JP2010065154A - Solid fuel and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固形燃料及びその製造方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、バイオマスを利用した固形燃料及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a solid fuel and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a solid fuel using biomass and a method for producing the same.
近年、二酸化炭素排出量の増加に伴う地球温暖化が深刻な問題となっていることから、二酸化炭素排出量の削減が重要な課題として位置づけられている。また、電気事業者による新エネルギー等の利用に関する特別措置法であるRPS法が施行されたことから、バイオマスをエネルギー源として利用するニーズが急速に高まっている。 In recent years, since global warming accompanying an increase in carbon dioxide emissions has become a serious problem, reduction of carbon dioxide emissions has been positioned as an important issue. In addition, since the RPS Law, which is a special measures law concerning the use of new energy by electric power companies, has been enforced, the need to use biomass as an energy source is rapidly increasing.
多種多様なバイオマスをエネルギー源として利用する技術として、バイオマスから液体燃料であるバイオディーゼル燃料(以下、BDFと呼ぶこともある)を製造する技術が特に注目されている。BDFは植物性油脂や動物性油脂(トリグリセリド等)をエステル化させる(エステル交換反応)ことにより得られる脂肪酸アルキルエステルであり、脂肪酸メチルエステルを主体とするものが一般的である。BDFは石油代替燃料としての経済的価値が非常に高く、近年、BDFの製造技術に関する研究が各種進められている。 As a technique for using a wide variety of biomass as an energy source, a technique for producing biodiesel fuel (hereinafter also referred to as BDF), which is a liquid fuel, from biomass is particularly attracting attention. BDF is a fatty acid alkyl ester obtained by esterifying vegetable oils and animal fats (triglycerides, etc.) (transesterification reaction), and is generally composed mainly of fatty acid methyl esters. BDF has a very high economic value as an alternative fuel for oil, and various researches on BDF production technology have been conducted in recent years.
例えば、特許文献1では、油脂とアルコールをアルカリ触媒存在下でエステル交換反応させることにより脂肪酸メチルエステルを生成させる工程を含むBDFの製造方法が開示されている。具体的には、パーム油、パーム核油、パーム油製品及びパーム核油製品から選ばれる少なくとも一種を、全混合物に対して、0.25〜1質量%の、水酸化ナトリウム、ナトリウムメトキシド及び水酸化カリウムから選ばれる少なくとも一種のアルカリ触媒の存在下で、45分〜1時間、60〜65℃ の温度で、メタノール及びエタノールの少なくともいずれかのアルコールでエステル化することにより、BDFを製造するようにしている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for producing BDF, which includes a step of producing a fatty acid methyl ester by causing a transesterification reaction between fats and oils in the presence of an alkali catalyst. Specifically, at least one selected from palm oil, palm kernel oil, palm oil product and palm kernel oil product is 0.25 to 1% by mass of sodium hydroxide, sodium methoxide and BDF is produced by esterification with at least one alcohol of methanol and ethanol at a temperature of 60 to 65 ° C. for 45 minutes to 1 hour in the presence of at least one alkali catalyst selected from potassium hydroxide. I am doing so.
ここで、アルカリ触媒などを使用してエステル化反応を行うと、アルカリ触媒の最終的な除去処理が困難であり、BDFとして使用するまでには膨大なコストがかかる。そこで、特許文献2では、アルカリ触媒を用いることなく、超臨界流体技術を応用してBDFを製造する方法が提案されている。具体的には、油脂にアルコール成分を混合し、加圧及び加熱して該アルコールの超臨界状態で且つ水が液体である亜臨界水状態としてエステル化反応を行い、次いで該アルコールの超臨界状態で、且つ水がドライスチーム状態となる条件で反応させることにより、BDFを製造するようにしている。 Here, when an esterification reaction is performed using an alkali catalyst or the like, the final removal treatment of the alkali catalyst is difficult, and enormous costs are required before use as a BDF. Therefore, Patent Document 2 proposes a method for producing BDF by applying supercritical fluid technology without using an alkali catalyst. Specifically, an alcohol component is mixed with fats and oils, pressurized and heated to perform an esterification reaction in a supercritical state of the alcohol and a subcritical water state in which water is a liquid, and then the supercritical state of the alcohol And BDF is manufactured by making it react on the conditions from which water will be in a dry steam state.
