WO2021124443A1 - 発電システム - Google Patents
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- WO2021124443A1 WO2021124443A1 PCT/JP2019/049381 JP2019049381W WO2021124443A1 WO 2021124443 A1 WO2021124443 A1 WO 2021124443A1 JP 2019049381 W JP2019049381 W JP 2019049381W WO 2021124443 A1 WO2021124443 A1 WO 2021124443A1
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
Definitions
- the present invention relates to a power generation system driven by using Crude palm oil (Crude palm oil, abbreviated as CPO) as a fuel, and particularly in an oil palm fruit squeezing plant, which is a raw material of CPO, of CPO for shipping. It is related to a power generation system that can supply the electricity required at an oil mill using a part of it without CO2.
- Crude palm oil Corude palm oil, abbreviated as CPO
- CPO Crude palm oil
- Palm oil is a vegetable oil obtained from a plant called "oil palm", and a fruit cluster weighing about 30 kg has hundreds to about 2,000 fruits, and palm crude oil (CPO) is squeezed out from the flesh of the fruit. Palm kernel oil (PKO for short) is squeezed out.
- Palm oil produces 8 to 10 times more per unit area than soybean oil and rapeseed oil, and has the highest production of vegetable oils. Due to the effects of the palm oil production increase system in recent years and the improvement of oil extraction technology, the production volume is increasing, and it is attracting attention as a renewable energy source that is a measure to prevent global warming other than edible.
- Patent Document 1 discloses an invention of a fuel oil supply device for a diesel engine, which can use refined CPO, which is a high pour point vegetable oil, as a fuel for a diesel engine.
- biodiesel fuel to generate the electric power required at the oil mill installed near the palm plantation, and from a technical and economic point of view to embody this.
- the palm oil refinery is located far from the oil refinery, so the horizontal holding cost And the weight of the processing cost as biodiesel fuel became large, and it was found that there was a cost problem.
- the inventors of the present application thought that if a part of the CPO produced at the palm oil squeezing factory could be used as fuel for the diesel power generation equipment, the electric power situation and cost could be improved. ..
- the CPO squeezed from the pericarp of palm fruit contains fibrous and gum (phospholipids) called mesocarp fiber, and sand and metals are mixed in during the oil extraction process. ..
- These impurities can cause the filters in the fuel supply system to be blocked, and sand and metals in particular can cause abnormal wear of the fuel injection pump, sink liner and pison ring, and dirt on the exhaust system. Deteriorate engine performance. Therefore, in order to use CPO as a fuel for diesel engines, it is necessary to sufficiently remove these mesocarp fibers, gums (phospholipids), sand and metals as a fuel pretreatment.
- An object of the present invention is to provide a low-cost power generation system driven by using CPO as a fuel in order to solve the above-mentioned conventional problems. More specifically, the fruit of Abra palm, which is a raw material of CPO. The purpose of this oil mill is to provide a power generation system that can supply necessary power at low cost by using a part of palm crude oil for shipping.
- the power generation system is A storage tank for storing vegetable crude oil and A settling tank connected to the storage tank via an oil supply pipe and an oil return pipe, A degumming device that sends vegetable crude oil from the settling tank, It has a power generation facility operated by degumming crude oil obtained from vegetable crude oil by the degumming device. A part of the vegetable crude oil in the storage tank is sent from the oil feeding pipe to the settling tank, and the supernatant of the vegetable crude oil settled in the settling tank is sent to the degumming device and settled in the settling tank. It is characterized in that the sedimented portion of the plant crude oil is returned from the oil return pipe to the storage tank, and the power generation facility is operated by the degumming crude oil supplied from the degumming device to generate power.
- the power generation system according to claim 2 is the power generation system according to claim 1.
- Plant crude oil is stored up to the upper liquid level in the sedimentation tank and allowed to stand for a certain period of time to perform sedimentation treatment.
- the supernatant of the vegetable crude oil from the upper liquid level to the intermediate liquid level is sent to the degumming device. It is characterized by returning the sedimentation of vegetable crude oil from the intermediate liquid level to the lower liquid level to the storage tank.
- the power generation system according to claim 3 is the power generation system according to any one of claims 1 and 2.
- the settling tank is provided with a plurality of units.
- the operation of sending the supernatant of the plant crude oil from some of the sedimentation tanks to the degumming device and performing the sedimentation treatment of the plant crude oil in the other sedimentation tanks is alternated by exchanging the partial sedimentation tank and the other sedimentation tanks. It is characterized by executing in.
- the power generation system according to claim 4 is the power generation system according to any one of claims 1 to 3.
- the degumming device A mixer that mixes vegetable crude oil and water to produce mixed crude oil, A hydration tank connected to the mixer to store mixed crude oil, A centrifuge connected to the hydration tank to separate water and impurities from the mixed crude oil to produce degummed crude oil. A clean tank for storing de-gum crude oil, It is characterized by having.
- the power generation system according to claim 5 is the power generation system according to any one of claims 1 to 4.
- the power generation facility includes an engine and a generator driven by the engine, and is characterized in that the electric power generated by the generator is supplied to a consumer including the power generation system.
- the power generation system according to claim 6 is the power generation system according to any one of claims 2 to 5.
- a suction device that sucks the supernatant of the vegetable crude oil between the upper liquid level and the intermediate liquid level and sends it to the degumming device, and a suction device provided below the intermediate liquid level to add the vegetable crude oil. It is characterized by being provided with a heater for heating.
- the power generation system According to the power generation system according to claim 2.
- the supernatant and sediment of the vegetable crude oil are separated at the position of the liquid level, and the supernatant of the vegetable crude oil from the upper liquid level to the intermediate liquid level is sent to the degumming device, and the vegetable crude oil from the intermediate liquid level to the lower liquid level is sent.
- the sedimented portion of the plant By returning the sedimented portion of the plant to the storage tank, foreign matter can be removed from the crude plant oil and power generation using a part of the crude plant oil can be performed at the same time.
- the power generation system According to the power generation system according to claim 3. While multiple sedimentation tanks are provided and the supernatant of vegetable crude oil is sent from some sedimentation tanks to the degumming device, the other sedimentation tanks perform sedimentation treatment of the vegetable crude oil, and this operation is performed on some sedimentation tanks and others.
- the sedimentation tanks can be switched alternately. For this reason, by appropriately setting the capacities of the settling tank and the pump that feeds the plant crude oil, it is possible to secure a standing time for sufficient settling treatment of the plant crude oil and to obtain the amount required for the degumming device. Vegetable crude oil can be continuously pumped if necessary.
- a mixer mixes vegetable crude oil and water to produce mixed crude oil, stores it in a hydration tank, centrifuges the mixed crude oil in the hydration tank to separate water and impurities, and produces degumulated crude oil to generate electricity.
- Degummed crude oil to be sent to the facility can be stored in a clean tank.
- the electric power generated by the generator can be supplied not only to the power generation system but also to other consumers.
- the heater provided below the intermediate liquid level heats the plant crude oil, convection occurs at the upper part of the settling tank due to the difference in density of the liquefied plant crude oil, and the supernatant of the plant crude oil is sucked in by the suction device and removed. Although it is reliably sent to the gum device, convection of vegetable crude oil is unlikely to occur at the bottom of the settling tank, so that the effect of efficiently settling impurities to the bottom of the settling tank can be surely obtained.
- This embodiment relates to a power generation system 1 provided with a degumming device 2 for removing gum (phospholipids) and the like from CPO, which is a plant crude oil, by hydration treatment.
- CPO which is a plant crude oil
- a part of CPO for shipment is reformed by the degumming device 2 to produce degummed crude oil, which is used as fuel.
- By generating electricity it is possible to cover at least a part of the electric power used in the oil mill 3 and the like.
- FIG. 1 is a conceptual diagram of the power generation system 1 of the embodiment.
- the lower half of FIG. 1 schematically shows a plantation 4 for cultivating oil palm fruits, which is a raw material for CPO, and an oil mill 3 (equipment or process thereof) installed adjacent to the plantation 4.
- the upper half of FIG. 1 schematically shows a CPO refining plant 5 to which the CPO produced at the oil mill 3 is transported.
- the oil palm fruits harvested in the plantation 4 are transported by truck to the oil mill 3.
- the collected fruit bunches are steamed to inactivate the enzyme (inactivation step 6), and the fruits are crushed with an oil squeezing machine to squeeze the oil (oil extraction step 7).
- This squeezed oil is palm crude oil (CPO) as vegetable crude oil, and is stored in the storage tank 10.
