(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を間接加熱する熱分解炉と、
前記熱分解炉の出口に接続され、前記熱分解炉で生成される炭化物を分離する炭化物分離器と、
前記炭化物分離器の下流に接続され、前記炭化物分離器から吐出されるガスを冷却することでタールを分離するタール分離器と、
前記タール分離器の下流側に接続され、前記タール分離器から吐出される前記ガスを冷却することで低粘度液体を分離する低粘度液体分離器と、
前記低粘度液体分離器で分離した前記低粘度液体を低沸点アルコールと酢酸含有液体に分離するアルコール分離器と、
前記タール分離器で分離する前記タール、前記低粘度液体分離器で分離する前記低粘度液体、および前記アルコール分離器で分離する前記低沸点アルコールのうち、少なくとも一つ以上の生成物を混合した混合体を液体燃料とする液体燃料化手段と、
を備え、
前記液体燃料化手段が、
前記混合体を充填する圧力容器と、
前記圧力容器を設定温度に加熱する加熱手段と、
前記設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力設定で前記混合体を脱水する脱水手段と、
脱水した前記混合体を液状体とするための攪拌手段と、
を備えることを特徴とする有機物の熱分解装置。
【請求項２】
有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法であって、
前記有機物を熱分解するステップと、
前記熱分解する前記ステップの後に、前記熱分解により発生するガス成分を冷却して生成するタール含有液体、前記熱分解により発生する前記ガス成分を分離して生成する前記タールと低粘度液体、および、前記低粘度液体を分離して生成する低沸点アルコールと酢酸含有液体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップと、
取り出された少なくとも一つ以上の前記生成物を混合した混合体を液状体とするステップと、
を含み、
前記液状体とする前記ステップは、
前記混合体に含まれる過剰水分を、１００℃以上１８０℃以下の設定温度において、前記設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力で脱水する工程と、
脱水した前記混合体を攪拌して前記液状体とする攪拌工程と、
を含むことを特徴とする液体燃料の製造方法。
【請求項３】
少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体、前記低粘度液体、および、前記酢酸含有液体のいずれかを取り出し、
前記液状体とする前記ステップに、アルカリ性材質を添加して前記混合体を中和する中和工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体燃料の製造方法。
【請求項４】
前記アルカリ性材質が、貝化石であることを特徴とする請求項３に記載の液体燃料の製造方法。
【請求項５】
前記混合体に、植物の種子や果実を搾って得られる搾油および廃食用油のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の液体燃料の製造方法。
【請求項６】
前記液状体から取り出した沈殿物を土壌改良剤として用いることを特徴とする請求項３に記載の液体燃料の製造方法。
【請求項７】
有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法であって、
前記有機物を熱分解するステップと、
前記熱分解する前記ステップの後に、前記熱分解により発生するガス成分を冷却して生成するタール含有液体、前記熱分解により発生する前記ガス成分を分離して生成する前記タールと低粘度液体、および、前記低粘度液体を分離して生成する低沸点アルコールと酢酸含有液体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップと、
取り出された少なくとも一つ以上の前記生成物を混合した混合体を液状体とするステップと、
を含み、
少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体または前記タールを取り出し、
前記液状体とする前記ステップに、
前記混合体の過剰水分を脱水する工程と、
前記混合体の前記過剰水分を脱水する前記工程の後、濃度３０%以上の前記低沸点アルコールを添加し、前記混合体の粘度を調整する工程と、
を含むことを特徴とする液体燃料の製造方法。
【請求項８】
前記混合体の前記粘度を調整する前記工程は、
前記液状体を、５０℃における動粘度を２０ｃＳｔ以下、かつ、発熱量を６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の前記液体燃料とするものであって、
