KR101155272B1 - Additives for manufacturing emulsion fuel oil and emulsion fuel oil comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유지를 함유하는 바이오매스를 착유하여 얻은 원료유를 정제하여 바이오디젤 원료유를 수득하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액의 유화 연료유 제조를 위한 첨가제로서의 신규 용도 및 상기 첨가제를 포함하는 유화 연료유를 제공한다.
본 발명에서 유화 원료유 제조를 위한 첨가제로 사용되는 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액은 유화 원료유 성분인 유화제 또는 물을 대체할 수 있고, 추가적으로 경유 또는 중유, 특히 벙커 C유의 일부분을 대체할 수 있으며, 본 발명에 따른 첨가제가 유지를 함유하는 바이오매스를 착유하여 얻은 원료유를 정제하여 바이오디젤 원료유를 수득하는 과정에서 발생하는 부산물이라는 측면을 고려할 때 유화 연료유 제조비용을 크게 절감시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 첨가제를 사용하여 제조한 유화 연료유는 분산상이 매우 미세한 액적 크기를 가지므로 연소 성능 및 연소 효율의 향상이 예상되고, 미세한 액적 크기를 가진 분산상의 에멀젼 상태가 장시간 지속되어 우수한 보관 안정성(또는 상 안정성)을 가지므로 유통 측면에서 보다 유리하다.The present invention is a novel additive as an additive for the production of emulsified fuel oil of waste oil, waste water or waste liquid which is a by-product generated in the process of purifying raw oil obtained by milking biomass containing fat or oil to obtain biodiesel raw oil. It provides an emulsified fuel oil comprising the use and the additive.
In the present invention, waste oil, waste water or a mixture thereof, which is used as an additive for preparing an emulsion raw material oil, may replace an emulsifier or water that is an emulsion raw oil component, and may additionally replace a portion of light oil or heavy oil, especially bunker C oil. When the additive according to the present invention is a by-product generated in the process of obtaining the biodiesel raw oil by refining the raw oil obtained by milking the biomass containing fats and oils, the manufacturing cost of the emulsified fuel oil can be greatly reduced. Can be. In addition, the emulsion fuel oil prepared using the additive according to the present invention is expected to improve combustion performance and combustion efficiency because the dispersed phase has a very fine droplet size, and the emulsion state of the dispersed phase having a fine droplet size lasts for a long time and is excellent. It is more advantageous in terms of distribution since it has storage stability (or phase stability).
Description
본 발명은 유화 연료유 제조를 위한 첨가제 및 이를 포함하는 유화 연료유에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유지를 함유하는 바이오매스를 착유하여 얻은 원료유를 정제하여 바이오디젤 원료유를 수득하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액의 유화 연료유 제조를 위한 첨가제로서의 신규 용도 및 상기 첨가제를 포함하는 유화 연료유에 관한 것이다.The present invention relates to an additive for preparing an emulsified fuel oil and an emulsified fuel oil including the same, and more particularly, to a process of obtaining a biodiesel raw oil by refining raw oil obtained by milking a biomass containing fat or oil. A novel use as an additive for the production of emulsified fuel oils of waste oils, waste waters or mixtures thereof by-products, and emulsified fuel oils comprising the additives.
최근 석유 자원의 한계성에 따라 국제 유가는 지속적인 상승 추세를 보이고 있으며, 향후에도 고유가가 지속될 것으로 전망되고 있다. 이러한 세계적인 고유가 시대를 맞이하여 자원이 부족한 국내에서는 에너지 자원의 효율적 이용과 환경오염물질 해결에 대한 연구가 동시에 요구되고 있는 실정이다.Due to the recent limitations of petroleum resources, international oil prices continue to rise, and high oil prices are expected to continue in the future. In this era of high oil prices in Korea, research on the efficient use of energy resources and the resolution of environmental pollutants is required at the same time.
현재 국내 산업체에서는 공정에 필요한 에너지원으로 중유인 벙커 C유를 가장 보편적으로 사용하고 있으며, 벙커 C유는 국내 정유시설의 상압증류과정에서 발생하는 약 40% 정도의 중질유분으로부터 제조되고 있다. 그러나, 국내 정유사는 고급 경질유의 수요가 계속적으로 증가함에 따라 정유시설의 고도화 설비를 통한 경질유 생산량을 증가시킴으로써 상대적으로 가격이 낮은 중유의 판매 가격은 크게 상승하였다. 또한, 제도적으로 환경 규제 강화등의 복합적인 요인들은 중유의 연료 이용을 더욱 어렵게 만들고 있다. 이로 인해 많은 산업현장에서는 중유 가격 상승에 따라 증가된 연료비를 절감하는 방안을 검토하고 있지만 연소성 향상방안 및 오염물질 발생 저감에 대한 기술적 해결점을 찾지 못하고 있다.Currently, bunker C oil, which is heavy oil, is most commonly used as an energy source for the process in Korea, and bunker C oil is manufactured from about 40% of heavy oil produced at atmospheric distillation process in domestic refineries. However, as the demand for high-quality light oil continues to increase, domestic refiners have increased the output of light oil through the refinery's upgrading facilities, which has significantly increased the selling price of low-priced heavy oil. In addition, complex factors, such as institutional tightening of environmental regulations, have made fuel oil more difficult to use. As a result, many industrial sites are considering ways to reduce fuel costs that have increased due to the rise in heavy oil prices. However, there are no technical solutions to improving combustibility and reducing pollutant generation.
한편, 한 액체를 섞이지 않는 다른 액체에 미세한 입자형태로 분산시키는 것을 유화라하고 그 혼합물을 에멀젼이라고 한다. 즉 에멀젼이란 연속상(혹은 분산매)와 액적형태인 분산상(혹은 분산질)이 모두 액체일 경우를 말하며, 다른 콜로이드계와 마찬가지로 계면의 면적은 분산상이 작을수록 커진다. 중유의 효율적인 이용 방법으로 주목받아온 유화(에멀젼, emulsion) 연료유(Fuel Oil)는 서로 잘 혼합되지 않는 기름-물상(Oil-Water phase)을 균일한 분산상으로 혼합하여 제조된 연료로써, 이러한 유화 연료유의 이용은 주로 공해요인이 많은 저급 중질연료의 연소성 개선과 환경오염 저감을 목적으로 개발되어 왔다. 유화 연료유(Emulsion Fuel Oil)란 중유, 특히 벙커 C유와 같은 유류에 일정비율의 물을 혼합 분산시켜 에멀젼 상태로 유지시켜준 연료유를 말한다. 일반적인 유류는 연소과정에서 불완전 연소로 인하여 매연이 발생하는 문제가 있지만, 에멀젼 연료유는 물을 사용한 만큼 유류를 절약할 수 있을 뿐만 아니라 유류에 혼합된 물방울의 급격한 폭발(미세폭발, microexplosion)로 인해 열효율이 향상되며 완전연소로 인해 매연을 저감시키는 효과가 있다. 이에, 대체 에너지의 개발 및 기존 에너지의 효율개선과 환경오염의 최소화차원에서 정부에서도 대기오염 방지시설(연소보조장치)의 성능기준 및 검사법(환경부 고시 제2001-35호)에 따라 유화 연료유의 사용을 적극 권장하고 있는 실정이다.On the other hand, dispersing one liquid in the form of fine particles in another liquid that is not mixed is called emulsification and the mixture is called an emulsion. That is, the emulsion refers to the case where both the continuous phase (or dispersion medium) and the dispersed phase (or dispersoid) in the form of droplets are liquids. Like other colloidal systems, the area of the interface becomes larger as the dispersed phase is smaller. Emulsion (emulsion) fuel oil, which has attracted attention as an efficient method of using heavy oil, is a fuel produced by mixing oil-water phases that are not well mixed with each other in a uniform dispersed phase. The use of oil has been developed mainly to improve the combustibility and reduce the environmental pollution of low heavy fuels with high pollution. Emulsion fuel oil refers to fuel oil which is maintained in an emulsion state by mixing and dispersing a certain ratio of water in heavy oil, especially oil such as bunker C oil. Although general oil has a problem of soot generated by incomplete combustion during combustion process, emulsion fuel oil not only saves oil by using water, but also due to rapid explosion (microexplosion) of water droplets mixed with oil. Thermal efficiency is improved and smoke is reduced due to complete combustion. Therefore, in order to develop alternative energy, improve efficiency of existing energy and minimize environmental pollution, the government has also used emulsified fuel oil in accordance with the performance standards and inspection method of air pollution prevention facilities (combustion aids) and inspection method (Ministry of Environment Notice 2001-35). Is highly recommended.
