(57)【要約】  本発明はメタノールを反応物質又は触媒として用いずに、廃食油をバイオ燃料へ効率的に変換するための処理法、方法、装置及び物質に関する。結果として生産されるバイオ燃料は、灯油又は重油と混合され、安定したディーゼル並みの品質の燃料が生産され、この燃料はディーゼル燃料と混合することができる。また、当該処理法及び装置は、未使用の植物油及び使用済みエンジンオイル等のその他の使用済み又は未使用の油類を燃料又は燃料添加剤に変換することに適用することができる。【選択図】図１
2008536952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の量の植物油を混合タンクに圧送するステップと、
アルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏ）と、酸化カルシウム、一酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式が０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏの組成物と、を含む触媒粉末の組成物を準備するステップと、
触媒粉末と吸収粉末との混合物を撹拌するステップと、
前記触媒粉末及び前記吸収粉末を前記混合タンク中の前記植物油と混合するステップと、
前記タンク中の混合物を４０〜６０分間、摂氏約６０度〜８０度の範囲の温度で加熱するステップと、
前記混合物を、フィルタシステムを通して圧送して、実質的にすべての粒子及び粉状成分を除去し、濾過されたバイオ燃料であって、中性のｐＨを有しかつ９０００カロリー／グラムを超えるエネルギー含量を有するバイオ燃料を得るステップと、
を備えるバイオ燃料生産方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記触媒粉末は、好ましくは、２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質、Ｎａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏと、６５〜７５重量パーセントの０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏと、を含むバイオ燃料生産方法。
【請求項３】
請求項１に記載のバイオ燃料生産方法において
前記吸収粉末は、７８〜８２パーセントが二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１１〜１３パーセントが酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２．５〜３．５パーセントが酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、３〜４．５パーセントが酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び０．５〜１パーセントが酸化カルシウム（ＣａＯ）であるバイオ燃料生産方法。
【請求項４】
請求項２に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記吸収粉末は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化カルシウム（ＣａＯ）であるバイオ燃料生産方法。
【請求項５】
請求項１に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記触媒粉末は、２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質と、６５〜７５重量パーセントの０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏとを含み、
前記吸収粉末は、主には二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であり、約２０重量パーセント以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）の組合せを含むバイオ燃料生産方法。
【請求項６】
請求項５に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記粉末の粉径は、５００μｍ未満に形成されるバイオ燃料生産方法。
【請求項７】
請求項５に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記混合物は、フィルタサイズが１５０メッシュであるフィルタ材を有するフィルタシステムを通して圧送されるバイオ燃料生産方法。
【請求項８】
請求項５に記載のバイオ燃料生産方法において、
触媒粉末の吸収粉末に対する割合は、約１：２〜約１：６の範囲であるバイオ燃料生産方法。
【請求項９】
請求項５に記載のバイオ燃料生産方法において、
１００リットルの植物油を処理するのに必要な触媒粉末の量は、約４５０グラムから約５５０グラムの範囲であるバイオ燃料生産方法。
【請求項１０】
請求項５に記載のバイオ燃料生産方法において、
１００リットルの植物油を処理するのに必要な吸収粉末の量は、約１キログラム〜約６キログラムの範囲であるバイオ燃料生産方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記所望の量の植物油を前記混合タンクに圧送する前に、分離機の中で前記植物油から固形物を分離するステップをさらに備えるバイオ燃料生産方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のバイオ燃料生産方法において、
