(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽の上部に配設され且つ所定温度に加熱されたフィルタ上に食用油とメタノール及び触媒を供給すると共に、前記フィルタを振動させることにより、前記食用油とメタノール及び触媒を混合撹拌及び加熱して反応させてメチルエステルとグリセリンを生成させながら、この生成されたメチルエステルとグリセリンとをフィルタを透過させて前記反応槽の底部上に流下させた後、このメチルエステルとグリセリンとを前記反応槽の底部上で下部のグリセリン層と上部のエステル層とに分離させ、この分離したグリセリンとメチルエステルとを取り出して、前記メチルエステルを精製工程で精製してエステル燃料とするエステル燃料製造方法。
【請求項２】
前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応することを特徴とする請求項１に記載のエステル燃料製造方法。
【請求項３】
前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていることを特徴とする請求項２に記載のエステル燃料製造方法。
【請求項４】
前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜３に記載のエステル燃料製造方法。
【請求項５】
前記フィルタはニッケル又はクロムの金属粉末から形成されていることを特徴とする請求項４に記載のエステル燃料製造方法。
【請求項６】
上方より供給された食用油、メタノール及び触媒を下方に流下させながらグリセリンとメチルエステルとを生成するエステル交換反応装置であって、
反応層と、反応槽内で上下に所定間隔おいて配置された複数の多孔質フィルタと、
前記フィルタを所定温度に加熱手段と、
生成されたグリセリン、メタノールとを分離する反応槽底部と
前記底部のグリセリン及びメタノールを別に排出する第１排出手段及び第２排出手段と、
を備えたことを特徴とするエステル交換反応装置。
【請求項７】
前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応することを特徴とする請求項６に記載のエステル交換反応装置。
【請求項８】
前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていることを特徴とする請求項７に記載のエステル交換反応装置。
【請求項９】
前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されていることを特徴とする請求項６〜８に記載のエステル交換反応装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、食用油又は廃食用油とメタノールから例えばディーゼル燃料として用いることができるエステル燃料を製造するエステル燃料製造方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエステル燃料（ディーゼル燃料）製造システムとしては、例えば図３に示した様なものが考えられている。
【０００３】
このシステムでは、例えば、メタノールとＫＯＨ（触媒）を撹拌容器１内で混合撹拌して、この混合物を反応槽２に供給する一方、なたね油等の食用油を反応槽２に供給して、このメタノール，ＫＯＨ及びなたね油等からなる混合液を反応槽２内で加熱しながら撹拌して反応させることにより、メチルエステルとグリセリンを生成させる様にしている。
【０００４】
また、この様にして生成したメチルエステルとグリセリンは、反応槽２内で下部のグリセリン層と上部のメチルエステル層に分離された後、グリセリンが反応槽２の下部から取り出されてグリセリン貯溜槽３に貯溜され、メチルエステルが反応槽２の上部から取り出されてエステル貯溜槽４に貯溜される。そして、このエステル貯溜槽４に貯溜されたメチルエステルは精製装置に供給されて精製されディーゼル燃料（エステル燃料）となる。尚、貯溜槽３，４の上部からは水分を含むメタノールが回収槽５に回収されて、メタノールは水と分離されて再利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したシステムでは、強制撹拌によりメタノール，ＫＯＨ及びなたね油等からなる混合液の反応は促進するが、反応が終了するまでに時間が２０〜３０分かかっていた。
【０００６】