상기와 같은 유화 연료유의 제조방법으로, 유화제(계면활성제)를 주입하여 유류와 물을 혼합하는 방법이 있는 데 이와 같은 유화제 이용방법은 유화제의 투입에도 불구하고 유류와 물이 골고루 혼합되지 않을 뿐만 아니라 유화제 역시 석유로부터 제조하고 있으므로 공정상에 원유의 사용이 불가피하고 더욱이 제품의 생산 공정에서 불필요한 부산물이나 환경에 유해한 부산물이 많이 생성되는 문제점이 있다. 유화 연료유 제조시 사용되는 유화제는 크게 NaCl, MgCl, CaCl2 등의 수용성 염, EDTA-4Na, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 무기계 유화제와 Span 80, NP8, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기계 유화제가 있고, 이들 유화제를 포함하는 유화 연료유를 각각 무기계 유화 연료유와 유기계 유화 연료유라 부른다. 한편, 유화 연료유의 완전 연소화 원리인 미세폭발(Microexplosion) 이론은 미세한 에멀젼 상태의 물이 오일의 연소시 발생하는 열로 인하여 급속히 가열되어 미세폭발(Microexplosion)을 일으키고, 미연소의 오일을 더욱 더 작은 크기로 분산시킴으로써, 공기와의 접촉 효율을 향상시키는 방법으로 오일의 전체 연소효율을 향상시키는 것을 원리로 하는 것으로서, 미세폭발(Microexplosion) 이론에 의할 때 유화 연료유의 연소 성능 및 연소 효율을 향상시키기 위해서는 에멀젼 상태로 존재하는 액적의 크기가 보다 작은 것이 유리하다. 그러나, 통상적인 무기계 유화 연료유와 유기계 유화 연료유에서는 액적의 크기를 미세화하는데 한계가 있는 문제점이 있다. 또한, 유화 연료유의 보관 안정성을 향상시키기 위해서는 에멀젼 상태를 오래 지속시키는 것, 즉 상 안정성이 중요한데, 통상적인 무기계 유화 연료유와 유기계 유화 연료유에서는 보관시 액적 크기가 급격하게 커져 상 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.As a method of preparing the emulsified fuel oil as described above, there is a method of mixing oil and water by injecting an emulsifier (surfactant). The method of using such an emulsifier does not evenly mix oil and water despite the addition of the emulsifier. Since emulsifiers are also manufactured from petroleum, the use of crude oil is inevitable in the process, and furthermore, unnecessary by-products or harmful by-products are generated in the production process of the product. Emulsifiers used in the production of emulsified fuel oils include inorganic emulsifiers composed mainly of water-soluble salts such as NaCl, MgCl, CaCl 2 , EDTA-4Na, or mixtures thereof, and organic emulsifiers composed of Span 80, NP8, or mixtures thereof. Emulsified fuel oils containing these emulsifiers are called inorganic emulsion fuel oils and organic emulsion fuel oils, respectively. On the other hand, the theory of microexplosion, which is the principle of complete combustion of emulsified fuel oil, is that the water in the fine emulsion state is heated rapidly due to the heat generated during the combustion of the oil, causing microexplosion, and making the unburned oil even smaller. It is based on the principle of improving the overall combustion efficiency of the oil in a way to improve the contact efficiency with air by dispersing the oil. In order to improve the combustion performance and the combustion efficiency of the emulsified fuel oil according to the microexplosion theory, It is advantageous for the droplets to be present in the emulsion to be smaller in size. However, conventional inorganic oil fuel oil and organic oil fuel oil has a problem that there is a limit to the size of the droplets. In addition, in order to improve the storage stability of the emulsified fuel oil, it is important to maintain the emulsion state for a long time, that is, the phase stability. In the case of the conventional inorganic emulsion oil and organic emulsion fuel oil, the droplet size increases rapidly during storage, resulting in poor phase stability. There is this.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 유지를 함유하는 바이오매스를 착유하여 얻은 원료유를 정제하여 바이오디젤 원료유를 수득하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액의 유화 연료유 제조를 위한 첨가제로서의 신규 용도를 제공하는데에 있다.The present invention was derived to solve the conventional problems, one object of the present invention is a waste oil which is a by-product generated in the process of obtaining a biodiesel raw oil by refining the raw oil obtained by milking the biomass containing fats and oils, It is an object of the present invention to provide a novel use as an additive for producing emulsified fuel oil of wastewater or a mixture thereof.
또한, 본 발명의 다른 목적은 매우 미세한 액적 크기 및 액적 크기의 뛰어난 안정성(즉, 상 안정성) 및 낮은 제조비용에 의해 향상된 경제성을 가지는 유화 연료유를 제공하는데에 있다.It is a further object of the present invention to provide an emulsified fuel oil having improved economy due to very fine droplet size and excellent stability (ie, phase stability) and low manufacturing cost of the droplet size.
본 발명의 일 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 유지를 함유하는 바이오매스(biomass)를 착유하여 얻은 원료유를 바이오디젤 원료유로 정제하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액으로 이루어진 유화 연료유 제조를 위한 첨가제를 제공한다.In order to solve the object of the present invention, the present invention is a waste oil, waste water or a mixture thereof, which is a by-product generated in the process of refining a raw oil obtained by milking a biomass containing a fat or oil into biodiesel raw oil. It provides an additive for producing an emulsified fuel oil.
상기 바이오매스는 오일 종자(Oil Seed)인 것을 특징으로 하며, 이때 상기 착유는 바람직하게는 비탈각 착유인 것을 특징으로 한다.The biomass is characterized in that the oil seed (Oil Seed), wherein the milking is characterized in that the non-shell shell milking.