濾過されたバイオ燃料を攪拌タンクに圧送するステップと、
灯油及び燃料油から選択された炭化水素燃料を前記攪拌タンクに圧送するステップと、
前記バイオ燃料及び前記炭化水素燃料を吸収組成物の粉末と撹拌するステップであって、撹拌された燃料２００リットルに対して吸収粉末を１〜３キログラムの割合で３０分〜６０分間撹拌するステップと、
混合された組成物を、高圧フィルタシステムを通して濾過し、実質的にすべての前記吸収粉末を除去し、撹拌されたバイオ燃料を生産するステップと、
をさらに備えるバイオ燃料生産方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバイオ燃料生産方法において、
前記撹拌されたバイオ燃料を、フィルタサイズが２５０〜３００メッシュであるフィルタを通して濾過するステップをさらに備えるバイオ燃料生産方法。
【請求項１４】
所望の量の植物油を混合タンクに圧送するステップと、
２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質と、６５〜７５重量パーセントの酸化カルシウム、一酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式が０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏの組成物と、を含む触媒粉末と、８２重量パーセント以下の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１２重量パーセント以下の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、３．５重量パーセント以下の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、４．５重量パーセント以下の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び１重量パーセント以下の酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む吸収粉末と、を準備するステップと、
前記触媒粉末と前記吸収粉末を前記混合タンク中の前記植物油と混合するステップと、
前記タンク中の混合物を４０〜６０分間、摂氏約６０度〜８０度の範囲の温度で加熱するステップと、
前記混合物を、フィルタシステムを通して圧送して、実質的にすべての粒子及び粉状成分を除去し、濾過されたバイオ燃料を得るステップと、
を備えるバイオ燃料生産方法。
【請求項１５】
植物油からバイオ燃料への変換を補助する反応粉末であって、
２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏと、６５〜７５重量パーセントの酸化カルシウム、一酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式が０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏの組成物とを含む触媒粉末と、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を有する吸収粉末と、
を備える反応粉末。
【請求項１６】
請求項１５に記載の反応粉末において、
前記粉末の粉径は、２００μｍ未満に形成される反応粉末。
【請求項１７】
請求項１５に記載の反応粉末において、
触媒粉末の吸収粉末に対する割合は、約１：２〜約１：６の範囲である反応粉末。
【請求項１８】
請求項１５に記載の反応粉末において、
触媒粉末の吸収粉末に対する割合は、約１：２〜約１：４の範囲である反応粉末。
【請求項１９】
請求項１５に記載の反応粉末において、
１００リットルの植物油を処理するのに必要な触媒粉末の量は、約４５０〜５５０グラムの範囲である反応粉末。
【請求項２０】
請求項１５に記載の反応粉末において、
１００リットルの植物油を処理するのに必要な吸収粉末の量は、約１キログラム〜６キログラムの範囲である反応粉末。
【請求項２１】
廃食油と、
触媒組成物の粉末と、
吸収組成物の粉末と、
を備え、
１００リットルの油に対し、約４００〜６００グラムの前記触媒組成物の粉末と約８００〜３０００グラムの前記吸収組成物の粉末とを混合した廃食油変換スラリー。
【請求項２２】
請求項２１に記載の廃食油変換スラリーにおいて、
前記触媒組成物の粉末は、アルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏ）と、酸化カルシウム、一酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式が０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏの組成物とを含み、
前記吸収組成物の粉末は、７５〜８５重量パーセントの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１０〜１４重量パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２〜４重量パーセントの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、２〜５重量パーセントの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び０．５〜２重量パーセントの酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む廃食油変換スラリー。
【請求項２３】
