JP2007099882A - バイオディーゼル燃料の製造装置及びバイオディーゼル燃料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物油および動物油など油脂類から、バイオディーゼル燃料規格に準じた脂肪酸アルキルエステルバイオディーゼル燃料を、簡単迅速に製造する方法および装置を提供する。
【解決手段】 油脂類に触媒含有アルコール溶液を混合して反応生成物を得るためのエステル交換反応部と、該反応生成物から低沸点物質を減圧留去して残液を得るための減圧留去部と、該残液を軽液と重液に分離するための分離部と、該軽液を固体吸着剤に接触させて該軽液を精製するための精製部と、を備えたバイオディーゼル燃料の製造装置において、該精製部が、着脱可能に装着されてなることを特徴とするバイオディーゼル燃料の製造装置により解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油脂類からのバイオディーゼル燃料の製造装置及び該バイオディーゼル燃料の製造方法に関し、具体的には、バイオディーゼル燃料の規格を満たすバイオディーゼル燃料の製造装置及び該バイオディーゼル燃料の製造方法に関する。

バイオディーゼル燃料とは、一般に植物油をメチルエステル化という化学変換をさせ、ディーゼル機関用の燃料としたものである。また、バイオディーゼル燃料は化学構造内に酸素を含む含酸素燃料であり、硫黄分をほとんど含まないことから、黒煙等の有害排気ガスの排出が少ない。また、植物由来であることから、各国の二酸化炭素の排出量について取り極められたいわゆる「京都議定書」に示された規格上、二酸化炭素の排出がゼロカウントとされる。このようなことから、バイオディーゼル燃料は環境負荷の少ない軽油代替燃料として注目されており、欧米では既に規格や法制度も整備され、大豆や菜種油から年間２５０万トン以上が生産され、かつ使用されている。

一方、日本では、バイオディーゼル燃料は５０００トン／年程度が廃食油から製造されており、地方自治体等に限定されて使用されている。バイオディーゼル燃料の規格は日本では未だ整備されていないが、２００５年度から経済産業省を中心に、バイオエタノール及びバイオディーゼル燃料の規格化が検討され始めている。

一方、油脂類の主成分であるモノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリドをアルキルアルコールとエステル交換反応させることによって、脂肪酸アルキルエステルが得られることは以前から知られている（例えば、「有機化学ハンドブック」技報堂出版、1988、ｐ1407〜ｐ1409）。また、この反応を利用して、油脂類からバイオディーゼル燃料油を製造する技術についてもこれまで様々検討されてきた（例えば、特許文献１〜６等）。

上記の従来技術においての精製法としては、例えば粗脂肪酸アルキルエステルを水洗して、脂肪酸石鹸、メタノール及びグリセリンを除去する方法が一般的に行われる。しかしながら、水洗後の水分の除去に多大な熱量を必要とし、同時にバイオディーゼル燃料そのものの劣化の危険性がある。また、この方法は水洗した洗浄液の処理に多大なコストがかかり、さまざまな規模の装置を考慮すると好適な方法とはいえない。

その他、超臨界法、固定触媒法および生物的交換法などが開示されているが、反応変換率が悪く、エステル層とグリセリン層の分離が不十分であり、いずれも未反応の遊離脂肪酸あるいはグリセリン誘導体が多く残存し、実用に耐えるバイオディーゼル燃料を得るには、最終的に蒸留工程が必要であった。しかし蒸留工程においては、脂肪酸アルキルエステル、グリセリン及び遊離脂肪酸が同様の沸点領域にあることから、燃料規格範囲に留めることは極めて困難であった。

その中で、好適なバイオディーゼル燃料の製造方法の一つとして、特許文献７における一連の製造精製工程が開示されている。この方法では、反応工程から水分値等を管理することで、精製の負担を避け、さらに、固体吸着法を利用することで水分の混入を極力防いでいる。
特開平７−１９７０４７号公報 特開平１０−２４５５８６号公報 特開２００２−１６７３５６号公報 特開２００２−２９４２７７号公報 特開２０００−４４９８４号公報 特開２０００−１０９８８３号公報 特開平１０−２３１４９７号公報

