(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥ（Ｆａｔｔｙ  Ａｃｉｄ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｅｓｔｅｒ；脂肪酸メチルエステル、以下同じ）を製造するＦＡＭＥ製造装置であって、
原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一反応部と、
該第一反応で得られた反応物と新たに供給された過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二反応部と、
を少なくとも備えるＦＡＭＥ製造装置。
【請求項２】
前記第一反応部内及び／又は前記第二反応部内に、加熱された油脂と過熱アルコール蒸気とを配管内で混合する配管内混合手段を備える請求項１記載のＦＡＭＥ製造装置。
【請求項３】
前記第一反応部及び／又は前記第二反応部で生成された反応物からＦＡＭＥを分離する分離手段、及び／又は、分離して得たＦＡＭＥを貯留する貯留槽を、前記アルコールの沸点以上の温度で保温する保温手段を備える請求項１又は請求項２記載のＦＡＭＥ製造装置。
【請求項４】
原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造方法であって、
原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一工程と、
該第一工程で得られた反応物と新たに供給された過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二工程と、
を少なくとも含むＦＡＭＥ製造方法。
【請求項５】
前記第一工程及び／又は前記第二工程において、
加熱された油脂と過熱アルコール蒸気とを配管内で混合する手順を含む請求項４記載のＦＡＭＥ製造方法。
【請求項６】
前記第一工程及び／又は前記第二工程で生成された反応物を、前記アルコールの沸点以上の温度で保温し、残留アルコールを除去する工程を含む請求項４又は請求項５記載のＦＡＭＥ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無触媒法の一つである過熱アルコール蒸気法に基づくＦＡＭＥ（Ｆａｔｔｙ  Ａｃｉｄ  Ｍｅｔｈｙｌ  Ｅｓｔｅｒ；脂肪酸メチルエステル、以下同じ）製造技術、即ち、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する技術などに関連する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の将来的な枯渇、政情不安定などによる燃料の供給変動リスクなどのエネルギーセキュリティーの観点から、また、地球温暖化などに対する環境負荷軽減の観点などから、代替エネルギーの開発が世界的に重要な課題となっている。
【０００３】
特に、エンジンの動力源など高熱量の燃料が必要な分野では、多くの場合、依然として、ガソリン・軽油など化石燃料由来の液体燃料が用いられている。そこで、ガソリン・軽油などに対する代替液体燃料の開発が世界各国で行われている。
【０００４】
油脂は、脂肪酸とグリセリンとのエステルであり、植物・動物に多く含有する。その主成分はトリグリセリドである。
【０００５】
動植物由来の油脂自体は粘性が高いため、例えば、それらの油脂を軽油代替燃料としてディーゼル自動車などに使用した場合、燃料ポンプに析出物が付着して燃料ポンプが作動しにくくなる、フィルターに目詰まりが生じる、などの不具合を生じる可能性がある。
【０００６】
そこで、油脂中のグリセリンをアルコールとエステル交換してＦＡＭＥを製造し、軽油代替燃料などとして利用する技術が普及している。
【０００７】
動植物由来のＦＡＭＥは、炭素数Ｃ１６〜Ｃ２２程度であり、かつ、油脂と比較して粘性が低くセタン価が高い。即ち、ＦＡＭＥは、軽油（Ｃ１２〜Ｃ２２）と炭素数がほぼ一致し、粘性・セタン価も軽油とほぼ同等であり、軽油代替燃料として利用できる。
【０００８】
加えて、ＦＡＭＥには、軽油と比較して、以下のような有利性がある。