所望の量の鉱物油又は石油由来の油を混合タンクに圧送するステップと、
アルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏ）と、一酸化ナトリウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式がＮａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏの組成物と、を含む触媒粉末の組成物を準備するステップと、
吸収粉末の組成物を準備するステップと、
前記触媒粉末と前記吸収粉末を前記混合タンク中の前記油と混合するステップと、
前記タンク中の混合物を４０〜６０分間、摂氏約６０度〜８０度の範囲の温度で加熱するステップと、
前記混合物を、フィルタシステムを通して圧送して、実質的にすべての粒子及び粉状成分を除去し、濾過された燃料であって、９０００カロリー／グラムを超えるエネルギー含量を有する燃料を得るステップと、
を備える燃料生産方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の燃料生産方法において、
前記触媒粉末は、好ましくは、２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏ）と、６５〜７５重量パーセントのＮａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏと、を含む燃料生産方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の燃料生産方法において、
前記吸収粉末は、７５〜８５重量パーセントの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１０〜１４重量パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２〜４重量パーセントの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、２〜５重量パーセントの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び０．５〜２重量パーセントの酸化カルシウム（ＣａＯ）である燃料生産方法。
【請求項２６】
請求項２３に記載の燃料生産方法において、
触媒粉末の吸収粉末に対する割合は、約１：２〜約１：６の範囲である燃料生産方法。
【請求項２７】
請求項２３に記載の燃料生産方法において、
１００リットルの油を処理するのに必要な触媒粉末の量は、約４５０〜５５０グラムの範囲である燃料生産方法。
【請求項２８】
請求項２３に記載の燃料生産方法において、
１００リットルの油を処理するのに必要な吸収粉末の量は、約１キログラム〜６キログラムの範囲である燃料生産方法。
【請求項２９】
汚染された石油類から燃料油への変換を補助する反応粉末であって、
２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏ）と、６５〜７５重量パーセントの一酸化ナトリウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式がＮａ２Ｏ、nＳｉＯ２、xＨ２Ｏの組成物と、を含む触媒組成物の粉末と、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び酸化カルシウム（ＣａＯ）を有する吸収組成物の粉末と、
を備える反応粉末。
【請求項３０】
請求項２９に記載の反応粉末において、
前記吸収組成物の粉末は、７０重量パーセントを超える二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含む反応粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタノールを反応物質又は触媒として用いずに、廃食油をバイオ燃料へ効率的に変換するための処理法、方法、装置及び物質に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオ燃料とは非石油系油類を変換することによって生産される燃料の種類であり、重油やディーゼル燃料の代替燃料として、動力装置やエンジン内で燃焼を起こすものである。バイオ燃料は、理想的な燃焼特性を有し、再生可能な資源に由来する。例えば、バイオ燃料は穀物を処理した植物油から得ることができる。
【０００３】
植物油は、レストラン、ホテル、病院、及びその他の大型施設において、幅広く調理に用いられる。調理に植物油を用いることで、大量の廃棄物が排出され、これらは適切に処分されなければならない。これらの廃食油をバイオ燃料に処理することは、二つの有益な目的にかなうものであり、それは、クリーンで環境にやさしい燃料源の生成と、本来なら必要な廃棄物処理が不要となることである。
【０００４】
本発明の潜在的な使用の範囲を理解するには、我々の社会における廃食油の排出量を正しく認識することが有効である。例えば、発明者の住む日本の沖縄市では、人口は約１２０万人である。沖縄市では毎月約４０万リットルの、主にてんぷら油である廃食油が排出されていると推定されるが、この量は実際の年間排出量の二分の一程度でしかない可能性がある。明らかとなっている量に関しては、約９０％が回収可能であり、再処理が可能である。加えて、沖縄は広大な米軍基地を有しており、ここには５万人の軍関係者や民間職員がおり、毎月約１０万リットルの廃食油が排出されていると推定される。
【０００５】
