KR101623864B1 - 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

폐식용유를 이용한 바이오 디젤의 제조 시 발생되는 미정제 글리세린으로부터 고순도의 글리세린을 제조할 수 있는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치가 개시된다. 상기 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법은, 미정제 글리세린 및 촉매를 중화조에 공급한 후, 가열 및 교반에 의해 유분을 제거하여 상기 미정제 글리세린을 중화하는 단계; 상기 중화된 글리세린이 농축기로 공급되어, 상기 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시킴으로써, 상기 글리세린이 농축되는 단계; 상기 농축된 글리세린이 콘덴서로 공급되어, 냉각 및 수분, 알코올의 제거 후, 1차 정제 글리세린 탱크로 이송되는 단계; 상기 1차 정제된 글리세린 및 응집제를 반응조에 공급하여 교반시킨 후, 상기 반응조에 증기를 주입하여, 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하고, 나머지 성분은 제1 필터로 공급되어, 글리세린이 여과되는 단계; 상기 제1 필터를 통과한 글리세린을 증류조에 공급하여 가열 및 증류시킨 후 냉각하는 단계; 및 상기 증류된 글리세린 및 흡착제를 탈색조에 공급하여 탈색시킨 후, 상기 글리세린을 제2 필터로 공급하여, 탈색된 고순도의 글리세린이 여과되어 제조되는 단계를 포함한다.

Description

바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치{Method and apparatus for purifying glycerin generated in the preparing of bio diesel}

본 발명은 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 폐식용유를 이용한 바이오 디젤의 제조 시 발생되는 미정제 글리세린으로부터 고순도의 글리세린을 제조할 수 있는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치에 관한 것이다.

바이오 디젤은 식물성 유지(vegetable oil, 植物性 油脂) 또는 동물성 지방(animal fat)의 주성분인 트리글리세라이드(triglyceride)를 메탄올과 반응시켜 메틸에스테르 형태로 전환한 바이오 연료로서(지방산 메틸에스테르, FAME), 일반 경유에 비하여 이산화탄소 배출량이 약 20분의 1 정도에 불과한 만큼, 환경 문제가 점점 더 심각해지는 현 시대에 있어서 매우 유용한 연료로 부각되고 있다. 이와 같은, 바이오 디젤을 제조할 경우, 생산량의 약 10 % 정도에 해당하는 미정제 글리세린, 즉, 크루드 글리세린(또는 조 글리세린, crude glycerin)이 부산물(정확하게는, 부산물 슬러지의 형태)로 발생된다.

하지만, 이와 같이 부산물로 생성되는 글리세린에는 여러 종류의 불순물이 다량 포함되어 있어 순도가 낮기 때문에, 정제 공정이 반드시 수반되어야만 한다. 즉, 일반적인 글리세린은 순도가 용도에 따라 94 % 이상 또는 98.5 % 이상으로서, 화장품이나 페인트 등의 원료로 다양한 분야에서 사용되지만, 부산물로 생성되는 글리세린은 순도가 약 50~80 %에 불과하며, 다량의 불순물이 포함되어 있어, 저렴한 가격으로 수출되고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위한 다양한 글리세린의 정제 방법이 알려져 있는데, 예를 들어, 원료를 원심 분리하거나 수세 분리시킨 후 진공조에서 가벼운 물질을 증발시키고, 다시 진공고온으로 증류하여 배취식으로 생산하거나 또는 박막 증발기를 사용하여 진공 고온에서 정제하는 방법을 채택하고 있으나, 진공조의 가열 부분에서 글리세린의 열 변화 및 낮은 증류 효율성으로 인하여 변색, 변질 및 생산성 저하를 가져오기 때문에, 생산 수율이 낮고, 경제성도 낮다. 따라서, 품질의 저하가 없거나 최소화되고, 적은 에너지로 생산성을 향상시켜 경쟁력 및 경제성을 높일 수 있는 고순도 고품질의 글리세린으로 정제할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

한편, 바이오 디젤의 원료로 사용되는 폐식용유는, 주로 식용유를 사용하여 음식을 튀기고 남은 튀김유로서, 일반 가정집, 식당 등의 사업장 등에서 발생하고 있다. 가정에서 발생되는 폐식용유의 경우, 하수 또는 쓰레기로 배출되거나, 재생 비누 등으로 재활용되며, 하수 및 쓰레기로 배출되는 것이 80 % 이상이다. 또한, 음식점의 경우에는, 하수 및 쓰레기로 배출되는 양은 약 5 % 미만에 불과하며, 나머지는 재활용 업체, 식용유 공급업체, 본사(패스트푸드점의 경우) 등에서 회수되고 있다.