ＦＡＭＥは、植物油脂・動物油脂・廃食油などから製造できる。即ち、再生産可能な燃料であり、化石燃料のような将来的な枯渇の可能性が低い。また、ＦＡＭＥはいわゆるカーボンニュートラルな燃料であるため、環境負荷を低減できる。廃食油からＦＡＭＥを製造した場合には、有用なリサイクル手法にもなりうる。その他、ＦＡＭＥは酸素原子を含むため、ＦＡＭＥを燃料として用いた場合、軽油の場合よりも、一酸化炭素、炭化水素、粒子状物質などの発生が低くでき、排ガスをクリーンにできる。
【０００９】
そのため、既に、複数の国において、ディーゼル自動車用燃料に使用する軽油に対し、２〜２０％のＦＡＭＥを添加することが行われている。また、世界各国において、１００％ＦＡＭＥに含有する成分の規格化・准規格化が進んでおり（ニート規格）、軽油代替燃料として１００％ＦＡＭＥを用いることについても、政策面・技術面の両方から検討が始まっている。
【００１０】
ＦＡＭＥの製造手段として、アルカリ触媒法、固体触媒法、酵素法、超臨界法、過熱アルコール蒸気法などが知られている。アルカリ触媒法、固体触媒法、酵素法は、触媒を用いてＦＡＭＥを製造する方法であり、超臨界法、過熱アルコール蒸気法は、無触媒でＦＡＭＥを製造する方法である。
【００１１】
アルカリ触媒法は、油脂とアルコールに水酸化カリウムなどを添加して５０〜６０℃で加熱処理する方法で、最も広く用いられている方法である（特許文献１〜４など参照）。固体触媒法は、油脂に溶けない固体触媒を用いる方法である（特許文献５など参照）。酵素法は、酵素を触媒として常温・常圧の条件下で緩やかにエステル交換を進行させ、ＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献６など参照）。
【００１２】
超臨界法は、２３９℃以上、８．１ＭＰａ以上の高温・高圧条件下で超臨界状態になったアルコールを用いてＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献７〜９など参照）。過熱アルコール蒸気法は、高温・常圧条件下で、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献１０など参照）。
【特許文献１】特開２００７−２１１１３９号公報
【特許文献２】特開２００８−２３１３４５号公報
【特許文献３】特開２００８−２４８４１号公報
【特許文献４】特開２００８−１８５６号公報
【特許文献５】特開２００７−２２９８８号公報
【特許文献６】特開２００６−２８８２２８号公報
【特許文献７】特開２００７−１０６６８９号公報
【特許文献８】特開２００８−１０６０９７号公報
【特許文献９】特開２００６−１８８５９０号公報
【特許文献１０】特開２００６−２８１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造技術において、ＦＡＭＥの収率を向上させることなどを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らの検討により、単に、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合するだけでは、遊離脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドなどの不純物が多く生成され、ＦＡＭＥの収率は８０〜９０％程度であることが明らかになった。
【００１５】
それに対し、本発明者らは、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で反応させた後、その反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で再反応させることで、ＦＡＭＥの収率を９５％以上に向上できることを新規に見出した。
【００１６】
そこで、本発明では、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造装置であって、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一反応部と、その反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二反応部と、を少なくとも備えるＦＡＭＥ製造装置を提供する。
【００１７】