廃食油をバイオ燃料へ変換する方法として、いくつかの方法が知られている。ある実践されている方法では、廃食油は例えば５５ガロン入るドラム等の大型のドラムに回収されて貯留される。廃食油は３０日間寝かされて、廃食油内の沈殿物が容器の底に沈殿する。沈殿処理の後は、上部の浄化された油は除去されて、カラム触媒反応室で処理され、沈殿物と油が貯留された下層部分は廃棄される。この処理法は長期にわたる貯留期間が必要なので、非効率的であり、また沈殿物で汚染されて廃棄される廃食油の量は顕著なままである。これに対して、未使用か使用済みかを問わず、植物油の変換の一般的な方法としてメタノールを反応物質又は触媒として用いる処理法がある。メタノールに基づく処理法の利点は、結果として生産されるバイオ燃料が、他の燃料と混合せずにエンジン等に利用することができることである。一定量の植物油がメタノールと水酸化ナトリウムの溶液に混合される。油量の約８０％が燃料となり、副産物としてグリセリンや脂肪酸が生成される。
【０００６】
バイオディーゼルで駆動するエンジンは、時に亜酸化窒素（ＮＯｘ）排出の増加を記録する。バイオディーゼルを用いる結果として、ＮＯｘ排出が増加する範囲は、１〜１５％のいずれともなりうるが、一般に約５％である。バイオディーゼル燃料内の硫黄の完全な欠如によって、利用できなかった強力なＮＯｘを破壊する触媒が利用できるようになる。
【０００７】
本発明は、メタノールを反応物質又は触媒として用いずに、廃食油をバイオ燃料へ効率的に変換するための処理法、方法、装置及び物質に向けられている。バイオ燃料で駆動するエンジンは、亜酸化窒素（ＮＯｘ）の排出の減少を記録している。
【０００８】
しかし、メタノールに基づく処理法の結果として生産されるバイオ燃料は、ディーゼル燃料等の他の燃料と十分に混合しないので、自動車で用いる場合、少量のメタノール由来のバイオ燃料をディーゼル燃料等の他の燃料と混合しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、廃油の貯留及び固形物の沈殿を必要とせず、沈殿物で汚染された一定の割合の油を無駄にしない方法であり、ディーゼル燃料等のその他の燃料とタンク内で混合することができるバイオ燃料が結果として生産されるバイオ燃料変換方法があれば有用である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はメタノールを反応物質又は触媒として用いずに、廃食油をバイオ燃料へ効率的に変換するための処理法、方法、装置及び物質に向けられている。結果として生産されるバイオ燃料は灯油又は重油と混合されて、安定したディーゼル燃料並みの品質の燃料が生産され、ディーゼル燃料との混合も可能である。また、当該処理法及び装置は、未使用の植物油、及び使用済みエンジンオイル等のその他の使用済み又は未使用の油類から、燃料又は燃料添加剤への変換にも適用することができる。この処理法においては、廃油は触媒と吸収粉末の混合物にタンクの中で攪拌され、４０〜６０分の間、摂氏約８０度に加熱される。混合物は次にフィルタを通されて、油の中の添加された粉末、沈殿物及び大部分の炭素固体を含む特定の汚染物と共に、特定の脂肪酸及び廃油の特定の成分が除去される。混合及び濾過処理によって結果として生産されるバイオ燃料は浄化され、エネルギー量が４，０００〜５，０００カロリー／グラムから９，０００〜１０，０００カロリー／グラムに増加する。
【００１１】
植物油から由来する浄化されたバイオ燃料は、次に、灯油に混合されて、第一濾過処理で除去された沈殿物を含むフィルタを通されるか、又はバイオ燃料と灯油が混合されたものに吸収粉末の混合物が加えられて、４０〜６０分攪拌してから濾過される。使用済み又は廃棄されたエンジンオイルを再生し、燃料並みの品質の油を生産するのに同様の処理法を用いることができ、結果としての生産物は、灯油添加剤の代替品として、植物油由来のバイオ燃料と混合することができ、軽質燃料油又は重質燃料油を生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の第一の側面による基本的なバイオ燃料変換装置１０を概略的に図示する。装置１０はオイルタンク２０を有し、これは、一つの大きな貯蔵タンク又は複数の貯蔵ドラムである。タンク２０からの油は、配管２２とポンプ２４とを介して触媒タンク３０に送られる。触媒タンク３０には撹拌装置３２が含まれており、撹拌装置３２は例えばモータ３４、シャフト３６及び羽根車３８が含まれる。触媒タンク３０の下部にはヒータ４０が含まれており、ヒータ４０は例えば蒸気加熱交換システムで構成されている。触媒タンク３０にはまた温度センサ４２が設けられており、液面センサ４４を設けることもできる。温度センサ４２はコントローラ４６に接続されており、コントローラ４６はヒータ４０に関する温度調整のみならず、ポンプ２４の動作や処理のタイミングを制御するようになっている。
【００１３】
触媒タンク３０での反応期間が完了すると、混合物は配管５０とポンプ５２とを介して送られる。ポンプ５２の流出物は、配管５４に向けられている。配管５４により当該混合物が高圧フィルタ装置６０に送られる。エアコンプレッサ５６は、配管５０を介して圧縮空気をフィルタ装置６０の上流に設けられている配管５４の継手バルブ５８に送るようになっている。ポンプ５２とコンプレッサ５６の動作は、コントローラ４６に制御されている。エアコンプレッサ５６は、フィルタリング工程の最後に使用され、配管及びフィルタ装置６０の中の油類が装置６０のフィルタを通るようになっている。
【００１４】
高圧フィルタ６０は、フィルタ材６２を通じて触媒タンク３０からの混合物を濾過するようになっている。高圧フィルタ６０は、複数のフィルタチャンバを有している。各チャンバは連続的に連結した集合体となっており、各チャンバを貫通するように直線状の流路が形成されている。当該流路の流入口が配管５４に接続されている。フィルタ材６２は、１５０メッシュの繊維ガラスフィルタで構成されていることが好ましいが、この程度のメッシュサイズであれば適用できる可能性がある。