ＥＵで規格化されているバイオディーゼル燃料の概要は以下の通りである。（ ）内はＥＵの統一規格を示す。
水分量 （５００ｐｐｍ以下)
酸価 （０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ）
メタノール量 （２０００ｐｐｍ以下）
総グリセロール量 （２５００ｐｐｍ以下：モノ、ジ、トリ、フリーなど個別に設定あり）
アルカリ金属量 （５ｍｇ／ｋｇ以下）

しかしながら、上記従来技術の製造方法を用いてバイオディーゼル燃料を製造しても、バイオディーゼル規格（ＥＵ規格）を満たすバイオディーゼル燃料を低コストで製造することは難しいのが実情であり、得られたバイオディーゼル燃料は更なる精製を必要とする。更に、ある程度大型の製造装置（５ｋｌ／日以上）であれば、上記規格を満たすバイオディーゼル燃料の製造精製管理も可能であるが、５０ｌ〜１ｋｌ程度の小型の製造装置では困難である。

一方、未反応の遊離脂肪酸等の不純物がバイオディーゼル燃料中に含まれた場合の不具合について以下に述べる。一般的な製造方法は先述したが、主流を占める従来のアルカリ触媒法によって製造されたバイオディーゼル燃料中には多くの不純物が含まれる。

未反応の遊離脂肪酸等の不純物は、反応が不十分であったり、適切な精製が行われなかった場合に多く含まれる事になるが、外観上は粘度に影響が出てくる。

バイオディーゼル燃料中に水分が多く含まれると、ディーゼル車輌の燃料供給ライン中にあるセジメタタンクに溜まり、エンジン内に万が一流れ込んだ場合には異常燃焼を引き起こす。また、燃料との反応による劣化の懸念もある。

バイオディーゼル燃料中の酸価が高い場合には、遊離脂肪酸が残存していると考えられる。これは、ラインの腐食や燃焼異常の原因となりうる。

バイオディーゼル燃料中のメタノール量が多い場合には、引火点の低下による異常燃焼ならびに不完全燃焼を伴った場合には排ガス中に有害なアルデヒド類が混入する。また腐食の問題も懸念される。

バイオディーゼル燃料中の総グリセロール量又はアルカリ金属が多い場合には、コントロールバルブなど燃焼供給系のデポジットの原因となる。最近のディーゼル車はコンピューター制御となっており、またコモンレール方式など細密化、精緻化されているため、コンピュータは異常を発見するとすぐに燃料供給停止信号を発し、エンジンをストップする。

このように、バイオディーゼル燃料中含まれる不純物によるトラブルは、ディーゼル車の運行上非常に重大な危険を引き起こす可能性がある。そのため、バイオディーゼル燃料を安全に使用できる環境を作るためにも、我国でのバイオディーゼル燃料の規格化と検査の徹底が望まれる。

今後様々な規模、原料及び製造環境においてバイオディーゼル燃料が製造されていくことが予想されるが、これらはすべてにおいて燃料規格を満たす必要があると考えられる。

従って、本発明は、ＥＵで規格化されているバイオディーゼル燃料に匹敵する程度の純度を有するバイオディーゼル燃料の製造方法及び該バイオディーゼル燃料の製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記１．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．油脂類に触媒含有アルコール溶液を混合して反応生成物を得るためのエステル交換反応部と、該反応生成物から低沸点物質を減圧留去して残液を得るための減圧留去部と、該残液を軽液と重液に分離するための分離部と、該軽液を固体吸着剤に接触させて該軽液を精製するための精製部と、を備えたバイオディーゼル燃料の製造装置において、該精製部が、着脱可能に装着されてなることを特徴とするバイオディーゼル燃料の製造装置。本発明は、上記の構成からなるため、精製部の固体吸着剤の交換がきわめて容易となり、除去すべき不純物の種類、量などの変化に対し、容易に対応することができる。その結果、常に所望の純度を有するバイオディーゼル燃料を製造することができる。

また、本発明は、下記２．〜１０．の発明を好ましく提供する。２．前記精製部が、少なくとも第一精製部と第二精製部とを備えていることを特徴とする前記１に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。これによれば、バイオディーゼル燃料の製造装置が複数の精製部を備えているため、より純度の高いバイオディーゼル燃料を製造することができる。