이와 같은 폐식용유에는, 전분이나 동물성 기름 등과 같은 불순물이 다량 함유되어 있기 때문에, 바이오 디젤 또는 기타 제품으로의 제조 전에는, 불순물을 제거하는 정제 과정이 수반되어야 한다. 따라서, 폐식용유를 이용하여 바이오 디젤을 제조할 시에는, 폐식용유의 슬러지가 상당량 발생하게 되는데, 통상 폐식용유 슬러지는 대부분 소각하여 폐기 처분된다. 하지만, 식생활 패턴이 서구화됨에 따라, 식용유의 시장은 매년 약 5 %씩 성장하고 있으며, 이에 따라, 폐식용유의 배출량 또한 꾸준히 증가하는 것은 자명한 만큼, 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 환경 또한 오염시키는 폐식용유 슬러지의 소각 폐기 대신, 폐식용유 슬러지를 활용할 수 있는 방안이 모색되어야 한다.

본 발명의 목적은, 바이오 디젤의 제조 과정에서 발생하는 부산물, 즉, 미정제 글리세린으로부터 고순도의 글리세린을 제조할 수 있는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 미정제 글리세린 및 촉매를 중화조에 공급한 후, 가열 및 교반에 의해 유분을 제거하여 상기 미정제 글리세린을 중화하는 단계; 상기 중화된 글리세린이 농축기로 공급되어, 상기 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시킴으로써, 상기 글리세린이 농축되는 단계; 상기 농축된 글리세린이 콘덴서로 공급되어, 냉각 및 수분, 알코올의 제거 후, 1차 정제 글리세린 탱크로 이송되는 단계; 상기 1차 정제된 글리세린 및 응집제를 반응조에 공급하여 교반시킨 후, 상기 반응조에 증기를 주입하여, 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하고, 나머지 성분은 제1 필터로 공급되어, 글리세린이 여과되는 단계; 상기 제1 필터를 통과한 글리세린을 증류조에 공급하여 가열 및 증류시킨 후 냉각하는 단계; 및 상기 증류된 글리세린 및 흡착제를 탈색조에 공급하여 탈색시킨 후, 상기 글리세린을 제2 필터로 공급하여, 탈색된 고순도의 글리세린이 여과되어 제조되는 단계를 포함하는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 미정제 글리세린으로부터 유분을 제거하여 중화하는 중화조; 상기 중화된 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시켜 농축하는 농축기; 상기 농축된 글리세린을 냉각하고, 수분 및 알코올을 제거한 후, 1차 정제된 글리세린을 배출하는 콘덴서; 상기 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하는 반응조; 상기 반응조에서 불순물이 제거되고 남은 성분으로부터 글리세린을 여과하는 제1 필터; 상기 제1 필터에서 여과된 글리세린을 가열 및 증류시킨 후 냉각하는 증류조; 상기 증류조로부터 공급되는 글리세린을 탈색하는 탈색조; 및 상기 탈색조로부터 공급되는 글리세린을 여과하여, 고순도의 글리세린이 배출되는 제2 필터를 포함하는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법 및 장치는, 바이오 디젤의 제조 과정에서 발생하는 부산물인 미정제 글리세린으로부터 고순도의 글리세린을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 1차 정제 공정도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 2차 정제 공정도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 1차 정제 공정도이다. 우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 미정제 글리세린 및 촉매(또는, 폐촉매)를 중화조(10)에 공급한 후, 가열 및 교반에 의해 유분을 제거하여 상기 미정제 글리세린을 중화한다.