しかも、このシステムでは、メタノール，ＫＯＨ及びなたね油等からなる混合液を反応槽２内で撹拌するために、撹拌されている間はエステル層とグリセリン層に分離するのは難しい。このエステル層とグリセリン層に分離させるには撹拌を停止する必要があるため、この分離には時間がかかるものである。このため、時間効率を良くするには、図３に示した様に、反応槽２を複数設けて、一方の反応槽２を停止させているときは他方の反応槽２で撹拌混合して反応させるバッチ方式を採用する必要があるが、この場合には、複数反応槽を設置するための広いスペースが必要になるという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、この様なバッチ方式を用いることなく、食用油とメタノール及び触媒を連続的に反応させて、メチルエステルとグリセリンとを連続的に分離して取り出すことのできるエステル燃料製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１の発明は、反応槽の上部に配設され且つ所定温度に加熱されたフィルタ上に食用油とメタノール及び触媒を供給すると共に、前記フィルタを振動させることにより、前記食用油とメタノール及び触媒を混合撹拌及び加熱して反応させてメチルエステルとグリセリンを生成させながら、この生成されたメチルエステルとグリセリンとをフィルタを透過させて前記反応槽の底部上に流下させた後、このメチルエステルとグリセリンとを前記反応槽の底部上で下部のグリセリン層と上部のメチルエステル層とに分離させ、この分離したグリセリンとメチルエステルとを取り出して、前記メチルエステルを精製工程で精製してエステル燃料とするエステル燃料製造方法としたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応することを特徴とする。
【００１０】
更に、請求項３の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されていることを特徴とする。
【００１２】
更に、請求項５の発明は、前記フィルタはニッケル又はクロムの金属粉末から形成されていることを特徴とする。
【００１３】
上述した目的を達成するため、請求項６の発明は、上方より供給された食用油、メタノール及び触媒を下方に流下させながらグリセリンとメチルエステルとを生成するエステル交換反応装置であって、反応層と、反応槽内で上下に所定間隔おいて配置された複数の多孔質フィルタと、前記フィルタを所定温度に加熱手段と、生成されたグリセリン、メタノールとを分離する反応槽底部と、前記底部のグリセリン及びメタノールを別に排出する第１排出手段及び第２排出手段とを備えたエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応するエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【００１５】
更に、請求項８の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されているエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されているエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１，図２に基づいて説明する。
【００１８】
この発明にかかるＢＤＦ（バイオディーゼル燃料）製造工程、即ちバイオエステル燃料製造工程は、図２に示した様に、前処理工程１０と、メチルエステル交換反応工程１１と、後処理工程１３に分けられる。
【００１９】
前処理工程１０では、先ず、食用油から夾雑物を除去した後に水分を除去する。また、この夾雑物や水分が除去された食用油は、エステル交換反応工程１１で廃グリセリンとメチルエステルとに分離される。そして、エステル交換反応工程１１では、分離されたメチルエステルが精製されメチルエステル化燃料（ＢＤＦ）となる。一方、後処理工程１２では、分離された廃グリセリンは副生成物の中和・分解処理される。
【００２０】
この発明の要部はエステル交換反応工程１１にある。このエステル交換反応工程１１に用いられるエステル交換反応装置は、図１に示した様な構成となっている。
【００２１】
図１において、２０は反応槽、２１は反応槽２０の中間部内面に突設された支持フランジ、２３，２４，２５，２６は反応槽２０の上部に内に配設されたフィルタである。このフィルタ２６は支持フランジ２１上に絶縁部材２７を介して支持され、各フィルタの縁部間にも絶縁部材２７がそれぞれ介装されている。これにより各フィルタ２３〜２６は間隔おいて設けられている。
【００２２】
各フィルタ２３〜２６は、ニッケル（Ｎi）とクロム（Ｃｒ）の金属粉末いわゆるニクロムの金属粉末を焼結することにより多孔質に形成されていると共に、箱状で浅底に形成されている。このフィルタ２３〜２６は、発泡金属化により多孔質に形成してもよい。また、フィルタ２３〜２６はこの順にポーラスが小さく設定されている。
【００２３】
更に、各フィルタ２３〜２６の両端には電源２７の「＋」，「−」が接続されていると共に、フィルタ２３〜２６の中央には温度センサＴ１〜Ｔ４がそれぞれ接続されている。また、フィルタ２３〜２６はモータ（駆動手段）Ｍ１〜Ｍ４で駆動される加振機２８，２９，３０，３１で振動させられるようになっている。尚、モータＭ１〜Ｍ４は図示しない電源により作動させられる。
