脂肪酸エステルの製造方法
【課題】大気中において良好に保存、使用することのできる脂肪酸エステルを生成すること。
【解決手段】油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法において、前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過する。
【解決手段】油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法において、前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単体、若しくはその他の内燃機燃料である軽油やガソリンやエタノール等に混合して使用することのできる脂肪酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題の見地から、化石燃料の使用により排出される二酸化炭素の量を抑制するため、これら化石燃料の代替えとして、大気中の二酸化炭素が固定された植物由来の油脂、つまり植物油や、動物由来の動物油をエステル交換により脂肪酸エステルとして使用することがなされてきている。
【０００３】
そして、これら油脂を脂肪酸エステルとする方法としては、アルカリ触媒法が一般的であるが、これらアルカリ触媒法では、使用するアルカリ触媒である水酸化カリウムや水酸化ナトリウムが、生成する脂肪酸エステル中に残存することから、これら脂肪酸エステルを水洗する必要と、該水洗に使用した廃水を処理する必要とがあることから、これら水洗や廃水処理の必要のない、生石灰等の固体触媒を使用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５８７３号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法においては、固体触媒をエンジン腐食に影響のない５ｐｐｍ以下に、活性炭と水酸化カルシウムを充填したカラムによりろ過することが開示されているが、この場合のように、活性炭と水酸化カルシウムを充填したカラムによるろ過では、液中の固体触媒である生石灰等の微分が良好に除去できず、５ｐｐｍ以下に達することが難しいばかりか、仮に５ｐｐｍ以下に達するように複数回ろ過を実施しても、該ろ過された脂肪酸エステルのｐＨが尚高く、その表面に膜が生成してしまう場合があり、これら脂肪酸エステルの保存中においてこれらの膜が生成すると、該生成した膜が燃料フィルターを詰まらせてしまい、最悪の場合は、走行不能となることがあるとともに、前記カラムによるろ過において、ろ過された脂肪酸エステルが白濁してしまい、良好にろ過できない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、液表面の膜形成や白濁を生じることがなく、大気中において良好に保存、使用することのできる脂肪酸エステルを生成することのできる脂肪酸エステル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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、
油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することを特徴としている。
この特徴によれば、マイクロフィルターにて、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とすることで、得られる、脂肪酸エステルの液表面に、空気中の水分が触れることにより、マグネシウム石けんやアルカリ土類金属石けんが膜状に生成することを回避できるようになり、生成した脂肪酸エステルを大気中において良好に保存、使用することができるようになる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応物を静置して、比重差により脂肪酸エステルとグリセンリンと固体触媒粉体とを粗分離させる静置工程を含み、該静置工程にて粗分離された脂肪酸エステル層を前記マイクロフィルターにてろ過することを特徴としている。
この特徴によれば、固体触媒粉体が静置工程にて粗分離されるので、マイクロフィルターにてろ過される固体触媒粉体量を低減でき、マイクロフィルターの交換寿命を延ばすことができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記静置工程において反応物を静置させるタンク内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴としている。
この特徴によれば、静置工程においても、反応液表面に膜が生成することを極力、防止できるようになる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記マイクロフィルター周囲の空間および／または該マイクロフィルターへの流路内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴としている。
この特徴によれば、比表面積の大きなマイクロフィルターが、空気中の水分を吸着することで、これら吸着した水分と個体触媒微粉を含む反応液とが接触することで、ろ液内にアルカリ土類金属石けんが生成して、ろ液が白濁してしまうことを防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記マイクロフィルターが、１ミクロンフィルターであることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルターとして、１ミクロンフィルターを用いることで、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるろ過を、効率良く実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の脂肪酸エステルの製造方法が適用された本実施例のディーゼル燃料製造装置の全体像を示す装置構成図である。
【００１４】
本実施例のディーゼル燃料製造装置は、主に、植物油脂である菜種油やひまわり油やパーム油並びに廃食油等のグリセリントリエステル原料油脂を貯留する原料油脂タンク１と、該原料油脂に添加する低級アルコールであるメタノールを貯留するアルコールタンク３と、本実施例における固体触媒粉体である生石灰粉体を貯留する生石灰タンク４と、その外周にヒータ７並びに保温材を備える反応タンク６と、該反応タンク６にて反応が終了した反応液を静置して比重分離させる分離タンク８と、該分離タンク８にて比重分離された上部脂肪酸エステル層をろ過するために直列接続された各種のマイクロフィルター１１〜１３と、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過された脂肪酸エステルを貯留するための貯留タンク１４とから主に構成されている。
【００１５】
本実施例の原料油脂タンク１はステンレス製とされており、その外周には、使用する原料油脂がパーム油のように、ステアリン酸等の飽和脂肪酸のグリセリントリエステルを多く含む場合には、これら原料油脂が室温が低下すると固形状となる場合があるので、これら原料油脂を加熱して溶かしたり、或いは、容易に処理が実施できるような粘度に加熱により粘度を低下させるための加熱ヒータ２が設けられている。