３．前記第一精製部に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性白土、酸性白土、フロリジル、活性炭、アルミナ、活性アルミナの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする前記２に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。これによれば、バイオディーゼル燃料の製造工程中に副成する不純物のうち、特に塩基性有機物すなわち脂肪酸石鹸類および比較的極性高分子量の有機物である、モノグリセリド、ジグリセリド、遊離脂肪酸（ほとんど脂肪酸石鹸として存在）、色素成分等を除去することができる。

４．前記第二精製部に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性炭、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、アルコール吸収樹脂、吸水樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする前記２に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。これによれば、バイオディーゼル燃料の製造工程中に副成する不純物のうち、特に水溶性極性物質であるメタノール、水、グリセリンを除去することができる。

５．前記精製部が、は、前記固体吸着剤が充填された領域に、複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする前記１〜４のいずれか１に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。これによれば、軽液が固体吸着剤に接触することに伴い固体吸着剤が膨潤した場合でも、製造装置内の流路をふさぐ恐れがないため、効率よく軽液の精製をすることができる。

６．前記精製部は、前記固体吸着剤の充填量が、前記軽液の全重量を基準（１００重量％）として０．５〜１０重量％であることを特徴とする前記１〜５のいずれか１に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。これによれば、常に所望の純度を有するバイオディーゼル燃料を製造することができる。また、軽液の量を目安に前記精製部を交換することができる。

また、本発明は、下記７．の発明を提供することにより、上述の目的を解決することができる。７．油脂類に触媒含有アルコール溶液を混合して反応生成物を得る工程と、該反応生成物から低沸点物質を減圧留去して残液を得る工程と、該残液を軽液と重液に分離する工程と、該軽液を固体吸着剤に接触させて該軽液を精製する工程と、を備えるバイオディーゼル燃料の製造方法において、該軽液を精製する工程により、水分値５００ｐｐｍ以下、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、メタノール値２０００ｐｐｍ以下、総グリセロール値２５００ｐｐｍ以下、アルカリ金属値５ｍｇ／ｋｇ以下の脂肪酸アルキルエステルを得ることを特徴とするバイオディーゼル燃料の製造方法。これによれば、ＥＵのバイオディーゼル燃料の規格を満たすため、安全性の高いバイオディーゼル燃料を得ることができる。

８．前記軽液を精製する工程が、少なくとも第一精製工程と第二精製工程とからなる前記７に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。これによれば、第一精製工程と第二精製工程に用いる固体吸着剤の種類を変更することができるため、バイオディーゼル燃料の製造工程中に副生した種々の不純物を効率よく除去することができる。

９．前記第一精製工程に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性白土、酸性白土、フロリジル、活性炭、アルミナ、活性アルミナの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする前記８に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。これによれば、バイオディーゼル燃料の製造工程中に副成する不純物のうち、特に塩基性有機物すなわち脂肪酸石鹸類および比較的極性高分子量の有機物である、モノグリセリド、ジグリセリド、遊離脂肪酸（ほとんど脂肪酸石鹸として存在）、色素成分等を除去することができる。

１０．前記第二精製工程に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性炭、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、アルコール吸収樹脂、吸水樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする前記８に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。これによれば、バイオディーゼル燃料の製造工程中に副成する不純物のうち、特に水溶性極性物質であるメタノール、水、グリセリンを除去することができる。

本発明に係るバイオディーゼル燃料の製造方法及びバイオディーゼル燃料の製造装置によれば、水分値５００ｐｐｍ以下、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、メタノール値２０００ｐｐｍ、総グリセロール値２５００ｐｐｍ以下、アルカリ金属値５ｍｇ／ｋｇ以下のバイオディーゼル燃料を簡便にかつ安値に製造することができる。そのため、設備コストや製造コストを抑えることができる。また、装置の規模も大型に制限されること無く小型化でき、精製段階で許容範囲が広がるため、反応において熟練した技術を必要としない。このことは、一般への普及につながる。

