(57)【要約】【課題】副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無いバイオ燃料の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るバイオ燃料の製造方法は、パーム酸油を加温する加温工程と、加温されたパーム酸油に第一混合処理によって溶媒を混合しバイオパーム燃料とする第一混合工程と、液体化パーム酸油に第二混合処理によって液体化石燃料を混合しバイオパーム混合燃料とする第二混合行程と、を有することを特徴とする。このようなものであれば、副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無いバイオ燃料の製造方法を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーム酸油を加温する加温工程と、
加温されたパーム酸油に溶媒を混合し液状をなすバイオパーム燃料とする第一混合工程と、
を具備することを特徴とするバイオ燃料の製造方法。
【請求項２】
前記バイオ燃料が、液体化石燃料に混合される第二混合行程を経ることによりバイオ混合燃料が製造され得る請求項１記載のバイオ燃料の製造方法。
【請求項３】
前記第一混合処理が、前記パーム酸油及び前記溶媒を攪拌しながら混合する攪拌混合処理である１〜３の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
【請求項４】
前記溶媒が、アルコールである請求項１又は２記載のバイオ燃料の製造方法。
【請求項５】
前記第二混合処理が、前記バイオ燃料及び前記液体化石燃料に超音波を照射する超音波照射工程を含む請求項１〜４の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
【請求項６】
前記第二混合処理が、固定歯と回転歯の組み合わせによって粒子径を調整する粒子径調整工程を含む請求項１〜５の何れかに記載のバイオ燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーム残渣を用いたバイオ燃料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオディーゼル燃料と称されるバイオ燃料の製造方法として、廃油を濾過した後、メタノール及び触媒を用いてエステル交換反応を起こし、しかる後に不要物を分離するために静置したり、洗浄や濾過を行ったりすることによってバイオディーゼル燃料を得るといった方法が周知である。
【０００３】
しかし、斯かる方法の問題点として、装置導入コストが高い、副生されるグリセリンなどの処理費用が必要、廃液、廃薬品の管理コスト、廃棄コストが高い、新興国では分別の仕組みが無いため混合廃油が一般的であり、従来の再処理プロセスではリサイクルが出来ない、といった種々の問題が指摘されてきた。
【０００４】
また近年では、特許文献１のもののように、触媒として生石灰を用いることや、反応時の熱源として、製鉄所その他の工場で発生する廃熱を利用するという手法により、油脂類からより効率良くバイオディーゼル燃料を得ようとする技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１７０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解消することを目的としており、副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無いバイオ燃料の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００８】
すなわち、本発明に係るバイオ燃料の製造方法は、パーム酸油を加温する加温工程と、加温されたパーム酸油に溶媒を混合し液状をなすバイオパーム燃料とする第一混合工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無いバイオ燃料の製造方法を提供することができる。
