JP2011184569A

JP2011184569A - グリセリン配合燃料及びその製造方法

Info

Publication number: JP2011184569A
Application number: JP2010051350A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Shimada; 龍男島田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】グリセリンを可溶化することの容易なグリセリン配合燃料及びその製造方法を提供する。
【解決手段】グリセリン配合燃料には、原料油、グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の各原料が配合されている。グリセリン配合燃料の製造方法では、第１から第７工程の各工程を順に実施される。第１工程では、原料油とメタノールとが混合される。第２工程では、イソプロピルアルコールが混合される。第３工程では、アンモニア水が混合される。第４工程では、シクロヘキシルアミンが混合される。第５工程では、オレイン酸の一部が混合される。第６工程では、ラウリン酸が混合される。第７工程では、グリセリン水溶液とオレイン酸の残部とが同時に混合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、グリセリン配合燃料及びその製造方法に関する。

従来、グリセリンを配合したエマルション燃料が知られている（特許文献１参照）。こうしたエマルション燃料は、バイオディーゼル燃料を生成する際に副生成物として産出される廃グリセリンを有効に利用することができるようになる。

特開２００９−２８０７６１号公報

上記特許文献１に記載の燃料は、グリセリンが油中に分散したエマルション燃料である。こうしたエマルション燃料は不安定な系であるため、例えば保存時に原料油とグリセリンとの分離が懸念される。

本発明は、グリセリン配合燃料においてグリセリンの可溶化を実現できることを見出すことでなされたものである。本発明の目的は、グリセリンを可溶化することの容易なグリセリン配合燃料及びその製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明のグリセリン配合燃料は、原料油、グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の各原料を配合してなることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のグリセリン配合燃料において、前記原料油６０．０〜６６．０質量％、前記グリセリンを含む廃グリセリン５．０〜１４．０質量％、前記水５．０〜１５．０質量％、前記メタノール１．２〜１．４質量％、前記イソプロピルアルコール０．３〜０．６質量％、前記アンモニア０．１〜０．３質量％、前記シクロヘキシルアミン０．４〜０．９質量％、前記オレイン酸５．２〜９．５質量％、及び前記ラウリン酸０．７〜１．２質量％の配合比率となるように各原料を配合してなることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のグリセリン配合燃料の製造方法において、原料油とメタノールとを混合する第１工程、イソプロピルアルコールを混合する第２工程、アンモニア水を混合する第３工程、シクロヘキシルアミンを混合する第４工程、オレイン酸の一部を混合する第５工程、ラウリン酸を混合する第６工程、及びグリセリン水溶液とオレイン酸の残部とを同時に混合する第７工程の各工程を順に実施することを要旨とする。

本発明によれば、グリセリンを可溶化することの容易なグリセリン配合燃料及びその製造方法を提供することができる。

（ａ）は、製造例１におけるグリセリン配合燃料の光学顕微鏡写真を示し、（ｂ）は、製造例２における燃料の光学顕微鏡写真を示す。（ａ）は、製造例３における燃料の光学顕微鏡写真を示し、（ｂ）は、製造例４における燃料の光学顕微鏡写真を示す。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態におけるグリセリン配合燃料には、原料油、グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の各原料が配合されている。

原料油としては、燃料となるものであれば特に限定されず、例えば軽油、Ａ重油、ガソリン、鉱油、及び灯油が挙げられる。グリセリンとしては、バイオディーゼル燃料を生成する際に副生成物として産出される廃グリセリンが配合される。こうした廃グリセリンは、バイオディーゼル燃料の製造において、植物由来の油脂にアルコール及び触媒を加えて油脂をエステル交換反応させることで生成される。廃グリセリンに含まれるグリセリンの濃度（グリセリンの純度）は、例えば７０質量％以上であるものが好ましい。また、廃グリセリンのｐＨ（２５℃）は、例えば７．５〜１０であることが好ましい。

水としては、水道水、工業用水、井戸水等を用いることができる。メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸は、グリセリン及び水を原料油に可溶化させるために配合される。