【００２４】
温度センサＴ１〜Ｔ４からの検出信号はＣＰＵ等の演算制御回路（演算制御手段）３２に入力され、演算制御回路３２は温度センサＴ１〜Ｔ４からの検出信号を基に電源２７を制御してフィルタ２３〜２６への通電時間を制御するようになっている。この通電時間は、フィルタ２３〜２６内の混合液が６０゜〜６５゜になるように制御される。この反応促進温度は、図示しない設定ツマミ等で調整できるようになっている。
【００２５】
また、反応槽２０の下部には上下に間隔をおいてメチルエステル取出用のパイプ３３とグリセリン取出用のパイプ３４が接続されている。
【００２６】
次に、この様な構成のエステル交換反応装置の作用を説明する。
【００２７】
モータＭ１〜Ｍ４で加振機２８〜３１を作動させると、加振機２８〜３１はフィルタ２３〜２６をそれぞれ振動させる。一方、演算制御回路３２により電源２７を作動制御してフィルタ２３〜２６に通電し、フィルタ２３〜２６を発熱させ、フィルタ２３〜２６内の混合液が６０〜６５゜に加熱される。
【００２８】
この状態で、食用油，メタノール，及びＫＯＨ或はＮａＯＨ等の触媒からなる混合液を最上部のフィルタ２３に供給する。この混合液は、フィルタ２３，２４，２５，２６の順に透過し、フィルタ２３〜２６の加熱と振動により反応が促進され、特に反応はフィルタ２３〜２６内の多孔部を透過する際に促進される。この反応は、フィルタ２３から２６に向かうにしたがってポーラスが小さくなることから、フィルタ２３から２６に向かうに従ってより促進される。この反応により、食用油，メタノール，及びＫＯＨ或はＮａＯＨ等の触媒とから、メチルエステルとグリセリンが生成される。
【００２９】
そして、最終的に反応が終了してフィルタ２６から反応槽２０の底部に滴下したメチルエステルとグリセリンの混合液が、反応槽２０の底部でエステル層３５とグリセリン層３６に分離される。この分離されたメチルエステルはパイプ３３から取り出されて精製され、ＢＤＦが生成される。また、グリセリンはパイプ３４から取り出されて、上述した後処理工程１２が行われる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び請求項６の発明は、反応槽の上部に配設され且つ所定温度に加熱されたフィルタ上に食用油とメタノール及び触媒を供給すると共に、前記フィルタを振動させることにより、前記食用油とメタノール及び触媒を混合撹拌及び加熱して反応させてメチルエステルとグリセリンを生成させながら、この生成されたメチルエステルとグリセリンとをフィルタを透過させて前記反応槽の底部上に流下させた後、このメチルエステルとグリセリンとを前記反応槽の底部上で下部のグリセリン層と上部のエステル層とに分離させ、この分離したグリセリンとメチルエステルとを取り出して、前記メチルエステルを精製工程で精製してエステル燃料とする様にしたので、バッチ方式を用いることなく、食用油とメタノール及び触媒を連続的に反応させて、メチルエステルとグリセリンとを少スペースで連続的に分離して取り出すことができる。
【００３１】
また、請求項２及び請求項７の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応するので、食用油内の不純物を取り除きながら確実に反応を終了させることができる。
【００３２】
更に、請求項３及び請求項８の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていて、前記食用油とメタノールは複数の前記フィルタを通過させられながらポーラスが小さくなるほど確実に反応させられるので、最終のフィルタを通過する際には反応を確実に終了させることができる。
【００３３】
また、請求項４及び請求項９の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されているので、混合撹拌手段（反応促進手段）としてのフィルタ以外に別途ヒータを設ける必要がない。
【００３４】
また、従来は、図２の前処理工程１０において、夾雑物除去の工程を必要としていたが、夾雑物除去用のフィルター等を別途設ける必要もなく、前記フィルターにて夾雑物除去の工程も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のエステル燃料製造方法に用いるエステル交換反応装置の説明図である。
【図２】この発明のエステル燃料製造方法の説明図である。
【図３】従来のエステル燃料製造方法の説明図である。
【符号の説明】
２０…反応槽
２３〜２６…フィルタ
２７…電源
２８〜３１…加振機
３２…演算制御回路（演算制御手段）
Ｍ１〜Ｍ４…モータ（駆動手段）
Ｔ１〜Ｔ４…温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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