(57)【要約】低コスト且つ簡易な方法によって、バイオディーゼル燃料の原料となる植物や動物性油脂、その他鉱油など油の流動性を向上させることが可能な油改質方法、その方法に用いられる油改質剤を提供する。油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程（Ｓ１）と、前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程（Ｓ２〜Ｓ５）と、を有し、前記油の流動性を向上させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油の流動性を向上させる油改質方法であって、
前記油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程と、
前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程と、を有する油改質方法。
【請求項２】
前記改質工程において、油改質剤を添加した後に、前記油に酢酸を含有する酢酸含有液を添加することを特徴とする請求項１に記載の油改質方法。
【請求項３】
前記酢酸含有液が穀物酢、果実酢などの食物酢であることを特徴とする請求項２に記載の油改質方法。
【請求項４】
前記加温工程が前記油を７０〜１１０℃に加温することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の油改質方法。
【請求項５】
前記改質工程が、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して１０〜３０分間撹拌した後、静置して冷却することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の油改質方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の油改質方法に用いられる油改質剤であって、
珪素含有物質とカルシウムを含むアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルからなる油改質剤。
【請求項７】
前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とする請求項６に記載の油改質剤。
【請求項８】
前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなる請求項６又は７に記載の油改質剤。
【請求項９】
前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなる請求項６に記載の油改質剤。
【請求項１０】
前記酸溶媒が希塩酸からなる請求項６乃至９の何れか一項に記載の油改質剤。
【請求項１１】
前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなる請求項６乃至１０の何れか一項に記載の油改質剤。
【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の原料となる植物や動物性油脂、その他鉱油など油の流動性を向上させる油改質方法、その方法に用いられる油改質剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から、カーボンニュートラルなバイオディーゼル燃料（Ｂｉｏ−Ｄｉｅｓｅｌ  Ｆｕｅｌ）が注目されている。バイオディーゼル燃料は、植物油、動物油脂や廃食用油等の油脂を原料とし、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ触媒を用いて油脂とメタノールを反応させてエステル交換反応を起こし、これに酸を加えて中和させた上で、脂肪酸メチルエステルとグリセリンに分離させる。分離した脂肪酸メチルエステルを水洗処理して触媒を取り除き、さらに蒸留処理を行ってメタノールを除去したものが、バイオディーゼル燃料となる。【０００３】
この水洗処理工程では大量の水を必要とし、大量の洗浄廃水が排出されるため、従来のバイオディーゼル燃料の製造方法には、環境に与える負荷が大きいという問題がある。この水洗処理工程に使用する水の量を減らし、且つ洗浄水を再利用することにより、洗浄排水による環境への負荷を軽減することを目的としたバイオディーゼル燃料の洗浄法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、バイオディーゼル燃料の製造過程では、通常、副産物として原料油脂の１０％程度のグリセリンが副生される。このグリセリンには、触媒や未変換の脂肪酸などが混入しているため、リサイクルのための処理が煩雑になり、多くのグリセリン副産物がリサイクルされることなく、倉庫などに積み上げられている。このグリセリン副産物を簡易にリサイクルする方法として、有機ハロゲン化合物に汚染された汚染地盤又は汚染地下水にグリセリン副産物を供給し、汚染地盤中又は汚染地下水中に生息する嫌気性微生物を活性化させて、汚染地盤又は汚染地下水を原位置にて浄化するグリセリン副産物のリサイクル方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３２６８号公報
