JP3682751B2 - Ester fuel production method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、食用油又は廃食用油とメタノールから例えばディーゼル燃料として用いることができるエステル燃料を製造するエステル燃料製造方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のエステル燃料(ディーゼル燃料)製造システムとしては、例えば図3に示した様なものが考えられている。
【0003】
このシステムでは、例えば、メタノールとKOH(触媒)を撹拌容器1内で混合撹拌して、この混合物を反応槽2に供給する一方、なたね油等の食用油を反応槽2に供給して、このメタノール,KOH及びなたね油等からなる混合液を反応槽2内で加熱しながら撹拌して反応させることにより、メチルエステルとグリセリンを生成させる様にしている。
【0004】
また、この様にして生成したメチルエステルとグリセリンは、反応槽2内で下部のグリセリン層と上部のメチルエステル層に分離された後、グリセリンが反応槽2の下部から取り出されてグリセリン貯溜槽3に貯溜され、メチルエステルが反応槽2の上部から取り出されてエステル貯溜槽4に貯溜される。そして、このエステル貯溜槽4に貯溜されたメチルエステルは精製装置に供給されて精製されディーゼル燃料(エステル燃料)となる。尚、貯溜槽3,4の上部からは水分を含むメタノールが回収槽5に回収されて、メタノールは水と分離されて再利用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したシステムでは、強制撹拌によりメタノール,KOH及びなたね油等からなる混合液の反応は促進するが、反応が終了するまでに時間が20〜30分かかっていた。
【0006】
しかも、このシステムでは、メタノール,KOH及びなたね油等からなる混合液を反応槽2内で撹拌するために、撹拌されている間はエステル層とグリセリン層に分離するのは難しい。このエステル層とグリセリン層に分離させるには撹拌を停止する必要があるため、この分離には時間がかかるものである。このため、時間効率を良くするには、図3に示した様に、反応槽2を複数設けて、一方の反応槽2を停止させているときは他方の反応槽2で撹拌混合して反応させるバッチ方式を採用する必要があるが、この場合には、複数反応槽を設置するための広いスペースが必要になるという問題があった。
【0007】
そこで、この発明は、この様なバッチ方式を用いることなく、食用油とメタノール及び触媒を連続的に反応させて、メチルエステルとグリセリンとを連続的に分離して取り出すことのできるエステル燃料製造方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項1の発明は、反応槽の上部に配設され且つ所定温度に加熱されたフィルタ上に食用油とメタノール及び触媒を供給すると共に、前記フィルタを振動させることにより、前記食用油とメタノール及び触媒を混合撹拌及び加熱して反応させてメチルエステルとグリセリンを生成させながら、この生成されたメチルエステルとグリセリンとをフィルタを透過させて前記反応槽の底部上に流下させた後、このメチルエステルとグリセリンとを前記反応槽の底部上で下部のグリセリン層と上部のメチルエステル層とに分離させ、この分離したグリセリンとメチルエステルとを取り出して、前記メチルエステルを精製工程で精製してエステル燃料とするエステル燃料製造方法としたことを特徴とする。
【0009】
また、請求項2の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応することを特徴とする。
【0010】
更に、請求項3の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていることを特徴とする。
【0011】
また、請求項4の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されていることを特徴とする。
【0012】
更に、請求項5の発明は、前記フィルタはニッケル又はクロムの金属粉末から形成されていることを特徴とする。
【0013】
上述した目的を達成するため、請求項6の発明は、上方より供給された食用油、メタノール及び触媒を下方に流下させながらグリセリンとメチルエステルとを生成するエステル交換反応装置であって、反応層と、反応槽内で上下に所定間隔おいて配置された複数の多孔質フィルタと、前記フィルタを所定温度に加熱手段と、生成されたグリセリン、メタノールとを分離する反応槽底部と、前記底部のグリセリン及びメタノールを別に排出する第1排出手段及び第2排出手段とを備えたエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【0014】
また、請求項7の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応するエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【0015】
更に、請求項8の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されているエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【0016】
また、請求項9の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されているエステル交換反応装置としたことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図1,図2に基づいて説明する。
【0018】
この発明にかかるBDF(バイオディーゼル燃料)製造工程、即ちバイオエステル燃料製造工程は、図2に示した様に、前処理工程10と、メチルエステル交換反応工程11と、後処理工程13に分けられる。
【0019】
前処理工程10では、先ず、食用油から夾雑物を除去した後に水分を除去する。また、この夾雑物や水分が除去された食用油は、エステル交換反応工程11で廃グリセリンとメチルエステルとに分離される。そして、エステル交換反応工程11では、分離されたメチルエステルが精製されメチルエステル化燃料(BDF)となる。一方、後処理工程12では、分離された廃グリセリンは副生成物の中和・分解処理される。
【0020】
この発明の要部はエステル交換反応工程11にある。このエステル交換反応工程11に用いられるエステル交換反応装置は、図1に示した様な構成となっている。
【0021】
