KR100782130B1 - 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법 - Google Patents

산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100782130B1
KR100782130B1 KR1020060052698A KR20060052698A KR100782130B1 KR 100782130 B1 KR100782130 B1 KR 100782130B1 KR 1020060052698 A KR1020060052698 A KR 1020060052698A KR 20060052698 A KR20060052698 A KR 20060052698A KR 100782130 B1 KR100782130 B1 KR 100782130B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
biodiesel
biodiesel oil
palm
low temperature
Prior art date
Application number
KR1020060052698A
Other languages
English (en)
Inventor
이진석
박지연
김덕근
이준표
박순철
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020060052698A priority Critical patent/KR100782130B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100782130B1 publication Critical patent/KR100782130B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/14—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving low temperature properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
    • C10L2230/08—Inhibitors
    • C10L2230/081—Anti-oxidants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
    • 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)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

본 발명은 서로 다른 바이오디젤유의 혼합에 의하여 산화안정성 및 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 산화안정성이 상대적으로 우수한 팜 바이오디젤유와, 저온유동성이 상대적으로 우수한 유채 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유 등에서 하나 이상을 선택하여 혼합하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기존의 바이오디젤유가 산화안정성과 저온유동성을 동시에 확보하지 못하여 청정 대체 연료로서 실용화에 어려움이 있는 난점을 극복할 수 있으므로 경제적이고 물성이 우수한 친환경 연료로의 개선 효과가 있다.
바이오디젤유, 산화안정성, 저온유동성

Description

산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의 제조방법{Production Method Of Biodiesel With Improved Oxidative Stability And Low Temperature Properties}
본 발명은 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의 제조방법에 관한 것으로서, 식물성 기름을 이용하여 내연기관의 연료인 바이오디젤유를 제조함에 있어 공정의 생산성 향상에 관한 것이다.
특히, 상세하게는 산화안정성과 저온유동성이 상이한 바이오디젤유를 둘 이상 혼합하여 물성을 개선하거나, 물성이 상이한 식물성 기름을 둘 이상 혼합한 기름으로부터 바이오디젤유를 생산하는 방법에 관한 것이다.
석유자원의 과다 사용에 의한 환경오염이 심각해지고 자원의 고갈 가능성이 제기됨에 따라 재생성을 갖는 동, 식물성 기름으로부터 생산 가능한 청정 대체 연료인 바이오디젤에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다.
과거 동,식물성 기름은 보일러 연료로 사용된 적은 있으나, 높은 점도 때문에 차량연료로의 직접적인 사용은 불가능한 문제점이 있다. 이러한 식물성 기름의 높은 점도는 고분자 구조이기 때문인데, 그 분자량은 보통 800 내지 900 정도이다.
전이에스테르화는 기름의 높은 분자량과 점도를 상당히 줄일 수 있는 공정이어서 이를 이용하여 식물성 기름, 동물성 지방 및 폐식용유와 같은 재생가능한 유지를 산성 또는 염기성 촉매 하에서 알콜과 반응시켜 바이오디젤유를 생성할 수 있다. 즉, 하기의 식에서 알 수 있듯이, 전이에스테르화 공정에서는 저분자량의 알콜이 식물성 기름의 주성분인 Triglyceride와 반응하여 원 분자(Triglyceride)의 1/3에 해당하는 분자량을 갖는 지방산 모노에스터(바이오디젤)를 생산하게 된다.
Figure 112006041084850-pat00001
원칙적으로 전이에스테르화에는 모든 종류의 알콜이 사용 가능하지만 비용상의 제약 때문에 가장 저가인 메탄올과 에탄올이 주로 사용된다.
전이에스테르화에 의해 생성된 바이오디젤유는 디젤엔진의 원료인 경유와 물성이 유사하여 경유와 혼합하여 사용하거나 경유를 대체하여 디젤엔진에 사용할 수 있다. 특히, 바이오디젤유는 일부 성질에 있어서 디젤유보다 더 우수한데, 인화점이 높아 보다 안정하고 독성이 낮으며 연료로 사용시 아황산 가스, 미세분진, 방향족 화합물과 같은 환경 오염물질의 배출이 월등히 낮다는 것이다.