【特許文献２】特開２００９−２６２０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のとおり、従来のバイオディーゼル燃料の製造方法は、大量に発生する洗浄廃水の処理が困難であるために環境に与える負荷が大きいのみならず、グリセリン副産物の有効な利用方法がないために、グリセリン副産物の処分が困難になっていた。そのため、バイオディーゼル燃料は、カーボンニュートラルな面から二酸化炭素排出量の削減には有効であるが、製造コストが高く普及が進んでいない上、製造工程において環境に与える負荷が大きいという課題があった。【０００７】
また、バイオディーゼル燃料に限らず、鉱油など各種油においても流動性の向上が求められている。【０００８】
そこで、本発明は、低コスト且つ簡易な方法によって、バイオディーゼル燃料の原料となる植物や動物性油脂、その他鉱油など油の流動性を向上させることが可能な油改質方法、その方法に用いられる油改質剤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、油の流動性を向上させる油改質方法であって、前記油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程と、前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程と、を有する油改質方法を提供するものである。【００１０】
また、本発明の油改質方法は、前記改質工程において、油改質剤を添加した後に、前記油に酢酸を含有する酢酸含有液を添加することを特徴とする。【００１１】
また、本発明の油改質方法は、前記酢酸含有液が穀物酢、果実酢などの食物酢であることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の油改質方法は、前記加温工程が前記油を７０〜１１０℃に加温することを特徴とする。【００１３】
また、本発明の油改質方法は、前記改質工程が前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して１０〜３０分間撹拌した後、静置して冷却することを特徴とする。【００１４】
また、本発明は、上記の油改質方法に用いられる油改質剤であって、珪素含有物質とカルシウムを含むアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルからなる油改質剤を提供するものである。【００１５】
また、本発明の油改質剤は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことを特徴とする。【００１６】
また、本発明の油改質剤は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなるものである。【００１７】
また、本発明の油改質剤は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなるものである。【００１８】
また、本発明の油改質剤は、前記酸溶媒が希塩酸からなるものである。【００１９】
また、本発明の油改質剤は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の油改質方法は、油の流動性を向上させる油改質方法であって、前記油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程と、前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程と、を有することにより、加温した油に珪素又はカルシウムが作用することによって油が改質され、油が冷えた後も流動性が向上した状態を維持することができ、簡易な工程によって低コストで油の流動性を向上することができる効果がある。【００２１】
また、本発明の油改質方法は、珪素ゾルがゲル化する際に油に含まれる不純物を取り込んで容易に分離することができると共に、珪素の分離作用によって油分と水分とが分離されるから、油の改質と同時に油の精製も行うことができる。すなわち、本発明の油改質方法は、バイオディーゼル燃料の原料として廃食油などを用いた場合でも、簡易な工程によって低コストで油の改質と精製を行うことができる。【００２２】