また、特許文献3では、アルカリ触媒を用いることなく、酵素(リパーゼ)を利用してBDFを製造する方法が提案されている。具体的には、油脂とアルコールの存在下、リパーゼを用いて一段階でエステル化反応を行うことによりBDFを製造するようにしている。 Patent Document 3 proposes a method for producing BDF using an enzyme (lipase) without using an alkali catalyst. Specifically, BDF is produced by performing esterification reaction in one step using lipase in the presence of fats and oils and alcohol.
ところで、BDFを製造する際には、脂肪酸アルキルエステルと同時に、副産物も発生する。即ち、油脂とアルコールとを反応させてエステル化すると、脂肪酸アルキルエステルと同時に、副産物としてグリセリンが発生する。また、副産物として、低純度の脂肪酸アルキルエステル、即ち、不純物を規定量以上含むことからBDFとして利用できない脂肪酸アルキルエステルも発生する。これらの副産物は用途が少なく、しかも水質汚染等の原因となることから、未処理のまま廃棄することができず、その処理に苦慮していた。 By the way, when producing BDF, a by-product is generated simultaneously with the fatty acid alkyl ester. That is, when fats and oils are reacted and esterified, glycerin is generated as a by-product simultaneously with the fatty acid alkyl ester. In addition, as a by-product, a low-purity fatty acid alkyl ester, that is, a fatty acid alkyl ester that cannot be used as BDF because it contains impurities in a predetermined amount or more is generated. Since these by-products have few uses and cause water pollution and the like, they cannot be disposed of untreated and have been difficult to process.
また、BDFの原料となる油脂を搾油した後の油糧植物残渣についても、その嵩の大きさから、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送コストの面で問題があり、有効利用するための方法が確立されていないのが現状である。 In addition, the oily plant residue after squeezing the fats and oils used as the raw material for BDF also has problems in terms of handling properties, storage properties, and transportation costs due to its bulkiness, and a method for effective use has been established. The current situation is not.
さらに、二酸化炭素排出量を削減すべく、バイオマスの利用の拡大を図る上では、化石燃料をエネルギー源として利用している施設等においても、バイオマスを利用した燃料の利用を検討していく必要がある。例えば、火力発電事業等においても、化石燃料である石炭に代えて、バイオマスを利用したエネルギー源を利用することが考えられる。しかしながら、火力発電事業等において利用可能な程高カロリーなバイオマス燃料は現在のところ存在していない。 Furthermore, to expand the use of biomass to reduce carbon dioxide emissions, facilities that use fossil fuel as an energy source need to consider the use of fuel using biomass. is there. For example, in a thermal power generation business or the like, it is conceivable to use an energy source using biomass instead of coal that is a fossil fuel. However, there is currently no biomass fuel that is so high in calories as can be used in the thermal power generation business.
本発明は、BDFを製造する際に発生する副産物や、BDFの製造原料から油脂を搾油した後の油糧植物残渣を有効利用した固形燃料を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the solid fuel which utilized effectively the by-product generated when manufacturing BDF, and the oily plant residue after squeezing fats and oils from the manufacturing raw material of BDF.
また、本発明は、バイオマスを利用し、例えば火力発電事業等において利用することのできる高カロリーな固形燃料を提供することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide a high-calorie solid fuel that uses biomass and can be used in, for example, a thermal power generation business.
