バイオディーゼル燃料の製造方法及び製造システム
【課題】バイオディーゼル燃料を効率よく安価に製造する方法を提供する。
【解決手段】流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰を固体触媒として流用し、発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、生成する副生成物を発電設備の発電燃料として消費させることで粗バイオディーゼル燃料（粗ＢＤＦ２１）を製造する。粗ＢＤＦ２１とドライアイス２２とを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより粗ＢＤＦ２１を精製する。
【解決手段】流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰を固体触媒として流用し、発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、生成する副生成物を発電設備の発電燃料として消費させることで粗バイオディーゼル燃料（粗ＢＤＦ２１）を製造する。粗ＢＤＦ２１とドライアイス２２とを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより粗ＢＤＦ２１を精製する。
【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の製造方法及び製造システムに関し、特にバイオディーゼル燃料を効率よく製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バイオディーゼル燃料（以下、ＢＤＦとも称する。）の製造方法として、酸化カルシウム等の固体反応触媒の存在下で油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させることが開示されている。
【０００３】
上記エステル交換反応により製造されるＢＤＦは、カルシウム等の固体触媒の金属成分を含んでおり、これを内燃機関の燃料として使用すると、燃料噴射ポンプ内の目詰まり等が発生する可能性がある。このため上記エステル交換反応によるＢＤＦの製造に際しては、事前にそのような金属成分を除去しておく必要がある。
【０００４】
化石燃料である原油に含まれるカルシウム等を除去する方法に関し、例えば特許文献２には、４０℃〜２００℃の温度及び自生圧で原油を二酸化炭素と接触させることにより、カルシウム等を除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７１０９０号公報
【特許文献２】特願平１０−５１６９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＢＤＦの精製手段として、イオン交換樹脂を用いる方法、及び水洗浄による方法等がある。このうちイオン交換樹脂を用いる方法では、使用済みのイオン交換樹脂を薬品等で再生する必要があるのでメンテナンスコストがかかる。また水洗浄による方法では、ＢＤＦ中のカルシウム成分等が脂肪酸と結合して除去されＢＤＦが目減りするため収率を確保することが難しい。
【０００７】
本発明はこのような背景技術に基づいてなされたもので、バイオディーゼル燃料を効率よく製造することが可能なバイオディーゼル燃料の製造方法及び製造システム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】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明の主たる発明の一つは、バイオディーゼル燃料の製造方法であって、粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることによりバイオディーゼル燃料を精製する、というものである。
【０００９】
このように、本発明では粗バイオディーゼル燃料をドライアイスと反応させることによって精製するので、イオン交換樹脂を用いる場合のような再生処理は不要であり、効率よく安価に高純度のＢＤＦを製造することができる。また上記反応では金属成分のみが炭酸塩として粗ＢＤＦから選択的に除去されるので精製により収率が低下することもない。また反応温度を二酸化炭素の臨界温度以上としたので粗バイオディーゼル燃料は気体の二酸化炭素と反応し、これにより効率よくバイオディーゼル燃料を製造することができる。
【００１０】
本発明の他の一つは、流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰（例えばＢＭ灰）を固体触媒として流用し、前記発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、前記エステル交換反応によって生成する副生成物を、前記発電設備の発電燃料として消費させることにより粗バイオディーゼル燃料を製造し、当該粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製する、というものである。
【００１１】
これによれば、流動床燃焼複合方式の発電設備で生成される石炭灰を固体触媒として流用するバイオディーゼル燃料の製造に際し、材料調達過程における固体触媒（石炭灰）の流用、エステル交換反応過程における発電設備からの廃熱利用に加えて、バイオディーゼル燃料の精製の効率の向上が図られる。
【００１２】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バイオディーゼル燃料を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＢＤＦ製造システム４を示す図である。
【図２】ＢＤＦ精製系１０に用いるＢＤＦ精製装置１の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１に実施形態として説明するバイオディーゼル燃料（以下、ＢＤＦ２３と称する。）の製造システム４を示している。同図に示すように、この製造システム４は、ＢＤＦ反応系２と流動床燃焼複合方式（例えば加圧流動床燃焼複合発電方式（ＰＦＢＣ(Pressurized Fluidized Bed Combustion）））の発電設備を用いた発電系３とを含む。またＢＤＦ反応系２は、ＢＤＦ精製系１０を含む。以下、製造システム４の製造工程（サイクル）について説明する。
