JP2016536445A - 燃料用脂肪酸エステルを生成する装置と方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、更に様々な酸化レベルを変えるステップと、脂肪酸エステル化反応とグリセド・トランスエステル化反応とを同時に行わせるステップとから開始して脂肪エステルを生成する方法に関する。
本発明は、バイオ燃料とバイオディーゼル燃料の生成にも適用可能であり、脂肪から得られたエステルを利用する化学産業と化粧品産業にも応用可能である。
(A)第1ポンプ3に第1供給パイプ2を介して接続される、油又は脂肪若しくはその両方を収納する第1タンク10と、
前記第1ポンプ3は、所定の圧力で前記油又は脂肪若しくはその両方を供給し、
(B)第2ポンプ5に第2供給パイプ4を介して接続される、ライトアルコールlight alcoholを収納する第2タンク11と、
前記第第2ポンプ5は、前記所定の圧力で前記ライトアルコールを供給し、
(C)前記第1ポンプ3と第2ポンプ5が、前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールを供給する反応容器12と、
前記反応容器12は、流体が30−45分の間若しくはそれ以上滞留する長さの加熱手段を具備する巻回したコイル状の管状容器30を有し、前記加熱手段は、前記第1ポンプ3と第2ポンプ5により提供される圧力15Mpaと25Mpaの間と使用されるライトアルコールを超臨界の温度280℃と325℃の間にその内部を維持し、触媒を使用せずに前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールのエステル化反応とトランスエステル化反応を生成し、
(D)媒体(affluents)を加熱し、前記反応容器(12)からの反応物(reaction effluents)を冷却する第1熱交換機8と、
(E)前記反応容器12の前記反応物の出口領域に接続され、減圧する為に圧力と流速を制御するバルブを具備する反応物用の減圧タンク21と、
(F)生成されたエステルと反応副産物用の出口50を有し、前記減圧タンク21に関連する反応の際生成された余剰ライトアルコールを回収する手段と、
を有する。
本発明の装置は、更に(G)前記反応容器12の前記減圧タンク21方向への出口領域のセクターをカバーするセグメント内で、反応温度と反応圧力で反応生成物(reaction product)を撹拌する撹拌手段を有する。
(A)管状容器30で形成された反応容器12内で、油と脂肪若しくはその両方とライトアルコールからなる混合物のエステル化反応とトランスエステル化反応を30−45分間行わせるステップと、
前記管状容器30は、使用されるライトアルコールに関連する280℃と325℃の間の超臨界の温度と15Mpaと25Mpaの間の圧力で動作するよう巻回されたコイル形状の加熱装置を有しており、
(B)前記反応容器12の出口50に接続されている減圧タンク21内の反応から得られたエステルを回収するステップと、
(C)前記反応容器12内の前記圧力と温度条件の元で、前記反応容器12の出口付近セグメントをカバーするセクター内で、反応混合物(reaction mixture)を撹拌するステップと、を有する。
第1ポンプ3に第1供給パイプ2を介して接続される、油又は脂肪若しくはその両方を収納する第1タンク10と、
前記第1ポンプ3は、所定の圧力で前記油又は脂肪若しくはその両方を供給し、
第2ポンプ5に第2供給パイプ4を介して接続される、ライトアルコールlight alcoholを収納する第2タンク11と、
前記第第2ポンプ5は、前記所定の圧力で前記ライトアルコールを供給し、
前記第1ポンプ3と第2ポンプ5が、前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールを供給する反応容器12と、
前記反応容器12は、流体が30−45分の間若しくはそれ以上滞留する長さの加熱手段を具備する巻回したコイル状の管状容器30を有し、前記加熱手段は、前記第1ポンプ3と第2ポンプ5により提供される圧力15Mpaと25Mpaの間と使用されるライトアルコールを超臨界の温度280℃と325℃の間にその内部を維持し、触媒を使用せずに前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールのエステル化反応とトランスエステル化反応を生成し、
媒体を加熱し前記反応容器12からの反応物を冷却する第1熱交換機8と、
前記反応容器12の前記反応物の出口領域に接続され、減圧する為に圧力と流速を制御するバルブを具備する反応物用の減圧タンク21と、
生成されたエステルと反応副産物用の出口50を有し、前記減圧タンク21に関連する反応の際生成された余剰ライトアルコールを回収する手段と、
を有する脂肪酸エステルを生成する装置は公知である。