かかる課題を解決するため、本願発明者等が鋭意検討を行った。その結果、搾油後の油糧植物残渣に、BDF製造時に発生する副産物であるグリセリンを混合し、圧縮成形してペレット状の固形燃料とすることで、搾油後の油糧植物残渣の嵩を小さくして、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送コストの問題を解決できることを知見した。また、搾油後の油糧植物残渣にグリセリンを混合することによって、固形燃料のカロリー及び燃焼性が高められることを知見した。さらに、搾油後の油糧植物残渣にグリセリンを混合することによって、固形燃料中で微生物が繁殖するのを抑えて、固形燃料の品質の劣化を防止できることを知見した。また、グリセリンに代えて、油脂または脂肪酸アルキルエステルを利用した場合にも、同様の効果を奏することを知見した。これらの知見に基づき、バイオマスを利用した新たな固形燃料を提供できることを知見し、本願発明に至った。 In order to solve this problem, the inventors of the present application have made extensive studies. As a result, by mixing glycerin, which is a by-product generated during BDF production, with oil plant residues after oil extraction, compression molding to form a pellet-like solid fuel, the volume of oil plant residues after oil extraction is reduced. The present inventors have found that the problems of handling property, storage property and transportation cost can be solved. Moreover, it discovered that the calorie and combustibility of solid fuel could be improved by mixing glycerin with the oily plant residue after oil extraction. Furthermore, it has been found that mixing glycerin with oily plant residues after oil extraction can prevent microorganisms from growing in the solid fuel and prevent deterioration of the quality of the solid fuel. Further, it has been found that the same effect can be obtained when oil or fatty acid alkyl ester is used instead of glycerin. Based on these findings, it has been found that a new solid fuel using biomass can be provided, and the present invention has been achieved.
かかる知見に基づく本発明の固形燃料は、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを少なくとも含むものである。 The solid fuel of the present invention based on such findings includes at least one of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters, and biomass.
また、かかる知見に基づく本発明の固形燃料の製造方法は、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを混合した後、圧縮成形するようにしている。 Moreover, the manufacturing method of the solid fuel of this invention based on this knowledge mixes at least any one of glycerol, fats and oils, and a fatty-acid alkylester, and is compression-molded.
さらに、かかる知見に基づく本発明の固形燃料の製造方法は、バイオマスを圧縮成形した後、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを浸透させるようにしている。 Furthermore, in the method for producing a solid fuel of the present invention based on such knowledge, after biomass is compression-molded, at least one of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters is infiltrated.
したがって、本発明の固形燃料及び固形燃料の製造方法によると、バイオマスの嵩を小さくして、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送性を良好なものとすることができる。また、グリセリン、油脂または脂肪酸アルキルエステルの作用によって、高カロリー且つ高燃焼性を有する固形燃料となる。さらに、グリセリン、油脂または脂肪酸アルキルエステルの作用によって、微生物の繁殖が抑えられ、品質が劣化し難い固形燃料となる。 Therefore, according to the solid fuel and the solid fuel production method of the present invention, the bulk of the biomass can be reduced, and the handling property, storage property, and transportability can be improved. Moreover, it becomes a solid fuel having high calories and high combustibility by the action of glycerin, fats and oils or fatty acid alkyl esters. Furthermore, by the action of glycerin, fats and oils or fatty acid alkyl esters, the growth of microorganisms is suppressed, and the solid fuel is hardly deteriorated in quality.
また、本発明の固形燃料の製造方法は、バイオディーゼル燃料を製造する際に発生する副産物であるグリセリン、グリセリンを含む脂肪酸アルキルエステル、並びにグリセリン及び油脂を含む脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを混合した後、圧縮成形するようにしている。 In addition, the method for producing a solid fuel according to the present invention comprises a biomass comprising at least one of glycerin, a fatty acid alkyl ester containing glycerin, and a fatty acid alkyl ester containing glycerin and fats and oils, which are by-products generated when producing biodiesel fuel. After mixing, compression molding is performed.
さらに、本発明の固形燃料の製造方法は、バイオマスを圧縮成形した後、バイオディーゼル燃料を製造する際に発生する副産物であるグリセリン、グリセリンを含む脂肪酸アルキルエステル、並びにグリセリン及び油脂を含む脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを浸透させるようにしている。 Furthermore, the method for producing a solid fuel according to the present invention includes glycerin, a fatty acid alkyl ester containing glycerin, and a fatty acid alkyl ester containing glycerin and fats and oils, which are byproducts generated when the biodiesel fuel is produced after compression molding of biomass. To penetrate at least one of the above.
ここで、本発明の固形燃料およびその製造方法において、バイオマスとして、搾油後の油糧植物残渣を利用することが好ましい。 Here, in the solid fuel of the present invention and the method for producing the same, it is preferable to use an oil plant residue after oil extraction as biomass.