【００１５】
高圧フィルタ６２の主な濾過物は配管７０に供給される。他方、高圧フィルタ装置６０のフィルタ材６２のエッジに沿った漏出による漏出物は、トレイ６４に取り込まれて、配管６６を介してポンプ６８に送られ、好ましくは、ポンプ６８によりその漏出物が、高圧フィルタ装置６０の流入口に戻るようになっている。
【００１６】
高圧フィルタ６２からの配管７０はバルブ７２に接続されており、バルブ７２は流れを配管７４又は再循環配管７６へと案内する。配管７４からの流出物は燃料攪拌タンク８０へと送られる。再循環配管７６からの流出物は触媒タンク３０へと戻される。
【００１７】
燃料攪拌タンク８０には攪拌装置８２が設けられており、攪拌装置８２には、羽根車８８が含まれているシャフト８６を駆動するモータ８４が含まれている。燃料攪拌タンク８０では、反応処理されたオイルであって高圧フィルタ６０で濾過処理されたオイルが、灯油又は軽油（暖房用石油）のベース燃料と混合される。当該混合物に吸収粉末の組成物を加えることにより当該混合物の化学結合を強化し、灰や炭素粒子等の余計な汚染物質を除去することができる。
【００１８】
燃料攪拌タンク８０内での十分な保存及び攪拌期間の後、混合物は高圧フィルタ６０又は実質的に同じ構成の異なる高圧フィルタを通されて、混合物から吸収粉末が除去される。混合物を濾過した後の高圧フィルタ６０からの濾過物は、生産物タンク９０に案内される。
【００１９】
図２は本発明の第二の側面による、第二のより高度なバイオ燃料変換装置１００を概略的に図示する。装置１００はオイルタンク１１０を有しており、これはひとつの大きなオイルタンク又は複数の貯蔵ドラムである。タンク１１０からの油は、配管１１２を介してポンプ１１４に流通し、ポンプ１１４からの流出物は制御バルブ１１８が設けられている配管１１６に案内される。油は、配管１１６から遠心分離機１２０に送られる。分離機１２０は、配管１２２への流出口及び廃棄物１２４への廃棄物用の排出口を有する。分離機１２０はモータ１２６を有しており、モータ１２６は、遠心式羽根車体１２８を駆動して、遠心分離機１２０中で油から粒子成分が遠心分離される。
【００２０】
清浄された油は、配管１２２を介して貯留タンク１３０に送られる。貯留タンク１３０からの油は、ポンプ１３２と配管１３４とを介して触媒撹拌タンク１４０に圧送される。触媒撹拌タンク１４０には、図１に関して上述したのと同様に、温度センサ１４４及び液面センサ１４６が設けられたモータ駆動型の撹拌装置１４２が含まれている。更に、触媒撹拌タンク４０にはヒータ１４８が設けられており、ヒータ１４８は例えば蒸気加熱交換システムで構成されており、触媒撹拌タンク１４０中の物質を加熱するようになっている。
【００２１】
触媒撹拌タンク１４０は、粉末タンク１５０から配管１５２と螺旋型スクリュー１５４を介して、粉末が供給されるように構成されている。撹拌タンク１４０からの流出物は、配管１６０に送られて、高圧ポンプ１７０に送られる。高圧ポンプは、配管１７２を介して混合物を高圧フィルタ装置１８０に送る。配管１７２には望ましくは、圧力センサ１７４と継手バルブ１７６とが設けられており、継手バルブ１７６はエアコンプレッサ１７８に接続されて、一回分の処理が終わる度に、エアコンプレッサ１７８が配管及びフィルタをクリーニングするようになっている。
【００２２】
高圧フィルタ装置１８０は図１の高圧フィルタ装置６０と同様に構成されている。よって、高圧フィルタ装置１８０は、複数のフィルタチャンバ１８２とフィルタ材１８４を有しており、当該高圧フィルタ装置１８０を通過する混合された油組成物から粒子及び粉状成分を分離するようになっている。高圧フィルタ装置１８０からの流出物は、配管１９０を介して第二次フィルタ装置１９４に送られる。第二次フィルタ装置１９４には方向指示型バルブ１９６が設けられており、方向指示型バルブ１９６によって流出が２つのフィルタ１９８のいずれか一方を通過して流出するように振り分けるようになっている。各フィルタ１９８は２５０〜３００メッシュのフィルタ材のペーパーフィルタを有している。各フィルタ１９８からの濾過物は配管２００に接続し、配管２００から濾過された燃料が貯留タンク２２０に供給される。
【００２３】
高圧フィルタ装置１８０ではまた漏出物が生産され、その漏出物がトレイ２０２に流出する。トレイ２０２からの流出は、配管２０４を通じてポンプ２０６に案内される。ポンプ２０６の流出は、配管２０８に案内される。配管２０８は、方向指示型バルブ２１０に終わっており、方向指示型バルブ２１０によって流出がフィルタ２１４をそれぞれ有する２つの配管２１２のいずれか一方を通過するように振り分けられる。各フィルタ２１４は２５０〜３００のメッシュサイズのペーパーフィルタ材を有している。フィルタ２１４からの濾過物は、配管２１６に案内され、配管２１６からの流出は貯留タンク２２０に供給される。
【００２４】
図３は処理された油を灯油や軽油等のベースオイルと混合するための攪拌システムを図示する。処理はまず、図２に図示されたシステムによって、濾過処理された油が貯留タンク２２０に含まれているところから始まる。システムはまた軽油や灯油等が貯留されている燃料タンク２２２を有する。タンク２２０とタンク２２２は、それぞれ油又は燃料が配管２２４及び２２６を介して触媒撹拌タンク２３０に送られるように構成されている。任意に、配管２２４には高圧フィルタを設けることができ、残留粒子成分を除去するように構成することができる。また図示される通り、触媒撹拌タンク２３０を２つ設けることで、複数回分が一括処理されるようにすることができる。
【００２５】
