JP2014074147A

JP2014074147A - バイオ燃料油組成物

Info

Publication number: JP2014074147A
Application number: JP2012233245A
Authority: JP
Inventors: Iwao Asahina; 巌朝比奈
Original assignee: ia Corp
Current assignee: ia Corp
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】地球環境に優しい安価なバイオ燃料油を提供する。
【解決手段】廃食用油精製油４０〜６０ｗｔ％、灯油製品４０〜６０ｗｔ％、添加剤０．０５〜２．０ｗｔ％から成るバイオ燃料油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明のバイオ燃料油は、家庭や事業所から排出される使用済み天ぷら油（廃食用油）を回収し、酸化・劣化物を除去・精製し、石油系灯油と５０：５０または４０：６０（灯油４０％）の割合で混合し、所定の添加剤を０．０１〜０．２ｗｔ％添加し、超音波照射法によって完全に相互を分散・溶解したバイオ燃料油組成物に関する。

原子力発電は安全性、地球環境への影響など各種の要因により運転休止が相次いでいる。その代替として火力発電所が復活して稼働が増大している。しかし、火力発電においては、燃料費の高騰により電力会社の経営を圧迫している。また、ＣＯ_２の発生量が多く、地球温暖化を促進している。これらの諸情勢にかんがみ、ＣＯ_２の発生が少なく、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘの生成が少なく、地球環境に貢献し、しかも、廃食用油を利用するために、価格も従来の軽油の１／２と非常に安価なバイオ燃料油を発明した。
従来、廃食用油は日本で年間、５０〜６０万ＫＬ排出されているが、その利用の現状について述べる。
▲１▼廃食用油の主成分は、脂肪酸のグリセリンエステルである。加水分解によって、脂肪酸とグリセリンを分離し、脂肪酸とＮａＯＨを反応させて、石けん（脂肪酸ナトリウム）をつくることが少しく行われているが、利用量が少ない。また、分離したグリセリンの利用が少なく、処分に困っている。
▲２▼廃食用油をアルカリ化合物（ＫＯＨ、ＮａＯＨ）を触媒として、加水分解して、メチルアルコールと反応させて脂肪酸メチルエステルを製造し、石油系軽油に数％添加して、バス、トラック等のディーゼル機関燃料として使用されている。これはＢＤＦ（バイオディーゼル燃料）というが、生産量が少なく、また副生するグリセリンの処理、応用があまりなく、処分に困っている。
以上のような現状にかんがみ、本発明では、廃食用油をそのままエネルギー源として活用し、廃棄物や副産物のないバイオ燃料油の製造、利用を行った。

「ディーゼル燃料用脂肪酸アルキルエステルの製造方法」特許登録番号４１８４９７４特許出願番号２００３−５６９７５６出願人（株）レボインターナショナル

廃食用油をそのままエネルギー源として使用することが出来れば、わが国のエネルギー経済上大いに役立つ。本発明では、燃料油として応用範囲の広い、石油系軽油同等品の製造研究を行った。
▲１▼廃食用油の精製
廃食用油は脂肪酸のグリセリンエステルを主成分として、その酸化・劣化物、遊離脂肪酸、遊離グリセリンなどの混合物から成っている。これらの不純物を除去する要素がある。
▲２▼石油との混合
廃食用油そのままでは分子量が大きく、粘度、比重が大きく、発熱量が低く、燃焼しにくいので、石油と混合することが必要である。
▲３▼添加剤の使用
バイオ燃料油の酸化安定性、清浄性、分散性を向上するために添加剤を選定、添加する必要がある。
▲４▼混合・分散方法
バイオ燃料油の製造方法としては単なる物理的なかくはん、混合のみでは不十分でより強力な分散、混合方法が必要である。