以上、本発明によれば、バイオマスの嵩を小さくして、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送性の良好な固形燃料とすることができる。また、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを混合するようにしているので、高カロリー且つ高燃焼性を有する固形燃料を得ることができる。さらに、グリセリン、油脂または脂肪酸アルキルエステルの作用によって、微生物の繁殖が抑えられ、品質が劣化し難い固形燃料を得ることができる。 As mentioned above, according to this invention, the volume of biomass can be made small and it can be set as a solid fuel with favorable handling property, storage property, and transportability. Moreover, since at least any one of glycerin, fats and oils, and fatty acid alkyl ester is mixed, the solid fuel which has a high calorie and high combustibility can be obtained. Furthermore, by the action of glycerin, fats and oils or fatty acid alkyl esters, it is possible to obtain a solid fuel in which the growth of microorganisms is suppressed and the quality is hardly deteriorated.
しかも、本発明によれば、BDFの製造過程において発生する副産物や、搾油後の油糧植物残渣といった従来処分に苦慮していたものを原料として有効利用することが可能となる。 In addition, according to the present invention, it is possible to effectively use by-products generated in the production process of BDF and oil plant residues after oil extraction, which have been difficult for conventional disposal, as raw materials.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
本発明の固形燃料は、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを少なくとも含むものである。 The solid fuel of the present invention contains at least one of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters and biomass.
そして、本発明の固形燃料は、図1に示すように、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを混合(S1)した後、圧縮成形(S2)することにより製造されるものである。 And, as shown in FIG. 1, the solid fuel of the present invention is manufactured by mixing (S1) at least one of glycerin, fat and fatty acid and fatty acid alkyl ester and then performing compression molding (S2). is there.
グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルは、工業的に製造されたものを用いてもよいし、工業的製造過程において副産物として発生する廃棄物を用いてもよい。また、生産過剰による余剰分を用いるようにしてもよい。尚、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルは、それぞれ単独で用いてもよいし、これらを混合した混合物として用いてもよい。また、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルには、製造される固形燃料のカロリー等を大幅に低下しない範囲で不純物を含むものとしてもよい。 As glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters, industrially produced ones may be used, or wastes generated as by-products in the industrial production process may be used. Moreover, you may make it use the surplus by overproduction. In addition, you may use glycerin, fats and oils, and fatty-acid alkylester individually, respectively, and may use them as a mixture which mixed these. Further, glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters may contain impurities within a range that does not significantly reduce the calories and the like of the produced solid fuel.
ここで、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルとして、BDFを製造する際に発生するグリセリン、グリセリンを含む脂肪酸アルキルエステル、グリセリン及び油脂を含む脂肪酸アルキルエステルを用いることが好ましい。 Here, as glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters, it is preferable to use glycerin generated when producing BDF, fatty acid alkyl esters containing glycerin, fatty acid alkyl esters containing glycerin and fats and oils.
BDFは、油脂(トリグリセリド)とアルコール(例えばメタノール)とをエステル交換反応させることで得られる脂肪酸アルキルエステル(主成分を脂肪酸メチルエステルとする脂肪酸アルキルエステル)である。一般に、BDFを製造する際に生成される反応液は、三層に分離し、最上層が高純度の脂肪酸アルキルエステル、最下層がグリセリン、最上層と最下層との間の境界層が低品質油となる。つまり、BDFを製造すると、副産物としてグリセリンと低品質油が発生する。 BDF is a fatty acid alkyl ester (fatty acid alkyl ester whose main component is a fatty acid methyl ester) obtained by transesterification of fats and oils (triglyceride) and alcohol (for example, methanol). In general, the reaction solution produced when producing BDF is separated into three layers, the uppermost layer is a high-purity fatty acid alkyl ester, the lowermost layer is glycerin, and the boundary layer between the uppermost layer and the lowermost layer is of low quality. Become oil. That is, when BDF is produced, glycerin and low-quality oil are generated as by-products.
副産物として発生するグリセリンは用途が少なく、しかも水質汚染の原因となることから、未処理のままでは廃棄することができない。 Since glycerin generated as a by-product has few uses and causes water pollution, it cannot be disposed of untreated.
