(57)【要約】【課題】廃食物油の効果的な利用方法を提供する。【解決手段】廃食物油を熱分解槽でガス化した後、アルミノシリケート系触媒を充填した接触分解槽を通してガソリン、灯軽油、Ａ重油相当の燃料油を取得する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃食物油を熱分解槽中で加熱してガス化させ、該ガスを接触分解槽中でアルミノシリケート系触媒と接触させることを特徴とする廃食物油から石油留分状の燃料油を製造する方法。
【請求項２】
廃食物油に廃エンジンオイルを添加して熱分解槽に供給する請求項１記載の方法。
【請求項３】
該ガスのアルミノシリケート系触媒との接触を、分解活性型アルミノシリケート系触媒と接触させた後形状選択型アルミノシリケート触媒と接触することによって行う請求項１又は２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃食物油の利用方法の関し、特に、廃食物油からガソリン、灯軽油、Ａ重油を典型例とする石油留分状の燃料油を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の使用に伴って発生する炭酸ガスによる地球温暖化が世界的規模で問題となっており、その解決策が強く望まれている。このような解決策の一つとしてとうもろこしを原料とするガソリン・軽油代替品が開発され、世界的規模で利用されつつある。利用方法の多くは、ガソリン等の化石燃料にわずかに１．５％程度混入して自動車用等の燃料油として利用するものであるが、このことがとうもろこし等の原料植物の相場を高騰させている。とうもろこしは南米大陸、アフリカ、南アジア等の多くの国で主食として利用されており、代替燃料としての利用は、価格および供給量の両面から世界的規模で食糧事情を悪化させるという大きなマイナス効果をもたらしている。
【０００３】
一方、食物油はテンプラ等の揚物の料理その他に広く利用されており、使用済の廃食物油の量も膨大な量となっている。その多くは廃棄物として活性汚泥処理等の分解処理に供されているが、再利用についても種々の検討がなされている。その一つとして廃食物油を遠心分離処理して油分のみを燃料として用いることも知られているが、このように廃食物油から分離取得した油分を直接自動車燃料として使用すると、エンジンの目づまり等を起こすことから、軽油や重油に少量添加して燃料として使用しているのが実状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、大量に発生している廃食物油の有効利用法を提供することにあり、特に廃食物油から自動車燃料としても利用可能な性状をもつ石油留分状の燃料油を効率的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、廃食物油を熱分解槽中で加熱してガス化させ、該ガスを接触分解槽中でアルミノシリケート系触媒と接触させることを特徴とする廃食物油から石油留分状の燃料油を製造する方法である。
【０００６】
本発明では廃食物油に廃エンジンオイルを添加して用いることが好ましい。
また本発明では熱分解槽で熱分解して生じたガスのアルミノシリケート系触媒との接触を、分解活性型アルミノシリケート系触媒と接触させた後形状選択型アルミノシリケート触媒と接触することによって行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、大量に発生している廃食物油を原料として自動車燃料としても利用可能な石油留分状の燃料油を高収率で製造することができ、環境問題上からも社会的意義が極めて高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で用いる廃食物油は給食センター、料理店、レストラン、さらには家庭その他での調理での使用済食用油であれば適宜のものを用いることができ、その原料源の種類等は問わない。原料源の例としては、ゴマ油、菜種油、オリーブ油、大豆油、べにばな油、とうもろこし油、米ぬか油等種々のものがあり、通常は種々の原物用植物油由来の廃食物油又はその混合物で本発明に提供される。
【０００９】
廃食物油から必要に応じ夾雑物や分離容易な水分を除いた後熱分解槽に入れる。熱分解槽には通常撹拌機を設け、廃食物油を加熱・撹拌しながら熱分解を伴ってガス化させる。加熱温度は２００〜４００℃、特に２５０〜３５０℃が好ましい。また常温近傍から徐々に加熱し、１５０℃より低い温度、たとえば７０〜１４０℃で油中に存在しうる水分を除いてから、さらに昇温して廃食物油の熱分解を伴ってガス化させることが望ましい。尚、熱分解槽には、必要に応じ、シリカ、アルミナ、天然ゼオライト等の熱分解助剤を入れることも可能である。
【００１０】
かくしてガス化して熱分解槽を出たガス成分は次いで接触分解槽に移しアルミノシリケート系触媒と接触させる。接触分解槽にはアルミノシリケート系触媒が充填されており、通常接触分解槽の下部から、熱分解槽から出た高温に維持されたガス分を順次導入して触媒と接触させ、上部から接触分解して生成したガス状生成物を系外に出し、熱交換機を経て冷却し液化して燃料油を取得する。
【００１１】
アルミノシリケート系触媒としては、シリカとアルミナとを構成成分とするゼオライトが好ましく用いられる。特に好ましいゼオライトはβゼオライト及びＺＳＭ型ゼオライトである。ＺＳＭ型ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−３８、ＺＳＭ−４８等を用いることができるが、特にＺＳＭ−５が好ましい。これらのアルミノシリケート系触媒は通常、少なくとも一部を水素型（酸型）にして用いることが好ましく、また必要に応じ、白金族金属等を付加して用いることが好ましい。