図1において、20は反応槽、21は反応槽20の中間部内面に突設された支持フランジ、23,24,25,26は反応槽20の上部に内に配設されたフィルタである。このフィルタ26は支持フランジ21上に絶縁部材27を介して支持され、各フィルタの縁部間にも絶縁部材27がそれぞれ介装されている。これにより各フィルタ23〜26は間隔おいて設けられている。
【0022】
各フィルタ23〜26は、ニッケル(Ni)とクロム(Cr)の金属粉末いわゆるニクロムの金属粉末を焼結することにより多孔質に形成されていると共に、箱状で浅底に形成されている。このフィルタ23〜26は、発泡金属化により多孔質に形成してもよい。また、フィルタ23〜26はこの順にポーラスが小さく設定されている。
【0023】
更に、各フィルタ23〜26の両端には電源27の「+」,「−」が接続されていると共に、フィルタ23〜26の中央には温度センサT1〜T4がそれぞれ接続されている。また、フィルタ23〜26はモータ(駆動手段)M1〜M4で駆動される加振機28,29,30,31で振動させられるようになっている。尚、モータM1〜M4は図示しない電源により作動させられる。
【0024】
温度センサT1〜T4からの検出信号はCPU等の演算制御回路(演算制御手段)32に入力され、演算制御回路32は温度センサT1〜T4からの検出信号を基に電源27を制御してフィルタ23〜26への通電時間を制御するようになっている。この通電時間は、フィルタ23〜26内の混合液が60゜〜65゜になるように制御される。この反応促進温度は、図示しない設定ツマミ等で調整できるようになっている。
【0025】
また、反応槽20の下部には上下に間隔をおいてメチルエステル取出用のパイプ33とグリセリン取出用のパイプ34が接続されている。
【0026】
次に、この様な構成のエステル交換反応装置の作用を説明する。
【0027】
モータM1〜M4で加振機28〜31を作動させると、加振機28〜31はフィルタ23〜26をそれぞれ振動させる。一方、演算制御回路32により電源27を作動制御してフィルタ23〜26に通電し、フィルタ23〜26を発熱させ、フィルタ23〜26内の混合液が60〜65゜に加熱される。
【0028】
この状態で、食用油,メタノール,及びKOH或はNaOH等の触媒からなる混合液を最上部のフィルタ23に供給する。この混合液は、フィルタ23,24,25,26の順に透過し、フィルタ23〜26の加熱と振動により反応が促進され、特に反応はフィルタ23〜26内の多孔部を透過する際に促進される。この反応は、フィルタ23から26に向かうにしたがってポーラスが小さくなることから、フィルタ23から26に向かうに従ってより促進される。この反応により、食用油,メタノール,及びKOH或はNaOH等の触媒とから、メチルエステルとグリセリンが生成される。
【0029】
そして、最終的に反応が終了してフィルタ26から反応槽20の底部に滴下したメチルエステルとグリセリンの混合液が、反応槽20の底部でエステル層35とグリセリン層36に分離される。この分離されたメチルエステルはパイプ33から取り出されて精製され、BDFが生成される。また、グリセリンはパイプ34から取り出されて、上述した後処理工程12が行われる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1及び請求項6の発明は、反応槽の上部に配設され且つ所定温度に加熱されたフィルタ上に食用油とメタノール及び触媒を供給すると共に、前記フィルタを振動させることにより、前記食用油とメタノール及び触媒を混合撹拌及び加熱して反応させてメチルエステルとグリセリンを生成させながら、この生成されたメチルエステルとグリセリンとをフィルタを透過させて前記反応槽の底部上に流下させた後、このメチルエステルとグリセリンとを前記反応槽の底部上で下部のグリセリン層と上部のエステル層とに分離させ、この分離したグリセリンとメチルエステルとを取り出して、前記メチルエステルを精製工程で精製してエステル燃料とする様にしたので、バッチ方式を用いることなく、食用油とメタノール及び触媒を連続的に反応させて、メチルエステルとグリセリンとを少スペースで連続的に分離して取り出すことができる。
【0031】
また、請求項2及び請求項7の発明は、前記食用油とメタノールは上下に間隔をおいて配設された複数の前記フィルタを通過させられながら反応するので、食用油内の不純物を取り除きながら確実に反応を終了させることができる。
【0032】
更に、請求項3及び請求項8の発明は、前記多数のフィルタは多孔質材料からなると共に下側に向うに従ってポーラスが小さく設定されていて、前記食用油とメタノールは複数の前記フィルタを通過させられながらポーラスが小さくなるほど確実に反応させられるので、最終のフィルタを通過する際には反応を確実に終了させることができる。
【0033】
また、請求項4及び請求項9の発明は、前記フィルタは、通電されることにより発熱する金属材料から形成されているので、混合撹拌手段(反応促進手段)としてのフィルタ以外に別途ヒータを設ける必要がない。
【0034】
また、従来は、図2の前処理工程10において、夾雑物除去の工程を必要としていたが、夾雑物除去用のフィルター等を別途設ける必要もなく、前記フィルターにて夾雑物除去の工程も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のエステル燃料製造方法に用いるエステル交換反応装置の説明図である。
【図2】この発明のエステル燃料製造方法の説明図である。
【図3】従来のエステル燃料製造方法の説明図である。
【符号の説明】
20…反応槽
23〜26…フィルタ
27…電源
28〜31…加振機
32…演算制御回路(演算制御手段)
M1〜M4…モータ(駆動手段)
T1〜T4…温度センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an ester fuel production method and apparatus for producing an ester fuel that can be used, for example, as a diesel fuel from edible oil or waste edible oil and methanol.
[0002]
[Prior art]
As this type of ester fuel (diesel fuel) production system, for example, the one shown in FIG. 3 is considered.
[0003]