- CPO stored in the storage tank 10 is generally transported by truck or the like to a CPO refining plant 5 located away from the plantation 4 and the oil mill 3, refined, and RBDPO (refined palm olein) and RBDPS (refined palm).
- Stea will be biodiesel fuel and will be shipped to consumers by truck.
- the CPO of the storage tank 10 is connected to the settling tank 13 by the oil supply pipe 11 and the oil return pipe 12.
- the CPO When the CPO is allowed to stand in the settling tank 13, impurities are settled and separated from the supernatant.
- the bottom CPO containing impurities is returned to the storage tank 10 by the oil return pipe 12, and the upper CPO, which is the supernatant, is sent to the degumming device 2.
- the CPO is hydrated by the degumming device 2 and centrifuged together with impurities to become degummed crude oil, which is sent to the diesel engine 16 of the power generation facility 15.
- the diesel engine 16 driven by the degummed crude oil drives the generator 17, and the electric power generated by the generator 17 is distributed to the consumers in the oil mill 3 by the distribution equipment 18. Consumers include the manufacturing equipment provided in the inactivation process 6 and the oil extraction process 7, as well as the personnel working in the oil extraction plant 3.
- FIG. 2 is a conceptual diagram of the degumming device 2 included in the power generation system 1 of the embodiment.
- the CPO sent from the settling tank 13 (see FIG. 1) is agitated and mixed with hot water by the mixer 20 to become mixed crude oil, which is stored in the hydration tank 21.
- the mixed crude oil in the hydration tank 21 can be returned to the upstream side of the mixer 20 via the mixer return pipe 22, and if such a circulation path is used, the mixer is a device that operates at high speed. 20 can be operated without stopping.
- the mixer return pipe 22 from the mixed crude oil in the hydration tank 21 may be connected downstream from the position where the hot water is added.
- the hydration tank 21 is connected to the centrifuge 24 by a pipe 23.
- the mixed crude oil sent from the hydration tank 21 to the centrifuge 24 separates and removes gum, mesocarp fiber, sand, metal, etc., and the resulting degummed crude oil is a CPO clean tank. Stored at 25. Unwanted components removed from the mixed crude oil are discharged as sludge and the like.
- the CPO clean tank 25 is connected to the upstream side (specifically, the hydration tank 21) of the centrifuge 24 by the centrifuge return pipe 26, and the degummed crude oil exceeds the specified storage capacity in the clean tank 25.
- the overflow amount can be returned to the hydration tank 21, and if such a circulation path is used, the centrifuge 24, which is a device operated at high speed, can be operated without stopping.
- FIG. 3 is a piping configuration diagram of the storage tank 10 and the settling tank 13.
- the power generation system 1 of this embodiment includes one storage tank 10 and two sedimentation tanks 13.
- An oil supply pipe 11 that sends CPO out of the storage tank 10 is connected to the bottom of the storage tank 10.
- An oil supply pump 27 is provided in the oil supply pipe 11, and the downstream side of the oil supply pump 27 is branched into two hands, and the upper portions of the two settling tanks 13 and 13 are provided via the switching valves 28 and 28, respectively. It is connected to the.
- an oil return pipe 12 is connected to the upper part of the storage tank 10 in order to receive the CPO in the storage tank 10.
- An oil return pump 29 is provided in the oil return pipe 12, and the upstream side of the oil return pump 29 is branched into two hands, and the bottoms of the two settling tanks 13 and 13 are branched via the switching valves 28 and 28, respectively. It is connected to the.
- a transfer pipe 31 is connected to each bottom of the two sedimentation tanks 13 via transfer valves 30 and 30, respectively.
- the two transfer pipes 31 and 31 are merged into one, and the transfer pump 32 is attached.
- the transfer pipe 31 on the downstream side of the transfer pump 32 is connected to a degumming device 2 (see FIG. 5) described later.
- a suction device 33 is provided inside the settling tank 13.
- the suction device 33 sucks in the supernatant of CPO between the upper liquid level (100% capacity liquid level position) and the intermediate liquid level (50% capacity liquid level position) of the settling tank 13 and sends it out to the transfer pipe 31. ..
- FIGS. 4A and 4B Details of the suction device 33 are shown in FIGS. 4A and 4B.
- the suction device 33 includes a plurality of guide rods 34 erected in the settling tank 13 and a cylindrical and bellows-shaped expansion pipe 35 that expands and contracts along the guide rods 34.
- the suction device 33 keeps the CPO supernatant in the settling tank 13. The minute is sucked in and the oil is sent to the degumming device 2.
- the liquid level detection switch 38 detects the intermediate liquid level L50
- the oil supply to the degumming device 2 is stopped and the settling tank 13 is switched.
- the oil is returned to the storage tank 10 of the oil refinery 3, and the remaining CPO having a capacity of 50% in which impurities are settled is stored in the oil refinery 3 by the oil return pump 29 and the oil return pipe 12. Return the oil to the tank 10.
- the oil return pump 29 is stopped, the oil supply pump 27 is started, and the CPO for the settling tank 13 is started.
- the oil feeding pump 27 is stopped when the liquid level of the settling tank 13 reaches the upper liquid level L100.
- a main heater 39 for heating the CPO is provided below the intermediate liquid level (the position of the liquid level having a capacity of about 40%). Since CPO has low thermal conductivity characteristics, by providing the main heater 39 at the liquid level position where the capacity of the settling tank 13 is about 40%, convection due to the density difference is generated only in the upper part of the settling tank 13, and the settling tank 13 Mesocarp fiber and metal components are likely to settle in the lower part of the.
- an emergency spare heater 40 is provided below the main heater 39.
- FIG. 5 is a piping configuration diagram of the degumming device 2 provided downstream of the settling tank 13.
- a mixer 20 is connected to the downstream side of the transfer pipe 31 provided with the transfer pump 32 (see FIG. 3) via a heater 41 and a check valve 42.
- the degumming device 2 has a hot water tank 43.
- the hot water tank 43 can store the required temperature and amount of hot water by the hot water heater 44 and the float valve 45.
- the hot water tank 43 is connected to the transfer pipe 31 on the upstream side of the mixer 20 via the hot water pipe 47 provided with the hot water supply pump 46 and the check valve 42.
- the mixer 20 uniformly mixes the hot water sent from the hot water tank 43 and the CPO, hydrates the gum (phospholipid) in the CPO to generate mixed crude oil, and sends the mixed crude oil to the hydration tank 21 via the transfer pipe 31. ..
- the hydration tank 21 is a tank for storing mixed crude oil, and has a main heater 39, a spare heater 40, and a liquid level detection switch 38 for controlling the liquid level position.
- the upstream end of the mixer return pipe 22 that returns the mixed crude oil of the hydration tank 21 to the upstream side of the mixer 20 is connected to the height of the intermediate liquid level of the hydration tank 21.
- the downstream end of the mixer return pipe 22 is connected to the transfer pipe 31 slightly upstream of the position where the hot water pipe 47 is connected.
- a return pump 49 is provided in the middle of the mixer return pipe 22.
- the upstream side of the transfer pipe 31 having the manual valve 50a in the middle is connected to the outlet at the bottom of the hydration tank 21, and the downstream side of the transfer pipe 31 has the centrifugal pump 51. It is connected to the centrifuge 24.
- the centrifuge 24 separates and removes contaminants such as gum, mesocarp fiber, sand, and metal from the mixed crude oil and discharges them as sludge, and also transfers the cleaned CPO (degaming crude oil) to the transfer pipe. Oil is sent to the clean tank 25 via 31.
- an oil-water separator is installed to separate the water, and the remaining phospholipids are completely removed by using the heat of the exhaust gas of the engine, and PKS (palm) is used. -By mixing with curlnel shell) and turning it into fuel, it is possible to prevent the generation of untreated waste.
- PKS palm
- the clean tank 25 is a tank for storing degummed crude oil sent from the centrifuge 24, and has a main heater 39 and a suction heater 53. Further, the clean tank 25 includes a suction device 33 and a liquid level detection switch 38 having the same configuration as that provided in the settling tank 13, and can send the degummed crude oil to the diesel engine equipment. An upstream side of a centrifuge return pipe 26 for returning an overflow amount of degummed crude oil exceeding the specified capacity of the tank to the upstream side of the centrifuge 24 is connected to the upper part of the clean tank 25.
- the downstream side of the centrifuge return pipe 26 may be connected to the position closest to the inlet of the centrifuge 24, but in this embodiment, it is connected to the hydration tank 21.
- the centrifuge 24, which is a high-speed rotating machine is a high-speed rotating machine by appropriately returning the degummed crude oil to the hydration tank 21 and circulating it according to the consumption amount of the degummed crude oil.