前記粘度を調整された前記液体燃料を発電に用いることを特徴とする請求項７に記載の液体燃料の製造方法。
【請求項９】
少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体を取り出し、
前記液状体とする前記ステップに、
前記混合体の過剰水分を脱水する工程と、
前記混合体の前記過剰水分を脱水する前記工程の後、脱水された前記過剰水分から、前記低沸点アルコールと前記酢酸含有液体を分離する工程と、
を含むことを特徴とする請求項２に記載の液体燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物から高い発熱量の液体燃料を得ることができる有機物の熱分解装置および有機物の熱分解装置を用いた液体燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、装置の小型化を図れるとともに、養生室で放熱した後の燃焼ガスをガス化炉に利用することで、効率を高めることができる燃料ガス発生装置を提案している。
特許文献１は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉と、間接加熱により有機物を熱分解ガスと炭化物に分離するガス化炉と、ガス化炉で分離した熱分解ガスからタール成分を除去する養生室とを備えた燃料ガス発生装置を開示する。そして、この燃料ガス発生装置では、燃焼炉で発生させた燃焼ガスを養生室に導き、養生室に導いた燃焼ガスによって養生室内の熱分解ガスを間接加熱し、熱分解ガスに対して熱を与えた後の燃焼ガスをガス化炉に導き、ガス化炉に導いた燃焼ガスによって有機物を間接加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２５５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１では、生成したタール含有成分を有効に利用することができず、高い発熱量の液体燃料を得ることができない。
【０００５】
本発明は、利用されることが少ないタールなどの熱分解生成物を活用し、高い発熱量の液体燃料を得ることができる有機物の熱分解装置および液体燃料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の有機物の熱分解装置は、有機物を間接加熱する熱分解炉と、前記熱分解炉の出口に接続され、前記熱分解炉で生成される炭化物を分離する炭化物分離器と、前記炭化物分離器の下流に接続され、前記炭化物分離器から吐出されるガスを冷却することでタールを分離するタール分離器と、前記タール分離器の下流側に接続され、前記タール分離器から吐出される前記ガスを冷却することで低粘度液体を分離する低粘度液体分離器と、前記低粘度液体分離器で分離した前記低粘度液体を低沸点アルコールと酢酸含有液体に分離するアルコール分離器と、前記タール分離器で分離する前記タール、前記低粘度液体分離器で分離する前記低粘度液体、および前記アルコール分離器で分離する前記低沸点アルコールのうち、少なくとも一つ以上の生成物を混合した混合体を液体燃料とする液体燃料化手段と、を備え、前記液体燃料化手段が、前記混合体を充填する圧力容器と、前記圧力容器を設定温度に加熱する加熱手段と、前記設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力設定で前記混合体を脱水する脱水手段と、脱水した前記混合体を液状体とするための攪拌手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２記載の本発明の液体燃料の製造方法は、有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法であって、前記有機物を熱分解するステップと、前記熱分解する前記ステップの後に、前記熱分解により発生するガス成分を冷却して生成するタール含有液体、前記熱分解により発生する前記ガス成分を分離して生成する前記タールと低粘度液体、および、前記低粘度液体を分離して生成する低沸点アルコールと酢酸含有液体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップと、取り出された少なくとも一つ以上の前記生成物を混合した混合体を液状体とするステップと、を含み、前記液状体とする前記ステップは、前記混合体に含まれる過剰水分を、１００℃以上１８０℃以下の設定温度において、前記設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力で脱水する工程と、脱水した前記混合体を攪拌して前記液状体とする攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の液体燃料の製造方法において、少