また、本発明の油改質方法は、前記改質工程において、油改質剤を添加した後に、前記油に酢酸を含有する酢酸含有液を添加することにより、酢酸とカルシウム分が反応してイオン化したカルシウムを析出して取り除くことができると共に、油を軽油などの液体燃料に混合しやすくする効果がある。【００２３】
また、本発明の油改質方法は、前記酢酸含有液が穀物酢、果実酢などの食物酢であることにより、食酢は酢酸の他に乳酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸などの有機酸類やアミノ酸、エステル類、アルコール類、糖類などを含むから、油が軽油などの液体燃料に混合しやすくなる効果がある。【００２４】
また、本発明の油改質方法は、前記加温工程が前記油を７０〜１１０℃に加温することにより、加温工程で流動性を適度に向上させた油に珪素又はカルシウムが作用することによって油が改質され、油が冷えた後も流動性が向上した状態を維持することができ、油の低温流動性を向上させることができる効果がある。【００２５】
また、本発明の油改質方法は、前記改質工程が前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して１０〜３０分間撹拌した後、静置して冷却することにより、油を加温するためのエネルギー量を少なく抑えつつ、油の低温流動性を向上することができると共に、静置することによって珪素ゾルがゲル化する際に油中に含まれる不純物を取り込んで分離することができる効果がある。【００２６】
また、本発明の油改質剤は、上記の油改質方法に用いられる油改質剤であって、珪素含有物質とカルシウムを含むアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルからなることにより、珪素及びカルシウムを豊富に含み、加温した油に珪素又はカルシウムが作用することによって油が改質され、油が冷えた後も流動性が向上した状態を維持することができ、簡易な工程によって低コストで油の流動性を向上することができる効果がある。【００２７】
また、本発明の油改質剤は、珪素ゾルがゲル化する際に油に含まれる不純物を取り込んで容易に分離することができると共に、珪素の分離作用によって油分と水分とが分離されるから、油の改質と同時に油の精製も行うことができる。【００２８】
また、本発明の油改質剤は、前記珪素含有溶質が前記珪素含有物質の熱融解点以下の温度で熱処理されたことにより、この珪素含有溶質は優れた酸溶解性を有するから、酸溶媒に溶解して安定した珪素ゾルを生成することができ、長期間保存することができる効果がある。【００２９】
また、本発明の油改質剤は、前記アルカリ性物質が炭酸カルシウム又は石灰からなることにより、珪素含有溶質がパウダー状となるから、酸溶媒への溶解性を向上させることができる。また、この油改質剤は、珪素及びカルシウムを豊富に含むから、油に珪素又はカルシウムが作用して様々な油を改質することができる効果がある。【００３０】
また、本発明の油改質剤は、前記珪素含有溶質が、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる１又は２以上の物質からなることにより、これらの熱処理された珪素含有溶質を酸溶媒に溶解して珪素ゾルを含む油改質剤を生成することができる。特に、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグは、カルシウムを豊富に含むことから、油に珪素又はカルシウムが作用して様々な油を改質することができる効果がある。【００３１】
また、本発明の油改質剤は、前記酸溶媒が希塩酸からなることにより、塩酸はカルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）になるから安全無毒の油改質剤を生成することができる効果がある。【００３２】
また、本発明の油改質剤は、前記酸溶媒が、酢酸、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウムの群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してなることにより、ゲル化抑止剤によって珪素ゾルのゲル化を抑止して安定したゾル状態を長期間維持することができるから、油改質剤の保管及び運搬が容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の油改質方法の一実施例を示すフローチャート。
【図２】油を改質した状態を示す写真。
【図３】ＰＯＭＥの油分離方法の一実施例を示すフローチャート。
【図４】ＰＯＭＥの油分離装置の一実施例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の油改質方法は、油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程（Ｓ１）と、前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程（Ｓ２〜Ｓ５）と、を有し、前記油の流動性を向上させる。