【００１６】
＜ＢＤＦ反応系＞
ＢＤＦ反応系２の第一反応容器２０７では、低級アルコール２０６と発電系３の流動床燃焼複合方式発電設備で得られる石炭灰２０１とを反応させる。これにより低級アルコール２０６と石炭灰２０１との反応中間体が生成される。
【００１７】
第一反応容器２０７に生じた上記反応中間体は、第一反応容器２０７から第二反応容器２０９に導かれ、ここで上記反応中間体と油脂２０８とをエステル交換反応させる。尚、このエステル交換反応に要する熱源には発電系３を構成している流動床燃焼複合方式発電設備内の蒸気ボイラーの廃熱２０４を利用する。
【００１８】
第二反応容器２０９には、上記エステル交換反応により主生成物として粗ＢＤＦ２１が生成され、副生成物２０５としてグリセリンや夾雑物等が生成され、さらに第二反応容器２０９内には石炭灰２０１が残留する。このうち主生成物である粗ＢＤＦ２１は、ＢＤＦ反応系２のＢＤＦ精製系１０に導かれて精製される。また副生成物２０５については、発電燃料として用いるため、発電系３の流動床燃焼複合方式発電設備に送られる。また残留した石炭灰２０１については、低級アルコール２０６との反応に再利用するため第一反応容器２０７に戻される。
【００１９】
＜ＢＤＦ精製系＞
図２にＢＤＦ精製系１０に用いられるＢＤＦ精製装置１の概略的な構成を示している。同図に示すように、ＢＤＦ精製装置１は、温水１２が満たされた温浴槽１１と、当該温浴槽１１内に収容される密閉可能な耐圧反応容器２０とを備える。
【００２０】
ＢＤＦ反応系２において、第二反応容器２０９に主生成物として生成された粗ＢＤＦ２１は、これと反応させる二酸化炭素を供給するドライアイス２２とともに上記耐圧反応容器２０に導入される。
【００２１】
耐圧反応容器２０内の温度は、温浴槽１１に満たされた温水１２から供給される熱により少なくとも二酸化炭素を気化させる温度（気化温度）以上に維持される。これにより耐圧反応容器２０に導入されたドライアイス２２は気化する。
【００２２】
気化したドライアイス２２（二酸化炭素）は、耐圧反応容器２０内に導入されている粗ＢＤＦ２１と反応し、粗ＢＤＦ２１中に含まれている金属成分等の除去対象成分が炭酸塩となって沈殿する（分離される）。
【００２３】
沈殿する除去対象成分は、例えばアルカリ土類金属等(例えばＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）のように二酸化炭素と反応して炭酸塩を生成する成分であり、例えば除去対象成分がＣａであれば次式のように炭酸塩（ＣａＣＯ３）が沈殿する。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２＝ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ
【００２４】
このように、ＢＤＦ精製系１０では、粗ＢＤＦ２１を気体の二酸化炭素と反応させるのでＢＤＦ２３を効率よく精製することができる。尚、耐圧反応容器２０内の温度を臨界温度（約３１．１℃）以上とすれば、二酸化炭素はより液体との間の親和性の高い超臨界状態となり、ＢＤＦ２３の収率をさらに向上させることができる。
【００２５】
このように、本実施形態では、粗ＢＤＦ２１をドライアイス２２と反応させることにより精製するので、イオン交換樹脂を用いる場合のような再生処理は不要であり、効率よく安価に高純度のＢＤＦ２３を製造することができる。また上記反応では金属成分のみが炭酸塩として粗ＢＤＦ２１から選択的に除去されるので、精製に際し収率が低下することもない。また反応温度を二酸化炭素の臨界温度以上としたので、粗ＢＤＦ２１は気体の二酸化炭素と反応し、これにより効率よくＢＤＦ２３を製造することができる。
【００２６】
また流動床燃焼複合方式の発電設備を用いた発電系３で生成される石炭灰を固体触媒として流用するＢＤＦ２３の製造に際し、材料調達過程における固体触媒（石炭灰）の流用、エステル交換反応過程における発電設備からの廃熱利用に加えて、ＢＤＦ２３の精製効率の向上が図られる。
【００２７】
以上、本発明の実施に係る製造方法について説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１ ＢＤＦ精製装置
２ ＢＤＦ反応系
３ 発電系
４ ＢＤＦ製造システム
１０ ＢＤＦ精製系
１１ 温浴槽
１２ 温水
２０ 反応容器
２１ 粗ＢＤＦ
２２ ドライアイス
２３ ＢＤＦ
２０１ 石炭灰
２０４ 蒸気の廃熱
２０５ グリセリン等の副生成物
２０６ 低級アルコール
２０７ 第一反応容器
２０８ 油脂
２０９ 第二反応容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオディーゼル燃料の製造方法及び製造システムに関し、特にバイオディーゼル燃料を効率よく製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バイオディーゼル燃料（以下、ＢＤＦとも称する。）の製造方法として、酸化カルシウム等の固体反応触媒の存在下で油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させることが開示されている。
【０００３】
上記エステル交換反応により製造されるＢＤＦは、カルシウム等の固体触媒の金属成分を含んでおり、これを内燃機関の燃料として使用すると、燃料噴射ポンプ内の目詰まり等が発生する可能性がある。このため上記エステル交換反応によるＢＤＦの製造に際しては、事前にそのような金属成分を除去しておく必要がある。
【０００４】
化石燃料である原油に含まれるカルシウム等を除去する方法に関し、例えば特許文献２には、４０℃〜２００℃の温度及び自生圧で原油を二酸化炭素と接触させることにより、カルシウム等を除去する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７１０９０号公報
