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바이오 디젤의 설계

목 차 Add Your Text 서론 요약 설계목적 본론 반응식 유량계산 공정흐름선도 합성 공정 경제성 , 원자경제성 공정수율 바이오디젤 제조기 반응물 , 생성물 물성 결론 바이오디젤 정의 , 규격 바이오디젤 장 , 단점 바이오디젤 필요성 바이오디젤 산업전망 결론 참고문헌요약 서론 바이오 디젤이란 ? 콩기름 등의 식물성 기름을 원료로 해서 만든 바이오연료로 바이오에탄올과 함께 가장 널리 사용된다 . 보통 메탄올을 이용해 3 가의 지방산에 Glycerol 이 결합한 Triglyceride 로부터 Glycerol 을 분리한 다음 , 지방산에스터를 만들어 내는 에스테르 교환방법을 통하여 만든다 . MeOH NaOH MeOH NaOH 유채유 분리기 혼합기 반응기 분리기 메틸에스테르 NaOH 글리세린 유채 유채유 유채껍질 바이오 디젤 MeOH NaOH 바이오 디젤은 친환경적 연료로 각광받고 있는 산업이다 . 본문에는 (1) 바이오 디젤 생산 공정의 원자 , 공정경제성 , (2) 화학 공정 흐름선도 , (3) 바이오 디젤 제조기 와 일일 수입 , (4) 바이오 디젤의 특징과 장단점 , (5) 원료로서 유채를 사용하는 이유 , (6) 바이오 디젤의 규격 , (7) 바이오 디젤의 경제성 , 환경성 , 윤리성 , 필요성 , 그리고 마지막으로 (8) 산업 전망성 기술하였다 .설계 목적 서론 석유자원이 고갈과 환경 오염문제가 대두 되는 시점에서 디젤유를 대체할 수 있는 신 재생 에너지 이다 . 바이오 디젤은 폐식용유 . 팜유 , 유채씨 등의 지방산과 메탄올이 반응하여 생성된다 . 주어진 메 탄올 100kg/day 를 이용하여 화학공정에서 사용되는 경제성분석과 흐름선도 , 환경성과 윤리성 등을 살펴 보기로 한다 .반응식 본론유량 계산 BioDiesel (Methyl Ester) synthesis process 927kg Rapeseed oil/day 100kg CH 3 OH/day 96kg C 3 H 5 (OH) 3 /day 931kg BioDiesel /day 본론메틸에스테르 메 H 5 (OH) 3 +1 92 +92 +96 0.816 +78 메틸에스테르 +3 298 +894 +931 0.96 +894 SUM +667 본론 공정 경제성 = (-260) + (-45) + 894 = +589 0원자경제성 원료물질과 화학반응 경로를 평가하는 개념 . 실제로 공정에서 원자 경제성만큼의 효율을 얻기가 힘들다 . 원자경제성 = 원하는 생성물의 질량 반응물의 총 질량 바이오 디젤을 만드는 공정의 원자경제성 원자경제성 = 본론본론 공정 수율바이오 디젤 제조기 제품명 : 바이오 – 프로 모델명 : FBD-9900 DA 사용전압 : 380V 생산량 : 1 회 생산 10,000 리터 ( 일 10 회 생산 ), 1 일 100,000 리터 생산 제조 시간 : 일반 디젤 엔진 및 보일러용 1 회차 4 시간 소요 , 2 시간당 10,000 리터 생산 커먼레일 (CRDI) 엔진 류 1 회차 6 시간 소요 , 4 시간당 10,000 생산 일일 수입 만약 위 기계 1 대를 이용하여 바이오 디젤을 생산한다면 어느 정도의 수입을 기대할 수 있겠는가 ? 수율 97% 를 고려 바이오 디젤 92,299kg/day 를 생산 시 드는 비용 ∴ 위 기계 1 대를 이용하여 한 일일 수입은 $58,393 이다 .반응물과 생성물 물성 반응물 Triglyceride( 지방산 ) 특징 한 개의 글리세롤 분자와 세 개의 지방산 분자가 결합한 구조 물에 잘 녹지 않으나 알카리성 용액에서는 카복시기가 이온화되어 강한 극성을 띠므로 수용성이 됨 Methanol(CH 3 OH) 특징 CH 3 OH 의 시성식을 갖는 가장 간단한 알코올 가볍고 무색의 가연성이 있는 유독한 액체 분자량 : 32.04 녹는 점 : -97.6℃ 끓는점 : 64.6℃, 비중 : 0.7914 본론반응물과 생성물 물성 생성물 특징 C 3 H 5 (OH) 3 의 분자식을 가진 지방족 3 가 알코올 무색 무취이며 단맛이 나고 끈기가 있음 건조방지제 , 용제 , 감미료로 사용되거나 음식물의 보존에 사용되기도 함 분자량 : 92.09 경유보다 높아 추운 기후에 서 순수한 형태로 사용하는데 제약 구조 Methyl Ester( 바이오 디젤 ) 본론바이오 디젤이란 ? 정의 식물성 기름 , 동물성 지방 , 폐식용유 등 재생 가능한 자원을 촉매 존재 하에 알코올과 반응시켜 생성하는 에스테르화 기름을 말하며 , 경유와 물성이 유사하므로 경유에 대체 또는 혼합하여 사용가능 분류 경유와 바이오 디젤의 혼합비에 따라 BD5, BD20, BD30, BD100 등으로 명명 결론왜 유채씨 인가 ? 1) 유채는 겨울철 작물이기 때문에 휴경지를 사용할 수 있다 . 유채는 단위면적당 채유 율 이 가장 높다 . 