상기 미정제 글리세린(또는 크루드 글리세린, 조 글리세린)은, 바이오 디젤의 제조 과정에서 발생하는 부산물로서, 불순물이 혼합된 미정제 글리세린에 포함된 글리세린의 함량(또는, 순도)은 50 내지 80 중량%(또는, %) 미만이고, pH는 10 내지 12이다. 상기 미정제 글리세린에 포함된 불순물 또는 부유물은, 바이오 디젤의 제조 방법에 따라 다소의 차이가 있을 수는 있지만, 일반적으로 지방산, 모노글리세라이드, 디글리세라이드, 트리글리세라이드, 메탄올, 알칼리촉매, 슬러지 등일 수 있다.

상기 촉매는 미정제 글리세린에 포함된 알칼리 촉매를 중화시켜 유분을 제거하기 위한 것으로서, 황산, 염산, 초산 및 인산 등을 사용할 수 있다. 상기 촉매의 공급량은, 바이오 디젤의 제조방법 및 촉매의 종류에 따라 3 내지 8 중량%의 양으로서, 미량 투여 시에는 글리세린 내 유분의 분리가 덜 이루어지며, 과량 투여 시에는 증류 전 중화 과정에서 촉매가 과량 필요하므로, 미정제 글리세린의 종류에 따라 당량을 정확히 계산해서 사용할 필요가 있다.

상기 가열은 60 내지 70 ℃의 온도로 수행되어야 하며, 상기 제거되는 유분에는, 바이오 디젤, 지방산, 모노글리세라이드, 디글리세라이드 및 트리글리세라이드 등이 혼합되어 있다.

다음으로, 상기 중화된 글리세린이 농축기(concentrator, 20)로 공급되어, 상기 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시킴으로써, 상기 글리세린이 농축된다.

상기 농축기(20)에는, 수분 회수탱크(도시되지 않음) 및 다수의 알코올 회수탱크(도시되지 않음)가 구비될 수 있는 것으로서, 각각의 탱크에는, 글리세린이 통과하면서 수분 및 알코올을 단계적으로 제거할 수 있도록, 온도가 상이한 체임버(chamber, 도시되지 않음)가 연결되어 있다. 예를 들어, 수분은 약 50 내지 60 ℃ 온도 조건의 체임버를 통과하여 수분 회수탱크로 회수되고, 알코올은 -30 내지 40 ℃ 온도 조건의 체임버를 통과하여 알코올 회수탱크로 회수된다. 한편, 도 1에는 상기 농축기(20)를 하나로 구성하였으나, 수분 및 알코올의 제거 효과를 더욱 향상시키기 위하여, 둘 이상의 농축기가 설치될 수 있다. 상기 체임버 또한, 수분 및 알코올의 제거 효과를 더욱 향상시키기 위하여, 진공 상태일 수 있으며, 각 체임버의 외부에는, 내부 관찰이 가능한 사이트 글라스(sight glass) 및 체임버의 온도 조절을 할 수 있는 온도계가 구비되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 농축 과정에서 글리세린으로부터 분리되어 회수되는 알코올(특히, 메탄올)은, 폐기되지 않고, 본 발명에 따른 글리세린 정제 장치 전반에 걸쳐 구동 에너지로 사용될 수 있다.

마지막으로, 상기 농축된 글리세린이 콘덴서(condenser, 30, 32)로 공급되어, 냉각 및 수분, 알코올의 제거 후, 1차 정제 글리세린 탱크(40)로 이송된다.

상기 콘덴서(30, 32)는, 중화 및 농축 과정을 거치며 상승한 글리세린의 온도를 상온까지 냉각시키는 역할 및 상기 농축기(20)에서 제거되지 않은 수분 및 알코올을 제거하는 역할을 한다. 상기 콘덴서는 도 1에 도시된 바와 같이, 둘 이상으로 구성되어야 바람직한 것으로서, 이는, 하나의 콘덴서에서는 수분을 제거하고, 또 다른 하나의 콘덴서에서는 알코올을 제거하기 위함이다. 한편, 상기 글리세린을 냉각시킴으로써 온도가 상승하는 콘덴서(142)의 냉각수는, 리시버 탱크(receiver tank, 도시되지 않음)로 이송될 수 있으며, 이때, 상기 리시버 탱크는 진공 상태일 수 있다.