▲１▼廃食用油の精製
回収してきた各種廃食用油を混合してタンクで静置する。所定時間静置すると酸化・劣化、重縮合物、天ぷらかす、揚げ物かすなどは沈殿して底にたまる。底部よりこれらを抜き出す。上澄み油に対して活性白土を３ｗｔ％添加し、５０〜６０℃に加温しつつ、３０〜４０分かくはん、混合して、遊離脂肪酸、遊離グリセリン、色素などを活性白土に吸着させる。次に紙あるいは布のフィルターによってろ過して精製油を得ることができる。
▲２▼灯油との混合
上記で得られた精製油と日本工業規格に合格した灯油製品を５０：５０に混合する。これにより日本工業規格に合格した軽油と同等品になる。
▲３▼添加剤の使用
上記で得られた軽油相当品に対して、酸化防止剤、清浄剤、分散剤の１種または２種を組み合わせて添加する。添加量はそれぞれ０．０１〜０．２ｗｔ％である。
▲４▼混合・分散方法
上記で得られたバイオ燃料油に対して超音波を照射しつつ循環混合・分散を行う。

▲１▼バイオ燃料油は石油系軽油製品とほぼ同等の物理化学的性質を示し、発熱量もほぼ同等で、硫黄分は１０ｐｐｍ以下であり、クリーンな合成軽油である。
▲２▼バイオ燃料油は植物油を５０％含むので、ＣＯ_２の削減効果は従来の燃料油の１／２以上である。地球温暖化防止に役立つ。
▲３▼廃食用油のほとんどすべてを燃料化するので廃棄、下水への放流などによる地球環境汚染を防止する効果が高い。
▲４▼ディーゼル機関の燃料、コージェネレーションの燃料、ボイラー燃料、暖房用燃料、火力発電用燃料として応用範囲が広い。
▲５▼価格は石油系軽油の１／２なので経済的であり、燃料を多く使用する企業、工場などでは利益が大である。

本発明を実施するための形態

▲１▼廃食用油の回収と精製
家庭および企業、事業所などから回収してきた各種廃食用油をまとめてタンクに入れて静置する。所定時間後、上澄み油をとり出して白土処理装置に入れる。油に対して活性白土を３ｗｔ％添加し、５０〜６０℃に加温しつつ、３０〜４０分かくはん、混合して、遊離脂肪酸、不純物、色素などを活性白土に吸着させる。次にフィルタープレス等によって油と白土を分離する。こうして精製油を得る。
▲２▼灯油との混合
上記で得られた精製油と日本工業規格に合格した灯油を５０：５０に混合する。これにより日本工業規格合格の軽油とほぼ同等の性状の油を得る。
▲３▼添加剤の使用
上記で得られた軽油相当品に対して、酸化防止剤、清浄剤、分散剤の１種または２種を組合せて添加する。添加量は、それぞれ０．０１〜０．２ｗｔ％である。
▲４▼混合・分散
上記で得られたバイオ燃料油に対して所定の超音波を照射しつつ循環、混合、分散を行って製品とする。

廃食用油精製油と石油系灯油製品を５０：５０で混合してつくったバイオ燃料油の一般性状分析結果を表１に示す。
軽油とほぼ同等の性状を示しており、すぐれた燃料油であることが実証された。

（株）リェロ社製ＫＡＮＥ４５０燃料機器を用いてＡ重油とバイオ燃料油を同一条件下で燃焼して外部排気ダクト内燃焼排気ガスの組成を分析して比較した。（表２、表３）
その結果、バイオ燃料油の方が、Ａ重油よりもＣＯ_２、ＣＯ、ＮＯ、の排出量が少なく、また、燃焼効率も高いことが明らかになった。