- the upstream side of the cleaning pipe 54 is connected to the bottom of the clean tank 25.
- a manual valve 50b as a cleaning valve is provided in the middle of the cleaning pipe 54.
- the downstream side of the cleaning pipe 54 is connected to the middle of the transfer pipe 31 from the hydration tank 21 to the centrifuge 24.
- the suction heater 53 of the clean tank 25 is provided at a connection portion between the cleaning pipe 54 and the clean tank 25, and warms the degummed crude oil in which impurities have settled and easily sucks the degumming crude oil from the cleaning pipe 54. I am trying to put it out.
- the contaminants settled on the bottom of the clean tank 25 can be sucked out of the clean tank 25 and removed by the centrifuge 24 by opening and closing the manual valve 50b. It is possible to reduce the load on the fuel filter on the power generation facility 15 side, which is the destination.
- the power generation system 1 can be controlled by a control unit (not shown) or manually.
- the main heater 39 is installed at the position of the liquid level having a capacity of about 40% from the bottom surface of the settling tank 13, and about 50 from the position of the upper liquid level having a capacity of 100%.
- the supernatant of CPO is sucked up to the position of the intermediate liquid level of% by the suction device 33 and sent to the degumming device 2 in the subsequent stage.
- the liquid level detection switch 38 of the settling tank 13 detects the positions of the upper liquid level L100, the intermediate liquid level L50, and the lowermost liquid level.
- each settling tank 13 should be at least four times the maximum daily fuel consumption, and oil transfer to transfer CPO from the storage tank 10 of the refinery 3 to the settling tank 13.
- the pump capacity of the pump 27 is 6 times or more the maximum fuel consumption
- the pump capacity of the return pump 29 that returns the CPO from the settling tank 13 to the storage tank 10 of the oil refinery 3 is also the maximum fuel consumption.
- the discharge amount should be 6 times or more of.
- the operation method of the settling tank 13 will be described with reference to FIG.
- a control device (not shown) sends back the CPO from the storage tank 10 to the oil supply pump 27 and the settling tank 13 to the storage tank 10.
- the oil pump 29 is controlled to start and stop as follows.
- the capacity of the settling tank 13 is reduced from 100% liquid level height (upper liquid level) L100 to 50% liquid level height (intermediate liquid level) L50, it is responsible for CPO oil supply.
- the settling tank 13 is switched to the other settling tank 13.
- the settling tank 13 that had been used until then stopped oil feeding, and the bottom position of the storage tank 10 of the oil mill 3 until the liquid level of the residual oil in the settling tank 13 reached the lowest position (lowest liquid level).
- the CPO is returned to the oil, and the supernatant CPO above the storage tank 10 of the oil mill 3 is newly replenished until the liquid level reaches 100% of the liquid level of the other settling tank 13 (upper liquid level L100).
- the capacity of the settling tank 13 and the capacity of the oil supply pump 27 are 100% capacity of the CPO by returning the remaining 50% capacity of CPO after supplying oil up to 50% capacity and switching the settling tank 13. It is preferable to set the replenishment to the position so that it can be replenished in less than one day.
- the sedimentation tank 13 that has stopped oil supply can have a standing time of one day or more, so that impurities can be removed. It can be reliably settled.
- the CPO since the storage capacity of the CPO is large because the two settling tanks 13 are provided, the CPO can be constantly supplied to the degumming device 2 described later, and the generator of the diesel engine equipment can be used. It is continuously driven, and electric power can be constantly distributed to the manufacturing equipment and the like in the oil mill 3.
- Convection should be less likely to occur at the bottom of the settling tank 13. Furthermore, by using the suction device 33 that floats on the CPO and moves up and down, only the supernatant of the CPO is used as fuel, and the portion containing a large amount of precipitate with a capacity of 50% or less is not used, and the mixture is returned to the storage tank 10 of the oil mill 3. , Efficient foreign matter removal was achieved.
- the operation method of the degumming device 2 will be described with reference to FIG.
- the capacity of the transfer pump 32 (see FIG. 3, the same applies hereinafter) that sends CPO from the settling tank 13 to the degumming device 2 shall be about three times or more the maximum fuel consumption.
- the liquid level detection switch 38 installed in the hydration tank 21 detects the height of the upper liquid level of 100% capacity and the height of the intermediate liquid level of 50% capacity, and stops the transfer pump 32 from the settling tank 13. And start control is performed, and the supernatant CPO in the settling tank 13 is supplied to the hydration tank 21 via the mixer 20 of the degumming device 2 by the suction device 33 installed in the settling tank 13.
- the transfer pump 32 that sends CPO from the settling tank 13 to the degumming device 2 is stopped.
- the return pump 49 installed in the mixer return pipe 22 is started, and the mixer 20 continuously operates. Since the check valve 42 is installed in the wake position of the return pump 49 in the mixer return pipe 22, the transfer pump 32 from the settling tank 13 is started, and the return pump 49 of the mixer return pipe 22 is stopped. Even if there is, a short circuit from the settling tank 13 to the hydration tank 21 does not occur.
- the transfer pipe 31 is connected to the transfer pipe 31 so that backflow from the hydration tank 21 to the settling tank 13 does not occur.
- a check valve 42 is provided between the transfer pump 32 and the connection position of the mixer return pipe 22.
- hot water for hydrating the gum (phospholipid) in the CPO is supplied, and the CPO and the hot water are uniformly mixed in the mixer 20.
- hot water is supplied to the mixer 20 in order to efficiently perform degumming and simultaneously remove mesocarp fiber (mesocarp fiber), metal content, sand, etc. mixed in the CPO.
- the supply pump 46 is interlocked with the transfer pump 32 to control the flow rate so that the amount of hot water is about 10% of the supply capacity of the CPO.
- the hydration tank 21 installed in the wake of the mixer 20 has a tank capacity of at least twice the maximum daily fuel consumption so that the hydration reaction of the gum (phospholipid) in the CPO is completely carried out. It is preferable to ensure a sufficient hydration time.
- the capacity of the centrifuge pump 51 provided in the centrifuge 24 shall be three times or more the maximum fuel consumption. Since the upper part of the clean tank 25 and the hydration tank 21 are connected by the centrifuge return pipe 26, the liquid level position of the hydration tank 21 is 100% by the liquid level detection switch 38 installed in the hydration tank 21. When the capacity is reached, the transfer pump 32 is stopped, and when the liquid level drops to the liquid level position of 50% capacity, the transfer pump 32 is started again to stop the centrifuge pump 51 and the centrifuge 24.
- the CPO can be circulated in the circulation path from the hydration tank 21 to the centrifuge 24 and the clean tank 25 without any need for continuous operation.
- the manual valve 50a installed in the transfer pipe 31 connecting the outlet of the hydration tank 21 and the centrifugal pump 51 is always open, and the manual valve 50b provided in the cleaning pipe 54 connected to the bottom of the clean tank 25 is always closed. To do. When cleaning the bottom of the clean tank 25 once or several times a month, close the manual valve 50a installed upstream of the centrifuge pump 51 and open the manual valve 50b provided in the cleaning pipe 54. By doing so, the water and impurities accumulated at the bottom of the clean tank 25 can be removed by the centrifuge 24, and the maintenance of the clean tank 25 can be easily performed. Since the two manual valves 50a and 50b are used infrequently, they are manually operated, and a solenoid valve or the like that can be remotely controlled may be used depending on the method of use.
- the gum content is about 3%, so that the degumming treatment is generally performed by adding an equal amount of water, but this embodiment is the target.
- the CPO to be used contains metal components, sand, etc. in addition to gum, the amount of water to be added is about 10 with respect to the amount of CPO to be degummed in order to efficiently remove these at the same time in the degumming treatment.
- the volume was increased to%, and the volume of the hydration tank 21 was increased so that the hydration reaction was completely carried out so that the hydration time could be sufficiently taken.
- the palm fruit refinery 3 is located far away from the CPO refining plant 5 that manufactures RBDPO (refined palm olein), RBDPS (refined palm steer), and biodiesel fuel, so that CPO refining is performed.
- RBDPO refined palm olein
- RBDPS refined palm steer
- biodiesel fuel biodiesel fuel
- the power that can be used for the power of the inactivation step 6 and the oil squeezing step 7 and the living energy of the workers can be generated and supplied at the oil mill 3 at low cost.
- the diesel engine 16 may be stopped when the demand for electric power is low, and in that case, the CPO is not consumed.
