소하고, 화석연료를 사용할 때 발생하는 온실가스 배출량 감축이 의무화되면서 대체 연료인 바이오 디젤의 중요성이 증가되고 있다.
바이오 디젤은 재생 가능한 연료 에너지로서, 이산화탄소 중립연료로 연료의 제조 및 사용 전 주기에 걸쳐 이산화탄소의 배출량이 적은 장점이 있는 반면에, 바이오 디젤은 전이에스테르화 반응을 통하여 생산된 1세대 바이오 디젤이므로, 넓은 산업범위에서 사용되기 어려운 단점을 가지고 있다. 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.
최근에는 고 부가가치 수첨 바이오 디젤(2세대 바이오 디젤)에 대한 기술개발이 진행되고 있다. 수첨 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.
수첨 바이오 디젤의 생산과정에서는 촉매의 안정성향상 및 반응율 향상을 위하여, 고온과 고압 조건의 촉매공정을 운전하게 된다. 그런데 촉매공정에서 생산되어 회수되는 액체 생성물도 고온 고압이고, 후단공정을 위하여 냉각을 진행하며, 생성물 중 디젤연료규격에 맞는 탄화수소를 증류공정을 통하여 회수하게 된다.
이에 생성물을 냉각하기 위한 장치 및 시스템과 냉각된 생성물을 증류하기 위한 가열공정으로 인하여, 전체 시스템의 경제성이 낮아지는 문제점이 야기되고 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 고안된 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 증류공정에 소요되는 에너지를 절감하여 수첨 바이오 디젤 생산의 경제성을 증가시킬 수 있는 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 곤충 유래 지질을 원료로 하여 제조하는 탄화수소 연료의 효과적인 분리가 가능한 본 발명은 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위해 본 발명은 촉매공정에서 배출되는 고온 고압의 액체 생성물 내에 존재하는 탄화수소 연료의 순도를 높이기 위하여 추가적인 에너지 손실없이 압력조절을 통한 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치 및 분리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질로부터 생산된 액체 탄화수소 연료에 감압분리를 적용한 유용지질 기반 탄화수소연료의 생산 시스템을 제공한다.
본 발명은 촉매공정에서 배출되는 고온 고압의 액체 생성물 내에 존재하는 탄화수소 연료의 순도를 높이기 위하여, 추가적인 에너지 손실없이 압력조절을 통한 분리장치 및 분리방법을 도입함으로써, 유용지질로부터 생산되는 탄화수소 연료의 경제성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 부산물의 처리 및 수소공급에 따른 비용의 감소를 통해, 최종 생산제품의 경제성을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 생산시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치를 도시한 구성도도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치에서, 압력 밸브의 조절 과정을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치를 도시한 구성도도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치에서, 압력 밸브의 조절 과정을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법을 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.
[유용지질 기반 탄화수소 연료의 생산시스템]
본 발명은 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질로부터 생산된 액체 탄화수소 연료에 감압분리를 적용하여 탄화수소 연료의 순도를 높일 수 있는 유용지질 기반 탄화수소연료의 생산 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 생산 시스템은 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 탄화수소 연료의 생산 시스템(1)은, 공급기(100), 촉매 반응기(200), 기액 분리기(300), 유수 분리기(400) 및 분리장치를 포함할 수 있다.
공급기(100)는 곤충 유래 지질을 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있다. 일 예로, 공급기(100)는 곤충 유래 지질의 저장이 가능한 공급 탱크이거나, 곤충 유래 지질을 외부로부터 공급받아 촉매 반응기(200)에 제공할 수 있는 공급기일 수 있다. 본 실시예에서, 공급기(100)는 공급 탱크 또는 공급기에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 곤충으로부터 지질을 추출하는 추출장치일 수도 있을 것이다.
공급기(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 공급기(100)로부터 곤충 유래 지질을 공급받을 수 있다. 촉매 반응기(200)는 촉매를 통해 곤충 유래 지질과 수소를 반응시킬 수 있다. 촉매 반응기(200)는 별도의 수소 공급원으로부터 수소를 공급받을 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)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.
