专利名称：柴油发动机燃料的生产方法
技术领域：
本发明涉及从不是矿物油如石油、软木或天然气的物质生产柴油发动机燃料的方法，特别地涉及从包括鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物的废油生产柴油发动机燃料的方法。
背景技术：
在地球上燃烧的化石燃料或矿物油如石油、软木或天然气等的储量事实上有限，采用近年的速率挖掘和使用它们，担忧它们会在几十年内耗尽。
另一方面，仅在日本，废料如捕捉和在用于食品，饲料或肥料之后的鱼等的排放量据称为每年10,000,000-15,000,000吨，在全世界，推想要排放以上物质的至少10倍或更多。这种鱼废料的一部分被进一步机械压榨以制备固体或粉末，和用作驯养动物的饲料或用于农作物生长的肥料。
在许多地方在海上处理压榨鱼废料时产生的废液体，但它成为海洋污染的原因。由于全球环境保护意识的增强，在许多国家禁止鱼废料在海上这样处理。因此，鱼废料在海上的处理现在在许多国家被禁止，使得目前的状况是相关的公司或集团受如何处理鱼废料的困扰。
在禁止鱼废料在深海处理之后，一个例子是将在压榨鱼废料之后的废液体与重油混合并用于锅炉燃烧以进行燃烧处理。然而，鱼气味产生的废气体使得它成为气味环境污染的一个原因。同样，它导致锅炉炉体的麻烦使得出现许多困难的问题。
在日本的10,000,000-15,000,000吨鱼废料排放量中，据称机械压榨的鱼废油的排放量为每年4,000,000-4,500,000吨。当考虑全球水平的环境污染时，必须尽快考虑问题的解决方案。
此外，在日本植物废油(废烹饪油)的排放量据称来自企业如快餐连锁工业、食品加工厂等每年约200,000吨，来自一般家庭每年约200,000吨，根据公开公告总计400,000吨。
从植物油制造商的植物油运输量是每年1,000,000-1,500,000吨。从此事实，植物废油的排放量事实上大于上述数值。由于植物废油(废烹饪油)的环境污染已日益成为社会问题，急需问题的解决方案。
作为植物废油(废烹饪油)的种类，它可粗分为四类。有高等级废油，中等级废油，低等级废油和污泥。
(1)关于高等级废油，它的一部分再次用于驯养动物的饲料，肥皂或烹饪(它曾经出口到国外但现在被禁止)。
(2)通过采用甲基酯化技术，使高等级废油的一部分用作柴油发动机的燃料。
(3)关于中等级废油，低等级废油和污泥，通过由工业废料中间处理商使用辅助燃料燃烧它们而进行处理。
(4)从家庭排出的废油在各自地方政府的燃烧地点，通过采用固化油的TEMPLE试剂固化废油而处理。
(5)作为其它情况，贪婪的商人非法排放废油，该事实由报纸公开为环境污染的问题。
(6)在家庭的废油处理中，有一些情况是自身处理来自厨房水槽的废油。
在全球提倡环境改进的状况下，由于没有有效的解决方案，但要快速解决环境问题，各自的企业，各自的行政机关，和各自的地方政府目前担忧它们自身这方面的问题。
最近几年来，一部分植物废油由“甲基酯化技术”回收为柴油发动机的燃料。该方法包括加入约30wt％甲醇或乙醇到植物废油(高等级废油)中，然后基于乙醇或甲醇的量向其中混合入1％-1.5％的氢氧化钠作为催化剂，并搅拌。当使混合物暂时静置时，由于比重的差异它会分层(混合物，水，游离脂肪酸)。
然后，向取出的一部分油中加入氢氧化钠以进行酯交换，以制备酯层和废甘油。将酯层部分精制以制备甲基酯化燃料。另一方面，关于废甘油部分，将副产物进行中和及分解，并将获得的材料由工业废料商经付费处理为工业废料。
然而，在由甲基酯化的燃料技术中，存在下述的问题。
1.由于以基于开始材料(植物废油)的30-50wt％的量引入醇(甲醇或乙醇)，生产成本昂贵。
2.由于使用大量的醇，使得为防止灾祸的工厂构造成本昂贵。
3.存在加工安全性的问题。
4.精制之后的收率差。而且，在废油中，仅高等级废油可以精制。
5.使用醇和氢氧化钠使得它们也用在燃料中，与使用轻油相比会在排放气中排放出更多量的甲醛、丙烯醛、苯等，使得它们不能称为清洁燃料。
6.使用醇使得可能在柱塞、柱塞环、柴油发动机缸盖内部引起麻烦。