유채는 연료 이외에도 식용 및 생활․공업용품의 원자재가 될 수 있다 . * 공업용 : 화장품 원료 , 대체에너지 , 윤활유 , 잉크 , 나일론 결론바이오 디젤 규격 시험항목 Bio Diesel BD100 BD20 성분 C 12 -C 22 지방산 메틸 에스테르 - 농도 95.0% 이상 - 산가 0.80 이하 0.80 이하 인화점 100 ℃이상 40 ℃이상 동점도 1.9 m 2 /s ~ 6.0 m 2 /s 1.9 m 2 /s ~ 5.5m 2 /s 증류성상 360 ℃이하 360 ℃이하 10% 잔유중 잔류탄소분 0.5% 이하 0.15% 이하 황분 0.02% 이하 회분 0.02% 이하 0.043% 이하 세탄가 0.01% 이하 0.02% 이하 동판부식 49 이상 45 이상 물과 침전물 0.05% 이하 - 유리글리세린 0.02% 이하 - 총 글리세린 0.240% 이하 - 산업자원부에서 [ 고시 2002- 109 호 ] 를 통해 정한 적합한 품질의 바이오 디젤 규격 결론바이오 디젤의 필요성 환경적인 영향 경제적인 영향 윤리적인 영향 바이오 디젤 필요성 환경적인 효과 석유 계 경유에 포함되어있는 발암성 방향족 벤젠 계 고분자가 거의 포함되지 않음 2) 자연계에서 28 일 경과 시 90% 이상 생 분해 3) 분자 내 다량의 산소를 포함하기 때문에 분진 , 매연 , 일산화탄소 등 각종 공해 물질 급감 4) 산성비의 주범인 황산화물대기오염물질의 주요 배출원 (50% 이상 ) 에너지는 계절성이 없고 , 특정 집단에게만 필요한 것이 아니다 . 전 인류가 필수적으로 사용해야 한다 . 에너지 자원은 미래에도 지속적으로 사용된다 . 결론Resources Recycling Society Air Pollution 1. 잠재 고객 현 안 Global Warming Agriculture Energy 한국은 세계 10 대 에너지 소비국 , 6 번째 석유 소비국 , 원유 전량 수입 의존 원유 가격 2 년 사이 $30 → $70 로 급상승 농산물 경쟁력 약화에 따른 휴경지의 증가 : 2.9%(47.8 천 ha) UR 와 FTA 에 따른 농촌의 새로운 수입원과 지원방법의 필요 2005 년 기후변화협약과 교토의정서의 발효 세계 9 대 CO 2 소비국 (451,000 thousand ton/year), 2002 친환경적인 재생 가능한 대체에너지 : Biodiesel 디젤차의 대기오염 배출량의 비율 최대 , 앞으로 증가 추세 서울을 비롯한 대도시 대기오염에 의한 건강 우려 에너지와 자원의 지속 가능한 순환형 사회 구축의 필요 바이오 디젤의 필요성 국내적 관점 결론바이오 디젤의 필요성 화석연료의 무분별한 사용으로 대기오염 , 지구온난화 등 범 지구적 환경문제를 유발 화석자원의 가격은 점차적으로 상승하여 자원시장에서 경제성을 상실 화석연료 사용을 자제 함으로써 산업적 지속개발을 위한 해결방안으로 관심이 집중 청정에너지 및 자원절약형인 바이오 기술의 활용은 산업의 경쟁력 차원에서 뿐만 아니라 삶의 질 확보와 환경보전에 대한 사회적 요구에 부응할 수 있는 대안으로 인식 세계적 관점 결론바이오 디젤의 장 . 단점 경유와 비교 특 징 세탄가 비슷 , 인화점 높음 , 생분해성 안정성 , 유출 시 위험 저하 산소 포함 , 방향족 HC 미포함 매연의 배출량 저감 황 성분 미함유 SOx 미배출 , 배기 산화촉매나 DPF 의 적용 유리 CO 2 배출 저감 기후변화협약에 대응 장점 결론원료확보 문제로 생산비가 높음 점성이 높아 연료분사유도하기 위하여 2005 년 경유의 규격을 바이오디젤과 일치하도록 규정 2020 년까지 수입 석유에 의해 생산되는 연료 및 화학소재를 바이오 매스로부터 생산된 제품으로 100% 대체하여 석유 해외 의존도를 0 으로 한다는 목표 하에 사업을 추진 결론결론 결론참고문헌 David. R. Lide , 『 Hand book of organic solvents 』 , CRC PRESS, P. 252, 303 최충식 , 『유채를 활용한 바이오 디젤 활성화 및 자원 순환형 사회를 위한 시민운동 YELLOW REVOLUTION 』 , ( 사 ) 대전시민환경연구소 두산백과사전 , 지방산 [ 脂肪酸 , fatty acid], http://100.naver.com/100.nhn?docid=142551 2010. 5. 30 위키피디아 , Triglyceride, http://en.wikipedia.org/wiki/Triglyceride#Metabolism , 2010. 5. 30 위키피디아 , Triglyceride, http://100.naver.com/100.nhn?docid=61704 , 2010. 5. 30 초임계 바이오 디젤 , 서울 대학교 초임계 유체공정 연구실 , 너럭바위 http://blog.naver.com/widerock1?Redirect=Log logNo=130019564949, 2010. 5. 30 Koji Yamane 외 2 명 , 『 Influence of Physical and Chemical Properties of Biodiesel Fuel on Injection 』 , Combustion and Exhaust Emission Characteristics in a DI-CI Engine, The Univ. of Shiga Prefecture2500 Hassaka Hikone , 2001. 7. 14 지속 가능한 에너지 ( 바이오 디젤 ), Eco Solution, http://www.ecolimited.com/enterprise/energy01.aspw}

공학/기술| 2010.12.03| 24페이지| 2,000원| 조회(489)

배, 바이오디젤, 뱌애요

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