触媒タンク２３０には撹拌装置２３２が設けられており、撹拌装置２３２には羽根車２３８を駆動するシャフト２３６が含まれているモータ２３４が含まれている。また撹拌タンク２３０には液面センサ２４０と温度センサ２４２が設けられており、液面センサ２４０と温度センサ２４２からシステムコントローラ２４４に信号が送信され、混合物の液面と温度とが監視される。撹拌タンク２３０は粉末タンク２４６から粉状物質を受けられるようになっており、粉末は粉末装置２４６から配管２４８を介して触媒撹拌タンク２３０に送られる。
【００２６】
撹拌タンク２３０からの混合された流出物は、配管２５０を介して高圧ポンプ２６０に送られる。高圧ポンプ２６０からの流出物は、配管２６２を介して高圧フィルタ装置２７０に送られる。配管２６２には好ましくは、圧力センサ２６４と継手バルブ２６６が設けられており、継手バルブ２６６はコンプレッサ２６８に接続されていて、コンプレッサ２６８から圧縮空気を受け、配管及び高圧フィルタ装置２７０がクリーニングされる。
【００２７】
混合物は高圧フィルタ装置２７０に送られ、その混合物から粉末組成物や粒子成分が除去される。高圧フィルタ装置２７０の濾過物は、配管２８０に案内され、配管２８０から濾過物は、フィルタ装置２９０に送られる。フィルタ装置２９０は一対のフィルタ２９２を有しており、フィルタ２９２はフィルタ装置１９８に関して上述したように、連続的に使用することができる。フィルタ２９２は２５０〜３００メッシュのペーパーフィルタ材を有している。フィルタ装置２９０を通過した濾過物は、バイオ燃料タンク３００に案内される。
【００２８】
高圧フィルタタンク装置２７０ではまた漏出物も生産され、その漏出物はトレイ２７２に取り込まれて、配管２７６を介してポンプ２７４に送られる。ポンプ２７４からの流出物は、フィルタ装置２７８に案内され、フィルタ装置２７８は一対のフィルタ２８２を有しており、フィルタ２８２が連続的に使用される。フィルタ装置２７８は流出物用の配管２８４を有し、濾過された燃料混合物は、バイオ燃料タンク３００に送られる。
【００２９】
図１又は図２に図示されるいずれかの装置を用いたバイオ燃料変換方法は、触媒物質と吸収物質の組成物の使用に依存する。触媒物質は混合され、微細又は超微細の粉状に粉砕され、その粉径は５００μｍ未満で、好ましくはその粉径は１００μｍ未満である。粉状の触媒物質は、触媒タンクの中で植物油又は廃食油と混合される。触媒粉末は好ましくは、２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質（Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｈ２Ｏ）に加え、植物油を処理する場合は、６５〜７５重量パーセントの酸化カルシウム、一酸化ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式が０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏの組成物を含むか、又は鉱物油や石油に由来する油を処理する場合は、６５〜７５重量パーセントの一酸化ナトリウム、二酸化ケイ素及び水の組成物であって組成式がＮａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏの組成物を含む。
【００３０】
粉状の触媒物質に加えて、触媒攪拌タンクに加えられる粉末組成物は粉状の吸収物質を含む。粉状の吸収物質は、好ましくは以下の物質を一以上含む群から選択される。好ましい組成物はその各物質を以下に示される相対的な重量パーセントで含む：
７９．６〜８２パーセントの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、
１１．６〜１２パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、
２．７〜３．１パーセントの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、
３．３〜４．１パーセントの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び
０．７〜０．９パーセントの酸化カルシウム（ＣａＯ）。
【００３１】
処理において、これらすべての構成成分を含む吸収粉末を用いることを必要としないかもしれないが、これらすべての吸収粉末を用いることによって最良の結果が得られた。また、上述の狭い範囲が有効であることが見出されたが、各構成物質の適切な範囲は、７５〜８５重量パーセントの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１０〜１４重量パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２〜４重量パーセントの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、２〜５重量パーセントの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、０．５〜２重量パーセントの酸化カルシウム（ＣａＯ）である。
【００３２】