【００３５】
この油改質方法は、改質工程において、油改質剤を添加（Ｓ２）した後に、油に酢酸を含有する酢酸含有液を添加する工程（Ｓ４）を有することが好ましい。また、改質工程は、油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して所定時間撹拌した後、静置して冷却する工程（Ｓ５）を有することが好ましい。
【００３６】
油改質剤は、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を、酸溶媒に溶解した珪素ゾルからなる。珪素含有物質は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の珪素化合物を含有する天然の土類若しくは岩石、又はそれらを含む加工製品からなる。珪素含有物質には、例えば、表１に示すように、二酸化珪素の含有率が高い伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）を用いることができる。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
アルカリ性物質は、珪素含有物質を酸溶解性に変えるために混合してある。例えば、アルカリ性物質として炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）又は石灰を珪素含有物質に混ぜ合わせて熱処理する。これにより、生成される珪素含有溶質がパウダー状となり、酸溶媒への溶解性が向上する。この熱処理は、珪素含有物質の熱融解点以上の温度で行うと、珪素含有溶質がガラス状となり酸溶媒への溶解性が低下することから、珪素含有物質の熱融解点以下の温度で行うことが好ましい。珪素と石灰を混合して熱処理する場合には、珪素の融点（１４１２℃）以下の温度（１３００℃〜１４００℃）で焼いて熱処理する。また、珪素含有物質が表１に示す伊武部白土（沖縄県伊武部地方の土類）の場合には、伊武部白土の熱融解点である約１３００℃以下の任意の温度で焼けばよく、熱融解点に近い１１５０℃〜１２５０℃で熱処理することが好ましい。
【００３９】
珪素含有物質を熱処理する場合には、珪素とカルシウムが重量比で４：６程度に混合されていることが好ましい。カルシウムに対して珪素の割合が多い場合には、生成される珪素含有溶質が粉状にならないために、酸溶媒への溶解性が低下する。また、油改質剤は、油の改質作用を高めるために、珪素の含有率を珪素とカルシウムの重量比で４：６に近づけることが好ましい。
【００４０】
珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰等、珪素含有物質とアルカリ性物質を混合し熱処理された生成物を用いることもできる。また、珪素含有溶質としては、入手の容易な普通セメント（ポルトランドセメント）を用いることもできるが、二酸化珪素を６０％以上含有する天然のシリカ質混合材とポルトランドセメントを混合して珪素の含有率を高めたシリカセメントを用いることが好ましい。なお、珪素含有溶質には、セメント、セメントの中間生成物、高炉スラグ、石炭灰の群から選ばれる２以上の物質を混合して用いてもよい。
【００４１】
また、珪素含有溶質には、水酸化カルシウムを主成分とし、二酸化珪素を含有するカーバイドスラリーを、８００℃〜１３００℃で焼成したものを使用してもよい。
【００４２】
酸溶媒には、塩酸又は硫酸等の種々の酸溶液を用いることができる。このうち、塩酸（ＨＣｌ）は、カルシウムの溶解性が高く、中和すると塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）となり安全無毒であるから、酸溶媒として塩酸を用いることが好ましい。また、酸濃度に対する珪素の溶解度は一定であり、液体容積に分散する珪素ゾル密度も一定の水空隙の中でしかゾル状態の安定を保つことができないことから、酸溶媒として塩酸を希釈した希塩酸を用いることが好ましい。
【００４３】
また、酸溶媒は、酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２）、酢酸アンモニウム（ＣＨ３ＣＯＯＮＨ４）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）の群から選ばれる１又は２以上のゲル化抑止剤を含有してあることが好ましい。酸溶媒は、ゲル化抑止剤として酢酸を含有することにより、酢酸のｐＨ緩衝作用とゾル、コロイドの収斂性によって、酢酸の滴加量を調整して珪素ゾルのゲル化を抑止することができる。また、酢酸アンモニウム又は塩化アンモニウムを希塩酸に加えた混酸によっても、酢酸と同様に珪素ゾルのゲル化を抑止することができる。
【００４４】
