Ｓｔａｔｉｃ－Ｍｉｘｅｒ利用の連続バイオディーゼル(BDF)・プロセス全工程の紹介です！！
下記のＢｌｏｇ記事の最後の項で、Ｄry－Ｐｒｏｃｅｓｓ(無水)法で使う標準的な塔(タワー）とＳｔａｔｉｃ－Ｍｉｘｅｒを組み合わせたバイオディーゼル(BDF)反応・分離製造プロセス・フローを紹介しました。
更に、この塔（小改造を含む）を連続的に7（８）本を繋げると完璧なバイオディーゼル（ＢＤＦ）製造フローが出来あがることも紹介ました。
そこで今回は、その全体プロセス・フロー工程図の概略の紹介です
。
。上記、Ｂｌｏｇで述べた様に、６インチ（（１５ｃｍ）の内径、高さ(塔長）52インチ（１３２ｃｍ）の塔を標準状態で、或いは少改造で使用します。
先ず、最初のフローは原料油（WVO)前処理工程(ＧＰＴ；Ｇｌｙｃｅｒｉｎｅ Ｐｒｅ－Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）、及び2段反応・分離工程（ＳＲ－１/２：Ｒｅａｃｔｏｒ／Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）です。
この2段反応・分離工程部分については、既に紹介済です
同様に、祖BDFも必用に応じリサイクル出きる様に考えています。
これら3工程は、殆ど同じ機器構成となっています。
但し、ヒーター（ＨＴ－１/２/３）やＳｔａｔｉｃ－Ｍｉｘｅｒ（ＳＸ-1/2/３）のサイズは異なり、各段で最適化されたものを使用します。
また、図ー２の乾燥工程の高温BDFを図ー３のDry-Processへ流す為には、冷却する必要があります。常温の原料油（WVO）との熱交換で熱回収（HE)を行います。この熱回収は、メタノール回収コンデンサーとも行う様になっています。
尚、攪拌はＳtatic-Mixer以外の高額・高級器具でも、類似品でも構いませんが、安価な標準製品のＳtatic-Ｍixerを使っています。
連続法では、原料油（WHO）とメトキシドの混合比率の管理が最重要項目ですので、ポンプは通常のタイプとは異なるMetering-Pumpを使用すると伴に、最低限の流量計も設置して有ります。
【添付 図ー１】
両者の手法は殆ど同じですが、蒸留温度が異なります。 必用温度までの加熱は、リボイラー（Ｒeb-1&2)で行われます。
乾燥工程では、１１０～１２０℃程度まで加熱されますが、次工程のDｒｙ－Processは40～４５℃程度まで冷却します。
図－１で示す様に、グリセリン前処理工程（ＧＰＴ）の入口の原料油（WVO）の流れは、熱交換で余熱され(一方は冷却され）、次の加熱器（ＨＴ－１）で、更に定温まで加熱されます。
これにより最初の工程のグリセリン前処理工程（ＧＰＴ）の加熱量を減少でき、省エネ(エコ）化されています。
尚、常温WVOによる熱回収だけでは、温度が充分下がりきれない場合は、水冷却の追加が必用となります。
【添付 図ー２】
最後は、ＢＤＦ精製工程(ＤＲ-1/２）であり、ＤＲＹ－Ｐｒｏｃｅｓｓ法(無水法）で行います。
２本の塔の前者は吸着塔、後者はイオン交換塔です。通常フィルターの他、低温特性改善用（３段）を使う場合もあります。
但し、イオン交換樹脂の能力から、後段は10インチ（２５ｃｍ）の塔、或いは、6インチ（１５ｃｍ）であれば、2本並列（ＤＲ－２＆３）運転で行います。
前者の場合は7本の塔,後者であれば、8本の塔構成となります。
吸着剤の交換時、或いはイオン交換樹脂の再生洗浄時は、装置全体の停止となります。各1本のバックアップ塔を追加で、完璧に長期の連続運転が可能となります。
【添付 図ー３】
以上、Ｓｔａｔｉｃ－ＭｉｘｅｒとＤｒｙ－Ｐｒｏｃｅｓｓ塔(タワー）を繋ぎ合わせた日産１８００Ｌのバイオディーゼル（ＢＤＦ）製造装置の全体フローでした。
塔径、塔長及び Ｓtatic-Mixerサイズ等を、適宜選択することにより、どの様な能力（Ｃapacity)のＢＤＦ装置でも設計可能となります。
因みに、内径を12インチ（３０cm)に拡大すれば、日産７～７２００Ｌが生産可能です(７時間運転なら2100L)。同様に、10インチ（２５．４cm)なら、日産５０００Ｌ程度です。
更に、大型を言うことであれば、内径１６インチ（４１ｃｍ）なら、日産１２０００～１３０００Lの生産は可能です。
余り得策では有りませんが、内径を小さくすれば、日産１８００Ｌ以下でも可能です。
5インチ（１３cm)なら、日産１２５０Ｌ程度です(7時間運転なら、３６０Ｌ）。
尚、プロット的には、6インチ塔、8本で１ｍ Ｘ １．５ｍものスペースが有れば、充分すぎるくらいのコンパクトさです。
上記のフローの一部を変更した代替フロー案もあります。
次に、主なものを示します。
１）中間静置タンクを設け、乾燥塔を使わない方法
