【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料の製造方法、特に、バイオ燃料内燃機関ならびに加水バイオ燃料、加水燃料炭化水素油および加水含酸素燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油、あるいは、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油、ならびに燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料として、それらの原料油をオゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大豆油、トウモロコシ油等、あるいは廃食用油の油脂はトリグリセライドと呼ばれる。トリグリセライドの化学式は、グリセリンの水酸基３個のそれぞれに脂肪酸が１個ずつ結合した高分子化合物である。
【０００３】
油脂に含まれる脂肪酸の種類は、大豆油、トウモロコシ油、アマニ油、ヒマワリ油、オリーブ油等によって異なるが、その主なものは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エルシン酸等で、油脂によってそれら酸の混合割合が異なってくる。但し、パーム油、ヤシ油はラウリン酸、ミリスチン酸等が主成分になる。
【０００４】
すなわち、油脂は、含酸素炭化水素と考えられる。これらの油脂は、セタン価が６０前後と高く、ディーゼルエンジンを単に運転することは不可能ではない。当然燃料系の詰まり等の問題があり、油脂を内燃機関に実用することは望ましくない。特に、耐久性が要求される自動車用ディーゼルエンジン用燃料として、油脂を原料とするバイオ燃料を作ろうと考える場合は、実用化している軽油性状に近い燃料性状にする必要がある。
【０００５】
従来の代表的な油脂からバイオ燃料を製造する方法は、油脂と油脂に対して２５容量％のメタノールを反応させる。例えば、水酸化ナトリウムを触媒とした場合、エステル交換の化学反応により、３個の脂肪酸の上に乗っていたグリセリンの水酸基からグリセリンを作り、グリセリンの水酸基にぶらさがっていた脂肪酸をグリセリンの水酸基から分離してバイオディーゼル燃料を製造していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このエステル反応による製造方法は、以下の欠点を有している。
【０００７】
（１）原料の油脂に水分が含まれると、例えば、廃食用油には一般的に水分が含まれているが、水分の存在により、「けん化」の化学反応が起こり、バイオディーゼル燃料ではなく、石鹸が出来る。従って、燃料の油脂は、水分の除去が必要になる。
【０００８】
（２）触媒は、化学反応に加わらない。従って、水酸化ナトリウムのような強アルカリ溶液を使用すると、精製されたバイオディーゼル燃料は、当然アルカリ性燃料になる。従って、酸で中和する工程が必要になる。
【０００９】
このように、従来、バイオ燃料は、エステル反応による複雑な化学的方法により製造していた。
【００１０】
従って、この発明の目的は、オゾンの強力な酸化力によって、油脂の複雑な炭素、水素、酸素の結合を直接切断し、これにより、炭化水素あるいはアルコールを分解生成することによって、バイオ燃料を容易に製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、バイオ燃料を製造するに関して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに水を原料とし、オゾン混合装置により、水の添加によりエンジンの燃焼効率向上およびＮＯｘ発生を低減する内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂あるいは廃食用油の容量比２５％以下のメタノールを原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂または廃食用油の容量比２５％以下のメタノールおよび水を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、水を燃料炭化水素油および含酸素燃料に完全に溶かした燃料を製造するに際して、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料とし、オゾン装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の燃料の製造方法の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、この発明の燃料の製造方法を示す工程図、図２は、オゾン混合器を示す平面図、図３は、オゾン混合器を示す正面図、図４は、オゾン混合器を示す部分切り欠き拡大図、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食油、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食油ならびに水、油脂または廃食油の容量比２５％以下のメタノール、油脂または廃食油の容量比２５％以下のメタノールならびに水、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水、等それぞれ使用する原料は、地上オイルタンク１あるいは地下オイルタンク２に集められる。集められた原料油は、中継槽３を通ってポンプによりフィルタで清浄化され、オゾン混合機４に送られる。オゾン混合器４には、オゾン発生器５からオゾンが供給される。オゾン混合器４によりオゾン処理された燃料は、混合槽６に集められる。混合槽６からからフィルタで清浄化された燃料は、酸素混合オイル槽７に送られる。このようにして、上記原料油から燃料が製造される。
【００１９】
図２から図５に示すように、オゾン混合器４は、直列に連結された前段混合器４Ａと後段混合器４Ｂとからなっている。各混合器４Ａ、４Ｂは、管９内に複数本の磁気棒１０を管９と同心円状に互いに平行に配したものをしたものからなっていて、前段混合器４Ａと後段混合器４Ｂとの間のエジェクタの負圧部にオゾンガス供給口１４が形成されている。磁気棒１０は、リング支持棒１１を介して、支持リング１２および支持バンド１３により管９内に固定されている。
【００２０】
送られてきた原料油は、まず、前段混合器４Ａ中で磁気棒１０の強力な磁力にさらされる。これにより後段混合器４Ｂによるオゾンとの化学反応が促進される。次いで、磁気処理された原料油は、エジェクタ効果によりオゾンが吸引される後段混合器４Ｂに入り、ここで、再度、磁気にさらされる。これにより原料油中にオゾンが混合、溶解される。
【００２１】