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 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(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 밀도차를 이용한 중력방식의 분리기일 수 있다. 중력방식의 분리기 이외에, 유수 분리기(400)는 원심분리를 이용한 원심분리방식의 분리기일 수도 있다.
유수 분리기(400)는 기액 분리기(300)에서 분리된 액체로부터 수송연료인 오일(이하, 액체 탄화수소 연료)을 분리할 수 있다. 유수 분리기(400)를 통해 분리된 액체 탄화수소 연료는 분리장치로 이동될 수 있다.
[유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치]
도 2 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 분리장치(500)는, 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질로부터 생산된 액체 탄화수소 연료에 감압분리를 적용할 수 있다. 이러한 분리장치(500)는 버퍼탱크(510)와 및 감압분리 유닛(520)을 포함할 수 있다.
버퍼탱크(510)는 유수 분리기(400)로부터 액체 탄화수소 연료를 공급받아 수용할 수 있다. 버퍼탱크(510)는 액체 탄화수소 연료를 임시 저장함으로써, 액체 탄화수소 연료의 유량을 안정화할 수 있다. 버퍼탱크(510)는 액체 탄화수소 연료를 감압분리 유닛(520)으로 제공할 수 있다. 버퍼탱크(510)는 감압분리 유닛(520)으로 제공되는 액체 탄화수소 연료의 유량을 조절할 수 있다.
감압분리 유닛(520)은 서로 다른 비점에 따른 다양한 범위의 탄화수소 연료를 분리 및 회수할 수 있다. 감압분리 유닛(520)은 액체 탄화수소 연료에 대한 다단의 감압분리가 적용되도록 다단으로 연결되는 복수 개로 제공될 수 있다.
예를 들어, 감압분리 유닛(520)은 연속적으로 연결되는 1차 감압분리 유닛(520a), 2차 감압분리 유닛(520b) 및 3차 감압분리 유닛(520c)으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서, 감압분리 유닛(520)은 1차 감압분리 유닛(520a), 2차 감압분리 유닛(520b) 및 3차 감압분리 유닛(520c)으로 구성되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 다단으로 연결되는 감압분리 유닛(520)의 개수는 분리하고자 하는 목표 비점 조건에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
각각의 감압분리 유닛(520)은 감압탱크(521), 감지센서(522), 압력밸브(523) 및 회수탱크(524)를 포함할 수 있다. 감압탱크(521)는 액체 탄화수소 연료가 수용 가능한 감압챔버를 제공할 수 있다. 감압탱크(521)에는 감지센서(522) 및 압력밸브(523)가 구비될 수 있다.
감지센서(522)는 감압챔버 내 액체 탄화수소 연료의 온도 및 압력을 측정할 수 있다. 일 예로, 감지센서(522)는 액체 탄화수소 연료의 온도를 측정하는 온도센서(522a)와, 액체 탄화수소 연료의 압력을 측정하는 압력센서(522b)로 구성될 수 있다. 감지센서(522)에서 측정된 액체 탄화수소 연료의 온도 및 압력에 대한 정보는, 압력밸브(523)로 전달될 수 있다.
압력밸브(523)는 감압탱크(521)의 후단에 설치될 수 있다. 압력밸브(523)는 감지센서(522)에서 측정된 온도 및 압력을 기초로 하여, 기 설정된 연료 목표 비점의 감압 압력으로 감압챔버의 압력을 조절할 수 있는 압력 제어밸브일 수 있다. 예컨대, 압력밸브(523)는 감지센서(522)에서 측정된 온도 및 압력에 따라, 사전에 입력된 변수들에 따라 조절될 수 있다. 압력밸브(523)의 조절 조건은 사용자의 요구조건에 맞추어 효과적으로 분리할 수 있도록 사전 또는 운전 중에 변수의 추가 및 삭제가 가능하다.
