JP7419187B2 - ケイ素肥料の製造方法及びケイ素肥料の製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ケイ素肥料の製造方法及びケイ素肥料の製造装置に関する。
ケイ素は、植物に必須の成分である。ケイ素は、根から吸収された後に茎及び葉に集められ、これらの部分の強度を高めるのに寄与する。また、ケイ素は、病原菌、又は害虫等の侵入を阻止する物理的な障壁としても機能する。そのため、植物の適切な生育を促すためには、土壌中にケイ素が十分に存在していることが望まれる。
従来、土壌中のケイ素含有量を確保するための手段として焼き畑が行われている。また、他の手段として、稲わら又は籾殻等を耕地で燃焼させた燃焼灰の散布等も行われている。しかしながら、近年では、防災及び環境保護の観点から、焼き畑等の燃焼行為が禁止される場合がある。そのため、今日では、焼き畑及び燃焼灰の散布に代えて、工業的に製造されたケイ素肥料が広く用いられつつある。
一方、植物は根からケイ素をケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）４）の形態で吸収する。これに対し、今日使用されているケイ素肥料にはケイ素が二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の形態で含まれているものが多い。この二酸化ケイ素は、高温燃焼によって結晶化が進んでいるため、土壌の酸性度（ｐＨ５程度）ではイオン化される割合が低く、植物に吸収され難い。
このような観点から、今日では、工業的に製造されるケイ素肥料として、水溶性ケイ酸量の多いケイ酸肥料が発案されている（特開２０１３－２５２９９６号公報参照）。
特許文献１には、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリートを用いて形成されたケイ酸肥料が記載されている。これに対し、今日では、環境保全等の観点から、生物起源の物質からなるバイオマスの活用への要求が高まっている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バイオマスを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造可能なケイ素肥料の製造方法及びケイ素肥料の製造装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るケイ素肥料の製造方法は、バイオマス及び溶剤を混合するスラリー調製工程と、上記スラリー調製工程で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出工程と、上記溶出工程後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離工程と、上記固液分離工程で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程とを備える。
当該ケイ素肥料の製造方法では、上記蒸発工程で上記固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させて得られたバイオマスの抽出残渣がケイ素肥料として製造される。上記蒸発工程で得られたバイオマスの抽出残渣には、バイオマス中に存在していたケイ酸が結晶化されずに高濃度で含まれている。そのため、当該ケイ素肥料の製造方法によると、バイオマスを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
上記バイオマスが、稲わら又は籾殻であるとよい。稲わら及び籾殻は、茎葉の強度を保つ必要性からケイ素の含有量が大きい。また、稲わら及び籾殻の根から吸収されたケイ酸は、主として稲わら及び籾殻の内部で非晶質の含水ケイ酸（ＳｉＯ・ｎＨ２Ｏ）として存在している。そのため、上記バイオマスが稲わら又は籾殻であることによって、ケイ酸を高濃度で含むケイ素肥料を容易に製造することができる。
上記溶出工程で、上記スラリーを３３０℃以上３８０℃以下に加熱するとよい。このように、上記溶出工程で、上記スラリーを３３０℃以上３８０℃以下に加熱することによって、上記抽出残渣にケイ素を高濃度で含有させやすい。
当該ケイ素肥料の製造方法は、上記抽出液を回収する回収工程と、上記回収工程で回収された上記抽出液を上記スラリー調製工程で上記溶剤の少なくとも一部として再利用する再利用工程とをさらに備えるとよい。当該ケイ素肥料の製造方法は、上記回収工程で回収された上記抽出液を上記スラリー調製工程で上記溶剤の少なくとも一部として再利用することで、得られるケイ素肥料のケイ素の含有量をより大きくすることができる。また、この構成によると、バイオマスの有効利用を促進し、環境負荷を低減すると共に、得られるケイ素肥料の品質を向上することができる。
上記固液分離工程で、上記スラリーを加圧濾過するとよい。このように、上記固液分離工程で、上記スラリーを加圧濾過することによって、上記抽出液と上記固形分濃縮液とを容易かつ効率的に分離することができる。その結果、ケイ素肥料の製造効率を向上することができる。
上記バイオマスのケイ素濃度に対する上記蒸発工程後の上記抽出残渣のケイ素濃度の比としては３以上が好ましい。当該ケイ素肥料の製造方法によると、上記抽出残渣のケイ素濃度を上記下限以上に高めることができ、得られるケイ素肥料のケイ素の含有量を十分に大きくすることができる。
本発明の他の一態様に係るケイ素肥料の製造装置は、バイオマス及び溶剤を混合するスラリー調製部と、上記スラリー調製部で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出部と、上記溶出部による溶出後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離部と、上記固液分離部で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部とを備える。
当該ケイ素肥料の製造装置では、上記蒸発部で上記固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させて得られたバイオマスの抽出残渣がケイ素肥料として製造される。上記蒸発部で得られたバイオマスの抽出残渣には、バイオマス中に存在していたケイ酸が結晶化されずに高濃度で含まれている。そのため、当該ケイ素肥料の製造装置によると、バイオマスを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
