(57)【要約】【課題】生成したバイオディーゼル燃料とグリセリンとの分離状況を容易に確認することができ、また、エステル交換反応に使用しなかったメタノール溶媒を容易に回収することができるバイオディーゼル燃料製造装置を得る。【解決手段】反応槽、反応槽中の液体を攪拌するための攪拌装置、メタノール還流装置、を備えるバイオディーゼル燃料の製造装置であって、反応槽の側面の少なくとも１か所に、反応槽内部を覗くための覗き窓を有し、前記覗き窓は、（ａ）反応槽を縦に貫く貫通孔、（ｂ）前記貫通孔を塞ぎ、外側を反応槽外部に向け、内側を反応槽内部に向けて設置されたテンパーガラス、（ｃ）前記テンパーガラス内側に接する反応液保持部、（ｄ）反応槽内部と前記反応液保持部とを結ぶ少なくとも１つの反応液流通孔、を有することを特徴とする製造装置を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽、反応槽中の液体を攪拌するための攪拌装置、メタノール還流装置、を備えるバイオディーゼル燃料の製造装置であって、
反応槽の側面の少なくとも１か所に、反応槽内部を覗くための覗き窓を有し、前記覗き窓は、（ａ）反応槽を縦に貫く貫通孔、（ｂ）前記貫通孔を塞ぎ、外側を反応槽外部に向け、内側を反応槽内部に向けて設置されたテンパーガラス、（ｃ）前記テンパーガラス内側に接する反応液保持部、（ｄ）反応槽内部と前記反応液保持部とを結ぶ少なくとも１つの反応液流通孔、
を有することを特徴とする製造装置。
【請求項２】
前記反応液流通孔を反応槽の縦方向に複数有することを特徴とする請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記複数有する反応液流通孔において、下部に有する少なくとも１つの反応液貫通孔の直径が、上部に有する反応液貫通孔の直径より大きいことを特徴とする請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記メタノール還流装置において、液化したメタノールを、前記反応槽に還流するか、または、メタノール回収槽に投入するかを切り替える、切り換えバルブをさらに有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオディーゼル燃料（脂肪酸メチルエステル）の製造装置に関する。さらに詳しくは、バイオディーゼル燃料の製造において、バイオディーゼルとグリセリンとを分離する際に、これらの境界を明確に視認でき、効率よくバイオディーゼル燃料を製造することができる装置に関する。さらに、バイオディーゼル燃料の製造において使用するメタノール溶媒を、バッチ内に還流するか回収するかの切り替えバルブを設けることにより、劣化したメタノール溶媒を効率的に除去できる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物油は脂肪酸トリグリセリドからなり、このグリセリンをメタノールでエステル交換した脂肪酸メチルエステルがディーゼル燃料となりうることは以前から知られている。最近の原油価格の高騰、および環境問題からこの脂肪酸エステルが石油を原料としないバイオディーゼル燃料として脚光を浴びている。
【０００３】
欧州では、菜種を原料としたバイオディーゼル燃料への取り組みが進んでおり、既に２００万ｋｌを超えるバイオディーゼル燃料が生産されている。米国においては、大豆を原料としたバイオディーゼル燃料が生産されている。わが国では、食用油、とりわけ廃食用油を原料としたバイオディーゼル燃料の製品化が進められてきた。
【０００４】
植物油とメタノールから脂肪酸メチルエステルを製造するには、特開平７−１９７０４７や特開平１０−２４５５８６で開示されているようにカセイソーダやカセイカリを触媒として用いることが広く行われている。
【０００５】
しかし、植物油とメタノールから脂肪酸メチルエステルを製造する場合、副生成物であるグリセリンを分離する必要があるが、コマーシャルプラントスケールでこの反応を行った場合、生成した脂肪酸メチルエステルとグリセリンの分離状況を明確に判別できないという問題があった。すなわち、反応槽側面に内部を観察するための覗き窓を設けてあっても、反応槽内部が暗く、生成した脂肪酸メチルエステルとグリセリンの分離状況を明確に判別できない。このため、反応の終点を明確に確認することができず、また、生成物を的確に回収することができないとうい問題があった。
【０００６】
さらに、反応に使用するメタノール溶媒は、通常反応中に気化して反応層上部に上昇し、上部に設けた冷却装置により液化され、反応層に還流される。
【０００７】