【特許文献２】特願平１０−５１６９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＢＤＦの精製手段として、イオン交換樹脂を用いる方法、及び水洗浄による方法等がある。このうちイオン交換樹脂を用いる方法では、使用済みのイオン交換樹脂を薬品等で再生する必要があるのでメンテナンスコストがかかる。また水洗浄による方法では、ＢＤＦ中のカルシウム成分等が脂肪酸と結合して除去されＢＤＦが目減りするため収率を確保することが難しい。
【０００７】
本発明はこのような背景技術に基づいてなされたもので、バイオディーゼル燃料を効率よく製造することが可能なバイオディーゼル燃料の製造方法及び製造システム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】
【０００８】
上記目的を達成するための、本発明の主たる発明の一つは、バイオディーゼル燃料の製造方法であって、粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることによりバイオディーゼル燃料を精製する、というものである。
【０００９】
このように、本発明では粗バイオディーゼル燃料をドライアイスと反応させることによって精製するので、イオン交換樹脂を用いる場合のような再生処理は不要であり、効率よく安価に高純度のＢＤＦを製造することができる。また上記反応では金属成分のみが炭酸塩として粗ＢＤＦから選択的に除去されるので精製により収率が低下することもない。また反応温度を二酸化炭素の臨界温度以上としたので粗バイオディーゼル燃料は気体の二酸化炭素と反応し、これにより効率よくバイオディーゼル燃料を製造することができる。
【００１０】
本発明の他の一つは、流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰（例えばＢＭ灰）を固体触媒として流用し、前記発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、前記エステル交換反応によって生成する副生成物を、前記発電設備の発電燃料として消費させることにより粗バイオディーゼル燃料を製造し、当該粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製する、というものである。
【００１１】
これによれば、流動床燃焼複合方式の発電設備で生成される石炭灰を固体触媒として流用するバイオディーゼル燃料の製造に際し、材料調達過程における固体触媒（石炭灰）の流用、エステル交換反応過程における発電設備からの廃熱利用に加えて、バイオディーゼル燃料の精製の効率の向上が図られる。
【００１２】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バイオディーゼル燃料を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＢＤＦ製造システム４を示す図である。
【図２】ＢＤＦ精製系１０に用いるＢＤＦ精製装置１の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１に実施形態として説明するバイオディーゼル燃料（以下、ＢＤＦ２３と称する。）の製造システム４を示している。同図に示すように、この製造システム４は、ＢＤＦ反応系２と流動床燃焼複合方式（例えば加圧流動床燃焼複合発電方式（ＰＦＢＣ(Pressurized Fluidized Bed Combustion）））の発電設備を用いた発電系３とを含む。またＢＤＦ反応系２は、ＢＤＦ精製系１０を含む。以下、製造システム４の製造工程（サイクル）について説明する。
【００１６】
＜ＢＤＦ反応系＞
ＢＤＦ反応系２の第一反応容器２０７では、低級アルコール２０６と発電系３の流動床燃焼複合方式発電設備で得られる石炭灰２０１とを反応させる。これにより低級アルコール２０６と石炭灰２０１との反応中間体が生成される。
【００１７】
第一反応容器２０７に生じた上記反応中間体は、第一反応容器２０７から第二反応容器２０９に導かれ、ここで上記反応中間体と油脂２０８とをエステル交換反応させる。尚、このエステル交換反応に要する熱源には発電系３を構成している流動床燃焼複合方式発電設備内の蒸気ボイラーの廃熱２０４を利用する。
【００１８】
第二反応容器２０９には、上記エステル交換反応により主生成物として粗ＢＤＦ２１が生成され、副生成物２０５としてグリセリンや夾雑物等が生成され、さらに第二反応容器２０９内には石炭灰２０１が残留する。このうち主生成物である粗ＢＤＦ２１は、ＢＤＦ反応系２のＢＤＦ精製系１０に導かれて精製される。また副生成物２０５については、発電燃料として用いるため、発電系３の流動床燃焼複合方式発電設備に送られる。また残留した石炭灰２０１については、低級アルコール２０６との反応に再利用するため第一反応容器２０７に戻される。
【００１９】
＜ＢＤＦ精製系＞
図２にＢＤＦ精製系１０に用いられるＢＤＦ精製装置１の概略的な構成を示している。同図に示すように、ＢＤＦ精製装置１は、温水１２が満たされた温浴槽１１と、当該温浴槽１１内に収容される密閉可能な耐圧反応容器２０とを備える。
【００２０】
ＢＤＦ反応系２において、第二反応容器２０９に主生成物として生成された粗ＢＤＦ２１は、これと反応させる二酸化炭素を供給するドライアイス２２とともに上記耐圧反応容器２０に導入される。
【００２１】
耐圧反応容器２０内の温度は、温浴槽１１に満たされた温水１２から供給される熱により少なくとも二酸化炭素を気化させる温度（気化温度）以上に維持される。これにより耐圧反応容器２０に導入されたドライアイス２２は気化する。
【００２２】
気化したドライアイス２２（二酸化炭素）は、耐圧反応容器２０内に導入されている粗ＢＤＦ２１と反応し、粗ＢＤＦ２１中に含まれている金属成分等の除去対象成分が炭酸塩となって沈殿する（分離される）。
【００２３】
沈殿する除去対象成分は、例えばアルカリ土類金属等(例えばＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）のように二酸化炭素と反応して炭酸塩を生成する成分であり、例えば除去対象成分がＣａであれば次式のように炭酸塩（ＣａＣＯ３）が沈殿する。