압력밸브(523)는 기 설정된 개폐량에 따라 개폐량을 미세하게 조절할 수 있다. 감지센서(522)에서 온도 및 압력이 측정되면, 압력밸브(523)는 감지센서(522)를 통해 측정된 감압챔버의 온도 및 압력을 이용하여 탄화수소 연료의 끓는점을 산출할 수 있다. 산출한 탄화수소 연료의 끓는점이 액체 탄화수소 연료의 상 변화가 이루어지는 기 설정된 분리 조건에 해당되면, 압력밸브(523)는 압력 밸브의 열림 정도를 현재 상태로 유지할 수 있다. 만약, 산출한 탄화수소 연료의 끓는점이 액체 탄화수소 연료의 상 변화가 이루어지는 기 설정된 분리 조건에 해당되지 않으면, 압력밸브(523)는 기 설정된 개폐량에 따라 개폐량을 미세하게 조절할 수 있다.
예컨대, 압력밸브(523)의 개폐시간이 기 설정된 개폐시간보다 짧을 경우, 감압챔버의 압력이 급격하게 감소될 수 있다. 이 경우 탄화수소 생성물이 빠르게 기화되어 끓는 현상이 발생한다. 유체가 끓는 경우 유체의 과도한 이동이 발생하여 목적하는 탄화수소 생성물의 분리성능이 감소할 수 있으며, 이는 본 발명의 목적에 맞지 않는다. 따라서 압력밸브(523)의 개폐시간에 대한 최적화가 필요하다. 이에 압력밸브(523)의 개폐는 각 감압챔버 사이의 압력을 bar/min의 단위로 표현할 때 0.01 bar/min 내지 50 bar/min 범위에서 조절하는 것이 바람직하다. 이때, 압력밸브(523)의 개폐를 조절하는 기준은, 생성되는 탄화수소 생성물의 화학적 조성(화학종의 구성 및 함량 등) 및 물리적 조성(점도, 끓는점, 어는점 등)에 따라 최적화될 수 있다.
회수탱크(524)는 감압탱크(521)로부터 배출되는 기체 탄화수소 연료를 수용하는 탱크일 수 있다. 예컨대, 압력밸브(523)에 의해 감압탱크(521) 내 기체 탄화수소 연료가 발생되면, 기체 탄화수소 연료는 감압챔버로부터 회수될 수 있다.
본 실시예에서와 같이, 1차 감압분리 유닛(520a), 2차 감압분리 유닛(520b) 및 3차 감압분리 유닛(520c)이 다단으로 연결된 경우, 버퍼탱크(510)의 액체 탄화수소 연료가 1차 감압분리 유닛(520a)의 감압탱크(521)로 제공되면, 1차 감압분리 유닛(520a)의 감압탱크(521) 내 액체 탄화수소 연료는 온도가 유지된 상태에서, 압력밸브(523)에 의해 압력이 낮아질 수 있다.
예를 들어, 촉매 반응기(200)에서 제조되어 배출되는 액체연료는, 500도 50 bar이상의 상태로 배출될 수 있고, 1차 감압분리 유닛(520a)에서 40 bar, 2차 감압유닛(520b)에서 30 bar, 3차 감압유닛(520c)에서 20 bar로 각각 감압하여 탄화수소 연료를 분리할 수 있다. 이때의 압력은 목표로 하는 탄화수소 연료의 종류와 양에 따라 변화 및 최적화될 수 있다. 물론, 상기의 과정을 거쳐 100% 원하는 탄화수소를 분리/정제할 수 없지만, 어느 정도 범위에서 탄화수소를 분리하여 후단 정밀 분리/정제(증류 등)에서의 처리부하 및 에너지를 감소할 수 있다.
압력밸브(523)에 의해 압력이 낮아지면, 액체 탄화수소 연료 내 저 비점의 물질은 기체상태로 상 변화될 수 있다. 기체 상태로 상 변화된 기체 탄화수소 연료는 1차 감압분리 유닛(520a)의 회수탱크(524)로 회수되고, 기체 상태로 변화되지 않은 액체 상태의 액체 탄화수소 연료는 2차 감압분리 유닛(520b)의 감압탱크(521)로 이동될 수 있다. 이러한 과정은 2차 감압분리 유닛(520b) 및 3차 감압분리 유닛(520c)에서 반복될 수 있다.