【００１６】
これら原料油脂としては、グリセリンと脂肪酸とのエステルである植物油や動物油等を使用すれば良く、上記したように、常温において固形の油脂であっても、加熱溶解して使用することができる。
【００１７】
これら原料油脂タンク１は開閉バルブＶ１並びにポンプＰ１とを介して反応タンク６に接続されており、該原料油脂タンク１内の原料油脂を反応タンク６に供給できるようになっている。
【００１８】
また、アルコールタンク３には、メチルアルコール（メタノール）が貯蔵されており、該アルコールタンク３からバルブＶ２並びにポンプＰ２を通じてメチルアルコールが原料油脂タンク１に供給される。
【００１９】
これら、本発明に使用するアルコールとしては、メチルアルコール（メタノール）のように、一価の低級アルコールであれば良く、これら一価の低級アルコールとしては、炭素数が多くなると、得られる脂肪酸エステルの粘度や融点が上昇することから、エチルアルコールや、ノルマルプロピルアルコールや、イソプロピルアルコールや、ノルマルブチルアルコールや、イソブチルアルコール等の、炭素数１〜５の低級アルコールを用いることが好ましい。
【００２０】
また、反応タンク６の上部位置には、本発明における固体触媒粉体である生石灰粉体を貯留する生石灰タンク４が設けられており、該生石灰タンク４に貯留された、予め計量済みの生石灰粉体を原料油脂タンク１に投入できるようになっている。
【００２１】
これら固体触媒粉体として、本実施例では生石灰である酸化カルシウムを使用してるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら固体触媒としては、カルシウム以外のアルカリ土類金属であるバリウムやストロンチウムやラジウムや、カルシウムと同様の２属元素であるマグネシウムの酸化物を使用することができ、特に、酸化バリウムや、酸化マグネシウムは、酸化カルシウムとほぼ同様の触媒特性を得ることができ、これらを単体または混合して使用することができる。
【００２２】
また、これら生石灰粉体の粒度としては、これが大きすぎると、原料油脂との接触面積が少なくなって、良好な触媒効果が得られず、反応時間が長くなってしまう場合がある一方、これが小さすぎると、取り扱いが難しくなるとともに、そのろ過に要する時間やコストが大きくなってしまうので、粒径としては５０μｍから１ミリのものを使用すれば良い。
【００２３】
これら原料油脂と、メタノールと、生石灰とが供給される反応タンク６には、これら供給された原料油脂とメタノールと生石灰とから成る混合液を、メタノールの大気圧沸点である６４．7℃近傍の温度、具体的には、６１℃に加温するためのヒータ７と保温材とが、その外周に設けられているとともに、これら混合液を撹拌するための撹拌装置５が設けられている。
【００２４】
そして、該反応タンク６には、バルブＶ３並びにポンプＰ３を通じて分離タンク８に接続されており、該反応タンク６にて反応が終了した混合液は、該分離タンク８に移送されて比重分離される。
【００２５】
尚、この本実施例の分離タンク８は、略密閉タンクとされているとともに、その上部には、窒素ボンベ９から導出された窒素供給管がバルブＶ４、Ｖ５を介して接続されており、分離タンク８内の空気を、窒素ボンベ９から供給される乾燥した窒素ガスにて置換できるようになっている。
【００２６】
また、分離タンク８の上部には、上下動自在とされた吸引管１５が設けられており、該吸引管１５の下端部より、分離タンク８において比重分離により分離された上部脂肪酸エステル層を、ポンプＰ４と供給管１０を介して直列接続された各マイクロフィルター１１〜１３に供給できるようになっており、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過された脂肪酸エステルが、貯留タンク１４に排出されて貯留されるようになっている。
【００２７】
そして、供給管１０には、窒素ボンベ９から導出された窒素供給管がバルブＶ４、Ｖ６を介して接続されており、分離タンク８と同様に、供給管１０内の空気並びに各マイクロフィルター１１〜１３内部と、これらマイクロフィルター１１〜１３を連結している連結管の内部の空気を、窒素ボンベ９から供給される乾燥した窒素ガスにて置換できるようになっている。
【００２８】
この本実施例に使用するマイクロフィルターとしては、貯留タンク１４に排出される脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、夏季の高温・高湿度の大気中の保存においても膜形成を生じない、後述する８．０以下となるようにろ過できるものであれば良く、これら水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とするには、反応タンク６における撹拌により生じた微細な生石灰微粒子や反応により生じた消石灰微粒子等をろ過により除去すれば良く、これらｐＨ８．０以下とするためのろ過として、本実施例においては、第１段目となるマイクロフィルター１１として５μｍのろ過能力（孔径）を有するフィルターを使用し、第２段目となるマイクロフィルター１２並びに第３段目となるマイクロフィルター１３として、１μｍのろ過能力（孔径）を有するフィルターを使用している。
【００２９】
また、本実施例では、これらマイクロフィルター１１〜１３としては、生成される、脂肪酸メチルエステル（ステアリン酸メチルエステル）に対して溶解することのない、耐油性を備えたものを使用することが好ましいとともに、その廃棄において、これを、分離タンク８内にて回収した生石灰とともに燃焼処理して、生石灰を再生する燃料としても使用できるようにするためにも、燃焼により塩素系ガス等の有害ガス等を生じない、ポリオレフィン系やセルロース系のものが好ましく、本実施例では、ポリプロピレン製のものを使用している。
【００３０】
また、本実施例では、第１段目となるマイクロフィルター１１と、第２段目となるマイクロフィルター１２には、糸巻型または不織布等のメディアからなり、比較的安価なデプス型フィルターを使用し、第３段目となるマイクロフィルター１３には、孔径よりも大きなものを通過させ難いメンブレン型フィルターを使用しており、このようにすることで、ほぼ確実に１μｍ以上の微粒子を除去できるようにしている。
【００３１】
尚、本実施例では、第１段目のろ過フィルターとして５μｍのマイクロフィルターを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら第１段目のろ過フィルターは、比較的ろ過される生石灰微粒子や消石灰微粒子の量が多くなるので、最終のマイクロフィルター１３よりも粗いマイクロフィルターを使用しておき、最終段において、水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とするのに必要なマイクロフィルターを使用することで、比較的高価な１μｍのマイクロフィルター１３が、不必要に大きな粒子をろ過することで目詰まりを短期間に生じて、使用寿命が低下してしまうことを防止できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらマイクロフィルターの大きさや組み合わせ等は適宜に選択すれば良い。
