JP2007211212A - 畜糞をバイオ燃料油に転化する方法とその反応槽構造 - Google Patents

Abstract

【課題】畜糞をバイオ燃料油に転化する方法とその反応槽構造の提供。
【解決手段】糞尿を分離し、１０％から３５％の総固体（ＴＳ）の糞を原料とし、それを反応槽中に置き、摂氏１５０度から４５０度、１０００ｐｓｉから３５００ｐｓｉの条件範囲で、熱化学転化過程で、原料をバイオ燃料油に転化させる。並びに攪拌ロッドを密封設計とし、反応槽の上部にあって上向きにスリーブを延伸し、反応槽内の熱気をスリーブ軸に沿って上昇させ、スリーブ外側の外部空気冷却作用により、内部の高温の攪拌ロッドシールリングに対する影響を減らし、圧力の漏洩を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は畜糞をバイオ燃料油に転化する方法とその反応槽構造に係り、特に家畜の糞尿を分離した後、糞を熱化学反応によりバイオ燃料油に転化する方法及びその反応槽に関する。

畜産業は農業の重要な一環であり、畜産業の発生する畜糞尿（多くは泥状）の量は相当に膨大であり、環境保護意識の台頭と環境保護政策と法令の制限に基づいて、この糞尿の多くは前処理されてから排出されるが、前処理の能力と設備は有限であり、これにより、排水処理する糞尿量が多い時は処理が困難となり、且つ常に排水処理効率に影響を与える。長年の研究により、本発明者と機構は、政策と畜産業者に恩恵があるようにとの動機の下、相当多くの糞尿排水と汚泥処理方式を設計し、有効に糞尿汚泥量を減らし、更に積極的に糞尿汚泥を再生処理し、脱水後の汚泥ペレットを堆肥発酵により汚泥堆肥となし、有機肥料として各種作物に用い、また再生紙スラグで汚泥花盆或いは孔盆を製造し、各種園芸においてプラスチック花盆の代わりに用いられるようにし、また、泥土と同様に汚泥ブロックを製造した（Ｋｏｈ ａｎｄ Ｌｉａｗ，１９９９）。及びプラスチック原料混合後に汚泥樹脂布を製造し、農業用プラスチック布の代わりとし、糞尿排水処理の汚泥問題を解決した。また、地球のエネルギー資源の日々消耗、とくに原油（ｏｉｌ）の消耗を鑑み、それが世界の主要なエネルギー資源の一つであり、風力、太陽エネルギー等の代替性エネルギーを原油の代わりとすることはできるが、現在の技術では、代替性エネルギーは不足し、十分に、且つ廉価に供給できる状態ではなく、原油は今だ世界的に依存されている。原油の産生過程は、有機物と砂が混合され堆積層を形成し、堆積物が続いて不断に堆積され、温度と圧力の上昇がもたらされ、最後に堆積層が堆積岩となり、いわゆるソースロック（ｓｏｕｒｃｅ ｒｏｃｋ）となる。また、有機物がソースロック中で炭素水素化合物となる（石油）。堆積岩の圧力と、地下水の流動が加わり、石油が多孔性岩層に移動し、これが今日発見される油田である。前述の有機物は動植物の残骸由来である。これを鑑み、本発明者は有機物から高温高圧の反応状況下で原油を生成できると認め、これにより、畜糞の有機物を利用し、反応槽と反応条件を組み合わせれば、バイオマスエネルギーを創造し、バイオ燃料油を生成できると考える。

また、反応槽の設計上、本発明者は一般の反応槽は、槽体であり、該槽体の上部に動力機構が設けられ、該動力機構の出力軸に攪拌ロッドが接続され、該攪拌ロッドが槽体内部に向けて延伸され、反応槽が高温と高圧の条件下で、内部の蒸気が動力機構の出力軸と攪拌ロッドの接続部分より逸出し、これにより反応槽の内部の温度と圧力条件が、制御しにくくなり、反応効率に影響を与えることを発見した。