図１は、本発明の実施形態に係るバイオディーゼル燃料の製造装置１０の概念図である。図２は、着脱可能な第一精製部４及び第二精製部５を説明するための図である。図３は、本発明の実施形態に係るバイオディーゼル燃料の製造方法の概要を説明するための図である。

まず、本発明の実施形態に係るバイオディーゼル燃料の製造装置１０について説明する。図１に示すように、バイオディーゼル燃料の製造装置１０は、エステル交換反応部１、低沸点物質減圧留去部２、重力分離部３、第一精製部４、第二精製部５を備えている。

エステル交換反応部１は、原料油２０である油脂類に触媒２１含有アルコール溶液２２を混合して反応生成物２３を得るためのものである。

低沸点物質減圧留去部２は、反応生成物２３から低沸点物質２４を減圧留去して残液２５を得るためのものである。低沸点物質減圧留去部２は、特に特別な装置を具備する必要はなく、反応容器自体を減圧することができるものであればよい。

重力分離部３は、残液２３を軽液２５と重液２４に分離するためのものである。重力分離部３についても、特に特別な装置を具備する必要はなく、反応容器自体で残液を静置すればよい。もちろん積極的に遠心分離機等を使用してもよい。

第一精製部４は、軽液２７を固体吸着剤４ａに接触させて軽液２７を精製するためのものである。第一精製部４で使用される固体吸着剤４ａとしては、例えば、シリカゲル、活性白土、酸性白土、フロリジル、活性炭、アルミナ、活性アルミナの中から選ばれる一種もしくは二種以上の混合物であることが好ましい。これにより、不純物中の塩基性有機物すなわち脂肪酸石鹸類および比較的極性高分子量の有機物である、モノグリセリド、ジグリセリド、遊離脂肪酸（ほとんど脂肪酸石鹸として存在）、色素成分等が除去される。

第二精製部５は、第一精製部４で精製された軽液２７を固体吸着剤５ａに接触させて軽液２７を更に精製するためのものである。第二精製部５で使用される固体吸着剤５ａとしては、例えば、シリカゲル、活性炭、硫酸ナトリウム、モレキュラーシーブ、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、アルコール吸収樹脂、吸水樹脂の中から選ばれる一種もしくは二種以上の混合物であることが好ましい。これにより、水溶性極性物質であるメタノール、水、グリセリンが除去される。

図２に示すように、第一精製部４及び第二精製部５は着脱可能に装着されている。第一精製部４及び第二精製部５の着脱は種々の形態が考えられるため、特に限定はされないが、ここでは、第一精製部４及び第二精製部５の固体吸着剤４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂの着脱について説明する。

図２に示すように、固体吸着剤４ａ、５ａは第一精製部４及び第二精製部５に充填された状態で使用されるが、固体吸着剤４ａ、５ａをカセット式で交換可能にすることができる。そして、任意に設定した交換時期を経過したときに、新しい固体吸着剤４ｂ、５ｂを古い固体吸着剤４ａ、５ａと交換する。

なお、交換時期は第一精製部４と第二精製部５とで個別に設定してもよい。また、交換時期は時間を基準にしても、最終製品であるバイオディーゼル燃料の規格値を基準にしても、またはそれらの組み合わせ等であってもよい。

なお、第一精製部４及び第二精製部５の順序を換えてもよく、更に、必要に応じて、図示しない第三精製部、第四精製部…のように、精製部の数を増やしてもよい。

図４は、第一精製部４及び第二精製部５の具体的態様の一例を示す図である。ここでは、第一精製部４及び第二精製部５の具体的態様の一例として、バイオディーゼル燃料の装置１０（図１参照）の配管に着脱可能なカセットカラム３０を例に説明する。図４（ａ）はカセットカラム３０の上面図であり、図４（ｂ）はカセットカラム３０の断面図であり、図４（ｃ）はカセットカラム３０の部分拡大図である。

カセットカラム３０の外周面は、剛性のある筐体で構成され、その内部に固体吸着剤３３が充填されている。その固体吸着剤３３は、固体吸着剤３３を保持することができ、かつ、軽液２７が通過できるようなメッシュ地３２で覆われている。なお、メッシュ地３２の材質は、軽液２７や固体吸着剤３３と反応を起こすものでなければ特に限定されるものではない。

