(57)【要約】【課題】廃食油、植物油、動物油などの動植物性油を使用してエステル化された代替燃料を使用可能な燃料とするためのバイオ燃料の製造方法を提供することにある。【解決手段】硫酸メトキシを製造する工程、当該工程で製造された硫酸メトキシと動植物性油を混合撹拌して遊離脂肪酸を分離させる粗製エステルを製造する工程、ナトリウムメトキシを製造する工程、当該工程で製造されたナトリウムメトキシと上記工程で製造された粗製エステルを混合撹拌して粗製エステルをエステル化する工程、エステル化したバイオ燃料を珊瑚、遠赤外線セラミック又は及び天然珪石を利用して中和化する工程、中和したバイオ燃料をオゾンと超音波を利用して脱臭脱色する工程、とからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸とメタノールを混合撹拌して硫酸メトキシを製造する工程、当該工程で製造された硫酸メトキシと動植物性油を混合撹拌して遊離脂肪酸を分離させる粗製エステルを製造する工程、水酸化ナトリウムとメタノールを混合撹拌してナトリウムメトキシを製造する工程、当該工程で製造されたナトリウムメトキシと上記工程で製造された粗製エステルを混合撹拌して粗製エステルをエステル化する工程、エステル化したバイオ燃料を珊瑚、遠赤外線セラミック又は及び天然珪石を利用して中和化する工程、とからなることを特徴とするバイオ燃料の製造方法。
【請求項２】
硫酸とメタノールを混合撹拌して硫酸メトキシを製造する工程、当該工程で製造された硫酸メトキシと動植物性油を混合撹拌して遊離脂肪酸を分離させる粗製エステルを製造する工程、水酸化ナトリウムとメタノールを混合撹拌してナトリウムメトキシを製造する工程、当該工程で製造されたナトリウムメトキシと上記工程で製造された粗製エステルを混合撹拌して粗製エステルをエステル化する工程、エステル化したバイオ燃料を珊瑚、遠赤外線セラミック又は及び天然珪石を利用して中和化する工程、中和したバイオ燃料をオゾンと超音波を利用して脱臭脱色する工程、とからなることを特徴とするバイオ燃料の製造方法。
【請求項３】
動植物性油には廃食油、植物油、動物油が含まれる請求項１又は請求項２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】
この発明は、重油、軽油、灯油などの化石燃料油の代替燃料として使用可能なバイオ燃料の製造方法の技術に係り、特に、植物のライフサイクルを通じて大気中の二酸化炭素を増加させることのない廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から製造されるバイオ燃料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の代替燃料(バイオ燃料)はコストがかかるため燃料高値になることを抑えた代替燃料として有効にするために製造工程を考案したものである。
【特許文献１】特開２００５−１７１０９９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の化石代替燃料(バイオ燃料)は長年の研究にも関わらず、遊離脂肪酸除去方法の課題や酸性を中和行う方法又、脱色脱臭を取り除くに課題があった。
すなわち、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油の製造工程で現状の製造方法では飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、グリセリン等の不純物を取り除くことが出来ているが、遊離脂肪酸は取り除かれていない粗製エステルで詰まり点がある為に完全なるエステル行う製造方法及び、現状製造工程で、メタノールと水酸化ナトリウムを混合してナトリウムメトキシ製造し上記製造にてエステル工程を行うがメトキシ方法で化石燃料の代替燃料としては使用不可である。
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油を使用してエステル化された代替燃料を使用可能な燃料とするためのバイオ燃料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、硫酸とメタノールを混合撹拌して硫酸メトキシを製造する工程、当該工程で製造された硫酸メトキシと動植物性油を混合撹拌して遊離脂肪酸を分離させる粗製エステルを製造する工程、水酸化ナトリウムとメタノールを混合撹拌してナトリウムメトキシを製造する工程、当該工程で製造されたナトリウムメトキシと上記工程で製造された粗製エステルを混合撹拌して粗製エステルをエステル化する工程、エステル化したバイオ燃料を珊瑚、遠赤外線セラミック又は及び天然珪石を利用して中和化する工程、とからなるものである。