또한, 상기 정제는 탈검(degumming) 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이때 상기 탈검 공정은 수용성 탈검 공정인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 폐유, 폐수 및 폐액은 인지질(phospholipid)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the purification is characterized in that the degumming (degumming) process. At this time, the degumming process is characterized in that the water-soluble degumming process. In addition, the waste oil, waste water and waste fluid is characterized in that it comprises a phospholipid (phospholipid).
본 발명의 다른 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 전술한 첨가제 및 중유를 포함하는 유화 연료유를 제공한다.In order to solve the other object of the present invention, the present invention provides an emulsified fuel oil containing the above-mentioned additives and heavy oil.
상기 유화 연료유의 분산상의 평균 액적 크기는 1~50㎛인 것을 특징으로 한다.The average droplet size of the dispersed phase of the emulsified fuel oil is characterized in that 1 ~ 50㎛.
바람직하게, 상기 유화 연료유의 분산상의 평균 액적 크기는 5~20㎛인 것을 특징으로 한다. Preferably, the average droplet size of the dispersed phase of the emulsified fuel oil is characterized in that 5 ~ 20㎛.
또한, 유화 연료유는 바람직하게는 첨가제로 폐유 5~15 중량%, 중유 65~85 중량% 및 물 10~20 중량%로 이루어진다.In addition, the emulsified fuel oil preferably consists of 5 to 15% by weight of waste oil, 65 to 85% by weight of heavy oil and 10 to 20% by weight of water as an additive.
또한, 유화 연료유는 바람직하게는 첨가제로 폐수 10~20 중량% 및 중유 80~90 중량%로 이루어진다.In addition, the emulsified fuel oil is preferably composed of 10 to 20% by weight of wastewater and 80 to 90% by weight of heavy oil as an additive.
본 발명에서 유화 원료유 제조를 위한 첨가제로 사용되는 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액은 유화 원료유 성분인 유화제 또는 물을 대체할 수 있고, 추가적으로 경유 또는 중유, 특히 벙커 C유의 일부분을 대체할 수 있으며, 본 발명에 따른 첨가제가 유지를 함유하는 바이오매스를 착유하여 얻은 원료유를 정제하여 바이오디젤 원료유를 수득하는 과정에서 발생하는 부산물이라는 측면을 고려할 때 유화 연료유 제조비용을 크게 절감시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 첨가제를 사용하여 제조한 유화 연료유는 분산상이 매우 미세한 액적 크기를 가지므로 연소 성능 및 연소 효율의 향상이 예상되고, 미세한 액적 크기를 가진 분산상의 에멀젼 상태가 장시간 지속되어 우수한 보관 안정성(또는 상 안정성)을 가지므로 유통 측면에서 보다 유리하다.In the present invention, waste oil, waste water or a mixture thereof, which is used as an additive for preparing an emulsion raw material oil, may replace an emulsifier or water that is an emulsion raw oil component, and may additionally replace a portion of light oil or heavy oil, especially bunker C oil. When the additive according to the present invention is a by-product generated in the process of obtaining the biodiesel raw oil by refining the raw oil obtained by milking the biomass containing fats and oils, the manufacturing cost of the emulsified fuel oil can be greatly reduced. Can be. In addition, the emulsion fuel oil prepared using the additive according to the present invention is expected to improve combustion performance and combustion efficiency because the dispersed phase has a very fine droplet size, and the emulsion state of the dispersed phase having a fine droplet size lasts for a long time and is excellent. It is more advantageous in terms of distribution since it has storage stability (or phase stability).
도 1은 바이오디젤 원료유의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 식물성 원료유의 탈검이 완료한 직후의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 식물성 원료유를 탈검하고 층분리 시켜 취한 탈검 폐액을 냉소 보관 했을 때의 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 얻은 폐액의 상층에 해당하는 폐유(왼쪽)와 하층에 해당하는 폐수(오른쪽)의 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 제조예 1에서 폐유를 첨가제로 사용하여 제조한 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 크기 변화를 나타낸 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 제조예 2에서 폐수를 첨가제로 사용하여 제조한 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 크기 변화를 나타낸 현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 제조예 1, 2 및 비교 제조예 1, 2에서 제조한 4 종류의 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 평균 크기 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 1 schematically shows a process for producing biodiesel raw material oil.
Figure 2 is a photograph immediately after the degumming of the vegetable raw material oil in the embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph showing the state when the degumming waste liquid taken by degumming and layered vegetable raw material oil in the embodiment of the present invention.
Figure 4 is a micrograph of the waste oil (left) and the wastewater (right) corresponding to the upper layer of the waste liquid obtained in the embodiment of the present invention.
Figure 5 is a micrograph showing the droplet size change of the dispersed phase over the storage period of the emulsified fuel oil prepared by using waste oil as an additive in Preparation Example 1 of the present invention.
Figure 6 is a micrograph showing the droplet size change of the dispersed phase over the storage period of the emulsified fuel oil prepared by using wastewater as an additive in Preparation Example 2 of the present invention.
7 is a graph showing the change in the average droplet size of the dispersed phase over the storage period of the four types of emulsified fuel oil prepared in Preparation Examples 1 and 2 and Comparative Preparation Examples 1 and 2 of the present invention.
본 발명의 일 측면은 유화 연료유 제조시 유화 원료유 성분인 유화제 또는 물을 대체할 수 있고, 추가적으로 중유의 일부분을 대체할 수 있고, 유화 원료유의 액적 크기를 매우 미세화시킬 수 있으며, 유화 연료유의 상 안정성을 향상시킬 수 있는 첨가제에 관한 것이다.According to an aspect of the present invention, the emulsified fuel oil may be substituted with an emulsifier or water which is an emulsified raw oil component, and may additionally replace a portion of heavy oil, and may further refine the droplet size of the emulsified fuel oil. The present invention relates to an additive capable of improving phase stability.