また、カセットカラム３０の固体吸着剤３３が充填された領域には、カセットカラム３０の軸方向に貫通する複数の貫通孔３１が形成されている。これにより、軽液２７が図面４（ｃ）に示す矢印方向にスムーズに通過することができる。また、軽液２７が固体吸着剤３３に接触することに伴い固体吸着剤３３が膨潤した場合でも、製造装置内の流路が塞がれることを防止することができる。但し、軽液２７の通過が妨げられるものでない場合は、貫通孔３１の形成は必須ではない。なお、貫通孔３１の内周面も、固体吸着剤３３と軽液２７との接触が可能となるように、メッシュ地２３で形成することが好ましい。

固体吸着剤３３の充填量は、除去すべき不純物の種類や量に応じて適宜設定することができるが、一般には、精製処理を行う軽液２７の全重量を基準（１００重量％）として０．５〜１０重量％とすることが好ましい。また、カセットの形態を取ることができるため、除去すべき不純物の種類や量に応じて、カセットの種類を適宜変更することもできる。

カセットカラム３０は新規に設置するバイオディーゼル燃料の製造装置に適用することができるほか、既存のバイオディーゼル燃料の製造装置の配管に若干の設計変更を加えるだけで容易に着脱可能な構成とすることができる。

図５は、既存のバイオディーゼル燃料の製造装置の配管４０にカセットカラム３０を装着する様子を説明するための図である。図５に示すように、配管４０には、カセットカラム３０が装着可能な凹部４１が形成されている。カセットカラム３０は、配管４０とカセットカラム３０の外周面とが面一で装着されるように形成されている。そして、カセットカラム３０の装着後は、配管４０内を軽液２７が図面左方向から右方向へ流れると同時に、カセットカラム３０内に充填された固体吸着剤３３（図４（ｂ）及び（ｃ）参照）に接触して、不純物が吸着される。

このように、カセット方式で精製部を交換可能とすることにより、バイオディーゼル燃料の規格が新たに定められた場合、又は、バイオディーゼル燃料の規格が変更された場合等においても、所望の純度のバイオディーゼル燃料を容易に製造することが可能となる。

なお、カセットカラム３０の形状及び構造は適宜変更することが可能であり、本実施形態に限定されないことはいうまでもない。

次に、本発明の実施形態に係るバイオディーゼル燃料の製造方法について説明する。原料油２０としては、油脂類が使用される。油脂類の具体例としては、例えば、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、アマニ油、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を例示することができる。

なお、必ずしも必須ではないが、原料油２０中に不純物を含む場合、不純物を除去するための前処理を行うことが好ましい。前処理としては、例えば、原料油の濾過処理、過熱処理、遠心分離処理、脱水・脱臭処理が行われる。

そして、原料油２０に触媒２１とアルコール２２が添加混合され、エステル交換反応が行われる（Ｓ１）。エステル交換反応における反応形態は、例えば、特開平１０−２４５５８６号公報に記載されている一般的な脂肪酸アルキルエステル製造方法で実施することができる。エステル交換反応により、原料油２０がエステル化された反応生成物２３が得られる。

ここで、触媒２１としては、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等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、カリウムを坦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（重量比））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２２としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、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。

得られた反応生成物２３は次いで減圧留去され、アルコール２２等の低沸点物質２４が分離される（Ｓ２）。このときの条件は、温度：室温〜アルコール２２の沸点（メタノールであれば６４℃）、圧力１００ｍＨｇ以下で行うのが好ましい。この操作によって過剰のアルコール２２は３０００ｐｐｍ程度にまで減少する。またその他の揮発性臭気物質等も除去される。さらに減圧度を１０ｍＨｇ以下にまですると、遊離脂肪酸等も一部除去される。固定触媒（不均一系触媒）又は超臨界（無触媒）等、均一系アルカリ触媒を用いない反応の場合には、必要な減圧度工程となる。