- devices that operate at high speed such as the mixer 20 and the centrifuge 24, are preferably continuously operated as much as possible. Therefore, in the degumming device 2 of the present embodiment, the centrifuge return pipe 26 is provided in the clean tank 25, and the mixer return pipe 22 is provided in the hydration tank 21 to circulate the CPO in the degumming device 2. , The mixer 20 and the centrifuge 24 can be continuously operated without stopping. As a result, the degumming device 2 including these high-speed machines, whose frequent stops are likely to lead to troubles, can be stably operated.
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
【課題】アブラヤシの果実の搾油所において、出荷用のパーム原油(CPO) の一部を用いて低コストで必要な電力を供給できる発電システムを提供する。 【解決手段】発電システム1は、CPO の貯蔵タンク10と、貯蔵タンクに送油配管11及び返油配管12を介して接続された沈降タンク13と、沈降タンクからCPO が送られる脱ガム装置2と、脱ガム装置で得られた脱ガム原油で運転される発電設備15を有する。貯蔵タンクのCPO の一部を沈降タンクに送る。沈降タンクで沈降処理されたCPO の上澄み分を脱ガム装置に送り、沈降タンクで沈降処理されたCPO の沈降分を返油配管から貯蔵タンクに戻す。脱ガム装置から供給された脱ガム原油で発電設備を運転して搾油所の電力需要を賄う。
Description
本発明は、クルードパームオイル(Crude palm oil(パーム原油)、略してCPO)を燃料として駆動される発電システムに係り、特にCPOの原料であるアブラヤシの果実の搾油所において、出荷用のCPOの一部を用いて搾油所にて必要な電力をCO2 フリーで賄うことができる発電システムに関するものである。
パーム油は「アブラヤシ」という植物から採れる植物油であり、30kg程もある果房には数百~約2000個もの果実がついており、その果肉からパーム原油(CPO)が絞り出され、その種からはパーム核油( Palm kernel oil、略してPKO)が絞り出される。
パーム油は大豆油やナタネ油と比べ単位面積当たり8~10倍もの生産量があり、植物油の中で一番の生産量を有している。近年のパーム油増産体制の効果および油の抽出技術の向上により、その生産量は増大傾向にあり、食用以外では地球温暖化防止対策となる再生可能エネルギ源として注目されている。
果房は幹から切り離されるとすぐに酵素による分解が始まってしまうため、品質を落とさないためにプランテーションの近隣の搾油工場に運ばれ、搾油工場では集めた果房を蒸して酵素の不活性化を行い、果実を潰して油を搾る。この絞られた油がパーム原油(CPO)である。
下記特許文献1は、高流動点植物油である精製されたCPOを、ディーゼル機関の燃料として使用できるディーゼル機関の燃料油供給装置の発明を開示している。
パーム油の主要生産国はインドネシア、マレーシアであり、両国で全世界の生産量の80%以上を占めており、プランテーションはスマトラ島、カリマンタン島およびパプア島などに集中している。しかし、現時点では搾油所所在地での電力事情が悪く、搾油所では化石燃料を使用したディーゼル機関での自家発電で賄われているものが多い。
ところが、近年、インドネシア、マレーシアでは、化石燃料の使用を制限する大統領令が出され、燃料油としてバイオディーゼルフューエルの使用が制度化された。
そこで、本願発明者等は、パームプランテーションの近隣に設置された搾油工場で必要とされる電力をバイオディーゼルフューエルで発電することを考え、これを具体化するために技術的・経済的な見地から検討を行なった。その結果、パーム油精製工場でパーム油を精製して得られるバイオディーゼルフューエルを搾油工場で使用するためには、パーム油精製工場が搾油工場から遠距離に設置されている関係から、横持ち費およびバイオディーゼルフューエルとしての処理費用のウエートが大きくなり、コスト的な問題があることが分かった。
そこで、本願発明者等は、パーム油搾油工場において、自工場で製造するCPOの一部をディーゼル発電装置の燃料として使用することが出来れば、電力事情およびコストの改善が図れることになると考えた。
しかしながら、パームヤシの果実の中果皮から絞られるCPOには、メソカープファィバと呼ばれる繊維質やガム質(リン脂質)が含まれており、さらに砂や金属分が搾油工程で混入している。これ等の夾雑物は、燃料供給系統に設けられたフィルタを閉塞させる原因となり、特に砂や金属分は、燃料噴射ポンプ、シンリンダライナおよびピスンリングの異常摩耗や排気系統の汚れの原因となって機関性能を劣化させる。従って、CPOをディーゼル機関の燃料として用いるためには、燃料の前処理としてこれらメソカープファィバ、ガム質(リン脂質)、砂および金属分を充分に除去する必要がある。
本発明は、上述した従来の問題点を解決するため、CPOを燃料として駆動される低コストな発電システムを提供することを目的としており、より具体的には、CPOの原料であるアブラヤシの果実の搾油所において、出荷用のパーム原油の一部を用いて低コストで必要な電力を供給することができる発電システムを提供することを目的としている。
請求項1に記載された発電システムは、
植物原油が貯蔵される貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに送油配管及び返油配管を介して接続された沈降タンクと、
前記沈降タンクから植物原油が送られる脱ガム装置と、
前記脱ガム装置によって植物原油から得られた脱ガム原油で運転される発電設備を有し、
前記貯蔵タンクの植物原油の一部を前記送油配管から前記沈降タンクに送り、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の沈降分を前記返油配管から前記貯蔵タンクに戻し、前記脱ガム装置から供給された脱ガム原油により前記発電設備を運転して発電を行うことを特徴としている。
植物原油が貯蔵される貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに送油配管及び返油配管を介して接続された沈降タンクと、
前記沈降タンクから植物原油が送られる脱ガム装置と、
前記脱ガム装置によって植物原油から得られた脱ガム原油で運転される発電設備を有し、
前記貯蔵タンクの植物原油の一部を前記送油配管から前記沈降タンクに送り、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の沈降分を前記返油配管から前記貯蔵タンクに戻し、前記脱ガム装置から供給された脱ガム原油により前記発電設備を運転して発電を行うことを特徴としている。
請求項2に記載された発電システムは、請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記沈降タンクに上位液面まで植物原油を貯留して一定時間静置することで沈降処理を行い、
上位液面から中間液面までの植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送り、
中間液面から下位液面までの植物原油の沈降分を貯蔵タンクに戻すことを特徴としている。
前記沈降タンクに上位液面まで植物原油を貯留して一定時間静置することで沈降処理を行い、
上位液面から中間液面までの植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送り、
中間液面から下位液面までの植物原油の沈降分を貯蔵タンクに戻すことを特徴としている。
請求項3に記載された発電システムは、請求項1~2のいずれかに記載の発電システムにおいて、
前記沈降タンクは複数基が備えられており、
一部の沈降タンクから植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに他の沈降タンクでは植物原油の沈降処理を行う操作を、前記一部の沈降タンクと前記他の沈降タンクを入れ替えて交互に実行することを特徴としている。
前記沈降タンクは複数基が備えられており、
一部の沈降タンクから植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに他の沈降タンクでは植物原油の沈降処理を行う操作を、前記一部の沈降タンクと前記他の沈降タンクを入れ替えて交互に実行することを特徴としている。
請求項4に記載された発電システムは、請求項1~3のいずれかに記載の発電システムにおいて、