*前記第1ポンプ3と第2ポンプ5により前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールを含む圧力流体が供給される混合装置6と、
*前記混合装置6から前記第1熱交換機8に前記圧力流体を逆流させ、これにより前記反応物からの熱エネルギーを前記圧力流体に加える第1パイプ7と、
*加熱された前記圧力流体を第2熱交換機20に搬送する第2パイプ9と、
を更に有し、これにより、前記圧力流体に熱エネルギーを与え、前記反応温度での圧力流体を前記反応容器12の管状容器30内に導入する。
図4は、連結エルボウ32によりリンクされた複数の線形セグメントの手段により構成された管状反応容器を示す。支持構造(図示せず)により支持された管状セグメント30は、ロックウール33のような断熱材料で包囲されている。
3:第1ポンプ
4:供給パイプ
5:第2ポンプ
6:混合装置
7:第1パイプ
8:第1熱交換機
9:戻りパイプ
10:第1タンク
11:第2タンク
12:反応容器
20:第2熱交換機
21:減圧タンク
22:第3ポンプ
23:再循環パイプ
24:混合物供給パイプ
25:混合物供給パイプ
26:撹拌装置
27:ロッド
28:プロペラ
29:モータ
30:管状容器
31:フランジ
32:連結エルボウ
33:ロックウール
35:管状スリーブ
36:トレーサーパイプ
37:トレーサーワイヤ
38:制御弁
40:第2管状反応容器
50:出口
Claims (16)
- (A)第1ポンプ(3)に第1供給パイプ(2)を介して接続される、油又は脂肪若しくはその両方を収納する第1タンク(10)と、
前記第1ポンプ(3)は、所定の圧力で前記油又は脂肪若しくはその両方を供給し、
(B)第2ポンプ(5)に第2供給パイプ(4)を介して接続される、ライトアルコール(light alcohol)を収納する第2タンク(11)と、
前記第第2ポンプ(5)は、前記所定の圧力で前記ライトアルコールを供給し、
(C)前記第1ポンプ(3)と第2ポンプ(5)が、前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールを供給する反応容器(12)と、
前記反応容器(12)は、加熱手段を具備する巻回したコイル状の管状容器(30)を有し、前記加熱手段は、前記第1ポンプ(3)と第2ポンプ(5)により提供される圧力と使用されるライトアルコールを超臨界の温度にその内部を維持し、触媒を使用せずに前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールのエステル化反応とトランスエステル化反応を生成し、
(D)媒体(affluents)を加熱し前記反応容器(12)からの反応物(reaction effluents)を冷却する第1熱交換機(8)と、
(E)前記反応容器(12)の前記反応物の出口領域に接続され、減圧する為に圧力と流速を制御するバルブを具備する反応物用の減圧タンク(21)と、
(F)生成されたエステルと反応副産物用の出口(50)を有し、前記減圧タンク(21)に関連する反応の際生成された余剰ライトアルコールを回収する手段と、
を有する燃料用脂肪酸エステルを生成する装置において、
(G)前記反応容器(12)の前記減圧タンク(21)方向への出口領域のセクターをカバーするセグメント内で、反応温度と反応圧力で反応生成物(reaction product)を撹拌する撹拌手段
を更に有する
ことを特徴とする燃料用脂肪酸エステルを生成する装置。 - 前記撹拌手段は、モータ(29)により駆動されるロッド(27)の端部にプロペラ(28)を具備する撹拌装置(26)を含み、前記ロッド(27)の一部とプロペラ(28)は、前記ロッド(27)と同軸のガスケットを介して前記管状容器(30)内に挿入され、前記反応容器(12)の出口の前の前記管状容器(30)のセグメント内に配置された少なくとも2個の撹拌装置(26)を一体にする
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 前記撹拌手段は、再循環パイプ(23)を介して反応圧力で反応生成物を再循環させる第3ポンプ(22)を有し、前記再循環パイプ(23)は、前記反応容器(12)の前記後部領域近傍の管状容器の領域に入口と前記管状容器(30)の前部領域に出口とを具備し、前記反応生成物の速度と動きを、前記入口と出口により区分された前記管状容器(30)のセクター内で増加させ、前記第3ポンプ(22)は、前記後部領域の前の前記反応容器(12)のセクターをカバーする
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 前記反応容器(12)は、フランジ(31)によりその各端部で閉鎖された第1断面積の複数の線形セグメントを有し、前記複数の線形セグメントは、前記フランジ(31)を貫通するより小さな第2断面積の連結エルボウ(32)により相互に接続され、