本発明の主要な目的は、一般に廃棄物と見なされる畜糞を原料とし、高温高圧の反応条件を利用し、それを転化してバイオ燃料油となすことにある。もう一つの目的は、反応槽の温度逸出を防止する設計を提供することにある。反応槽の蒸気圧が逸出しやすい部分は冷却の効果により、蒸気圧を下げ、これにより蒸気逸出の動作エネルギーを減らす。本発明の従来の問題を解決するために使用する技術手段は、広義には製造工程（ステップ）と反応槽構造を包含し、そのステップは少なくとも、以下を包含する。即ち、糞尿を分離し、１０％から３５％の総固体（ＴＳ）の糞を原料とし、それを反応槽中に置き、摂氏１５０度から４５０度、１０００ｐｓｉから３５００ｐｓｉの条件範囲で、熱化学転化過程で、原料をバイオ燃料油に転化させる。本発明の更なる目的は、更に良好な反応条件を創造することにあり、そのうちの技術手段として、温度の制御を毎分摂氏３度から摂氏１０度上昇させ、及び畜糞原料は、豚、牛、鶏の糞とする。また、畜糞の収集に対して、高床或いはセメント床の畜舎内の畜糞を収集し、スクレーパー設備或いはその他の収集方法を利用して畜糞を収集し、並びに輸送設備を採用して反応槽に輸送する。また、反応槽内で空気を存在させず圧力と反応時の還元剤ガスを予め反応槽に充填させ、反応槽の圧力を設定条件に速やかに到達させ、反応槽に良好な条件を達成させて、バイオ燃料油の生成時間を有効に短縮し、生産量を増す。

反応槽の構造は畜糞を転化してバイオ燃料油となす反応槽構造であり、該反応槽は槽体を包含し、該槽体の上部に動力機構が設けられ、且つ該動力機構の出力軸に攪拌ロッドが接続され、該攪拌ロッドが槽体内部に向けて延伸され、本発明は特に該槽体の上部にあって、上向きにスリーブが延伸され、該槽体の熱気がスリーブ軸に沿ってスリーブ外側の外部空気により冷却され高温の攪拌ロッドと動力機構シールリングに対する損害を減らし、これにより安定した反応条件を創造する。

請求項１の発明は、糞尿を収集並びにスクリーニングし、含有量１０％から３５％の総固体（ＴＳ）の蓄糞を取得して原料とし、それを反応槽中に置き、温度が摂氏１５０度から４５０度、圧力が１０００ｐｓｉから３５００ｐｓｉの条件範囲で、熱化学転化過程で、原料をバイオ燃料油に転化させることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の畜糞をバイオ燃料油に転化する方法において、該温度の制御は、毎分温度を摂氏３度から１０度上昇させることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の畜糞をバイオ燃料油に転化する方法において、該反応槽の圧力は、予めガスを該反応槽に充填し、該反応槽の圧力の設定条件への到達を加速し、並びに該ガスを還元剤として使用することを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法としている。
請求項４の発明は、反応槽が槽体を包含し、該槽体の上部に動力機構が設けられ、且つ該動力機構の出力軸に攪拌ロッドが接続され、該攪拌ロッドが槽体内部に向けて延伸された、畜糞をバイオ燃料油に転化する反応槽構造において、該槽体の上部にあって上向きにスリーブが延伸され、該槽体の熱気がスリーブ軸に沿って、スリーブ外周の外部空気により冷却されて圧力の漏出が防止されることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する反応槽構造としている。

本発明は畜糞等有機物質を資源化し、畜糞尿の処理の問題を解決し、熱化学の反応条件を以て、それからバイオ燃料油を獲得し、相当な実用価値を有する。

本発明はバイオエネルギー資源を提供し、その方法は産業上の利用価値を有し、且つその出願前に頒布された刊行物にその記載がなく、また公開使用されておらず、特許の要件に符合する。