Claims

使用済み食用油（以下、廃食用油という）精製油４０〜６０ｗｔ％、石油系灯油製品４０〜６０ｗｔ％、添加剤０．０５〜２．０ｗｔ％から成るバイオ燃料油組成物。
前記廃食用油は、食用として使用された動植物性油（菜種油、大豆油、とうもろこし油、胡麻油、ひまわり油、オリーブ油など）で、家庭、事業者から排出された酸化・劣化した廃食用油全般を称しているものであり、これらを含むことを特徴とするバイオ燃料油組成物。
前記灯油製品は、全世界で産出する原油より、石油精製装置によって製造されたものであり、日本工業規格（ＪＩＳ）および世界の主要規格（ＡＳＴＭ、ＩＰ、ＤＩＮ、ＩＳＯなど）に合格した灯油製品であり、これらを含むことを特徴とするバイオ燃料油組成物。
前記添加剤は、酸化防止剤、清浄剤、分散剤から成り、添加剤量合計０．０５〜２．０ｗｔ％から成ることを特徴とするバイオ燃料油組成物。
前記酸化防止剤は、バイオ燃料油製品の酸化・劣化を防止するために加えられるものであり、次の示す化合物の１種あるいは２種の組合せで添加し、添加量０．０５〜０．２ｗｔ％とすることを特徴とするバイオ燃料油組成物。
・２，６−ジターシャリ−ブチル−４−メチルフェノール
・２，４−ジメチル−６−ターシャリ−ブチルフェノール
・α−ナフトール
・フェニル−α−ナフチルアミン
・フェニル−β−ナフチルアミン
・Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミン
前記清浄剤は、バイオ燃料油製品をディーゼル機関の燃料として使用するとき、ディーゼル機関の点火プラグ、インジェクター、噴射プラグ、吸気バルブ等に付着したデポジットを洗い流し、エンジンのパワーアップ、排気ガスの低減、燃費の向上を行うものであり、次の化合物の１種あるいは２種の組合せで添加し、添加量０．０１〜０．０５ｗｔ％とすることを特徴とするバイオ燃料油組成物。
・ポリエーテルアミン
・ポリブテンアミン
・アルキルフェノールアミン
・こはく酸エステル
・こはく酸アミド
・こはく酸イミド
前記分散剤は、バイオ燃料油製品中の微量水分あるいは外部より混入する微量水分に吸着して分散、安定化し、また、廃食用油精製油と灯油製品の混合安定性を向上させるものであり、次の化合物の１種あるいは２種を組合せて添加し、添加量０．０１〜０．１ｗｔ％とすることを特徴とするバイオ燃料油組成物。
・アルキルメタクリレート−ビニルピロリジノン共重合物
・アルキルメタクリレート−ジアルキルアミノエチルメタクリレート共重合物
・Ｎ−置換長鎖アルケニルこはく酸イミド
・ポリステアラミド
ディーゼルエンジンシステムの燃料噴射ポンプの摩耗を防止するために、石油系軽油製品の場合は、脂肪酸やそのエステル化合物を添加する必要があるが、本発明のバイオ燃料油製品は、それ自体、脂肪酸グリセリンエステルを多く含有しているので、ポンプその他の摩耗はほとんど発生しない。耐摩耗性の優れていることを特徴とするバイオ燃料油組成物。
前記バイオ燃料油の製造工程において、廃食用油中の遊離脂肪酸および遊離グリセリンは燃料油としては好ましくないので予め除去する必要がある。本発明の吸着分離条件は、活性白土として化学的組成（Ｓ_ｉＯ_２７５〜８５％、Ａｌ_２Ｏ_３９〜１３％、Ｆｅ_２Ｏ_３１〜２％、ＭｇＯ１〜３％）のもので、粒径１００〜２００ｍｅｓｈあるいは２００〜３００ｍｅｓｈのものを使用し、予め１５０℃で３時間加熱、乾燥して活性化を行い、廃食用油に３ｗｔ％添加し、撹拌器で、温度５０〜６０℃、時間３０〜４０分処理し、その後フィルター（紙または布）で精製油と廃白土を分離する製造方法を特徴とするバイオ燃料油組成物。
前記バイオ燃料油の製造において、廃食用油の白土精製油４０〜６０ｗｔ％、石油系灯油製品４０〜６０ｗｔ％を混合する方法として、超音波（出力１２００〜２４００ワット、周波数２１キロヘルツ〜２８キロヘルツ、照射時間２０分）を照射して、分子を微細化し、十分に混合し、１次〜４次の精密ろ過工程を行って製品を製造する方法を特徴とするバイオ燃料油組成物。
本発明のバイオ燃料油は、物性、発熱量などにおいて石油系軽油製品とほぼ同等であり、しかも、地球温暖化ガスＣＯ_２の発生量が石油の１／２以下（植物油５０％を含むのでこれのＣＯ_２発生量はゼロとみなされる）で、地球環境に優れた燃料油であり、その用途はディーゼル機関用燃料、ボイラー燃料、火力発電用燃料、コジェネレーション用燃料、暖房用燃料などに幅広く応用できることを特徴とするバイオ燃料油組成物。