減圧留去工程（Ｓ２）で得られた残液２５は、次に重力分離により重液２６と軽液２７に分離される（Ｓ３）。重液２６と軽液２７の分離は、反応生成物２３を反応容器自体で静置すればよい。もちろん積極的に遠心分離機等を使用して分離することもできる。静置条件は、温度室温〜４０℃、３０分〜２時間である。静置後、重液２６と軽液２７をデカンテーションし、軽液２７を分取する。この場合、一部中間層を残し、次回の反応に用いてもよい。

次に、軽液２７は第一精製部４に送液され、第一精製部４に装着された固体吸着剤４ａ（図２参照）と接触し、不純物２８が除去される（Ｓ４）。なお、ここでいう不純物２８は、第一精製部４で使用されている固体吸着剤４ａが上述したものである場合、主として塩基性有機物すなわち脂肪酸石鹸類および比較的極性高分子量の有機物、色素成分等である。

更に、軽液２７は第二精製部５に送液され、第二精製部５に装着された固体吸着剤５ａ（図２参照）と接触し、不純物２９が除去される（Ｓ５）。なお、ここでいう不純物２９は、第二精製部５で使用されている固体吸着剤５ａが上述したものである場合、主として水溶性極性物質であるメタノール、水、グリセリン等である。

以上の工程を経て、脂肪酸アルキルエステル６が得られる。この脂肪酸アルキルエステル６は、水分値５００ｐｐｍ以下、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、メタノール値２０００ｐｐｍ以下、総グリセロール値２５００ｐｐｍ以下、アルカリ金属値５ｍｇ／ｋｇ以下である。従って、バイオディーゼル燃料のＥＵ規格を満たすものである。

図１に示したバイオディーゼル燃料の製造装置及び図２に示した製造方法を用いて以下のように製造を行った。原料油は食品工場からの廃食油を用いた。原料油の性状は、酸価５、ヨウ素価１０５、引火点２３０℃、水分１％、灰分１．３％であった。

一般的な前処理を施した原料油１００ｋｇに対し、触媒として水酸化カリウム１．３ｋｇを用い、エステル交換反応部において、前もって触媒をメチルアルコール（純度９９．５％）１２．２ｋｇで溶解させた後に、得られた溶液を原料油と混合し、６５℃、１５分間反応させた後、その温度で１時間攪拌を続けることにより、エステル交換反応を行い、反応生成物を得た。

その後、液温が６０℃であることを確認し、低沸点物質減圧留去部において、減圧留去処理として、反応装置を２０ｍｍＨｇに減圧して過剰のメタノールおよび低沸点揮発成分を留去した。留去後、重力分離部において、重力分離処理として、室温（２５℃）で１時間静置し、重液と軽液を分離した。

分離した軽液を、第一精製部における第一精製処理として、粒径２ｍｍの活性白土２．５ｋｇと粒径２ｍｍのシリカゲル２．５ｋｇを充填した着脱可能なカセットカラムを１時間かけて通過させた。

次に、第二精製処理部における第二精製処理として、吸水性樹脂（ポリアクリル酸系）５００ｇとモレキュラーシーブス３Ａ ５００ｇを充填し、図４に示すような貫通孔３１を複数個形成したカセットカラムに軽液を通過させることにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。

原料油が、パーム油５０：菜種油５０の混合物を用いた以外は、実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。なお、原料油の性状は、酸価０．８、ヨウ素価８５、引火点２５５℃、水分０．０８％、灰分０．１％であった。

第一精製部のカセットカラムを、活性白土５ｋｇが充填されたカセットカラムに交換し、それ以外は実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。

第二精製部のカセットカラムを、モレキュラーシーブス３Ａ １ｋｇが充填されたカセットカラムに交換し、それ以外は実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。

第二精製部のカセットカラムを直列で２連にした以外は、実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。
［比較例１］

第一精製部のカセットカラムを外し、それ以外は実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。
［比較例２］

第二精製部のカセットカラムを外し、それ以外は実施例１と同様に行うことにより、所望の脂肪酸アルキルエステルを得た。
［試験例１］脂肪酸アルキルエステルの分析

実施例１〜５及び比較例１及び２の脂肪酸アルキルエステルをサンプルとして、その性状分析を行なった。脂肪酸アルキルエステルの性状分析はガスクロマトグラフィー（島津製作所社製）を用いて行なった。