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体、前記低粘度液体、および、前記酢酸含有液体のいずれかを取り出し、前記液状体とする前記ステップに、アルカリ性材質を添加して前記混合体を中和する中和工程を含むことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の液体燃料の製造方法において、前記アルカリ性材質が、貝化石であることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項３または請求項４に記載の液体燃料の製造方法において、前記混合体に、植物の種子や果実を搾って得られる搾油および廃食用油のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項３に記載の液体燃料の製造方法において、前記液状体から取り出した沈殿物を土壌改良剤として用いることを特徴とする。
請求項７に記載の本発明の液体燃料の製造方法は、有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法であって、前記有機物を熱分解するステップと、前記熱分解する前記ステップの後に、前記熱分解により発生するガス成分を冷却して生成するタール含有液体、前記熱分解により発生する前記ガス成分を分離して生成する前記タールと低粘度液体、および、前記低粘度液体を分離して生成する低沸点アルコールと酢酸含有液体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップと、取り出された少なくとも一つ以上の前記生成物を混合した混合体を液状体とするステップと、を含み、少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体または前記タールを取り出し、前記液状体とする前記ステップに、前記混合体の過剰水分を脱水する工程と、前記混合体の前記過剰水分を脱水する前記工程の後、濃度３０%以上の前記低沸点アルコールを添加し、前記混合体の粘度を調整する工程と、を含むことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明は、請求項７に記載の液体燃料の製造法において、前記混合体の前記粘度を調整する前記工程は、前記液状体を、５０℃における動粘度を２０ｃＳｔ以下、かつ、発熱量を６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の前記液体燃料とするものであって、前記粘度を調整された前記液体燃料を発電に用いることを特徴とする。
請求項９に記載の本発明は、請求項２に記載の液体燃料の製造方法において、少なくとも一つ以上の前記生成物を取り出す前記ステップは、少なくとも前記タール含有液体を取り出し、前記液状体とする前記ステップに、前記混合体の過剰水分を脱水する工程と、前記混合体の前記過剰水分を脱水する前記工程の後、脱水された前記過剰水分から、前記低沸点アルコールと前記酢酸含有液体を分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱分解生成物を分離し、少なくとも一つ以上の熱分解生成物を用いた混合体を液状体とすることで、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による有機物の熱分解装置の構成図
【図２】本発明の他の実施例による有機物の熱分解装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施の形態による有機物の熱分解装置は、有機物を間接加熱する熱分解炉と、前記熱分解炉の出口に接続され、前記熱分解炉で生成される炭化物を分離する炭化物分離器と、前記炭化物分離器の下流に接続され、前記炭化物分離器から吐出されるガスを冷却することでタールを分離するタール分離器と、前記タール分離器の下流側に接続され、前記タール分離器から吐出される前記ガスを冷却することで低粘度液体を分離する低粘度液体分離器と、前記低粘度液体分離器で分離した前記低粘度液体を低沸点アルコールと酢酸含有液体に分離するアルコール分離器と、前記タール分離器で分離する前記タール、前記低粘度液体分離器で分離する前記低粘度液体、および前記アルコール分離器で分離する前記低沸点アルコールのうち、少なくとも一つ以上の生成物を混合した混合体を液体燃料とする液体燃料化手段と、を備え、前記液体燃料化手段が、前記混合体を充填する圧力容器と、前記圧力容器を設定温度に加熱する加熱手段と、前記設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力設定で前記混合体を脱水する脱水手段と、脱水した前記混合体を液状体とするための攪拌手段と、を備えるものである。本実施の形態によれば、熱分解生成物のうち、少なくとも一つ以上の生成物を用いた混合体を液状体とすることで、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
