(57)【要約】【課題】バイオディーゼル燃料製造に用いられるカラム容器に充填される複数種の吸着剤を混合、梱包する過程で粉塵を撒き散らさず、しかも焼結のように粉体を固結する過程で活性白土や活性炭の吸着性能を失うことがないバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤及びその製造方法を提供すること。【課題手段】バイオディーゼル燃料の原料油脂に、触媒とアルコールを添加混合し、エステル交換反応を後に触媒、その他の不純物の除去のために使用されるバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤において、複数種の吸着剤組成物１００質量部が、酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種よりなるバインダー２〜１０質量部により一体成形されたものであることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオディーゼル燃料の原料油脂に、触媒とアルコールを添加混合し、エステル交換反応後に触媒、その他の不純物の除去のために使用されるバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤において、
複数種の吸着剤組成物１００質量部が、酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種よりなるバインダー２〜１０質量部により一体成形されたものであることを特徴とするバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤。
【請求項２】
上記吸着剤組成物中に活性白土が４０〜８０質量％の範囲、及び活性炭が５〜４０質量％の範囲で含む請求項１記載のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤。
【請求項３】
上記請求項１記載のバイオディーゼル燃料用カラム吸着剤の製造方法であって、
上記吸着剤組成物とバインダーと水とを混合し、その後室温で少なくとも２時間以上養生し、養生後、温度１００〜２００℃の範囲で加熱して一体成形することを特徴とするバイオディーゼル燃料用カラム吸着剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤及びその製造方法に関する。なお、本明細書並びに本特許請求の範囲では、吸着剤を中に包含する容器を「カラム」と云い、容器のみを指すときは「カラム容器」、あるいは「容器」と云い、吸着剤は「カラム吸着剤」あるいは「吸着剤」と云う。
【背景技術】
【０００２】
バイオディーゼル燃料は通常、パーム油、菜種油、大豆油、廃食用油等の植物油を構成する脂肪酸グリセライドに低級アルコール、特にメタノールを加えてエステル交換反応によって得られる脂肪酸メチルエステルが用いられている。このエステル交換反応では触媒として通常、苛性アルカリが用いられ、副生物としてグリセリンが得られる。この他、低級アルコール、苛性アルカリ、未反応のトリグリセライド、反応中間体のジグリセリド、モノグリセリドが反応系にあるので、これらの除去が必要である。加えて、水や遊離脂肪酸があるため、ケン化物もできる。したがって、純度の高い脂肪酸メチルエステルをつくるにあたっては、水、遊離脂肪酸、ケン化物、低級アルコール、苛性アルカリ、グリセリン、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドを除去する必要がある。
【０００３】
これら副生物や原料残渣、なかでも触媒の除去をする方法としては、水洗する方法と吸着剤により吸着除去する方法とがある(特許文献１、非特許文献１参照)。このうち前者による方法はその廃水による環境負荷が高い点に問題が残る。また後者による方法は利便性を考慮して、装置に着脱容易なカラムとし、カラム容器内に吸着剤を充填して行われるが、上記不純物のそれぞれに適した吸着剤種を選ぶ以上、複数個の吸着剤の混合とすることが行われている。しかしながら、吸着剤という粉粒体を混合し、梱包する過程で、粉塵を撒き散らすという課題を有していた。この課題に対しては、吸着剤を焼結する方法が一般的であるが、バイオディーゼル燃料を製造する際に用いられる吸着剤は活性白土、活性炭が主であり、これらを焼結したのでは、活性白土は吸着性能を損ない、活性炭は燃えてしまうので、焼結は採用できないという問題があった。
【特許文献１】特開２００７−９９８８２号公報
【非特許文献１】バイオ液体燃料（ＮＴＳ出版社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、バイオディーゼル燃料製造に用いられるカラム吸着剤に用いられる複数種の吸着剤を混合、梱包する過程で粉塵を撒き散らさず、しかも焼結のように粉体を固結する過程で活性白土や活性炭の吸着性能を失うことがないバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤及びそ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】
【０００５】