ここで、動植物性油には廃食油、植物油、動物油が含まれる。
【０００５】
また、請求項２の発明は、硫酸とメタノールを混合撹拌して硫酸メトキシを製造する工程、当該工程で製造された硫酸メトキシと動植物性油を混合撹拌して遊離脂肪酸を分離させる粗製エステルを製造する工程、水酸化ナトリウムとメタノールを混合撹拌してナトリウムメトキシを製造する工程、当該工程で製造されたナトリウムメトキシと上記工程で製造された粗製エステルを混合撹拌して粗製エステルをエステル化する工程、エステル化したバイオ燃料を珊瑚、遠赤外線セラミック又は及び天然珪石を利用して中和化する工程、中和したバイオ燃料をオゾンと超音波を利用して脱臭脱色する工程、とからなるものである。
ここで、動植物性油には廃食油、植物油、動物油が含まれる。
【発明の効果】
【０００６】
以上の記載により請求項１の発明は、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から完全に不純物を取り除くことができ、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から代替燃料として使用可能なバイオ燃料を効率よく造り出すことができる。
【０００７】
請求項２の発明は完全に不純物を取り除きくことができると共に、エステル化された代替燃料を中和する為の水洗浄を行うことなく中和でき、しかも同時に脱臭脱色を行うことが出来る。これにより、バイオ燃料の製品価値を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に記載の発明を実施するための最良の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１はバイオ燃料の製造工程で使用される装置の概略側面図である。
【０００９】
図において、濾過装置１は廃食油、植物油、動物油などの動植物性油の不純物を除去する為の装置である。特に動植物性油の廃食油には不純物が多く含まれているためこの濾過装置１にて不純物を除去する。濾過装置１で不純物が除去された廃食油、植物油、動物油などの動植物性油は水分除去反応釜２の工程へ進む。なお、植物油としては、天然の植物界に広く存在し、脂肪酸とグリセリンとのエステルを主成分とするものであり、例えばサフラワー油、大豆油、菜種油、パーム油、パーム核油、綿実油、ヤシ油、米糠油、ゴマ油、ヒマシ油、亜麻仁油、オリーブ油、桐油、椿油、落花生油、カポック油、カカオ油、木蝋、ヒマワリ油、コーン油などが含まれる。この植物油は、少なくとも一部が不飽和である脂肪酸とグリセリンとのエステルを主体とするものが好ましい。また、動物油としては、例えば魚油、肝油、牛脂、牛酪脂、馬油、豚脂、羊脂等が含まれる。このうち魚油には、鮪油、鰯油、鰊油、イカ油、秋刀魚油等が含まれる。
【００１０】
水分除去反応釜２は、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に含まれた水分を除去するための装置として使用され、水分除去された廃食油、植物油、動物油などの動植物性油は後述のエステル還元装置４ヘ進む。
【００１１】
〔硫酸メトキシの製造工程〕
撹拌タンク３は、遊離脂肪酸を除去するための硫酸メトキシを精製するタンクである。撹拌タンク３で精製する硫酸メトキシの比率は、遊離脂肪酸を除去しようとする量に対し、硫酸CASNo.192-0469  分子式：H2SO4＝98.08  0.1%〜1%、メタノール分子式：CH4O JIS Kl501  分子量：32.04  5％〜10％混入させ撹拌を行うが、少し発熱が起こるため硫酸を徐々にいれ撹拌を行い、毎分200〜300rpmの回転にて行うことで硫酸メトキシが出来上がる。なお、撹拌タンク３はナトリウムメトキシ製造工程にも利用される。撹拌タンク３はエステル還元装置４の上部に設けられていて、撹拌タンク３で出来上がった硫酸メトキシはその下方のエステル還元装置４に送られる。蘇生エステル還元装置４では水分除去反応釜２で水分が除去された廃食油、植物油、動物油などの動植物性油が混入されて撹拌が行われる。
【００１２】