原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一工程と、その反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二工程との二段反応でＦＡＭＥを製造することにより、不純物を再反応させることができ、ＦＡＭＥの収率を９５％以上に向上できる。従って、モノグリセリド・ジグリセリドの残留量、酸度（遊離脂肪酸）など、世界各国でそれぞれ定められた１００％ＦＡＭＥに対する規格（ニート規格）の各基準値を満たすことができる。
【００１８】
このＦＡＭＥ製造装置は、第一反応部内及び／又は第二反応部内に、加熱された油脂（原料油脂、第一反応の反応物中の油脂など）と過熱アルコール蒸気とを配管内で混合する配管内混合手段を備える構成にしてもよい。
【００１９】
例えば、配管内混合手段として、管内部がスパイラル状に加工されたラインミキサーを用いて、加熱された油脂と過熱アルコール蒸気とを配管内で２００〜３００℃条件下、混合し、該管内でエステル交換反応を進行させることにより、ＦＡＭＥの収率を向上させ、かつ、第一反応部・第二反応部の反応槽を小型化又は省略化できる。これにより、設備の簡略化・低コスト化及びランニングコストの抑制を図ることができる。
【００２０】
また、このＦＡＭＥ製造装置は、第一反応部及び／又は第二反応部で生成された反応物からＦＡＭＥを分離する分離手段、及び／又は、分離して得たＦＡＭＥを貯留する貯留槽を、アルコールの沸点以上の温度に保温する保温手段を備える構成にしてもよい。
【００２１】
分離手段・貯留槽などをアルコールの沸点以上の温度に保温することにより、アルコールを蒸発させることができる。これにより、最終生成物へのアルコールの残留を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造技術において、ＦＡＭＥの収率を向上でき、高純度なＦＡＭＥを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
＜本発明に係るＦＡＭＥ製造装置について＞
本発明に係るＦＡＭＥ製造装置は、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する装置であって、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一反応部と、該反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二反応部と、を少なくとも備えるものを全て包含する。
【００２４】
以下、図１〜図３を用いて、本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の例を説明する。なお、本発明は、これらの構成のもののみに狭く限定されない。
【００２５】
図１は、本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの例を示す概略図である。なお、図中、破線は主にアルコールのフローを示す（以下、図２〜図４において同じ）。
【００２６】
原料油脂は、まず、油脂槽１に投入される。
【００２７】
原料油脂として、例えば、大豆油、パーム油、菜種油、ひまわり油、ピーナッツ油、綿実油、ヤシ油、ヤトロファ油、コーン油、サフラワー油（紅花油）、ごま油、オリーブ油、亜麻仁油（リンシードオイル）、ココナッツ油、カシ油、アーモンド油、アボガド油、ヘーゼルナッツ油、ウォルナッツ油、グレープシード油などの植物油脂、牛脂、ラード、馬油、獣脂、ミンク油、羊油、鶏油、バター、蚕蛾油、卵油、イワシ油、サバ油、サメ油、鯨油、肝油などの動物油脂、家庭・飲食店などで調理などに使われた廃食油などが挙げられる。
【００２８】
原料油脂を油脂槽１に投入する前又は後に、前処理として、フィルターなどを用いて、雑物・水分などを除去してもよい。これにより、反応効率の向上、装置の安定稼動を図ることができる。
【００２９】
次に、油脂加熱槽２に供給され、常圧雰囲気下で２００〜３００℃に加熱された後、第一反応槽６１へ送られる。なお、油脂は常圧雰囲気下で２００〜３００℃の条件の場合、液体である。
【００３０】
一方、アルコールは、まず、アルコール槽３に投入される。次に、アルコール蒸発槽４に供給され、ここでアルコールの沸点以上の温度（メタノールの場合、常圧雰囲気下で約６５℃以上）に加熱され、蒸発する。ここで、そのアルコール蒸気を脱水カラムなどに通し、水分を除去してもよい。
【００３１】
