JP5167554B2 - 植物資源相分離系変換装置 - Google Patents
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Description
したがって、リグニンの特性を破壊することなく完全な成分分離を達成するためには、構成素材個々に最適環境を設定し、低エネルギー条件下で両者のからまりを解くことが必要である。
上記構成によれば、植物資源である木材などの原料から再使用できるリグノフェノールを連続的に得ることができる。
上記構成によれば、回収部は、遠心分離器と、遠心分離器に接続する液液分離する混合器と、を備えているので、さらに、効率良くリグノフェノールを連続的に得ることができる。
最初に、本発明の第1の実施形態に係る植物資源相分離系変換装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る植物資源相分離系変換装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、植物資源相分離系変換装置1は、原料前処理部2と、原料前処理部2から供給される前処理された原料を濃酸処理する濃酸処理部3と、この濃酸処理部で分離されたリグノフェノールを回収する回収部4と、から構成されている。
ここで、溶媒14としては、アセトンやアルコールを用いることができる。フェノール誘導体13としては、1価のフェノール、2価のフェノール、3価のフェノール等を用いることができる。木材に含まれるリグニンとこのようなフェノール誘導体により合成されるリグノフェノール誘導体の疎水性は、リグノモノフェノール誘導体の疎水性が最も高い。したがって、疎水性成形体の合成には1価のフェノールを用いるのが好ましい。1価のフェノールとしては、フェノール、クレゾールなどのアルキルフェノール、メトキシフェノール、ナフトールなどを挙げることができる。以下では、溶媒としてアセトンを、1価のフェノールとしてクレゾールを用いる場合を例にとって説明する。
攪拌タンク20には、収着木紛16と濃酸21Aとが供給される。濃酸としては、好ましくは濃硫酸を用いることができる。濃硫酸の濃度は65〜72重量%が好ましい。濃硫酸21Aは、濃硫酸供給部21からポンプを介して攪拌タンク20に供給される。
クレゾールはリグニンとの親和性が高く、反応系において、常にリグニンと共存する。言い換えれば、リグニンは濃酸と混合しないクレゾールによって取り囲まれており、これによって、酸とリグニンの接触は可及的に抑制される。この処理過程で、リグニンは部分的に解重合されるが、その際生成したカルボニウムイオンはクレゾールにより速やかに安定化され、リグニンの自己縮合は抑圧される。処理後、反応混合物は速やかにリグノフェノールとクレゾールとからなる層と濃酸と濃酸により分解されたセルロースなどからなる炭水化物とに分離する。以下、リグノフェノールとクレゾールとからなる層をクレゾール層と呼び、濃酸と濃酸により分解されたセルロースなどからなる炭水化物とを濃酸層と呼ぶ。
図3に示すように、第2の実施形態に係る植物資源相分離系変換装置40が、第1の実施形態に係る植物資源相分離系変換装置と異なるのは、濃酸処理部3と回収部4である。濃酸処理部3は、第1の実施形態に係る植物資源相分離系変換装置1にさらに、フェノール収着木紛槽41とフィーダー42を備えている。
2:原料前処理部
3:濃酸処理部
4:回収部
10:攪拌乾燥釜
11:木材供給フィーダー
12,12A:薬剤供給部
13:フェノール誘導体
14:溶媒(アセトン)
15:自然乾燥された木材
16:フェノール収着木紛
17:薬剤回収部
18:アセトン及びアセトンフェノール
20:攪拌タンク
21:濃硫酸供給部
21A:濃酸(濃硫酸)
22:振動反応器
22A:筒状部
22B:超音波振動子
22C:冷却用配管
23:保持容器
24:開閉弁
25:分離抽出器
25A:原料供給口
25B:フェノール類供給口
25C:軽液排出口
25D:重液排出口
26:フェノール類
30:晶析器(混合器)
30A:クレゾール層の導入口
30B:溶媒導入口
31:リグノフェノール
32:溶媒排出口
35,48:超音波照射部(高速撹拌機)
41:収着木紛槽
42:フィーダー
44:遠心分離器
45:回収用混合器
45A:導入口
45B:溶媒導入口
45C:溶媒排出口
46,52:蒸発缶
46A:導入口
46B:溶媒排出口
46C:クレゾールの排出口
46D:開閉弁
47,53:凝縮器
47A:溶媒導入口
47B:溶媒排出口
47C:開閉弁
54:配管
55:廃アセトン
Claims (6)
- 植物資源をリグニンの相と炭水化物の相とに変換して分離する装置であって、
原料前処理部と、濃酸処理部と、回収部とを備え、
上記原料前処理部は、原料の撹拌乾燥釜を含み、該撹拌乾燥釜はフェノール類及び溶媒の導入口を備えており、上記原料を脱脂し、該脱脂原料をフェノール収着木紛とし、
上記濃酸処理部は、上記フェノール収着木紛と濃酸を混合する撹拌タンクと、該撹拌タンクに接続される振動反応器と、上記フェノール収着木紛と濃酸との反応により生成したリグニン層と濃酸層を液液分離する分離抽出器と、を含んで構成され、
リグニン層と濃酸層を分離する上記分離抽出器は、上部に配設された軽液排出口と、中間部に配設されたフェノール収着木粉の原料供給口と、下部に配設されたフェノール類の供給口と、最下部に配設された重液排出口とを備えるフローミキサーで成り、
上記回収部は晶析器又は混合器を含むことを特徴とする、植物資源相分離系変換装置。 - 前記回収部は、遠心分離器と、該遠心分離器に接続する液液分離する混合器と、該混合器に接続される蒸発缶と、該蒸発缶に接続される凝縮器とを含み、
前記リグニン層中のリグノフェノールが前記分離抽出器で回収され、上記リグニン層中のフェノールが上記蒸発缶から回収され、上記凝縮器からは溶媒が回収されることを特徴とする、請求項1記載の植物資源相分離系変換装置。 - 前記振動反応器は、筒状部と、該筒状部に挿入される超音波振動子と、該筒状部の外周部に冷却部とを備えていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の植物資源相分離系変換装置。
- 前記原料前処理部は、前記フェノール類と溶媒とを回収する蒸発缶と凝縮器とを備えており、前記フェノール類と溶媒との反応液及び前記溶媒を回収することを特徴とする、請求項1又は2に記載の植物資源相分離系変換装置。
- 前記回収部の晶析器は、超音波振動子又は高速撹拌機を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の植物資源相分離系変換装置。
- 前記回収部の混合器は、超音波振動子又は高速撹拌機を備えていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の植物資源相分離系変換装置。
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