本発明は、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムが上記課題を解決するバインダーとなることを見出したことに端を発したものであり、本発明に至った。すなわち、本発明者は下記（１）〜（３）の発明を提供することにより、前記目的を達成したものである。
（１）．バイオディーゼル燃料の原料油脂に、触媒とアルコールを添加混合し、エステル交換反応後に触媒、その他の不純物の除去のために使用されるバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤において、
複数種の吸着剤組成物１００質量部が、酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種よりなるバインダー２〜１０質量部により一体成形されたものであることを特徴とするバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤。
（２）．上記吸着剤組成物中に活性白土が４０〜８０質量％の範囲、及び活性炭が５〜４０質量％の範囲で含む上記（１）記載のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤。
（３）．上記（１）記載のバイオディーゼル燃料用カラム吸着剤の製造方法であって、
上記吸着剤組成物とバインダーと水とを混合し、その後室温で少なくとも２時間以上養生し、養生後、温度１００〜２００℃の範囲で加熱して一体成形することを特徴とするバイオディーゼル燃料用カラム吸着剤の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明におけるバイオディーゼル燃料製造用カラム容器に充填された吸着剤組成物は酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種よりなるバインダーにより成形することで、一体成形体とすると共に、該バインダーがないものと較べて吸着性能を低下させないものである。そのため、吸着剤組成物を混合する際においても、また梱包する際においても、粉塵が飛び交うことがなく、取り扱いやすくなった。さらに得られる脂肪酸メチルエステルの酸価が小さくなる。すなわち、遊離脂肪酸がより多く吸着され性能が向上する。そのうえ、バイオディーゼル燃料を製造した後、カラム吸着剤にはカリウムが豊富に含まれており、カラム容器から外すときには比較的簡単に粉状になるので、そのまま、肥料にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤は以下の工程を経た後に用いられるものである。
即ち、原料油脂から好適には水分や固形分を除去した後、触媒とアルコールを添加混合し、エステル交換反応を行い、その後に減圧留去し、重力分離した後に本発明カラム吸着剤が用いられる。
【０００８】
原料油脂としては、油脂類が使用される。油脂類の具体例としては、菜種油、大豆油、パーム油、パーム核油、ひまわり油、米油、ごま油、トウモロコシ油、ココナッツ油、サフラワー油、紅花油、ピーナッツ油、綿実油、亜麻仁油、マスタード油などの植物性油脂類や未精製油；牛脂、豚脂、鯨油、魚油などの動物性油脂類；およびそれらの廃食油などが挙げられる。中でも植物性油脂類及びその廃食油などが好適に用いられる。原料油脂が固体であるときはアルコールの沸点より低い温度に加温され、液体にして以下の工程に送られる。
【０００９】
原料油脂を反応工程に送る前に、原料油脂中の不純物をできるだけ除去することが望ましい。不純物としては水分、遊離脂肪酸、固形分などがあるので、これらを除去する方法としては、フィルターにより固形物を除去するとか、減圧により揮発分を除去するとか、吸着剤により水分、遊離脂肪酸を除去する方法が用いられる。水分を除去するにはシリカが好適に用いられ、遊離脂肪酸を除去するには塩基性アルミナ、アルカリ処理活性炭、塩基性シリカゲルなど塩基性吸着剤が好適に用いられる。
【００１０】
エステル交換反応における触媒は水酸化カリウム、カリウムメチラート、ナトリウムメチラートなどを用いることが好ましい。固定触媒を利用する場合には、例えば、カリウムを担持した酸化鉄固定触媒を装着した反応管に、メタノールと油脂の混合液（メタノール：油脂＝１３：１００（質量比））を１２ｍｌ／ｈｒ、６０℃、常圧の条件下で通油することによってエステル化することができる。また、アルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピールアルコール、イソプロピルアルコール等、炭素数が１〜５程度の低級アルキルアルコールを使用することが好ましい。必要により、得られた反応生成物は次いで減圧留去され、アルコール等の低沸点物質が分離されるとともに遊離脂肪酸等も一部除去される。減圧留去工程で得られた残液は次に重力による静置分離あるいは遠心分離により軽液のみが本発明カラムに通される。
【００１１】