次に、そのアルコール蒸気をアルコール蒸気過熱槽５に供給し、常圧雰囲気下で２００〜３００℃に過熱し、その過熱アルコール蒸気を第一反応槽６１に供給する。または、そのアルコール蒸気をアルコール蒸気過熱槽５に供給し、常圧雰囲気下で１８０〜２５０℃に過熱し、その過熱アルコール蒸気を第二反応槽７１に供給する。
【００３２】
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどの炭素数１〜３の脂肪族アルコール又はそれらの２種以上の混合物が挙げられ、メタノール又はエタノールが好ましく、メタノールが最も好ましい。
【００３３】
第一反応槽６１は、図１のＦＡＭＥ製造装置Ａにおいて第一反応部６を構成する部位である。常圧雰囲気下で、第一反応槽６１に貯留する２００〜３００℃の油脂に２００〜３００℃の過熱アルコール蒸気を吹き込むなどすることにより、加熱処理した原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合し、エステル交換反応を進行させる。
【００３４】
この反応により、ＦＡＭＥ、脂肪酸、メタノール、グリセリン、水分などが気体の状態で生成され、第二反応槽７１に供給される。
【００３５】
第二反応槽７１は、図１のＦＡＭＥ製造装置Ａにおいて第二反応部７を構成する部位である。常圧雰囲気下で、第一反応槽６１から供給された反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合し、エステル交換の再反応を進行させる。
【００３６】
この反応により、脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドなどの不純物を再反応させることができ、ＦＡＭＥの収率を向上できる。
【００３７】
なお、第一反応槽６１及び第二反応槽７１に、例えば、邪魔板、ラシヒリングなどの充填部材を備える構成にすることにより、反応効率を向上できる。
【００３８】
次に、第二反応槽７１で気体の状態で生成された反応物から、分離手段８によって各成分を分離し、貯留槽９へ供給する。
【００３９】
分離手段８は、例えば、アルコールとその他の成分とを分離するコンデンサー８１及びサイクロン８２、並びに、グリセリンとその他の成分を分離する比重分離槽８３で構成することができる。
【００４０】
コンデンサー８１及びサイクロン８２は、第二反応槽７１で気体の状態で生成された反応物から、アルコールとその他の成分とを分離する。そのアルコールを、アルコール蒸気循環手段８４により、アルコール蒸気過熱槽５へ供給し、再利用してもよい。なお、アルコール蒸気循環手段８４には、公知のポンプなどを用いることができる。
【００４１】
アルコール以外のその他の成分には、ＦＡＭＥ、グリセリンなどが含まれる。比重分離槽８３は、比重分離により、ＦＡＭＥなどとグリセリンとを分離し、ＦＡＭＥを貯留槽９１に、グリセリンを貯留槽９２に、それぞれ供給する。これにより、それぞれ、高品質なＦＡＭＥ及びグリセリンを得ることができる。
【００４２】
比重分離槽８３で分離されたグリセリン以外のその他の成分（ＦＡＭＥなどを含有する成分）を、ＦＡＭＥ循環手段（図示せず、例えば、後述する実施例１における図４中、ＦＡＭＥ還流ポンプ８５を参照）を用いて第二反応槽７１に再び供給する構成にしてもよい。これにより、エステル交換の再反応をさらに一又は複数回行うことができる。なお、ＦＡＭＥ循環手段には、公知のポンプなどを用いることができる。
【００４３】
分離手段８及び／又は貯留槽９を、アルコールの沸点以上の温度に保温する保温手段を備える構成にしてもよい。これにより、最終生成物へのアルコールの残留を抑制できる。
【００４４】
本発明に係るＦＡＭＥ製造装置は、連続的にＦＡＭＥを製造できるという点から、図１のように、第一反応部６と第二反応部７をそれぞれ別の反応槽（符号６１、７１）で構成した場合の方が好適である。但し、第一反応部６と第二反応部７を同一の反応槽で構成した場合についても、本発明に包含される。
【００４５】
図２は、本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの別の例を示す概略図である。
【００４６】
図２のＦＡＭＥ製造装置Ａ’は、第一反応槽６１と第二反応槽７１との間にも、分離手段８’を備える。
【００４７】
分離手段８’は、前記と同様、例えば、アルコールとその他の成分とを分離するコンデンサー８１’及びサイクロン８２’、並びに、グリセリンとその他の成分を分離する比重分離槽８３’で構成することができる。