최근 고유가와 지구온난화 방지를 위해 이산화탄소 배출을 규제하는 교토협 약이 발효됨에 따라 대체연료로서의 바이오디젤 보급을 활성화하려는 움직임이 국내외에서 활발하게 진행되고 있다.
EU와 미국 등에서는 바이오디젤의 보급을 활성화하기 위해 정부차원에서 다양한 지원정책을 마련하여 시행중이며 국내에서도 바이오디젤의 보급방안을 마련하기 위해 2002년부터 수도권을 비롯한 일부 지역의 차량을 대상으로 바이오디젤 20% 혼합경유를 시범 판매 중에 있다. 정부는 그동안 시범 보급의 경험을 바탕으로 2006년 7월부터는 경유 중 바이오디젤 혼합율을 5%로 낮추고 혼합경유의 판매지역을 전국으로 확대할 예정이다.
하지만 바이오디젤은 경유와 물성에 다소 차이가 있으며 이로 인해 경유 중 바이오디젤 혼합율이 높을 경우 차량에 대해 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 우려때문에 산업자원부는 2006년 7월 바이오디젤의 보급을 전국으로 확대하면서 일반 차량에 대해서는 바이오디젤 혼합율을 20%에서 5%로 낮추도록 하였다.
바이오디젤의 물성과 관련된 주된 문제점은 경유에 비해 낮은 저온유동성과 산화안정성이다.
저온유동성이란 저온에서 연료의 원활한 유동성을 나타내는 척도로서, 저온유동성이 좋지 않을 경우 동절기에 외부온도가 조금만 낮아져도 연료의 응집에 의해 연료 필터가 막히게 되며 그 결과 차량의 시동 또는 운행이 불가능해진다.
산화안정성이란 연료가 산소와 화학반응을 하여 변질될 가능성을 표시하는 척도로서, 산화안정성이 나쁘면 산패로 인한 산이 생성되며 연료계 부품의 부식 문제를 야기한다.
이러한 문제로 인해 국내외에서는 바이오디젤의 물성기준 중 저온유동성과 산화안정성에 대해 일정한 기준치를 제시하고 있다.
바이오디젤 생산 원료로 사용되는 식물성 기름은 주로 크게 다섯 가지 지방산으로 구성되며 모든 종류의 동물성 지방이나 폐식용유도 이용 가능하다.
하기의 (표 1)에서 알 수 있듯이, 식물성 기름의 기본 구성 물질인 트리글리세라이드(Triglycerides)는 다양한 지방산의 중합체의 고분자이며, 유지별로 Triglyceride의 조성이 다르다. 즉, 유채유의 경우 다른 식물성 기름에 비해 올레산(Oleic acid)으로 만들어진 Triglyceride의 함량이 높으며, 동남아시아에서 많이 생산되는 팜유는 포화지방산인 팔미트산(Palmitic acid)으로 만들어진 Triglyceride의 함량이 가장 높다.
이와 같은 구성성분의 차이로 인해 각 식물성 기름으로부터 만들어진 바이오디젤은 각각 다른 물성을 갖는다. 즉, 포화지방산 함량이 높은 팜유로부터 제조된 팜 바이오디젤유는 공기에 대한 산화안정성이 우수한 반면 불포화지방산 함량이 상대적으로 높은 유채유나 해바라기유로부터 제조된 바이오디젤유는 공기 중에 장시간 노출될 경우 산화하여 산이 생성된다.
그러나 팜 바이오디젤유에 많이 포함된 포화지방산은 비교적 높은 온도에서 고체화되는 경향이 있어 유채 또는 해바라기 바이오디젤유에 비해 높은 온도에서 굳는 경향이 있다. 이하에서는 이러한 원료유들로부터 생산한 바이오디젤의 물성을 (표 2)로 나타내었다.