オゾン（Ｏ３）は、酸素（Ｏ２）の同素体で、きわめて不安定な物質であり、酸化力が強い。そして有機物、無機物を酸化して分離する力が強い。オゾン混合器４は、密閉方式、高濃度オゾン反応方式である。
【００２２】
このようにしてオゾン処理された原料油は、混合槽６に送られ、ここで、保持され、化学反応が十分に行われる。
【００２３】
オゾンガスは、燃料の化学反応に直接関与する部分が少なく、大部分は、酸素混合オイル槽７に溜まる。このオゾンガスは、吸着器８により吸着され、残存空気は、大気に放出される。
【００２４】
図６に示すような特性を有するオゾン処理無しの大豆油をオゾン混合装置に通すと、大豆油は、オゾン処理量に応じて、炭化水素、アルコールの種類、生成量が図７および図８に示すように変化する。このように、オゾンの処理条件により、任意の炭化水素、アルコールの精製が可能である。なお、図７は、大豆油１Ｌに対して１．９８ｇのオゾンを混合した場合であり、図８は、大豆油１Ｌに対して１６．６ｇのオゾンを混合した場合である。
【００２５】
ディーゼルエンジンの燃焼は、燃焼室にノズルから噴射された燃料液滴の燃焼である。燃料である軽油は、炭素数が２０以上のものを含む炭化水素である。炭素数２０以上になると、沸点より分解温度が低くなる。従って、分解されずに残された遊離炭素が形成する煤が形成される。黒煙である。ディーゼルエンジンは、軽油の特性から、出力最大になる。燃料を噴射すると、多量の黒煙を排出するために許容される黒煙まで供給燃料の量を絞る必要がある。
【００２６】
従って、ディーゼルエンジンの排気ガスは、燃料に対して空気量が過剰となるために、酸素過剰の酸性排気ガスになる。燃料に対して、空気過剰の燃焼は、完全燃焼に向かい、排気ガス中の一酸化炭素、未燃燃料は低い排出量であるが、窒素酸化物の処理が困難になる。窒素酸化物は、還元反応であり、酸化雰囲気の排気ガスでは還元触媒が使えない。
【００２７】
ディーゼルエンジン燃料に水を混入して燃焼温度を下げ、窒素酸化物の精製を減少させる試みが行われている。
【００２８】
水は燃料炭化水素油と混合させることは、単に混合させても層分離を起こして、混合させられない。
【００２９】
燃料炭化水素油および含酸素燃料に水を混合させる時、一般的には界面活性剤により、水滴を燃料炭化水素油及び含酸素燃料に浮遊させる。当然、燃料は白濁状になる。この状態は、燃料として望ましくない。
【００３０】
水を燃料炭化水素油および含酸素燃料に完全に溶かした燃料を製造するに際して、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料とし、上記オゾン混合装置により、完全に混合する透明な内燃機関燃料を製造することができる。
【００３１】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油のエステル反応は、油脂または廃食用油の容量比２５％のメタノールを用いる。上記オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造するこの発明は、油脂または廃食用油の容量比２５％以下のメタノールを用いて、内燃機関燃料を製造することができる。精製される炭化水素、アルコールの種類、生成量を制御する製造方法である。
【００３２】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、上記オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造する場合に、窒素酸化物の生成を低減するために燃料中に水を混合した場合は、原料としてバイオ油脂あるいは廃食用油に水を加え、これらを原料として、水を加えて内燃機関燃料を製造する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、オゾンの強力な酸化力によって、油脂の複雑な炭素、水素、酸素の結合を直接切断し、これにより、炭化水素あるいはアルコールを分解生成することによって、バイオ燃料を容易に製造することができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の燃料の製造方法を示す工程図である。
【図２】オゾン混合器を示す平面図である。
【図３】オゾン混合器を示す正面図である。
【図４】オゾン混合器を示す部分切り欠き拡大図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】オゾン処理無しの大豆油の成分特性を示すグラフである。
【図７】オゾンを１．９８ｇ混合した場合の大豆油の成分特性を示すグラフである。
【図８】オゾンを１６．６ｇ混合した場合の大豆油の成分特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：地上オイルタンク
２：地下オイルタンク
３：中継槽
４：オゾン混合槽
５：オゾン発生器
６：混合槽
７：酸素混合オイル槽
８：吸着器
９：管
１０：磁気棒
１１：リング支持棒
１２：支持リング
１３：支持バンド
１４：オゾンガス供給口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a method for producing a fuel, in particular, a bio-fueled internal combustion engine and a hydro-biofuel, a hydro-fuel hydrocarbon oil and a hydro-oxygen-containing fuel, soybean oil, bio-oil or corn oil or waste cooking oil, or The present invention relates to a method for producing a fuel for an internal combustion engine using a bio-oil or a waste edible oil such as soybean oil and corn oil or waste edible oil, a fuel hydrocarbon oil, an oxygen-containing fuel and water as raw materials, using an ozone mixing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Fats and oils of soybean oil, corn oil and the like, or waste cooking oil are called triglycerides. The chemical formula of triglyceride is a polymer compound in which one fatty acid is bonded to each of three hydroxyl groups of glycerin.