本発明の油改質方法において、加温工程は、油を７０〜１１０℃に加温することが好ましく、改質工程は、油の温度を７０〜１１０℃に維持して１０〜３０分間撹拌した後、静置して冷却することが好ましい。本発明の油改質方法は、加温工程で流動性を適度に向上させた油に珪素又はカルシウムが作用することによって油が改質され、油が冷えた後も流動性が向上した状態を維持することができ、油の低温流動性を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明の油改質方法は、珪素ゾルを含む油改質剤が流動化した油分子に作用して、バイオディーゼル燃料の原料となる油脂などを低温流動化することができると共に、鉱油などの摩擦抵抗を軽減することができる。
【実施例１】
【００４６】
次に、植物油、動物油脂や廃食用油等の油脂を原料とし、エステル交換を行うことなくこれらの油脂を低温流動化させてバイオディーゼル燃料を精製する油改質方法について説明する。【００４７】
図１は、本発明の油改質方法の一実施例を示すフローチャートである。図２は、油を改質した状態を示す写真である。【００４８】
この油改質方法は、パーム油排液などから回収した油脂を、該油脂の融点以上の温度まで加温する工程（Ｓ１）と、前記油脂に、珪素含有物質とカルシウムを含むアルカリ性物質を混合し熱処理した珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルからなる油改質剤を添加する工程（Ｓ２）と、前記油脂の温度を維持して撹拌する工程（Ｓ３）と、を有する。この油改質方法は、撹拌工程（Ｓ３）の途中、又は、撹拌工程の後の冷却過程（Ｓ５）において、油脂に酢酸を含有する酢酸含有液（例えば、食物酢）を添加する工程（Ｓ４）を備えていることが好ましい。【００４９】
実施例において、油改質剤は、珪素の含有率が高い（珪素とカルシウムの重量比で４：６）シリカセメントを、３３％濃度の塩酸（ＨＣｌ）に飽和するまで溶解させ、さらに酢酸を加えている。油改質剤は、油中で拡散しやすくなるように、原料である油脂に添加する前に水で１０倍〜２０倍に希釈する。【００５０】
油改質剤には、シリカセメントを短時間で溶解することができるから、高濃度の塩酸を用いることが好ましいが、低濃度の塩酸を用いてもよい。低濃度の塩酸を用いた場合には、希釈倍率を低くする。長期保存が可能なことから、油改質剤は、シリカセメントを高濃度の塩酸で溶解させ、酢酸などの有機酸を加えてあることが好ましい。なお、油改質剤は、実施例の構成に限られるものではない。【００５１】
パーム油排液から回収された油脂は、融点が高いパルミチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸を含むため、常温（２８℃）で固体状態になっている。この油脂において、最も融点が高いステアリン酸の融点（約７０℃）以上の温度（８０〜９０℃）に油脂を加温し、油脂が完全に溶融した状態にする。油脂の温度を維持しながら、油脂に対して重量比５〜１０％の改質剤を添加し、１０〜１５分程度撹拌する。【００５２】
油脂の冷却過程において、該油脂に対して重量比５〜１０％の酢を添加して撹拌する。酢は、酢酸を３〜５％程度含み、その他に乳酸、コハク酸、リンゴ酸、クエン酸などの有機酸類やアミノ酸、エステル類、アルコール類、糖類などを含む。酢としては、一般的な食酢を用いることができ、例えば、米酢などの穀物酢、リンゴ酢、パイナップル酢などの果実酢、サトウキビ酢、椰子酢、その他の植物酢を用いることができる。なお、酢は、撹拌工程（Ｓ３）の途中で添加してもよい。【００５３】
図２は、油脂に酢を添加して撹拌した後、静置してバイオディーゼル燃料を精製している状態を示している。本発明の油改質方法は、珪素ゾルがゲル化する際に油に含まれる不純物を取り込んで沈殿させると共に、珪素の分離作用によって油分と水分とを分離して、水分が下方に溜まり油分が上方に浮いてくる。また、本発明の油改質方法は、酢に含まれる酢酸とカルシウム分が反応してイオン化したカルシウムを析出し、沈殿させる。図２において、下部の白濁液は、カルシウムを含む水分である。【００５４】
図２において、上部の半透明の液体は、珪素ゾルを含む油改質剤によって改質されると共に、不純物が取り除かれた油脂であり、バイオディーゼル燃料として使用できる。この改質された油脂は、冷却後も常温で液体状態を維持している。【００５５】
この油改質方法によって、常温固体のパーム油排液から回収された油脂は、低温流動化されて１５℃程度まで液体状態を保つことができ、固化温度が低下した。また、油脂に酢を添加することによって、低温流動化した油脂が軽油などの液体燃料と混ざりやすくなり、バイオディーゼル燃料として利用することができる。このパーム油排液を改質して得られたバイオディーゼル燃料を軽油に数％〜十数％程度混ぜて使用しても、軽油の特性に大きな変化はなく、通常の燃料油と同様に使用することができる。
［パーム油排液から油分を回収する方法］【００５６】