【００１０】
また、既存の燃料の代替として有効に適用され得るとともに当該既存の燃料よりも優れた特性を有するバイオ混合燃料を得るようにするために本発明に係るバイオ燃料の製造方法は、液体化石燃料に混合される第二混合行程を経ることによりバイオ混合燃料が製造され得ることを特徴とする。
【００１１】
そして、パーム酸油と溶媒とを効率良く混合させるためには、第一混合処理を、パーム酸油及び溶媒を攪拌しながら混合する攪拌混合処理とすることが好ましい。
【００１２】
また、更に第一混合処理の効率を向上させるためには、溶媒をアルコール等とすることが望ましい。ここで、「アルコール等」とは、種々のアルコールのみならず、ｎ−ヘキサン等の有機溶媒をも含む概念である。
【００１３】
そして、バイオ燃料を既存の液体化石燃料を代替するために利用するためには、第二混
合処理を液体化石燃料に混合し、バイオパーム燃料を液体化石燃料中に適切に混合、分散させて保持するため、超音波を照射する超音波照射工程または固定歯と回転歯の組み合わせによって粒子径を調整する工程を含むものとすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、以上説明したものであるから、副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無いバイオ燃料の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る工程説明図。
【図２】図１の工程を行い得る施設を模式的に示す説明図。
【図３】同実施形態に係る第一混合工程に適用される装置の外観図。
【図４】同要部の説明図。
【図５】同上。
【図６】同上。
【図７】本発明の実施例に係る図。
【図８】同上。
【図９】同上。
【図１０】同上。
【図１１】同上。
【図１２】同上。
【図１３】同上。
【図１４】同上。
【図１５】同上。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図６を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態に係るバイオ燃料の製造方法は、主に発展途上国で利用されている、パーム油の残渣由来のパーム残渣由来のパーム酸油を燃焼用燃料であるバイオ燃料として利用するためのものである。また本実施形態では、当該バイオ燃料を他の燃料と混合することにより、軽油やＡ重油と言った液体化石燃料の代替となり得るバイオ混合燃料を製造することを目的としている。
【００１８】
ここで、パーム酸油とは遊離脂肪酸（Ｆｒｅｅ Ｆａｔｔｙ Ａｃｉｄ：ＦＦＡ）を多く含み非食用で、代表的な用途は粗石鹸または肥料に限定され、主に発展途上国で利用されるものである。
このパーム酸油は、常温で固体であり、特有のにおいを放つ。加熱すると液化するが、常温になるとすぐに固化する。ＧＣＭＳとＤＳＣで成分を調べた結果、定性できた主な成分はパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ、融点：６２．９℃）とオレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ、融点:１６．３℃）と推定される。
【００１９】
本実施形態に係るバイオ燃料の製造方法は、パーム酸油を加温する加温工程ＳＰ１と、加温されたパーム酸油に溶媒を混合し液状をなすバイオパーム燃料とする第一混合工程ＳＰ２とを具備することを特徴とする。
【００２０】
以下、本実施形態に係る製造方法について説明する。
【００２１】
本実施形態に係るバイオ燃料の製造方法は、図１の示す本実施形態に係るバイオ混合燃料の製造方法の一環として実施される。
【００２２】