본 실시예에서, 감압분리 유닛(520)을 통해 회수되는 기체 탄화수소 연료로는, 30~200ºC 비등점, 0.72~0.76 비중, -50~0ºC 인화점을 가지는 가솔린(gasoline)과, 180~350ºC 비등점, 0.8~0.85 비중을 가지는 경유(light oil)와, 비등점(340ºC 이상 비등점, 0.92~0.97 비중, 인화점(90~120ºC 인화점을 가지는 중유(heavy oil)와, 끓는점 187 도인 로켓연료 RF-1일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 추가적인 에너지 투입 없이도 액체의 압력에 따른 끓는점 차이를 이용하여 곤충 유래 지질을 이용하여 생산되는 액상 생성물 내부에 있는 탄화수소 연료(바이오 연료)를 회수할 수 있다.
[유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법]
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법 (10)은, 액체 탄화수소 연료 공급단계(S100), 온도 및 압력 측정 단계(S200), 압력 강화 단계(S300) 및 연료 회수 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 액체 탄화수소 연료 공급단계(S100)에서는, 액체 탄화수소 연료가 버퍼탱크를 통해 감압탱크에 제공될 수 있다. 액체 탄화수소 연료는 유용지질 기반의 수송연료를 생산하기 위한 촉매 반응기의 촉매공정을 기반으로 하여 제조된 액체 탄화수소 연료일 수 있다. 촉매 반응기를 통한 촉매공정에서, 액체 탄화수소 연료의 온도는 100~600 ℃범위이고 압력은 0.1 ~ 100 bar 범위일 수 있다.
상기 온도 및 압력 측정 단계(S200)에서는, 액체 탄화수소 연료의 온도 및 압력이 측정될 수 있다. 온도 및 압력은 감압탱크에 설치된 온도센서 및 압력센서에 의해 측정될 수 있다.
상기 압력 강화 단계(S300)에서는, 감압탱크의 압력이 기 설정된 연료 목표 비점의 감압 압력으로 압력 강하될 수 있다. 온도가 유지된 상태에서, 압력이 낮아지면, 액체 탄화수소 연료 내 저 비점의 물질은 기체상태로 상변화될 수 있다.
상기 연료 회수 단계(S400)에서는, 압력 강하에 의해 기화된 기체 탄화수소 연료가 회수될 수 있다. 이후, 상기 온도 및 압력 측정 단계(S200), 압력 강화 단계(S300) 및 연료 회수 단계(S400)는 반복 실시될 수 있다. 일 예로, 액체 탄화수소 연료에 대한 압력 강화가 이루어지는 감압분리 유닛의 설치 개수에 따라, 반복 실시될 수 있다.
본 실시예에서와 같이, 1차 감압분리 유닛, 2차 감압분리 유닛 및 3차 감압분리 유닛이 다단으로 연결된 경우, 버퍼 탱크 내 액체 탄화수소 연료가 1차 감압분리 유닛의 감압탱크로 제공되면, 1차 감압분리 유닛의 압력밸브에 의한 압력밸브의 압력 강하에 의해, 기체 탄화수소 연료가 1차 분리될 수 있다.
그리고 1차 감압분리 유닛 내 액체 탄화수소 연료가 2차 감압분리 유닛의 감압탱크로 제공되면, 2차 감압분리 유닛의 압력밸브에 의한 압력 강하에 의해, 기체 탄화수소 연료가 2차 분리될 수 있다. 그리고 2차 감압분리 유닛 내 액체 탄화수소 연료가 3차 감압분리 유닛의 감압탱크로 제공되면, 3차 감압분리 유닛의 압력밸브에 의한 압력 강하에 의해, 기체 탄화수소 연료가 3차 분리될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 촉매공정에서 배출되는 고온 고압의 액체 생성물 내에 존재하는 탄화수소 연료의 순도를 높이기 위하여, 추가적인 에너지 손실없이, 유용지질로부터 생산되는 탄화수소 연료의 경제성을 높일 수 있고, 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 :탄화수소 연료의 생산시스템
20 :탄화수소 연료의 분리방법
100 :공급기
200 :촉매 반응기
300 :기액 분리기
400 :유수 분리기
500 :분리장치
510 :버퍼탱크
520 :감압분리 유닛
521 :감압탱크
522 :감지센서
523 :압력밸브
522 :회수탱크
20 :탄화수소 연료의 분리방법
100 :공급기
200 :촉매 반응기
300 :기액 분리기
400 :유수 분리기
500 :분리장치
510 :버퍼탱크
520 :감압분리 유닛
521 :감압탱크
522 :감지센서
523 :압력밸브
522 :회수탱크
Claims (10)
- 곤충으로부터 유래된 곤충 유래 지질로부터 생산된 액체 탄화수소 연료에 감압분리를 적용한, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치.