前記脱ガム装置は、
植物原油と水を混合して混合原油を生成するミキサーと、
前記ミキサーに接続されて混合原油を貯める水和タンクと、
前記水和タンクに接続されて混合原油から水と不純物を分離して脱ガム原油を生成する遠心分離機と、
脱ガム原油を貯めるクリーンタンクと、
を備えることを特徴としている。
前記脱ガム装置は、
植物原油と水を混合して混合原油を生成するミキサーと、
前記ミキサーに接続されて混合原油を貯める水和タンクと、
前記水和タンクに接続されて混合原油から水と不純物を分離して脱ガム原油を生成する遠心分離機と、
脱ガム原油を貯めるクリーンタンクと、
を備えることを特徴としている。
請求項5に記載された発電システムは、請求項1~4のいずれかに記載の発電システムにおいて、
前記発電設備は、エンジンと当該エンジンによって駆動される発電機を有し、前記発電機によって発電された電力を、前記発電システムを含む需要家に供給することを特徴としている。
前記発電設備は、エンジンと当該エンジンによって駆動される発電機を有し、前記発電機によって発電された電力を、前記発電システムを含む需要家に供給することを特徴としている。
請求項6に記載された発電システムは、請求項2~5のいずれかに記載の発電システムにおいて、
前記沈降タンクの内部には、上位液面と中間液面の間にある植物原油の上澄み分を吸い込んで前記脱ガム装置に送る吸込み装置と、中間液面より下方に設けられて植物原油を加温するヒータとが設けられたことを特徴としている。
前記沈降タンクの内部には、上位液面と中間液面の間にある植物原油の上澄み分を吸い込んで前記脱ガム装置に送る吸込み装置と、中間液面より下方に設けられて植物原油を加温するヒータとが設けられたことを特徴としている。
請求項1に記載された発電システムによれば、
植物原油に含まれるメソカープファイバ、金属分および砂等の異物は沈降タンク内で効率よく沈降するので、その沈降分は使用せずに貯蔵タンクに戻すことにより、効率的な異物除去ができ、タンク内にある植物原油の上澄み分だけを燃料として使用して発電を行なうことができる。
植物原油に含まれるメソカープファイバ、金属分および砂等の異物は沈降タンク内で効率よく沈降するので、その沈降分は使用せずに貯蔵タンクに戻すことにより、効率的な異物除去ができ、タンク内にある植物原油の上澄み分だけを燃料として使用して発電を行なうことができる。
請求項2に記載された発電システムによれば、
沈降タンクに上位液面まで植物原油を貯留して一定時間静置することで異物を沈降タンク内で効率よく沈降させる沈降処理を確実に行なうことができるとともに、確実な沈降処理を行なった上で、植物原油の上澄み分と沈降分を液面の位置で切り分け、上位液面から中間液面までの植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送り、中間液面から下位液面までの植物原油の沈降分を貯蔵タンクに戻すことにより、植物原油からの異物の除去と、植物原油の一部を用いた発電を、同時に行なうことができる。
沈降タンクに上位液面まで植物原油を貯留して一定時間静置することで異物を沈降タンク内で効率よく沈降させる沈降処理を確実に行なうことができるとともに、確実な沈降処理を行なった上で、植物原油の上澄み分と沈降分を液面の位置で切り分け、上位液面から中間液面までの植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送り、中間液面から下位液面までの植物原油の沈降分を貯蔵タンクに戻すことにより、植物原油からの異物の除去と、植物原油の一部を用いた発電を、同時に行なうことができる。
請求項3に記載された発電システムによれば、
複数基の沈降タンクを設け、一部の沈降タンクから植物原油の上澄み分を脱ガム装置に送る間、他の沈降タンクでは植物原油の沈降処理を行い、この操作を一部の沈降タンクと他の沈降タンクを交互に切り替えて実行することができる。このため、沈降タンク及び植物原油を給送するポンプの各容量を適宜に設定することにより、植物原油について十分な沈降処理を行なえる静置時間を確保するとともに、脱ガム装置に必要な量の植物原油を必要であれば連続して給送することができる。
複数基の沈降タンクを設け、一部の沈降タンクから植物原油の上澄み分を脱ガム装置に送る間、他の沈降タンクでは植物原油の沈降処理を行い、この操作を一部の沈降タンクと他の沈降タンクを交互に切り替えて実行することができる。このため、沈降タンク及び植物原油を給送するポンプの各容量を適宜に設定することにより、植物原油について十分な沈降処理を行なえる静置時間を確保するとともに、脱ガム装置に必要な量の植物原油を必要であれば連続して給送することができる。
請求項4に記載された発電システムによれば、
ミキサーで植物原油と水を混合して混合原油を生成し、これを水和タンクに貯め、水和タンクの混合原油を遠心分離機にかけて水と不純物を分離して脱ガム原油を生成し、発電設備に送る脱ガム原油をクリーンタンクに貯めることができる。
ミキサーで植物原油と水を混合して混合原油を生成し、これを水和タンクに貯め、水和タンクの混合原油を遠心分離機にかけて水と不純物を分離して脱ガム原油を生成し、発電設備に送る脱ガム原油をクリーンタンクに貯めることができる。
請求項5に記載された発電システムによれば、
発電機によって発電した電力を、発電システムだけでなく、それ以外の需要家にも供給することができる。
発電機によって発電した電力を、発電システムだけでなく、それ以外の需要家にも供給することができる。
請求項6に記載された発電システムによれば、
中間液面より下方に設けられたヒータが植物原油を加温することにより、沈降タンクの上部では液化した植物原油の密度差によって対流が生じ、植物原油の上澄み分は吸込み装置によって吸い込まれて脱ガム装置に確実に送られるが、沈降タンクの底部では植物原油の対流が起こりにくいため、夾雑物が沈降タンクの底部に効率的に沈降する効果が確実に得られる。
中間液面より下方に設けられたヒータが植物原油を加温することにより、沈降タンクの上部では液化した植物原油の密度差によって対流が生じ、植物原油の上澄み分は吸込み装置によって吸い込まれて脱ガム装置に確実に送られるが、沈降タンクの底部では植物原油の対流が起こりにくいため、夾雑物が沈降タンクの底部に効率的に沈降する効果が確実に得られる。
本発明の実施形態を図1~図5を参照して説明する。
この実施形態は、植物原油であるCPOから水和処理によってガム質(リン脂質)等を除去する脱ガム装置2を備えた発電システム1に関するものである。この発電システム1は、CPOの原料であるアブラヤシの果実の搾油所3において、出荷用のCPOの一部を脱ガム装置2で改質して脱ガム原油を製造し、これを燃料に用いて発電することにより、搾油所3等で使用する電力の少なくとも一部を賄うことができる。
この実施形態は、植物原油であるCPOから水和処理によってガム質(リン脂質)等を除去する脱ガム装置2を備えた発電システム1に関するものである。この発電システム1は、CPOの原料であるアブラヤシの果実の搾油所3において、出荷用のCPOの一部を脱ガム装置2で改質して脱ガム原油を製造し、これを燃料に用いて発電することにより、搾油所3等で使用する電力の少なくとも一部を賄うことができる。
まず、図1及び図2を参照して発電システム1の概要を説明する。
図1は実施形態の発電システム1の概念図である。図1の下半分は、CPOの原料であるアブラヤシの果実を栽培するプランテーション4と、このプランテーション4に隣接して設置された搾油所3(その設備または工程)を模式的に示している。図1の上半分は、搾油所3で生産されたCPOの搬送先となるCPO精製工場5を模式的に示している。
図1は実施形態の発電システム1の概念図である。図1の下半分は、CPOの原料であるアブラヤシの果実を栽培するプランテーション4と、このプランテーション4に隣接して設置された搾油所3(その設備または工程)を模式的に示している。図1の上半分は、搾油所3で生産されたCPOの搬送先となるCPO精製工場5を模式的に示している。
図1に示すように、プランテーション4で収穫されたアブラヤシの果実は、トラックで搾油所3に運ばれる。搾油所3では、集めた果房を蒸して酵素の不活性化を行い(不活性化工程6)、搾油機で果実を潰して油を搾る(搾油工程7)。この絞られた油が、植物原油としてのパーム原油(CPO)であり、貯蔵タンク10に貯蔵される。貯蔵タンク10に貯蔵されたCPOは、一般的にプランテーション4及び搾油所3から離れた場所にあるCPO精製工場5にトラック等で運ばれ、精製され、RBDPO(精製パームオレイン) 、RBDPS(精製パームステアリン) 、バイオディーゼルフューエルとなり、需要家に向けてトラック等で出荷される。
図1に示すように、貯蔵タンク10のCPOは、送油配管11及び返油配管12によって沈降タンク13と接続されている。CPOは、沈降タンク13において静置されることで夾雑物が沈降し、上澄み分と分離される。夾雑物を含む底部のCPOは返油配管12で貯蔵タンク10に戻され、上澄み分である上部のCPOは脱ガム装置2に送られる。CPOは、脱ガム装置2でガム質成分が水和され夾雑物とともに遠心分離されて脱ガム原油となり、発電設備15のディーゼルエンジン16に送られる。脱ガム原油で駆動されるディーゼルエンジン16が発電機17を駆動し、発電機17が発電した電力は、配電設備18によって搾油所3内の需要家に配電される。需要家には、不活性化工程6及び搾油工程7に設けられた製造設備の他、搾油所3内で働く人員も含む。