しかし、通常反応に用いるメタノールは、エステル交換反応を行うものより過剰に投入され、使用されなかったメタノールが生成したバイオディーゼル中に混在することとなり、メタノールの有効利用が図られないという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１９７０４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２４５５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、生成したバイオディーゼル燃料とグリセリンとの分離状況を容易に確認することができる装置を開発することにある。また、本発明は、エステル交換反応に使用されなかったメタノール溶媒を容易に回収することができる装置を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、バイオディーゼル燃料の製造装置において、特定の覗き窓を設けること、および、メタノールの回収手段を設けることで上記課題を解決することを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明は、反応槽、反応槽中の液体を攪拌するための攪拌装置、メタノール還流装置、を備えるバイオディーゼル燃料の製造装置であって、反応槽の側面の少なくとも１か所に、反応槽内部を覗くための覗き窓を有し、前記覗き窓は、（ａ）反応槽を縦に貫く貫通孔、（ｂ）前記貫通孔を塞ぎ、外側を反応槽外部に向け、内側を反応槽内部に向けて設置されたテンパーガラス、（ｃ）前記テンパーガラス内側に接する反応液保持部、（ｄ）反応槽内部と前記反応液保持部とを結ぶ少なくとも１つの反応液流通孔、を有することを特徴とする製造装置である。
【００１１】
また、本発明は、前記反応液流通孔を反応槽の縦方向に複数有することを特徴とする上記の製造装置である。
【００１２】
また、本発明は、前記複数有する反応液流通孔において、下部に有する少なくとも１つの反応液貫通孔の直径が、上部に有する反応液貫通孔の直径より大きいことを特徴とする上記の製造装置である。
【００１３】
また、本発明は、前記メタノール還流装置において、液化したメタノールを、前記反応槽に還流するか、または、メタノール回収槽に投入するかを切り替える、切り換えバルブをさらに有することを特徴とする、上記の反応装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、生成したバイオディーゼル燃料とグリセリンとの分離状況を容易に確認することができ、また、エステル交換反応に使用されなかったメタノール溶媒を、容易に回収することができるバイオディーゼル燃料製造装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を説明する。図１は、本発明のバイオディーゼル燃料製造装置の外観を模式的に示した図である。図１において、本発明のバイオディーゼル燃料製造装置１は、反応槽１０、反応槽１０上部に配置された攪拌装置２０、反応槽１０上部に配置されたメタノール還流装置３０、反応槽１０の側面に配置された覗き窓４０から構成される。
【００１６】
図２に覗き窓の拡大図を示す。図２において、覗き窓４０は、反応槽１０に縦方向に空けられた貫通孔６０、反応液流通孔７０ａ〜７０ｆから構成される。
【００１７】
図３に、図２におけるＢ−Ｂ’切断面を示す。図３において、貫通孔６０は、テンパーガラス８０の外側で塞がれ、テンパーガラス８０の内側は、１部を隔壁１００に接し、隔壁１００に設けられた反応液保持部９０から構成される。
【００１８】
図４に、図２におけるＣ−Ｃ’切断面を示す。図４において、隔壁１００に反応液流通孔７０ｄが設けられている。
【００１９】
図５に、図２におけるＡ−Ａ’切断面を示す。図２および図５において、反応液流通孔７０ａ〜７０ｆは、下方に行くにしたがいその直径が大きくなっている。
【００２０】
図６〜図８に、本発明におけるメタノール還流装置３０の詳細な図を示す。図６は、本装置におけるメタノール還流装置３０の正面図である。図７は、本装置におけるメタノール還流装置３０の上面図である。図８は、本装置におけるメタノール還流装置３０の側面図である。本発明におけるメタノール還流装置３０は、全体を覆う匡体３２、匡体３２の下方側面に設置され、メタノール回収槽１１０および反応槽１０に接続する切り替えレバー３１、匡体３２の内部に設置されたラジエター３３、匡体３２の上部に設置された排出口３４、匡体３２の上部に設置された気化したメタノールの回収管３５、ラジエター３３に設置された冷却水導入口３６、同じくラジエター３３に設置された冷却水排出口３７、ラジエター３３の下方に設置された液化したメタノールの受け皿３８から構成される。
【００２１】