[0003]
The types of fatty acids contained in fats and oils vary depending on soybean oil, corn oil, linseed oil, sunflower oil, olive oil, etc., but the main ones are palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, eicosenoic acid. , Erucic acid, etc., the mixing ratio of these acids differs depending on the fat or oil. However, palm oil and coconut oil are mainly composed of lauric acid, myristic acid and the like.
[0004]
That is, fats and oils are considered to be oxygenated hydrocarbons. These fats and oils have a high cetane number of around 60, and it is not impossible to simply operate a diesel engine. Naturally, there is a problem such as clogging of the fuel system, and it is not desirable to use oils and fats in an internal combustion engine. In particular, when considering the production of biofuels from oils and fats as fuels for automobile diesel engines that require durability, it is necessary to have fuel properties close to those of light oils that are practically used.
[0005]
A typical conventional method for producing biofuel from fats and oils involves reacting the fats and oils with 25% by volume of methanol. For example, when sodium hydroxide is used as a catalyst, glycerin is formed from the hydroxyl groups of glycerin on the three fatty acids by a transesterification chemical reaction, and the fatty acids hanging on the hydroxyl groups of glycerin are separated from the hydroxyl groups of glycerin. To produce biodiesel fuel.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The production method by this ester reaction has the following disadvantages.
[0007]
(1) When water is contained in the raw material fat, for example, waste cooking oil generally contains water, but due to the presence of water, a chemical reaction of "saponification" occurs, and not a biodiesel fuel. , Soap can be made. Therefore, it is necessary to remove water from the fuel oil.
[0008]
(2) The catalyst does not participate in the chemical reaction. Therefore, when a strong alkaline solution such as sodium hydroxide is used, the purified biodiesel fuel naturally becomes an alkaline fuel. Therefore, a step of neutralizing with an acid is required.
[0009]
As described above, conventionally, biofuels have been produced by a complex chemical method based on an ester reaction.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to easily break down the complex carbon, hydrogen and oxygen bonds of fats and oils by the strong oxidizing power of ozone, thereby decomposing and producing hydrocarbons or alcohols, thereby easily producing biofuels. To provide a manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is characterized in that, with respect to the production of biofuel, a bio-oil or waste oil such as soybean oil or corn oil or waste cooking oil is used as a raw material, and an internal combustion engine fuel is produced by an ozone mixing device. .
