JP2005179450A

JP2005179450A - 木酢液抽出方法およびその装置

Info

Publication number: JP2005179450A
Application number: JP2003420288A
Authority: JP
Inventors: Yukimaru Shimizu; 幸丸清水
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】木質バイオマスガス発生炉から出てくる粗木酢液をガスエンジンまたはマイクロガスタービンからでる高温排気ガスを用いて精製し、高い純度・高い品質の木酢液を得ることができる木酢液抽出方法を提供する。
【解決手段】おが屑等を木質バイオマスガス発生炉４内に供給し、発生ガスを除塵処理し、処理済ガスを燃焼させて発電装置７で発電し、さらにその発電装置７で発生した高温ガスを温水ボイラー９で熱交換・温度調整し、温度調整された高温ガスを利用して、木質バイオマスガス発生炉４からでた粗木酢液を蒸留・高純度化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイオマスから高い品質を有する木酢液を抽出する木酢液抽出方法およびその装置に関するものであり、特に、木質バイオマスガス発生炉から出てくる粗木酢液をガスエンジンまたはマイクロガスタービンからでる高温排気ガスを用いて精製し、高い純度・高い品質の木酢液を得ることができる木酢液抽出方法およびその装置に関するものである。

木質系バイオマスのエネルギー利用装置としてはボイラーにより蒸気を製造し、タービンを駆動して発電をすることが行われている。
しかしながら、従来の木質系バイオマスのエネルギー利用装置は装置の小型が困難であること、タール分の発生が多いなどの問題点があり、改善すべき点が多かった。
このような問題点を解決するために、特許文献１に記載されている木質系バイオマスガス製造装置が提案されている。
特開平１５−２３８９７２号公報

上記文献に記載されている木質系バイオマスガス製造装置は、エンジン発電機等を駆動するタール分の少ない可燃性ガスを木質系バイオマスから連続製造するとともに、木酢液回収と、除去したタール分を再燃焼できるものである。
しかしながら上記の公報記載の製造装置は、未だ木酢液の精製処理が不十分であるため、回収木酢液の純度や品質の点で満足できるものではなかった。

本発明は、木質系バイオマスガス発生炉から発生する多くの有効な成分が含まれる粗木酢液を、発電システムから排出された廃熱エネルギを利用して精製し、一連のシステムの中で高品質、高純度の木酢液を連続的に抽出することができる木酢液抽出方法およびその装置を提供し、上記従来装置の問題点を解決することを目的とする。
具体的には、おが屑等を木質バイオマスガス発生炉内に供給し、発生ガスを除塵処理し、処理済ガスを燃焼させて発電する。そして発電装置で発生した高温ガスを温水ボイラーで熱交換・温度調整し、温度調整されたガスを利用して前記発生ガスの除塵処理の際に生じる粗木酢液を蒸留し、高い品質・高純度の木酢液を得るものである。

このため、本発明が採用した技術解決手段は、
木質バイオマスガス発生炉で発生したガスを浄化し、そのガスを燃焼することによって発電装置を作動するとともに、ガス浄化時に発生した排水液を前記発電装置からの廃熱を利用して蒸留し木酢液を得ることを特徴とする木酢液抽出方法である。
また、前記排水液はタール分が分離された後、前記発電装置から排出された高温ガスを通す熱交換器に噴霧することにより木酢液を蒸発させ木酢液を得ることを特徴とする木酢液抽出方法である。
また、前記熱交換に供給する高温ガスは少なくとも温水ボイラーか、空冷装置を通過させた後、供給するようにしたことを特徴とする木酢液抽出方法である。
また、木質バイオマスガス発生炉と、浄化装置と、浄化装置で浄化されたガスを使用して発電する発電装置とを備え、さらに前記発電装置からの廃熱により前記浄化装置からの排水液を蒸留し木酢液を精製する木酢液精製手段とを備えていることを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、前記排水液を貯留するタール分離装置と、タール分を分離した排水液を木酢液精製手段に供給するポンプを備えていることを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、前記木酢液精製手段は、発電装置からの排出された高温ガスを通す熱交換器と、前記熱交換器に排水液を噴霧する噴霧手段を備えていることを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、前記木酢液精製手段は、発電装置からの排出された高温ガスを通す熱交換器と、前記熱交換器に排水液を噴霧する噴霧手段と、発生した蒸気を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、前記熱交換器の上流側には、前記高温ガスを利用した温水ボイラーと前記高温ガスを冷却する空冷装置とを配置したことを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、木質バイオマスガス発生炉と、浄化装置と、浄化装置で浄化されたガスを使用して発電する発電装置とを備え、さらに前記発電装置からの廃熱により前記浄化装置からの排水液を蒸留し木酢液を精製する木酢液精製手段とを備え、前記木酢液精製手段の下部には粗木酢液中に混合していた固形物を回収できる固形物回収手段を備えていることを特徴とする木酢液抽出装置である。
また、前記木酢液抽出装置から回収した固形物である。