(표 1) 주요 식물성 기름의 조성*, %
유지 구성성분 유채유 대두유 해바라기유 팜유
Palmitic acid (C16:0) 3~5 11~12 6 40~48
Stearic acid (C18:0) 1~2 3~5 3~5 4~5
Oleic acid (C18:1) 55~65 23~25 17~22 37~46
Linoleic acid (C18:2) 20~26 52~56 67~74 9~11
Linolenic acid (C18:3) 8~10 6~8 0 0.3
기타 0 0 0 2
*: Mittelbach, M. abd Remschmidt, C., "Biodiesel - The comprehensive handbook", Boersedruck GmbH, Graz, Austria (2004).
(표 2) 주요 바이오디젤의 물성 비교*
물성 바이오디젤 필터막힘점(Cold Flow Plug Point), ℃ 산화안정성,시간
유채 바이오디젤유 -19 ~ -8 9.1(증류 전) 3.1(증류 후)
대두 바이오디젤유 -2 -
해바라기 바이오디젤유 -3 3.4(증류 전) 1.2(증류 후)
팜 바이오디젤유 9 ~ 11 28.4
*: Mittelbach, M. abd Remschmidt, C., "Biodiesel - The comprehensive handbook", Boersedruck GmbH, Graz, Austria (2004).
바이오디젤이 차량연료로 사용되는데 가장 문제가 되는 물성은 저온유동성과 관련된 필터 막힘점과 산화안정성이다.
따라서, 상기 언급한 여러 문제점으로 인해 바이오디젤을 차량연료로 실용적 으로 사용하기 위해서는 낮은 필터 막힘점 온도와 높은 산화안정성을 가지도록 바이오디젤의 물성을 조절하는 것이 필요하다. EU와 국내의 바이오디젤 품질 기준에 따르면 산화안정성은 표준분석 적용시 6시간 이상으로 규정하고 있다. 하지만 현재 생산되는 대부분의 바이오디젤은 이러한 산화안정성 기준을 충족하지 못하여 항산화제를 첨가하고 있다. 이러한 항산화제 첨가로 인한 바이오디젤 생산 원가의 추가 상승은 약 3%에 이르는 것으로 분석되고 있어 경제적인 실용화면에서도 난점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 바이오디젤유의 문제점을 해결하기 위하여 산화안정성과 저온유동성에 관련된 필터 막힘점 온도가 개선된 바이오디젤유를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 물성이 개선된 바이오디젤유를 비용의 면에서 경제적이고 간단한 공정을 통해 생산하고 항산화제의 첨가를 줄이거나 없앰으로써 보다 경제성이 높은 바이오디젤유의 제조방법과 그러한 방법을 통하여 물성이 우수한 바이오디젤유를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의 제조방법은 산화안정성과 저온유동성의 물성이 상이한 바이오디젤 유를 둘 이상 혼합하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 혼합하는 바이오디젤유는 유채 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 및 팜 바이오디젤유 중에서 둘 이상을 선택하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 혼합하는 바이오디젤유는 바람직하게는 팜 바이오디젤유를 기본 바이오디젤유로 하고 유채 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유 중에서 어느 하나 이상의 바이오디젤유를 혼합한 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 팜 바이오디젤유와 유채 바이오디젤유의 혼합비는 전체 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:80 ~ 80:20 중에서 어느 하나인 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 팜 바이오디젤유, 유채 바이오디젤유, 및 대두 바이오디젤유의 혼합비는 전체 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:20:60, 20:40:40, 20:60:20, 40:20:40, 40:40:20, 60:20:20 중에서 어느 하나인 것을 포함한다.