【実施例】
【００１０】
以下に本発明の一実施例を図１に示す。
図１は本発明の一実施例による有機物の熱分解装置を示す構成図である。
図１に示すように、本実施例による有機物の熱分解装置は、高温の燃焼ガスを発生させる燃焼炉１０と、有機物を間接加熱する熱分解炉２０と、熱分解炉２０の出口に接続される炭化物分離器３０と、炭化物分離器３０の下流に接続されるタール分離器４０と、タール分離器４０の下流側に接続される低粘度液体分離器５０と、低粘度液体分離器５０の下流に接続されるアルコール分離器５８と、炭化物分離器３０で分離した炭化物、タール分離器４０で分離したタール、低粘度液体分離器５０で分離した低粘度液体、アルコール分離器５８で分離した低沸点アルコールおよび酢酸含有体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を含んで混合し、混合した混合体を液状体とする混合器６０と、混合器６０の下流に接続され、液状体を取り出す液体燃料槽９１とを備えている。
熱分解炉２０には、攪拌スクリュー付横型回転炉やロータリーキルンが適している。
熱分解炉２０は一つで構成してもよいが、本実施例で説明するように、熱分解炉２０として第１熱分解炉２０Ａと第２熱分解炉２０Ｂとを用いることで、特に炭化物とタールとガスとの分離を高めることができる。
第１熱分解炉２０Ａに導入する燃焼ガスの温度は、第２熱分解炉２０Ｂに導入する燃焼ガスの温度より低くする。図示はしないが、熱分解炉２０Ａ、２０Ｂから排出される燃焼ガスの温度を検出する温度検出手段を備え、これらの温度に基づいて燃焼炉１０に供給する燃料量や空気量を調整する制御装置も備えている。
なお、有機物としては、あらかじめ含水量が２０％以下に調整された木材チップが適しているが、農業残渣物、食品残渣物なども用いることができる。
なお、有機物が籾殻である場合には、熱分解炉２０Ａ、２０Ｂでの温度を２００〜３００℃とする。籾殻では２００〜３００℃で炭化物を生成できるとともにガス化率を高めることができる。
【００１１】
熱分解炉２０Ａ、２０Ｂにロータリーキルンを用いる場合には、熱分解炉２０Ａ、２０Ｂは、横型筒状に形成された熱分解反応筒２１Ａ、２１Ｂと、熱分解反応筒２１Ａ、２１Ｂを加熱する燃焼ガスを流通させる熱分解加熱筒２２Ａ、２２Ｂと、熱分解反応筒２１Ａ、２１Ｂを回転させる熱分解モータ２３Ａ、２３Ｂとからなる。
熱分解反応筒２１Ａは、一端が有機物を搬入する熱分解反応筒入口２１Ａａ、他端が炭化物、ガス、および液水を搬出する熱分解反応筒出口２１Ａｂとなっている。熱分解加熱筒２２Ａは、熱分解反応筒出口２１Ａｂ側が燃焼ガスを導入する熱分解加熱筒入口２２Ａａ、熱分解反応筒入口２１Ａａ側が燃焼ガスを導出する熱分解加熱筒出口２２Ａｂとなっている。熱分解加熱筒２２Ａは熱分解反応筒２１Ａの外周に配置され、熱分解反応筒２１Ａと熱分解加熱筒２２Ａとは完全に区画されている。
【００１２】
熱分解反応筒出口２１Ａｂには、配管が上下方向に配置される分岐管２５が接続されている。
分岐管２５の下方配管２５ａからは、熱分解反応筒２１Ａで生成された炭化物を排出することができる。
分岐管２５の上方配管２５ｂからは、熱分解反応筒２１Ａで生成されたガスをタール分離器４０に導いている。
分岐管２５の下方配管２５ａから排出される炭化物は、第２熱分解炉２０Ｂに導かれる。
熱分解反応筒２１Ｂは、一端が下方配管２５ａから排出される炭化物を搬入する熱分解反応筒入口２１Ｂａ、他端が炭化物、ガス、および液水を搬出する熱分解反応筒出口２１Ｂｂとなっている。
熱分解加熱筒２２Ｂは、熱分解反応筒出口２１Ｂｂ側が燃焼ガスを導入する熱分解加熱筒入口２２Ｂａ、熱分解反応筒入口２１Ｂａ側が燃焼ガスを導出する熱分解加熱筒出口２２Ｂｂとなっている。熱分解加熱筒２２Ｂは熱分解反応筒２１Ｂの外周に配置され、熱分解反応筒２１Ｂと熱分解加熱筒２２Ｂとは完全に区画されている。
熱分解加熱筒２２Ｂでは、熱分解反応筒出口２１Ｂｂ側から水又は水蒸気を供給することで、炭化物の活性化と水素ガス分離を行える。
【００１３】
第１熱分解炉２０Ａの熱分解反応筒入口２１Ａａにはピストンコンベア２４を併設している。ピストンコンベア２４は、有機物投入部２４ａと、有機物投入部２４ａを往復動作するピストン２４ｂと、ピストン２４ｂを往復動作させるシリンダ２４ｃと、ピストン２４ｂによって有機物を押圧して熱分解反応筒入口２１Ａａに有機物を導く筒状搬送路２４ｄとからなる。有機物投入部２４ａに投入された有機物は、ピストン２４ｂによって筒状搬送路２４ｄに押し込まれるため、例えばスクリューによって有機物を搬入するものと比較して有機物とともに熱分解反応筒２１Ａに搬入される空気の搬入量を減少することができ、燃焼させることなく有機物の熱分解反応を効率的に行うことができる。