도 1은 바이오디젤 원료유의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1에서 보이는 바와 같이 유지를 함유하는 바이오매스, 특히 고급 지방을 함유하고 있는 식물 바이오매스, 예를 들어 유지 작물의 열매를 수확하고 과육과 껍질을 제거하는 탈박 과정을 거친 후 기계적 압착 등으로 착유하여 액상의 식물성 원료유를 얻게 된다. 식물성 원료유에는 그 종류에 따라 많은 인지질 성분과 유리 지방산, 색소 성분 등이 존재하게 된다. 또한, 식물성 원료유에는 수확과 착유 과정에 따라 많은 고형물과 수분이 포함될 수도 있다. 이후 식물성 원료유는 불순물을 제거하는 정제과정을 거쳐 바이오디젤 원료로 전환된다. 이때 불순물 정제공정은 고형물 제거 공정, 수분 제거 공정, 탈검(주로 인지질 제거) 공정, 그리고 탈산(주로 유리지방산 제거) 공정으로 크게 나눌 수 있으며 이러한 전 공정을 경제성 있게 달성해야만 바이오디젤 생산 산업의 원료유로서 활용이 가능하다. 상기와 같은 정제공정, 특히 탈검 공정에서 발생하는 부산물은 주로 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액 등의 형태로 발생된다. 이후 바이오디젤 원료유는 에스테르 교환 반응을 통해 바이오디젤로 전환된다. 바이오디젤(biodiesel)은 석유 기반인 경유의 대안으로 식물성 기름이나 동물성 지방과 같이 재생 가능한 자원을 바탕으로 제조된다. 화학적으로 바이오디젤은 긴 지방산 고리를 가진 단일 알킬 에스테르 혼합물이다. 본래 기름을 원하는 에스테르로 전환하고, 자유 지방산을 제거하기 위해 지질 에스테르 교환 반응이 이용된다. 이런 과정을 거치면, 바이오디젤은 비방향족 식물성 기름과는 달리 경유와 매우 비슷한 연소 특성을 가지기 때문에, 현재 사용되는 대부분의 경우에 경유를 대체할 수 있다. 보다 구체적으로 바이오디젤 원료유로부터 바이오디젤을 제조하는 방법을 살펴보면, 일반적으로 바이오디젤 원료유는 3개의 지방산과 1개의 글리세롤이 결합한 트라이글리세리드로 존재하는데, 바이오디젤은 3개의 지방산에 글리세롤이 결합한 트라이글리세리드로부터 글리세롤을 분리한 다음, 지방산에스테르를 만들어 내는 에스테르 교환반응을 통하여 만든다. 이때 만든 바이오디젤이 바로 지방산 메틸에스테르(FAME)이다.Figure 1 schematically shows a process for producing biodiesel raw material oil. As shown in Figure 1 biomass containing fats, especially plant biomass containing higher fat, for example, milking by mechanical pressing after harvesting the fruit of the oil crops and demineralization process to remove the flesh and skin To obtain a liquid vegetable raw material oil. There are many phospholipid components, free fatty acids, pigment components, etc., depending on the type of vegetable raw oil. In addition, the vegetable raw milk may contain a lot of solids and moisture depending on the harvesting and milking process. Vegetable oil is then converted to biodiesel raw materials after refining to remove impurities. The impurity refining process can be divided into solids removal process, water removal process, degumming (mainly phospholipid removal) process, and deoxidation (primarily free fatty acid removal) process. It can be used as. By-products generated in the above purification process, in particular in the degumming process, are mainly generated in the form of waste oil, waste water, or waste liquids thereof. The biodiesel crude oil is then converted to biodiesel through transesterification. Biodiesel is an alternative to petroleum-based diesel, and is made from renewable resources such as vegetable oils and animal fats. Chemically, biodiesel is a mixture of single alkyl esters with long fatty acid rings. A lipid transesterification reaction is used to convert the original oil to the desired ester and to remove free fatty acids. Through this process, biodiesel, unlike non-aromatic vegetable oils, has very similar combustion characteristics as diesel, and can replace diesel in most cases. More specifically, the method of preparing biodiesel from biodiesel raw oil generally shows that biodiesel raw oil exists as triglycerides in which three fatty acids and one glycerol are combined, and biodiesel is a triglyceride in which three fatty acids are combined with glycerol. The glycerol is separated from the glycerides and then produced through a transesterification reaction to produce fatty acid esters. The biodiesel produced at this time is fatty acid methyl ester (FAME).
본 발명에 따른 유화 연료유 제조를 위한 첨가제는 유지를 함유하는 바이오매스(biomass)를 착유하여 얻은 원료유를 바이오디젤 원료유로 정제하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액으로 이루어진다.The additive for producing an emulsified fuel oil according to the present invention is waste oil, waste water, or a mixture thereof, which is a by-product generated in the process of refining raw oil obtained by milking a biomass containing fat or oil into biodiesel raw oil. Is done.
바이오매스(biomass)는 화학적 에너지로 이용되는 생물 자원을 총칭하는 것으로서, 본 발명에서 바이오매스는 유지를 함유하는 것이라면 동물, 식물 등 그 종류가 크게 제한되지 않고, 상업성과 경제성 등을 고려할 때 식물 바이오매스인 것이 바람직하고, 오일 종자(Oil Seed)인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서 유지를 함유하는 동물 바이오매스로는 어류, 닭, 오리 등의 조류, 돼지, 소 등의 포유류 등이 있다. 오일 종자는 기름을 짤 수 있는 식물성 유지작물(油脂作物)을 일컫는 말이며, 보다 구체적으로 해바라기씨, 콩, 유채씨, 자트로파씨, 팜 열매, 현미 생산 과정에서 발생하는 부산물인 미강, 동백나무 열매, 고무나무 열매, 커피 추출 후의 부산물 등이 있다.Biomass (biomass) is a generic term for biological resources used as chemical energy, in the present invention, if the biomass contains fats and oils, the kinds of animals, plants, etc. are not greatly limited, and plant biomass is considered in consideration of commerciality and economy. It is preferable that it is a mass, and it is more preferable that it is an oil seed (Oil Seed). Animal biomass containing fats and oils in the present invention include fish, chickens, birds such as ducks, mammals such as pigs and cows. Oil seed refers to vegetable oil crops that can be oiled. More specifically, sunflower seeds, soybeans, rapeseed seeds, jatropha seeds, palm fruits, and rice bran and camellia fruits, which are by-products of the brown rice production process. , Gum fruits and by-products after coffee extraction.
본 발명에서 착유란 바이오매스로부터 원료유를 획득하는 것을 의미하며, 보통 압착법(壓搾法)과 추출법의 두 가지로 나뉜다. 압착법은 바이오매스에 기계적 압력을 가하여 원료유를 획득하는 방법으로서 함유율(含油律)이 높은 작물에 이용된다. 추출법은 휘발성 용제로 바이오매스의 유지를 추출한 후 용제를 제거하여 원료유를 획득하는 방법으로서, 함유율(含油律)이 낮은 작물에 이용된다. 본 발명에서 사용되는 바이오매스는 함유율이 높은 작물인 것이 바람직하므로 착유 방법도 압착법이 바람직하나 여기에 한정되는 것은 아니다. 또한, 착유는 바이오매스, 특히 유지작물의 씨앗을 압착하여 착유시 껍질을 포함하여 착유하는 비탈각 착유와 껍질을 제거한 후 착유하는 탈각 착유로 나눌 수 있으며, 본 발명에서 착유는 비탈각 착유와 탈각 착유를 모두 포함한다. 한편, 본 발명자들은 실험을 통해 비탈각 착유시 탈각 착유시보다 원료유에 더 많은 인지질이 포함되어 있는 것을 발견하였고, 비탈각 착유에 의해 얻은 원료유를 정제하는 과정, 특히 탈검 공정에서 더 많은 인지질을 포함하는 폐액을 얻을 수 있을 것으로 예상된다. 또한, 천연 계면활성제인 인지질을 다량 함유하는 폐액은 유화 연료유 제조시 유화제로서의 효용성이 매우 클 것으로 예상된다. 바이오디젤 생산 산업에서 발생하는 부산물의 경제적인 활용 방안은 전체 사업의 경제성을 제고하는데 매우 중요하게 작용하는 점을 고려할 때 본 발명에서 착유는 비탈각 착유인 것이 바람직하다.Milking in the present invention means obtaining the raw material oil from the biomass, and is usually divided into two methods, a compression method and an extraction method. The compression method is a method of obtaining a raw material oil by applying mechanical pressure to the biomass, and is used for crops having a high content. The extraction method is a method of extracting a fat or oil of a biomass with a volatile solvent and then removing the solvent to obtain raw oil, and is used for crops having a low content rate. Since the biomass used in the present invention is preferably a crop having a high content, the milking method is also preferably a compression method, but is not limited thereto. In addition, milking may be divided into non-shelled milking, which includes milking and peeling of the biomass, especially oilseed crops, including shelling during milking, and shelled milking, which is milked after removing the skin. Milking in the present invention is non-shelled milking and shelling. Includes all milking. On the other hand, the present inventors found that the raw material oil contains more phospholipid than in non-shelled milking through experiments, and more phospholipids in the process of refining the raw oil obtained by non-shelled milking, in particular in the degumming process It is anticipated that waste liquids will be included. In addition, waste liquids containing a large amount of phospholipids, which are natural surfactants, are expected to have great utility as emulsifiers in the production of emulsified fuel oils. In consideration of the fact that the economic utilization of the by-products generated in the biodiesel production industry plays an important role in improving the economics of the entire business, the milking in the present invention is preferably non-shelled milking.