본 발명에서, 상기 바이오디젤유는 둘 이상의 혼합하는 바이오디젤유 이외에 항산화제를 더 포함하여 혼합하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 산화안정성과 저온유동성이 상이한 식물성 기름을 둘 이상 혼합한 후 상기 혼합된 식물성 기름으로부터 바이오디젤유를 제조하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 바람직하게는 상기 혼합하는 식물성 기름은 유채유, 대두유, 해바라기유, 야트로파(jatropha)유, 팜유 중에서 둘 이상 선택하되, 팜유를 기본 식물성 기름으로 하고 유채유, 대두유, 해바라기유, 야트로파(jatropha)유, 및 코코넛유 중에서 하나 이상 선택하여 혼합하는 것을 포함한다.
본 발명에서, 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유는 상기의 방법으로 제조된 것을 포함하되, 바람직하게는 팜 바이오디젤유를 기본으로 하고 유채 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 바이오디젤유를 혼합하는 것을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 포함하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 하기의 내용에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성 및 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예는 식물성 기름으로부터 제조된 바이오디젤유 중에서 산화안정성과 저온유동성의 물성에서 차이가 있는 바이오디젤유를 둘 이상 혼합한다.
또한, 바이오디젤유의 혼합단계 이전에 식물성 기름의 물성이 현저하게 차이가 나는 것들을 둘 이상 혼합한 후 상기 혼합유로부터 바이오디젤유를 제조하는 방법을 포함한다.
일반적으로, 바이오디젤유를 제조하기 위한 적정한 식물성 기름은 유채유, 대두유, 해바라기유, 야트로파(jatropha)유, 팜유, 코코넛유, 옥수수유, 아마인유, 평지유, 양귀비유, 호두유, 땅콩유, 면실유, 미강유, 동백유, 피마자유, 올리브유 등으로서 당해 발명분야의 당업자라면 누구나 알 수 있는 공지의 식물성 기름은 사용가능하다. 그러나 바이오디젤유는 반드시 식물성 기름으로부터 생산되는 것에 한정하지 아니하고 우지(牛脂), 돈지(豚脂), 양지(羊脂), 어유(魚油) 등 동물성 유지나 폐식용유로부터 만들어 사용할 수도 있다.
유지로부터 바이오디젤유를 생산하는 제조방법은 대한민국 특허등록 제566106호의 기술 등으로 생산할 수 있다.
간략한 이들 공지된 바이오디젤유의 제조방법은 다음과 같다. 즉, 원료유를 알콜과 함께 촉매의 존재하에 에스테르화 반응시켜서 생성된 에스테르 물질을 유지중량에 대해 일정 부분을 환류시켜 반응물에 첨가하여 유지와 알콜을 하나의 액상으로 혼합시킨다. 유지와 알콜을 촉매와 에스테르물질 존재하에서 40~80℃에서 5~30분간 반응시키고 메틸에스테르, 에틸에스테르, 부틸에스테르, 프로필에스테르 등의 에스테르물질을 회수하는 한편, 글리세린과 촉매를 분리하고 잔존된 알콜류는 증류하여 휘발시켜서 바이오디젤유를 얻을 수 있다.
바이오디젤유의 생산공정에서 촉매는 주로 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 나트륨메틸레이트(NaOCH3) 등을 사용하고, 알콜류는 어떠한 알콜이라도 가능하나 비용의 측면에서 주로 메탄올이나 에탄올을 사용한다.
또한, 바이오디젤유의 제조장치는 일반적으로 에스테르화 반응기를 이용하는 데, 온도센서, 가열장치, 온도조절 장치, 냉각기 등이 장착되어 있으며, 반응기 내부에는 중앙 상부의 코너 축에 교반기가 수직방향으로 장착되어 있다.
에스테르화 반응이 종료되면 원심분리기를 사용하여 촉매를 회수하고 글리세린을 분리한다. 생산된 바이오디젤유는 증류과정을 거쳐 과량으로 첨가된 잔존의 메탄올 등의 알콜류를 휘발시켜서 순도를 높인다.