- 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, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액체 탄화수소 연료는 유용지질 기반의 수송연료를 생산하기 위한 촉매공정을 기반하여 제조되고, 상기 액체 탄화수소 연료의 온도는 100~600 ℃범위이고 압력은 0.1 ~ 100 bar 범위인, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 액체 탄화수소 연료에 대한 다단의 감압분리가 적용되도록 다단으로 연결되는 복수 개로 제공되고, 서로 다른 비점에 따른 다양한 범위의 탄화수소 연료를 분리 및 회수하는 감압분리 유닛을 포함하는, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 감압분리 유닛은
상기 액체 탄화수소 연료가 수용 가능한 감압챔버를 제공하는 감압탱크;
상기 감압챔버 내 상기 액체 탄화수소 연료의 온도 및 압력을 측정하기 위한 감지센서;
상기 감압챔버의 압력을 기 설정된 연료 목표 비점의 감압 압력으로 압력 강하하는 압력밸브; 및
상기 압력밸브에 의한 압력 강하에 의해 기화된 기체 탄화수소 연료를 상기 감압챔버로부터 회수하는 회수탱크를 포함하는, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치. - 액체 탄화수소 연료를 감압탱크에 제공하는 액체 탄화수소 연료 공급단계;
상기 액체 탄화수소 연료의 온도 및 압력을 측정하는 온도 및 압력 측정 단계;
상기 감압탱크의 압력을 기 설정된 연료 목표 비점의 감압 압력으로 압력 강하하는 압력 강화 단계; 및
압력 강하에 의해 기화된 기체 탄화수소 연료를 회수하는 연료 회수 단계를 포함하고,
상기 온도 및 압력 측정, 상기 압력 강화 단계 및 상기 연료 회수 단계를 반복하여, 서로 다른 비점에 따른 다양한 범위의 탄화수소 연료를 분리하는, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 액체 탄화수소 연료 공급단계는
유용지질 기반의 수송연료를 생산하기 위한 촉매공정을 기반하여 제조된 액체 탄화수소 연료를 제공하되, 상기 액체 탄화수소 연료의 온도는 100~600 ℃범위이고 압력은 0.1 ~ 100 bar 범위인, 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리방법. - 곤충 유래 지질을 제공하는 공급기;
상기 곤충 유래 지질을 촉매 상에서 반응시키는 촉매 반응기;
상기 촉매 반응기에서 반응된 생성물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기;
분리된 상기 액체로부터 오일을 분리하여 회수하는 유수 분리기; 및
상기 유수 분리기에 의해 회수된 오일에 감압분리를 적용하여 서로 다른 비점에 따라 탄화수소 연료를 분리하여 회수하는 분리장치를 포함하는, 탄화수소 연료의 생산시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 분리장치는 상기 오일에 대한 다단의 감압분리가 적용되도록 다단으로 연결되는 복수 개로 제공되고, 상기 오일로부터 서로 다른 비점에 따른 다양한 범위의 탄화수소 연료를 분리 및 회수하는 감압분리 유닛을 포함하는, 탄화수소 연료의 생산시스템. - 제 8 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, 탄화수소 연료의 생산시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220101135A KR20240023309A (ko) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템 |
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| KR1020220101135A KR20240023309A (ko) | 2022-08-12 | 2022-08-12 | 유용지질 기반 탄화수소 연료의 분리장치, 분리방법 및 생산시스템 |
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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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