【００１４】
燃焼炉１０と熱分解加熱筒２２Ｂとは、第１の燃焼ガス用配管１１で接続され、燃焼炉１０で発生させた燃焼ガスを第２熱分解炉２０Ｂに導いている。
熱分解加熱筒２２Ｂと熱分解加熱筒２２Ａとは、第２の燃焼ガス用配管１２で接続され、熱分解加熱筒２２Ｂで放熱させた燃焼ガスを第１熱分解炉２０Ａに導いている。
熱分解加熱筒２２Ａには、第３の燃焼ガス用配管１３が接続され、熱分解加熱筒２２Ａにて放熱した燃焼ガスを排気する。
第３の燃焼ガス用配管１３には、出口側端部に排気ブロワー１４が接続され、排気ブロワー１４によって燃焼ガスを排気する。
第３の燃焼ガス用配管１３には、排気ブロワー１４に至るまでの経路に、バグフィルタ１５が接続されている。
【００１５】
熱分解反応筒出口２１Ｂｂには、第２熱分解炉２０Ｂで生成される炭化物とガスとを分離する炭化物分離器３０が接続されている。炭化物分離器３０は、配管が上下方向に配置される分岐管で構成され、炭化物分離器３０の下方配管３１からは、第２熱分解炉２０Ｂで生成された炭化物を排出する。炭化物分離器３０の上方配管３２は、第１の接続管３３でタール分離器４０に接続され、第１の接続管３３は上方配管３２から吐出されるガスをタール分離器４０に導いている。第１の接続管３３は、タール分離器４０の側面下方に接続されている。
タール分離器４０の側面上方には、冷却液をタール分離器４０内に噴霧する冷却液供給管４１が接続されている。冷却液供給管４１には、ポンプ４２と冷却部４３とが設けられ、タール分離器４０の下方から水分を吸入している。
タール分離器４０の下部にはタール排出管４４が接続され、タール排出管４４から排出されるタールはタール槽４５に貯えられる。
このようにタール分離器４０は、炭化物分離器３０から吐出されるガスを冷却することでタールを分離する。
【００１６】
タール分離器４０の上部には、第２の接続管４６が接続されている。第２の接続管４６はタール分離器４０から吐出されるガスを低粘度液体分離器５０に導いている。第２の接続管４６は、低粘度液体分離器５０の側面下方に接続されている。
低粘度液体分離器５０の側面上方には、冷却液を低粘度液体分離器５０内に噴霧する冷却液供給管５１が接続されている。冷却液供給管５１には、ポンプ５２と冷却部５３とが設けられ、低粘度液体分離器５０の下方から水分を吸入している。
低粘度液体分離器５０の下部には低粘度液体排出管５４が接続され、低粘度液体排出管５４から排出される低粘度液体は低粘度液体槽５５に貯えられる。
このように低粘度液体分離器５０は、タール分離器４０から吐出されるガスを冷却することで低粘度液体を分離する。
【００１７】
低粘度液体槽５５に貯えられる低粘度液体は、メタノールなどの低沸点アルコールおよび酢酸を含んだ木酢油である。低粘度液体槽５５に貯えられる低粘度液体は、低沸点アルコール濃度を高めるために、アルコール分離器５８に導入される。アルコール分離器５８は、水の沸点より低い温度で加熱され、アルコール分離器５８の上部からは主に低沸点アルコールが導出され、アルコール分離器５８の下部からは主に水と酢酸からなる酢酸含有液体が導出される。
アルコール分離器５８から導出された低沸点アルコールは、低沸点アルコール槽５７に貯えられる。低沸点アルコール槽５７に貯えられる低沸点アルコールは、３０％以上の濃度とすることが好ましい。
【００１８】
低粘度液体分離器５０の上部には、第３の接続管５６が接続されている。第３の接続管５６は低粘度液体分離器５０から吐出されるガスを導出している。第３の接続管５６には、図示しないガス吸引ファンを設け、導出されたガスは図示しないガスホルダーに貯えられる。
【００１９】
炭化物分離器３０の上方配管３２から第１の接続管３３に導かれたガスは、タール分離器４０および低粘度液体分離器５０において、冷却液供給管４１、５１から噴霧される冷却水によって冷却される。低粘度液体分離器５０において冷却されたガスは、ガスホルダーに導かれる。ガスホルダーに貯えられたガスは、例えばガスエンジン発電機の燃料として利用される。
【００２０】
炭化物分離器３０の下方配管３１から排出された炭化物は、炭化物槽３４に貯えられる。炭化物槽３４に貯えられた炭化物は、炭化物搬送機３５によって混合器６０に送られる。炭化物搬送機３５は、粉砕機能を備え炭化物を微細化することが好ましい。
タール槽４５に貯えられたタール、および低沸点アルコール槽５７に貯えられた低沸点アルコールは、混合器６０に送られる。なお、低粘度液体槽５５に貯えられた低粘度液体、およびアルコール分離器５８に貯えられた酢酸含有液体を混合器６０に導入してもよい。
【００２１】