図2は、実施形態の発電システム1が備える脱ガム装置2の概念図である。図2に示すように、沈降タンク13(図1参照)から送られたCPOはミキサー20で温水と攪拌混合されて混合原油となり、水和タンク21に貯蔵される。水和タンク21の混合原油は、ミキサー戻り配管22を介してミキサー20の上流側に戻すことができるようになっており、このような循環路を利用すれば、高速運転される機器であるミキサー20を停止することなく運転できる。なお、図2中の経路R1に示すように、水和タンク21の混合原油からのミキサー戻り配管22は、温水を加える位置よりも下流に接続してもよい。
図2に示すように、水和タンク21は配管23によって遠心分離機24に接続されている。水和タンク21から遠心分離機24に送られた混合原油は、ガム質、メソカープファィバ、砂および金属分等を分離・除去され、その結果得られた脱ガム原油はCPOのクリーンタンク25に貯蔵される。混合原油から除去された不要成分は、スラッジ等として排出される。CPOのクリーンタンク25は、遠心分離機戻り配管26によって遠心分離機24の上流側(具体的には水和タンク21)に接続されており、クリーンタンク25で規定貯容量を越えた脱ガム原油のオーバーフロー分を水和タンク21に戻すことができるようになっており、このような循環路を利用すれば、高速運転される機器である遠心分離機24を停止することなく運転できる。
次に、図3~図5を参照して脱ガム装置2を含む発電システム1の具体的な構造及び作用を詳細に説明する。まず、脱ガム装置2にCPOを供給するための設備のより具体的な構造を中心に説明する。
図3は貯蔵タンク10及び沈降タンク13の配管構成図である。図3に示すように、この実施形態の発電システム1は、1基の貯蔵タンク10と、2基の沈降タンク13を備えている。貯蔵タンク10の底部には、貯蔵タンク10の外にCPOを送り出す送油配管11が接続されている。送油配管11には送油ポンプ27が設けられており、送油ポンプ27の下流側は2手に分岐し、それぞれ切替弁28,28を介して2基の沈降タンク13,13の各上部に接続されている。また、貯蔵タンク10の上部には、貯蔵タンク10にCPOを受け入れるため返油配管12が接続されている。返油配管12には返油ポンプ29が設けられており、返油ポンプ29の上流側は2手に分岐し、それぞれ切替弁28,28を介して2基の沈降タンク13,13の各底部に接続されている。
図3に示すように、2基の沈降タンク13の各底部には、それぞれ移送弁30,30を介して移送配管31が接続されている。2本の移送配管31,31は、合流して1本になり、移送ポンプ32が取り付けられている。移送ポンプ32の下流側の移送配管31は、後述する脱ガム装置2(図5参照)に接続されている。
図3に示すように、沈降タンク13の内部には吸込み装置33が設けられている。吸込み装置33は、沈降タンク13の上位液面(容量100%の液面位置)と中間液面(容量50%の液面位置)の間にあるCPOの上澄み分を吸い込み、移送配管31に送り出す。図4A及び図4Bに吸込み装置33の詳細を示す。図4A及び図4Bに示すように、吸込み装置33は、沈降タンク13内に立設された複数本のガイド棒34と、ガイド棒34に沿って伸縮する円筒形で蛇腹状の伸縮管35と、伸縮管35の上端の開口に取り付けられたフロート(浮き)36を有している。フロート36と伸縮管35の開口との間には、液面付近のCPOが流入する隙間がある。伸縮管35の下端は、沈降タンク13の底面に取り付けられた円筒状の固定部37に固定されている。固定部37は、沈降タンク13の壁を貫通した移送配管31に接続連通している。従って、伸縮管35の上端の開口から流入したCPOは、伸縮管35と固定部37を経て、移送ポンプ32により移送配管31から後述する脱ガム装置2に送られる。また、図4に示すように、沈降タンク13の内部には、上位液面(容量100%の液面位置)L100(図4A参照)と中間液面(容量50%の液面位置)L50(図4B参照)を検知できる液面検知スイッチ38が設けられている。
液面検知スイッチ38が、図4Aに示すように上位液面L100を検出してから、図4Bに示すように中間液面L50を検出するまで、吸込み装置33は沈降タンク13内のCPOの上澄み分を吸込んで脱ガム装置2に送油する。液面検知スイッチ38が中間液面L50を検出した時点で、脱ガム装置2への送油を停止し、沈降タンク13の切り替えを行う。これと同時に、搾油所3の貯蔵タンク10への返油を開始し、夾雑物が沈降している50%容量の残りのCPOを、返油ポンプ29及び返油配管12によって搾油所3の貯蔵タンク10に返油する。さらに液面検知スイッチ38が下位位置(図示しないが例えば残りのCPOが20%容量の場合)を検出した時点で返油ポンプ29を停止し、送油ポンプ27を始動して沈降タンク13に対するCPOの送油を開始し、沈降タンク13の液面が上位液面L100になった時点で送油ポンプ27を停止する。
図3に示すように、沈降タンク13の内部には、中間液面より下方(容量が約40%の液面位置)に、CPOを加温する主ヒータ39が設けられている。CPOは熱伝導特性が低いため、沈降タンク13の容量が約40%の液面位置に主ヒータ39を設けることにより、沈降タンク13の上部のみに密度差による対流が生じるようにし、沈降タンク13の下部にメソカープファィバや金属分などが沈降し易いようになっている。なお、沈降タンク13内には、前記主ヒータ39の下方に非常用の予備ヒータ40が設けられている。
図5は沈降タンク13の下流に設けられた脱ガム装置2の配管構成図である。図5に示すように、移送ポンプ32(図3参照)が設けられた移送配管31の下流側には、ヒータ41と逆止弁42を介してミキサー20が接続されている。また、脱ガム装置2は温水タンク43を有している。温水タンク43は、温水ヒータ44とフロートバルブ45によって必要な温度と量の温水を貯えることができる。そして、温水タンク43は、温水供給ポンプ46と逆止弁42が設けられた温水配管47を経て、ミキサー20の上流側の移送配管31に接続されている。ミキサー20は、温水タンク43から送られる温水とCPOを均一に混合し、CPO中のガム質(リン脂質)を水和させて混合原油を生成し、移送配管31を経て水和タンク21に送る。
図5に示すように、水和タンク21は混合原油を貯蔵するタンクであり、主ヒータ39及び予備ヒータ40並びに液面位置の管理のため液面検知スイッチ38を有している。水和タンク21の中間液面の高さには、水和タンク21の混合原油をミキサー20の上流側に戻すミキサー戻り配管22の上流側端部が接続されている。ミキサー戻り配管22の下流側端部は、移送配管31中、温水配管47が接続されている位置よりもやや上流側に接続されている。ミキサー戻り配管22の中途には、戻しポンプ49が設けられている。
図5に示すように、水和タンク21の底部の出口には、手動バルブ50aを中間に有する移送配管31の上流側が接続されており、この移送配管31の下流側は遠心分離ポンプ51を有する遠心分離機24に接続されている。遠心分離機24は、混合原油からガム質、メソカープファイバ、砂、金属分などの夾雑物を分離・除去してスラッジとして排出し、また清浄化されたCPO(脱ガム原油)を、移送配管31を介してクリーンタンク25へ送油する。なお、遠心分離機24からのスラッジについては、油水分離装置を設置して水を分離し、残ったリン脂質については機関の排気ガスの熱を利用して完全に水分を除去し、PKS(パーム・カールネル・シェル)と混合して燃料化することにより、未処理廃棄物の発生を防止することができる。なお、図5に示した例では、遠心分離機24は1ユニットのみが図示されているが、分岐配管52にて示すように、複数ユニットの遠心分離機24(図示せず)を並列的に設け、混合原油の清浄化を効率化してもよい。
図5に示すように、クリーンタンク25は遠心分離機24から送られた脱ガム原油を貯蔵するタンクであり、主ヒータ39及びサクションヒータ53を有している。また、クリーンタンク25は、沈降タンク13が備えていたものと同様の構成である吸込み装置33と液面検知スイッチ38を備えており、脱ガム原油をディーゼルエンジン設備に送ることができる。クリーンタンク25の上部には、タンクの規定容量を越えた脱ガム原油のオーバーフロー分を遠心分離機24の上流側へ戻す遠心分離機戻り配管26の上流側が接続されている。遠心分離機戻り配管26の下流側は、遠心分離機24の入口の直近位置に接続してもよいが、この実施形態では水和タンク21に接続されている。このような遠心分離機戻り配管26によれば、脱ガム原油の消費量等に応じて適宜に脱ガム原油を水和タンク21に戻して循環させることにより、高速回転機械である遠心分離機24を、前記ミキサー20と同様に停止させることなく連続運転し、遠心分離機24の起動・停止による短寿命化を回避することができる。