本発明のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤は、吸着剤組成物１００質量部と、酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種よりなるバインダー２〜１０質量部からなる。このうち、吸着剤組成物としては公知のものが用いられ、例えば、活性白土、酸性白土、シリカゲル、活性炭、アエロジル、アルミナ、活性アルミナ、ゼオライト、モレキュラーシーブ、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、アルコール吸着樹脂、吸水樹脂などの中から選ばれた２種以上が用いられる。このうち、活性白土や活性炭が好適に用いられ、活性白土は吸着剤組成物中、４０〜８０質量％、好ましくは４５〜７５質量％、活性炭は５〜４０質量％、好ましくは１０〜３５質量％が用いられる。
他方、バインダーである酸化マグネシウムと水酸化マグネシウムの少なくとも一種は吸着剤組成物１００質量部に対し、好ましくは３〜８質量部である。
【００１２】
上記充填剤は充填剤を構成する各成分と水をモルタルミキサーなどで混合し、所望の型枠に充填し、室温程度の温度に数日間養生し、１００〜２００℃で数時間加熱することで一体成形体となる。
ここで、製造方法としては、水は吸着剤組成物及びバインダー１００質量部に対して、５〜３０質量部の範囲で添加することがその作業上好ましく、また、室温での養成期間は少なくとも２時間以上、好ましくは４時間以上、特に好ましくは８時間以上であることが好ましい。その後、加熱処理するに際しての温度は好ましくは１００〜1５０℃、特に好ましくは１００〜１１０℃である。
【００１３】
一体成形体とした後、カラム容器に充填されるまでの間、外部からの水分を吸着して吸着性能が落ちないように、防水性のプラスチックフィルムで梱包されるか、それとも直ちにカラム容器に充填される。前者の場合は、梱包後、カラム容器に充填する際、カラム容器の両端、即ち、被精製液が流れる入口と出口は梱包された防水フィルムが容易に剥がせるように、例えばカットテープなどが取り付けられていると開封が容易である。後者の場合はカラムとして使われるまでは吸着性能が落ちないよう、防水性のプラスチックであり、カラムとして使われるときは被精製液が流れる入口と出口を塞いでいたシール部が容易に剥がせるような構造になっている。
【実施例】
【００１４】
（実施例１）
原料油脂はファーストフード店からの廃食油で以下の物性のものを用いた。
原料油（酸価：１０、ヨウ素価：１０５、引火点：２３０℃、水分：５質量％、灰分：２．５質量％）
【００１５】
上記原料油を、原料油貯蔵タンクにメッシュ１２０のフィルターを通して流し込み、４時間静置した。ドレインを除去後、上澄み液を反応容器に投入した。反応容器には予め、触媒として水酸化カリウムを用い、メチルアルコール（純度９９．５％）１００質量部に対し１１質量部の割合で溶解させてあり、これと前記上澄み液を混合し、６５℃で１５分間反応させた。反応後反応容器内の絶対圧力を１００ｍｍHgとし６５℃で約２０分間撹拌した。得られた生成物を遠心分離器（遠心力１０００G：流量１５リットル毎分）に通しアルキルエステル層（軽液）とグリセリン層（重液）とに分離した。
【００１６】
アルキルエステル層を、アルキルエステル１００質量部に対し１質量部の割合で充填した以下のカラム容器に上記軽液を１５リットル毎分の流速で通過させた。
活性白土（水澤化学工業株式会社製「ガレオナイト#２５１」７０質量部、活性炭（水澤化学工業株式会社製「ミズカソープ」C-6）２０質量部および仮焼マグネシア（馬居化成工業株式会社製）５質量部をモルタルミキサーで２分間、混合し次いで水２０質量部を加えて３分間混合した。その後、直径１５ｃｍ、長さ１００ｃｍの鉄製の二つ割円筒状型枠に充填し室温で７日間養生後、１１０℃で、３時間加熱し、型枠から取り出した。この成形物は一体成形物であった。これをカラム容器に充填して、前記遠心分離後の軽液を精製した。その結果を比較例１とともに表に示した。
尚、アルキルエステルの性状分析はガスクロマトグラフによる成分分析の他はＪＩＳ規格に定められた方法または通常の方法によって行った。下記表１中の転化率は、原料油脂中の脂肪酸グリセリドに対するアルキルエステルの収量を示しており、実際には，［転化率＝アルキルエステル量／反応に使用した原料油脂量］で定義される。
【００１７】
（比較例１）
仮焼マグネシアを用いなかった他は実施例１と同様に行った。一体成形体にはならなかったので、カラム容器に粉末状のまま充填した。
【００１８】
【表１】
2009179661.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤は、小型のバイオディーゼル燃料製造に好適に使える産業上の利用可能性の高いものである。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月30日(2008.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
上記請求項１記載のバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤の製造方法であって、上記吸着剤組成物とバインダーと水とを混合し、その後室温で少なくとも２時間以上養生し、養生後、温度１００〜２００℃の範囲で加熱して一体成形することを特徴とするバイオディーゼル燃料製造用カラム吸着剤の製造方法。