7.不能精制中等级废油、低等级废油和污泥，使得不能改善环境。
因此，本发明人为了克服上述甲基酯化技术中存在的问题，在之前已经发明了精制植物油(初榨油)或植物废油用于柴油发动机燃料的方法(日本公开特许公报2000-219886)。
该方法是将水和臭氧在加热的植物油(初榨油)或植物废油中作用以分离和除去植物油(初榨油)或植物废油中的杂质如甘油或动物油和脂肪等。该方法是将植物废油再生成柴油发动机燃料的方法，但其中未提及鱼废油。关于鱼废油或动物废油，刚开始在大学的几个实验室中研究作为柴油发动机的燃料，需要很长的时间才能获得结果。
因此，本发明的技术是为了克服所有这些问题并提出能够防止环境污染和采用全球水平改进环境的技术。即，本发明的技术是精制鱼油以得到柴油发动机的燃料，从而防止环境污染。此外，可使柴油发动机的废气成为清洁废气并可以延长矿物油的寿命。
而且，本发明提出由于甲基酯化技术的缺陷而未充分扩展的植物废油的再生新方法，从而可以不使用任何化学材料而精制植物废油，甚至当鱼废油和植物废油在开始材料的阶段混合时也可以进行精制。此外，甚至当在精制期间混合时，也可以完成精制程序。另外，这是不引起问题的精制技术，甚至当将精制的产物鱼废油和植物废油在精制之后每种单独混合时。
该技术的建厂成本并不昂贵，生产成本也很便宜，使得市场竞争力较高。此外，本发明的目的是提供“精制动物和植物油(初榨油)以及动物和植物废油以生产柴油发动机燃料的方法”，该方法能再生出比轻油质量更好的油。
发明内容
因此，本发明是一种柴油发动机燃料的生产方法，该方法包括将包括鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物的废油在引入臭氧的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂。
此外，本发明是一种柴油发动机燃料的生产方法，该方法包括将包括鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物的废油在引入臭氧的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂的第一处理步骤；进行过滤步骤和再次臭氧处理步骤，和向获得的预产物开始材料中加入植物添加剂以获得产物的第二处理步骤。
在本发明中，成为开始材料的鱼油(初榨油或鱼废油)或植物油(初榨油或植物废油)是来自各种来源的开始材料，使得优选通过进行预处理除去开始材料中的杂质。这些上述的鱼油(初榨油或鱼废油)通过机械压榨鱼废油并将其过滤而获得。
为除去开始材料中的杂质，在上述过滤步骤中使用的过滤剂可以是活性粘土、硅藻土、沸石、活性炭或骨炭，其使用量为20-25kg，基于1千升开始材料。
在上述臭氧注入中使用的臭氧的浓度是500-30000ppm，优选的浓度是2000-10000ppm。
在上述第一处理步骤中进行的搅拌是在每分钟250-1000转的速率下搅拌60分钟，在上述第二处理步骤中进行的搅拌是在每分钟100-300转的速率下搅拌30-120分钟。
上述氧化还原剂是铁氧化合物等，或铜化合物，其加入量为每升开始材料0.15g。
上述聚合抑制剂是磷化合物，其加入量为每升开始材料0.2-0.25g。
同样，为防止在冬季的结晶，它是开始材料的缺陷，在上述第二处理期间加入包括蓖麻油等的结晶防止剂。上述结晶防止剂的加入量是0.05-0.1wt％，基于开始材料。
另外，以基于开始材料的2-5wt％的量加入上述植物添加剂以均匀化产物，并搅拌混合物以形成产物。
根据本发明的生产柴油发动机燃料的方法的整个流程图见图6。
图1是表示根据本发明用于柴油发动机燃料的制备方法的压力型压滤机的预处理过滤设备的图。
图2是表示根据本发明用于柴油发动机燃料的制备方法的吸入型过滤设备的预处理过滤设备的图。
图3是表示根据本发明用于柴油发动机燃料的制备方法的推进器型第一处理设备的图。
图4是表示根据本发明用于柴油发动机燃料的制备方法的刷类型第一处理设备的图。
图5是表示根据本发明用于柴油发动机燃料的制备方法的在制备产物之前的调节设备的图。