また、副産物として発生する低品質油は、脂肪酸アルキルエステル(エステル交換反応を行う際のアルコールとしてメタノールを用いた場合には、脂肪酸メチルエステルが主体となる)を主成分としているものの、グリセリンが含まれており、場合によっては未反応の油脂や、アルカリ等が含まれていることから、BDFとしては使用することはできない。また、他の用途も殆ど無く、グリセリンと同様、水質汚染の原因となることから、未処理のままでは廃棄することができない。 The low-quality oil generated as a by-product contains glycerin, although it contains fatty acid alkyl esters (mainly fatty acid methyl esters when methanol is used as the alcohol for the transesterification reaction) as the main component. In some cases, unreacted fats and oils, alkalis, and the like are contained, and therefore cannot be used as BDF. Moreover, since there is almost no other use and it causes water pollution like glycerin, it cannot be discarded as it is untreated.
本発明では、BDFの製造過程において発生するこれらの副産物を固形燃料の原料として用いることによって、処分に苦慮していたこれら副産物の有効利用を図ることが可能になる。 In the present invention, by using these by-products generated in the production process of BDF as a raw material for solid fuel, it becomes possible to effectively use these by-products that have been difficult to dispose of.
ここで、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルのカロリーはバイオマスのカロリーよりも高い。したがって、グリセリン、油脂または脂肪酸アルキルエステルを固形燃料に混合することによって、バイオマスのみで製造した固形燃料と比較してカロリーを向上させることができ、燃焼性も高めることができる。また、固形燃料中での微生物の繁殖を抑えて、品質の劣化を防ぐことができる。即ち、微生物の作用による発酵に起因する固形燃料のカロリー低下が抑えられる。 Here, the calories of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters are higher than the calories of biomass. Therefore, by mixing glycerin, fats and oils or fatty acid alkyl esters with solid fuel, calories can be improved and combustibility can be improved as compared with solid fuel produced with only biomass. In addition, the growth of microorganisms in the solid fuel can be suppressed, and quality deterioration can be prevented. That is, the calorie fall of the solid fuel resulting from fermentation by the action of microorganisms can be suppressed.
次に、本発明において用いられるバイオマスとしては、搾油後の油糧植物残渣を用いることが好ましい。搾油後の油糧植物残渣は、その嵩の大きさから、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送コストの面で問題があり、その有効利用方法が確立されていなかったものである。本発明の固形燃料及びその製造方法によれば、搾油後の油糧植物残渣の嵩を小さくして、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送性を良好なものとすることができ、固形燃料の原料として有効利用を図ることができる。 Next, as the biomass used in the present invention, it is preferable to use an oil plant residue after oil extraction. The oily plant residue after oil extraction has problems in terms of handling property, storage property and transportation cost due to its bulkiness, and its effective use method has not been established. According to the solid fuel of the present invention and the method for producing the same, the bulk of the oily plant residue after the oil extraction can be reduced, and the handling property, the storage property and the transportability can be improved. Effective use can be achieved.
油糧植物としては、その種子や子実から搾油してBDFの製造原料に用いることのできるものが挙げられる。具体的には、アブラヤシ、オニトゲココヤシ、ペクイ、サフォウノキ、オオミテングヤシ、オイチシカ、ナンキンハゼ、ココヤシ、アボカド、ブラジルナッツノキ、マカダミアナッツ、ククイノキ、ナンヨウアブラギリ、パパスヤシ、ホホバ、ピーカンナッツ、クラブウッド、パクリ、トウゴマ、カントンアブラギリ、ホルトソウ、ブラジルゾウゲヤシ、オリーブ、セイヨウアブラナ、ケシ、ハゼノキ、ペルシャグルミ、ラッカセイ、カカオ、ヒマワリ、オクラ、シナアブラギリ、アビシニアガラシ、カラシナ、イネ、アーモンド、バッファローゴート、ベニバナ、オイスターナッツ、クランベ、ゴマ、インドセンダン、チョウセンアザミ、アマナズナ、シロガラシ、エゴマ、コリアンダー、ペオカボチャ、クロガラシ、トンカマメ、オイルシードラディッシュ、セイヨウハシバミ、ハズノキ、アマ、コーヒー、ダイズ、アブラギリ、メドウフォーム、アサ、ワタ、ルリギク、ペクイア、キバナスズシロ、キンセンカ、レスケレラ、ニガーシード、ケナフ、パラゴムノキ、ピスタチオ、キノア、シロバナルービン、コロハ、ヒユ、エンバク、ルリジサ、イノンド、ヤブツバキ、カシューナッツノキ、トウモロコシ、クズイモ、ヒヨコマメ、ウイキョウ及びアルファルファ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of oil plants include those