본 발명의 일 실시예는 상기의 제조과정을 거쳐 생산된 유채 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유, 팜 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유 등의 식물성 기름으로부터 유래된 바이오디젤유를 둘 이상 혼합하는 것을 포함한다.
특히, 바람직하게는 산화안정성을 개선하기 위하여 혼합되는 바이오디젤유는 불포화도가 낮은 식물성 기름으로부터 제조된 바이오디젤유를 사용하되, 식물성 기름 중에서는 코코넛 기름과 팜유 등이 불포화도가 낮아 산화안정성이 우수하므로 이들로부터 생산한 코코넛 바이오디젤유나 팜 바이오디젤유를 사용할 수 있다.
또한, 저온유동성을 개선하기 위하여 혼합되는 바이오디젤유는 저온 필터 막힘점 온도(Cold-Flow Plug Point, CFPP)를 측정하여 주로 낮은 온도를 기록하는 식물성 기름으로부터 제조된 바이오디젤유를 사용한다. 보통 유채 바이오디젤유가 -19 내지 -8℃이므로 저온유동성이 우수하여 가장 많이 사용될 수 있고, -2 내지 -3℃인 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유도 혼합하여 사용하거나 각각 사용될 수 있다.
산화안정성이 우수한 바이오디젤유와 저온유동성이 우수한 바이오디젤유는 일정 비율로 혼합함으로써 물성의 상보적 보완과 외부환경 조건에 따라 조정이 가능한 바이오디젤유를 공급할 수 있게 된다.
산화안정성이 우수한 바이오디젤유와 저온유동성이 우수한 바이오디젤유의 혼합비는 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:80 ~ 80:20의 비가 바람직하며 반드시 이러한 비율에 한정되지는 않는다.
또한 세 가지의 바이오디젤유를 혼합할 경우 일 실시예로서 팜 바이오디젤유, 유채 바이오디젤유, 및 대두 바이오디젤유의 혼합비는 전체 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:20:60, 20:40:40, 20:60:20, 40:20:40, 40:40:20, 60:20:20 중에서 어느 하나의 혼합비가 바람직하다.
산화안정성을 보완하기 위하여 혼합 바이오디젤유를 생산하고 난 후 항산화제를 추가적으로 첨가할 수 있으며, 저온유동성을 보완하는 첨가제의 사용도 가능하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 바이오디젤유를 제조하기에 앞서 산화안정성과 저온유동성 등의 물성이 다른 둘 이상의 식물성 기름을 우선적으로 혼합하고 난 후 혼합 기름으로부터 바이오디젤유를 제조하는 것을 포함한다.
상기 실시예에서 혼합 기름으로부터 바이오디젤유를 제조하고 난 후 항산화제나 저온유동성 보완첨가제 등의 첨가제를 사용할 수 있다. 항산화제나 저온 유동성 보완첨가제는 당해 발명의 당업자라면 누구든지 공지된 항산화제나 저온유동성 보완첨가제 중에서 선택하여 사용 가능하다.
구체적인 본 발명의 제조방법은 하기의 일 실시예를 들어 설명하고자 한다.
(실시예 1)
1) 30L 에스테르화반응기에 팜유 10L, 메탄올 2L, 수산화칼륨(KOH) 촉매 100g을 넣고 혼합하여 80℃에서 30분간 반응하여 팜 바이오디젤유를 제조하였다.
생산된 팜 바이오디젤유는 메탄올 제거를 위한 감압 증발과 수세 등의 정제과정을 거친 후 96.8% 순도의 바이오디젤을 얻어 산화안정성과 필터 막힘점을 측정하기 위한 시료로 사용하였다.
2) 30L 에스테르화반응기에 유채유 10L, 메탄올 2L, 수산화칼륨(KOH) 촉매 100g을 넣고 혼합하여 80℃에서 30분간 반응하여 유채 바이오디젤유를 제조하였다.