以上説明したように、本発明の一態様に係るケイ素肥料の製造方法及び本発明の他の一態様に係るケイ素肥料の製造装置は、バイオマスを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。なお、本明細書に記載の数値については、記載された上限値と下限値とを任意に組み合わせることが可能である。本明細書では、組み合わせ可能な上限値から下限値までの数値範囲が好適な範囲として全て記載されているものとする。
［ケイ素肥料の製造方法］
図１のケイ素肥料の製造方法（以下、「当該製造方法」ともいう）は、バイオマス及び溶剤を混合するスラリー調製工程Ｓ１と、スラリー調製工程Ｓ１で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出工程Ｓ２と、溶出工程Ｓ２後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離工程Ｓ３と、固液分離工程Ｓ３で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程Ｓ４とを備える。また、当該製造方法は、上記抽出液を回収する回収工程（固液分離工程Ｓ３で上記固形分濃縮液と分離された上記抽出液を回収する第１回収工程Ｓ５、及び蒸発工程Ｓ４で蒸発によって分離された上記抽出液を回収する第２回収工程Ｓ６）と、上記回収工程で回収された上記抽出液をスラリー調製工程Ｓ１で上記溶剤の少なくとも一部として再利用する再利用工程Ｓ７とを備える。当該製造方法では、蒸発工程Ｓ４による上記溶剤の蒸発によって得られたバイオマスの抽出残渣がケイ素肥料として製造される。
図１のケイ素肥料の製造方法（以下、「当該製造方法」ともいう）は、バイオマス及び溶剤を混合するスラリー調製工程Ｓ１と、スラリー調製工程Ｓ１で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出工程Ｓ２と、溶出工程Ｓ２後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離工程Ｓ３と、固液分離工程Ｓ３で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程Ｓ４とを備える。また、当該製造方法は、上記抽出液を回収する回収工程（固液分離工程Ｓ３で上記固形分濃縮液と分離された上記抽出液を回収する第１回収工程Ｓ５、及び蒸発工程Ｓ４で蒸発によって分離された上記抽出液を回収する第２回収工程Ｓ６）と、上記回収工程で回収された上記抽出液をスラリー調製工程Ｓ１で上記溶剤の少なくとも一部として再利用する再利用工程Ｓ７とを備える。当該製造方法では、蒸発工程Ｓ４による上記溶剤の蒸発によって得られたバイオマスの抽出残渣がケイ素肥料として製造される。
まず、図２を参照して、当該製造方法を実施可能なケイ素肥料の製造装置（以下、「当該製造装置」ともいう）の一例について説明する。
［ケイ素肥料の製造装置］
当該製造装置は、バイオマスＸ及び溶剤Ｙを混合するスラリー調製部１と、スラリー調製部１で得られたスラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる溶出部２と、溶出部２による溶出後のスラリーを、バイオマス抽出成分が溶剤Ｙに溶解した抽出液Ｅと抽出液ＥにバイオマスＸの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液Ｓとに固液分離する固液分離部３と、固液分離部３で分離された固形分濃縮液Ｓから溶剤Ｙを蒸発させる蒸発部４とを備える。また、当該製造装置は、抽出液Ｅを回収する回収部（固液分離部３で固形分濃縮液Ｓと分離された抽出液Ｅを回収する第１回収部５、及び蒸発部４で蒸発によって分離された抽出液Ｅを回収する第２回収部６）と、第１回収部５及び第２回収部６で回収された抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製部１で再利用するための再利用部７とを備える。当該製造装置では、蒸発部４による溶剤Ｙの蒸発によって得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１がケイ素肥料として製造される。
当該製造装置は、バイオマスＸ及び溶剤Ｙを混合するスラリー調製部１と、スラリー調製部１で得られたスラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる溶出部２と、溶出部２による溶出後のスラリーを、バイオマス抽出成分が溶剤Ｙに溶解した抽出液Ｅと抽出液ＥにバイオマスＸの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液Ｓとに固液分離する固液分離部３と、固液分離部３で分離された固形分濃縮液Ｓから溶剤Ｙを蒸発させる蒸発部４とを備える。また、当該製造装置は、抽出液Ｅを回収する回収部（固液分離部３で固形分濃縮液Ｓと分離された抽出液Ｅを回収する第１回収部５、及び蒸発部４で蒸発によって分離された抽出液Ｅを回収する第２回収部６）と、第１回収部５及び第２回収部６で回収された抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製部１で再利用するための再利用部７とを備える。当該製造装置では、蒸発部４による溶剤Ｙの蒸発によって得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１がケイ素肥料として製造される。
当該製造装置は、例えばバッチ単位でケイ素肥料を製造可能に構成されている。当該製造装置は、例えば車両輸送可能なようにトレーラー又はコンテナに配置される。当該製造装置は、農場等に輸送され、輸送先でバイオマスＸからケイ素肥料を製造するために使用可能である。
＜スラリー調製部＞
スラリー調製部１は、バイオマスＸが投入されるバイオマス投入部１１と、溶剤Ｙが供給される溶剤供給部１２と、バイオマス投入部１１に投入されたバイオマスＸと溶剤供給部１２から供給された溶剤Ｙとが混合されるスラリー調製槽１３とを有する。バイオマス投入部１１、溶剤供給部１２及びスラリー調製槽１３は配管で接続されている。バイオマス投入部１１とスラリー調製槽１３とを接続する配管には投入量制御弁１１ａが設けられている。
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（バイオマス投入部）