このバイオ混合燃料の製造方法は、パーム酸油を加温する加温工程ＳＰ１と、加温工程ＳＰ１により加温されたパーム酸油に例えばアルコールを混合することにより液状をなすバイオパーム燃料とする第一混合工程ＳＰ２と、この第一混合工程ＳＰ２により製造されたバイオ燃料に対し液体化石燃料を混合する第二混合工程ＳＰ３とを有している。
【００２３】
加温工程ＳＰ１は、パーム酸油を、例えば７０℃〜９０℃、望ましくは８０℃程度に加温する工程である。
【００２４】
第一混合工程ＳＰ２は、加温工程ＳＰ１により加温されたパーム酸油に、本実施形態に係る混合装置１より混合し、液状をなすバイオ燃料とする工程である。当該混合装置１については後述する。また本実施形態では溶媒の一例として工業用アルコール、具体的には工業用エタノールを使用している。また、当該溶媒として別途バイオエタノールを使用すれば、本実施形態に係るバイオ燃料は１００％のバイオマス由来の代替え燃料となり、さらなる環境負荷の低減に資する。
【００２５】
第二混合工程ＳＰ３は、第一混合工程ＳＰ２により製造されたバイオ燃料に対し、単体で燃料として利用され得る液体化石燃料である軽油或いはＡ重油を混合することにより、バイオパーム燃料とも称されるバイオ混合燃料を製造する工程である。当該第二混合工程ＳＰ３は、加温工程ＳＰ１においてパーム酸油が加温された温度がある程度保持されながらバイオ燃料及び液体化石燃料を混合しつつ超音波を照射する超音波照射工程が含まれる。
【００２６】
続いて、当該バイオ混合燃料の製造方法を商業化ベースで実現し得るフローを図２に図示する。同図のフローを実現することにより、一日１０ｔのバイオ混合燃料を製造することができる。
【００２７】
図３〜図６に、上記第一混合工程ＳＰ２に用い得る混合装置１を示す。当該混合装置１は、図２のフロー図にて「ＰＡＯナノ化混合装置」と記載されているものに相当するものであり、商業化ベースでのバイオ燃料の製造を実現するためのものである。図３は当該混合装置１の全体図、図４は要部１０の模式的な断面図、図５は同要部１０の上部の蓋部分を取り外した外観図、図６は蓋部の底面図である。
【００２８】
図４〜図６に示すように、混合装置１は、少なくともその要部１０が、パーム酸油を導入する油導入部１１と、溶媒であるアルコールを導入する溶媒導入部１２と、これらパーム酸油及びアルコールを攪拌、せん断しつつ混合する攪拌混合部１３と、パーム酸油及びアルコールが混合された液状をなすバイオ燃料を吐出する吐出部１４とを具備している。本実施形態では当該混合装置１の要部１０をインライン式により実現している。特に本実施形態では、上から下へ流れるように導入されるパーム酸油に対し導入口付近で複数からインジェクター穴１５を介してアルコールが噴射され、しかる後、概略ラビリンス構造をなす攪拌混合部１３を通って吐出部１４へと吐出される構成を適用するという構造をなす。そして攪拌混合部１３では数段階のせん断を一回の通過すなわち１クールにて行い得るものとしているので、時間当たりの処理量の増大に資するものとなっている。
【００２９】
また本実施形態では、上述した第二混合工程ＳＰ３において、上述の通り温度を所定の温度としつつ、超音波を照射したり固定歯と回転歯の組み合わせによって粒子径を調整したりしながら混合を行うものであるが、保持される温度や超音波のパルス及び出力並びに固定歯、回転歯の具体的形状等は、混合しようとする液体化石燃料に応じて適宜変更し得る。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係るバイオ燃料の製造方法では、副生物の生成が無く、酸、アルカリ触媒を用いずに取り扱いが容易であり、副生される産業廃棄物が無い態様が実現されている。
【００３１】
また、既存の燃料の代替として有効に適用され得るとともに当該既存の燃料よりも優れた特性を有するバイオ混合燃料を得るようにするために本実施形態では、バイオ燃料は、軽油やＡ重油といった液体化石燃料に混合される第二混合行程を経ることによりそれら液体化石燃料の代替となり得るバイオ混合燃料を製造するものとしている。