【００１２】
かくしてガソリン、灯軽油及び／又はＡ重油に相当な石油留分状の燃料油を高収率で得ることができるが、本発明では用いる触媒の選択により得られる燃料油の特性を調整することも可能である。即ちアルミノシリケート系触媒には、活性主体（酸型主体）のものから活性を低くし（酸型又は酸点の割合を少なくし）選択性（形状選択性）を高めたものまでが存在し、それらの選択や組合せにより、たとえば生成物中のガソリン分を多くしたり灯軽油分やＡ重油分を多くしたりすることができる。これは燃料油の需要動向や使用者側の要求に応じた製品調整が可能であることを意味し実用上の大きな利点である。特に触媒層を２段以上とし、最初に分解活性型アルミノシリケート系触媒を後段に形状選択型触媒を配することにより、生成物の炭素数や蒸溜分布や比重等の性状が化石燃料である一般的なガソリン、灯軽油、Ａ重油に極めて近い生成物を得ることができる。
【００１３】
分解活性型アルミノシリケート系触媒は前記したように酸活性点の多い（好ましくは５０％以上が酸型である）ものであり、一例として分解活性型のベータ型ゼオライト等が例示される。形状選択型アルミノシリケート系触媒は分解活性点の少ないものであり、特に白金族金属を含むＺＳＭ−５が好ましく用いられる。
【００１４】
本発明では廃食物油だけを熱分解に供することもできるが、廃エンジンオイルを併用することが好ましい。廃エンジンオイルの添加量は５〜２０重量％、特に１０〜１５重量％が好ましい。廃エンジンオイルを併用することにより、自動車燃料油に適する生成物を取得することが可能となる。これはエンジンオイル中の成分であるオレフィン系長鎖炭化水素が廃食物油の熱分解時にその成分と化学的な相互作用をすることに由来するものと思われる。
【００１５】
かくしてガス化して熱分解槽を出たガス成分は次いで接触分解槽に移しアルミノシリケート系触媒と接触させる。接触分解槽にはアルミノシリケート系触媒が充填されており、通常接触分解槽の下部から、熱分解槽から出た高温に維持されたガス分を順次導入して触媒と接触させ、上部から接触分解して生成したガス状生成物を系外に出し、熱交換機を経て冷却し液化して燃料油を取得する。
【００１６】
アルミノシリケート系触媒としては、シリカとアルミナとを構成成分とするゼオライトが好ましく用いられる。特に好ましいゼオライトはβゼオライト及びＺＳＭ型ゼオライトである。ＺＳＭ型ゼオライトとしては、ＺＳＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−３８、ＺＳＭ−４８等を用いることができるが、特にＺＳＭ−５が好ましい。これらのアルミノシリケート系触媒は通常、少なくとも一部を水素型（酸型）にして用いることが好ましく、また必要に応じ、白金族金属等を付加して用いることが好ましい。
【００１７】
かくしてガソリン、灯軽油から主としてなる燃料油を高収率で得ることができるが、本発明では用いる触媒の選択により得られる燃料油の特性を調整することも可能である。即ちアルミノシリケート系触媒には、活性主体（酸型主体）のものから活性を低くし（酸型又は酸点の割合を少なくし）選択性（形状選択性）を高めたものまでが存在し、それらの選択や組合せにより、たとえば生成物中のガソリン分を多くしたり灯軽油分やＡ重油分を多くしたりすることができる。これは燃料油の需要動向や使用者側の要求に応じた製品調整が可能であることを意味し実用上の大きな利点である。特に触媒層を２段以上とし、最初に分解活性型アルミノシリケート系触媒を後段に形状選択型触媒を配することにより、生成物の炭素数や蒸溜分布や比重等の性状が化石燃料である一般的なガソリン・灯軽油に極めて近い生成物を得ることができる。
【００１８】
分解活性型アルミノシリケート系触媒は前記したように酸活性点の多い（好ましくは５０％以上が酸型である）ものであり、一例として分解活性型のベータ型ゼオライト等が例示される。形状選択型アルミノシリケート系触媒は分解活性点の少ないものであり、特に白金族金属を含むＺＳＭ−５が好ましく用いられる。
【００１９】
尚、本発明方法は被処理原料としてパーム油を用いた場合に特に効果が大きいが、ゴマ油、菜種油、大豆油、とうもろこし油等の植物油も使用可能である。またパーム油によって代表される被処理原料に廃エンジンオイルを少量（たとえば１〜１０重量％）混入しておくことも好ましい。
次に実施例によって本発明を例証する。
【実施例１】
【００２０】
撹拌翼を備えた内容積約５１の円筒状熱分解槽に学校給食センターの使用済食物油７００ｇを入れ、最初、常温から８０℃まで昇温し、その段階で水分の多くが蒸発し終わるまで維持し、さらに５℃ずつ昇温して１４０℃まで昇温して水蒸気の発生が全く認められなくなったことを確認してから２０℃ずつ昇温していき約３３０℃まで昇温しその温度を維持した。その間廃食物油のガス化が進行し、熱分解槽の頂部から出たガスを接触分解槽に導いた。接触分解槽は内容積約１．５１の円筒体からなり、そのなかに約５００ｇのベータ型ゼオライトを充填したものである。
【００２１】
接触分解槽の頂部からのガスを熱交換器を通して冷却し液化して生成物を取得した。全体の液収率は約８０％であった。
生成物は石油留分の灯油相当のものである。その蒸留性状試験結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2009051953.tif 000002
【実施例２】
【００２３】
実施例１において廃食物油に約１０重量％の廃エンジンオイルを添加し同様の実験を行った。但し接触分解槽の触媒層にはＺＳＭ−５ゼオライトを充填して用いた。
その結果、ガソリン相当分の割合が倍増した。