バイオマス投入部１１としては、例えば常圧ホッパー又は加圧ホッパー等の公知のホッパーを用いることができる。バイオマス投入部１１には、バッチ単位でバイオマスＸが投入される。バイオマス投入部１１に投入される１バッチ当たりのバイオマスＸの重量としては、例えば１０ｋｇ以上４０ｋｇ以下程度とすることができる。
バイオマス投入部１１としては、例えば常圧ホッパー又は加圧ホッパー等の公知のホッパーを用いることができる。バイオマス投入部１１には、バッチ単位でバイオマスＸが投入される。バイオマス投入部１１に投入される１バッチ当たりのバイオマスＸの重量としては、例えば１０ｋｇ以上４０ｋｇ以下程度とすることができる。
〔バイオマス〕
バイオマスＸとしては、セルロース成分を含む植物由来のバイオマスが好適に用いられる。中でも、バイオマスＸとしては、ケイ素の含有量が大きいイネ科の植物由来のバイオマスが好ましく、稲わら又は籾殻が特に好ましい。稲わら又は籾殻の根から吸収されたケイ酸は、主として稲わら又は籾殻の内部で非晶質の含水ケイ酸（ＳｉＯ・ｎＨ２Ｏ）として存在している。そのため、バイオマスＸが稲わら又は籾殻であることによって、ケイ酸を高濃度で含むケイ素肥料を容易に製造することができる。
バイオマスＸとしては、セルロース成分を含む植物由来のバイオマスが好適に用いられる。中でも、バイオマスＸとしては、ケイ素の含有量が大きいイネ科の植物由来のバイオマスが好ましく、稲わら又は籾殻が特に好ましい。稲わら又は籾殻の根から吸収されたケイ酸は、主として稲わら又は籾殻の内部で非晶質の含水ケイ酸（ＳｉＯ・ｎＨ２Ｏ）として存在している。そのため、バイオマスＸが稲わら又は籾殻であることによって、ケイ酸を高濃度で含むケイ素肥料を容易に製造することができる。
（溶剤供給部）
溶剤供給部１２は、溶剤Ｙを貯留する貯留タンク（不図示）と、この貯留タンクに貯留された溶剤Ｙをスラリー調製槽１３に送るための溶剤供給管とを有する。
溶剤供給部１２は、溶剤Ｙを貯留する貯留タンク（不図示）と、この貯留タンクに貯留された溶剤Ｙをスラリー調製槽１３に送るための溶剤供給管とを有する。
〔溶剤〕
溶剤Ｙとしては、例えば工業的な有機溶剤である二環芳香族化合物を用いることができる。この二環芳香族化合物としては、例えばメチルナフタレン油又はナフタレン油等が挙げられる。なお、後述するように、溶剤Ｙとしては、単独で、又は上記二環芳香族化合物等と混合して、再利用部７から供給される抽出液Ｅ１、Ｅ２を用いることも可能である。当該製造装置は、溶剤Ｙとして抽出液Ｅ１、Ｅ２を用いることで、抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度を高めやすい。また、この構成によると、工業溶剤の使用量を減らし、環境負荷を低減することができる。
溶剤Ｙとしては、例えば工業的な有機溶剤である二環芳香族化合物を用いることができる。この二環芳香族化合物としては、例えばメチルナフタレン油又はナフタレン油等が挙げられる。なお、後述するように、溶剤Ｙとしては、単独で、又は上記二環芳香族化合物等と混合して、再利用部７から供給される抽出液Ｅ１、Ｅ２を用いることも可能である。当該製造装置は、溶剤Ｙとして抽出液Ｅ１、Ｅ２を用いることで、抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度を高めやすい。また、この構成によると、工業溶剤の使用量を減らし、環境負荷を低減することができる。
溶剤Ｙの沸点としては、特に限定されるものではないが、その下限としては、１８０℃が好ましく、２３０℃がより好ましい。一方、上記沸点の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。上記沸点が上記下限に満たないと、溶剤Ｙが揮発しやすくなり、高温でバイオマスＸと溶剤Ｙとの混合状態を維持することが困難になるおそれがある。逆に、上記沸点が上記上限を超えると、後述する第１回収部５及び第２回収部６による抽出液Ｅの回収が容易でなくなるおそれ、又は抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度を十分に高め難くなるおそれがある。
（スラリー調製槽）
スラリー調製槽１３は、撹拌機１３ａ及びヒータ１３ｂを有する。また、スラリー調製槽１３には、加圧ガス供給管１３ｃが接続されている。スラリー調製槽１３は、バイオマス投入部１１から供給されたバイオマスＸ及び溶剤供給部１２から供給された溶剤Ｙを撹拌機１３ａで攪拌することでバイオマスＸ及び溶剤Ｙを混合する。
スラリー調製槽１３は、撹拌機１３ａ及びヒータ１３ｂを有する。また、スラリー調製槽１３には、加圧ガス供給管１３ｃが接続されている。スラリー調製槽１３は、バイオマス投入部１１から供給されたバイオマスＸ及び溶剤供給部１２から供給された溶剤Ｙを撹拌機１３ａで攪拌することでバイオマスＸ及び溶剤Ｙを混合する。
スラリー調製槽１３で混合されるスラリー中のバイオマスＸの含有量の下限としては、１０質量％が好ましく、１５質量％がより好ましい。一方、上記含有量の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。上記含有量が上記下限に満たないと、抽出残渣Ｘ１の製造効率が不十分となるおそれがある。逆に、上記含有量が上記上限を超えると、後述する溶出部２においてバイオマス抽出成分が溶剤Ｙ中で飽和することで、このバイオマス抽出成分を十分に溶出させることができないおそれがある。
＜溶出部＞
当該製造装置では、スラリー調製槽１３が溶出部２を兼ねている。溶出部２は、撹拌機１３ａによって混合された状態のスラリーを加熱することで、スラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる。このバイオマスＸの抽出成分には溶剤Ｙに可溶なバイオマス油分が含まれる。上記スラリーの加熱は、ヒータ１３ｂ、及び加圧ガス供給管１３ｃからのスラリー調製槽１３内への加圧ガスＧ１の供給によって行うことができる。加圧ガスＧ１としては、不活性ガス、例えば窒素ガス又は二酸化炭素等が挙げられる。
当該製造装置では、スラリー調製槽１３が溶出部２を兼ねている。溶出部２は、撹拌機１３ａによって混合された状態のスラリーを加熱することで、スラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる。このバイオマスＸの抽出成分には溶剤Ｙに可溶なバイオマス油分が含まれる。上記スラリーの加熱は、ヒータ１３ｂ、及び加圧ガス供給管１３ｃからのスラリー調製槽１３内への加圧ガスＧ１の供給によって行うことができる。加圧ガスＧ１としては、不活性ガス、例えば窒素ガス又は二酸化炭素等が挙げられる。