図ー１から図ー２のメタノール回収まで、連続的に処理し、メタノール回収処理（MRT等）済のBDFを中間タンクへ高温のまま導き、中間タンク内で乾燥空気によるバブリング処理を最低８時間（４時間バブリング、４時間沈降処理）行う方法。
この場合は、乾燥工程（DRT,HE等）全体は省略できます。
処理済BDFをポンプ（別と設置）で再度引き、図ー３のDry-Process処理工程に移ります。
昼間８時間運転の場合は、中間タンクは１個で良いが、連続運転の場合は、２個必要となります。中間タンク容量は最低６００L＋程度が必要です。
２）図ー２の乾燥工程を蒸留法から吸着塔に変更する方法
米国でしばしば採用方法で加熱脱水乾燥法（DRT)ではなく、吸着剤を使う方法。
加熱エネルギー不要となり（品質劣化もない）、図ー３のDry-Processの前に１塔の吸着充填塔を、同一構成で設置するだけです。
総て標準的塔構成で改造不要で、脱水吸着剤を詰めるだけです。イオン交換樹脂と同様、再生処理を行えば、何回かは使えます。
乾燥工程を総て除外（省略）する場合も有り得るが、あまりお勧めはできません。
３）メタノール回収を減圧下で行う方法
常圧法の塔頂温度は６５℃程度であるが、減圧下では５０℃程度まで下げて行う場合が多い。
減圧蒸留の方が、メタノール回収量は効率的であるが、エネルギー的には、真空ポンプの使用電力を含めて考えると、得策かどうか疑問である。
但し、減圧蒸留法では、BDFの加熱による品質劣化は防げるので、可能であれば減圧蒸留法が望ましい。
この場合も、中間タンク案なら１）と同様となる。
連続で次工程を処理する場合は、加圧用ポンプを追加する必要がある。
4)アルカリ2段法に変わり、酸（Acid)+アルカリ（Base)法で行う方法
設備構成は、アルカリ法の1段目と殆ど同じです。但し、問題点は、反応速度が1桁遅いので、連続プロセスでは、約10倍の塔が必要です(少なくとも、6インチではなく、12インチ以上）、それとメタノール＋硫酸触媒注入ポンプが別と必要となります。この様な高酸価油は、日本では少ない様です。
５）原料（WVO)の前処理を他の方法で行う場合
原料油（WVO)の酸価が低ければ、グリセリン前処理を省略して、フィルター処理と脱水処理程度で済ませることも可能です。脱水処理は、Coalescer(凝集）機能付フィルター処理か、脱水吸着剤処理法でも対応可能です。
後者の場合、標準的なDry-Process塔に吸着剤をつめて、WVOを通すだけです。又、前者の場合は、フィルターと類似ですが、フィルター材質が異なるだけです。
或いは、大型で本格的な装置は、タンク式の製品もあります。
液・液分離用のCoalescerでは、PaLL社製品が特に有名です。BDFとグリセリンとを分離する場合、遠心分離機等のエネルギーを使わずに、省エネ分離するCoalescer製品を発売しています。
詳細は下記を参照下さい。
勿論、油（WVO)から水分や固形分（ゴミ)の分離でも使えます。
通常は、これらの各工程を別工程として、バッチ方式なら時間をズラシテ、連続方式なら別装置で順に行うのが通常方式です。
今回紹介の新方式（及び以前紹介した連続方式）は、（バッチ方式では無理ですが、）連続方式なら可能となる2工程の統合化でした（Reactor/Separator)。
つまり、1)反応(Reaction)工程と２）グリセリン分離（Separation)工程を1工程行う方式でした。
それでは、他の組み合わせ、例えば、
１）反応と、3)メタノール回収工程とを同時に1工程で行う方法等はないのでしょうか？？
連続方式なら、実は可能で有効な連続方式の一つだと思います。
その内に、概要フローを紹介します
。
。では、３）メタノール回収をしつつ、４）精製工程の同時処理はどうでしょうか？
微量のメタノールは吸着処理可能ですが、回収までは、無理だと思います。
これも、何とかなりそうです
。反応も数分以内の見込みです。
。反応も数分以内の見込みです。エネルギー的に効率か、どうか詳細は未検討ですが。。。。。
エステル交換反応を短時間で終了できれば、石鹼反応は1桁遅い並行反応なので、生成量も抑えられ、４）精製工程も簡略化できます。
尚、酸触媒とアルカリ触媒の2工程を、1工程で固体触媒で行う研究は公表されています。実証プラントも完成しようとしています。エネルギー効率や触媒の長期使用が問題ないか?など詳細は不明ですが、。。。
皆様も、この様な工程の統合、簡略化を考えられたこと無いですか？？
Blogの一般公開情報は以上です。詳細設計仕様は、一般公開はしていません。
エコな（超）高転化率BDF装置をお考えでしたら、直接お問い合わせ下さい。
本方法は、（超）高転化率に加え、恐らく如何なる既存プロセスより低設備投資で、コンパクト、かつエネルギー的にも効率的プロセスであろうと思います。
ご参考までに。。
では、また。。。。
Ｊｏｅ．Ｈ
追伸）
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