【００３２】
また、これらｐＨ８．０以下とするのに必要なマイクロフィルターとしては、マイクロフィルターとして１μｍ以下のろ過能力を有するマイクロフィルターを使用しないと、何段も繰返してろ過する必要が生じる等のように、ｐＨ８．０以下の状態を、なかなか得ることができない一方、ろ過能力がサブミクロンのものになると、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、ほぼ７．０（中性）となるものの、ろ過に時間を要するとともに、マイクロフィルターの価格が高価となって、ランニングコストに直接影響するので、これらマイクロフィルターのろ過能力としては、１μｍ程度のものを使用することが好ましい。
【００３３】
尚、これらフィルターとしては、従来技術のように、活性炭等の高い吸着性を有するフィルターを使用すると、これら活性炭に空気中の水分が吸着され、これら吸着された水分にろ液が接触することで、液表面における膜と同様に、微小なカルシウム石けんが生成して、ろ液が白濁しやすいことから、これら活性炭等の吸着性フィルター以外の、比較的、吸着性の低い低吸着性のマイクロフィルターを使用することが好ましい。
【００３４】
尚、本実施例では、処理量の増加並びにろ過精度の向上の観点から、１μｍのマイクロフィルターを２つ使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらマイクロフィルターの段数や数等は、希望する処理量等から適宜に選択すれば良い。
【００３５】
以下、本実施例のディーゼル燃料製造装置において、脂肪酸エステルの製造工程について、図２のフロー図に基づいて説明すると、まず、原料油脂タンク１内に貯留されている原料油脂を計量（予め、原料油脂タンク１内に計量済みの原料油脂を貯留しておいても良い）して反応タンク６内に投入する。尚本実施例では、原料油脂としてパームステアリン１５ｋｇを、移送経路中の温度低下を考慮して約７０℃に加熱して溶融させて、反応タンク６内に投入した。
【００３６】
そして、該反応タンク６のヒータ７に通電して、該反応タンク６内のパームステアリンを加熱するとともに、該パームステアリンの液温が反応温度である６１℃になるように、ヒータ７の通電を制御する。
【００３７】
尚、本実施例では、使用するアルコールがメタノールであるので、反応タンク６内の液温を６１℃としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、より沸点の高いアルコールを使用する場合には、その沸点近傍の温度としても良いが、沸点近傍の温度が８０℃を超える場合には、これらの加熱に多くのエネルギーを必要として、本来の代替えエネルギーとしての価値が損なわれてしまうので、これら沸点の高いアルコールであっても、反応温度を摂氏５０℃から８０℃の温度範囲にとどめることが好ましい。
【００３８】
また、本実施例では、反応温度を６１℃と、メタノールの大気圧沸点以下の温度としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、反応タンク６を耐圧タンクとして、内部の圧力を加圧して大気圧より上昇させることで、メタノールの大気圧沸点以上の温度、例えば６５℃等の温度にて反応を実施するようにしても良い。
【００３９】
次に、アルコールタンク３内に貯留されているメタノールを計量（予め、アルコールタンク３に計量済みのメタノールを貯留しておいても良い）して反応タンク６内に投入する。尚本実施例では、室温のメタノール、４．８ｋｇを投入した。
【００４０】
そして、これらメタノールの投入後に、撹拌装置５を稼働させて、反応タンク６内のパームステアリンとメタノールとの撹拌を開始した後、予め生石灰タンク４に貯留されている、計量済みの生石灰粉体、具体的には、３．６ｋｇを、反応タンク６内に投入した。尚、該投入の再、一度に全量の生石灰粉体を投入すると、生石灰の大きな塊が生成されてしまう場合があるので、本実施例では、図１に示すように、下方が小径となるホッパを使用することで、ある程度の時間をかけて、徐々に生石灰粉体を投入するようにした。
【００４１】
尚、本実施例では、予め計量した生石灰粉体を投入するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、投入時において、生石灰を計量して投入するようにしても良い。
【００４２】
そして、これら生石灰を投入した後、該反応タンク６内の液温を約６２℃に４時間保持して反応を進行させた後、加温と撹拌を終了するとともに、ポンプＰ３を稼働させて、反応タンク６内の反応液を分離タンク８内に移送した。
【００４３】
尚、該移送に際して、分離タンク８内には、バルブＶ４、Ｖ５を開いて、窒素ボンベ９内の窒素ガスが供給されて、分離タンク８内の湿度を含む空気が、乾燥された窒素ガスに置換されることで、反応タンク６から移送された反応液の上部空間を、乾燥した窒素ガスが占めるようになり、これら上部空間に水分を含んだ空気が存在することで、反応液の液面に、膜が形成することが防止される。
【００４４】
そして、これら反応液は、分離タンク８内にて約２４時間、室温にて静置されることで、図１に示すように、最上部に最も比重の軽い脂肪酸エステル層が、中層にグリセリン層が、下層に生石灰層（消石灰を含む）が比重分離される。
【００４５】
そして、バルブＶ４、Ｖ６を開いて、供給管１０に窒素ガスを供給して、該供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を、乾燥した窒素ガスにて置換した後、ポンプＰ４を稼働させて、分離タンク８内の脂肪酸エステル層をマイクロフィルター１１〜１３に供給してろ過した後、マイクロフィルター１３から貯留タンク１４に排出された脂肪酸エステルのｐＨを、ｐＨ測定装置（ＰＨ Ｂ−２１１型 株式会社 堀場製作所製商品名）にて測定したところ、ｐＨ６．９であり、非常に透明度が高い淡琥珀色の脂肪酸エステルが得られた。
【００４６】
ここで、比較例として、バルブＶ５を閉じたままとし、窒素ガスを分離タンク８内に導入しなかった場合において、室内温度、２８℃、湿度７５％の環境下においても、分離タンク８内の液表面に、膜形成が見られたのに対し、窒素ガスを導入した置換を実施した場合においては、２９℃、湿度８０％の環境下においても、分離タンク８内の液表面には、膜形成が見られなかった。
【００４７】
また、比較例として、図１に示すディーゼル燃料製造装置において、マイクロフィルター１２、１３をろ過能力２ミクロンのマイクロフィルターを使用した場合には、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．２であり、その表面には、２５℃、湿度７７％の環境下において、乳白色の薄い膜が形成されたのに対し、マイクロフィルター１３をろ過能力１ミクロンのマイクロフィルターを使用した場合には、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．０であり、同様の２５℃、湿度７７％の環境下においては、薄い膜の形成は確認できなかった。
【００４８】
