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문제 정의
- 본 연구에서는 soapstock 상태의 폐유지로부터 효과적으로 바이오디젤을 생산하기 위하여 액체산촉매인 황산과 고체산촉매인 Amberlyst-15를이용하는 방법을 테스트하였다.
제안 방법
- Soapstock으로부터 바이오디젤을 효과적으로 만들기 위하여, soap을 유리지방산으로 전환한뒤 산촉매를 이용하여 바이오디젤을 제조하는 방법을 테스트하였다. Soapstocke 유리지방산 외에 다른 물질들을 포함하고 있기 때문에, 최대 91.
- 바이오디젤 제조에 앞서, soapstock의 전처리를 수행하였다. Soapstock 100g, 수산화칼륨 10g, 증류수 30g을 넣고 1시간 동안 교반한 후, 황산 20g, 증류수 20g을 추가로 넣고 1시간 동안교반하였다.
- 컬럼은 HP INN0-max capillary column을'사용하였고, 운반가스로는 헬륨을, 검출기는 FID (Flame Ionization Detector)를 사용하였다. 오븐의 온도는 2501, 인젝터의 온도는 250'C , 검출기의 온도는 275P로 하였으며, 내부표준물질 (Methyl heptadecanoate)을 이용하여 정량분석하였다. 분석방법으로는 EN14103(Fat and oil derivatives - Fatty acid methyl esters(FAME) -Determination of ester and 1inoleic acid methyl ester contents)의 시험방법을 따랐다.
대상 데이터
- 사용하였다. Soapstock의 전처리를위해서 수산화칼륨(85.0%, Junsei사)과 황산 (95%, DC Chemical사)이 사용되었으며, 바이오디젤 생산을 위해서 메탄올 (99.5%, Duksan Chemical사)이 사용되었다. 촉매로는 황산과 이온교환수지인 AmberlystT_5(Aldrich사)가 사용되었다.
- 바이오디젤의 원료로는 CJ로부터 얻은 대두 soapstock을 사용하였다. Soapstock의 전처리를위해서 수산화칼륨(85.
- 반응 후 정치시키면 상층에는 유리지방산 층이 존재하고, 아래층엔 수산화칼륨 및 황산을 포함한 중류수층과 일부 고체물질이 존재한다. 상충만을 취하여 바이오디젤 생산을 위한 원료로 사용하였다. 각각의 반응조건은 다음의 Table 1과 같다.
- 이와 비교하여, 액체산촉매인 황산을 사용한 실험을 진행하였다(실험4). 0.
- 각각의 반응조건은 다음의 Table 1과 같다. 촉매로는 황산 또는 Amberlyst-15을 사용하였으며, 8(TC에서 충분한 시간 동안 교반함으로써 지방산메틸에스테르를 제조하였다.
- 5%, Duksan Chemical사)이 사용되었다. 촉매로는 황산과 이온교환수지인 AmberlystT_5(Aldrich사)가 사용되었다.
- 사용된 GC의 분석조건은 다음과 같다. 컬럼은 HP INN0-max capillary column을'사용하였고, 운반가스로는 헬륨을, 검출기는 FID (Flame Ionization Detector)를 사용하였다. 오븐의 온도는 2501, 인젝터의 온도는 250'C , 검출기의 온도는 275P로 하였으며, 내부표준물질 (Methyl heptadecanoate)을 이용하여 정량분석하였다.
이론/모형
- 오븐의 온도는 2501, 인젝터의 온도는 250'C , 검출기의 온도는 275P로 하였으며, 내부표준물질 (Methyl heptadecanoate)을 이용하여 정량분석하였다. 분석방법으로는 EN14103(Fat and oil derivatives - Fatty acid methyl esters(FAME) -Determination of ester and 1inoleic acid methyl ester contents)의 시험방법을 따랐다.
- 산가는 K0H 적정법을 이용하여 측정하였다. 시료에 에탄올과 벤젠을 1:1로 혼합한 solvent를 20mL 넣고 페놀프탈레인 용액을 몇 방울 떨어뜨리고, 0.
성능/효과
- 산가를 낮추기 위한 세척 공정이추가공정으로 필요하며 , 고체산촉매를 사용할 경우 경제적으로 재사용이 가능할 것으로 사료된다. Soapstocke 가격이 매우 낮은 폐유지로써 초기의 성상은 바이오디젤을 제조하기에 적합하지 않지만, 전처리와 산촉매 사용을 통하여 높은순도로 수송용 바이오디젤을 만드는 것이 가능함을 확인하였다.
- 테스트하였다. Soapstocke 유리지방산 외에 다른 물질들을 포함하고 있기 때문에, 최대 91.7wt%까지의 바이오디젤 순도를 얻을 수 있었으며, 증류 후에 바이오디젤 품질기준을 만족시킬 수 있었다. 산가를 낮추기 위한 세척 공정이추가공정으로 필요하며 , 고체산촉매를 사용할 경우 경제적으로 재사용이 가능할 것으로 사료된다.
- 7wt% 의 바이오디젤 순도를 얻을 수 있었다 (Table 2). 결과적으로, 메탄올의 양에 따른 바이오디젤 순도에는 큰 차이가 없었으며, soap stock으로부터 90wt% 내외의 바이오디젤을 얻을 수 있었다. 산촉매를 사용함으로써 반응시간이 염기 촉매를 사용하는 경우보다 오래 걸리는 것으로 나타났으나, 유리지방산이 다량 존재하므로 염기 촉매를 사용하는 것이 불가능하였다.
- 산촉매를 사용함으로써 반응시간이 염기 촉매를 사용하는 경우보다 오래 걸리는 것으로 나타났으나, 유리지방산이 다량 존재하므로 염기 촉매를 사용하는 것이 불가능하였다. 바이오디젤의 순도를 높이기 위하여 증류를 실시하였을경우, 지방산메틸에스테르 함량은 98.1wt%까지 증가하여, 바이오디젤 기준치인 96.5wt%를 만족시킬 수 있었다. 초기에 199.
- 메탄올의 양을 증가시킴으로써 반응시간을 3시간 단축하여 90wt% 내외의 함량을 가지는 바이오디젤을 얻을 수 있었다. 실험3의 조건(유리지방산 15g, 메탄올 20g, Amberlyst-15 5g)으로 실험을 진행한 결과, 12시간 후 91.7wt% 의 바이오디젤 순도를 얻을 수 있었다 (Table 2). 결과적으로, 메탄올의 양에 따른 바이오디젤 순도에는 큰 차이가 없었으며, soap stock으로부터 90wt% 내외의 바이오디젤을 얻을 수 있었다.
후속연구
- 7wt%까지의 바이오디젤 순도를 얻을 수 있었으며, 증류 후에 바이오디젤 품질기준을 만족시킬 수 있었다. 산가를 낮추기 위한 세척 공정이추가공정으로 필요하며 , 고체산촉매를 사용할 경우 경제적으로 재사용이 가능할 것으로 사료된다. Soapstocke 가격이 매우 낮은 폐유지로써 초기의 성상은 바이오디젤을 제조하기에 적합하지 않지만, 전처리와 산촉매 사용을 통하여 높은순도로 수송용 바이오디젤을 만드는 것이 가능함을 확인하였다.
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