図5に示すように、クリーンタンク25の底部には、清掃用配管54の上流側が接続されている。清掃用配管54の中途には、清掃用バルブとしての手動バルブ50bが設けられている。清掃用配管54の下流側は、水和タンク21から遠心分離機24へ至る移送配管31の中途に接続されている。また、クリーンタンク25の前記サクションヒータ53は、清掃用配管54とクリーンタンク25の接続部に設けられており、夾雑物が沈降した脱ガム原油を加温して清掃用配管54から容易に吸い出せるようにしている。この清掃用配管54と手動バルブ50bによれば、手動バルブ50bの開閉によりクリーンタンク25の底部に沈降した夾雑物をクリーンタンク25外に吸い出して遠心分離機24で除去できるので、脱ガム原油の送り先である発電設備15側の燃料フィルタの負荷軽減を図ることができる。
次に、図3~図5を参照して発電システム1の運用方法の一例と、当該運用方法の一例における作用及び効果を中心に説明する。なお、発電システム1の制御は、図示しない制御部または手動により行なうことができる。
図3に示すように、発電システム1の前段においては、沈降タンク13の底面から約40%容量の液面の位置に主ヒータ39を設置し、100%容量の上位液面の位置から約50%の中間液面の位置まで、CPOの上澄みを吸込み装置33で吸い込み、後段の脱ガム装置2に送ることになっている。沈降タンク13の液面検知スイッチ38は、図4A及び図4Bに示すように、上位液面L100、中間液面L50及び最下段液面の各位置を検出する。沈降タンク13は2基あるので、各沈降タンク13の容量は、1日の最大燃料消費量の4倍以上の容量とし、搾油所3の貯蔵タンク10から沈降タンク13へCPOを移送する送油ポンプ27のポンプ容量は、最大燃料消費量の6倍以上の吐出量とし、さらに沈降タンク13から搾油所3の貯蔵タンク10へCPOを戻す返油ポンプ29のポンプ容量も同様に最大燃料消費量の6倍以上の吐出量とする。
沈降タンク13の運用方法を、図3を参照して説明する。
沈降タンク13内に設置された液面検知スイッチ38の検知結果に基づき、図示しない制御装置が、貯蔵タンク10からCPOを送り出す送油ポンプ27と、沈降タンク13から貯蔵タンク10へCPOを送り返す返油ポンプ29について、次のように始動及び停止制御を行う。沈降タンク13の容量が、100%の液面高さ(上位液面)L100から50%の液面高さ(中間液面)L50に減少するまで送油した時点で、CPOの送油を担う沈降タンク13を他方の沈降タンク13に切り替える。それまで使用していた沈降タンク13は送油を停止し、当該沈降タンク13内の残油の液面が最下段位置(最下位液面)になるまで搾油所3の貯蔵タンク10の底部位置にCPOを返油し、新たに搾油所3の貯蔵タンク10の上部の上澄みCPOを、他方の沈降タンク13の100%の液面高さ(上位液面L100)になるまで補給する。沈降タンク13の容量と送油ポンプ27の容量は、50%容量までを送油して沈降タンク13の切り替えを行なった後、残りの50%容量のCPOを返油してCPOの100%容量位置までの補給が1日以下でできるように設定することが好ましい。このようにすれば、2基の沈降タンク13を交互に切り替えて使用することで、送油を停止している方の沈降タンク13は1日以上の静置時間がとれるため、夾雑物をより確実に沈降させることができる。また、本実施形態では、2基の沈降タンク13を設けているためにCPOの貯容量が大きいので、後述する脱ガム装置2に常時CPOを供給することができ、ディーゼルエンジン設備の発電機を連続的に駆動し、搾油所3内の製造設備等に電力を常時配電することができる。
沈降タンク13内に設置された液面検知スイッチ38の検知結果に基づき、図示しない制御装置が、貯蔵タンク10からCPOを送り出す送油ポンプ27と、沈降タンク13から貯蔵タンク10へCPOを送り返す返油ポンプ29について、次のように始動及び停止制御を行う。沈降タンク13の容量が、100%の液面高さ(上位液面)L100から50%の液面高さ(中間液面)L50に減少するまで送油した時点で、CPOの送油を担う沈降タンク13を他方の沈降タンク13に切り替える。それまで使用していた沈降タンク13は送油を停止し、当該沈降タンク13内の残油の液面が最下段位置(最下位液面)になるまで搾油所3の貯蔵タンク10の底部位置にCPOを返油し、新たに搾油所3の貯蔵タンク10の上部の上澄みCPOを、他方の沈降タンク13の100%の液面高さ(上位液面L100)になるまで補給する。沈降タンク13の容量と送油ポンプ27の容量は、50%容量までを送油して沈降タンク13の切り替えを行なった後、残りの50%容量のCPOを返油してCPOの100%容量位置までの補給が1日以下でできるように設定することが好ましい。このようにすれば、2基の沈降タンク13を交互に切り替えて使用することで、送油を停止している方の沈降タンク13は1日以上の静置時間がとれるため、夾雑物をより確実に沈降させることができる。また、本実施形態では、2基の沈降タンク13を設けているためにCPOの貯容量が大きいので、後述する脱ガム装置2に常時CPOを供給することができ、ディーゼルエンジン設備の発電機を連続的に駆動し、搾油所3内の製造設備等に電力を常時配電することができる。
これ迄の本願発明者等による実験結果によれば、CPOを加熱して液化した状態で静置することで、CPO中の異物が効率良く沈殿することが確認されている。この結果に基づき、主ヒータ39により、沈降タンク13内の温度をCPOが完全液化する約60℃として1日以上静置すれば、メソカープファイバ、金属分および砂等の異物を確実に沈殿させる効果が得られる。しかしながら、沈降タンク13での加熱による対流により、沈殿効果が減少することが考えられるので、主ヒータ39の取付け位置は沈降タンク13の中間位置L50(図4B参照)またはこれよりもやや下方とし、沈降タンク13の底部に対流が起こりにくくするのがよい。さらにCPOに浮かんで昇降する吸込み装置33によってCPOの上澄み分のみを燃料として使用し、50%容量以下の沈殿物が多く含まれる部分は使用せず、搾油所3の貯蔵タンク10に戻すことにより、効率的な異物除去が達成できた。
脱ガム装置2の運用方法を、図5を参照して説明する。
沈降タンク13から脱ガム装置2へCPOを送る移送ポンプ32(図3参照、以下同じ。)の容量は、最大燃料消費量の約3倍以上の容量とする。水和タンク21内に設置した液面検知スイッチ38で、100%容量の上位液面の高さおよび50%容量の中間液面の高さを検出し、沈降タンク13からの移送ポンプ32の停止および起動制御を行い、沈降タンク13に設置された吸込み装置33により沈降タンク13内の上澄みCPOを脱ガム装置2のミキサー20経由で水和タンク21に供給する。
沈降タンク13から脱ガム装置2へCPOを送る移送ポンプ32(図3参照、以下同じ。)の容量は、最大燃料消費量の約3倍以上の容量とする。水和タンク21内に設置した液面検知スイッチ38で、100%容量の上位液面の高さおよび50%容量の中間液面の高さを検出し、沈降タンク13からの移送ポンプ32の停止および起動制御を行い、沈降タンク13に設置された吸込み装置33により沈降タンク13内の上澄みCPOを脱ガム装置2のミキサー20経由で水和タンク21に供給する。
水和タンク21内に設置した液面検知スイッチ38が100%容量の液面高さを検出すると、沈降タンク13から脱ガム装置2へCPOを送る移送ポンプ32が停止する。この時点で、ミキサー戻り配管22に設置された戻しポンプ49を起動し、ミキサー20は連続運転を行う。ミキサー戻り配管22には戻しポンプ49の後流位置に逆止弁42が設置されているので、沈降タンク13からの移送ポンプ32が起動し、ミキサー戻り配管22の戻しポンプ49が停止した状態であっても、沈降タンク13から水和タンク21へのショートサーキットが生じることはない。また、ミキサー戻り配管22の戻しポンプ49が起動し、沈降タンク13からの移送ポンプ32が停止した状態で、水和タンク21から沈降タンク13への逆流が生じないように、移送配管31には、移送ポンプ32とミキサー戻り配管22の接続位置との間に逆止弁42が設けられている。
ミキサー20の手前でCPO中のガム質(リン脂質)を水和させるための温水を供給し、ミキサー20でCPOと温水を均一に混合する。この際、脱ガムを効率的に行い、CPO中に混入しているメソカープファィバ(中果皮繊維質)、金属分および砂等を同時に除去するために、ミキサー20に温水を供給する温水供給ポンプ46は移送ポンプ32と連動させ、CPOの供給容量に対して温水の量が約10%容量となるように流量制御を行う。
温水配管47には逆止弁42が設けられているので、沈降タンク13からCPOを供給する移送ポンプ32が停止し、水和タンク21からのミキサー戻り配管22に設けられた戻しポンプ49が運転された場合でも、CPOが温水タンク43側に逆流することはない。
ミキサー20の後流に設置される水和タンク21は、CPO中のガム質(リン脂質)の水和反応が完全に行われるように、1日の最大燃料消費量の2倍以上のタンク容量とし、充分な水和時間を確保できるようにすることが好ましい。
遠心分離機24に設けられた遠心分離ポンプ51の容量は、最大燃料消費量の3倍以上の容量とする。クリーンタンク25の上部と水和タンク21は遠心分離機戻り配管26で接続されているので、水和タンク21内に設置した液面検知スイッチ38により、水和タンク21の液面位置が100%容量に達した時点で移送ポンプ32を停止し、50%容量の液面位置まで液面が下がった時点で再び移送ポンプ32を起動することにより、遠心分離ポンプ51および遠心分離機24を停止させることなく連続で運転し、水和タンク21から遠心分離機24およびクリーンタンク25への循環経路においてCPOを循環させることができる。