본 발명에서 정제란 탈검(주로 인지질 제거) 공정, 탈산(주로 유리지방산 제거) 공정, 세정 공정, 수분 제거 공정 등 원료유를 바이오디젤 원료유로 전환시키는 과정에서 부산물로 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액이 발생되는 공정이라면, 그 종류가 크게 제한되지 않으며, 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액의 발생량 및 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액에 함유된 성분들을 고려할 때 탈검 공정(degumming)인 것이 바람직하다. 유지(본 발명에서는 원료유) 중에 들어 있는 인지질(phospholipid), 단백질, 탄수화물 등의 콜로이드성 불순물을 검질(gums)이라고 하며, 이를 제거하는 공정을 탈검(degumming) 이라고 한다. 탈검 공정은 산을 이용하는 방법인 산 탈검, 수화(水和 , hydration)에 의한 수용성 탈검, 세정 탈검 등이 있으며, 주로 원료유에 포함된 인지질을 제거한다. 본 발명에서 탈검 공정의 종류는 크게 제한되지 않으나, 폐액의 발생량 및 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액에 함유된 인지질의 함량 등을 고려할 때 수요성 탈검 공정인 것이 바람직하다. 한편, 원료유 정제시 발생하는 폐액은 좀 더 세분화하면 폐유와 폐수와 같은 2가지 종류가 포함되는 형태로 발생하게 된다. 원료유를 정제, 특히 수용성 탈검하면 상층의 탈검된 원료유와 하층의 폐액으로 분리되는데, 이때 수화된 인지질이 폐액으로 넘어오면서 주변의 탈검된 오일을 함께 끌어오고 이를 유입 현상(entrainment)라 한다. 따라서, 폐액에는 탈검된 오일과 유사한 성분으로 존재하는 폐유와 수화된 인지질을 주로 포함하는 폐수가 공존하게 된다.In the present invention, refining means waste oil, waste water, or a mixture thereof as a by-product in the process of converting raw oil into biodiesel raw oil such as degumming (mainly phospholipid removal) process, deacidification (mainly free fatty acid removal) process, washing process, and water removal process. If the waste liquid is generated, the kind thereof is not greatly limited, and degumming is considered in consideration of the amount of waste oil, waste water or a mixture thereof, and the components contained in the waste oil, waste water, or a mixture thereof. desirable. Colloidal impurities such as phospholipids, proteins, and carbohydrates contained in fats and oils (raw oil in the present invention) are called gums, and the process of removing them is called degumming. Degumming processes include acid degumming, which is an acid-using method, water soluble degumming by hydration, and washing degumming, and mainly remove phospholipids contained in raw material oil. In the present invention, the type of degumming process is not particularly limited, but it is preferable that the degumming process is a demanded degumming process in consideration of the amount of waste liquid generated and the amount of phospholipid contained in waste oil, waste water, or a mixture thereof. On the other hand, the waste liquid generated during the refining of raw material oil is generated in a form that includes two types such as waste oil and waste water. When the crude oil is refined, in particular, water soluble degumming, the degumming raw oil in the upper layer and the waste liquid in the lower layer are separated. At this time, the hydrated phospholipid flows into the waste liquid and draws the surrounding degumming oil together, which is called entrainment. Therefore, the waste liquid coexists with the waste oil mainly containing hydrated phospholipids and waste oils present in components similar to the degumming oil.
유지를 함유하는 바이오매스(biomass)를 착유하여 얻은 원료유를 바이오디젤 원료유로 정제하는 과정, 특히 탈검 공정, 보다 구체적으로 수용성 탈검 공정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액은 천연 계면활성제인 인지질을 포함하기 때문에 유화 연료유 제조시 유화제 성분으로 사용할 수 있다. 보다, 구체적으로 폐유는 다량의 오일/인지질/소량의 물로 구성되기 때문에 유화제 성분 뿐만 아니라 경유 또는 중유의 일부를 대체할 수 있다. 또한, 폐수는 다량의 물/인지질/소량의 오일로 구성되기 때문에 유화제 성분으로도 사용할 수 있고, 별도의 물을 첨가하지 않고도 경유 또는 중유와 폐수만으로 연료 유화유를 구성할 수 있다. 또한, 폐액은 폐유와 폐수의 혼합물이므로 폐유와 폐수의 모든 특성을 가진다.
The process of refining the raw oil obtained by milking the biomass containing fat or oil into biodiesel raw oil, in particular, waste oil, waste water, or a mixture thereof, which is a by-product generated from the degumming process, more specifically, a water-soluble degumming process, is used. Since it contains a phospholipid which is a surfactant, it can be used as an emulsifier component in preparing an emulsified fuel oil. More specifically, the waste oil may be composed of a large amount of oil / phospholipids / a small amount of water, so that not only the emulsifier component but also a portion of light or heavy oil may be substituted. In addition, since the wastewater is composed of a large amount of water / phospholipid / a small amount of oil, it can be used as an emulsifier component, and the fuel emulsified oil can be composed of only light oil or heavy oil and waste water without adding water. In addition, the waste liquid is a mixture of waste oil and waste water, and thus has all the characteristics of waste oil and waste water.
본 발명의 다른 측면은 전술한 첨가제를 포함하는 유화 연료유에 관한 것으로서, 유지를 함유하는 바이오매스(biomass)를 착유하여 얻은 원료유를 바이오디젤 원료유로 정제하는 과정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액을 유화제 성분 등으로 포함하는 유화 연료유는 매우 미세한 액적 크기 및 액적 크기의 뛰어난 안정성(즉, 상 안정성) 및 낮은 제조비용에 의해 향상된 경제성을 갖는다.Another aspect of the present invention relates to an emulsified fuel oil containing the above-mentioned additives, and is a waste oil, waste water or by-products generated in the process of refining raw oil obtained by milking a biomass containing fat or oil into biodiesel raw oil. Emulsified fuel oils containing the waste liquid as a mixture thereof as an emulsifier component or the like have improved economy due to very fine droplet size and excellent stability of droplet size (ie, phase stability) and low production cost.