【００４８】
コンデンサー８１’及びサイクロン８２’は、第一反応槽６１で気体の状態で生成された反応物から、アルコールとその他の成分とを分離する。そのアルコールは、アルコール蒸気過熱槽５’に供給され、常圧雰囲気下で１８０〜２５０℃に過熱され、第二反応槽７１に供給される。
【００４９】
比重分離槽８３’は、比重分離により、グリセリンとその他の成分とを分離する。グリセリン以外のその他の成分には、ＦＡＭＥ、遊離脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドなどが含有する。それらの成分を第二反応槽７１に供給し、エステル交換の再反応を進行させる。
【００５０】
この反応により、脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドなどの不純物を再反応させることができ、ＦＡＭＥの収率を向上できる。
【００５１】
図３は、本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの別の例を示す概略図である。
【００５２】
図３のＦＡＭＥ製造装置Ｂは、第一反応部６内に、加熱された油脂と過熱アルコール蒸気とを配管内で混合する配管内混合手段６２を備える。配管内混合手段６２として、例えば、管内部がスパイラル状に加工されたラインミキサーを用いることができる。
【００５３】
例えば、油脂加熱槽２において常圧雰囲気下２００〜３００℃に加熱された油脂と、アルコール蒸気過熱槽５において常圧雰囲気下２００〜３００℃に過熱した過熱アルコール蒸気とを配管内混合手段６２で混合し、エゼクター６３などを用いて、その混合物を第一反応槽６１に噴射・供給する。これにより、油脂とアルコールの接触面積を増大させ、反応速度を高めることができ、かつ、ＦＡＭＥの収率を向上させることができる。
【００５４】
図３のＦＡＭＥ製造装置Ｂでは、反応せずに第一反応槽６１に貯留した油脂を、液体循環手段６４により配管内混合手段６２に供給し、過熱アルコール蒸気と再混合する。これにより、油脂の利用を効率化できる。なお、液体循環手段６４には、公知のポンプなどを用いることができる。
【００５５】
また、配管内混合手段６２をアルコール自給式にすることにより、アルコール蒸気循環手段が不要になり、省エネルギー化が可能になる。
【００５６】
なお、図３のＦＡＭＥ製造装置Ｂは、第一反応部６内に配管内混合手段６２などを備える構成であるが、本発明はそれのみに狭く限定されない。即ち、例えば、第二反応部７内、又は、第一反応部６内及び第二反応部７内の両方に同様の構成を有するものについても本発明に包含される。
【００５７】
＜本発明に係るＦＡＭＥ製造方法について＞
本発明に係るＦＡＭＥ製造方法は、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する方法であって、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する第一工程と、該反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する第二工程と、を少なくとも含むものを全て包含する。
【００５８】
第一工程では、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合する。
【００５９】
例えば、原料油脂を、前処理として雑物・水分などを除去した後、常圧雰囲気下で２００〜３００℃に加熱する。次に、常圧雰囲気下で２００〜３００℃の過熱アルコール蒸気をその原料油脂に吹き込むなどし、エステル交換反応を進行させる。
【００６０】
この反応により、８０〜９０％の純度のＦＡＭＥを得ることができる。この反応物には、ＦＡＭＥのほかに、遊離脂肪酸、モノグリセリド、ジグリセリドなどの不純物が含有する。
【００６１】
第二工程では、第一工程で得られた反応物と過熱アルコール蒸気とを１８０〜２５０℃条件下で混合する。
【００６２】
例えば、第一工程で得られた反応物に常圧雰囲気下で１８０〜２５０℃の過熱アルコール蒸気をその原料油脂に吹き込むなどし、エステル交換の再反応を進行させる。この反応により、９５％以上の純度のＦＡＭＥを得ることができる。
【００６３】
