JP2010001341A

JP2010001341A - 脱水機

Info

Publication number: JP2010001341A
Application number: JP2008159999A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Hotta; 秀昭堀田; Masashi Okada; 正史岡田; Shingo Tanaka; 新吾田中; Hideo Suzuki; 秀男鈴木
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP5219035B2

Abstract

【課題】固体吸着剤を用いることなく、効率よくバイオディーゼル燃料を脱水することができる方法を提供する。
【解決手段】含水バイオディーゼル燃料を、８５℃以上の温度で、０．０４ＭＰａ以下の減圧条件下にスプレーし、スプレーされた含水バイオディーゼル燃料の粒子がその飛行中に衝突を生じさせるように、含水バイオディーゼル燃料が複数の方向から互いにぶつかり合うように、複数の方向からスプレーするか、含水バイオディーゼル燃料を対向する２方向からスプレーするか、または、含水バイオディーゼル燃料がスプレーされる方向に、バイオディーゼル燃料の粒子が衝突するための邪魔板を設けることにより脱水度を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物油、動物油、廃食油等の原料油脂とアルコールとのエステル交換反応により製造されるバイオディーゼル燃料の製造に際し、その最終段階において、バイオディーゼル燃料を脱水する方法に関する。

近年、植物油（なたね油、ダイズ油等）、動物油、廃油（廃食油等）等の原料油脂から高級脂肪酸エステルであるバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）を軽油代替燃料として生産することが世界的に盛んに行われている。

ＢＤＦを生産する従来方法としては複数の方法が知られているが、反応速度が速く、かつ、反応装置の取扱いが比較的簡単である点で、大気圧下、５０℃〜６５℃前後の比較的穏やかな反応条件で、触媒であるアルカリを加えてアルコールとエステル交換反応を生じさせる均相アルカリ法が事実上の世界基準として最も広く用いられている。

こうしたＢＤＦ製造に際して、その最終工程において所定の基準に達するまで脱水する必要がある。この所定の基準については、現状において、日本では明確な基準は定められていないが、ＥＵにおいては、水分を５００ｐｐｍ以下に抑えることが定められており、将来的には、日本国内でも同程度の濃度に抑える必要があると考えられる。

最終段階での脱水方法について、従来技術としては、固体吸着剤（シリカゲル、ゼオライト、活性白土、モレキュラーシーブ、アルミナ、活性アルミナ、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、アルコール吸着樹脂、吸水樹脂など）を用いる方法が、特許文献１に記載されている。

しかしながら、固体吸着剤を用いて水分を吸着除去する脱水方法では、吸着除去後の固体吸着剤を廃棄しなければならず、そのための操作および費用が必要であり、また、吸着剤自体を用いることについての費用も必要であり、このような費用は、製造規模が大きくなるほど増大する。
特開２００７−９９８８２号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固体吸着剤を用いることなく、効率よくバイオディーゼル燃料を脱水することができる方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、バイオディーゼル燃料の脱水方法であって、含水バイオディーゼル燃料を、８５℃以上の温度で、０．０４ＭＰａ以下の減圧条件下にスプレーし、スプレーされた含水バイオディーゼル燃料の粒子がその飛行中に衝突を生じさせるようにすることにより脱水度を向上させることを特徴とするものである。

上記方法において、スプレーされた含水バイオディーゼル燃料の粒子がその飛行中に衝突を生じさせるようにするためには、前記含水バイオディーゼル燃料が複数の方向から互いにぶつかり合うように、複数の方向からスプレーすることが好ましい。あるいは、前記含水バイオディーゼル燃料を対向する２方向からスプレーするようにしてもよい。または、前記含水バイオディーゼル燃料がスプレーされる方向に、バイオディーゼル燃料の粒子が衝突するための邪魔板を設け、これにより、バイオディーゼル燃料の脱水が促進されるようにしてもよい。

本発明のバイオディーゼル燃料の脱水方法は、含水バイオディーゼル燃料を、８５℃以上の温度で、０．０４ＭＰａ以下の減圧条件下にスプレーし、スプレーされた含水バイオディーゼル燃料の粒子がその飛行中に衝突を生じさせるようにすることにより脱水度を向上させるので、固体吸着剤を用いることなく、バイオディーゼル燃料を簡単に脱水することができる。本発明の脱水による効果は、バイオディーゼル燃料の粒子を衝突させることにより、この粒子がさらに細分化され、表面積が大きくなることによるものであると考えられる。

さらに、本発明の方法を用いれば、バイオディーゼル燃料以外にも様々な含水物質を脱水することが可能であり、廃棄物の処理および再利用、バイオマスとしての利用などを容易にすることができる。

以下、本発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の脱水方法を説明するフローシートである。

エステル交換反応により製造されたバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）は水分を含有しており（含水率２〜３％）、２つの経路に分けられた後に、対向する上下の２方向から減圧脱水機（１）内にスプレーされる。減圧脱水機（１）の上下のスプレー発射位置は、３００〜４００ｍｍの長さで互いに離間するように設置されている。