メタノール及びイソプロピルアルコールとしては、工業用として市販されているものを用いることができる。アンモニアとしては、アンモニア水として市販されているものを用いることができる。シクロヘキシルアミンは、アミノシクロヘキサン、ヘキサヒドロアニリン、又はシクロヘキサンアミンとも呼ばれる。シクロヘキシルアミンは、工業用として市販されているものを用いることができる。

オレイン酸は、例えば牛脂、オリーブ油等を原料として得られる一価の不飽和脂肪酸である。オレイン酸としては、凝固点が８℃以下のものが好適である。ラウリン酸（ドデカン酸）は、ヤシ油等から得られる飽和脂肪酸である。オレイン酸及びラウリン酸は、工業用として市販されているものを用いることができる。

グリセリン配合燃料は、原料油６０．０〜６６．０質量％、グリセリンを含む廃グリセリン５〜１４質量％、水５〜１５質量％、メタノール１．２〜１．４質量％、イソプロピルアルコール０．３〜０．６質量％、アンモニア０．１〜０．３質量％、シクロヘキシルアミン０．４〜０．９質量％、オレイン酸５．２〜９．５質量％、及びラウリン酸０．７〜１．２質量％の配合比率となるように各原料が配合されることが好ましい。なお、本明細書における配合比率は、グリセリン配合燃料の全量を１００質量％としたときの配合比率である。また、アンモニアは、アンモニア水として配合されるとともに、水の配合比率は、アンモニア水中の水を含む配合比率である。

グリセリン配合燃料には、上記各原料以外の原料として、例えば各種安定剤、上記アルコール以外のアルコール類、植物油等を配合することもできる。上記各原料以外の原料の配合比率は、３．０〜７．０質量％であることが好ましい。例えば、植物油として使用済みの植物油（廃食油）を３．０〜７．０質量％の配合比率で配合することで、廃食油を燃料として有効に利用することができる。

次に、グリセリン配合燃料の製造方法について説明する。グリセリン配合燃料は、以下の第１から第７工程の各工程を順に実施することで製造される。なお、各原料の混合に用いられる混合装置としては、例えば撹拌羽根を備えた混合装置など、周知の混合装置を用いることができる。

第１工程では、原料油とメタノールとが混合される。第２工程では、上記第１工程で得られた混合物にイソプロピルアルコールが混合される。
第３工程では、上記第２工程で得られた混合物にアンモニア水が混合される。ここで用いるアンモニア水は、市販されている濃アンモニア水であって、それに含まれるアンモニアの濃度は、例えば２５〜２８％の範囲である。

第４工程では、上記第３工程で得られた混合物にシクロヘキシルアミンが混合される。
第５工程では、上記第４工程で得られた混合物にオレイン酸の一部が混合される。第５工程で混合されるオレイン酸の一部は、グリセリン配合燃料に配合されるオレイン酸の全量に対して、５０〜７０質量％の分量であることが好ましい。

第６工程では、上記第５工程で得られた混合物にラウリン酸が混合される。
第７工程では、上記第６工程で得られた混合物にグリセリン水溶液とオレイン酸の残部とが同時に混合される。このとき、グリセリン水溶液とオレイン酸の残部とは、少量ずつ混合することが好ましい。なお、第７工程では、グリセリン水溶液とオレイン酸の残部とを予め混合した混合物を調製した後に第６工程で得られた混合物に添加してもよいが、グリセリン水溶液とオレイン酸の残部と第６工程で得られた混合物に個別に添加することが好ましい。

こうした第７工程においては、グリセリンとして廃グリセリンを用いることが好ましい。廃グリセリン水溶液の添加速度は、原料油１０００ｇ当たりに対する添加速度において、１０〜３５ｇ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。第７工程におけるオレイン酸の残部の添加速度は、原料油１０００ｇ当たりに対する添加速度において、４〜１２ｇ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。

以上の各工程により得られたグリセリン配合燃料では、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の作用により、原料油にグリセリンが可溶化された状態となっている。なお、アンモニア水として配合される水及びグリセリン水溶液として配合される水についても原料油に可溶化されている。このように可溶化した状態のグリセリン配合燃料は透明である。この点、従来のエマルション燃料は白濁しているため、本実施形態のグリセリン配合燃料と、従来のエマルション燃料とは目視により簡単に識別することができる。