【００３２】
そして、パーム酸油と溶媒とを効率良く混合させるため本実施形態では、第一混合処理において図３〜図６に示す混合装置１を用い、パーム酸油及び溶媒をせん断しながら混合するせん断混合・分散処理を施している。
【００３３】
また、更に第一混合処理の効率を向上させるためには、溶媒をアルコール、その一例として具体的には人体への影響が少ない工業用エタノールとしている。
【００３４】
そして、バイオパーム燃料を既存の液体化石燃料の代替として、より好適に適用させるために、すなわちより効率良く混合させるために本実施形態では、第二混合処理を、バイオパーム燃料及び液体化石燃料に超音波を照射する超音波照射工程や、固定歯と回転歯の組み合わせによって粒子径を調整する工程を含むものとしている。
【００３５】
上述のようにして製造されたバイオパーム燃料とも称されるバイオ混合燃料は、内燃機関やバーナの燃料として用いた場合、算出されるガス中のＮＯｘは約２５％低減され、煤塵すなわち粒子状物質が約７０〜１００％軽減された。当該バイオ混合燃料の具体的な特性については後の実施例において詳述する。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３７】
その他の詳細な構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明の一実施例について説明する。本実施例では、上記実施形態によって得られたバイオ混合燃料たるバイオパーム燃料の、主に軽油並びにＡ重油の代替燃料としての有用性について記載していく。なお当該実施例は本発明を何ら限定するものではない。
【００３９】
パーム油の残渣としてパーム酸油（Ｐａｌｍ  Ａｃｉｄ  Ｏｉｌ：ＰＡＯ）が排出されている。パーム酸油は遊離脂肪酸（Ｆｒｅｅ  Ｆａｔｔｙ  Ａｃｉｄ：  ＦＦＡ）を多く含むため非食用であり、代表的な用途は粗石鹸または肥料に限定され、主に発展途上国で利用されている。一方、植物油を燃焼用燃料として有効利用するためには、一旦植物油をバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ（登録商標））に変換して使用されるケースが多い。植物油の利用は化石燃料の使用を控えることやカーボンニュートラルという観点では有効である。ただし、実際にはコスト、燃料安定性、アフターケアの面で課題が残る。バイオディーゼル燃料の主な生成方法としてアルカリ触媒法が挙げられるが、これはＦＦＡが約２〜３％の植物油等を脂肪酸メチルエステルへ変換している。この方法は容易ではあるが、アルカリ触媒やメタノール等の劇薬の使用や粗グリセリンの発生が避けられない。またＰＡＯには約３０％〜８０％のＦＦＡが含まれていると考えられ、この状態でアルカリ触媒法を用いてバイオディーゼル燃料を作ると、ＦＦＡとアルカリ触媒が反応して石鹸ができる。そのため、ＦＦＡをエステル化してからエステル交換反応を行うなど、反応工程を増やす必要がある。また、試料によって、その都度、触媒やメタノールの分量を変えなければならない。したがって、アルカリ触媒法におけるＰＡＯのバイオディーゼル燃料化は非効率であり、他の方法でバイオディーゼル燃料への改質を行うにしても時間とコストの両方を削減することは難しい。
【００４０】
そこで本研究では、バイオディーゼル燃料のようにＰＡＯを改質し単体で使用するのではなく、ＰＡＯを軽油やＡ重油に混合して燃料化する方法を検討した。また混合燃料作製は触媒利用や副産物の生成を排除し、溶媒と超音波照射による短時間での燃料化を目指した。本研究では、（１）ＰＡＯの物性、（２）ＰＡＯと軽油またはＡ重油による混合燃料作製、（３）ＰＡＯ混合燃料の低温安定性評価、（４）拡散バーナによるＰＡＯ混合燃料の燃焼特性、（５）ＰＡＯ混合燃料によるＮＯ還元について実験を行い、ＰＡＯ混合燃料の有用性について調べた。
【００４１】
２．  実験装置および方法 