[0012]
According to the second aspect of the present invention, when producing biofuel, soybean oil, corn oil or other bio-oils or waste edible oil and water are used as raw materials, and the ozone mixing device improves the combustion efficiency of the engine and the NOx generation by adding water. It is characterized by producing an internal combustion engine fuel that reduces the fuel consumption.
[0013]
The invention according to claim 3 is characterized in that when producing biofuel, soybean oil, corn oil or other bio-fat or waste edible oil, and methanol having a volume ratio of 25% or less of the fat or oil or waste edible oil as a raw material, It is characterized by producing fuel for an internal combustion engine.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in producing a biofuel, a soybean oil, a corn oil, or a bio-oil or waste edible oil, and methanol and water having a volume ratio of 25% or less of the fat or oil or a waste edible oil are used as raw materials. Thus, the present invention has a feature in producing an internal combustion engine fuel.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, when producing a fuel in which water is completely dissolved in a fuel hydrocarbon oil and an oxygen-containing fuel, the fuel hydrocarbon oil, the oxygen-containing fuel and water are used as raw materials, and an internal combustion engine fuel is produced by an ozone device. Is characterized in that it is manufactured.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the fuel production method of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a process diagram showing a method for producing a fuel according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an ozone mixer, FIG. 3 is a front view showing an ozone mixer, and FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of FIG.
[0018]
Bio oils and fats such as soybean oil and corn oil or waste edible oil, bio oils and fats such as soybean oil and corn oil or waste edible oil, and water, fats and oils or waste edible oils having a volume ratio of 25% or less of 25% or less by volume Raw materials to be used, such as methanol and water, fuel hydrocarbon oil, oxygen-containing fuel and water, are collected in an above-ground oil tank 1 or an underground oil tank 2. The collected raw oil passes through the relay tank 3, is cleaned by a filter using a pump, and is sent to the ozone mixer 4. Ozone is supplied from the ozone generator 5 to the ozone mixer 4. The fuel ozonized by the ozone mixer 4 is collected in the mixing tank 6. The fuel purified by the filter from the mixing tank 6 is sent to the oxygen mixed oil tank 7. In this way, a fuel is produced from the feedstock oil.
[0019]
As shown in FIG. 2 to FIG. 5, the ozone mixer 4 includes a front-stage mixer 4A and a rear-stage mixer 4B connected in series. Each of the mixers 4A and 4B has a structure in which a plurality of magnetic rods 10 are arranged in a tube 9 concentrically and in parallel with each other in a tube 9 and is composed of a front stage mixer 4A and a rear stage mixer 4B. An ozone gas supply port 14 is formed in the negative pressure section of the ejector between the two. The magnetic bar 10 is fixed in the tube 9 by a support ring 12 and a support band 13 via a ring support bar 11.
[0020]
The fed raw oil is first exposed to the strong magnetic force of the magnetic rod 10 in the pre-stage mixer 4A. Thereby, the chemical reaction with ozone by the latter-stage mixer 4B is promoted. Next, the magnetically processed raw material oil enters the latter-stage mixer 4B where ozone is sucked by the ejector effect, where it is again exposed to magnetism. As a result, ozone is mixed and dissolved in the feedstock oil.
[0021]
Ozone (O 3 ) is an allotrope of oxygen (O 2 ), is an extremely unstable substance, and has a strong oxidizing power. It has a strong power to oxidize and separate organic and inorganic substances. The ozone mixer 4 is of a closed type and a high concentration ozone reaction type.
[0022]
The raw oil thus ozone-treated is sent to the mixing tank 6, where it is held and the chemical reaction is sufficiently performed.
[0023]
The ozone gas has a small portion directly involved in the chemical reaction of the fuel, and most of the ozone gas accumulates in the oxygen mixed oil tank 7. This ozone gas is adsorbed by the adsorber 8, and the remaining air is released to the atmosphere.