つまり、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．０とすることで、カルシウム石けんの生成による膜の形成は、ほぼ回避できると思われるが、脂肪酸エステルの燃料タンク等での保管中に、何らかの理由で水が直接混入する可能性もあるので、これら水の混入によるカルシウム石けんの生成等を考慮する場合には、より低いｐＨである７．５以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することが好ましい。
【００４９】
また、比較例として、バルブＶ６を閉じたままとし、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を窒素ガスに置換しなかった場合には、脂肪酸エステル層の供給を開始したろ過の初期段階において、白濁したろ液が貯留タンク１４に排出される場合があり、良好に脂肪酸エステルを製造できない場合があったのに対し、窒素ガスによる置換を実施した場合には、これら脂肪酸エステル層の供給を開始したろ過の初期段階において白濁を生じるトラブルは、見られなかった。
【００５０】
以上、本実施例によれば、マイクロフィルター１１〜１３にて、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とすることで、得られる、脂肪酸エステルの液表面に、空気中の水分が触れることにより、マグネシウム石けんやアルカリ土類金属石けんが膜状に生成することを回避できるようになり、生成した脂肪酸エステルを大気中において良好に保存、使用することができるようになる。
【００５１】
また、前記実施例によれば、固体触媒粉体である生石灰粉体が静置工程にて粗分離されるので、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過される生石灰粉体量を低減でき、マイクロフィルター１１〜１３、特には、マイクロフィルター１１の交換寿命を延ばすことができる。
【００５２】
また、前記実施例によれば、分離タンク８内に窒素ガスを導入することで、静置工程においても、反応液表面に膜が生成することを極力、防止できるようになる。
【００５３】
また、前記実施例によれば、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３の内部と連結管内部を、乾燥した窒素ガスにて置換しているので、比表面積の大きなマイクロフィルターが、空気中の水分を吸着することで、これら吸着した水分と個体触媒微粉を含む反応液とが接触することで、ろ液内にアルカリ土類金属石けんが生成して、ろ液が白濁してしまうことを防止することができる。
【００５４】
また、前記実施例によれば、フィルターとして、１ミクロンフィルターを用いることで、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるろ過を、効率良く実施できる。
【００５５】
尚、本発明では、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）は、基本的に７．０であるので、ｐＨ７．０以下の酸性領域については、考慮していないが、反応処理後において、遊離脂肪酸等の影響で、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が７．０以下に低下する場合もあるので、この場合の酸性領域においては、少なくとも６．０以上としておくことが好ましい。
【００５６】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００５７】
例えば、上記実施例では、乾燥雰囲気を形成するのに圧縮された高圧の窒素ガスを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら乾燥雰囲気としては、その他の高圧ガス、例えば炭酸ガス等を用いても良いし、あるいは、分離タンク８内や、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を真空ポンプにて吸引して、乾燥雰囲気を形成するようにしても良い。
【００５８】
また、前記実施例では、反応タンク６内の液温を６１℃とし、反応時間を４時間としてが、これら反応温度や処理時間等はこれに限定されるものではなく、使用する固体触媒の量や粒度、種類等により、適宜に選択すれば良い。
【００５９】
また、前記実施例では、ろ過を全てマイクロフィルター１１〜１３にて実施しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらろ過の一部に、遠心分離等によるマイクロフィルターに依らないろ過を組み入れるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の活用例として、上記した実施例では、主に脂肪酸エステルについて記述したが、同時にグリセンリンも生成するので、グリセンリンの製造方法としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の脂肪酸エステルの製造方法が適用されたディーゼル燃料製造装置の構成を示す図である。
【図２】本実施例のディーゼル燃料製造装置における脂肪酸エステルの製造工程を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 原料油脂タンク
２ 加熱ヒータ
３ アルコールタンク
４ 生石灰タンク
５ 撹拌装置
６ 反応タンク
７ ヒータ
８ 分離タンク
９ 窒素ボンベ
１０ 供給管
１１ マイクロフィルター
１２ マイクロフィルター
１３ マイクロフィルター
１４ 貯留タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単体、若しくはその他の内燃機燃料である軽油やガソリンやエタノール等に混合して使用することのできる脂肪酸エステルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境問題の見地から、化石燃料の使用により排出される二酸化炭素の量を抑制するため、これら化石燃料の代替えとして、大気中の二酸化炭素が固定された植物由来の油脂、つまり植物油や、動物由来の動物油をエステル交換により脂肪酸エステルとして使用することがなされてきている。
【０００３】
そして、これら油脂を脂肪酸エステルとする方法としては、アルカリ触媒法が一般的であるが、これらアルカリ触媒法では、使用するアルカリ触媒である水酸化カリウムや水酸化ナトリウムが、生成する脂肪酸エステル中に残存することから、これら脂肪酸エステルを水洗する必要と、該水洗に使用した廃水を処理する必要とがあることから、これら水洗や廃水処理の必要のない、生石灰等の固体触媒を使用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５８７３号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法においては、固体触媒をエンジン腐食に影響のない５ｐｐｍ以下に、活性炭と水酸化カルシウムを充填したカラムによりろ過することが開示されているが、この場合のように、活性炭と水酸化カルシウムを充填したカラムによるろ過では、液中の固体触媒である生石灰等の微分が良好に除去できず、５ｐｐｍ以下に達することが難しいばかりか、仮に５ｐｐｍ以下に達するように複数回ろ過を実施しても、該ろ過された脂肪酸エステルのｐＨが尚高く、その表面に膜が生成してしまう場合があり、これら脂肪酸エステルの保存中においてこれらの膜が生成すると、該生成した膜が燃料フィルターを詰まらせてしまい、最悪の場合は、走行不能となることがあるとともに、前記カラムによるろ過において、ろ過された脂肪酸エステルが白濁してしまい、良好にろ過できない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、液表面の膜形成や白濁を生じることがなく、大気中において良好に保存、使用することのできる脂肪酸エステルを生成することのできる脂肪酸エステル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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、