はじめに、ＰＡＯの物性を調べるため、ガスクロマトグラフ質量分析計(ＧＣＭＳ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＧＣＭＳ−ＱＰ２０１０)にて成分分析を行った。またＰＡＯは多成分から構成され、融点の高い化学種が含有されていることが予想される。定性分析の正確性を向上させるため、示査走査熱量分析計（Ｓｈｉｍａｄｚｕ、ＤＳＣ−６０）を用いて、構成試料の融点を調べＧＣＭＳの分析結果と比較した。ＰＡＯの総発熱量は自動ボンベ熱量計（（株）吉田製作所１０１３−Ｈ）で測定した。 
【００４２】
ＰＡＯは燃料中にＦＦＡを多く含んでいるため、中和滴定法（ＪＩＳ  Ｋ  ００７０―１９９２）によって、酸価（Ａ）を調べ、式（１）によって、ＦＦＡを算出した。
【００４３】
Ｆａ＝Ａ×ＦＡ
ただし、ＦＦＡ：遊離脂肪酸含有率（％）、Ａ：酸価、Ｆａ：遊離脂肪酸の換算係数
【００４４】
次にＰＡＯ混合燃料はＰＡＯと溶剤と軽油またはＡ重油を混合し、超音波ホモジナイザー(Ｑｓｏｎｉｃａ、Ｑ５００)によって分散処理を行った。燃焼実験用燃料の照射条件はＰＡＯ混合燃料２ｌに対して、冷却しながら２０分間のパルス照射、出力：９０％とした。本実験ではＰＡＯの混合割合を２０％とした。
【００４５】
ＰＡＯ混合燃料の物性評価について、総発熱量は自動ボンベ熱量計（（株）吉田製作所１０１３−Ｈ）で測定し、動粘度はレッドウッド粘度計（Ｓｈｉｍａｄｚｕ、１号型）で、燃料中の水分については微量水分計（（株）ダイアインスツルメンツ、ＣＡ−２１）で測定した。
【００４６】
また、ＰＡＯ混合燃料に分散しているＰＡＯ粒子の粒径をレーザ回折式粒度分布測定装置（Ｓｈｉｍａｄｚｕ、ＳＡＬＤ−２２００）によって測定した。
【００４７】
燃料の低温安定性に関しては、クールインキュベータ（ＡＳ  ＯＮＥ、ＦＣＩ−２８０）を９℃、１１℃に設定して超音波の照射条件とＰＡＯの析出の関係を調べた。
【００４８】
ＰＡＯ混合燃料の燃焼試験においては、図７に示す拡散燃焼バーナで空気過剰率を変更し燃焼ガス成分を調べた。 なお、燃焼炉は円柱（φ=８５０ｍｍ、Ｌ=１２００ｍｍ）であり、バーナにはマルチエアポート保炎機構採用のエクセスエアオイルバーナー（（株）横井機械工作所、ＥＯＢ−１、燃焼容量：１．０〜１０ｌ／ｍｉｎ）を用い、手動でバルブを開閉し燃料流量を調整し、ニコーフロー（日東精工、Ｔｙｐｅ  ＮＨ）により流量を測定した。酸化剤は空気のみとし、ターボブロワ（（株）武藤電機、ＭＥ８／６）により６２０ｌ／ｍｉｎ一定量を流した。燃焼ガスは急冷によるＳＯ２の濃度変化を防ぐため燃焼炉出口は断熱し、その後、常温で冷却しながらサンプル吸引を行った。なお排出ガスの配管径は３５０Ａ（φ=３５５．６ｍｍ）で断熱部は出口から約１６００ｍｍとし、断熱部のガスをポータブルガス分析計（Ｈｏｒｉｂａ  ＰＧ−３５０）により吸引し、ＮＯｘ、ＳＯ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｏ２の濃度を測定した。軽油とＡ重油は常温でインジェクターへ供給し、ＰＡＯ混合燃料を使用する時は念のため燃料の目詰まりに備え、燃料を８０℃に加熱した。
【００４９】
ＰＡＯ混合燃料によるＮＯ還元は図８に示す流通反応装置を用いて実験を行った。装置上部からシリンジポンプにより投入されたＰＡＯ混合燃料はキャリアガス（Ａｉｒ＋Ｎ２)と一酸化窒素（ＮＯ）と共に約３００℃に保持された予備加熱管で、気化、混合され、反応炉に導かれる。本実験では、投入燃料を均一に反応させるため、予備加熱管で燃料のガス化を行う。反応管内温度（Ｔｒ）はＴｒ＝１５００Ｋとし、反応管内滞留時間（ｔｒ）はｔｒ＝４０ｍｓとした。また、供給酸素濃度（Ｏ２）をＯ２＝７．５ｖｏｌ．％一定とし、酸化反応させた。反応管にはアルミナチューブを使用し、反応後のガスはガスバックに採集し、ポータブルガス分析計（Ｈｏｒｉｂａ  ＰＧ−３５０）でＮＯｘ濃度を測定した。
【００５０】
３.実験結果および考察
３・１  ＰＡＯの物性