次に、本発明のバイオディーゼル燃料の製造装置の作用について説明する。まず、反応槽１０に、原料となる植物油とメタノールを投入し、必要に応じエステル交換触媒を投入し、攪拌装置２０により反応槽１０内を攪拌する。エステル交換触媒としては、グリセリンとメタノールのエステル交換を促進するものであれば特に制限はないが、たとえば、アルカリ金属リン酸塩等をあげることができる。そして、図示しない温度調節装置により攪拌槽１０内の温度をエステル交換反応が進行しやすい温度に調節する。反応温度としては、特に制限はないが、通常は４０〜９０℃に保たれる。また、メタノール還流装置３０のラジエター３３の冷却水導入口３６から冷却水を流し、冷却水排出口３７から冷却水を取り出す。この際の冷却水の温度は、特に制限はなく、メタノールが液化する温度に設定すればよい。そして、エステル交換反応の際に、反応に使用されなかったメタノールが気化して、メタノール還流装置３０に上昇してくる。ここで、気化したメタノール１２０が、ラジエター３３に接することにより、メタノールが液化され、液化されたメタノール１３０は、メタノールの受け皿３８に貯まる。そして、切り替えバルブ３１を操作することにより、メタノールの受け皿３８に貯まったメタノールを反応槽１０に還流させるか、または、メタノール回収槽１１０に回収する。これにより、反応に使用しなかったメタノールを効率的に回収することができる。なお、ラジエター３３によっても液化しなかったメタノールは、別途メタノール回収管３５から回収され、メタノール回収槽１１０に導入される。また、メタノール還流装置３０の上部には、上昇気流を発生させるための排出口３４が備えてある。
【００２２】
次に、本装置の覗き窓の作用について説明する。図３において反応液保持部９０の反応液は、反応液流通孔７０ａ〜７０ｆを通じて反応槽１０の反応液と連通している。このため、反応槽１０内の反応液の状況を、反応液保持部９０を通して、観察することが可能となる。すなわち、反応槽１０内部の色７１は、暗いためその様子を観察できないが、隔壁１００で塞がれた反応液保持部９０では、反応液の厚みが小さいため、反応液の色７２を容易に観察することができる。これにより、反応槽１０の下方に分離したグリセリンと、生成したバイオディーゼルとの境界を明瞭に確認することができ、エステル交換反応の終点の確認、および、バイオディーゼルの回収を容易に行うことができるようになる。また、反応液流通孔７０の数としては、反応槽１０の様子を確認することができるものであれば特に制限はないが、たとえば３〜２０個を設けることが一般的である。また、反応液流通孔７０の孔の大きさは、反応槽１０の様子を確認することができるものであれば特に制限はなく、また、反応槽１０の大きさに応じて適宜決定されるが、通常は、５〜５０ｍｍとするのが一般的である。また、反応液流通孔７０の孔の大きさは、それぞれ異なっても良く、特に、下方に行くにしたがい、直径を大きくすることで、グリセリンとバイオディーゼルとの境界をはっきりと確認することができるようになる。
【実施例】
【００２３】
図９に、本発明により分離したバイオディーゼル１５０とグリセリン１４０との様子を模式的に示す。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明により、生成したバイオディーゼル燃料とグリセリンとの分離状況を容易に確認することができ、また、エステル交換反応に使用されなかったメタノール溶媒を容易に回収することができるバイオディーゼル燃料製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明のバイオディーゼル燃料製造装置の外観を模式的に示した図である。
【図２】図２は、本装置の覗き窓の拡大図である。
【図３】図３は、図２におけるＢ−Ｂ’切断面である。
【図４】図４は、図２におけるＣ−Ｃ’切断面である。
【図５】図５は、図２におけるＡ−Ａ’切断面である。
【図６】図６は、本装置におけるメタノール還流装置３０の正面図である。
【図７】図７は、本装置におけるメタノール還流装置３０の上面図である。
【図８】図８は、本装置におけるメタノール還流装置３０の側面図である。
【図９】図９は、本発明により分離したバイオディーゼル１５０とグリセリン１４０との様子を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  バイオディーゼル燃料製造装置
１０  反応槽
２０  攪拌装置
３０  メタノール還流装置
３１  切り替えレバー
３２  匡体
３３  ラジエター
３４  排出口
３５  回収管
３６  冷却水導入口
３７  冷却水排出口
３８  液化したメタノールの受け皿
４０  覗き窓
６０  貫通孔
７０ａ〜７０ｆ  反応液流通孔
７１  反応槽内部の色
７２  反応液の色
８０  テンパーガラス
９０  反応液保持部
１００  隔壁
１１０  メタノール回収槽
１２０  気化したメタノール
１３０  液化したメタノール
１４０  分離したグリセリン
１５０  生成したバイオディーゼル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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