図１に示されるように、本発明の畜糞をバイオ燃料油に転化する方法とその反応槽構造において、その方法については、以下のステップを包含する。
１．畜糞尿の収集と分離：
収集と分離は、図２に示されるように、家畜（豚、牛、羊、鶏、鴨等、好ましくは豚）を高床或いは糞スクレープ式飼育者２（図は豚舎）で飼育し、スクレープ式の収集方法或いは人工で糞尿を収集し、並びに分離し、１０％から３５％の総固体（ＴＳ）の畜糞を原料とする。輸送設備３を利用して反応槽１に送る。スクレープ式の方法では、飼育舎２の高床下の底板表面に当接するスクレーパ２１を行進させて糞を収集する。畜尿は管路４で導出する。液体肥料処理過程で液体肥料となす。
２．熱化学反応：
原料を図２に示される反応槽１中に置き、該反応槽１の製造は、前作業中に、加圧設備６で、内部の気体圧力、例えばＣＯ（一酸化炭素）、Ｎ₂（窒素ガス）を反応槽１中に充填し、該反応槽の圧力を設定条件に速やかにいたらせ、並びに還元剤として使用する。その後、コントロールルーム５を温度摂氏１５０度から４５０度の条件範囲、圧力１０００ｐｓｉから３５００ｐｓｉの条件範囲に制御し、熱化学転化過程で、原料をバイオ燃料油に転化させる。そのうち、該温度の良好な制御方法は、毎分摂氏３度から１０度上昇させる、というものである。
３．バイオ燃料油の生成：
該豚糞固体は反応後にバイオ燃料油を生成し、残余物は堆肥に利用される。図２と図３に示されるように、本発明の反応槽１は槽体１１を包含し、該槽体１１の上部に動力機構１２が設けられ、且つ該動力機構１２の出力軸１２１に攪拌ロッド１３が接続され、該攪拌ロッド１３が槽体１１内部に向けて延伸されている。このほか、図４に示されるように、本発明は更に反応槽１の周囲に緩衝の爆発防止設備７が設けられ、該爆発防止設備７にゴム質のブシュ７１が設けられ、反応槽１の爆発の危険を減らしている。このほか本発明の反応槽１は安全のため、圧力安全弁（ＰＳＶ）１５が設けられ、反応槽１内部の圧力が設定安全圧力を超過した時に漏出させることができる。該槽体１１の上部に上向きに延伸されたスリーブ１４が設けられ、槽体１１操作時に、その内部の蒸気がスリーブ１４軸に沿って、スリーブ１４の外周の外部空気により冷却され、高温の攪拌シールリングに対する損害を減らす。
これにより、該スリーブ１４により、反応槽１を上昇する蒸気が空気冷却の遅延セクションを有し、これにより冷却後に、その温度が下がり、圧力も下がり、これにより攪拌ロッド１３と動力機構１２の継ぎ目より蒸気が漏出する機会を減らし、反応の条件を確保及び安定させる。

本発明のフローチャートである。 本発明の主要な設備の表示図である。 本発明の立体図である。 本発明の正面図である。 本発明と爆発防止設備の関係位置表示図である。

符号の説明

１ 反応槽
１１ 槽体
１２ 動力機構
１２１ 出力軸
１３ 攪拌ロッド
１４ スリーブ
１５ 安全圧力弁
２ 飼育舎
２１ スクレーパ
３ 輸送設備
４ 管路
５ コントロールルーム
６ 加圧設備
７ 爆発防止設備
７１ ブシュ

Claims (4)

1. 糞尿を収集並びにスクリーニングし、含有量１０％から３５％の総固体（ＴＳ）の蓄糞を取得して原料とし、それを反応槽中に置き、温度が摂氏１５０度から４５０度、圧力が１０００ｐｓｉから３５００ｐｓｉの条件範囲で、熱化学転化過程で、原料をバイオ燃料油に転化させることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法。
2. 請求項１記載の畜糞をバイオ燃料油に転化する方法において、該温度の制御は、毎分温度を摂氏３度から１０度上昇させることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法。
3. 請求項１記載の畜糞をバイオ燃料油に転化する方法において、該反応槽の圧力は、予めガスを該反応槽に充填し、該反応槽の圧力の設定条件への到達を加速し、並びに該ガスを還元剤として使用することを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する方法。
4. 反応槽が槽体を包含し、該槽体の上部に動力機構が設けられ、且つ該動力機構の出力軸に攪拌ロッドが接続され、該攪拌ロッドが槽体内部に向けて延伸された、畜糞をバイオ燃料油に転化する反応槽構造において、該槽体の上部にあって上向きにスリーブが延伸され、該槽体の熱気がスリーブ軸に沿って、スリーブ外周の外部空気により冷却されて圧力の漏出が防止されることを特徴とする、畜糞をバイオ燃料油に転化する反応槽構造。
   

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