ＧＣＭＳおよびＤＳＣで成分分析したＰＡＯの写真を図９に示す。常温で固体であり、特有のにおいを放つ。加熱すると液化するが、常温になるとすぐに固化する。ＧＣＭＳとＤＳＣで成分を調べた結果、定性できた主な成分はパルミチン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）１４ＣＯＯＨ、融点：６２．９℃）とオレイン酸（ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７ＣＯＯＨ、融点:１６．３℃）と推定される。パーム油の主成分もパルミチン酸：約５０％、オレイン酸：約４５％、リノール酸：約１０％であり、ＰＡＯはパーム油由来であることから、概ね正確な定性ができたと考えられる。また用いたＰＡＯの遊離脂肪酸値を算出すると８０．８％となった。ＰＦＡＤ（Ｐａｌｍ  Ｆａｔｔｙ  Ａｃｉｄ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ）には遊離脂肪酸が７０〜９０％含まれていることから、今回使用したＰＡＯは極めてＰＦＡＤに近い試料である。
【００５１】
３・２  ＰＡＯ−軽油、ＰＡＯ−Ａ重油混合燃料作製
【００５２】
ＰＡＯ混合燃料の総発熱量、動粘度、含水率を調べた結果を表１０に示す。総発熱量は軽油やＡ重油よりＰＡＯの方が低いためＰＡＯ混合燃料の総発熱量は軽油やＡ重油より値が低くなる。ＰＡＯ混合燃料の動粘度は高温になると減少する。本バーナ実験装置の動粘度の使用上限値は２０ｃＳｔであり、少なくとも３０℃以上での使用は問題ないが、実際の使用においては念のためＰＡＯ混合燃料の加熱を行った。また水分はＰＡＯが入ると増加する。 
【００５３】
次に、超音波照射の有無で試料の中に分散する粒子の様子を図１１に示す。超音波無の結果では約１〜４００μｍ程度の粒子が分布しており、３０μｍと１００μｍ付近の粒子が多くなっている。一方、超音波照射の結果では約１〜２００μｍの粒子が分布しており、粒子径のピークが８μｍ、３０μｍ、１００μｍとなっている。超音波を照射することで、 最大粒子径が小さくなり、さらに３０μｍの粒子が微粒化され新たに８μｍの粒子が生成している。しかし、１００μｍ付近の粒子の分布は超音波照射後もあまり変わっていない。これは１００μｍの粒子も微粒化するが、１００μｍ以上の粒子も微粒化するため、１００μｍ付近の粒子径分布が変わらなかったと考えられる。
【００５４】
３・３  ＰＡＯ混合燃料の低温安定性評価
【００５５】
ＰＡＯ混合燃料を作製し、常温で静置すると目立った変化は見られないが、冬場、室温が約１０℃以下になり、ＰＡＯの混合量が２０％を超えるとＰＡＯの析出が散見された。
【００５６】
溶媒量によって析出温度と析出時間を操作することは可能であるが、溶媒量の増加はコスト増となるため、溶媒量は固定で、超音波の照射パターンを変更し、クールインキュベータの温度を９℃または１１℃に設定し、超音波の出力（３０％、５０％、７０％）とパルス有無（５０％時のみ）に対する析出状態を調べた。３０ｇの試料について、９℃設定で、時間に対するＰＡＯの析出状況を調べたところ、図１２（ａ）に示すように１時間時点では超音波照射有の試料は析出量が少ないが、約２時間後にはすべての試料においてＰＡＯが析出し固化した。超音波照射を行っても長時間、低温で静置すると固まるため、ＰＡＯ混合量の調整が必要と考えられる。 
一方、１１℃設定で、試料を静置したところ約５時間後には試料が固化するが、出力５０％、パルス採用の試料のみがスラリー状態で、さらに１週間経過しても完全に固化しない（図１２（ｂ）参照）。一方、出力が７０％になると固化する。これは超音波の分散により細かい粒子が増え過ぎ、 粒子間の分離力よりも付着力が増し凝集性が高くなるため均一混合分散が難しく、析出しやすくなったと考えられる。
【００５７】
以上より、超音波照射の出力とパルス調整によってＰＡＯ粒子の析出、固化状況を改善できるが、環境温度が低下し、ＰＡＯが２０％以上含まれるとＰＡＯ分散粒子の凝集と析出は防げないことが分かった。