混合器６０は、混合体を密閉状態で充填する圧力容器と、圧力容器を設定温度に加熱する加熱手段（図示なし）と、設定温度における飽和蒸気圧よりも低く大気圧よりも高い圧力設定で脱水する脱水手段（図示なし）と、攪拌機６１を備えている。脱水手段には蒸留器（図示なし）が接続され、蒸留器は、低沸点アルコールと酢酸含有液体を回収できるものであることが好ましい。攪拌機６１は、破砕機であることが好ましい。攪拌機６１が破砕機である場合には、混合体を混合するとともに炭化物や混合された固形物を微細化することができ、炭化物や混合された固形物を微細化することで、混合体の分散性を高め、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
混合器６０には、貯えられた生成物である炭化物、タール、低粘度液体、酢酸含有液体、および低沸点アルコールのうち、少なくとも一つ以上の生成物が送られる。
【００２２】
タールが混合媒体として選ばれる場合、茶滓・薬草滓・コーヒー滓・廃菌床・食品残渣・農産物残渣・雑草・藻類・家畜糞尿・し尿汚泥・下水汚泥・有機汚泥など、高含水のため燃焼熱を取り出しにくい有機物を含むものが好適に混合される。この混合体を、設定温度における飽和蒸気圧よりも低く大気圧より高い圧力設定で脱水することにより、脱水により凝集しやすい有機物の凝集を防ぐことができ、混合体の分散性が高まる。また、攪拌により、タール中に固体の有機物が一部溶解しながら微分散し、粘度の低い液状体となり、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。これは、タール中に含まれるフェノール類・ベンゼンなどにより固体の有機物が一部溶解するとともに、過剰水の脱水が進んだ後も親水基を持つ有機物との水和により混合体の粘度が低く保たれるためと考えられる。このようにして、高い発熱量を持ちながら、粘度が高く、液体燃料としての利用が難しい熱分解生成物のタールから、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
【００２３】
低粘度液体および酢酸含有液体が混合媒体として選ばれる場合、植物の種子や果実を絞って得られる搾油・廃油（廃食用油を含む。）など、夾雑物を含む発熱量の高いものが好適に混合される。この混合体を、設定温度における飽和蒸気圧よりも低く大気圧より高い圧力設定で脱水しながら撹拌することにより、夾雑物が微分散したエマルジョン型の液状体が得られる。これは、低粘度液体および酢酸含有体に含まれる酢酸成分が夾雑物の微粒化とエマルジョン形成に寄与しているものと考えられる。このようにして、発熱量の低い低粘度液体および酢酸含有液体から、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
【００２４】
低沸点アルコールが混合媒体として選ばれる場合、タール・ピッチ類が好適に混合される。この混合体を撹拌することにより、粘度の低い、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
炭化物が混合媒体として選ばれる場合、含水率の高いアルコール類が好適に混合される。この混合体を撹拌することにより、炭化物が微分散した高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
これらの熱分解生成物は、１種を混合媒体とするにとどまらず、２種以上の熱分解生成物を混合媒体とすることも可能であり、他の混合物を用いず熱分解生成物同士の混合によることも可能である。
【００２５】
混合器６０には、混合物の投入口（図示なし）、混合媒体である熱分解生成物を送り込む接続管（低粘度液体および酢酸含有液体の接続管の図示なし）のほか、第４の接続管６２が接続され、第４の接続管６２にはポンプ６３を備えている。第４の接続管６２からは、混合器６０で設定温度において加熱され、設定温度における飽和蒸気圧よりも低く大気圧よりも高い圧力設定で脱水され、所定時間攪拌され、または攪拌とともに微細化された液状体を取り出し、液体燃料槽９１に貯えることができ、この液状体を液体燃料として用いることができる。
液体燃料化手段は、混合器６０と液体燃料槽９１で構成される。
【００２６】
以下に本発明の他の実施例を図２に示す。
図２は本発明の他の実施例による有機物の熱分解装置を示す構成図である。なお、図１に示す実施例と同一機能部材には同一符号を付して説明を一部省略する。
本実施例は、液状体にアルカリ性材質を混合し、生成した沈殿物と液体燃料を取り出すものである。混合媒体とする熱分解生成物は、低粘度液体槽５５に貯えられている低粘度液体またはアルコール分離器５８で分離された酢酸含有液体が選ばれ、混合器６０に送られ、酸性を示す高い発熱量の油と混合される。酸性を示す高い発熱量の油は、植物の種子や果実を搾って得られる搾油および廃食用油が好適に用いられる。
混合器６０では、設定温度において加熱され、設定温度における飽和蒸気圧よりも低く大気圧よりも高い圧力設定で脱水され、所定時間攪拌され、または攪拌とともに、夾雑物が溶解または微細化した液状体を形成する。液状体は、混合器６０の接続管６２から液体燃料分離器７０に送られる。