溶出部２による上記スラリーの加熱温度の下限としては、３３０℃が好ましく、３４０℃がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限としては、３８０℃が好ましく、３７０℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限に満たないと、バイオマスＸを構成するセルロースの分解が十分に進まず、バイオマス抽出成分を十分に溶出させることができないおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超えると、セルロースの炭化が促進される結果、得られる抽出残渣Ｘ１のケイ素含有量を十分に大きくすることができないおそれがある。すなわち、上記の複数の下限値のうちの任意の数値と、複数の上限値のうちの任意の数値とを、任意に組み合わせた加熱温度の範囲内とすると、好適にスラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させられる。
上記加熱温度下における上記スラリーの保持時間としては、特に限定されなるものではないが、例えば１０分以上１００分以下とすることができる。上記保持時間が上記下限に満たないと、上記バイオマス抽出成分を十分に溶出させることができないおそれがある。逆に、上記保持時間が上記上限を超えると、上記バイオマス抽出成分の溶出量が余り増加しない一方、ケイ素肥料の製造に要する時間が長くなり、生産効率が低下するおそれがある。
＜固液分離部＞
固液分離部３は、固液分離槽１４を有する。固液分離槽１４には、バイオマスＸの抽出成分が溶剤Ｙに溶出した状態の高温のスラリーがスラリー調製槽１３から供給される。スラリー調製槽１３と固液分離槽１４とは配管によって接続されており、この配管にはバルブ２１ａ及びポンプ２１ｂが配置されている。スラリー調製槽１３において所定時間保持された高温の上記スラリーは、バルブ２１ａを開いた後、ポンプ２１ｂによって固液分離槽１４に送られる。固液分離部３は、上記スラリーを高温の状態に保持しつつ、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとに分離する。
固液分離部３は、固液分離槽１４を有する。固液分離槽１４には、バイオマスＸの抽出成分が溶剤Ｙに溶出した状態の高温のスラリーがスラリー調製槽１３から供給される。スラリー調製槽１３と固液分離槽１４とは配管によって接続されており、この配管にはバルブ２１ａ及びポンプ２１ｂが配置されている。スラリー調製槽１３において所定時間保持された高温の上記スラリーは、バルブ２１ａを開いた後、ポンプ２１ｂによって固液分離槽１４に送られる。固液分離部３は、上記スラリーを高温の状態に保持しつつ、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとに分離する。
固液分離槽１４は、濾過フィルター１４ａを有する。固液分離槽１４は、スラリー調製槽１３から送られた上記スラリーを、濾過フィルター１４ａを透過した抽出液Ｅと、濾過フィルター１４ａを透過しなかった固形分濃縮液Ｓとに分離する。
固液分離槽１４には、ストリッピング用ガス供給管１４ｂと、抽出残渣排出管１４ｃと、第２回収管１７ａとが接続されている。ストリッピング用ガス供給管１４ｂ及び抽出残渣排出管１４ｃは、固液分離槽１４の下部に接続されている。第２回収管１７ａは、固液分離槽１４の上部に接続されている。抽出残渣排出管１４ｃには排出量制御弁１４ｄが設けられている。第２回収管１７ａには減圧弁１５が設けられている。
固液分離槽１４では、上記スラリーを加圧濾過することが好ましい。上記スラリーを加圧濾過することで、このスラリーを抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとに容易かつ効率的に分離することができる。すなわち、バイオマスＸの抽出残渣は沈降性に優れていないため、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとを効率的に分離するには、沈降濾過よりも加圧濾過の方が好ましい。また、上記加圧濾過によると、固形分濃縮液Ｓに含まれる溶剤Ｙの除去負荷も低く抑えやすい。その結果、ケイ素肥料の製造効率を向上することができる。なお、「加圧濾過」とは、例えば０．１ＭＰａ以上の圧力を付加して濾過することをいう。
＜蒸発部＞
蒸発部４は、固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれる溶剤Ｙを蒸発させる。蒸発部４は、例えば固液分離槽１４によって構成される。固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれている溶剤Ｙは、ストリッピング用ガス供給管１４ｂから固形分濃縮液Ｓ中にストリッピングガスＧ２が導入されることで、バイオマスＸの抽出残渣から追い出される。この溶剤Ｙは、減圧弁１５が開かれ、固液分離槽１４内が減圧されることで固液分離槽１４内で蒸発する。
蒸発部４は、固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれる溶剤Ｙを蒸発させる。蒸発部４は、例えば固液分離槽１４によって構成される。固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれている溶剤Ｙは、ストリッピング用ガス供給管１４ｂから固形分濃縮液Ｓ中にストリッピングガスＧ２が導入されることで、バイオマスＸの抽出残渣から追い出される。この溶剤Ｙは、減圧弁１５が開かれ、固液分離槽１４内が減圧されることで固液分離槽１４内で蒸発する。
蒸発部４による溶剤Ｙの蒸発によって得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１は、抽出残渣排出管１４ｃを通って固液分離槽１４から排出される。固液分離槽１４から排出された抽出残渣Ｘ１は、例えば袋詰めにされてケイ素肥料として取り扱われる。
＜第１回収部＞
第１回収部５は、抽出物分離槽１６ａと、抽出物分離槽１６ａに接続される第１回収管１６ｂとを有する。抽出物分離槽１６ａは、濾過フィルター１４ａを透過して固液分離槽１４から排出された抽出液Ｅからバイオマス抽出物Ｂを分離する。第１回収管１６ｂは、バイオマス抽出物Ｂが分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収する。第１回収部５は、バイオマス抽出物Ｂが分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収することで、バイオマス油分の含有量の大きい抽出液Ｅ１を回収できる。第１回収部５は、固液分離槽１４から排出された抽出液Ｅを抽出物分離槽１６ａ内で加熱することで、バイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を蒸発させ、この抽出液Ｅ１をバイオマス抽出物Ｂから分離する。バイオマス抽出物Ｂからバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を分離する方法としては、公知の蒸留法又は蒸発法（例えばスプレードライ法）を用いることができる。