상기 콘덴서(30, 32)까지 통과한, 즉, 1차 정제가 완료된 글리세린은 그 순도가 약 80 %까지 향상되며, 이와 같은 글리세린은, 상기 1차 정제 글리세린 탱크(40)로 이송되어, 글리세린의 순도를 94 % 이상으로 향상시키기 위한 2차 정제 공정에 공급된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 2차 정제 공정도이다. 계속해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 1차 정제된 글리세린 및 응집제를 반응조(100)에 공급하여 교반시킨 후, 상기 반응조(100)에 증기를 주입하여(주입구는 도시되지 않음), 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물(부유물)을 분리 및 제거하고, 나머지 성분은 제1 필터(110)로 공급되어, 불순물이 제거된 글리세린이 여과된다. (전처리·1차 공정, 불순물 제거공정)

상기 응집제(cohesive agent)는 1차 정제된 글리세린에 포함된 불순물을 응집 및 침전시키기 위한 것으로서, 통상의 응집제인 황산 알루미늄, 염화 알루미늄, 황산철 및 알루민산 나트륨 등을 사용할 수 있으나, 일반적으로 황산 알루미늄이 가장 널리 사용된다. 상기 응집제의 공급량은, 상기 1차 정제된 글리세린 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.03 내지 0.3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.08 내지 0.15 중량부로서, 상기 응집제의 공급량이 상기 1차 정제된 글리세린 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 미만이면, 불순물의 응집 효과가 거의 없을 우려가 있고, 0.5 중량부를 초과하면, 과도하게 응집되어 생산 수율의 저하를 가져올 수 있다.

상기 증기(스팀, steam)를 반응조(100)의 하부로 주입하기 위해서는, 상기 반응조(100)의 하부에 증기 주입장치(도시되지 않음)를 설치할 수 있는 것으로서, 상기 반응조(100)에 증기를 불어주게 되면(이때, 약하게 불어주는 것이 바람직하다), 침전되어 있는 불순물 입자들이 떠오르게 되고, 떠오른 불순물은 상기 반응조(100)로부터 제거하여 재활용된다(즉, 가장 첫 단계로 이동). 한편, 상기 증기의 주입은, 상기 반응조(100) 내의 교반을 정지한 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제1 필터(110)는, 상기 분리 제거된 불순물을 제외한 나머지 성분이 공급되어 글리세린을 여과하는 곳으로서, 상기 제1 필터(110)에는 상기 반응조(100)에서 완전히 제거되지 못한 불순물이나 응집제 등이 흡착된다. 상기 제1 필터(110)는, 고체 및 액체로 이루어진 혼합물을 통과시켜, 고체는 여과재의 표면 및 내부에 퇴적시키고, 액체는 투과시킴으로써, 고체 및 액체를 분리할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 큰 여과 면적에 의해 탈수율이 우수한, 필터 프레스(filter press, 가압식 여과기)를 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 제1 필터(110)를 통과한 글리세린을 증류조(140)에 공급하여 가열 및 증류시킨 후 냉각한다. (후처리·2차 공정, 증류공정)

상기 가열은, 증류 공정 시의 에너지 절감 및 소요 시간 단축 등을 위하여, 여러 차례에 걸쳐 단계적으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 글리세린이 공급된 증류조(140)를 100 내지 170 ℃, 바람직하게는 130 내지 170 ℃의 온도로 1차 가열하여, 글리세린에 잔존하는 수분 및 알코올 성분을 제거한 후, 수분 및 알코올 성분이 제거된 글리세린을 150 내지 200 ℃, 바람직하게는 200 ℃ 이하의 온도로 2차 가열하여(2차 가열 시에는 온도를 서서히 올리는 것이 바람직하다), 증류를 시작하게 된다.