본 발명에서 유화 연료유는 전술한 첨가제 및 중유를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 유화 연료유는 중유 대신 경유를 포함할 수도 있다. 중유는 원유에서 가솔린, 석유, 경유 등을 증류하고 나서 얻어지는 기름으로 주로 디젤기관이나 보일러 가열용, 화력발전용으로 사용되는 석유이다. 중유의 품질은 비중(0.9~0.95)이나 점도 등에 따라 A중유, B중유, C중유의 세 종류로 나뉜다. C중유는 점착도(粘着度)가 50cst(50℃) 이상으로 점착성이 강한 중유로서 보통 벙커 C유로 불린다. 또한, A중유는 3가지 종류의 중유 중에서 점도가 가장 낮아 중질경유라고도 한다.In the present invention, the emulsified fuel oil includes the aforementioned additives and heavy oil. In addition, the emulsified fuel oil according to the present invention may include light oil instead of heavy oil. Heavy oil is oil obtained by distilling gasoline, petroleum, and light oil from crude oil, and is mainly used for heating diesel engines, boilers, and for thermal power generation. The quality of heavy oil is divided into three types, A heavy oil, B heavy oil and C heavy oil, depending on specific gravity (0.9 ~ 0.95) and viscosity. C heavy oil is a heavy oil having a high adhesiveness of 50 cst (50 ° C.) or more and is commonly referred to as bunker C oil. In addition, A heavy oil has the lowest viscosity among the three types of heavy oil and is also referred to as heavy diesel oil.
또한 본 발명에 따른 유화 연료유는 분산상의 평균 액적 크기가 크게 제한되지 않으나, 통상적인 연소장치에 적용될 때의 양립성을 고려할 때 1~50㎛일 수 있으며, 보다 바람직하게는 5~20㎛일 수 있다.In addition, the emulsified fuel oil according to the present invention is not significantly limited in the average droplet size of the dispersed phase, in consideration of compatibility when applied to a conventional combustion device may be 1 ~ 50㎛, more preferably may be 5 ~ 20㎛ have.
구체적으로 첨가제로 폐유를 사용하는 경우 유화 연료유는 폐유 5~15 중량%, 중유 65~85 중량% 및 물 10~20 중량%로 이루어진다. 첨가제로 폐유를 사용하는 경우 첨가제는 유화제 성분으로도 작용하고, 일부는 중유를 대체하는 성분으로 작용한다. 또한, 첨가제로 폐수를 사용하는 경우 유화 연료유는 폐수 10~20 중량% 및 중유 80~90 중량%로 이루어진다. 이 경우 폐수는 유화제 성분으로 작용하고, 폐수의 함량만으로도 충분한 물의 공급이 가능하므로 별도의 물을 필요로 하지 않는다.
Specifically, when the waste oil is used as an additive, the emulsified fuel oil is composed of 5 to 15 wt% of waste oil, 65 to 85 wt% of heavy oil, and 10 to 20 wt% of water. In the case of using waste oil as an additive, the additive also acts as an emulsifier component, and in part, as a substitute for heavy oil. In addition, when the wastewater is used as an additive, the emulsified fuel oil is composed of 10 to 20% by weight of wastewater and 80 to 90% by weight of heavy oil. In this case, the wastewater acts as an emulsifier component, and since the wastewater content is sufficient to supply sufficient water, no separate water is required.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only intended to illustrate the present invention more clearly and do not limit the protection scope of the present invention.
1. 바이오디젤 Biodiesel 원료유Crude oil 및 And 폐액의Waste 제조 Produce
탈각하지 않은 열대 유지작물의 씨앗을 기계적 압착법으로 착유하여 식물성 원료유를 수득하였다. 수득한 식물성 원료유을 정제하기 위해 수용성 탈검을 실시하였다. 실험방법으로는 온도계 및 교반기를 장착한 둥근 바닥 플라스크에 수득한 식물성 원료유 900㎖를 정량하여 넣고 85±2℃의 물 중탕에 넣고 예열하였다. 식물성 원료유의 온도가 탈검 온도인 85℃에 도달했을 때 탈검제로 증류수 100㎖를 넣고 400 rpm의 회전 속도로 5분간에 걸쳐 연속적으로 교반하여 탈검을 완료하였다. 도 2는 본 발명의 실시예에서 식물성 원료유의 탈검이 완료한 직후의 사진이다. 도 2에서 보이는 바와 같이 인지질에서 친수성의 성격을 띄는 머리부분이 물입자들과 반응하여 마이셀을 형성하고 서서히 가라앉는 것을 관찰할 수 있었다.Seeds of tropical oil crops which were not shelled were milked by mechanical pressing to obtain vegetable raw oils. In order to purify the vegetable raw material oil obtained, water-soluble degumming was performed. As an experimental method, 900 ml of the vegetable raw material oil was quantitatively placed in a round bottom flask equipped with a thermometer and a stirrer, and preheated in a water bath at 85 ± 2 ° C. When the temperature of the vegetable raw material oil reached 85 deg. C, which was degumming, 100 ml of distilled water was added as a degumming agent, followed by continuous stirring at a rotational speed of 400 rpm for 5 minutes to complete degumming. Figure 2 is a photograph immediately after the degumming of the vegetable raw material oil in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the hydrophilic head of the phospholipid reacted with the water particles to form micelles and slowly sinked.
탈검이 완료된 식물성 원료유(이하 식물성 바이오디젤 원료유)와 탈검 폐액을 분리하기 위하여 탈검이 완료된 액을 80℃에서 24시간 동안 정치하였다. 24시간 정치 후 식물성 바이오디젤 원료유와 탈검 폐액이 완전 분리되어, 상층에는 식물성 바이오디젤 원료유 층이 형성되었고, 하층에는 탈검 폐액 층이 형성되었다. 이후 하층의 탈검 폐액만을 취하여 냉소 보관하였다. 도 3은 본 발명의 실시예에서 식물성 원료유를 탈검하고 층분리 시켜 취한 탈검 폐액을 냉소 보관 했을 때의 상태를 나타낸 사진이다. 도 3에서 보이는 바와 같이 탈검 폐액은 다시 2개의 층으로 분리되었는데, 상층의 검은색 액체가 탈검 폐액 중 폐유 부분이고, 하층의 옅은 갈색 부분이 탈검 폐액 중 폐수 부분이다. 이렇게 폐액에 상층의 폐유 부분이 존재하는 것은 수화된 인지질이 폐액으로 넘어오면서 주변의 탈검된 식물성 원료유를 함께 끌어오는 유입 현상(entrainment)때문이다.In order to separate the degumming vegetable raw material oil (hereinafter referred to as vegetable biodiesel raw material oil) and the degumming waste liquid, the degumming completed liquid was allowed to stand at 80 ° C for 24 hours. After standing for 24 hours, the vegetable biodiesel raw material oil and the degumming waste liquid were completely separated, and the upper layer formed the vegetable biodiesel raw material oil layer, and the lower layer formed the degumming waste liquid layer. Thereafter, only the degumming waste liquid of the lower layer was taken and stored in a cold place. Figure 3 is a photograph showing the state when the degumming waste liquid taken by degumming and layered vegetable raw material oil in the embodiment of the present invention. As shown in Fig. 3, the degumming waste liquid was separated into two layers again, the upper black liquid was the waste oil portion of the degumming waste liquid, and the light brown portion of the lower layer was the waste water portion of the degumming waste liquid. The presence of the upper part of the waste oil in the waste fluid is due to the entrainment in which the hydrated phospholipids are transferred to the waste fluid and pull together the surrounding degumming vegetable raw material oil.