なお、表１中、転化率は、原料油中の脂肪酸グリセリドに対する脂肪酸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量」で定義される。また、他の分析項目は、それぞれＪＩＳ規格に定められた方法および通常の方法で行なった。

ＥＵで規定されているバイオディーゼル燃料の規格値は、純度９８．０％以上、水分値５００ｐｐｍ以下、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、メタノール値２０００ｐｐｍ以下、総グリセロール値２５００ｐｐｍ以下、アルカリ金属値５ｍｇ／ｋｇ以下である。これに対し、実施例１〜５の脂肪酸アルキルエステルは上記規定をすべて満たし、バイオディーゼル燃料としての利用が可能であることが判明した。一方、比較例１及び２の脂肪酸アルキルエステルは、ＥＵの規定ではバイオディーゼル燃料としては不適合であることが判明した。

バイオディーゼル燃料の製造装置１０の概念図である。 着脱可能な第一精製部４及び第二精製部５を説明するための図である。 バイオディーゼル燃料の製造方法の概要を説明するための図である。 第一精製部４及び第二精製部５の具体的態様の一例を示す図である。 既存のバイオディーゼル燃料の製造装置の配管４０にカセットカラム３０を装着する様子を説明するための図である。

符号の説明

１…エステル交換反応部、２…低沸点物質減圧留去部、３…重力分離部、４…第一精製部、５…第二精製部、６…脂肪酸アルキルエステル、１０…バイオディーゼル燃料の製造装置、２０…原料油、２１…触媒、２２…アルコール、２３…反応生成物、２４…低沸点物質、２５…残液、２６…重液、２７…軽液、２８及び２９…不純物、３０…カセットカラム、３１…貫通孔、３２…メッシュ地、３３…固体吸着剤、４０…配管、４１…凹部

Claims (10)

1. 油脂類に触媒含有アルコール溶液を混合して反応生成物を得るためのエステル交換反応部と、
   該反応生成物から低沸点物質を減圧留去して残液を得るための減圧留去部と、
   該残液を軽液と重液に分離するための分離部と、
   該軽液を固体吸着剤に接触させて該軽液を精製するための精製部と、を備えたバイオディーゼル燃料の製造装置において、
   該精製部が、着脱可能に装着されてなることを特徴とするバイオディーゼル燃料の製造装置。
2. 前記精製部が、少なくとも第一精製部と第二精製部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。
3. 前記第一精製部に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性白土、酸性白土、フロリジル、活性炭、アルミナ、活性アルミナの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項２に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。
4. 前記第二精製部に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性炭、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、アルコール吸収樹脂、吸水樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項２に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。
5. 前記精製部は、前記固体吸着剤が充填された領域に、複数の貫通孔が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。
6. 前記精製部は、前記固体吸着剤の充填量が、前記軽液の全重量を基準（１００重量％）として０．５〜１０重量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイオディーゼル燃料の製造装置。
7. 油脂類に触媒含有アルコール溶液を混合して反応生成物を得る工程と、
   該反応生成物から低沸点物質を減圧留去して残液を得る工程と、
   該残液を軽液と重液に分離する工程と、
   該軽液を固体吸着剤に接触させて該軽液を精製する工程と、を備えるバイオディーゼル燃料の製造方法において、
   該軽液を精製する工程により、水分値５００ｐｐｍ以下、酸価０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、メタノール値２０００ｐｐｍ以下、総グリセロール値２５００ｐｐｍ以下、アルカリ金属値５ｍｇ／ｋｇ以下の脂肪酸アルキルエステルを得ることを特徴とする
   バイオディーゼル燃料の製造方法。
8. 前記軽液を精製する工程が、少なくとも第一精製工程と第二精製工程とからなる請求項７に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。
9. 前記第一精製工程に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性白土、酸性白土、フロリジル、活性炭、アルミナ、活性アルミナの中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項８に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。
10. 前記第二精製工程に用いられる固体吸着剤が、シリカゲル、活性炭、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、アルコール吸収樹脂、吸水樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする請求項８に記載のバイオディーゼル燃料の製造方法。
    
    
    

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