〔粗製エステルの製造工程〕
エステル還元装置４は撹拌タンク３の下部側に設けられており、水分除去反応釜２で水分が除去されて備蓄した廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に、撹拌タンク３で精製された硫酸メトキシを混入し撹拌を行うが、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油を加熱することが必要で全体の加熱温度は25℃〜35℃、加熱を行うため、エステル還元装置４は加熱できるための装置を備えて置くことが必要である。又エステル還元装置４は撹拌を行うために撹拌器が取り付けられている。
【００１３】
エステル還元装置４では上記記載の加熱された廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に硫酸メトキシを混入し撹拌を行う。撹拌回転は毎分150〜300rpmの回転にて行うが、硫酸メトキシの混入方法は徐々に注入し注入方法は点滴容量を用い10分〜30分かけて混入を行い、注入終了後20分〜30分の上記撹拌回転にて行い、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に含まれた遊離脂肪酸を分離することができる。
【００１４】
上記遊離脂肪酸を完全分離するためには約１日の静置を必要とするが連続エステル工程を行うことで飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、グリセリン等と同時に除去することが出来るため、エステル還元装置４にてエステル行うが、エステルするためのナトリウムメトキシをエステル還元装置４の上部に設けた前記撹拌タンク３にて製造を行う。
【００１５】
〔ナトリウムメトキシの製造工程〕
硫酸メトキシを製造するに使用した前記撹拌タンク３を使って、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、グリセリン等を除去するためのナトリウムメトキシを精製するタンクとして使用するが、〔００１３〕の注入終了後にナトリウムメトキシ精製を行う。ナトリウムメトキシの比率は、上記記載のグリセリン等を除去するには１リッターの量に対し水酸化ナトリウム分子式:NaOHを3.5グラム〜7グラム  メタノール分子式:CH4O  100ミリリットル〜300ミリリットルを混入し撹拌を行う。加熱は発生しないが透明感が出るまで撹拌を行うが、この場合加熱を行うことでメタノールと水酸化ナトリウムが混ざりやすい。その場合の加熱温度は50℃前後が好ましい。撹拌回転は毎分200rpm〜300rpmで行い、撹伴時間は20分〜30分行うことで上記記載のグリセリン等を除去できるナトリウムメトキシが出来上がる。
【００１６】
〔エステル化の工程〕
当該ナトリウムメトキシを〔００１３〕にて精製された廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に含まれた遊離脂肪酸を分離することができたエステル還元装置４に当該ナトリウムメトキシの混入を行うが、エステル還元装置４は前記したように加熱できる装置を備え付けているので、廃食油、植物油、動物油などの動植物性油に含まれた遊離脂肪酸を分離することができた物を加熱するが、加熱する温度は50℃〜60℃が適温である。
【００１７】
撹拌タンク３で精製された当該ナトリウムメトキシを上記記載に混入を行うが、混入方法は〔００１３〕で記載した点滴容量方法を用い20分〜60分にかけて注入を行う、注入後約10分〜30分撹拌を行う撹拌回転は毎分200rpm〜350rpmの回転にて行う。
【００１８】
上記記載方法にて遊離脂肪酸、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、グリセリン等の廃食油、植物油、動物油などの動植物性油などの油を、化石油の代替燃料として使用可能な燃料とするための不純物を除去することができたが、すぐには分離することが出来なく約１日静置することで分離が出来るため、タンク５を分離層タンクとして使用し分離したグリセリン等を取り除くがグリセリン等の不純物の量は当該燃料の5%〜12%排出される。
【００１９】
当該燃料を廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から得られた油を、化石油の代替燃料として使用可能な燃料にするには上記記載の不純物除去から下記の方法を行う必要がある。