생산된 유채 바이오디젤유는 메탄올 제거를 위한 감압 증발과 수세 등의 정제과정을 거친 후 97.6% 순도의 바이오디젤을 얻어 산화안정성과 필터 막힘점을 측정하기 위한 시료로 사용하였다.
3) 30L 에스테르화반응기에 대두유 10L, 메탄올 2L, 수산화칼륨(KOH) 촉매 100g을 넣고 혼합하여 80℃에서 30분간 반응하여 대두 바이오디젤유를 제조하였다.
생산된 대두 바이오디젤유는 메탄올 제거를 위한 감압 증발과 수세 등의 정제과정을 거친 후 96.8% 순도의 바이오디젤을 얻어 산화안정성과 필터 막힘점을 측정하기 위한 시료로 사용하였다.
4) 상기 1),2),3)단계에서 제조한 팜 바이오디젤유와 유채 바이오디젤유 및 대두 바이오디젤유를 다양한 혼합 비율로 섞어 혼합 바이오디젤을 제조하여 EU의 바이오디젤 규격(EN12414,2004)에서 규정한 산화안정성 측정 방법에 따라 산화안정성을 측정하였고, 저온유동성과 관련하여 저온 필터 막힘점(Cold-Flow Plug Point, CFPP)을 측정하였다. 팜 바이오디젤유와 유채 바이오디젤유 및 대두 바이오디젤유의 중량비를 달리하면서 혼합하였을 때의 바이오디젤의 산화안정성 및 저온유동성의 측정결과는 다음의 (표 3)과 같다.
(표 3) 혼합 바이오디젤유(이하, BD로 표기)의 물성비교
(표 3-1) 팜 BD와 유채 BD가 혼합된 경우
BD 시료(전체중량부 대비%) 산화안정성(시간) 저온 필터 막힘점(℃)
대조구(유채 BD 100) 6.94 -20.0
팜 BD : 유채 BD = 20:80 7.77 -5.0
팜 BD : 유채 BD = 40:60 9.25 -3.0
팜 BD : 유채 BD = 60:40 10.57 2.0
팜 BD : 유채 BD = 80:20 11.00 7.0
대조구(팜 BD 100) 11.00 10.0
(표 3-2) 팜 BD와 대두 BD가 혼합된 경우
BD 시료(전체중량부 대비%) 산화안정성(시간) 저온 필터 막힘점(℃)
대조구(대두 BD 100) 3.87 -3.0
팜 BD : 대두 BD = 20:80 4.20 -3.0
팜 BD : 대두 BD = 40:60 5.01 0.0
팜 BD : 대두 BD = 60:40 6.21 5.0
팜 BD : 대두 BD = 80:20 7.38 8.0
대조구(팜 BD 100) 11.00 10.0
(표 3-3) 팜 BD, 유채 BD 및 대두 BD가 혼합된 경우
BD 시료(전체중량부 대비%) 산화안정성(시간) 저온 필터 막힘점(℃)
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 20 : 20 : 60 4.99 -4.0
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 20 : 40 : 40 5.74 -4.0
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 20 : 60 : 20 6.56 -6.0
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 40 : 20 : 40 6.25 -2.0
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 40 : 40 : 20 7.65 -3.0
팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 60 : 20 : 20 7.97 3.0
상기 (표 3-1)에 의하면, 팜 바이오디젤유의 혼합비율이 증가할수록 산화안정성이 증가되었으며, 유채 바이오디젤유의 혼합비율이 증가할수록 산화안정성은 낮아지지만 저온 필터 막힘점이 낮아져서 저온유동성이 개선됨을 알 수 있다.
상기 (표 3-2)에 의하면, 팜 바이오디젤의 혼합비율이 증가할수록 산화안정성이 현저하게 증가되었으며, 대두 바이오디젤유의 혼합비율이 증가할수록 산화안정성은 낮아지지만 저온 필터 막힘점이 낮아져서 저온유동성이 개선됨을 알 수 있다.