第１回収部５は、抽出物分離槽１６ａと、抽出物分離槽１６ａに接続される第１回収管１６ｂとを有する。抽出物分離槽１６ａは、濾過フィルター１４ａを透過して固液分離槽１４から排出された抽出液Ｅからバイオマス抽出物Ｂを分離する。第１回収管１６ｂは、バイオマス抽出物Ｂが分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収する。第１回収部５は、バイオマス抽出物Ｂが分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収することで、バイオマス油分の含有量の大きい抽出液Ｅ１を回収できる。第１回収部５は、固液分離槽１４から排出された抽出液Ｅを抽出物分離槽１６ａ内で加熱することで、バイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を蒸発させ、この抽出液Ｅ１をバイオマス抽出物Ｂから分離する。バイオマス抽出物Ｂからバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を分離する方法としては、公知の蒸留法又は蒸発法（例えばスプレードライ法）を用いることができる。
＜第２回収部＞
第２回収部６は、第２回収管１７ａを有する。第２回収部６は、蒸発部４で蒸発した抽出液Ｅ２を回収する。
第２回収部６は、第２回収管１７ａを有する。第２回収部６は、蒸発部４で蒸発した抽出液Ｅ２を回収する。
＜再利用部＞
再利用部７は、抽出液貯留槽１８ａと、抽出液貯留槽１８ａに貯留される抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製槽１３に供給可能な抽出液供給管１８ｂとを有する。抽出液貯留槽１８ａは、第１回収管１６ｂ及び第２回収管１７ａに接続されている。
再利用部７は、抽出液貯留槽１８ａと、抽出液貯留槽１８ａに貯留される抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製槽１３に供給可能な抽出液供給管１８ｂとを有する。抽出液貯留槽１８ａは、第１回収管１６ｂ及び第２回収管１７ａに接続されている。
当該製造装置は、バイオマスＸの抽出残渣Ｘ１を製造する毎に、第１回収部５及び第２回収部６で回収された抽出液Ｅ１、Ｅ２が抽出液貯留槽１８ａに送られる。この抽出液Ｅ１、Ｅ２は、バイオマスＸの抽出残渣Ｘ１を製造する毎に系内を循環する。そのため、当該製造装置は、抽出液Ｅ１、Ｅ２を再利用することで、バイオマスＸの抽出残渣Ｘ１を製造する毎に溶剤Ｙに含まれる抽出液Ｅ１、Ｅ２の含有割合を高めることができる。その結果、当該製造装置は、バイオマスＸの抽出残渣Ｘ１の製造を繰り返し行うことで、抽出液Ｅ１、Ｅ２が溶剤Ｙの主成分となり得る。また、当該製造装置は、バイオマスＸの抽出残渣Ｘ１の製造をさらに繰り返し行うことで、溶剤Ｙに占める抽出液Ｅ１、Ｅ２の割合を段階的に高めることができる。さらに、当該製造装置は、第１回収部５でバイオマス油分の含有量の大きい抽出液Ｅ１を回収できるので、溶剤Ｙ中のバイオマス油分の含有量を大きくしやすい。その結果、得られるケイ素肥料のケイ素含有量をより大きくしやすい。
続いて、当該製造方法の各工程について詳述する。
＜スラリー調製工程＞
スラリー調製工程Ｓ１はスラリー調製部１で行う。スラリー調製工程Ｓ１では、バイオマス投入部１１に投入されたバイオマスＸと溶剤供給部１２から供給された溶剤Ｙとをスラリー調製槽１３で混合する。
スラリー調製工程Ｓ１はスラリー調製部１で行う。スラリー調製工程Ｓ１では、バイオマス投入部１１に投入されたバイオマスＸと溶剤供給部１２から供給された溶剤Ｙとをスラリー調製槽１３で混合する。
＜溶出工程＞
溶出工程Ｓ２は溶出部２で行う。溶出工程Ｓ２は、スラリー調製工程Ｓ１の完了後に行うことも可能であるが、スラリー調製工程Ｓ１と並行して行うことが好ましい。スラリー調製工程Ｓ１と溶出工程Ｓ２とを並行して行う場合、スラリー調製工程Ｓ１で撹拌機１３ａによってスラリーを攪拌しつつ、溶出工程Ｓ２でこのスラリーを加熱してスラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる。このバイオマスＸの抽出成分には溶剤Ｙに可溶なバイオマス油分が含まれる。溶出工程Ｓ２における上記スラリーの加熱温度及び加熱温度下における保持時間としては、溶出部２で説明した通りとすることができる。
溶出工程Ｓ２は溶出部２で行う。溶出工程Ｓ２は、スラリー調製工程Ｓ１の完了後に行うことも可能であるが、スラリー調製工程Ｓ１と並行して行うことが好ましい。スラリー調製工程Ｓ１と溶出工程Ｓ２とを並行して行う場合、スラリー調製工程Ｓ１で撹拌機１３ａによってスラリーを攪拌しつつ、溶出工程Ｓ２でこのスラリーを加熱してスラリー中の溶剤ＹにバイオマスＸの抽出成分を溶出させる。このバイオマスＸの抽出成分には溶剤Ｙに可溶なバイオマス油分が含まれる。溶出工程Ｓ２における上記スラリーの加熱温度及び加熱温度下における保持時間としては、溶出部２で説明した通りとすることができる。
＜固液分離工程＞
固液分離工程Ｓ３は固液分離部３で行う。固液分離工程Ｓ３では、溶出工程Ｓ２から送られたスラリーを高温の状態に保持しつつ、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとに分離する。固液分離工程Ｓ３では、上記スラリーを加圧濾過することが好ましい。固液分離工程Ｓ３で、上記スラリーを加圧濾過することで、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとを容易かつ効率的に分離することができる。その結果、ケイ素肥料の製造効率を向上することができる。
固液分離工程Ｓ３は固液分離部３で行う。固液分離工程Ｓ３では、溶出工程Ｓ２から送られたスラリーを高温の状態に保持しつつ、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとに分離する。固液分離工程Ｓ３では、上記スラリーを加圧濾過することが好ましい。固液分離工程Ｓ３で、上記スラリーを加圧濾過することで、抽出液Ｅと固形分濃縮液Ｓとを容易かつ効率的に分離することができる。その結果、ケイ素肥料の製造効率を向上することができる。