こうしたグリセリン配合燃料に、更に廃食油を配合する場合には、上記第７工程において、廃食油とオレイン酸の残部との混合液を調製し、その混合液を添加することが好ましい。

グリセリン配合燃料の用途は、特に限定されず、例えば重機用燃料、船舶用燃料、農業機械用燃料及びボイラー用燃料として好適に用いることができる。
次に、製造例を挙げてグリセリン配合燃料及びその製造方法について、さらに具体的に説明する。

（製造例１）
製造例１では、表１に示される原料Ａを用いて表２に示される各工程を実施することで燃料を調製した。なお、表２には、原料Ａにおける各原料名について、表１に示したＡＸ（Ｘは、１〜９である）により記載している。表２に示される第１から第７工程は、撹拌を継続しながら実施した。具体的には、原料（Ａ１）の入った容器内に、原料（Ａ２）〜（Ａ６）を順に添加することで第１から第６工程を実施した。

第３工程においては混合液が白濁するが、第６工程により混合液は透明な溶液となった。第７工程では、原料（Ａ８）及び原料（Ａ９）の一部を同時に添加することで混合液に白濁が生じるが、撹拌とともに透明な溶液となった。混合液が透明になったことを確認した後に、原料（Ａ８）及び原料（Ａ９）を同時に少量ずつ添加して混合液が透明になることを確認する作業を繰り返した。原料（Ａ８）及び原料（Ａ９）の全量を添加して混合液が透明になった時点で燃料の製造を完了した。第７工程では、原料（Ａ８）の投入速度を４４．５ｇ／ｍｉｎとするとともに、原料（Ａ９）の投入速度を１４．０ｇ／ｍｉｎとした。なお、製造例１及び以下に記載する製造例においては、常温（２０℃〜３０℃）の環境下で製造している。

得られた燃料の配合比率を表３に示すとともに、その燃料の光学顕微鏡写真を図１（ａ）に示している。

図１（ａ）に示されるように、製造例１の燃料は透明であることから、グリセリンが可溶化されたグリセリン配合燃料が製造できたことが分かる。

（製造例２）
製造例２は従来例であって、原料としてラウリン酸を使用しない点で上記製造例１と異なっている。製造例２では、表４に示される原料Ｂを用いて表５に示される各工程を実施することで燃料を調製した。なお、表５には、原料Ｂにおける各原料名について、表４に示したＡＸ（Ｘは、１〜８である）により記載している。表５に示される第１から第６工程は、撹拌を継続しながら実施した。第３工程においては混合液が白濁した。第５工程により白濁は薄くなるものの、第６工程により、原料（Ｂ７）及び原料（Ｂ８）を同時に少量ずつ添加しても、混合液が透明になることはなかった。

得られた燃料の配合比率を表６に示すとともに、その燃料の光学顕微鏡写真を図１（ｂ）に示している。

図１（ｂ）に示されるように、製造例２の燃料は白濁していることから、グリセリンの可溶化は実現されていない。

（製造例３）
製造例３は、工程の一部を変更した点が上記製造例１と異なっている。製造例３では、上記表１に示される原料Ａを用いて表７に示される各工程を実施することで燃料を調製した。なお、表７には、原料Ａにおける各原料名について、表１に示したＡＸ（Ｘは、１〜９である）により記載している。表７に示される第１〜第７工程は、撹拌を継続しながら実施した。第４工程においては混合液が濁るとともに高粘度となった。こうした第４工程以降の工程を実施しても、混合液の濁りと高粘度の状態は解消されることがなかった。

得られた燃料の配合比率は、製造例１の表３と同一である。製造例３の燃料の光学顕微鏡写真を図２（ａ）に示している。図２（ａ）に示されるように、製造例３の燃料は白濁していることから、グリセリンの可溶化は実現されていない。

