JP2005060591A - 副産物を生成しないバイオディーゼル燃料の無触媒製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は特に、動植物油脂またはその廃食油とメタノールとを混合し、反応温度が370〜500℃、反応圧力が20〜60 MPa、および反応時間が4〜12分間である反応条件下で触媒を使用せずにメタノリシス反応を行うことを特徴とする、バイオディーゼル燃料の製造方法に関する。本発明はまた、脂肪酸メチルエステル、モノアシルグリセロールおよびジアシルグリセロールを主成分とするバイオディーゼル燃料に関する。
【選択図】 なし
Description
(1) 動植物油脂またはその廃食油とメタノールとを混合し、グリセリンが生成されない反応条件下で触媒を使用せずにメタノリシス反応を行うことを特徴とする、バイオディーゼル燃料の製造方法。
(2) 上記のグリセリンが生成されない反応条件が、反応温度が370〜500℃、反応圧力が20〜60 MPa、および反応時間が4〜12分間であることを特徴とする、上記(1)に記載の方法。
(3) 上記メタノリシス反応と並行して脂肪酸基の炭素鎖の分解反応を行うことを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の方法。
(4) 動植物油脂またはその廃食油とメタノールとを1:2〜2:1の体積比で混合することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 上記のメタノリシス反応が、適切な混合状態を維持できるハステロイ製の管状反応管内で行われることを特徴とする、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6) 脂肪酸メチルエステル、モノアシルグリセロールおよびジアシルグリセロールを主成分とするバイオディーゼル燃料。
1.出発物質
本発明におけるメタノリシス反応は、動植物油脂またはその廃食油とメタノールとの混合物を出発物質とする。本発明における植物油脂としては、例えばナタネ油、キャノーラ油、トウモロコシ油、大豆油、ヒマワリ油、または紅花油が挙げられるがこれらに限定されない。本発明における動物油脂としては、豚脂(ラード)または牛脂が挙げられるがこれらに限定されない。廃食油とは、家庭、レストラン、ファーストフード店、弁当製造工場等において調理に用いた後に劣化のために廃棄されることとなった動植物油脂を意味する。本発明に使用できる動植物油脂の廃食油としては、例えば天ぷら、トンカツ、フライドチキン等の調理に用いた揚げ油の廃棄品が挙げられるがこれらに限定されない。
本発明におけるメタノリシス反応は、グリセリンが生成されない反応条件下で触媒を使用せずに行う。
本発明においては、上記の反応条件を実現できる限りにおいて任意の反応容器内でメタノリシス反応を行うことができる。好ましくは、メタノリシス反応は、適切な混合状態を維持できるハステロイ製の管状反応管内で行われる。さらに好ましくは、メタノリシス反応は、内部まで均一に加熱することが可能であり、反応のための十分な長さを有し、適切な混合状態を維持できるハステロイ製の管状反応管内で行われる。超臨界反応装置において反応容器又は反応管の素材として通常用いられる金属としてはステンレス鋼、ハステロイ、インコネルが挙げられるが、本発明の方法にはハステロイ製であることが好ましい。なぜなら、ステンレス鋼では高温高圧に耐えられない可能性があり、インコネルでは反応が促進されてグリセリンが生成される可能性があるからである。ハステロイにはハステロイA、B、C、Fなど種々の組成のものが存在するが、いずれも本発明に使用することができる。典型的にはハステロイCを使用する。本発明に使用できるハステロイCの具体例としては三菱マテリアル株式会社製HC-22またはHC-276が挙げられる。「内部まで均一に加熱することが可能である管状反応管」とは、メタノリシス反応が均一に進行し得るように内部の温度条件をほぼ均一に維持できる管状反応管を意味する。「反応のための十分な長さを有する管状反応管」とは、適当な組成を有するバイオディーゼル燃料を得るのに必要な反応時間を確保するのに十分な長さを有する管状反応管を意味する。反応管が短すぎれば十分な反応時間が確保されずにメタノリシス反応が十分に進行しないため、適当な組成を有するバイオディーゼル燃料が得られない。「適切な混合状態を維持できる管状反応管」とは、グリセリンを副産物として生成することなく、メタノリシス反応が均一に進行する混合状態を維持できる管状反応管を意味し、より具体的には、攪拌手段(スタティックミキサー等)によらずに超臨界流体自体の流動により混合状態を維持できる管状反応管を指す。一般的な攪拌手段を用いた場合は攪拌が強くなりすぎる傾向があり、攪拌が強ければ副産物としてグリセリンが生成する傾向があるからである。より好ましくは、メタノリシス反応は、ハステロイ製の、内径1.8mm〜7.0mm、長さ0.5m〜15m、内容積14ml〜600mlの管状反応管内で行う。該管状反応管は任意の状態で使用することができ、例えば、直線状であっても、コイル状に巻かれていても、又はつづら折状に折り畳まれていてもよい。典型的には、メタノリシス反応は、ハステロイC製の内径1.8mm、長さ8m、内容積20mlの、コイル状に巻かれた管状反応管内で行う。
本発明の方法により製造されるバイオディーゼル燃料は、好ましくは脂肪酸メチルエステルが40〜60重量%、モノアシルグリセロールが10〜30重量%、ジアシルグリセロールが5〜20重量%、その他の脂肪族化合物が5〜20重量%、トリアシルグリセロールが1重量%未満、グリセリンが1重量%未満の割合で含有されるものである。ここで「その他の脂肪族化合物」とは、上述のようにメタノリシス反応中に生成されたグリセリンが更に反応を受けて例えばOH基がメチル基と置換されるなどした場合のグリセリンに由来する脂肪族化合物、上述のように長鎖脂肪酸基が中鎖脂肪酸基に変換された場合に生じる「切れ端」(例えば、炭素数が6〜12個程度の炭化水素、脂肪酸、脂肪族アルコール)、及びその他の原因で発生する遊離脂肪酸を含む脂肪族化合物の総称である。
2 動植物油脂用送液ポンプ
3 原料タンク2(メタノール)
4 メタノール用送液ポンプ
5 予熱管
6 予熱管ヒーター
7 反応管
8 反応管用ヒーター
9 冷却管
10 排圧弁
11 減圧タンク
12 減圧ポンプ
13 余剰メタノール回収ライン
14 冷却器(メタノール回収装置)
15 バイオディーゼル燃料吐出口
Claims (6)
- 動植物油脂またはその廃食油とメタノールとを混合し、グリセリンが生成されない反応条件下で触媒を使用せずにメタノリシス反応を行うことを特徴とする、バイオディーゼル燃料の製造方法。
- 上記のグリセリンが生成されない反応条件が、反応温度が370〜500℃、反応圧力が20〜60 MPa、および反応時間が4〜12分間であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 上記メタノリシス反応と並行して脂肪酸基の炭素鎖の分解反応を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 動植物油脂またはその廃食油とメタノールとを1:2〜2:1の体積比で混合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 上記のメタノリシス反応が、適切な混合状態を維持できるハステロイ製の管状反応管内で行われることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 脂肪酸メチルエステル、モノアシルグリセロールおよびジアシルグリセロールを主成分とするバイオディーゼル燃料。
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