第二工程における反応温度は、温度が高いほど反応速度が速くなるが、２５０℃を超えるとモノグリセリドなどの生成が多くなり、ＦＡＭＥの収率が低くなる。一方、１８０℃よりも温度が低いと、ＦＡＭＥ生成量が極端に低下する。従って、１８０〜２５０℃が好適であり、２００〜２５０℃がより好適であり、２２０〜２５０℃が最も好適である。
【００６４】
なお、第一工程及び／又は第二工程において、加熱された油脂と過熱アルコール蒸気とを配管内で混合する手順を含んでもよい。これにより、ＦＡＭＥの収率を向上できる。
【００６５】
また、第一工程及び／又は第二工程で生成された反応物を、アルコールの沸点以上の温度で保温する手順を含んでもよい。これにより、残留アルコールを簡易に除去でき、また、負圧条件にすることにより、より効率的にアルコールを除去できる。
【００６６】
＜本発明に係るＦＡＭＥについて＞
本発明に係るＦＡＭＥは、上述のＦＡＭＥ製造装置又はＦＡＭＥ製造方法で生成されたものを全て包含する。
【００６７】
本発明に係るＦＡＭＥは、触媒を使用していないため触媒由来の物質を一切含有しない、ＦＡＭＥの純度が９５％以上である、遊離脂肪酸の含有率が４％以内である、モノグリセリドを０．８％以下、ジグリセリドを０．２％以下含有し、トリグリセリドをほとんど含有しない、という特徴を有する。なお、使用した原料油脂により若干異なる場合がある。
【実施例１】
【００６８】
実施例１では、試作装置を用いて、二段反応によるＦＡＭＥ製造試験を行った。
【００６９】
試作装置の概略図を図４に示す。
【００７０】
試作装置の構成は、図１及び図２で示した装置とほぼ同じである。試作装置では、油脂加熱槽２から反応槽６０に供給された油脂を原料油脂循環ポンプ２１で循環させる構成である点、第一反応部６及び第二反応部７に同一の反応槽６０を用いている点、第一反応で得られた反応物をＦＡＭＥ還流ポンプ８５で反応槽６０に再供給している点で、図１などのＦＡＭＥ製造装置と構成が異なる。
【００７１】
廃パーム油を主成分とする廃食油を試作装置に投入し、油脂加熱槽２で２７０℃に加熱し、反応槽６０に供給するとともに、原料油脂循環ポンプ２１で油脂を循環させ、油脂の温度を維持させた。そこに、２７０℃の過熱メタノール蒸気を３時間吹き込み、第一反応を進行させた。
【００７２】
次に、ＦＡＭＥ還流ポンプ８５により、第一反応で得られた反応物を同一の反応槽６０に供給し、各温度の過熱メタノール蒸気を３時間吹き込み、第二反応を進行させた。
【００７３】
第一反応及び第二反応で得られた反応物の組成分析をＴＬＣ−ＦＩＤ法（Ｔｈｉｎ−ｌａｙｅｒ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｆｌａｍｅ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  ｍｅｔｈｏｄ；薄層クロマトグラフィー−水素炎イオン化法）で行った。
【００７４】
結果を図５及び図６に示す。ぞれぞれ、図５は、各反応温度における第二反応時のＦＡＭＥ濃度を示すグラフ、図６は、各反応温度における第二反応時の不純物濃度を示すグラフである。
【００７５】
図５の各棒線は各反応温度（再製造温度）における第二反応時のＦＡＭＥ濃度を、「粗ＦＡＭＥ」の棒線は第一反応で得られた反応物のＦＡＭＥ濃度を、縦軸はＦＡＭＥ濃度（収率；％）をそれぞれ表す。なお、図中の点線は、日本におけるニート規格の下限値を示す。
【００７６】
図６の各棒線は各反応温度（再製造温度）における第二反応時の値を示し、左からそれぞれ水分濃度（符号１）、遊離脂肪酸濃度（ＦＦＡ；符号２）、トリグリセリド濃度（ＴＧ；符号３）、ジグリセリド濃度（ＤＧ；符号４）、モノグリセリド濃度（ＭＧ；符号５）を表す。「粗ＦＡＭＥ」の各棒線は第一反応で得られた反応物の各成分濃度を、縦軸は各成分濃度（％）をそれぞれ表す。その他、図中の点線は、各成分についての日本におけるニート規格の上限値を示す。
【００７７】
図５に示す通り、第一反応におけるＦＡＭＥ濃度（収率）は９０％以下だったのに対し、第二反応を行った場合、２００℃〜２３０℃で再反応を行った時にはＦＡＭＥ濃度が９６．５％以上であった。一方、２６０℃で再反応を行った時には、２００℃〜２３０℃で再反応を行った時と比較して、ＦＡＭＥ濃度が低かった。
【００７８】