バイオディーゼル燃料の原料として、パーム油の生産過程で発生するパーム油排液（ＰＯＭＥ）から油分を分離する油分離方法について説明する。【００５７】
アブラヤシ（学名：Ｅｌａｅｉｓ  ｇｕｉｎｅｅｅｎｓｉｓ）の果実から搾油されるパーム油は、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸などの有効成分を含み、セッケン、食用、ろうそく、化粧品などの用途に利用されている。このようなパーム油の製造工程において排出されるパーム油排液は、１０〜２０％もの油分を含み、油を絞った後の果実の粕や、果実を蒸気で蒸したときの残留水が混ざり合って、エマルジョン化した油、水、スラッジの混合状態となっている。また、排液中の油分が約３０℃以下で固形化するので、パーム油排液の処理を困難にしている。【００５８】
図３は、ＰＯＭＥの油分離方法の一実施例を示すフローチャートである。図４は、ＰＯＭＥの油分離装置の一実施例を示す構成図である。【００５９】
図４において、１は処理槽であり、パーム油排液に含まれる油分の溶融温度より高い温度の水をパーム油排液に加えて油分を溶融する溶融手段と、この油分が溶融した液体中に油水分離剤を加えて油分と水分と固形分に分離する分離手段と、を有する。２は温水槽であり、上記溶融手段に相当する。温水槽２は、処理槽１に加える水を、パーム油排液に含まれる油分の溶融温度より高い温度に加温して、処理槽１に投入する手段を備えている。３は希釈槽であり、上記分離手段に相当する。希釈槽３は、油水分離剤を処理槽１に加える前に、パーム油排液に含まれる油分の溶融温度より高い温度の水を加えて希釈して、処理槽１に投入する手段を備えている。【００６０】
４はパーム油排液投入手段であり、処理槽１に搾油工場から排出される排液、又はオープンラグーンに放置されている排液を投入する手段を備えている。５は油分回収手段であり、パーム油排液から分離して、上から順に軽質油から重質油へと分離した油分を、油種別に回収する手段を備えている。６は水分回収手段であり、７はスラッジ回収手段である。【００６１】
パーム油排液投入手段４は、処理槽１において、パーム油排液を油分と水分と固形分とに分離し、全てを回収した後に、新たなパーム油排液を投入する。油分回収手段５は、例えば、処理槽１の上方に油分排出口を備えると共に、処理槽１内に沈めたバルーンを徐々に膨らませる手段を備え、バルーンの膨張を調節することによって油種別に回収することを可能にしている。油分回収手段５は、処理槽１の上方に備えた油分排出口の高さを調節することによって油種別に回収することも可能であり、実施例の構成に限定されるものではない。【００６２】
水分回収手段６は、パーム油排液から油分を分離した後の排水を回収する手段を備えている。図示の実施例の場合、水分回収手段６は、回収した排水を温水槽２に供給して再利用する手段を備えている。また、水分回収手段６は、排水中のスラッジを確実に分離するために、濾過膜を設けた構成にしてもよい。スラッジ回収手段７は、処理槽１内に沈殿したスラッジを回収する手段と、油層と水層の間に浮いたスラッジを回収する手段と、を備えている。スラッジ回収手段７には、公知の各種手段を用いることができる。【００６３】
次に、図３に基づいて、ＰＯＭＥの油分離方法について説明する。【００６４】
パーム油排液に含まれる油分は、２４℃〜３０℃で溶け始めるので、処理槽１内に３０℃以上の水と処理対象のパーム油排液を投入して撹拌する（Ｓ１１）。パーム油排液に含まれる油分は、４０℃以上で大部分が溶融することから、処理槽１に加える水の温度は高いほど好ましいが、水の温度が高くなり過ぎると処理に必要なエネルギー量が増大するため、温水槽２内の水は３７〜３８℃に加温してあることが最も好ましい。処理槽１に加える水の量は、処理対象のパーム油排液に含まれる油分やスラッジの割合によって異なるが、実施例では処理対象のパーム油排液に対して６〜１３倍の水を使用している。パーム油排液に含まれるスラッジの量が多い場合には、パーム油排液に対して加える水の量を多くする。【００６５】
パーム油排液には数種類の油分が含まれており、その種類によって油分の溶融温度が異なっている。処理槽１に加える水の温度は、その様々な溶融温度のうち最も低い溶融温度以上である必要があるが、必ずしも最も高い溶融温度以上である必要はない。本発明の油分離方法では、パーム油排液に含まれる油分の大部分が溶融することにより、固形状態の油分も分離される。この固形状態の油分に複数の油種が含まれる場合には、温水槽２内の水温をさらに高く設定して、この固形状態の油分を分離処理することにより、油種別に回収することが可能になる。【００６６】
希釈槽３は、Ｓ１１で処理槽に加えた水と同じ温度の水を油水分離剤に加えて希釈する（Ｓ１２）。油水分離材としては、上述の油改質剤と同じものを用いることができる。実施例において、油水分離材は、珪素の含有率が高い（珪素とカルシウムの重量比で４：６）シリカセメントを、３３％濃度の塩酸（ＨＣｌ）に飽和するまで溶解させ、さらに酢酸を加えてある。希釈槽３は、この油水分離剤を１０倍〜２０倍に希釈している。【００６７】