油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することを特徴としている。
この特徴によれば、マイクロフィルターにて、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とすることで、得られる、脂肪酸エステルの液表面に、空気中の水分が触れることにより、マグネシウム石けんやアルカリ土類金属石けんが膜状に生成することを回避できるようになり、生成した脂肪酸エステルを大気中において良好に保存、使用することができるようになる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応物を静置して、比重差により脂肪酸エステルとグリセンリンと固体触媒粉体とを粗分離させる静置工程を含み、該静置工程にて粗分離された脂肪酸エステル層を前記マイクロフィルターにてろ過することを特徴としている。
この特徴によれば、固体触媒粉体が静置工程にて粗分離されるので、マイクロフィルターにてろ過される固体触媒粉体量を低減でき、マイクロフィルターの交換寿命を延ばすことができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記静置工程において反応物を静置させるタンク内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴としている。
この特徴によれば、静置工程においても、反応液表面に膜が生成することを極力、防止できるようになる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記マイクロフィルター周囲の空間および／または該マイクロフィルターへの流路内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴としている。
この特徴によれば、比表面積の大きなマイクロフィルターが、空気中の水分を吸着することで、これら吸着した水分と個体触媒微粉を含む反応液とが接触することで、ろ液内にアルカリ土類金属石けんが生成して、ろ液が白濁してしまうことを防止することができる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の脂肪酸エステルの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記マイクロフィルターが、１ミクロンフィルターであることを特徴としている。
この特徴によれば、フィルターとして、１ミクロンフィルターを用いることで、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるろ過を、効率良く実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、先ず図1は、本発明の脂肪酸エステルの製造方法が適用された本実施例のディーゼル燃料製造装置の全体像を示す装置構成図である。
【００１４】
本実施例のディーゼル燃料製造装置は、主に、植物油脂である菜種油やひまわり油やパーム油並びに廃食油等のグリセリントリエステル原料油脂を貯留する原料油脂タンク１と、該原料油脂に添加する低級アルコールであるメタノールを貯留するアルコールタンク３と、本実施例における固体触媒粉体である生石灰粉体を貯留する生石灰タンク４と、その外周にヒータ７並びに保温材を備える反応タンク６と、該反応タンク６にて反応が終了した反応液を静置して比重分離させる分離タンク８と、該分離タンク８にて比重分離された上部脂肪酸エステル層をろ過するために直列接続された各種のマイクロフィルター１１〜１３と、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過された脂肪酸エステルを貯留するための貯留タンク１４とから主に構成されている。
【００１５】
本実施例の原料油脂タンク１はステンレス製とされており、その外周には、使用する原料油脂がパーム油のように、ステアリン酸等の飽和脂肪酸のグリセリントリエステルを多く含む場合には、これら原料油脂が室温が低下すると固形状となる場合があるので、これら原料油脂を加熱して溶かしたり、或いは、容易に処理が実施できるような粘度に加熱により粘度を低下させるための加熱ヒータ２が設けられている。
【００１６】
これら原料油脂としては、グリセリンと脂肪酸とのエステルである植物油や動物油等を使用すれば良く、上記したように、常温において固形の油脂であっても、加熱溶解して使用することができる。
【００１７】
これら原料油脂タンク１は開閉バルブＶ１並びにポンプＰ１とを介して反応タンク６に接続されており、該原料油脂タンク１内の原料油脂を反応タンク６に供給できるようになっている。
【００１８】
また、アルコールタンク３には、メチルアルコール（メタノール）が貯蔵されており、該アルコールタンク３からバルブＶ２並びにポンプＰ２を通じてメチルアルコールが原料油脂タンク１に供給される。
【００１９】
これら、本発明に使用するアルコールとしては、メチルアルコール（メタノール）のように、一価の低級アルコールであれば良く、これら一価の低級アルコールとしては、炭素数が多くなると、得られる脂肪酸エステルの粘度や融点が上昇することから、エチルアルコールや、ノルマルプロピルアルコールや、イソプロピルアルコールや、ノルマルブチルアルコールや、イソブチルアルコール等の、炭素数１〜５の低級アルコールを用いることが好ましい。
【００２０】
また、反応タンク６の上部位置には、本発明における固体触媒粉体である生石灰粉体を貯留する生石灰タンク４が設けられており、該生石灰タンク４に貯留された、予め計量済みの生石灰粉体を原料油脂タンク１に投入できるようになっている。
【００２１】
これら固体触媒粉体として、本実施例では生石灰である酸化カルシウムを使用してるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら固体触媒としては、カルシウム以外のアルカリ土類金属であるバリウムやストロンチウムやラジウムや、カルシウムと同様の２属元素であるマグネシウムの酸化物を使用することができ、特に、酸化バリウムや、酸化マグネシウムは、酸化カルシウムとほぼ同様の触媒特性を得ることができ、これらを単体または混合して使用することができる。