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２＝ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ
【００２４】
このように、ＢＤＦ精製系１０では、粗ＢＤＦ２１を気体の二酸化炭素と反応させるのでＢＤＦ２３を効率よく精製することができる。尚、耐圧反応容器２０内の温度を臨界温度（約３１．１℃）以上とすれば、二酸化炭素はより液体との間の親和性の高い超臨界状態となり、ＢＤＦ２３の収率をさらに向上させることができる。
【００２５】
このように、本実施形態では、粗ＢＤＦ２１をドライアイス２２と反応させることにより精製するので、イオン交換樹脂を用いる場合のような再生処理は不要であり、効率よく安価に高純度のＢＤＦ２３を製造することができる。また上記反応では金属成分のみが炭酸塩として粗ＢＤＦ２１から選択的に除去されるので、精製に際し収率が低下することもない。また反応温度を二酸化炭素の臨界温度以上としたので、粗ＢＤＦ２１は気体の二酸化炭素と反応し、これにより効率よくＢＤＦ２３を製造することができる。
【００２６】
また流動床燃焼複合方式の発電設備を用いた発電系３で生成される石炭灰を固体触媒として流用するＢＤＦ２３の製造に際し、材料調達過程における固体触媒（石炭灰）の流用、エステル交換反応過程における発電設備からの廃熱利用に加えて、ＢＤＦ２３の精製効率の向上が図られる。
【００２７】
以上、本発明の実施に係る製造方法について説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１ ＢＤＦ精製装置
２ ＢＤＦ反応系
３ 発電系
４ ＢＤＦ製造システム
１０ ＢＤＦ精製系
１１ 温浴槽
１２ 温水
２０ 反応容器
２１ 粗ＢＤＦ
２２ ドライアイス
２３ ＢＤＦ
２０１ 石炭灰
２０４ 蒸気の廃熱
２０５ グリセリン等の副生成物
２０６ 低級アルコール
２０７ 第一反応容器
２０８ 油脂
２０９ 第二反応容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製すること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法であって、
前記粗バイオディーゼル燃料は、カルシウム又はマグネシウムの少なくともいずれかを含むこと
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項３】
流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰を固体触媒とし、
前記発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、
前記エステル交換反応において生成する副生成物を、前記発電設備の発電燃料として消費させて粗バイオディーゼル燃料を製造し、
製造した前記粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製すること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法であって、
前記石炭灰がＢＭ灰であること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項５】
粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとが導入される密閉型の反応容器と、
前記反応容器の内部の温度を二酸化炭素の臨界温度以上に保持する熱を供給する温浴槽とを備えること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造システム。
【請求項１】
粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製すること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法であって、
前記粗バイオディーゼル燃料は、カルシウム又はマグネシウムの少なくともいずれかを含むこと
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項３】
流動床燃焼複合方式の発電設備で生成する石炭灰を固体触媒とし、
前記発電設備で使用される蒸気の廃熱によって油脂と低級アルコールとをエステル交換反応させ、
前記エステル交換反応において生成する副生成物を、前記発電設備の発電燃料として消費させて粗バイオディーゼル燃料を製造し、
製造した前記粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとを、二酸化炭素の臨界温度以上の温度条件下で反応させることにより、バイオディーゼル燃料を精製すること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法であって、
前記石炭灰がＢＭ灰であること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。
【請求項５】
粗バイオディーゼル燃料とドライアイスとが導入される密閉型の反応容器と、
前記反応容器の内部の温度を二酸化炭素の臨界温度以上に保持する熱を供給する温浴槽とを備えること
を特徴とするバイオディーゼル燃料の製造システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１９５７２８（Ｐ２０１１−１９５７２８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４７９９（Ｐ２０１０−６４７９９）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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