한편, 상기 증류조(140)에서 증류된 글리세린은, 콘덴서(condenser, 142)에 의해 상온까지 냉각될 수 있으며, 상기 글리세린을 냉각시킴으로써 온도가 상승하는 콘덴서(142)의 냉각수는, 리시버 탱크(receiver tank, 144)로 이송된다. 이때, 상기 리시버 탱크(144)는 진공 상태일 수 있다. 한편, 상기 콘덴서(142)는, 냉각 이외에, 글리세린에 잔존하는 수분 및 알코올 성분을 제거하는 역할도 가능하다.

마지막으로, 상기 증류된 글리세린 및 흡착제를 탈색조(decoloration bath, 150)에 공급하여 탈색시킨 후, 상기 글리세린을 제2 필터(160)로 공급하여, 탈색된 고순도의 글리세린이 여과되어 제조된다. (후처리·3차 공정, 탈색공정)

증류 등에 의해 정제된 글리세린 내에는, 지방산 등 여러 가지의 착색 물질이 미량 포함되어 있고, 이로 인해 글리세린은 착색되게 된다. 따라서, 이와 같은 글리세린의 착색을 방지하여 색도 및 순도를 높이기 위하여, 착색 물질을 제거하는 탈색공정이 수행되어야 한다. 아울러, 글리세린 내에 포함될 수 있는 미량의 알코올 성분, 수분 및 아크로레인(acrolein, 글리세린의 탈수분해로 생성) 등에 의한 순도 저하 및 냄새(자극취)를 제거하기 위한 가열도 수반되어야 한다. 탈색은, 처리 방법에 따라, 약 200 ℃로 가열하여 착색물질을 산화 분해시키는 가열 탈색법 및 활성백토, 산성백토, 활성탄 등의 흡착제(adsorbent)를 이용하여 착색물질을 흡착 제거하는 흡착 탈색법으로 분류되는데, 가열 탈색법의 경우, 높은 가열 온도에 의해 글리세린이 열화되어 갈화현상이 발생할 우려가 있어 잘 이용되지 않으며, 주로 흡착 탈색법이 통용된다. 한편, 흡착 탈색법은, 감압 하에서 흡착제를 첨가하여 교반 및 가열하여 일정 시간 흡착시킨 후, 필터(필터 프레스)를 통과시켜 흡착제를 제거해준다.

상기 탈색은, 상기 증류된 글리세린이 공급된 탈색조(150)에, 흡착제(또는, 탈색제)인 활성탄(activated carbon)을 상기 증류된 글리세린 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 1.5 내지 3 중량부, 더욱 바람직하게는 약 2 중량부의 함량으로 첨가한 후, 100 내지 150 ℃, 바람직하게는 120 내지 130 ℃의 온도에서(너무 낮은 온도에서 가열할 경우에는, 불순물의 제거가 곤란하다), 30 분 내지 2 시간, 바람직하게는 약 1 시간 동안 교반시키고, 이어서, 10 분 내지 1 시간, 바람직하게는 20 내지 40 분, 더욱 바람직하게는 약 30 분 동안 유지하여, 탈색 물질을 흡착시킨다.

상기 흡착제는, 글리세린의 상태 및 양, 글리세린에 포함된 불순물(또는 부산물, 폐기물), 흡착제의 가격, 효율 및 실제 탈색 공정에서의 운용 등을 고려하여 선택될 수 있는 것으로서, 그 예로는, 상술한 바와 같이, 활성백토, 산성백토 및 활성탄 이외에 제올라이트, 실리카겔 및 알루미나 등 통상의 것을 이용할 수 있다.

한편, 상기 증류된 글리세린에 포함되어 있을 수 있는 미량의 알코올 성분, 수분 및 아크로레인 등을 제거함으로써, 순도 향상 및 냄새(자극취)를 더욱 효율적으로 제거하기 위하여, 흡착제가 글리세린에 완전히 혼합된 후, 상기 탈색조(150)를 300 내지 500 토르(torr), 바람직하게는 약 400 토르의 저진공 상태로 만들 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 탈색조(150)에 규조토(diatomite)를 미량 첨가하여, 탈색 후 흡착포에 흡착되는 활성탄의 탈거를 용이하게 할 수 있다.