【００２２】
また、これら生石灰粉体の粒度としては、これが大きすぎると、原料油脂との接触面積が少なくなって、良好な触媒効果が得られず、反応時間が長くなってしまう場合がある一方、これが小さすぎると、取り扱いが難しくなるとともに、そのろ過に要する時間やコストが大きくなってしまうので、粒径としては５０μｍから１ミリのものを使用すれば良い。
【００２３】
これら原料油脂と、メタノールと、生石灰とが供給される反応タンク６には、これら供給された原料油脂とメタノールと生石灰とから成る混合液を、メタノールの大気圧沸点である６４．7℃近傍の温度、具体的には、６１℃に加温するためのヒータ７と保温材とが、その外周に設けられているとともに、これら混合液を撹拌するための撹拌装置５が設けられている。
【００２４】
そして、該反応タンク６には、バルブＶ３並びにポンプＰ３を通じて分離タンク８に接続されており、該反応タンク６にて反応が終了した混合液は、該分離タンク８に移送されて比重分離される。
【００２５】
尚、この本実施例の分離タンク８は、略密閉タンクとされているとともに、その上部には、窒素ボンベ９から導出された窒素供給管がバルブＶ４、Ｖ５を介して接続されており、分離タンク８内の空気を、窒素ボンベ９から供給される乾燥した窒素ガスにて置換できるようになっている。
【００２６】
また、分離タンク８の上部には、上下動自在とされた吸引管１５が設けられており、該吸引管１５の下端部より、分離タンク８において比重分離により分離された上部脂肪酸エステル層を、ポンプＰ４と供給管１０を介して直列接続された各マイクロフィルター１１〜１３に供給できるようになっており、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過された脂肪酸エステルが、貯留タンク１４に排出されて貯留されるようになっている。
【００２７】
そして、供給管１０には、窒素ボンベ９から導出された窒素供給管がバルブＶ４、Ｖ６を介して接続されており、分離タンク８と同様に、供給管１０内の空気並びに各マイクロフィルター１１〜１３内部と、これらマイクロフィルター１１〜１３を連結している連結管の内部の空気を、窒素ボンベ９から供給される乾燥した窒素ガスにて置換できるようになっている。
【００２８】
この本実施例に使用するマイクロフィルターとしては、貯留タンク１４に排出される脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、夏季の高温・高湿度の大気中の保存においても膜形成を生じない、後述する８．０以下となるようにろ過できるものであれば良く、これら水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とするには、反応タンク６における撹拌により生じた微細な生石灰微粒子や反応により生じた消石灰微粒子等をろ過により除去すれば良く、これらｐＨ８．０以下とするためのろ過として、本実施例においては、第１段目となるマイクロフィルター１１として５μｍのろ過能力（孔径）を有するフィルターを使用し、第２段目となるマイクロフィルター１２並びに第３段目となるマイクロフィルター１３として、１μｍのろ過能力（孔径）を有するフィルターを使用している。
【００２９】
また、本実施例では、これらマイクロフィルター１１〜１３としては、生成される、脂肪酸メチルエステル（ステアリン酸メチルエステル）に対して溶解することのない、耐油性を備えたものを使用することが好ましいとともに、その廃棄において、これを、分離タンク８内にて回収した生石灰とともに燃焼処理して、生石灰を再生する燃料としても使用できるようにするためにも、燃焼により塩素系ガス等の有害ガス等を生じない、ポリオレフィン系やセルロース系のものが好ましく、本実施例では、ポリプロピレン製のものを使用している。
【００３０】
また、本実施例では、第１段目となるマイクロフィルター１１と、第２段目となるマイクロフィルター１２には、糸巻型または不織布等のメディアからなり、比較的安価なデプス型フィルターを使用し、第３段目となるマイクロフィルター１３には、孔径よりも大きなものを通過させ難いメンブレン型フィルターを使用しており、このようにすることで、ほぼ確実に１μｍ以上の微粒子を除去できるようにしている。
【００３１】
尚、本実施例では、第１段目のろ過フィルターとして５μｍのマイクロフィルターを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら第１段目のろ過フィルターは、比較的ろ過される生石灰微粒子や消石灰微粒子の量が多くなるので、最終のマイクロフィルター１３よりも粗いマイクロフィルターを使用しておき、最終段において、水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とするのに必要なマイクロフィルターを使用することで、比較的高価な１μｍのマイクロフィルター１３が、不必要に大きな粒子をろ過することで目詰まりを短期間に生じて、使用寿命が低下してしまうことを防止できることから好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらマイクロフィルターの大きさや組み合わせ等は適宜に選択すれば良い。
【００３２】
また、これらｐＨ８．０以下とするのに必要なマイクロフィルターとしては、マイクロフィルターとして１μｍ以下のろ過能力を有するマイクロフィルターを使用しないと、何段も繰返してろ過する必要が生じる等のように、ｐＨ８．０以下の状態を、なかなか得ることができない一方、ろ過能力がサブミクロンのものになると、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、ほぼ７．０（中性）となるものの、ろ過に時間を要するとともに、マイクロフィルターの価格が高価となって、ランニングコストに直接影響するので、これらマイクロフィルターのろ過能力としては、１μｍ程度のものを使用することが好ましい。
【００３３】
尚、これらフィルターとしては、従来技術のように、活性炭等の高い吸着性を有するフィルターを使用すると、これら活性炭に空気中の水分が吸着され、これら吸着された水分にろ液が接触することで、液表面における膜と同様に、微小なカルシウム石けんが生成して、ろ液が白濁しやすいことから、これら活性炭等の吸着性フィルター以外の、比較的、吸着性の低い低吸着性のマイクロフィルターを使用することが好ましい。
【００３４】
尚、本実施例では、処理量の増加並びにろ過精度の向上の観点から、１μｍのマイクロフィルターを２つ使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらマイクロフィルターの段数や数等は、希望する処理量等から適宜に選択すれば良い。
【００３５】
以下、本実施例のディーゼル燃料製造装置において、脂肪酸エステルの製造工程について、図２のフロー図に基づいて説明すると、まず、原料油脂タンク１内に貯留されている原料油脂を計量（予め、原料油脂タンク１内に計量済みの原料油脂を貯留しておいても良い）して反応タンク６内に投入する。尚本実施例では、原料油脂としてパームステアリン１５ｋｇを、移送経路中の温度低下を考慮して約７０℃に加熱して溶融させて、反応タンク６内に投入した。
【００３６】