なお、クリーンタンク25からオーバーフローするCPOには空気が含まれているため、図2中の経路R2に示すように、直接遠心分離機24の上流に遠心分離機戻り配管26を接続するのは、遠心分離機24でのキャビテーションの発生等の可能性があるため、好ましくはない。但し、CPO中の空気を除去する手段を設ければその限りではない。
水和タンク21の出口と遠心分離ポンプ51を結ぶ移送配管31に設置した手動バルブ50aは常時開とし、クリーンタンク25の底部に接続された清掃用配管54に設けた手動バルブ50bは常時閉とする。月に1回または数回程度、クリーンタンク25の底部の清掃を行なう場合は、遠心分離ポンプ51の上流に設置した手動バルブ50aを閉とし、清掃用配管54に設けた手動バルブ50bを開とすることで、クリーンタンク25の底部に滞留した水分や夾雑物を遠心分離機24で除去することができ、クリーンタンク25のメンテナンスを容易に行なうことができる。なお、2つの手動バルブ50a,50bは使用頻度が低いことから手動としたものであり、使用方法に応じて遠隔操作が可能な電磁弁等を用いてもかまわない。
なお、通常のパーム油の脱ガム処理では、ガム質の含有量は約3%であることから、一般的には等量の水添加で脱ガム処理を行っているが、本実施形態が対象とするCPOにはガム質以外に金属成分及び砂等が含まれるので、脱ガム処理でこれらを同時に効率良く除去するために、添加する水分量を脱ガム処理するCPOの量に対して約10%容量と多めにするとともに、水和反応が完全に行われるように水和タンク21の容量を大きめにして水和時間を充分に取れるようにした。さらに水和タンク21の下部とミキサー20の上流側を結ぶミキサー戻り配管22を設置することで、ミキサー20と水和タンク21間の循環ラインを形成したので、水和タンク21の底部に滞留した分離水を再度ミキサー20に通すことで除去することができる。
以上説明したように、一般にパームフルーツの搾油所3は、RBDPO(精製パームオレイン) 、RBDPS(精製パームステアリン) 、バイオディーゼルフューエルを製造するCPO精製工場5から遠く離れた地にあるため、CPO精製工場5からバイオディーゼルフューエルの供給を受けることは困難であるが、脱ガム装置2を備えた実施形態の発電システム1によれば、搾油所3からCPO精製工場5に出荷するCPOの一部を用いて、不活性化工程6及び搾油工程7の動力及び作業員の生活エネルギ等に利用できる電力を搾油所3において低コストで発電・供給することができる。また、植物油での発電となるためCO2 フリーの扱いとなり、パーム油搾油工程でのCO2 排出削減に寄与する。
また、発電システム1では、電力の需要が少ない場合にはディーゼルエンジン16を停止させることがあり、その場合にはCPOは消費されない。ところが、ミキサー20及び遠心分離機24のような高速運転する装置は、なるべく連続運転することが好ましい。そこで本実施形態の脱ガム装置2では、クリーンタンク25に遠心分離機戻り配管26を設け、また水和タンク21にはミキサー戻り配管22を設けることにより、脱ガム装置2内でCPOを循環させ、ミキサー20及び遠心分離機24を停止させずに連続運転できるようにした。これにより、頻繁な停止がトラブルに繋がり易いこれら高速機械を含む脱ガム装置2を安定的に運用することができる。
1…発電システム
2…脱ガム装置
10…貯蔵タンク
11…送油配管
12…返油配管
13…沈降タンク
15…発電設備
16…ディーゼルエンジン
17…発電機
20…ミキサー
21…水和タンク
22…ミキサー戻り配管
24…遠心分離機
25…クリーンタンク
26…遠心分離機戻り配管
33…吸込み装置
39…沈降タンクの主ヒータ
50b…清掃用バルブとしての手動バルブ
54…清掃用配管
L100…CPOの上位液面
L50…CPOの中間液面
2…脱ガム装置
10…貯蔵タンク
11…送油配管
12…返油配管
13…沈降タンク
15…発電設備
16…ディーゼルエンジン
17…発電機
20…ミキサー
21…水和タンク
22…ミキサー戻り配管
24…遠心分離機
25…クリーンタンク
26…遠心分離機戻り配管
33…吸込み装置
39…沈降タンクの主ヒータ
50b…清掃用バルブとしての手動バルブ
54…清掃用配管
L100…CPOの上位液面
L50…CPOの中間液面
Claims (6)
- 植物原油が貯蔵される貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに送油配管及び返油配管を介して接続された沈降タンクと、
前記沈降タンクから植物原油が送られる脱ガム装置と、
前記脱ガム装置によって植物原油から得られた脱ガム原油で運転される発電設備を有し、
前記貯蔵タンクの植物原油の一部を前記送油配管から前記沈降タンクに送り、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに、前記沈降タンクで沈降処理された植物原油の沈降分を前記返油配管から前記貯蔵タンクに戻し、前記脱ガム装置から供給された脱ガム原油により前記発電設備を運転して発電を行う発電システム。 - 前記沈降タンクに上位液面まで植物原油を貯留して一定時間静置することで沈降処理を行い、
上位液面から中間液面までの植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送り、
中間液面から下位液面までの植物原油の沈降分を貯蔵タンクに戻す請求項1に記載の発電システム。 - 前記沈降タンクは複数基が備えられており、
一部の沈降タンクから植物原油の上澄み分を前記脱ガム装置に送るとともに他の沈降タンクでは植物原油の沈降処理を行う操作を、前記一部の沈降タンクと前記他の沈降タンクを入れ替えて交互に実行する請求項1~2のいずれかに記載の発電システム。 - 前記脱ガム装置は、
植物原油と水を混合して混合原油を生成するミキサーと、
前記ミキサーに接続されて混合原油を貯める水和タンクと、
前記水和タンクに接続されて混合原油から水と不純物を分離して脱ガム原油を生成する遠心分離機と、
脱ガム原油を貯めるクリーンタンクと、
を備える請求項1~3のいずれかに記載の発電システム。 - 前記発電設備は、エンジンと当該エンジンによって駆動される発電機を有し、前記発電機によって発電された電力を、前記発電システムを含む需要家に供給する請求項1~4のいずれかに記載の発電システム。
- 前記沈降タンクの内部には、上位液面と中間液面の間にある植物原油の上澄み分を吸い込んで前記脱ガム装置に送る吸込み装置と、中間液面より下方に設けられて植物原油を加温するヒータとが設けられた請求項2~5のいずれかに記載の発電システム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2019/049381 WO2021124443A1 (ja) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 発電システム |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/JP2019/049381 WO2021124443A1 (ja) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 発電システム |
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WO2021124443A1 true WO2021124443A1 (ja) | 2021-06-24 |
Family
ID=76477351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2019/049381 WO2021124443A1 (ja) | 2019-12-17 | 2019-12-17 | 発電システム |
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WO (1) | WO2021124443A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05117685A (ja) * | 1991-04-02 | 1993-05-14 | Fuji Oil Co Ltd | トリグリセリド油からの連続的脱ガム方法 |
JP2017096218A (ja) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | 株式会社 エムエムシーセンター | バイオディーゼル発電装置およびその運転方法 |
WO2019017259A1 (ja) * | 2017-07-17 | 2019-01-24 | 前田和幸 | 動植物油及び使用済み潤滑油を原料とする燃料製造装置及び燃料供給システムとそれを用いた燃料製造・供給方法 |
-
2019
- 2019-12-17 WO PCT/JP2019/049381 patent/WO2021124443A1/ja active Application Filing
Patent Citations (3)
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