バイオディーゼル（BDF）用の高性能減圧蒸留装置の開発を検討中です！！
今回は、BDF減圧蒸留装置の話題です。
最近一部で導入されつつあるバイオディーゼル（BDF）の蒸留装置の話題と多少の考察の紹介です。
通常、BDFは、原料油の性状把握をキチンと行い、適切な反応条件を守れば、それが従来のアルカリ法でも、最新の固体（酵素）触媒法であれ、BDF規格（JIS、ASTM、ENなど）以上の品質のBDFを継続的に常時製造することは、そう困難なことではありません。
ところが現実には海外で販売されているBDF製品でも、国内で製造されえいるBDFでも、品質規格以上の製品は多くない様です。
『品質規格に合うBDF製造ができないからと言う理由からBDF蒸留装置導入は危険である』
ことは、言うまでもありません。先ずは反応工程をキチンと行うことが先決です。
現状、国内で販売されている減圧蒸留装置）の課題は（一部だと思いますが。。。 ）、
１）蒸留装置（減圧蒸留）は、極めて高価です。毎時１００L程度（或は以下）の機械でも、1000万円を遥かに超える高価格です（能力比較で）。
２）現在国内市場で販売されている製品には、極端に蒸留残渣が多いものもある様です。
前段の反応添化率が低いと更に、残渣が増えます。3分の１以上が残渣であり、製品量は3分の２程度しか得られないと言う例も珍しくはありません。
３）蒸留法によるBDF製品の品質向上も期待できますが、…時には、
４）残渣は、蒸留時の高温状態で、長時間バッチ状態で曝されるので、他の用途には使えず、多くは廃棄物扱いの状態です。
生成グリセリン、石鹸分（個体触媒法は生成しない）に加えて、更に残渣を加えると、原料油（廃油）の５０％が廃棄物と言う計算も成り立ちます。
ECOを目的にBDF製造使用しているのでは？？とも思ってします。
５）この蒸留残渣量を減らすには、更に高温で蒸留すれば良い訳ですが、この場合はBDF製品の品質劣化（未反応成分、ポリマーなどの製品BDFへの混入、BDF製品の熱劣化）、及び残渣油の粘度上昇による蒸留機器の詰まり、保守・クリーニング作業増等となる様です。
６）多量の熱エネルギーを蒸留工程で使用する。熱エネルギーが増えれば、更に冷却用水、及びこの冷却塔設備も必要となります。熱の回収・有効利用がなされていません。
。。。。などです。
但し、適切な減圧蒸留技術・方式を使えば、上記の課題の多くは、解消、或は改善されます。
因みに、下記はオーストリアUIC社の蒸留データです。
確かに、１０％残渣、（動物油脂でBDFを製造する場合に問題となる）硫黄分、残留モノグリセリド（MGs）,グリセリン（要注意！国産蒸留装置は除去不可製品も）などの品質改善効果は優れています。加えて、冬季特性の目詰まり点（CFPP)の改善効果も３～９℃程度あるとの報告です。
下記の表の右側は、蒸留を行わないで得られた品質性状例です。
日本で話題の１０％残留炭素も０．０１も充分低い値です。転化率も９９％と高転化率ですので、当然かもしれませんが、…
但し、彼らの減圧蒸留方式は、国内製品とは全く異なります
。
。主なものは、
A)バッチ法ではなく、連続法であり、大型装置です。従って、価格も高い。
B)減圧レベルが、国産製品に比べて極低圧（高真空の絶対庄１０mmHg～０．００１mmHg）であるため、比較的低温でも充分蒸留できる。
C)蒸留装置内に留まるBDF液は、１時間単位ではなく１０秒以下と超短時間。
かつ蒸留操作が低温である為、熱劣化が少ない（殆どない）。
D）残渣量が少ない（２～１０％程度）。原料油、転化率により変わりうる。
国産では、グリセリンなどの除去も出来ない模様。。。。
蒸留装置は、基本的には、熱エネルギーを使い1塔では、低温側（BDF）と高温側（残渣）の両者に分離しかできません。
従って、BDFの蒸発温度以下の成分は全てBDF側に混入してしまいます。これらの分離には、蒸留塔の追加が必要となります。詰まり3成分なら２塔、4成分なら、３塔構成と言った具合です。
下記は、オーストラリアFT-Technologies社の製品です。
2個の丸い部分が蒸留塔部分ですが、遠心分離器＋分子蒸留（Molecular Distillation)技術を組み合わせた装置で、毎時６００～1000Kg程度の蒸留能力があります。
蒸留性能的には優れていますし、極めてコンパクト化ですが、価格はAUS$１．３M（１億円強）と高価です。通常分子蒸留装置は、このクラスの製造能力だと高さ５～６mもあり、室内設置は難しい場合もあります。
尚、小型の毎時１００kg、２００kg程度の装置もあります。
この能力で最低でも４０００～５０００万、,300kg,400kg程度で8000万円はします。
予算があれば、実績のあるこれらの製品を購入すれば、リスクもなく、優れたBDF製品ができます。
同様に、下記は米国のMyers Vacuum社の類似の分子蒸留装置です。
このタイプは最大毎時４００Lb（１８０kg）のものです。
或は、Artisan社のRotothermと言う製品フロー（横型Thin Film Evaporation技術)もあります。
次は
資金的にそこまではとても無理！！
と言う多くの方向けの紹介です。
機能的には大差なく、少なくとも国産の減圧蒸留装置の諸課題を解決すべく、新たな蒸留装置の設計を始めています。詳細は非公開です。。。。
まだドラフト段階ですが、下記がその公開フロー例です。
設計目標は、下記です
。
。１）毎時２００～３００L程度の連続減圧蒸留装置を目指しています。
目標価格は1000万円程度、出来ればそれ以下、最悪でも1500万円は超えない。
。他の生産能力でも勿論実現可能ですが、価格は変動します。
メタノール回収・乾燥工程（水分除去）後の粗BDFなら2塔構成となります。
更に、低沸点成分の除去も不要な程の粗BDFなら1塔構成まで、簡略化可能となります。
３）エネルギー回収を徹底的に図り、エネルギー使用を極力抑えたECO設計です。
４）滞留時間低減化と蒸留の低温度化を図ります。熱劣化も抑えます。
５）製品純度を保ちつつ、残渣量は極力減らす工夫です。
６）反応側はアルカリ法であれば、MSR方式の反応後に接続できます。
酵素触媒方式（連続式が基本、バッチでも）でも同様ですが、この場合は理想的なプロセスと成りえると思います。残渣を再度反応原料油として循環使用する予定ですので、蒸留残渣は殆ど発生しないと思います。
７）最近、BDFの蒸留法が注目されている理由は、原料油多様化・低コスト化と高品質・低硫黄軽油との比較から、BDF製品 品質規格以上の製品が要求されつつあります。この様な場合は、汎用の精製技術である減圧蒸留法が有力となります。
８）今後、詳細設計で、フロー図も変更されると思います。
。。。。。。と言うことで、
今回は、超高速MSR反応装置、酵素触媒CP法等の高純度精製装置、減圧蒸留方式の話題でした。
興味のある方は、直接ご連絡ください。
では、また。。。。
Joe.H
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