【００２７】
アルカリ性材質はアルカリ性粉末槽８１に貯えられ、アルカリ性粉末槽８１に貯えられたアルカリ性粉末は、アルカリ性粉末搬送機８２によって液体燃料分離器７０に送られる。
アルカリ性粉末は、水酸化カルシウム粉末や水酸化カリウム粉末を用いてもよいが、貝化石が好適に用いられる。貝化石は、石灰質や珪酸質などからなるネクトン（殻、魚類）、プランクトン（微生物）、藻類、海草などが地殻変動によって埋没堆積した化石体であり、古代貝化石（Ａｎｃｉｅｎｔ  Ｓｈｅｌｌｆｉｓｈ  Ｆｏｓｓｉｌ，  ＡＳＦ）とも呼ばれ、例えば、酸化カルシウム４６％、二酸化炭素３３％、珪酸１１％、アルミナ６％、マグネシウム１％、酸化鉄１％の成分からなる。
アルカリ性粉末搬送機８２は、粉砕機能を備え貝化石を微細化できるものであることが好ましい。液体燃料分離器７０に送られる貝化石粉末の粒子径は、５０〜７６０μｍとする。
【００２８】
液体燃料分離器７０では、アルカリ性粉末を加えた混合体を撹拌した後に所定時間静置して、液体燃料層と、水層と、沈殿層とに分離する。なお、水層と沈殿槽には明確な境がなく、スラリー状の懸濁液となっていることが多い。
液体燃料分離器７０で分離した液体燃料層からは液体燃料を取り出す。液体燃料は第５の接続管７１から液体燃料槽９１に導かれる。第５の接続管７１には、液体燃料層から液体燃料を吸引するポンプ７２を設けている。
液体燃料分離器７０で分離した水層と沈殿層とからは水と沈殿物が懸濁したスラリーを取り出す。スラリーは、第６の接続管７３からスラリー槽９２を介して濾過器９３に導かれる。第６の接続管７３には、スラリーを吸引するポンプ７４を設けている。
濾過器９３では、脱水されたスラッジケーキと水とに分離され、水は濾過水槽９４を介して混合器６０に戻される。アルカリ性粉末が貝化石である場合、脱水されたスラッジケーキは、土壌改良として好適に用いられる。
【００２９】
液体燃料化手段は、混合器６０、液体燃料分離器７０、燃料用オイル槽９１、スラリー槽９２、濾過器９３、濾過水槽９４で構成される。なお、スラリー槽９２にはスラリー攪拌機９２ａを備えている。スラリー槽９２と濾過器９３とは第７の接続管７５で接続され、第７の接続管７５にはポンプ７６を備えている。
【００３０】
本実施例による有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法は、有機物を熱分解するステップと、熱分解するステップの後に、熱分解により発生するガス成分を冷却して生成するタール含有液体、熱分解により発生するガス成分を分離して生成するタールと低粘度液体、および、低粘度液体を分離して生成する低沸点アルコールと酢酸含有液体のうち、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップと、取り出された少なくとも一つ以上の生成物を混合した混合体を液状体とするステップとからなる。
【００３１】
そして、液状体とするステップは、混合体に含まれる過剰水分を、１００℃以上１８０℃以下の設定温度において、設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力で脱水する工程と、脱水した混合体を攪拌して液状体とする攪拌工程とを含む。
【００３２】
また、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップにおいて、少なくともタール含有液体、低粘度液体および酢酸含有液体のいずれかを取り出した後、液状体とするステップには、アルカリ性材質を添加し混合体を中和する中和工程を含む。ここで、アルカリ性材質は、貝化石であることが好ましい。
混合体には、植物の種子や果実を搾って得られる搾油および廃食用油のうち少なくとも一つを含んでいてもよい。取り出したスラリーは、土壌改良剤として用いることができる。
さらに、少なくとも一つ以上の生成物を取り出すステップにおいて、少なくともタール含有液体またはタールを取り出した後、液状体とするステップに、混合体の過剰水分を脱水する工程と、混合体の過剰水分を脱水する工程の後、濃度３０%以上の低沸点アルコールを添加し、混合体の粘度を調整する工程とを含む。
そして、粘度を調整する工程は、液状体を、５０℃における動粘度を２０ｃＳｔ以下、かつ、発熱量を６０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上の液体燃料とするものであって、粘度調整された液体燃料を発電に用いることができる。
【００３３】
本実施例の有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法は、さまざまな有機物の熱分解炉２０を用いることができる。