图6是表示根据本发明的柴油发动机燃料的生产方法的整个工艺的流程图。
具体实施例方式
以下详细描述根据本发明的柴油发动机燃料的生产方法。
本发明的开始材料是鱼油(初榨油或鱼废油)或包括上述鱼油和植物油(初榨油或植物废油)的混合物的鱼废油。柴油发动机燃料油从该开始材料生产，该制备方法的整个步骤将更详细地说明。
(1)预处理过滤步骤(2)第一处理步骤(3)第一过滤步骤(4)第二处理步骤(5)第二过滤步骤(6)在制备产物之前的调节步骤通过参考解释性的附图更详细地解释上述六个步骤。
在鱼废油、植物油和植物废油中，有很多种油。即，依赖于排放该开始材料的企业、办公室的种类和商业性质，各种杂质是变化的(例如炸制食品废料，鱼的废料，肉的废料等)，使得优选的是除去杂质。作为除去杂质的方法，使用压力型压滤机或吸入型过滤器。作为要用于过滤的过滤介质的种类，可以提及的有活性粘土、硅藻土、沸石、活性炭或骨炭等。同样，可以采用混合物的形式使用不同种类的过滤介质。过滤介质的用量为20-25kg每1千升开始材料。
分别地，压力型压滤机的情况见图1，吸入型过滤设备的情况见图2。
将通过预处理过滤步骤的开始材料转移到第一处理设备，作为已从中除去杂质的清洁开始材料。
将完成预处理过滤步骤的开始材料转移到第一处理设备。
图3显示了第一处理设备。分别地，在第一处理设备的上部提供来自预处理过滤步骤的开始材料的入口和氧化还原剂和聚合抑制剂的引入口，在该设备内的底部提供臭氧入口。同样，在该设备中心处提供搅拌棒。向搅拌棒，在略高于臭氧入口的部分提供推进器。向推进器，施加具体的处理和在推进器尖端周围连接锯齿状标记。否则，接线刷可以在略高于臭氧入口的部分提供侧轴。以上的目的在于在搅拌时细粉碎开始材料。同样，用于细粉碎臭氧气体。此外，在搅拌时，就在上述特殊推进器或侧轴接线刷上部连接通常的搅拌叶片。同样，优选提供铁板(所谓的旋转叶片)，其上在外壁的四个部分在第一处理设备的内部从上部到底部带有宽度为10-15cm的锯齿状标记。
在这样的第一处理设备中，从在上部的开始材料入口引入通过预处理过滤设备的开始材料，从底部的臭氧入口取臭氧。使用的臭氧的浓度是500-1000ppm或4,000-30000ppm。否则，它可以是2000-10000ppm。
充分搅拌这些开始材料。搅拌速率理想为每分钟10000-30000转，但为操作的安全性考虑这是危险的，所以实际中为每分钟250-350转或500-1000转。在此，在本发明搅拌中优选的搅拌速率是每分钟250-350转。为获得与采用10000-30000转时相同的搅拌能力，将推进器进行特殊的处理从而附上锯齿状标记或使用多个针状接线刷，可以解决超高速旋转的问题。同样，作为超高速旋转的效果，在开始材料中产生天然电磁波。据此，可以快速和确定地进行臭氧分解反应。
通过进行搅拌，将开始材料的细粉碎粒子和臭氧彼此在粒子水平下混合以促进开始材料的氧化，从而将开始材料中的甘油和脂肪酸从开始材料分离、分解和浮出。这称为开始材料的破裂或裂化现象。伴随地，通过基于1升开始材料加入0.15g氧化还原剂而控制氧化，使得开始材料不过度氧化。因此，饱和脂肪酸由臭氧分解转变成不饱和脂肪酸，即，引起烯烃化效果的臭氧化物。该臭氧化物由还原剂形成醛或酮，其是容易变成燃料的状态。当发生过度氧化时，存在开始材料引起聚合反应的可能性，因此每1千升开始材料加入0.2-0.25g聚合抑制剂。此处理步骤进行60分钟。
在此步骤中，进行压力型压滤或吸入过滤。用于此过程的设备与图1和图2中作为预处理过滤设备的那些完全相同。过滤的目的是除去甘油、脂肪酸等，它们是从第一处理中的开始材料萃取的漂浮材料，或用于反应的氧化还原剂和聚合抑制剂。用于此步骤的过滤介质可以是活性粘土、硅藻土、沸石、活性炭、骨炭等。同样，可以使用混合物形式的各种过滤介质。每1千升开始材料使用的过滤介质的量为20-25kg。通过第一过滤步骤的开始材料变成具有显著高纯度的开始材料，其可燃性与矿物油相同，并且在过滤步骤之后出现可着火性能。