そして、該反応タンク６のヒータ７に通電して、該反応タンク６内のパームステアリンを加熱するとともに、該パームステアリンの液温が反応温度である６１℃になるように、ヒータ７の通電を制御する。
【００３７】
尚、本実施例では、使用するアルコールがメタノールであるので、反応タンク６内の液温を６１℃としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、より沸点の高いアルコールを使用する場合には、その沸点近傍の温度としても良いが、沸点近傍の温度が８０℃を超える場合には、これらの加熱に多くのエネルギーを必要として、本来の代替えエネルギーとしての価値が損なわれてしまうので、これら沸点の高いアルコールであっても、反応温度を摂氏５０℃から８０℃の温度範囲にとどめることが好ましい。
【００３８】
また、本実施例では、反応温度を６１℃と、メタノールの大気圧沸点以下の温度としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、反応タンク６を耐圧タンクとして、内部の圧力を加圧して大気圧より上昇させることで、メタノールの大気圧沸点以上の温度、例えば６５℃等の温度にて反応を実施するようにしても良い。
【００３９】
次に、アルコールタンク３内に貯留されているメタノールを計量（予め、アルコールタンク３に計量済みのメタノールを貯留しておいても良い）して反応タンク６内に投入する。尚本実施例では、室温のメタノール、４．８ｋｇを投入した。
【００４０】
そして、これらメタノールの投入後に、撹拌装置５を稼働させて、反応タンク６内のパームステアリンとメタノールとの撹拌を開始した後、予め生石灰タンク４に貯留されている、計量済みの生石灰粉体、具体的には、３．６ｋｇを、反応タンク６内に投入した。尚、該投入の再、一度に全量の生石灰粉体を投入すると、生石灰の大きな塊が生成されてしまう場合があるので、本実施例では、図１に示すように、下方が小径となるホッパを使用することで、ある程度の時間をかけて、徐々に生石灰粉体を投入するようにした。
【００４１】
尚、本実施例では、予め計量した生石灰粉体を投入するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、投入時において、生石灰を計量して投入するようにしても良い。
【００４２】
そして、これら生石灰を投入した後、該反応タンク６内の液温を約６２℃に４時間保持して反応を進行させた後、加温と撹拌を終了するとともに、ポンプＰ３を稼働させて、反応タンク６内の反応液を分離タンク８内に移送した。
【００４３】
尚、該移送に際して、分離タンク８内には、バルブＶ４、Ｖ５を開いて、窒素ボンベ９内の窒素ガスが供給されて、分離タンク８内の湿度を含む空気が、乾燥された窒素ガスに置換されることで、反応タンク６から移送された反応液の上部空間を、乾燥した窒素ガスが占めるようになり、これら上部空間に水分を含んだ空気が存在することで、反応液の液面に、膜が形成することが防止される。
【００４４】
そして、これら反応液は、分離タンク８内にて約２４時間、室温にて静置されることで、図１に示すように、最上部に最も比重の軽い脂肪酸エステル層が、中層にグリセリン層が、下層に生石灰層（消石灰を含む）が比重分離される。
【００４５】
そして、バルブＶ４、Ｖ６を開いて、供給管１０に窒素ガスを供給して、該供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を、乾燥した窒素ガスにて置換した後、ポンプＰ４を稼働させて、分離タンク８内の脂肪酸エステル層をマイクロフィルター１１〜１３に供給してろ過した後、マイクロフィルター１３から貯留タンク１４に排出された脂肪酸エステルのｐＨを、ｐＨ測定装置（ＰＨ Ｂ−２１１型 株式会社 堀場製作所製商品名）にて測定したところ、ｐＨ６．９であり、非常に透明度が高い淡琥珀色の脂肪酸エステルが得られた。
【００４６】
ここで、比較例として、バルブＶ５を閉じたままとし、窒素ガスを分離タンク８内に導入しなかった場合において、室内温度、２８℃、湿度７５％の環境下においても、分離タンク８内の液表面に、膜形成が見られたのに対し、窒素ガスを導入した置換を実施した場合においては、２９℃、湿度８０％の環境下においても、分離タンク８内の液表面には、膜形成が見られなかった。
【００４７】
また、比較例として、図１に示すディーゼル燃料製造装置において、マイクロフィルター１２、１３をろ過能力２ミクロンのマイクロフィルターを使用した場合には、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．２であり、その表面には、２５℃、湿度７７％の環境下において、乳白色の薄い膜が形成されたのに対し、マイクロフィルター１３をろ過能力１ミクロンのマイクロフィルターを使用した場合には、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．０であり、同様の２５℃、湿度７７％の環境下においては、薄い膜の形成は確認できなかった。
【００４８】
つまり、得られる脂肪酸エステルのｐＨは、８．０とすることで、カルシウム石けんの生成による膜の形成は、ほぼ回避できると思われるが、脂肪酸エステルの燃料タンク等での保管中に、何らかの理由で水が直接混入する可能性もあるので、これら水の混入によるカルシウム石けんの生成等を考慮する場合には、より低いｐＨである７．５以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することが好ましい。
【００４９】
また、比較例として、バルブＶ６を閉じたままとし、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を窒素ガスに置換しなかった場合には、脂肪酸エステル層の供給を開始したろ過の初期段階において、白濁したろ液が貯留タンク１４に排出される場合があり、良好に脂肪酸エステルを製造できない場合があったのに対し、窒素ガスによる置換を実施した場合には、これら脂肪酸エステル層の供給を開始したろ過の初期段階において白濁を生じるトラブルは、見られなかった。
【００５０】
以上、本実施例によれば、マイクロフィルター１１〜１３にて、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）を８．０以下とすることで、得られる、脂肪酸エステルの液表面に、空気中の水分が触れることにより、マグネシウム石けんやアルカリ土類金属石けんが膜状に生成することを回避できるようになり、生成した脂肪酸エステルを大気中において良好に保存、使用することができるようになる。
【００５１】
また、前記実施例によれば、固体触媒粉体である生石灰粉体が静置工程にて粗分離されるので、マイクロフィルター１１〜１３にてろ過される生石灰粉体量を低減でき、マイクロフィルター１１〜１３、特には、マイクロフィルター１１の交換寿命を延ばすことができる。
【００５２】
また、前記実施例によれば、分離タンク８内に窒素ガスを導入することで、静置工程においても、反応液表面に膜が生成することを極力、防止できるようになる。
【００５３】
