• 제목/요약/키워드: Soybean biodiesel

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Zinc Aluminate 촉매를 이용한 고압연속식 고정층 반응기에서의 바이오디젤 제조 (Biodiesel Production with Zinc Aluminate Catalysts in a High-Pressure-Fixed-Bed-Reactor)

  • ;;김선욱;신은우
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권1호
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    • pp.189-193
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    • 2008
  • 본 연구는 zinc aluminate 촉매를 사용한 고압연속식 고정층 반응시스템에서의 대두유와 메탄올의 transesterification에 관한 것이다. 바이오디젤 제조를 위한 고압 연속식 고정층 촉매 반응에서 반응 조건이 메틸에스터 생성에 미치는 영향이 주로 조사되었다. 촉매가 없는 경우, 거의 모든 반응 조건에서 메틸에스터의 수율이 4.5% 이하로 매우 낮았지만, $300^{\circ}C$, 1,200 psi 조건에서는 19%의 메틸에스터 수율을 보여 주었다. 이는 반응 조건이 메탄올의 초임계점에 근접하였기 때문으로 보인다. 촉매 반응에서는 무촉매 반응과 비교하여 비교적 낮은 온도와 압력에서도 높은 메틸에스터 수율을 보여주었다. 또한 수율에 미치는 반응 조건의 영향을 살펴본 결과, 반응온도, 압력, 반응물에서 메탄올 몰비가 높을수록 높은 메틸에스터 수율을 보여주었다. 반응 변수 중에서도 반응온도가 메틸에스터 수율에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

KOH/KL제올라이트 및 Ca/미역촤를 이용한 대두유의 전이에스테르화 반응 (Transesterification of Soybean Oil Using KOH/KL Zeolite and Ca/Undaria pinnatifida Char)

  • 조용범;박성훈;전종기;박영권
    • 공업화학
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    • 제23권6호
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    • pp.604-607
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    • 2012
  • 본 연구에서는 표면적이 높은 제올라이트나 촤를 지지체로 이용해 알칼리금속을 담지시킴으로써 염기 세기를 증가시켜 전이에스테르화 반응에 있어 보다 좋은 활성을 가지는 고체촉매를 만들고자 하였다. 제올라이트는 KOH 수용액으로 담지하였고, 미역촤는 calcium nitrate를 담지하여 염기의 세기를 증가시켰다. Hammett 지시약과 $CO_2$-TPD를 통하여 촉매의 특성을 분석하였다. 대두유과 메탄올을 사용하여 바이오디젤을 합성한 후 지방산 메틸에스테르 함유량을 측정함으로서 촉매의 활성을 알아보았다. 일정량까지는 담지량과 활성이 비례하였으나, 과량 담지 시 오히려 활성이 감소하는 결과를 보였다.

다단분사를 적용한 바이오디젤 연료의 분무 미립화 특성 (Spray-atomization Characteristics of Biodiesel Fuel with Multiple Injection)

  • 박수한;김형준;김세훈;이창식
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.40-47
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    • 2010
  • This study deals with the investigation about the effect of the pilot and split injection strategies on the spray-atomization characteristics of biodiesel fuel derived from a soybean oil. Experimental results were compared with the calculation results obtained from the numerical analysis. Fuel properties of biodiesel according to the variation of the fuel temperature were inserted to the fuel library in the KIVA code. The amount of fuel injection is divided into equal mass for each split and main injection. In this work, the pilot injection strategy can be achieved by the amount of fuel injection shortly before the start of the main injection. A spray tip penetration, radial distance and spray area were measured for the analysis of macroscopic spray characteristics. In addition, the local and overall droplet size distribution were calculated by using KIVA-3V code to study the effect of split and pilot injection on the atomization performance under high ambient pressure. From these studies, the experimental results showed the multiple injection induced the decrease of the spray tip penetration due to the reduction and division of the spray momentum compared to single injection. In the atomization performance, the droplet size increased in the case of the multiple injection a little. Moreover, the SMD slightly increased as the fuel droplets goes through the axial direction. The spray behavior of numerical results were well predicted the experimental multiple spray characteristics of biodiesel fuel.