상기 (표 3-3)에 의하면 팜 바이오디젤유, 유채 바이오디젤유 및 대두 바이오디젤유의 혼합 바이오디젤유는 산화안정성이 낮은 대두 바이오디젤유보다 산화안정성이 현저히 증가되었으며, 낮은 저온유동성을 가지는 팜 바이오디젤유보다 저온유동성이 현저하게 개선됨을 알 수 있다.
5) 상기 혼합 바이오디젤유에 산화안정성 향상을 위한 항산화제를 추가로 더 첨가하는 경우 이에 대한 산화안정성의 변화는 (표 4)에 나타내었다.
(표 4) 항산화제 첨가로 인한 혼합 바이오디젤유의 산화안정성
(표 4-1) 팜 BD와 유채 BD가 혼합된 경우
항산화제의 양(ppm) 산화안정성 (시간)
유채 BD 100 팜 BD : 유채 BD = 20 : 80
0 6.94 7.77
50 10.10 11.61
100 13.52 15.13
250 21.25 23.73
(표 4-2) 팜 BD와 대두 BD가 혼합된 경우
항산화제의 양(ppm) 산화안정성 (시간)
대두 BD 100 팜 BD : 대두 BD = 20 : 80
0 3.87 4.20
50 4.45 5.20
100 5.46 6.55
250 9.08 10.75
(표 4-3) 팜 BD, 유채 BD 및 대두 BD가 혼합된 경우
항산화제의 양(ppm) 산화안정성 (시간)
대두 BD 100 팜 BD : 유채 BD : 대두 BD = 20 : 40 : 40
0 3.87 5.74
50 4.45 7.67
100 5.46 10.23
250 9.08 16.36
상기 (표 3)에 대비하여 (표 4)을 비교하면, 항산화제의 첨가로 인해 산화안정성이 전반적으로 향상되었으며 혼합 전의 시료에 비하여 동일한 산화안정성을 유지하기 위한 항산화제의 양이 현저하게 적게 요구됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 혼합 바이오디젤유는 항산화제의 필요량을 감소시키는 효과가 있어 향후 바이오디젤유 생산과 저변 확대에 있어 경제적인 비용창출 효과를 기대할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 저온유동성이 우수하지만 산화안정성이 낮은 유채 바이오디젤유와 산화안정성은 우수하지만 저온유동성이 좋지 않은 팜 바이오디젤유를 적절한 비율로 혼합하는 간단한 공정을 통해 산화안정성과 저온유동성의 물성이 전반적으로 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 바이오디젤의 물성 향상을 위해 첨가해야 하는 항산화제 등 첨가제의 함량을 줄일 수 있어 비용이 절감되는 효과가 있다.
결과적으로, 본 발명에 의하면 산화안정성과 저온유동성이 동시에 개선된 우수한 물성의 바이오디젤을 제공함으로써 친환경적인 바이오디젤의 전반적인 실용화를 앞당길 수 있으며 별다른 추가 공정을 요하지 않고 기존의 바이오디젤을 활용하는 방법을 제공함으로써 경제적 가치의 창출 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 유채 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 및 팜 바이오디젤유로 구성된 그룹에서 선택된 둘 이상의 바이오디젤유를 혼합하여 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  3. 팜 바이오디젤유와;
    유채 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 바이오디젤유를 혼합하여 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 팜 바이오디젤유와 유채 바이오디젤유의 혼합비는 전체 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:80 ~ 80:20 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 팜 바이오디젤유, 유채 바이오디젤유, 및 대두 바이오디젤유의 혼합비는 전체 혼합 바이오디젤유 100중량부 대비 20:20:60, 20:40:40, 20:60:20, 40:20:40, 40:40:20, 60:20:20 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합하는 바이오디젤유 이외에 항산화제를 더 포함하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  7. 삭제
  8. 바이오디젤유를 제조하는 방법에 있어서,
    유채유, 대두유, 해바라기유, 야트로파(jatropha)유, 팜유, 및 코코넛유로 구성된 그룹에서 선택된 둘 이상의 식물성 기름을 혼합한 후 상기 혼합된 식물성 기름으로부터 바이오디젤유를 제조하는 것을 특징으로 하는 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유를 제조하는 방법.