[0024]
When soybean oil without the ozone treatment having the characteristics shown in FIG. 6 is passed through the ozone mixing device, the soybean oil has the hydrocarbon and alcohol types and the production amounts shown in FIGS. 7 and 8 according to the ozone treatment amount. Changes as shown. As described above, it is possible to purify any hydrocarbon or alcohol depending on the ozone treatment conditions. FIG. 7 shows a case where 1.98 g of ozone is mixed with 1 L of soybean oil, and FIG. 8 shows a case where 16.6 g of ozone is mixed with 1 L of soybean oil.
[0025]
Diesel engine combustion is the combustion of fuel droplets injected from a nozzle into a combustion chamber. Light oil as a fuel is a hydrocarbon including those having 20 or more carbon atoms. When the carbon number is 20 or more, the decomposition temperature becomes lower than the boiling point. Therefore, soot formed by the free carbon remaining without being decomposed is formed. It is black smoke. Diesel engines have the maximum output due to the characteristics of light oil. When fuel is injected, it is necessary to reduce the amount of fuel supplied to black smoke which is allowed to discharge a large amount of black smoke.
[0026]
Therefore, the exhaust gas of the diesel engine becomes an oxygen-excessive acidic exhaust gas due to an excess amount of air with respect to the fuel. Combustion of excess air with respect to fuel leads to complete combustion, and although carbon monoxide and unburned fuel in exhaust gas have low emissions, it is difficult to treat nitrogen oxides. Nitrogen oxide is a reduction reaction, and a reduction catalyst cannot be used with exhaust gas in an oxidizing atmosphere.
[0027]
Attempts have been made to mix water with diesel engine fuel to lower combustion temperatures and reduce nitrogen oxide purification.
[0028]
Mixing water with the fuel hydrocarbon oil does not mix, even if it simply mixes, causes phase separation.
[0029]
When water is mixed with the fuel hydrocarbon oil and the oxygen-containing fuel, water droplets are suspended in the fuel hydrocarbon oil and the oxygen-containing fuel, generally by a surfactant. Naturally, the fuel becomes cloudy. This condition is not desirable as fuel.
[0030]
When producing a fuel in which water is completely dissolved in a fuel hydrocarbon oil and an oxygen-containing fuel, a transparent internal combustion engine fuel that is completely mixed with the above-mentioned ozone mixing device using the fuel hydrocarbon oil, the oxygen-containing fuel and water as raw materials. Can be manufactured.
[0031]
In the production of biofuel, the ester reaction of biofat such as soybean oil and corn oil or waste edible oil uses methanol having a volume ratio of 25% of the fat or oil or waste edible oil. According to the present invention in which an internal combustion engine fuel is manufactured by the ozone mixing device, the internal combustion engine fuel can be manufactured using methanol having a volume ratio of fat or oil or waste cooking oil of 25% or less. This is a production method that controls the types of hydrocarbons and alcohols to be refined and the amount of alcohol produced.
[0032]
When producing biofuel, soybean oil, corn oil or other bio-fat or waste edible oil is used as a raw material, and the above-mentioned ozone mixing device produces an internal combustion engine fuel. When water is mixed with water, water is added as a raw material to bio-fat or waste edible oil, and water is added as a raw material to produce an internal combustion engine fuel.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the strong oxidizing power of ozone directly breaks the complex carbon, hydrogen, and oxygen bonds of fats and oils, thereby decomposing and producing hydrocarbons or alcohols. Useful effects such as easy production of biofuel are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process chart showing a method for producing a fuel according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an ozone mixer.
FIG. 3 is a front view showing the ozone mixer.
FIG. 4 is a partially cutaway enlarged view showing an ozone mixer.
FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing the component characteristics of soybean oil without ozone treatment.
FIG. 7 is a graph showing the component characteristics of soybean oil when 1.98 g of ozone is mixed.
FIG. 8 is a graph showing the component characteristics of soybean oil when 16.6 g of ozone is mixed.
[Explanation of symbols]
1: Ground oil tank 2: Underground oil tank 3: Relay tank 4: Ozone mixing tank 5: Ozone generator 6: Mixing tank 7: Oxygen mixed oil tank 8: Adsorber 9: Pipe 10: Magnetic rod 11: Ring support rod 12: support ring 13: support band 14: ozone gas supply port