Ｓ１１の撹拌後、５〜１０分程度静置すると、処理槽１内は大まかに油層と水層とに分かれる（Ｓ１３）。この状態では、油層の中にスラッジや水分が混入しており、水層の中にもスラッジや油分が混入している。この状態において、希釈槽３は、希釈された油水分離剤を処理槽１の全体に分散して平均的に散布する。処理槽１に加える油水分離剤の量は、処理対象であるパーム油排液に対して１／１０００程度である。分離手段は、散布した油水分離剤が油層の中に浸透するのを待って、処理槽１内の全体をゆっくり撹拌混合する（Ｓ１４）。【００６８】
Ｓ１４の撹拌後に静置しておくと、油分と水分が分離して油分が浮いてくると共に、油分に混在していた水分が水滴となって落ちていく。この現象は、油水分離剤に含まれる珪素ゾルの界面不活性（解乳化）作用によって、油分と水分の界面が不活性状態になることから、油分と水分が分離して比重の重い水分が水滴となって落ちていくものと考えられる。このとき、水分と共に油層中に混在している不純物も分離され、珪素ゾルがゲル化する際の凝集作用によって、不純物が凝集されて取り除かれる。さらに、油層中においても、珪素ゾルの界面不活性（解乳化）作用によって、軽質油と重質油のように油種ごとの界面が不活性状態になって油種別に分離する。油層は、上から順に、比重の小さい軽質油から比重の大きい重質油へと分かれる（Ｓ１５）。【００６９】
油分回収手段５は、処理槽１内に沈めたバルーンを徐々に膨らませて、軽質油から順に油種別に分けて回収する（Ｓ１６）。水分回収手段６は、処理槽１内から油分を回収した後の排水を回収する（Ｓ１７）。回収された排水の一部は、温水槽２に送られて、パーム油排液に含まれる油分の溶融温度より高い温度に加温される（Ｓ１９）。【００７０】
スラッジ回収手段７は、排水を回収した後に処理槽１内に残ったスラッジを回収する（Ｓ１８）。処理槽１内に沈殿したスラッジと、油層と水層の間に浮いたスラッジとを分けて回収する場合には、スラッジ回収手段７は、Ｓ１６の後に油層と水層の間に浮いたスラッジを回収する。
【実施例２】
【００７１】
この油改質方法は、油脂として、廃食油（例えば、菜種油と大豆油の混合油をてんぷら油として使用したもの）などを用いることも可能である。この廃食油１６００ｃｃを９５〜１０５℃に加温し、油改質剤９６ｃｃを加えて撹拌することにより得られた油１７００ｃｃは、−５℃程度まで液体状態を保つことができ、そのままディーゼルエンジンの燃料として使用することができた。なお、この油改質方法は、常温液体の油脂に対しては、加温工程の前に油改質剤を添加してもよい。【００７２】
この油改質方法は、改質対象が植物油に限らず、動物性油脂や鉱油であってもよい。また、この油改質方法は、廃食油にラードなどの動物性油脂が混在しているものであっても、それぞれの油脂を改質することができ、珪素の分離作用によって比重の異なる油脂ごとに分離して回収することができる。【００７３】
また、この油改質方法は、パラフィン（蝋）や重質油（オリノコ原油）、サンドオイルやオイルシェルなどの改質にも利用でき、重質油を低温流動化して軽質油に改質することができる。また、本発明の油改質方法は、上述の油分離方法と組み合わせて、オイルサンドのように固形物に油分が含有されている場合でも、油分を溶融し、固形分を凝集分離して油分を分離回収し、回収した油分を改質して低温流動化することができる。
【実施例３】
【００７４】
本発明の油改質方法は、燃料油に限らず、エンジンオイルなどの潤滑油、冷蔵庫やエアコンに使用されるコンプレッサーオイルなどの改質に用いてもよい。この油改質方法は、油を油分の溶融温度より高い温度に加温する加温工程と、前記油に、珪素及びカルシウムを含有する珪素含有溶質を酸溶媒に溶解した珪素ゾルを含む油改質剤を添加し、前記油の温度を油分の溶融温度より高い温度に維持して撹拌する改質工程と、を有し、前記油の摩擦抵抗を軽減させる。【００７５】
この油改質方法は、加温工程において、オイルを９０℃程度まで加温し、オイルに油改質剤を添加する。他の構成は、上記実施例と同様である。改質されたオイルは、適度な粘性を維持した上で流動性が向上し、摩擦抵抗が軽減されてエネルギーロスを大幅に軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、低コスト且つ簡易な方法によって、バイオディーゼル燃料の原料となる植物や動物性油脂、その他鉱油など油の流動性を向上させることが可能な油改質方法、その方法に用いられる油改質剤を提供するものとして有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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