さらに、好ましい組成物において、触媒組成物の粉末は、３０重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライト物質と、７０重量パーセントのＮａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏ又は７０重量パーセントの０．７５ＣａＯ、０．２Ｎａ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３、２ＳｉＯ２、４．５Ｈ２Ｏとを含み、吸収組成物の粉末は、８０．８重量パーセントの二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１１．８重量パーセントの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、２．９重量パーセントの酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、３．７重量パーセントの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及び０．８重量パーセントの酸化カルシウム（ＣａＯ）を含むことが見出された。
【００３３】
上述のように、イオン交換を行う粉末や触媒物質はアルミニウムスラッジゼオライトを含む。このアルミニウムスラッジゼオライト物質は、酸洗浄等の公知の技術で処理することで、表面多孔性を増加させ、次にカルシウム洗浄によってゼオライトの孔の内部にカルシウムの沈着物が残される。
【００３４】
上述の処理システムで植物油を処理する際に、処理に用いられる触媒粉末の量は、植物油１００リットル毎に２５０〜７５０グラムであり、好ましい範囲は４５０〜５５０グラムである。しかし、ほとんどの処理において、余剰や無駄を生むことがない最適な触媒粉末の量は植物油１００リットル毎に５００グラムであることが見出された。これに対して、植物油１００リットル毎の吸収粉末の量は、結果としてダーク油を生産するには１〜２キログラムの範囲内であり、軽油又はより浄化された油を生産するには３キログラムまでの範囲になる。これらの処理について、吸収粉末の粉末量の好ましい範囲は、処理された油１００リットル毎に１．５キログラムから３キログラムであり、１．５キログラムでは、より高い炭素含有量を有するダーク油が生産され、３キログラムでは、より透明で浄化された油が生産される。３キログラムよりも多く加えることは不要であり、吸収粉末を余分に使用する結果となって無駄に終わることになる。
【００３５】
上述の触媒攪拌タンクにおいては、上述の量の粉末は廃食油又は未使用の植物油に混合され、４０〜６０分の間攪拌され、その間混合物は反応温度である６０〜８０℃に加熱され、好ましくは、この範囲の上端である７８℃〜８０℃の間となるように加熱交換装置及びコントローラによって制御される。また、４０〜６０分の間で、混合物が２０分以上反応温度に保たれていることが好ましい。
【００３６】
上述の高圧フィルタ装置の中では、各物質は、約０．５ＭＰａの圧力でフィルタを通されて処理される。各物質は、始め流量毎分約９０リットルで未使用のフィルタを用いて処理されるが、フィルタにフィルタケーキが堆積されるにつれて、処理量が減少していく。濾過処理の始めに、特に高圧フィルタ装置に新しいフィルタが設置された場合は、各物質が再循環されることが好ましい。始めに処理された生産物を再循環させることによって、フィルタを湿らせ、触媒粉末と吸収粉末を含む粉末のケーキがフィルタの表面に堆積されるので有益である。濾過される油が燃料攪拌タンク８０又はタンク２２０へ向けられる前に、ケーキの厚さが２〜３ｍｍとなることが好ましい。フィルタのクリーニングが必要となる前に、フィルタ材を用いて廃油を２〜３回処理することができるので、フィルタ材の表面と高圧フィルタの内部でケーキは十分堆積される。ケーキの堆積が厚さ２〜４ｃｍとなることで、濾過処理の有効性が向上する。
【００３７】
廃食油に存在する脂肪酸は、高圧フィルタ装置のフィルタ材によっては除去されないかもしれないが、一旦フィルタ材の表面にケーキが形成されると、植物油の脂肪酸の少なくとも一部がケーキによって捕集され、処理されたバイオ燃料から除去されると考えられる。この処理では、濾過処理のケーキ又はフィルタ材のいずれか一方に保持されるような大きさとして、吸収粉末によって脂肪酸を結合させるのがよい。
【００３８】
第一濾過処理で濾過された油が灯油又は軽油と混合される際、上述の吸収粉末を混合物に加えて混合することができ、その割合は、混合されたベースオイルと灯油２００リットルに対し吸収粉末が約１キログラムである。しかし、第一段階であらかじめ濾過がなされておらず、フィルタに上述の粉末の準備がなされていないフィルタを通して濾過する場合は、燃料２００リットル毎の吸収粉末の好ましい範囲は１キログラム〜３キログラムである。これに対して、混合物の濾過に用いる高圧フィルタ装置が上述の処理により混合物を濾過することにあらかじめ用いられ、フィルタがクリーニングされていない場合には、吸収粉末の好ましい範囲は、混合されて処理された油又は灯油２００リットル毎に０〜３キログラムである。
【００３９】
上述の装置及び方法によって処理された廃食油から、以下の構成を有するバイオ燃料が提供されることが見出された。
【００４０】
【表１】
2008536952.tif 000003
【００４１】
上述の技術を用いて廃食油から生産されたバイオ燃料は安定しており、一旦灯油又は軽油と混合されると、その他のディーゼル燃料又は軽油と結合して、化学的分離や分解をすることなく、エンジンや燃焼処理で燃焼することができる。また、バイオ燃料のｐＨは中性であり、バイオ燃料のエネルギー含量は他の燃料のエネルギー含量と整合性を有するので、他の燃料と混合されてもバイオ燃料は安定している。
【００４２】
混合された油と灯油を高圧フィルタ装置を通じて処理する場合、高圧フィルタ装置のフィルタ材の表面に、ケーキが十分に堆積していれば、混合物に吸収粉末を用いる必要がなくなる。
【００４３】
本発明に基づく処理によれば、廃油を処理して粒子成分、実質的にすべての炭素、特定の脂肪酸、及びその他の汚染物質を除去することができる。また、廃油のｐＨは約７．０に中和されるが、これは触媒粉末及び始めの三つの吸収粉末に含まれる組成物による。
【００４４】