含水ＢＤＦをスプレーする際の減圧脱水機（１）の温度は、８０℃以上であれば、脱水効果を得ることができるが、８５℃以上にすればＥＵ規格である５００ｐｐｍ以下の要件を満たすことができる。一方、高温であるほど脱水率が向上することは明確であるが、温度が１００℃であれば、ＥＵ規格の５００ｐｐｍ以下の要件を満たすことは明白であるので、昇温の手間とエネルギー節約の観点から最高温度は１００℃とすれば十分である。

真空ポンプ（３）により、減圧脱水機（１）の圧力は、０．０６ＭＰａ以下であれば、脱水効果を得ることができるが、０．０４ＭＰａ以下にすればＥＵ規格である５００ｐｐｍ以下の要件を満たすことができる。

また、減圧脱水機（１）と真空ポンプ（３）との間には、減圧脱水機（１）で減圧留去された水分が真空ポンプ（３）に達することがないように水分回収タンク（２）が設けられている。

このような上下からのスプレーによって、含水ＢＤＦは、１５０〜２５０μｍの粒径でスプレーされる。

図１では、上下の２方向から対向してスプレーする構成としているが、図２に示すように、左右の２方向から対向してスプレーするようにしても同様の効果を得ることができる。スプレー方向は、完全に対向した関係である１８０°でなくてもよい。

また、図３に示すように、含水ＢＤＦをスプレーする位置は、上下または水平のいずれの場合にも、３箇所以上であってもよい。

さらには、上記の脱水効果は、その飛行中に衝突を生じさせることにより得られることが考えられるので、図４に示すように、含水バイオディーゼル燃料の粒子が飛行途中で衝突するための邪魔板を設けるようにしてもよい。

以下、本発明の方法により、実際にエステル交換反応後の反応混合物の分離を行ったので、これを下記実施例において説明する。

（実施例１）
図１に示す脱水処理工程において、高さ１５００ｍｍ、内径３２０ｍｍおよび上下のスプレー位置が約４００ｍｍ離間した減圧脱水機（１）を用いた。含水ＢＤＦの含水率は２％であり、これを８５℃に加熱した上で、その流量を１５００ｍＬ／分として、２つの経路に分けられた後に、対向する上下の２方向から減圧脱水機（１）内にスプレーした。

真空ポンプ（３）により減圧脱水機（１）内が０．０４ＭＰａになるように減圧した。

（実施例２）
含水ＢＤＦの温度を９０℃にした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（実施例３）
含水ＢＤＦの温度を９５℃にした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例１）
真空ポンプの減圧度を０．０５ＭＰａにした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例２）
含水ＢＤＦの温度を８０℃にした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例３）
含水ＢＤＦの温度を９５℃にし、空ポンプの減圧度を０．０６ＭＰａにした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例４）
含水ＢＤＦを上側のみからスプレーした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例５）
含水ＢＤＦを下側のみからスプレーし、含水ＢＤＦの温度を９０℃にした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例６）
含水ＢＤＦを１箇所から横方向にスプレーし、含水ＢＤＦの温度を９５℃にした他は、実施例１と同様にして操作を行った。

（比較例７）
含水ＢＤＦの温度を８０℃にした他は、比較例４と同様にして操作を行った。

実施例１〜３および比較例１〜７の結果（含水量）を表１に示す。

表１から明らかなように、対向する２方向からスプレーしておらず、または、８５℃以上の温度条件および０．０４ＭＰａ以下の圧力条件を満たしていない比較例では、脱水率は５００ｐｐｍ超であり、脱水率を５００ｐｐｍ以下にまで抑えることができる実施例１〜３とは明らかな差異が認められる。

本発明の脱水方法を説明するフローシートである。左右の２方向から対向してスプレーすることを示す図である。３箇所からスプレーすることを示す図である。含水バイオディーゼル燃料の粒子が飛行途中で衝突するための邪魔板を設けるようにした場合を示す図である。

符号の説明

１減圧脱水機
２水分回収タンク
３真空ポンプ

Claims

バイオディーゼル燃料の脱水方法であって、含水バイオディーゼル燃料を、８５℃以上の温度で、０．０４ＭＰａ以下の減圧条件下にスプレーし、スプレーされた含水バイオディーゼル燃料の粒子がその飛行中に衝突を生じさせるようにすることにより脱水度を向上させることを特徴とする方法。
前記含水バイオディーゼル燃料が複数の方向から互いにぶつかり合うように、複数の方向からスプレーする、請求項１に記載の方法。
前記含水バイオディーゼル燃料を対向する２方向からスプレーする、請求項１に記載の方法。
前記含水バイオディーゼル燃料がスプレーされる方向に、バイオディーゼル燃料の粒子が衝突するための邪魔板を設け、これにより、バイオディーゼル燃料の脱水が促進される、請求項１に記載の方法。