本発明は、以下のような特有の効果を達成することができる。
間伐材やダムの流木をおが屑状にして木質バイオマスガス発生炉へ投入処理し、さらに発生ガスを利用して駆動する発電装置の廃熱を利用することで、発生ガス中に含まれる多量の木酢液を抽出する。この結果、高品質、高純度の木酢液を抽出することができ、さらにこの装置を利用することで土地特有の樹木種に応じて木酢液を有効に抽出することができる。また、装置を小型化することができるとともに、木酢液を精製するにあたってのエネルギ−として発電装置の廃熱を利用することで、エネルギー効率を格段に良することができる。

本発明は、おが屑等を木質バイオマスガス発生炉内に供給し、発生ガスを除塵処理し、処理済ガスを燃焼させて発電し、さらにその発電装置で発生した高温ガスを温水ボイラーで熱交換・温度調整し、温度調整された高温ガスを利用して、木質バイオマスガス発生炉からでた粗木酢液を蒸留・高純度化する木酢液抽出方法とその装置である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
図１は本実施例に係る木酢液抽出装置の概略構成図である。
図において、１はおが屑等の貯蔵タンク、２はおが屑等の供給装置、３は安全装置、４は木質バイオマスガス発生炉、５は浄化装置、６はタービン、７は発電装置（発電機）、８は前記浄化装置から取り出された排出水溶液を蒸留するための排出水溶液蒸留装置である。そして前記排出水溶液蒸留装置８は温水ボイラー９、空冷装置１０、タール分離装置１１、ポンプ１２、木酢液精製手段１３、未蒸発液回収槽１５を備えている。
貯蔵タンク１、供給装置２、安全装置３、木質バイオマスガス発生炉４は従来公知の装置を使用しており、本発明の特徴ではないので詳細な構成の説明は省略する。

木質バイオマスガス発生炉４から発生したガスは浄化装置５で浄化され、浄化されたガスは従来公知の装置と同様にタービン６で燃焼され、発電装置７を駆動する。またこの浄化装置５には排出水溶液を回収しタール分離装置１１に供給するパイプライン２１が接続されており、浄化装置５から排出された水溶液はコンクリート製のタール分離装置１１に貯蔵される。なおタール分離装置１１の材質はコンクリート製に限定することはなく、排出水溶液を貯蔵できる機能を達成できる材質であれば種々の材質を選定することができる。