＜蒸発工程＞
蒸発工程Ｓ４は蒸発部４で行う。蒸発工程Ｓ４では、固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれる溶剤Ｙを蒸発させる。蒸発工程Ｓ４による溶剤Ｙの蒸発によって得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１は、当該製造方法によって製造されたケイ素肥料として用いられる。
蒸発工程Ｓ４は蒸発部４で行う。蒸発工程Ｓ４では、固液分離槽１４内に堆積した固形分濃縮液Ｓに含まれる溶剤Ｙを蒸発させる。蒸発工程Ｓ４による溶剤Ｙの蒸発によって得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１は、当該製造方法によって製造されたケイ素肥料として用いられる。
当該製造方法は、バイオマスＸから抽出成分を除去することで、抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度を高めることができる。バイオマスＸのケイ素濃度に対する蒸発工程Ｓ４後の抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度の比の下限としては、３が好ましく、４がより好ましく、５がさらに好ましい。当該製造方法によると、抽出残渣Ｘ１のケイ素濃度を上記下限以上に高めることができ、得られるケイ素肥料のケイ素含有量を十分に大きくすることができる。なお、上記比の上限としては、大きい方が好ましく特に限定されるものではないが、例えば１０とすることができる。
＜第１回収工程＞
第１回収工程Ｓ５は第１回収部５で行う。第１回収工程Ｓ５では、固液分離工程Ｓ３で分離された抽出液Ｅからバイオマス抽出物Ｂを分離する。第１回収工程Ｓ５では、バイオマス抽出物Ｂから分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収する。
第１回収工程Ｓ５は第１回収部５で行う。第１回収工程Ｓ５では、固液分離工程Ｓ３で分離された抽出液Ｅからバイオマス抽出物Ｂを分離する。第１回収工程Ｓ５では、バイオマス抽出物Ｂから分離されたバイオマス油分を含む抽出液Ｅ１を回収する。
＜第２回収工程＞
第２回収工程Ｓ６は第２回収部６で行う。第２回収工程Ｓ６では、蒸発工程Ｓ４で蒸発した抽出液Ｅ２を回収する。
第２回収工程Ｓ６は第２回収部６で行う。第２回収工程Ｓ６では、蒸発工程Ｓ４で蒸発した抽出液Ｅ２を回収する。
＜再利用工程＞
再利用工程Ｓ７は再利用部７で行う。再利用工程Ｓ７では、第１回収工程Ｓ５及び第２回収工程Ｓ６で回収した抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製工程Ｓ１で使用する溶剤Ｙの少なくとも一部として再利用する。当該製造方法は、第１回収工程Ｓ５及び第２回収工程Ｓ６で回収した抽出液Ｅ１、Ｅ２を再利用することで、得られるケイ素肥料のケイ素含有量をより大きくすることができる。また、この構成によると、バイオマスＸの有効利用を促進すると共に石油由来の溶剤の使用量を少なくして、環境負荷を低減すると共に、得られるケイ素肥料の品質を向上することができる。加えて、溶剤Ｙ中の抽出液Ｅ１、Ｅ２の含有量を大きくすることで、溶剤Ｙを含んだ状態の抽出残渣Ｘ１をケイ素肥料として用い得る。
再利用工程Ｓ７は再利用部７で行う。再利用工程Ｓ７では、第１回収工程Ｓ５及び第２回収工程Ｓ６で回収した抽出液Ｅ１、Ｅ２をスラリー調製工程Ｓ１で使用する溶剤Ｙの少なくとも一部として再利用する。当該製造方法は、第１回収工程Ｓ５及び第２回収工程Ｓ６で回収した抽出液Ｅ１、Ｅ２を再利用することで、得られるケイ素肥料のケイ素含有量をより大きくすることができる。また、この構成によると、バイオマスＸの有効利用を促進すると共に石油由来の溶剤の使用量を少なくして、環境負荷を低減すると共に、得られるケイ素肥料の品質を向上することができる。加えて、溶剤Ｙ中の抽出液Ｅ１、Ｅ２の含有量を大きくすることで、溶剤Ｙを含んだ状態の抽出残渣Ｘ１をケイ素肥料として用い得る。
＜利点＞
当該ケイ素肥料の製造方法では、蒸発工程Ｓ４で固形分濃縮液Ｓから溶剤Ｙを蒸発させて得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１がケイ素肥料として製造される。蒸発工程Ｓ４で得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１には、バイオマスＸ中に存在していたケイ酸が結晶化されずに高濃度で含まれている。そのため、当該ケイ素肥料の製造方法によると、バイオマスＸを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
当該ケイ素肥料の製造方法では、蒸発工程Ｓ４で固形分濃縮液Ｓから溶剤Ｙを蒸発させて得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１がケイ素肥料として製造される。蒸発工程Ｓ４で得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１には、バイオマスＸ中に存在していたケイ酸が結晶化されずに高濃度で含まれている。そのため、当該ケイ素肥料の製造方法によると、バイオマスＸを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
当該ケイ素肥料の製造装置では、蒸発部４で固形分濃縮液Ｓから溶剤Ｙを蒸発させて得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１がケイ素肥料として製造される。蒸発部４で得られたバイオマスＸの抽出残渣Ｘ１には、バイオマスＸ中に存在していたケイ酸が結晶化されずに高濃度で含まれている。そのため、当該ケイ素肥料の製造装置によると、バイオマスＸを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造することができる。
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