（製造例４）
製造例４は、工程の一部を変更した点が上記製造例１と異なっている。製造例４では、上記表１に示される原料Ａを用いて表８に示される各工程を実施することで燃料を調製した。なお、表８には、原料Ａにおける各原料名について、表１に示したＡＸ（Ｘは、１〜８である）により記載している。表８に示される第１から第８工程は、撹拌を継続しながら実施した。第７工程において、原料（Ａ８）を少量添加することにより、混合液は濁りはじめ、添加量を増すにつれて濁りの度合いが高まった。こうした混合液の濁りは、第９工程を実施しても解消されなかった。

得られた燃料の配合比率は、製造例１の表３と同一である。製造例４の燃料の光学顕微鏡写真を図２（ｂ）に示している。図２（ｂ）に示されるように、製造例４の燃料は白濁していることから、グリセリンの可溶化は実現されていない。なお、得られた燃料に対して、更に原料（Ａ９）を表１に示される質量部の２倍量となるまで添加して撹拌をしても、燃料は白濁した状態であった。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）グリセリン配合燃料は、原料油、グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の各原料が配合されることで構成されている。この構成によれば、グリセリンを可溶化することができるようになる。このため、保存時の安定性を向上させることができる。こうしたグリセリン配合燃料によれば、バイオディーゼル燃料を生成する際に副生成物として産出される廃グリセリンを有効に利用することができる。

（２）原料油、グリセリンを含む廃グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、ラウリン酸が上述した配合比率となるように配合されることで、廃グリセリンを有効利用することができる。

（３）グリセリン配合燃料の製造方法では、上述した第１から第７工程を順に実施している。こうした製造方法により、グリセリンが可溶化してなるグリセリン配合燃料を製造することが容易である。

（４）グリセリン配合燃料には、水が配合されているため、燃料の着火性が改善される。これにより、特にディーゼルエンジン用の燃料とした場合、例えば不完全燃焼を抑制することができるようになる。

なお、上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・グリセリンを配合する際には、廃グリセリンのみを配合してもよいし、廃グリセリンと工業用薬品としてのグリセリンとを併用してもよい。但し、廃グリセリンを有効利用するという観点から、廃グリセリンのみを配合することが好ましい。

・前記製造例１では、第７工程において、廃食油を配合しているが、廃食油を配合せずに第７工程を実施してもよい。この場合であっても製造例１と同様に可溶化することができる。

上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（イ）前記第７工程は、前記グリセリン水溶液として廃グリセリン水溶液を原料油１０００ｇ当たりに対する添加速度において１０〜３５ｇ／ｍｉｎの範囲として混合するグリセリン配合燃料の製造方法。

（ロ）前記第７工程は、オレイン酸の残部を原料油１０００ｇ当たりに対する添加速度において４〜１２ｇ／ｍｉｎの範囲として混合するグリセリン配合燃料の製造方法。

Claims

原料油、グリセリン、水、メタノール、イソプロピルアルコール、アンモニア、シクロヘキシルアミン、オレイン酸、及びラウリン酸の各原料を配合してなることを特徴とするグリセリン配合燃料。
前記原料油６０．０〜６６．０質量％、前記グリセリンを含む廃グリセリン５．０〜１４．０質量％、前記水５．０〜１５．０質量％、前記メタノール１．２〜１．４質量％、前記イソプロピルアルコール０．３〜０．６質量％、前記アンモニア０．１〜０．３質量％、前記シクロヘキシルアミン０．４〜０．９質量％、前記オレイン酸５．２〜９．５質量％、及び前記ラウリン酸０．７〜１．２質量％の配合比率となるように各原料を配合してなることを特徴とする請求項１に記載のグリセリン配合燃料。
請求項１又は請求項２に記載のグリセリン配合燃料の製造方法において、原料油とメタノールとを混合する第１工程、イソプロピルアルコールを混合する第２工程、アンモニア水を混合する第３工程、シクロヘキシルアミンを混合する第４工程、オレイン酸の一部を混合する第５工程、ラウリン酸を混合する第６工程、及びグリセリン水溶液とオレイン酸の残部とを同時に混合する第７工程の各工程を順に実施することを特徴とするグリセリン配合燃料の製造方法。