また、前記実施例によれば、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３の内部と連結管内部を、乾燥した窒素ガスにて置換しているので、比表面積の大きなマイクロフィルターが、空気中の水分を吸着することで、これら吸着した水分と個体触媒微粉を含む反応液とが接触することで、ろ液内にアルカリ土類金属石けんが生成して、ろ液が白濁してしまうことを防止することができる。
【００５４】
また、前記実施例によれば、フィルターとして、１ミクロンフィルターを用いることで、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるろ過を、効率良く実施できる。
【００５５】
尚、本発明では、脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）は、基本的に７．０であるので、ｐＨ７．０以下の酸性領域については、考慮していないが、反応処理後において、遊離脂肪酸等の影響で、水素イオン濃度指数（ｐＨ）が７．０以下に低下する場合もあるので、この場合の酸性領域においては、少なくとも６．０以上としておくことが好ましい。
【００５６】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【００５７】
例えば、上記実施例では、乾燥雰囲気を形成するのに圧縮された高圧の窒素ガスを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら乾燥雰囲気としては、その他の高圧ガス、例えば炭酸ガス等を用いても良いし、あるいは、分離タンク８内や、供給管１０内部並びにマイクロフィルター１１〜１３と、連結管内の空気を真空ポンプにて吸引して、乾燥雰囲気を形成するようにしても良い。
【００５８】
また、前記実施例では、反応タンク６内の液温を６１℃とし、反応時間を４時間としてが、これら反応温度や処理時間等はこれに限定されるものではなく、使用する固体触媒の量や粒度、種類等により、適宜に選択すれば良い。
【００５９】
また、前記実施例では、ろ過を全てマイクロフィルター１１〜１３にて実施しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらろ過の一部に、遠心分離等によるマイクロフィルターに依らないろ過を組み入れるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の活用例として、上記した実施例では、主に脂肪酸エステルについて記述したが、同時にグリセンリンも生成するので、グリセンリンの製造方法としても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の脂肪酸エステルの製造方法が適用されたディーゼル燃料製造装置の構成を示す図である。
【図２】本実施例のディーゼル燃料製造装置における脂肪酸エステルの製造工程を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 原料油脂タンク
２ 加熱ヒータ
３ アルコールタンク
４ 生石灰タンク
５ 撹拌装置
６ 反応タンク
７ ヒータ
８ 分離タンク
９ 窒素ボンベ
１０ 供給管
１１ マイクロフィルター
１２ マイクロフィルター
１３ マイクロフィルター
１４ 貯留タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項２】
前記撹拌混合後の反応物を静置して、比重差により脂肪酸エステルとグリセンリンと固体触媒粉体とを粗分離させる静置工程を含み、該静置工程にて粗分離された脂肪酸エステル層を前記マイクロフィルターにてろ過することを特徴とする請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項３】
前記静置工程において反応物を静置させるタンク内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴とする請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記マイクロフィルター周囲の空間および／または該マイクロフィルターへの流路内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項５】
前記マイクロフィルターが、１ミクロンフィルターであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項１】
油脂と、一価の低級アルコールと、アルカリ土類金属元素酸化物およびマグネシウム酸化物の少なくとも１種から成る固体触媒粉体とを、前記低級アルコールの沸点近傍の温度、若しくは摂氏５０℃から８０℃の温度範囲に加熱および撹拌混合して、内燃機燃料に使用可能な脂肪酸エステルを生成させる脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記撹拌混合後の反応液を、得られる脂肪酸エステルの水素イオン濃度指数（ｐＨ）が、８．０以下となるように、マイクロフィルターにてろ過することを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項２】
前記撹拌混合後の反応物を静置して、比重差により脂肪酸エステルとグリセンリンと固体触媒粉体とを粗分離させる静置工程を含み、該静置工程にて粗分離された脂肪酸エステル層を前記マイクロフィルターにてろ過することを特徴とする請求項１に記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項３】
前記静置工程において反応物を静置させるタンク内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴とする請求項２に記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項４】
前記マイクロフィルター周囲の空間および／または該マイクロフィルターへの流路内の空間を、乾燥雰囲気としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【請求項５】
前記マイクロフィルターが、１ミクロンフィルターであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の脂肪酸エステルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−８８１３７（Ｐ２００８−８８１３７Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７３７３０（Ｐ２００６−２７３７３０）
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（３０４０６５６４０）株式会社ＣＢＥ (4)
【出願人】（５０６３３７６４４）
【出願人】（５０２３１４０８９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（３０４０６５６４０）株式会社ＣＢＥ (4)
【出願人】（５０６３３７６４４）
【出願人】（５０２３１４０８９）
【Ｆターム（参考）】
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