例えば上記実施形態では、スラリー調製槽でスラリー調製工程と溶出工程とを並行して行い、固液分離槽で固液分離工程と蒸発工程とを行う構成について説明した。しかしながら、当該製造方法は、上記スラリー調製工程及び上記溶出工程の両方をスラリー調製槽で行う必要はなく、上記固液分離工程及び上記蒸発工程の両方を固液分離槽で行う必要はない。なお、当該製造装置は、上述のように車両輸送可能なようにトレーラー又はコンテナに配置され得る。この場合、当該製造装置は、よりコンパクトであることが望まれる。このような観点からは、当該製造装置は、スラリー調製槽でスラリー調製工程と溶出工程を行い、固液分離槽で固液分離工程と蒸発工程とを行うよう構成されることが好ましい。
当該製造方法は、上述の回収工程を備えていなくてもよい。また、当該製造方法は、上記回収工程を備える場合でも、上記第１回収工程及び上記第２回収工程の一方のみを備えるものであってもよい。また、上記第１回収工程では、バイオマス抽出物を含む抽出液を回収してもよい。さらに、上記第２回収工程で、バイオマス抽出物が分離された抽出液を回収してもよい。
当該製造方法は、例えばバイオマス抽出成分を含む溶剤を予め用意しておき、この溶剤を出発溶剤として用いてもよい。
上記固液分離工程では加圧濾過以外の方法で抽出液と固形分濃縮液とを分離してもよい。例えば上記固液分離工程では重力沈降法又は遠心分離法等によって抽出液と固形分濃縮液とを分離してもよい。
当該製造方法は、上記第１回収工程又は上記第２回収工程で回収した抽出液を分留する分留工程を備えていてもよい。当該製造方法は、上記分留工程を備えることで、上記抽出液を、分留温度よりも沸点が高い第１液と、分留温度よりも沸点が低い第２液とに分離することができる。この構成によると、第１液及び第２液のうちのいずれか一方を選択的に溶剤として用いることができる。これにより、得られるケイ素肥料のケイ素含有量を制御しやすい。
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
［実施例］
［Ｎｏ．１］
バイオマスとして稲わらを用い、溶剤として工業用の二環芳香族化合物である１－メチルナフタレンを用いて、図２の製造装置によって試料（ケイ素肥料）を製造した。具体的には、バイオマスと、バイオマス（乾燥重量）に対して４倍量の溶剤とを混合し（スラリー調製工程）、得られたスラリーを３５０℃で１時間加熱処理し（溶出工程）、このスラリーを高温で保持した状態で、バイオマス抽出成分が溶剤に溶解した抽出液と、抽出液にバイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離した（固液分離工程）。得られた固形分濃縮液から溶剤を蒸発させ（蒸発工程）、溶剤が蒸発した後のバイオマスの抽出残渣を試料として得た。
［Ｎｏ．１］
バイオマスとして稲わらを用い、溶剤として工業用の二環芳香族化合物である１－メチルナフタレンを用いて、図２の製造装置によって試料（ケイ素肥料）を製造した。具体的には、バイオマスと、バイオマス（乾燥重量）に対して４倍量の溶剤とを混合し（スラリー調製工程）、得られたスラリーを３５０℃で１時間加熱処理し（溶出工程）、このスラリーを高温で保持した状態で、バイオマス抽出成分が溶剤に溶解した抽出液と、抽出液にバイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離した（固液分離工程）。得られた固形分濃縮液から溶剤を蒸発させ（蒸発工程）、溶剤が蒸発した後のバイオマスの抽出残渣を試料として得た。
［Ｎｏ．２］
Ｎｏ．１の溶出工程で生成されたバイオマス油分の組成を調べ、この組成に沿った溶剤を用意した。１－メチルナフタレンに代えてこの溶剤を用いた以外はＮｏ．１と同様にして、バイオマスの抽出残渣からなる試料を得た。
Ｎｏ．１の溶出工程で生成されたバイオマス油分の組成を調べ、この組成に沿った溶剤を用意した。１－メチルナフタレンに代えてこの溶剤を用いた以外はＮｏ．１と同様にして、バイオマスの抽出残渣からなる試料を得た。
［比較例］
［Ｎｏ．３］
Ｎｏ．１と同様の圃場で収集された稲わらを試料として得た。
［Ｎｏ．３］
Ｎｏ．１と同様の圃場で収集された稲わらを試料として得た。
［Ｎｏ．４］
Ｎｏ．１と同様の圃場で収集された稲わらの燃焼灰を試料として得た。
Ｎｏ．１と同様の圃場で収集された稲わらの燃焼灰を試料として得た。
＜含有成分の比較＞
Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料について、ＪＩＳ－Ｍ８８１２：２００６に準拠して無水ベースでの水分、灰分及び揮発分を求めた。この結果を表１に示す。また、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料について、無水ベースでの成分の含有量を吸光光度法によって求めた。この結果を表２に示す。
Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料について、ＪＩＳ－Ｍ８８１２：２００６に準拠して無水ベースでの水分、灰分及び揮発分を求めた。この結果を表１に示す。また、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料について、無水ベースでの成分の含有量を吸光光度法によって求めた。この結果を表２に示す。
表１に示すように、Ｎｏ．３の試料には１２．３質量％の灰分が含まれている。また、表２に示すように、Ｎｏ．３の試料におけるＳｉ元素の含有量は４．３５質量％である。これに対し、Ｎｏ．１の試料におけるＳｉ元素の含有量は２４．３０質量％であり、Ｎｏ．３に対してＳｉ元素の含有量が５．５９倍も大きくなっている。
＜Ｓｉの存在形態＞
Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４の試料について、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ）によってＳｉＯ２のピークの有無を調べた。この結果を図３に示す。図３に示すように、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料にはＳｉＯ２の鋭利なピークは認められない。そのため、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料では、Ｓｉは、水に可溶なケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）４）の状態で存在していると推測される。なお、Ｎｏ．３には、２２θ近傍になだらかな凸部が認められるが、この凸部は植物組織であるセルロースを示していると考えられる。これに対し、Ｎｏ．４の試料にはＳｉＯ２の鋭利なピークが認められる。そのため、Ｎｏ．４の試料では、Ｓｉは、主として結晶構造が発達した水に不溶な二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の状態で存在していると推測される。