상기 제2 필터(160)는, 상기 탈색된 글리세린이 공급되어 최종 고순도의 글리세린, 즉, 94 % 이상의 글리세린을 여과하는 곳으로서, 상기 제2 필터(160)의 사이트 글라스(sight glass)를 통해, 글리세린으로부터 활성탄이 묻어 나오는지를 확인한 후, 활성탄이 묻어 나오지 않는다면, 상기 글리세린은 저장조(170)로 이송되게 된다. 또한, 상기 제2 필터(160)에는, 글리세린에 포함되어 있을 수 있는 기타 부산물(폐기물)이 흡착된다. 한편, 상기 제2 필터(160)는 상기 제1 필터(110)와 마찬가지로, 고체 및 액체로 이루어진 혼합물을 통과시켜, 고체는 여과재의 표면 및 내부에 퇴적시키고, 액체는 투과시킴으로써, 고체 및 액체를 분리할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 큰 여과 면적에 의해 탈수율이 우수한, 필터 프레스(filter press)를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 필터(110)를 통과한 글리세린은, 중화제와 함께 중화조(120)에 공급되어 중화된 후, 상기 중화제와 함께 필터(130)로 공급되어, 글리세린이 여과되는 공정이 수행될 수 있다.

상기 중화제는, 상기 제1 필터(110)를 통과한 글리세린(pH: 4 내지 5)을 중성화(pH: 7 내지 8) 하기 위한 것으로서, 통상의 중화제, 예를 들어, 가성 소다(수산화나트륨, NaOH), 탄산 소다(탄산나트륨, Na₂CO₃), 생석회(산화칼슘, CaO) 및 소석회(수산화칼슘, Ca(OH)₂) 등을 사용할 수 있으며, 가성 소다의 사용이 가장 바람직하다. 상기 중화제의 공급량은, 응집제와 유분 분리과정에 첨가한 산 촉매의 양에 따라 결정된다.

상기 필터(130)는, 상기 중화제를 포함하는 글리세린이 공급되어 글리세린을 여과하는 곳으로서, 상기 필터(130)에는 상기 중화제가 흡착된다. 상기 필터(130)는 상기 제1 및 제2 필터(110, 160)와 마찬가지로, 고체 및 액체로 이루어진 혼합물을 통과시켜, 고체는 여과재의 표면 및 내부에 퇴적시키고, 액체는 투과시킴으로써, 고체 및 액체를 분리할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 큰 여과 면적에 의해 탈수율이 우수한, 필터 프레스(filter press)를 사용하는 것이 바람직하다.

지금까지 상술한 과정에 따라 제조되는 고순도의 글리세린은, 그 함량(또는, 순도)이 94 중량%(%) 이상, 바람직하게는 94 내지 99.5 중량%(%)로서, 콘크리트 박리제, 페인트, 잉크 첨가제 및 에폭시 원료 등, 공업용으로 다양하게 사용될 수 있다.

한편, 바이오 디젤의 제조 과정에서 발생하는 부산물(미정제 글리세린), 폐식용유의 정제 과정에서 발생하는 폐식용유 슬러지 및 톱밥(왕겨)을 이용하여, 고형의 연료를 제조할 수 있다. 우선, 미정제 글리세린을, 본 발명에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법에 의해 정제한 글리세린(순도 낮은 미정제 글리세린의 사용도 가능하다), 폐식용유 슬러지 및 톱밥을 혼합한 후, 여기에 가성 소다 등의 중화제를 첨가하여 비누화 하고, 성형 및 건조 과정을 수행함으로써, 팰릿 타입의 고형의 연료가 제조된다. 이와 같은 연료 제조 방법을 이용하면, 기존에 폐기되던 폐식용유 슬러지를 100 % 재활용 함으로써, 폐식용유 슬러지의 폐기에 소요되던 비용을 없앨 수 있으며, 폐자원의 에너지화를 통해 화석연료를 대체할 수 있어, 환경 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 비용 또한 절감할 수 있는 장점도 있다.