표 1은 상기에서 얻은 탈검 폐액의 폐유와 폐수의 성분을 분석한 결과이다. 표 1에서 인 함량은 AOCS (American Oil Chemists' Society) 표준 분석방법으로 분석하였다.Table 1 shows the results of analyzing the components of waste oil and wastewater in the degumming waste liquid obtained above. In Table 1, the phosphorus content was analyzed by AOCS (American Oil Chemists' Society) standard analysis method.
도 4는 본 발명의 실시예에서 얻은 폐액의 상층에 해당하는 폐유(왼쪽)와 하층에 해당하는 폐수(오른쪽)의 현미경 사진이다. 현미경으로는 2,400배의 배율 성능을 갖는 광학 현미경(SV, Video Microscope System, Sometech)을 사용하였다. 도 4에서 보이는 바와 같이 폐수 및 폐유 내에 에멀젼 형태의 입자가 존재함을 확인할 수 있다. 이로 폐유 내에는 소량의 물이, 폐수 내에는 소량의 오일이 섞여 있으며, 동시에 폐유와 폐수 내에 존재하는 인지질이 유화제 역할을 하고 있다는 것을 알 수 있다.
Figure 4 is a micrograph of the waste oil (left) and the wastewater (right) corresponding to the upper layer of the waste liquid obtained in the embodiment of the present invention. As a microscope, an optical microscope (SV, Video Microscope System, Sometech) having a magnification performance of 2,400 times was used. As shown in Figure 4 it can be seen that the particles of the emulsion form in the waste water and waste oil. As a result, a small amount of water is contained in the waste oil and a small amount of oil is mixed in the wastewater, and at the same time, it can be seen that the phospholipids present in the waste oil and the wastewater act as emulsifiers.
2. 유화 연료유의 제조2. Preparation of Emulsified Fuel Oil
제조예 1.(폐유를 이용한 유화 연료유 제조)Preparation Example 1. (Manufacture of emulsified fuel oil using waste oil)
벙커 C유에 물 및 폐유를 첨가하고 호모믹서를 이용하여 3000 rpm에서 5분간 교반하여 유화 연료유를 제조하였다. 유화 연료유는 벙커 C유 75 중량%, 물 15 중량%, 및 폐유 10 중량%로 구성되었다.
Water and waste oil were added to bunker C oil and stirred for 5 minutes at 3000 rpm using a homomixer to prepare an emulsified fuel oil. The emulsified fuel oil consisted of 75 wt% bunker C oil, 15 wt% water, and 10 wt% waste oil.
제조예 2.(폐수를 이용한 유화 연료유 제조)Preparation Example 2 (Manufacture of Emulsified Fuel Oil Using Wastewater)
벙커 C유에 폐수를 첨가하고 호모믹서를 이용하여 3000 rpm에서 5분간 교반하여 유화 연료유를 제조하였다. 유화 연료유는 벙커 C유 85 중량% 및 폐수 15 중량%로 구성되었다.
Wastewater was added to bunker C oil and stirred for 5 minutes at 3000 rpm using a homomixer to prepare an emulsified fuel oil. The emulsified fuel oil consisted of 85% by weight bunker C oil and 15% by weight wastewater.
비교 제조예 1.(무기 유화 연료유 제조)Comparative Production Example 1. (Inorganic emulsion fuel oil production)
벙커 C유에 물 및 무기계 유화제를 첨가하고 호모믹서를 이용하여 3000 rpm에서 5분간 교반하여 무기 유화 연료유를 제조하였다. 무기계 유화제로는 NaCl, MgCl, CaCl2 및 EDTA-4Na를 혼합한 것을 사용하였다. 무기 유화 연료유는 벙커 C유 85 중량%, 물 14.7 중량%, 및 무기계 유화제 0.3 중량%로 구성되었다.
Water and an inorganic emulsifier were added to the bunker C oil and stirred for 5 minutes at 3000 rpm using a homomixer to prepare an inorganic emulsified fuel oil. As the inorganic emulsifier, a mixture of NaCl, MgCl, CaCl 2 and EDTA-4Na was used. The inorganic emulsified fuel oil consisted of 85 wt% of bunker C oil, 14.7 wt% of water, and 0.3 wt% of an inorganic emulsifier.
비교 제조예 2.(유기 유화 연료유 제조)Comparative Production Example 2 (Production of Organic Emulsified Fuel Oil)
벙커 C유에 물 및 유기계 유화제를 첨가하고 호모믹서를 이용하여 3000 rpm에서 5분간 교반하여 무기 유화 연료유를 제조하였다. 유기계 유화제로는 Span 80과 NP8을 혼합한 것을 사용하였다. 유기 유화 연료유는 벙커 C유 84.5 중량%, 물 15 중량%, 및 유기계 유화제 0.5 중량%로 구성되었다.
Water and an organic emulsifier were added to the bunker C oil and stirred for 5 minutes at 3000 rpm using a homomixer to prepare an inorganic emulsified fuel oil. As the organic emulsifier, a mixture of Span 80 and NP8 was used. The organic emulsified fuel oil consisted of 84.5 wt% bunker C oil, 15 wt% water, and 0.5 wt% organic emulsifier.
3. 유화 연료유의 저장 기간에 따른 상 안정성 평가3. Evaluation of Phase Stability with Storage Period of Emulsified Fuel Oil
제조예 1, 제조예 2, 비교 제조예 1, 및 비교 제조예 2에서 제조한 유화 연료제의 저장 기간에 따른 상 안정성(에멀젼 형태의 유지 정도)를 알아보기 위하여 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 크기 변화를 현미경으로 관찰하였다. 2,400배의 배율 성능을 갖는 광학 현미경(SV, Video Microscope System, Sometech)을 사용하였다. 유화 연료유의 저장 온도는 40℃이었다.According to the storage period of the emulsified fuel oil in order to determine the phase stability (degree of retention of the emulsion form) according to the storage period of the emulsified fuel agent prepared in Preparation Example 1, Preparation Example 2, Comparative Preparation Example 1, and Comparative Preparation Example 2 Droplet size changes of the dispersed phase were observed under a microscope. An optical microscope (SV, Video Microscope System, Sometech) having a 2,400 times magnification performance was used. The storage temperature of emulsified fuel oil was 40 degreeC.