【００５８】
３・４ＰＡＯ混合燃料の燃焼特性
【００５９】
軽油、ＰＡＯ−軽油、ＰＡＯ−Ａ重油混合燃料を拡散バーナで燃焼させた結果を図１３に示す。空気過剰率は１．２〜１．９に設定しており、すべて空気過剰の状態で燃焼を行った。軽油を燃焼させると燃焼炉出口の参考温度（中心部測定）は空気過剰率１．２から１．３まで一旦上昇し、それ以降は徐々に減少している。一方、ＰＡＯ−軽油、ＰＡＯ−Ａ重油混合燃料は空気過剰率１．２ら１．４まではほぼ同じ温度で推移し、それ以降は徐々に減少している。いずれも温度の傾向は概ね同じであるが、総発熱量の低いＰＡＯ混合燃料の方が高温になっている。これはＰＡＯ混合燃料を８０℃に加熱して供給していることから、動粘度が減少し、燃料流量が増加したためと考えられる。
【００６０】
次に、ＣＯ濃度はすべて１０ｐｐｍ以下であることから概ね完全燃焼している。一方、ＮＯｘに着目すると空気過剰率が１．２〜１．６においてはＰＡＯ混合燃料の方が低く、１．７以降は概ね同じ値となる。また、空気過剰率が低くなる、すなわち燃料過濃状態に近づくとＮＯｘ低減が進行する。供給空気量が減少すると、燃焼室内部では燃料過濃部が増えると予測され、一旦生成されたＮＯが燃料過濃なところで還元されている可能性も考えられる。図１４にＯ２=７．５ｖｏｌ．％、反応管内温度Ｔｒ＝１５００Ｋ、滞留時間４０ｍｓを固定し、燃料濃度によるＮＯｘ低減を調べた結果を示す。軽油またはＰＡＯ−軽油混合燃料とＮＯガスを加熱した反応炉に導入すると、ＮＯがガス化した燃料成分と反応し還元される。いずれの当量比においても、ＮＯが還元されＰＡＯ−軽油混合燃料のＮＯｘ還元率が若干高い。とくに、当量比（φ）が３．０付近ではＮｏｘ還元割合が両燃料で約５５％となっており、還元条件が整えば、軽油やＰＡＯ−軽油混合燃料によりＮＯが還元される可能性は十分あり得る。
【００６１】
図１３に示したように、燃料過濃に近づくとＰＡＯ混合燃料のＮＯｘが低くなっていることから、ＮＯが還元されやすい燃焼場が得られたと考えられる。
【００６２】
更なるＰＡＯ混合燃料の燃焼特性については、図１５に示している。
【００６３】
４．まとめ
本研究では、（１）ＰＡＯの物性、（２）ＰＡＯと軽油またはＡ重油による混合燃料作製、（３）ＰＡＯ混合燃料の低温安定性、（４）拡散バーナによるＰＡＯ混合燃料の燃焼特性、（５）ＰＡＯ混合燃料によるＮＯ還元について実験を行い、ＰＡＯ混合燃料の有用性について調べたところ、以下のことが明らかになった。
【００６４】
１．本研究試料のＰＡＯの主成分はパルミチン酸とオレイン酸と推定され、遊離脂肪酸含有量も約８０％と多いことから、極めてＰＦＡＤに近い試料である。
【００６５】
２．本研究試料のＰＡＯは軽油やＡ重油に比べると水分を含み、総発熱量も低くなる。また動粘度の測定結果からＰＡＯ混合燃料は少なくとも３０℃以上においては本バーナ実験装置で使用できる。
【００６６】
３．超音波照射をＰＡＯ混合燃料に適用すると燃料中に分散しているＰＡＯの粒子径が小さくなる。
【００６７】
４．超音波照射の出力とパルス調整によってＰＡＯ粒子の析出、固化状況を改善できるが、環境温度が低下し、ＰＡＯが２０％以上含まれるとＰＡＯ分散粒子の凝集と析出は防げない。
【００６８】
５．ＰＡＯ混合燃料の燃焼では軽油単体より燃焼室出口中心部の温度が高くなるが、空気過剰率が１．２〜１．６においてはＮＯｘが減少する。
【００６９】
６．軽油とＰＡＯ−軽油混合燃料いずれの当量比においてもＮＯを還元するが、とくに当量比３．０付近のＮＯ還元率が最も高くなる。
【符号の説明】
【００７０】
Ｓ１・・・加温工程
Ｓ２・・・第一混合工程
Ｓ３・・・第二混合工程
１・・・混合装置
【図１】
2019163345.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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