한편, 본 발명에 따른 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 장치는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 미정제 글리세린으로부터 유분을 제거하여 중화하는 중화조(10), 상기 중화된 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시켜 농축하는 농축기(20), 상기 농축된 글리세린을 냉각하고, 수분 및 알코올을 제거한 후, 1차 정제된 글리세린을 배출하는 콘덴서(30, 32), 상기 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하는 반응조(100), 상기 반응조(100)에서 불순물이 제거되고 남은 성분으로부터 글리세린을 여과하는 제1 필터(110), 상기 제1 필터(110)에서 여과된 글리세린을 가열 및 증류시킨 후 냉각하는 증류조(140), 상기 증류조(140)로부터 공급되는 글리세린을 탈색하는 탈색조(150) 및 상기 탈색조(150)로부터 공급되는 글리세린을 여과하여, 고순도의 글리세린이 배출되는 제2 필터(160)를 포함한다.

Claims (5)

1. 미정제 글리세린 및 촉매를 중화조에 공급한 후, 60 내지 70 ℃의 온도로 가열 및 교반에 의해 유분을 제거하여 상기 미정제 글리세린을 중화하는 단계;
   상기 중화된 글리세린이 농축기로 공급되어, 상기 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시킴으로써, 상기 글리세린이 농축되는 단계;
   상기 농축된 글리세린이 콘덴서로 공급되어, 상온으로 냉각 및 수분, 알코올의 제거 후, 1차 정제 글리세린 탱크로 이송되는 단계;
   상기 1차 정제된 글리세린 및 응집제를 반응조에 공급하여 교반시킨 후, 상기 반응조에 증기를 주입하여, 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하고, 나머지 성분은 제1 필터로 공급되어, 글리세린이 여과되는 단계;
   상기 제1 필터를 통과한 글리세린을 증류조에 공급하고, 상기 글리세린이 공급된 증류조를 100 내지 170 ℃의 온도로 1차 가열하여, 글리세린에 잔존하는 수분 및 알코올 성분을 제거한 후, 수분 및 알코올 성분이 제거된 글리세린을 150 내지 200 ℃의 온도로 2차 가열하여 증류시킨 후 상온으로 냉각하는 단계; 및
   상기 증류된 글리세린 및 흡착제를 탈색조에 공급하여 탈색시킨 후, 상기 글리세린을 제2 필터로 공급하여, 탈색된 글리세린이 여과되어 제조되는 단계를 포함하며,
   상기 촉매는 황산, 염산, 초산 및 인산으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 응집제는 황산 알루미늄, 염화 알루미늄, 황산철 및 알루민산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 흡착제는 활성탄, 활성백토, 산성백토, 제올라이트, 실리카겔 및 알루미나로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 탈색은, 상기 증류된 글리세린이 공급된 탈색조에, 상기 흡착제를 첨가한 후, 100 내지 150 ℃의 온도에서 30 분 내지 2 시간 동안 교반시키고, 이어서, 10 분 내지 1 시간 동안 유지하여, 탈색 물질을 흡착시키는 것인, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 방법.
4. 삭제
5. 미정제 글리세린으로부터 유분을 제거하여 중화하는 중화조;
   상기 중화된 글리세린에 포함된 수분 및 알코올을 증발시켜 농축하는 농축기;
   상기 농축된 글리세린을 상온으로 냉각하고, 수분 및 알코올을 제거한 후, 1차 정제된 글리세린을 배출하는 콘덴서;
   상기 1차 정제된 글리세린으로부터 불순물을 분리 및 제거하는 반응조;
   상기 반응조에서 불순물이 제거되고 남은 성분으로부터 글리세린을 여과하는 제1 필터;
   상기 제1 필터에서 여과된 글리세린을, 100 내지 170 ℃의 온도로 1차 가열하여, 글리세린에 잔존하는 수분 및 알코올 성분을 제거한 후, 수분 및 알코올 성분이 제거된 글리세린을 150 내지 200 ℃의 온도로 2차 가열하여 증류시킨 후 상온으로 냉각하는 증류조;
   상기 증류조로부터 공급되는 글리세린을 탈색하는 탈색조; 및
   상기 탈색조로부터 공급되는 글리세린을 여과하여, 글리세린이 배출되는 제2 필터를 포함하는, 바이오 디젤 제조 시 발생되는 글리세린의 정제 장치.

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