排出水溶液蒸留装置８内には前記タール分離装置１１の他、前記した温水ボイラー９および空冷装置１０、ポンプ１２、木酢液精製手段１３、さらには未蒸発液回収槽１５が図示のように配置されており、温水ボイラー９および空冷装置１０にはタービン６から排出された高温ガス（約２３０°Ｃ）が流れるパイプライン２２が設けられている。
前記タール分離装置１１にはパイプライン２５を介してポンプ１２が接続され、さらにポンプ１２はパイプライン２６を介して木酢液精製手段１３内の後述するノズル１８に接続されている。
木酢液精製手段１３は、熱交換器１６、ノズル１８、安全弁１７、冷却装置１４等を備えており、また温水ボイラー９および空冷装置１０に設けられたパイプライン２３、２４は木酢液精製手段１３内の熱交換器１６に接続されるとともに、木酢液精製手段の下方に配置した固形物回収手段としての格子（金網等）２０の下部に接続されている。前記ノズル１８は前記熱交換器１６に向けて粗木酢液を噴霧できる機能を有している（噴霧手段）。また、前記格子２０は、木酢液精製手段１３のノズルから噴霧した粗木酢液中の微粒子を濾過する機能を備えており、さらにその下方は粗木酢液中の未蒸発液の貯留槽２０ａとなっている。そして前記貯留槽２０ａ内の未蒸発液はパイプライン２７を介して未蒸発液回収槽１５に回収され、この回収槽１５からポンプ１２によって再びノズル１８に供給できるようになっている。また木酢液精製手段１３内の冷却装置１４は、発生した木酢液の蒸気を冷却し、蒸留木酢液を回収できる機能を有しており、蒸留木酢液は図示のパイプライン１９から回収できる。なお、木酢液精製手段１３には木酢液精製手段１３内の圧力を調整する安全弁１７が適宜設けられている。

そして前記各部材はパイプライン２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７により図１に示ように接続されており、またパイプライン内には適宜バルブＶが配置され、目的に応じてパイプラインを遮断または連通できる構成となっている。バルブは手動バルブ、電磁バルブなどを使用することができる。なおバルブの配置位置、個数、開閉操作は設計時において自由に設定できることは当然である。

上記装置からなる木酢液抽出装置の作動を説明する。
おが屑を貯留した貯蔵タンクからおが屑を取り出し、供給装置２を介して木質バイオマスガス発生炉４に投入する。木質バイオマスガス発生炉４で発生したガスはタービン６で燃焼され、発電装置７を駆動する。発電された電力は公知の手段により、目的とする箇所に供給される。

一方、前記タービン６で発生した高温排気ガス（廃熱）は本例では、分岐されたパイプライン２２を介して温水ボイラー９および空冷装置１０に供給される。温水ボイラー９では温水を生成し、得られた温水は適宜箇所に供給される。また、空冷装置１０では高温排気ガスを所定の温度まで冷却する。

温水ボイラー９および空冷装置１０で所定の温度に温度が低下したガスは、混合され木酢液精製手段１３内の熱交換器１６あるいは木酢液精製手段１３の下部に適宜供給される。
具体的には、熱交換機１６に供給する加熱用のガスは、温水ボイラー９、冷却装置１０で冷却されたガスを適宜混合し、熱交換機１６で木酢液を蒸発させるのに最適な温度（約１２０°Ｃ〜１５０°Ｃ程度）となるように温度調整される。
また木酢液精製手段１３の下部には格子２０が配置されており、この格子２０上に粗木酢液内に混合していた固形物（微粒子）が流下して溜まるが、この微粒子は次第に固化する。そこで固化物が所定量になった時点で、温水ボイラー９、冷却装置１０からのガスを混合して生成した温風ガスを格子２０の下方から供給し、固化分を乾燥し、取り出すことができるようにしてある（固形物乾燥装置）。取り出した固形物（微粒子）は土壌の改良材などに使用できる。
なお、供給ガスの温度調整は、目的とするガス温度にもよるが、温水ボイラー９、冷却装置１０の一方側からのガスのみを使用することも可能である。