that can be used as a raw material for producing BDF by extracting oil from the seeds and grains. Specifically, oil palm, pearl coconut palm, pequi, safflower, sea oyster, palm deer, peanut, coconut palm, avocado, brazil nuts, macadamia nuts, cucumber, cinnamon abragiri, papas palm, jojoba, pecan nuts, crabwood, pakry , Canton abragi, forsythia, brazil elephant palm, olives, oilseed rape, poppy, hazelnut, persian walnut, peanut, cacao, sunflower, okra, cinnamon bragili, abyssinian mustard, mustard, rice, almond, buffalo goat, safflower, oyster nut , Clambe, sesame, neem, Korean thistle, red sprout, white pepper, sesame, coriander, pewkin pumpkin, black pepper, tonka bean, oil -Ladder, Hazel, Hazel, Flax, Coffee, Soybean, Abragiri, Meadowfoam, Asa, Cotton, Rurigiku, Pequia, Yellow-bellied, Calendula, Lesquerella, Nigerseed, Kenaf, Para rubber tree, Pistachio, Quinoa, White-bellied rubin, Koroha Examples include, but are not limited to, ayu, oats, borage, inond, japonica, cashew nut, corn, kuzuimo, chickpea, fennel and alfalfa.
但し、本発明において用いられるバイオマスは、上記のものには限定されない。例えば、未利用バイオマスである林地残材等の木質系バイオマス、稲藁や籾殻等の繊維質系バイオマスを用いるようにしてもよい。また、バイオエタノール燃料製造後のバイオマス残渣を用いるようにしてもよい。さらに、下水汚泥等を用いるようにしてもよいし、生ゴミ等の廃棄物を用いるようにしてもよい。即ち、燃料として利用可能な固体のバイオマスを各種用いることができる。 However, the biomass used in the present invention is not limited to the above. For example, woody biomass such as forest land residue, which is unused biomass, or fibrous biomass such as rice straw or rice husk may be used. Moreover, you may make it use the biomass residue after bioethanol fuel manufacture. Furthermore, sewage sludge or the like may be used, or waste such as garbage may be used. That is, various types of solid biomass that can be used as fuel can be used.
グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかとバイオマスとを混合する工程(S1)において、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルは室温で液体であることから、そのまま固形燃料の製造に供することができる。一方、バイオマスについては、含水率を十分に低下させ、且つ圧縮成形した際に固形燃料の密度が十分に高まるように、例えば粉砕等の加工を適宜行ってから固体燃料の製造に供することが好ましい。含水率が高いバイオマスをそのまま使用すると、固形燃料の加工性が阻害される。また、圧縮成形した際に固形燃料の密度が十分に高まるようにしないと、固体燃料の単位容積当たりのカロリーを十分に高めることができない。但し、バイオマスの含水率低下処理と、粉砕等の加工処理とは必須の工程ではない。例えば、含水率が低く、且つ圧縮成形した際に固形燃料の密度が十分に高まる形態のバイオマスであれば、そのまま用いるようにしてもよい。 In the step (S1) of mixing biomass with at least one of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters, glycerin, fats and fatty acids and fatty acid alkyl esters are liquid at room temperature, so that they can be used for production of solid fuel as they are. On the other hand, with respect to biomass, it is preferable that the moisture content is sufficiently reduced and the solid fuel is sufficiently subjected to processing such as crushing so as to sufficiently increase the density of the solid fuel when it is compression-molded, and then supplied to the production of the solid fuel. . If biomass having a high water content is used as it is, the processability of the solid fuel is hindered. Moreover, unless the density of the solid fuel is sufficiently increased when compression molding, the calories per unit volume of the solid fuel cannot be sufficiently increased. However, the moisture content lowering process of biomass and processing such as pulverization are not essential steps. For example, if the moisture content is low and the biomass is in a form in which the density of the solid fuel is sufficiently increased upon compression molding, it may be used as it is.
グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルとバイオマスとの混合比は、固形燃料として必要とされるカロリーに応じて適宜決定される。即ち、固形燃料中のグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの含有率を高める程、固形燃料のカロリーは向上する。逆に固形燃料中のグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの含有率を低下させる程、固形燃料のカロリーは低下する。ここで、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルのバイオマスのカロリーは既知であることから、この既知のデータに基づき、固形燃料中のグリセリン及び低品質油とバイオマスとの混合比を変化させることで、必要とされるカロリーを有する固形燃料を得ることができる。 The mixing ratio of glycerin, fats and oils, fatty acid alkyl ester and biomass is appropriately determined according to the calories required as a solid fuel. That is, the higher the content of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters in the solid fuel, the more calories in the solid fuel. Conversely, the lower the content of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters in the solid fuel, the lower the calories of the solid fuel. Here, since the calories of biomass of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters are known, it is necessary to change the mixing ratio of glycerin and low-quality oil and biomass in solid fuel based on this known data. It is possible to obtain a solid fuel having calories.
例えば、搾油後の油糧植物残渣のカロリーは、4000〜5000kcal/kgであり、グリセリンは9000Kcal/kgである。したがって、搾油後の油糧植物残渣とグリセリンを当量混合すると、7000kcal/kg程度の固形燃料が得られ、石炭に匹敵するカロリーを有する固形燃料となる。 For example, the calorie of the oil plant residue after oil extraction is 4000 to 5000 kcal / kg, and the glycerin is 9000 Kcal / kg. Therefore, when oil plant residue after oil extraction and glycerin are mixed in an equivalent amount, a solid fuel of about 7000 kcal / kg is obtained, and a solid fuel having calories comparable to coal is obtained.
但し、固形燃料中のグリセリンの含有率を高めすぎると、固形燃料の成形性に影響を及ぼす可能性があるので、固形燃料の成形性に影響を与えない範囲でグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの含有率を適宜決定する。 However, if the content of glycerin in the solid fuel is increased too much, the moldability of the solid fuel may be affected. Therefore, the content of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters is within a range that does not affect the moldability of the solid fuel. The content is determined as appropriate.
グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかとバイオマスとは、例えばミキサー等により混合するようにしてもよいし、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかに浸漬した後、バイオマスを取り出すことにより、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかをバイオマスに含浸するようにしてもよい。 Glycerin, oil and fat and fatty acid alkyl ester and biomass may be mixed with, for example, a mixer, etc., or after being immersed in at least one of glycerin, fat and fatty acid and fatty acid alkyl ester, glycerin, Biomass may be impregnated with at least one of fats and oils and fatty acid alkyl esters.
次に、圧縮成形する工程(S2)では、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかをの少なくともいずれかとバイオマスとの混合物を所定の型枠に収容し、圧縮して例えばペレット状の固形燃料とする。圧縮成形することによって、固形燃料の密度が高まり、単位容積当たりのカロリーが向上して、高カロリーな固形燃料が得やすくなる。 Next, in the compression molding step (S2), a mixture of at least one of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters and biomass is accommodated in a predetermined mold, and compressed into, for example, a pellet-shaped solid fuel. To do. By compression molding, the density of the solid fuel is increased, the calories per unit volume is improved, and a high-calorie solid fuel is easily obtained.
以上の工程により得られる本発明の固形燃料は、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送性が良好なものとなる。また、グリセリングリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを混合し、圧縮成形することによって、高カロリー且つ燃焼性の高い固形燃料とすることができる。さらに、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかを混合することによって、固形燃料中での微生物の繁殖を抑えることができる。したがって、微生物による発酵作用による固形燃料の劣化(例えばカロリー低下)を抑えることができる。 The solid fuel of the present invention obtained by the above steps has good handling properties, storage properties, and transportability. In addition, by mixing at least one of glycerin glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters and compression molding, a solid fuel with high calories and high combustibility can be obtained. Furthermore, by mixing at least one of glycerin, fats and oils, and fatty acid alkyl esters, the growth of microorganisms in the solid fuel can be suppressed. Therefore, deterioration of solid fuel (for example, calorie reduction) due to fermentation by microorganisms can be suppressed.