In this system, for example, methanol and KOH (catalyst) are mixed and stirred in the stirring vessel 1 and this mixture is supplied to the reaction vessel 2, while edible oil such as rapeseed oil is supplied to the reaction vessel 2, , KOH, rapeseed oil, and the like are heated and stirred in the reaction vessel 2 to react with each other to produce methyl ester and glycerin.
[0004]
The methyl ester and glycerin thus generated are separated into a lower glycerin layer and an upper methyl ester layer in the reaction tank 2, and then glycerin is taken out from the lower part of the reaction tank 2 to obtain a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the system mentioned above, although the reaction of the liquid mixture which consists of methanol, KOH, rapeseed oil etc. is accelerated | stimulated by forced stirring, it took 20 to 30 minutes for reaction to complete | finish.
[0006]
In addition, in this system, since a mixed liquid composed of methanol, KOH, rapeseed oil, and the like is stirred in the reaction tank 2, it is difficult to separate the ester layer and the glycerin layer while stirring. Since it is necessary to stop stirring to separate the ester layer and the glycerin layer, this separation takes time. For this reason, in order to improve time efficiency, as shown in FIG. 3, when a plurality of reaction tanks 2 are provided and one reaction tank 2 is stopped, the reaction is performed by stirring and mixing in the other reaction tank 2. However, in this case, there is a problem that a large space is required for installing a plurality of reaction vessels.
[0007]
Accordingly, the present invention provides an ester fuel production method capable of continuously separating edible oil, methanol, and a catalyst and continuously separating and taking out methyl ester and glycerin without using such a batch system. Is intended to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention of claim 1 provides edible oil, methanol and catalyst on a filter disposed at the upper part of the reaction vessel and heated to a predetermined temperature, and vibrates the filter. The edible oil, methanol and catalyst are mixed and stirred and heated to react to produce methyl ester and glycerin, and the produced methyl ester and glycerin are allowed to flow through the filter and flow down to the bottom of the reaction vessel. After that, the methyl ester and glycerin are separated into a lower glycerin layer and an upper methyl ester layer on the bottom of the reaction vessel, and the separated glycerin and methyl ester are taken out to purify the methyl ester. It is characterized in that it is an ester fuel production method that is refined in the process to obtain an ester fuel.
[0009]
The invention of claim 2 is characterized in that the edible oil and methanol react while being passed through a plurality of the filters arranged at intervals in the vertical direction.
[0010]
Further, the invention of
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, the filter is made of a metal material that generates heat when energized.