MoO3-SnO2-CeO2 촉매에 의한 대두유로부터 바이오디젤의 합성 (Synthesis of Biodiesel from Soybean Oil over MoO3-SnO2-CeO2 Catalysts)

  • 정원영;이만식;홍성수
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권4호
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    • pp.723-728
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    • 2012
  • $MoO_3$, $SnO_2$$CeO_2$ 혼합촉매를 사용하여 대두유의 전이에스터화 반응에 의해 바이오디젤을 제조하였다. 제조된 촉매는 XRD 및 $NH_3$-TPD 등으로 특성을 분석하였다. 세 가지 금속 산화물 중 $MoO_3$가 가장 높은 활성을 보여주었으며, 반응에 사용된 촉매의 양이 7%일 때 바이오디젤로의 전환율이 가장 높았다. 또한, 반응물에 첨가된 물은 바이오디젤로의 전환율이 감소되었다. $MoO_3$$SnO_2$가 혼합된 촉매에서는 $SnO_2$$MoO_3$의 혼합비율이 5:5일 때 가장 높은 활성을 나타내었으며, $CeO_2$가 첨가된 촉매의 경우 첨가된 $CeO_2$의 첨가량이 20% 일 때 가장 높은 활성을 나타내었다. 또한 이들의 활성은 촉매들의 산점의 양과 상관관계를 보여주었다. 폐대두유를 이용한 반응에서는 약 30% 이상 바이오디젤로의 전환율이 감소하였다.

간접분사식 압축착화기관에서 BD 혼합율과 연료분사시기에 따른 기관성능 및 배기배출물 특성 연구 (A Study on Engine Performance and Exhaust Emissions for Biodiesel Blending Ratios and Fuel Injection Timing in an Indirect Injection Compression Ignition Engine)

  • 최승훈;오영택
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제35권4호
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    • pp.239-243
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    • 2010
  • Biodiesel (BD) can be effectively used as an alternative fuel in diesel engines. However, BD may affect the performance and exhaust emissions in diesel engines because it has different physical and chemical properties from diesel fuel such as viscosity, compressibility and so on. To investigate the effect of injection timing on the characteristics of engine performance and exhaust emissions with BD in an indirect injection diesel engine, BD derived from soybean oil was applied in this study. The engine was operated at six different injection timings from TDC to BTDC $12^{\circ}CA$ and five loads at various engine speeds. Below BD 30, there's similar trend compared with diesel fuel. But, the best injection timing was $4{\sim}6^{\circ}CA$ retarded compare with diesel fuel using BD 30. When the fuel injection timing was retarded, better results were showed, which may confirm by advantages of BD.

바이오디젤을 적용한 압축착화 엔진에서 EGR율에 따른 연소 및 미세입자 배출물 특성 (Combustion and Nano-particulate Emissions Characteristics of a Compression Ignition Engine Fueled with Biodiesel according to EGR Ratio)

  • 차준표;윤승현;이창식
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제18권6호
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    • pp.98-104
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    • 2010
  • An experimental investigation was conducted to analyze the effects of EGR ratio on the combustion, exhaust emissions characteristics and size distributions of particulate matter in a single cylinder diesel engine with common-rail injection system fueled with biodiesel derived from soybean. In order to analyze the combustion, exhaust emissions and measurement of size distributions of particulate matter were carried out under various EGR ratio which was varied from 20~60% and the results were compared to those of results without EGR. The experimental results show that ignition delay was extended and maximum value of rate of heat release (ROHR) was decreased according to increasing of EGR ratio. In addition, oxidies of nitrogen ($NO_x$) emissions were reduced but soot emissions were increased under increasing of EGR ratio. However, under higher EGR ratio region, soot was slightly decreased. And then the particulate size distribution shows that high exhaust gas temperature restrain the formation of soluble organic fraction (SOF) which were beyond the accumulation mode (100~300nm) and lead to increase of nuclei mode particles.