触媒粉末の触媒機能は増加し、又は油をイオン化することで、エネルギー含量及び燃焼性を増加させ、灯油又は軽油との混合が可能となる。また、攪拌タンクの中で触媒粉末と吸収粉末を両方混合する処理によって、廃油をバイオ燃料に処理するのに必要なステップが組み合わされ、一回分の処理量が本発明による処理及びシステム全体を通過するのにかかる処理時間は一回につき二時間より短くなる。上述のシステムの中で、一回分の量は拡大縮小可能であるので、小型の施設では一回１００リットル処理することができるのに対して、大型の施設では各タンクに一回何千リットルも処理することができる。
【００４５】
本発明は特に廃食油を処理して浄化することに有益であるが、この処理は未使用の植物油にも同様に適用することができ、これらの未使用の植物油をバイオ燃料やバイオ燃料添加剤に変換することができる。また、上述の装置を用いて、使用済みエンジンオイル等の石油に由来する油を処理することができ、石油を燃料油又は燃料添加剤に変換することができる。石油に由来する油類を処理する際には、同じ処理ステップが実行される。ただし、石油に由来する油類を処理する場合、粉状触媒物質は、６５〜７５重量パーセントの一酸化ナトリウム、二酸化ケイ素及び水であって組成式がＮａ２Ｏ、ｎＳｉＯ２、ｘＨ２Ｏのものを含み、これが２５〜３５重量パーセントのアルミニウムスラッジゼオライトに混合され、これにより鉱物油又は石油に由来する油類を処理する。
【００４６】
高圧フィルタ装置が一回以上で三〜四回までの処理に用いられた場合、フィルタ材をクリーニングして、堆積されたケーキを除去することができる。ケーキに堆積した副産物は主に触媒粉末と吸収粉末に加え、炭素、粒子成分、脂肪酸及びその他の汚染物質とともに少量の油で構成される。これらの副産物はセメント粉末と水に混合して成形することで、れんがやその他の生産品を生産し、舗装用や建設材料として用いることができる。副産物を７５％とセメント粉末２５％混合することで十分安定した硬さのあるレンガを形成することができることが見出された。副産物とセメント又は副産物と他のバインダー材料の他の混合や割合を用いて有用な建設材料を生産することができる。したがって、本発明に基づく処理のすべての生産物と副産物が有用なバイオ燃料か又は建設材料として用いられる。他方、フィルタ材からの副産物は硬化物として固めるのではなく、肥料又は土壌調整剤として用いることができる。なぜならこれらの副産物に含まれる物質は主に鉱物や有機物質だからである。
【００４７】
上述の詳細な説明からは、当業者に理解される本発明のいくつかの変更例、適用例、変形例が明らかとなる。本発明の範囲には、異なる種又は本明細書で開示される実施例からの構成要素とともに、部分的装置、装置及び方法のあらゆる組み合わせが含まれる。そして、本発明の趣旨を逸脱しないこのような変形例は、本発明の範囲に含まれることを意図しており、本発明は請求項の適切な範囲によって解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明における処理装置を示す概略図である。
【図２】本発明における処理装置の代替構成を示す概略図である。
【図３】図２の装置に用いられる燃料攪拌フィルタの構成及び方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  バイオ燃料変換装置
２０  オイルタンク
２２，５０，５４，６６，７０，７４  配管
２４，５２，６８  ポンプ
３０  触媒タンク
３２，８２  撹拌装置
３４，８４  モータ
３６，８６  シャフト
３８，８８  羽根車
４０  ヒータ
４２  温度センサ
４４  液面センサ
４６  コントローラ
５６  エアコンプレッサ
５８  継手バルブ
６０  高圧フィルタ装置
６２  フィルタ材
６４  トレイ
７２  バルブ
７６  再循環配管
８０  燃料攪拌タンク
９０  生産物タンク
１００  バイオ燃料変換装置
１１０  オイルタンク
１１２，１２２，１３４，１５２，１６０，１７２，１９０，２００，２０４，２０８，２１２，２１６  配管
１１４，１３２，２０６  ポンプ
１１６  配管
１１８  制御バルブ
１２０  遠心分離機
１２４  廃棄物
１２６  モータ
１２８  遠心式羽根車体
１３０  貯留タンク
１４０  触媒撹拌タンク
１４２  撹拌装置
１４４  温度センサ
１４６  液面センサ
１４８  ヒータ
１５０  粉末タンク
１５４  螺旋型スクリュー
１７０  高圧ポンプ
１７４  圧力センサ
１７６  継手バルブ
１７８  エアコンプレッサ
１８０  高圧フィルタ装置
１８２  フィルタチャンバ
１８４  フィルタ材
１９４  第二次フィルタ装置
１９６  方向指示型バルブ
１９８  フィルタ
２０２  トレイ
２１０  方向指示型バルブ
２１４  フィルタ
２２０  貯留タンク
２２２  燃料タンク
２２４，２２６，２４８，２５０，２６２，２７６，２８０，２８４  配管
２３０  触媒撹拌タンク
２３２  撹拌装置
２３４  モータ
２３６  シャフト
２３８  羽根車
２４０  液面センサ
２４２  温度センサ
２４４  システムコントローラ
２４６  粉末タンク
２６０  高圧ポンプ
２６４  圧力センサ
２６６  継手バルブ
２６８  コンプレッサ
２７０  高圧フィルタ装置
２７２  トレイ
２７４  ポンプ
２７８，２９０  フィルタ装置
２８２，２９２  フィルタ
３００  バイオ燃料タンク
【図１】
2008536952.tif 000004
【図２】
2008536952.tif 000005
【図３】
2008536952.tif 000006
【国際調査報告】
2008536952.tif 000007
2008536952.tif 000008
2008536952.tif 000009