Ｎｏ．１、Ｎｏ．３及びＮｏ．４の試料について、Ｘ線回折分析（ＸＲＤ）によってＳｉＯ２のピークの有無を調べた。この結果を図３に示す。図３に示すように、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料にはＳｉＯ２の鋭利なピークは認められない。そのため、Ｎｏ．１及びＮｏ．３の試料では、Ｓｉは、水に可溶なケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）４）の状態で存在していると推測される。なお、Ｎｏ．３には、２２θ近傍になだらかな凸部が認められるが、この凸部は植物組織であるセルロースを示していると考えられる。これに対し、Ｎｏ．４の試料にはＳｉＯ２の鋭利なピークが認められる。そのため、Ｎｏ．４の試料では、Ｓｉは、主として結晶構造が発達した水に不溶な二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の状態で存在していると推測される。
＜溶剤とケイ素濃度との関係＞
Ｎｏ．１及びＮｏ．２の試料について、出発原料に対する有機成分の除去率及び無機成分の濃縮倍率を測定した。この測定結果を表３に示す。
Ｎｏ．１及びＮｏ．２の試料について、出発原料に対する有機成分の除去率及び無機成分の濃縮倍率を測定した。この測定結果を表３に示す。
表３に示すように、Ｎｏ．２は、Ｎｏ．１に対して、有機成分の除去率及び無機成分の濃縮倍率がいずれも大きくなっている。このことから、バイオマス油分を含む溶剤を用いることで、得られるケイ素肥料のケイ素濃度を高くすることができることが分かる。なお、このバイオマス油分は、いわゆる木酢油として取り扱われている油分に相当する。この油分を溶剤として使用すれば、上述の蒸発工程で完全に溶剤を蒸発させなくても植物等の生育障害を起こし難く、かつ防虫効果も期待できることから、より有効なケイ素肥料を製造することができると推測される。
以上説明したように、本発明の一態様に係るケイ素肥料の製造方法は、バイオマスを原料とした吸収性の高いケイ素肥料を製造するのに適している。
１ スラリー調製部
２ 溶出部
３ 固液分離部
４ 蒸発部
５ 第１回収部
６ 第２回収部
７ 再利用部
１１ バイオマス投入部
１１ａ 投入量制御弁
１２ 溶剤供給部
１３ スラリー調製槽
１３ａ 撹拌機
１３ｂ ヒータ
１３ｃ 加圧ガス供給管
１４ 固液分離槽
１４ａ 濾過フィルター
１４ｂ ストリッピング用ガス供給管
１４ｃ 抽出残渣排出管
１４ｄ 排出量制御弁
１５ 減圧弁
１６ａ 抽出物分離槽
１６ｂ 第１回収管
１７ａ 第２回収管
１８ａ 抽出液貯留槽
１８ｂ 抽出液供給管
２１ａ バルブ
２１ｂ ポンプ
Ｂ バイオマス抽出物
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２ 抽出液
Ｇ１ 加圧ガス
Ｇ２ ストリッピングガス
Ｓ 固形分濃縮液
Ｘ バイオマス
Ｘ１ 抽出残渣
Ｙ 溶剤
２ 溶出部
３ 固液分離部
４ 蒸発部
５ 第１回収部
６ 第２回収部
７ 再利用部
１１ バイオマス投入部
１１ａ 投入量制御弁
１２ 溶剤供給部
１３ スラリー調製槽
１３ａ 撹拌機
１３ｂ ヒータ
１３ｃ 加圧ガス供給管
１４ 固液分離槽
１４ａ 濾過フィルター
１４ｂ ストリッピング用ガス供給管
１４ｃ 抽出残渣排出管
１４ｄ 排出量制御弁
１５ 減圧弁
１６ａ 抽出物分離槽
１６ｂ 第１回収管
１７ａ 第２回収管
１８ａ 抽出液貯留槽
１８ｂ 抽出液供給管
２１ａ バルブ
２１ｂ ポンプ
Ｂ バイオマス抽出物
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２ 抽出液
Ｇ１ 加圧ガス
Ｇ２ ストリッピングガス
Ｓ 固形分濃縮液
Ｘ バイオマス
Ｘ１ 抽出残渣
Ｙ 溶剤
Claims (7)
- バイオマス及び二環芳香族化合物を含む溶剤を混合するスラリー調製工程と、
上記スラリー調製工程で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出工程と、
上記溶出工程後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離工程と、
上記固液分離工程で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程と
を備えるケイ素肥料の製造方法。 - 上記バイオマスが、稲わら又は籾殻である請求項１に記載のケイ素肥料の製造方法。
- 上記溶出工程で、上記スラリーを３３０℃以上３８０℃以下に加熱する請求項１又は請求項２に記載のケイ素肥料の製造方法。
- 上記抽出液を回収する回収工程と、
上記回収工程で回収された上記抽出液を上記スラリー調製工程で上記溶剤の少なくとも一部として再利用する再利用工程と
をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載のケイ素肥料の製造方法。 - 上記固液分離工程で、上記スラリーを加圧濾過する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のケイ素肥料の製造方法。
- 上記バイオマスのケイ素濃度に対する上記蒸発工程後の上記抽出残渣のケイ素濃度の比が３以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のケイ素肥料の製造方法。
- バイオマス及び二環芳香族化合物を含む溶剤を混合するスラリー調製部と、
上記スラリー調製部で得られたスラリー中の上記溶剤に上記バイオマスの抽出成分を溶出させる溶出部と、
上記溶出部による溶出後のスラリーを、バイオマス抽出成分が上記溶剤に溶解した抽出液と上記抽出液に上記バイオマスの抽出残渣が濃縮された固形分濃縮液とに固液分離する固液分離部と、
上記固液分離部で分離された固形分濃縮液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部と
を備えるケイ素肥料の製造装置。
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2020
- 2020-07-27 JP JP2020126403A patent/JP7419187B2/ja active Active
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