도 5는 본 발명의 제조예 1에서 폐유를 첨가제로 사용하여 제조한 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 크기 변화를 나타낸 현미경 사진이고, 도 6은 본 발명의 제조예 2에서 폐수를 첨가제로 사용하여 제조한 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 크기 변화를 나타낸 현미경 사진이다. 도 5에서 보이는 바와 같이 폐유를 사용한 유화 연료유에서는 제조 후 5일 경과 후부터 작은 액적들의 뭉침으로 인하여 크기가 큰 액적들이 보이기 시작하면서 8일째 되는 날에는 큰 액적들이 다수 나타나기 시작했다. 보관한 지 36일째 되는 날에는 부분적으로 50㎛ 이상의 큰 액적들이 보이기 시작하면서 안정성이 불안해지기 시작함을 보였다. 도 6에서 보이는 바와 같이 폐수를 사용한 경우 폐유를 사용한 경우보다 액적 크기가 작은 유화 연료유의 제조가 가능하였다. 폐수를 사용한 연료 유화유에서는 제조 후 15일 정도까지는 액적의 크기 변화가 크지 않고 매우 작은 크기를 유지하였으며, 단지 초기 제조 시 고르게 분산되어있던 액적들이 보관일이 경과함에 따라 약간 불균일해짐을 보였다. 보관 36일째에는 전체적으로 액적들의 크기가 약간 커졌음을 확인하였다.Figure 5 is a micrograph showing the droplet size change of the dispersed phase over the storage period of the emulsified fuel oil prepared using waste oil as an additive in Preparation Example 1 of the present invention, Figure 6 is a wastewater additive in Preparation Example 2 of the present invention Is a micrograph showing the droplet size change of the dispersed phase with the storage period of the emulsion fuel oil prepared using As shown in FIG. 5, in the emulsified fuel oil using waste oil, large droplets began to appear on the 8th day when large droplets started to appear due to the aggregation of small droplets after 5 days of manufacture. On the 36th day of storage, large droplets of 50 µm or larger began to appear, indicating stability instability. As shown in FIG. 6, it was possible to prepare emulsified fuel oil having a smaller droplet size than when using waste oil. In the emulsified fuel oil using waste water, the change of droplet size was not large and kept very small until about 15 days after the preparation. Only the evenly dispersed droplets at the time of initial manufacture became slightly non-uniform with storage days. On the 36th day of storage, the size of the droplets was slightly increased.
도 7은 본 발명의 제조예 1, 2 및 비교 제조예 1, 2에서 제조한 4 종류의 유화 연료유의 저장 기간 경과에 따른 분산상의 액적 평균 크기 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 보이는 바와 같이 폐유와 폐수를 사용한 경우 종래의 무기 유화제 및 유기 유화제를 사용한 경우보다 더욱 작은 크기의 액적을 갖는 유화 연료유의 제조가 가능하였다. 일반적으로 유화 연료유의 분산상의 액적의 크기가 작을수록 유화 연료유의 연소성능 및 연소 효율이 좋은 점을 고려할 때 폐유 또는 폐수를 사용한 유화 연료유가 무기계 유화제 또는 유기계 유화제를 사용한 유화 연료유보다 연소 성능 및 연소 효율이 더 좋을 것으로 기대된다. 또한, 액적의 크기에 따른 연소 성능 및 효율의 상관 관계가 전술한 바와 다른 경우에도 폐유 또는 폐수를 사용한 경우 무기계 유화제 또는 유기계 유화제를 사용하는 경우보다 동일한 액적 크기를 만들기 위해 소요되는 교반 시간을 줄일 수 있기 때문에 시간 및 에너지의 절감 면에서 보다 유리함을 알 수 있다.7 is a graph showing the change in the average droplet size of the dispersed phase over the storage period of the four types of emulsified fuel oil prepared in Preparation Examples 1 and 2 and Comparative Preparation Examples 1 and 2 of the present invention. As shown in FIG. 7, when the waste oil and the waste water were used, the emulsified fuel oil having droplets smaller in size than the conventional inorganic and organic emulsifiers was possible. In general, the smaller the size of the droplets of the dispersed phase of the emulsified fuel oil, the better the combustion performance and the combustion efficiency of the emulsified fuel oil. The efficiency is expected to be better. In addition, even if the correlation of combustion performance and efficiency according to the droplet size is different from that described above, the use of waste oil or waste water can reduce the stirring time required to make the same droplet size than the case of using an inorganic emulsifier or an organic emulsifier. It can be seen that it is more advantageous in terms of saving time and energy.
또한, 유화 연료유가 보관 안정성을 가지기 위해서는 에멀젼 상태가 오래 지속되는 것, 즉 상 안정성을 가지는 것이 중요한데, 폐유와 페수를 사용한 경우 무기계 유화제 또는 유기계 유화제를 사용한 경우보다 더 작은 액적 크기를 유지하면서 동시에 30일 이상 경과한 경우에도 급격한 액적 크기의 증가를 보이지 않았다. 하여도 그 크기가 급격히 증가하는 경향을 보이지 않았다. 상기의 결과를 통해 유지를 함유하는 바이오매스(biomass), 특히 유지작물를 착유하여 얻은 원료유를 바이오디젤 원료유로 정제하는 과정, 특히 탈검 공정에서 발생하는 부산물인 폐유, 폐수 또는 이들의 혼합물인 폐액은 유화 연료유 제조시 종래의 유화제를 대체할 수 있고, 종래의 무기 유화제 또는 유기 유화제보다 분산상의 액적 크기가 작고, 보관 안정성이 우수한 유화 연료유를 제조할 수 있음을 알 수 있다.In addition, it is important for the emulsion fuel oil to have a long lasting emulsion state, that is, to have a phase stability in order to have a storage stability, while using waste oil and waste water while maintaining a smaller droplet size than using an inorganic emulsifier or an organic emulsifier. Even after more than one day, there was no rapid increase in droplet size. Even if the size did not tend to increase rapidly. Through the above results, the process of refining the raw material oil obtained by milking the biomass containing fats and oils, in particular oil crops, into biodiesel raw oil, in particular, the waste oil which is a by-product of the degumming process, waste water or a mixture thereof It can be seen that the emulsified fuel oil may be substituted for the conventional emulsifier, and the emulsified fuel oil having a smaller droplet size in the dispersed phase than the conventional inorganic emulsifier or the organic emulsifier and having excellent storage stability may be prepared.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020003777A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-15 | 정석이 | Emulsion oil and manufacturing method thereof |
| KR20080015537A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-20 | 주식회사 골드홈 | Emulsified fuel oil and preparation method thereof |
| KR100908493B1 (en) | 2008-07-01 | 2009-07-21 | 이피캠텍 주식회사 | Fuel additive composition for recycled fuel oil |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180067261A (en) * | 2016-12-12 | 2018-06-20 | 에너바이오 주식회사 | The Preparation Method of Bio-diesel |
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