前記撹拌装置は、前記連結エルボウ(32)に沿って前記フランジ(31)にリンクされ、前記プロペラ(28)を支持するロッド(27)は、前記フランジ(31)の開口部を介して前記管状容器(30)の線形セグメント内に入る
ことを特徴とする請求項2記載の装置。 - 前記反応容器(12)は、フランジ(31)によりその各端部で閉鎖された第1断面積の複数の線形セグメントを有し、前記複数の線形セグメントは、前記フランジ(31)を貫通するより小さな第2断面積の連結エルボウ(32)により相互に接続され、
前記第3ポンプ(22)は、前記2つの連結エルボウ(32)をリンクする前記再循環パイプ(23)に挿入される
ことを特徴とする請求項3記載の装置。 - (H)前記第1ポンプ(3)と第2ポンプ(5)により前記油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールを含む圧力流体が供給される混合装置(6)と、
(I)前記混合装置(6)から前記第1熱交換機(8)に前記圧力流体を逆流させ、これにより前記反応物からの熱エネルギーを前記圧力流体に加える第1パイプ(7)と、
(J)加熱された前記圧力流体を第2熱交換機(20)に搬送する第2パイプ(9)と、
を更に有し、これにより、前記圧力流体に熱エネルギーを与え、前記反応温度での圧力流体を前記反応容器(12)の管状容器(30)内に導入する、
ことを特徴とする請求項1−5のいずれかに記載の装置。 - 前記反応容器(12)の管状容器(30)内に導入する前に、前記加熱された反応流体を撹拌するダイナミックミキサー装置を、前記第2熱交換機(20)の後に配置された混合物供給パイプ(24)に挿入する
ことを特徴とする請求項6記載の装置。 - 前記管状容器(30)は、複数の前記セグメント内に、前記管状容器(30)の温度を制御するために、
前記セグメントに熱エネルギーを供給する手段と、前記反応容器(12)の温度を測定する手段とを有する
ことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 前記熱エネルギーを供給する手段は、
温度が測定される前記管状容器(30)の各セグメントを包囲する管状スリープ(35)と、
所定の熱エネルギーを供給するために、温度制御された流体を前記スリープ内に選択的に導入する手段と
を有する
ことを特徴とする請求項8記載の装置。 - 前記管状スリープ(35)には前記温度制御された流体が個別に供給される、又は
前記管状スリープ(35)が複数ある場合には、前記複数の管状スリープ(35)は、互いに連結され、前記温度制御された流体がまとめて供給される
ことを特徴とする請求項9記載の装置。 - 前記熱エネルギーを供給する手段は、防炎カバーを具備するトレーサーワイヤー(37)の形態の加熱要素を含む
ことを特徴とする請求項8記載の装置。 - 前記熱エネルギーを供給する手段は、前記管状容器(30)に伝熱状態で接触するトレーサーパイプ(36)を有する
ことを特徴とする請求項8記載の装置。 - 前記反応容器(12)は、前記減圧タンク(21)の前に、第2管状反応容器(40)を有し、
前記第2管状反応容器(40)は、加熱手段を具備する巻回されたコイルを有し、所定の油又は脂肪若しくはその両方を、異質の触媒(heterogeneous catalyst)で2Mpaの圧力と150℃の臨界未満温度で熱処理を行う
ことを特徴とする請求項1−12のいずれかに記載の装置。 - 油又は脂肪若しくはその両方とライトアルコールから燃料用脂肪酸エステルを生成する方法において、
(A)管状容器(30)で形成された反応容器(12)内で、油と脂肪若しくはその両方とライトアルコールからなる混合物のエステル化反応とトランスエステル化反応を同時に行わせるステップと、
前記管状容器(30)は、使用されるライトアルコールに関連する280℃と325℃の間の超臨界の温度と15Mpaと25Mpaの間の圧力で動作するよう巻回されたコイル形状の加熱装置を有しており、
(B)前記反応容器(12)の出口(50)に接続されている減圧タンク(21)内の反応から得られたエステルを回収するステップと、
(C)前記反応容器(12)内の前記圧力と温度条件の元で、前記反応容器(12)の出口付近のセグメントをカバーするセクター内で、反応混合物(reaction mixture)を撹拌するステップと、
を有する
ことを特徴とする燃料用脂肪酸エステルを生成する方法。 - 前記ステップ(A)の前記反応容器(12)内の反応は30−45分の間継続する
ことを特徴とする請求項14記載の方法。 - (D)異質な触媒でもって追加的な処理を行うステップを更に有し、
前記ステップ(D)は、前記第2管状反応容器(40)内で、2Mpaの圧力と150℃の臨界未満温度で行う
ことを特徴とする請求項14記載の方法。
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