  9. 팜 바이오디젤유와;
    유채 바이오디젤유, 코코넛 바이오디젤유, 대두 바이오디젤유, 해바라기 바이오디젤유, 야트로파(jatropha) 바이오디젤유로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 바이오디젤유를 혼합하는 것을 특징으로 하는 산화안정성과 저온유동성이 향상된 바이오디젤유.
KR1020060052698A 2006-06-12 2006-06-12 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법 KR100782130B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060052698A KR100782130B1 (ko) 2006-06-12 2006-06-12 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060052698A KR100782130B1 (ko) 2006-06-12 2006-06-12 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100782130B1 true KR100782130B1 (ko) 2007-12-05

Family

ID=39139609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060052698A KR100782130B1 (ko) 2006-06-12 2006-06-12 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100782130B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9267086B2 (en) 2010-01-15 2016-02-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Synergistic biofuel blends and related methods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10279962A (ja) 1997-01-28 1998-10-20 Clariant Gmbh 環境に優しいディーゼル燃料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10279962A (ja) 1997-01-28 1998-10-20 Clariant Gmbh 環境に優しいディーゼル燃料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9267086B2 (en) 2010-01-15 2016-02-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Synergistic biofuel blends and related methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aransiola et al. Production of biodiesel from crude neem oil feedstock and its emissions from internal combustion engines
Demirbas Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterification methods
Ma et al. Biodiesel production: a review
Fereidooni et al. Trans-esterification of waste cooking oil with methanol by electrolysis process using KOH
KR101194982B1 (ko) 바이오연료 조성물, 그의 제조방법 및 연료화 방법
CN101541929B (zh) 甘油缩甲醛的脂肪酸酯的制备及其用作生物燃料的用途
Zaleckas et al. Possibilities of using Camelina sativa oil for producing biodiesel fuel
KR101327934B1 (ko) 디젤유용 세탄 개량제 및 이를 포함하는 디젤유
Bello et al. The effects of transesterification on selected fuel properties of three vegetable oils
Bello et al. Production and characterization of coconut (Cocos nucifera) oil and its methyl ester
WO2006081644A2 (en) Catalytic process for the esterification of fatty acids
KR101353895B1 (ko) 팜오일로부터 저온유동성이 양호한 바이오디젤을 제조하는방법
Abrar et al. An overview of current trends and future scope for vegetable oil–based sustainable alternative fuels for compression ignition engines
El Diwani et al. Modification of thermal and oxidative properties of biodiesel produced from vegetable oils
Krishnakumar et al. Physico-chemical properties of the biodiesel extracted from rubber seed oil using solid metal oxide catalysts
KR100782130B1 (ko) 산화안정성과 저온유동성이 개선된 바이오디젤유의제조방법
Bello et al. Fatty acid compositions of six Nigeria's vegetable oils and their methyl esters
BRPI1015168B1 (pt) "Combustível biodiesel, e, processo de fabricação de um combustível diesel"
KR20080017226A (ko) 바이오 디젤 연료 개질제와 연료 및 이들에 관련된 방법
CA2571724A1 (en) A new biofuel composition
JP2005220227A (ja) バイオディーゼル燃料およびその製造方法
KR20100037722A (ko) 나무 종자에서 얻은 유지로부터 바이오디젤 제조방법
CN101475825A (zh) 酯交换制备生物柴油的方法
Nawi Biodiesel production from moringa oleifera seeds oil by using MgO as a catalyst
KR100959384B1 (ko) 가스화 반응기 및 이를 이용한 바이오디젤 원료의 전처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121126

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131113

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141126

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151130

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161107

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171107

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180918

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 13