尚、本発明の固形燃料の製造方法は、上記の方法には限定されない。例えば、バイオマスを圧縮成形して固形化した後、これにグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを浸透させるようにしてもよい。グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルを浸透させる方法は、特に限定されないが、例えば、固形化したバイオマスを密閉容器に入れて真空状態とすることにより、固形燃料の空隙を真空と下した後、これにグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかを接触させて、空隙内まで浸透させることが好ましい。 In addition, the manufacturing method of the solid fuel of this invention is not limited to said method. For example, the biomass may be compressed and solidified and then impregnated with at least one of glycerin, fats and fatty acid alkyl esters. The method for infiltrating glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl ester is not particularly limited.For example, after solidified biomass is put in a sealed container and brought into a vacuum state, the solid fuel void is reduced to vacuum, It is preferable that at least one of glycerin, fats and oils, and fatty acid alkyl ester is brought into contact and penetrated into the voids.
本発明の固形燃料は、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステルの少なくともいずれかが混合されてカロリー及び燃焼性が高められているので、火力発電事業における使用は勿論のこと、各種工場内の自家燃料として使用することもできる。また、家庭用のペレットストーブ用の燃料としても使用することができる。 Since the solid fuel of the present invention is mixed with at least one of glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters to increase calories and combustibility, it is used not only in thermal power generation business but also as private fuel in various factories. It can also be used. It can also be used as a fuel for household pellet stoves.
また、本発明によれば、バイオマスの利用拡大を促進できるのは勿論のこと、従来処分に苦慮していたBDF製造時の副産物であるグリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル少なくともいずれかを、さらにはBDF製造原料である油脂を搾油した後の油糧植物残渣を有効利用することができ、資源を無駄なく利用することが可能となる。 In addition, according to the present invention, it is possible to promote the expansion of the use of biomass, as well as glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters, which are by-products at the time of BDF production, which have been difficult to dispose of in the past, It is possible to effectively use the oily plant residue after squeezing the fat that is the production raw material, and it is possible to use resources without waste.
さらに、本発明によれば、プランテーションによるバイオマスエネルギーの生産技術と組み合わせることで、非常に優れたバイオ燃料の生産システムを構成することができる。即ち、プランテーションで栽培された油糧植物等のバイオマスから油脂を取り出し、この油脂を原料としてBDFを製造する。一方、搾油後の油糧植物残渣と、BDF製造時に発生した副産物であるグリセリン及び低品質油とを固形燃料の製造に用いる。これにより、残渣や副産物まで全て利用することのできる無駄のない燃料製造システムを構成することができる。しかも、本発明の固形燃料は、嵩が小さく、ハンドリング性、貯蔵性及び輸送性に優れることから、プランテーション作物の生産現場で固形燃料を製造したとしても、効率よく輸送することができる。さらに、本発明の固形燃料は微生物の繁殖が抑えられることから、輸送中や貯蔵中に品質が劣化し難い。このように、本発明は、プランテーションによるバイオマスエネルギーの生産技術と組み合わせることで、様々な利点を有するものである。 Furthermore, according to the present invention, a very excellent biofuel production system can be configured by combining with biomass energy production technology by plantation. That is, fats and oils are extracted from biomass such as oil plants cultivated by plantation, and BDF is produced using the fats and oils as a raw material. On the other hand, oil plant residues after oil extraction and glycerin and low-quality oil, which are by-products generated during the production of BDF, are used for the production of solid fuel. As a result, it is possible to configure a lean fuel production system that can use all residues and by-products. Moreover, since the solid fuel of the present invention is small in volume and excellent in handling properties, storage properties, and transportability, it can be efficiently transported even if the solid fuel is produced at the plantation crop production site. Furthermore, since the solid fuel of the present invention suppresses the growth of microorganisms, the quality is unlikely to deteriorate during transportation and storage. Thus, this invention has various advantages by combining with biomass energy production technology by plantation.
上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本発明の固形燃料は、カロリーと燃焼性を低下させない範囲で、バイオマス、グリセリン、油脂及び脂肪酸アルキルエステル以外の物質を含むようにしてもよい。
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the solid fuel of the present invention may contain substances other than biomass, glycerin, fats and oils and fatty acid alkyl esters as long as calories and combustibility are not reduced.
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