熱分解炉２０は、熱分解炉２０で生成される炭化物を分離する炭化物分離器３０と、炭化物分離器３０の下流に接続され、炭化物分離器３０から吐出されるガスを冷却することでタールを分離するタール分離器４０と、タール分離器４０の下流側に接続され、タール分離器４０から吐出されるガスを冷却することで低粘度液体を分離する低粘度液体分離器５０と、低粘度液体分離器５０で分離した低粘度液体を低沸点アルコールと酢酸含有液体に分離するアルコール分離器５８とを有するものが好適に用いられる。加熱方式は、間接加熱および直接加熱のいずれも用いることができる。
また、炭化物とタール含有液体だけを取り出す簡易なものも用いることができる。タール含有液体を静置することによりタールと低粘度液体を分離することができる。低沸点アルコールと酢酸含有液体は、低粘度液体を蒸留することにより取り出すことができる。
さらに、複数の簡易な熱分解炉から取り出されたタール含有液体を集め、このタール含有液体を、加熱・濃縮することにより、タールと低粘度液体を分離して取り出すこともでき、さらに、低粘度液体から低沸点アルコールおよび酢酸含有液体を蒸留により取り出すことができる。このようにして、低・未利用になっている熱分解生成物を活用することができる。
【００３４】
液状体とするステップには、混合体を充填する圧力容器と、圧力容器を設定温度に加熱する加熱手段と、設定温度における飽和蒸気圧よりも低くかつ大気圧よりも高い圧力設定で混合体を脱水する脱水手段と、脱水した混合体を液状体とするための攪拌手段とを備える装置が好適に用いられる。
一方、混合媒体に水分率の低いタール・アルコールなどが取り出される場合、夾雑物の少ない混合体には、圧力容器・加熱手段・脱水手段のない、簡易な装置を用いることができる。
【００３５】
取り出される混合媒体にタールが選ばれる場合、茶滓・薬草滓・コーヒー滓・廃菌床・食品残渣・農産物残渣・雑草・藻類・家畜糞尿・し尿汚泥・下水汚泥・有機汚泥など、高含水のため燃焼熱を取り出しにくい有機物を含むものが好適に混合される。
低粘度液体および酢酸含有液体が選ばれる場合、植物の種子や果実を絞って得られる搾油・廃油（廃食用油を含む）など、夾雑物を含む発熱量の高いものが好適に混合される。
この時、アルカリ性材質を加え中和することにより、エンジンなどの材質に腐食などの悪影響を与えることのない液体燃料を得ることができる。アルカリ性材質には、貝化石（アルカリ性粉末）が好適に用いられ、その沈殿物は、土壌改良材として用いることができる。
【００３６】
低沸点アルコールが混合媒体として選ばれる場合、タール・ピッチ類が好適に混合される。この混合体を撹拌することにより、粘度の低い、高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
炭化物が混合媒体として選ばれる場合、含水率の高いアルコール類が好適に混合される。この混合体を撹拌することにより、炭化物が微分散した高い発熱量の液体燃料を得ることができる。
夾雑物の少ないタールおよびタール含有液体が混合媒体として選ばれる場合、過剰水分を脱水した後、アルコールを加えることにより、液体燃料の動粘度と発熱量を容易にコントロールすることができ、発電用のエンジンに好適に用いられる。このとき、アルコールは、低沸点アルコールであればよく、熱分解生成物以外のアルコールを用いることもできる。
【００３７】
タール含有液体が混合媒体として選ばれる場合、混合体の過剰水分を脱水した後、脱水された過剰水分から、低沸点アルコールと酢酸含有液体を分離することにより、効率的に低沸点アルコールと酢酸含有液体を取り出すことができる。低沸点アルコールや酢酸含有液体は、混合媒体として再利用できるほか、酢酸含有液体は、動物の回避・害虫対策・土壌改良などの農薬的な使用や消臭・殺菌などの厚生的な利用も可能である。また、酢酸含有液体を添加することにより、酢酸カルシウムや酢酸マグネシウムを合成し、融雪剤として利用することもできる。
これらの熱分解生成物は、１種を混合媒体とするにとどまらず、２種以上の熱分解生成物を混合媒体とすることも可能であり、他の混合物を用いず熱分解生成物同士の混合によることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、有機物の熱分解装置および有機物の熱分解生成物を用いた液体燃料の製造方法として適しているが、木質材以外の有機物や汚染物質の処理装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  燃焼炉
２０  熱分解炉
３０  炭化物分離器
４０  タール分離器
５０  低粘度液体分離器
６０  混合器
６１  攪拌機
７０  液体燃料分離器
８１  貝化石槽
【図１】
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【図２】
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