【００２０】
〔中和化の工程〕
上記当該燃料は水酸化ナトリウムやメタノールが含まれているため酸性に成っている。そのためこの当該燃料を中性(中和)にする必要がある。
【００２１】
請求項１の後段の内容を説明する前に現状は当該燃料を水洗浄し水と油を分離した後、分離した油を乾燥することで当該燃料を中和することができ化石油の代替燃料として使用可能な燃料として使用しているが、当該燃料を水洗浄行うことで水と油を分離した水は油が含まれたり、酸性の水であるために浄化槽やろ過装置、油を乾燥させるために乾燥装置が必要で又、脱色脱臭行うために活性白土等を使用し、この脱色脱臭を吸着した活性白土を分離するために遠心分離機等が必要なため、莫大な資金投資を投入しなくては成らないためにコストが掛かりすぎで廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から得た油を、化石油の代替燃料として使用可能な燃料は高値で採算が合わないのが現状であるが、地球温暖化対策のCO2削減のために使用されている。
【００２２】
請求項１の発明は水洗浄なく中和でき、且つ請求項２の発明ではこれに加えて脱色脱臭を同時に取り除くことができる。
【００２３】
循環タンク８は脱色脱臭のための循環を行うためのタンクとしても使用するが、個別の循環タンク及び連結方法の循環タンクとして使用可能である。
【００２４】
循環タンク８の中には当該燃料を中和にするために必要な珊瑚、遠赤外線セラミック、又は及び天然珪石を入れる。つまり、珊瑚単独、遠赤外線セラミック単独、天然珪石単独の場合、珊瑚と遠赤外線セラミックの混合、珊瑚と天然珪石の混合、遠赤外線セラミックと天然珪石の混合の場合、珊瑚と遠赤外線セラミックと天然珪石の混合の場合がある。また、この場合、循環タンク８の３棟に別々に入れるも、混合して入れてもよい。
【００２５】
上記珊瑚、遠赤外線セラミック、天然珪石等は酸性を陽性(アリカリ性)に変換することが出来る物質である。
【００２６】
上記記載のものを当該燃料に浸透させるだけでは７日間ぐらい掛かるために、循環タンク８に浸透させた当該燃料を循環ポンプ等にて循環させることで時間の短縮を行うことが出来る。当該燃料が中和になるための時間は6時間〜24時間で循環タンク８の大きさにより調整が必要になる。
【００２７】
〔脱臭脱色の工程〕
前記の工程で中和化されたバイオ燃料が入っている循環タンク８の底部側には、超音波とオゾンを発生する超音波オゾン発生器７が取り付けられている。また、オゾン生成装置６が設置されており、オゾン生成装置６で生成されたオゾン供給管６ａを通じて高圧ポンプで循環タンク８の底部側の超音波オゾン発生器７から循環タンク８内に送り込み、循環タンク８内のセラミックを使用したボール等にミクロ等の穴を開けて、高圧ポンプから送り込まれたオゾンを超音波オゾニドとして使用する。
【００２８】
オゾンは当該燃料20リッターに対し0.5グラム〜1.5グラムのオゾン発生が好ましい。
【００２９】
超音波オゾニドにより脱色脱臭を取り除くことが出来るが、当該燃料に超音波オゾニドを浸透させるには７日間ぐらいの時間が必要であるが、循環タンク８を使用し循環ポンプ等にて循環させることで時間の短縮を計ることが出来る。脱色脱臭できる時間は6時間〜24時間で行える。
【００３０】
〔００２２〕〜〔００２９〕の工程を同時に循環タンク８にて行うことが出来る。循環タンク８で製造されたバイオ燃料は備蓄タンクに備蓄される。
【００３１】
上記工程で製造された当該燃料は廃食油、植物油、動物油などの動植物性油から得られた油を、化石油の代替燃料として使用可能な燃料となりバイオ燃料としてコスト削減が出来た燃料である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明を実施するための最良の形態を示すバイオ燃料の製造工程で使用される装置の概略側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    濾過装置
２    水分除去反応釜
３    撹拌タンク
４    エステル還元装置
５    分離層タンク
６    オゾン生成装置
６ａ  オゾン供給管
７    超音波オゾン発生器
８    循環タンク
９    備蓄タンク
【図１】
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