図６に示す通り、第一反応で得られた反応物では、遊離脂肪酸、ジグリセリド、モノグリセリドの含有率が高かったのに対し、第二反応を行った場合、２００℃〜２３０℃で再反応を行った時にはそれらの不純物の濃度が低かった。一方、２６０℃で再反応を行った時には、２００℃〜２３０℃で再反応を行った時と比較して、それらの不純物の濃度が高くなった。
【００７９】
以上の結果は、常圧雰囲気下１８０〜２５０℃で第二反応を行うことにより、ＦＡＭＥの収率を向上でき、不純物の生成を抑制できることを示す。
【００８０】
なお、第二反応におけるＦＡＭＥ製造速度（反応の進行速度）は、反応温度が高いほど反応速度が速かった。即ち、反応温度が２００℃の場合には製造速度が約３００Ｌ／日であったのに対し、反応温度が１０℃上がると製造速度が比例的に約１７０Ｌ／日増加し、反応温度が２３０℃の場合には製造速度が約８００Ｌ／日であった。
【００８１】
この結果は、第二反応を行う場合、常圧雰囲気下１８０〜２５０℃の範囲であれば、温度が高い方がより好適であることを示唆する。即ち、第二反応における反応温度は、１８０〜２５０℃が好適であり、２００〜２５０℃がより好適であり、２２０〜２５０℃が最も好適であることを示唆する。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
従来、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造技術では、ＦＡＭＥの収率、純度が充分でないという課題があった。それに対し、本発明は、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造技術において、ＦＡＭＥの収率を向上でき、高純度なＦＡＭＥを得ることができる。従って、本発明は有用である。
【００８３】
アルカリ触媒法によるＦＡＭＥ製造は、遊離脂肪酸とけん化反応し収率が低下する、生成物から触媒を除去する工程が別途必要となる、触媒が残存するためグリセリンの再利用が困難である、生成する遊離脂肪酸が触媒作用を阻害する、などの問題がある。酵素法によるＦＡＭＥ製造は、生物反応によるため収率の向上が困難である、酵素の価格が高い、などの問題がある。超臨界法によるＦＡＭＥ製造は、高温・高圧による設備費用・運転費用が高いという問題がある。
【００８４】
それに対し、本発明に係る手段は、触媒を利用しない、常圧での反応が可能であるため、装置の低コスト化、安全性の向上が可能である、触媒を使用しないため遊離脂肪酸を含む油脂を原料として用いることができる、などの有利性がある。
【００８５】
また、触媒を用いないので、比較的高品質のグリセリンを生成できる。従って、グリセリンの再利用という観点からも、本発明は有用である。
【００８６】
本発明により製造されたＦＡＭＥは、バイオディーゼル燃料として、軽油代替燃料などにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの例を示す概略図。
【図２】本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの別の例を示す概略図（第一反応槽６１と第二反応槽７１との間にも分離手段８’を備える場合）。
【図３】本発明に係るＦＡＭＥ製造装置の構成及び製造フローの別の例を示す概略図（配管内混合手段６２を備える場合）。
【図４】実施例１における試作装置の概略図。
【図５】実施例１において、各反応温度における第二反応時のＦＡＭＥ濃度を示すグラフ。
【図６】実施例１において、各反応温度における第二反応時の不純物濃度を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８８】
１    油脂槽
２    油脂加熱槽
３    アルコール槽
４    アルコール蒸発槽
５    アルコール蒸気過熱槽
５’  アルコール蒸気過熱槽
６    第一反応部（反応槽）
６１  第一反応槽
６２  配管内混合手段
６３  エゼクター
６４  液体循環手段
７    第二反応部
７１  第二反応槽
８    分離手段
８１  コンデンサー
８２  サイクロン
８３  比重分離槽
８４  アルコール蒸気循環手段
８５  ＦＡＭＥ還流ポンプ（ＦＡＭＥ循環手段）
９    貯留槽
９１  ＦＡＭＥ貯留槽
９２  グリセリン貯留槽
【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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