こうして所定の温度に加熱された熱交換器１６には、ポンプ１２によりタール分離装置１１からくみ上げた粗木酢液をノズル１８から噴霧する。この噴霧により、熱交換器１６で木酢液が蒸気となり、その蒸気を冷却装置１４で冷却液化し、パイプライン１８から回収することで高品質、高純度の木酢液を得ることができる。また、前記木酢液精製手段１３の下方に配置された格子上には前述した通り固形物がたまるが、これらは格子下方に供給される温風ガスによって乾燥され適宜手段で回収される。
また、前記木酢液精製手段１３の下方に流下する未蒸発の粗木酢液はパイプライン２７を介して未蒸発液回収槽１５に回収され、適宜ポンプ１２によって汲み上げられてノズル１８から再度噴霧できるようになっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、ボイラー、空冷装置は適宜別の冷却手段に変更することは可能であり、またパイプラインの配管やバルブの位置等も目的に合わせて適宜変更することは可能である。

また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

本発明によれば、おが屑等から高い品質・高純度の木酢液を得ることができる。
また得られた木酢液は、胃腸薬、皮膚薬、筋肉用貼薬等の医薬原料、燻液、スモーク、フレーバ等の食品添加剤、メタノール・反応系脱臭剤等の工業原料、媒染剤等の染料原料、家庭用、動物用、産業廃棄物用の脱臭剤、農薬添加剤等の農薬原料、発根促進剤等の土壌改良剤、動物用栄養助剤、動物用治療薬原料、植物成長促進剤、微生物培養助剤等に利用することができる。

本実施例に係る木酢液抽出装置の概略構成図である。

符号の説明

１おが屑等の貯蔵タンク
２おが屑等の供給装置
３安全装置
４木質バイオマスガス発生炉
５浄化装置
６タービン
７発電装置（発電機）
８排出水溶液蒸留装置
９温水ボイラー
１０空冷装置
１１タール分離装置
１２ポンプ
１３木酢液精製手段
１４冷却装置
１５未蒸発液回収槽
１６熱交換器
１７安全弁
１８ノズル
１９パイプライン
２０格子
２０ａ貯留槽
２１〜２７パイプライン

Claims

木質バイオマスガス発生炉で発生したガスを浄化し、そのガスを燃焼することによって発電装置を作動するとともに、ガス浄化時に発生した排水液を前記発電装置からの廃熱を利用して蒸留し木酢液を得ることを特徴とする木酢液抽出方法。
前記排水液はタール分が分離された後、前記発電装置から排出された高温ガスを通す熱交換器に噴霧することにより木酢液を蒸発させ木酢液を得ることを特徴とする請求項１に記載の木酢液抽出方法。
前記熱交換に供給する高温ガスは少なくとも温水ボイラーか、空冷装置を通過させた後、供給するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の木酢液抽出方法。
木質バイオマスガス発生炉と、浄化装置と、浄化装置で浄化されたガスを使用して発電する発電装置とを備え、さらに前記発電装置からの廃熱により前記浄化装置からの排水液を蒸留し木酢液を精製する木酢液精製手段とを備えていることを特徴とする木酢液抽出装置。
前記排水液を貯留するタール分離装置と、タール分を分離した排水液を木酢液精製手段に供給するポンプを備えていることを特徴とする請求項４に記載の木酢液抽出装置。
前記木酢液精製手段は、発電装置からの排出された高温ガスを通す熱交換器と、前記熱交換器に排水液を噴霧する噴霧手段を備えていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の木酢液抽出装置。
前記木酢液精製手段は、発電装置からの排出された高温ガスを通す熱交換器と、前記熱交換器に排水液を噴霧する噴霧手段と、発生した蒸気を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の木酢液抽出装置。
前記熱交換器の上流側には、前記高温ガスを利用した温水ボイラーと前記高温ガスを冷却する空冷装置とを配置したことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の木酢液抽出装置。
木質バイオマスガス発生炉と、浄化装置と、浄化装置で浄化されたガスを使用して発電する発電装置とを備え、さらに前記発電装置からの廃熱により前記浄化装置からの排水液を蒸留し木酢液を精製する木酢液精製手段とを備え、前記木酢液精製手段の下部には粗木酢液中に混合していた固形物を回収できる固形物回収手段を備えていることを特徴とする木酢液抽出装置。
前記請求項９に記載の木酢液抽出装置から回収した固形物。