[0012]
Furthermore, the invention of claim 5 is characterized in that the filter is made of nickel or chromium metal powder.
[0013]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 6 is a transesterification reaction apparatus for producing glycerin and a methyl ester while causing edible oil, methanol and catalyst supplied from above to flow downward, and comprising a reaction layer A plurality of porous filters arranged at predetermined intervals in the vertical direction in the reaction tank, a heating means for heating the filter to a predetermined temperature, a reaction tank bottom for separating the produced glycerin and methanol, and The transesterification reaction apparatus includes a first discharge means and a second discharge means for separately discharging glycerin and methanol.
[0014]
The invention of claim 7 is characterized in that the edible oil and methanol react with each other while being passed through the plurality of filters arranged at intervals in the vertical direction.
[0015]
Further, the invention of claim 8 is characterized in that the many filters are made of a porous material and the transesterification reaction apparatus is configured such that the porosity is set smaller toward the lower side.
[0016]
The invention according to claim 9 is characterized in that the filter is a transesterification reaction apparatus formed of a metal material that generates heat when energized.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0018]
The BDF (biodiesel fuel) manufacturing process according to the present invention, that is, the bioester fuel manufacturing process, is divided into a
[0019]
In the
[0020]
The main part of this invention is in the transesterification step 11. The transesterification reaction apparatus used in the transesterification reaction step 11 has a configuration as shown in FIG.
[0021]
In FIG. 1, 20 is a reaction tank, 21 is a support flange protruding from the inner surface of the intermediate part of the
[0022]
Each of the
[0023]
Furthermore, “+” and “−” of the
[0024]
Detection signals from the temperature sensors T1 to T4 are input to an arithmetic control circuit (arithmetic control means) 32 such as a CPU, and the
[0025]
Further, a
[0026]
Next, the operation of the transesterification reactor having such a configuration will be described.
[0027]
When the
[0028]
In this state, a mixed liquid composed of cooking oil, methanol, and a catalyst such as KOH or NaOH is supplied to the
[0029]
Finally, the mixed solution of methyl ester and glycerin dropped from the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and sixth aspects of the present invention, edible oil, methanol, and catalyst are supplied to the filter disposed at the upper part of the reaction tank and heated to a predetermined temperature, and the filter is vibrated. The edible oil, methanol and catalyst are mixed and stirred and heated to react to produce methyl ester and glycerin, and the produced methyl ester and glycerin are permeated through a filter to pass through the bottom of the reaction vessel. After flowing down, the methyl ester and glycerin are separated into a lower glycerin layer and an upper ester layer on the bottom of the reaction vessel, and the separated glycerin and methyl ester are taken out and the methyl ester is removed. Was refined in the refining process to make ester fuel, so edible oil and methanol without using a batch system Continuously reacting the fine catalyst can be extracted continuously separated by a small space and methyl ester and glycerol.
[0031]
In the inventions of claims 2 and 7, the edible oil and methanol react while being passed through the plurality of filters arranged at intervals in the vertical direction, so that impurities in the edible oil are removed. The reaction can be surely terminated.
[0032]
Further, in the inventions of
[0033]
In the inventions of
[0034]
Conventionally, in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a transesterification reactor used in an ester fuel production method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an ester fuel production method according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a conventional ester fuel production method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
M1 to M4 ... Motor (driving means)
T1 to T4 ... Temperature sensor
Claims (9)
反応層と、反応槽内で上下に所定間隔おいて配置された複数の多孔質フィルタと、
前記フィルタを所定温度に加熱手段と、
生成されたグリセリン、メタノールとを分離する反応槽底部と
前記底部のグリセリン及びメタノールを別に排出する第1排出手段及び第2排出手段と、
を備えたことを特徴とするエステル交換反応装置。A transesterification reaction apparatus for producing glycerin and a methyl ester while causing edible oil, methanol and a catalyst supplied from above to flow downward,
A reaction layer, and a plurality of porous filters arranged at predetermined intervals in the reaction tank,
Means for heating the filter to a predetermined temperature;
A reaction tank bottom for separating the produced glycerin and methanol, a first discharge means and a second discharge means for separately discharging the bottom glycerin and methanol,
A transesterification reaction apparatus comprising:
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JP35394497A JP3682751B2 (en) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Ester fuel production method and apparatus |
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JPH11181451A JPH11181451A (en) | 1999-07-06 |
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1997
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