IDI 디젤기관에서 바이오디젤유 적용시 분사시기변화에 따른 기관성능과 매연 및 NOx 배출 특성 (The Characteristics on the Engine Performance, Smoke and NOx Emission for Variation of Fuel Injection Timing in an IDI Diesel Engine Using Biodiesel Fuel)

  • 최승훈;오영택
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제16권4호
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    • pp.75-80
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    • 2008
  • Biodiesel fuel(BDF) can be effectively used as an alternative fuel in diesel engine. However, BDF may affect the performance and exhaust emissions in diesel engine because it has different physical and chemical properties from diesel fuel such as viscosity, compressibility and so on. To investigate the effect of injection timing on the characteristics of performance and exhaust emissions with BDF in IDI diesel engine, it was applied the BDF derived from soybean oil in this study. The engine was operated at seven different injection timings from TDC to BTDC $12^{\circ}CA$ and six loads at a single engine speed of 1500rpm. When the fuel injection timing was retarded, better results were showed, which may confirm the advantages of BDF. The simultaneous reduction of smoke and NOx was achieved at some fixed fuel injection timings of an IDI diesel engine.

$Al_2O_3$ 지지 CaO촉매에 의한 식물유와 혼합지방의 바이오디젤화 (Conversion of Vegetable Oils and Mixed Fat into Biodiesel Using $Al_2O_3$-Supported CaO Catalyst)

  • 현영진
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.421-426
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    • 2010
  • The transesterification of rapeseed oil, soybean oil, and mixed fat were conducted at $65^{\circ}C$ with $Al_2O_3$-supported CaO, 0.8 wt% KOH, 1 wt% NaOH and mixed catalyst. The overall conversion(%) of rapeseed oil indicated to be 96% at the 12:1 molar ratio of methanol to oil, 8 wt% CaO and 2 wt% water. The pH ranges of biodiesel for mixed fat using four catalysts and for three fats using 8wt% CaO were 7.3-9.1, 7.3-7.5, respectively. The volumes of water needed to wash biodiesel from rapeseed oil using 0.8 wt% KOH and 8 wt% CaO were 15 mL and 3 mL.

대두원유의 전이에스테르화 반응에 의한 바이오디젤 제조 (Biodiesel Production by Transesterification of Crude Soybean Oil with Methanol)

  • 김덕근
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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    • pp.533-536
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    • 2006
  • 재생 가능한 자원인 동 식물성 기름으로부터 제조되는 수소용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경 친화적인 연료로 인정을 받으며 전 세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 바이오디젤 생산 기술에는 직접이용법, 마이크로 에멀젼법, 열분해법, 에스테르화법, 초임계 메탄올 이용 생산법 등이 있으며 현재의 대부분의 상용 공정은 전이에스테르화법에 근거하고 있다. 이 공정은 크게 나누어 원료 유지 물질의 전처리 단계, 촉매를 사용하여 알콜과 에스테르화시키는 단계, 그리고 생성된 바이오디젤/글리세린의 분리와 정제 단계로 이루어지며 각 단계의 세부기술은 바이오디젤 생산비에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 대두 원유의 전처리 반응, 전처리된 대두원유의 전이에스테르화 반응, 그리고 분리 및 정제 공정의 운전 변수들의 영향에 대한 연구결과와 본 연구를 통해 확립된 생산 공정으로 생산한 연료 grade의 바이오디젤 연료 물성 평가하였다.

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Methyl Butanoate의 상세 화학 반응 메커니즘 자동 축소화를 통한 기초 반응 메커니즘의 생성 및 검증 (Chemical Mechanism Reduction and Validation of Methyl Butanoate by Automatic Reduction Procedure)

  • 이영재;허강열
    • 한국연소학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.16-23
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    • 2016
  • In this study, skeletal mechanisms are produced by directed relation graph with specified threshold value and sensitivity analysis based on species database from the directed relation graph. Skeletal mechanism is optimized through the elimination of unimportant reaction steps by computational singular perturbation importance index. Reduction is performed for the detailed mechanism of methyl butanoate consisting of 264 species and 1219 elementary reactions. Validation shows acceptable agreement for auto-ignition delays in wide parametric ranges of pressure, temperature and equivalence ratio. Methyl butanoate has been proposed as a simple biodiesel surrogate although the alkyl chain consists of four carbon atoms. The resulting surrogate mechanism for n-heptane and MB consists of 76 species and 226 reaction steps including those for NOx.