将完成第一过滤步骤的开始材料转移。第二处理设备是与第一处理设备相似的设备，在该设备的端部提供有臭氧入口。在其相似的位置提供有与第一处理设备相似形状的搅拌器和旋转叶片(见图3和图4)。将通过第一过滤设备的开始材料引入第二处理设备，从第二处理设备底部的臭氧入口加入臭氧并进行搅拌。臭氧浓度为5000-30000ppm，优选浓度为2000-10000ppm。搅拌速率可以是每分钟100-300转，优选可以为每分钟200-300转。优选的是它可以仅由流动的臭氧鼓泡。第二处理的目的是进一步细粉碎在第一处理设备中粉碎的细粉碎开始粒子，从而使获得的材料当它用于内燃机时完全燃烧。
为防止在冬季的结晶，它是开始材料的缺陷，向开始材料中加入0.05-0.1wt％的结晶防止剂。作为结晶防止剂，使用蓖麻油等。同样，可以显示作为臭氧特征的变色和除臭效果。第二处理设备的处理时间是60-90分钟，否则，它可以是30-120分钟。
将在第二处理步骤中完成的开始材料通过第二过滤设备。
如果在第一处理步骤之后残留有浮动材料等，并假定在第二处理设备中新产生有浮动材料，在第二过滤步骤中将它们除去。由此过程改进产物的纯度。
用于此步骤的过滤介质可以是活性粘土、硅藻土、沸石、活性炭、骨炭等。同样，可以使用混合物形式的各种过滤介质。
在制备产物之前，将在产物之前的通过第二过滤设备的开始材料转移到调节设备。如图5所示，在制备产物之前的调节设备是在该设备中心部分具有搅拌器并在上部具有用于引入开始材料和添加剂的入口和在底部具有产物取出口的罐。该步骤是将通过第二过滤步骤的开始材料最终调节为柴油发动机燃料的步骤。
实施例1用从鱼废料和鱼油(初榨油)机械压榨的鱼废油作为开始材料。通过使用压力型压滤机，将1千升开始材料通过压滤机以除去杂质如鱼渣废料、混合物等。此时，用活性粘土作为过滤介质。将从中除去杂质的开始材料(鱼油，鱼废油)转移到第一处理设备。在第一处理设备，如图3所示，将开始材料从处理罐上部引入处理罐，在搅拌下采用2000-10000ppm的臭氧浓度将臭氧从罐底部的臭氧入口加入。在搅拌期间，加入氧化铁作为氧化还原剂，加入磷化合物作为聚合抑制剂，进行约60分钟的处理。同时，搅拌器的旋转速率是500-1000转/分钟。在第一处理完成之后，将开始材料转移到第一过滤设备以除去由反应产生的杂质如甘油、脂肪酸等。
将通过第一过滤设备的开始材料转移到第二处理设备，并从设备底部的臭氧侧口向其中引入臭氧。臭氧浓度为2000-10000ppm，搅拌速率为200-400转/分钟。基于开始材料的重量，以0.05-0.1wt％的量加入蓖麻油作为结晶防止剂。处理时间为60-90分钟。将完成第二处理的开始材料通过第二过滤设备以生产最终产物。过滤介质是活性粘土。在通过第二过滤设备之后，在制备产物之前将材料转移到调节设备，每1kg开始材料加入2-5wt％的植物添加剂，将混合物搅拌约30分钟，从而可以将开始材料制备为完全的柴油发动机燃料产物。
工业实用性如上所述，在本发明中，当进行臭氧处理时，加入氧化还原剂和聚合抑制剂，或上述处理作为第一处理进行，随后，通过使用臭氧的包括第二处理的一系列过程，可以将含有鱼废油的植物废油，包括从来不能由常规方法处理的鱼废油，再生为柴油发动机的燃料，从而具有大的效应。
权利要求
1.一种柴油发动机燃料的生产方法，该方法包括将包括鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物的废油在引入臭氧的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂。
2.一种柴油发动机燃料的生产方法，该方法包括将包括鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物的废油在引入臭氧的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂的第一处理步骤，将由上述第一处理步骤获得的材料进行过滤并在再次将臭氧注入混合物中的同时进行搅拌处理的第二处理步骤，和向在第二处理步骤中获得的材料中加入植物添加剂的步骤。
3.根据权利要求1或2的柴油发动机燃料的生产方法，其中通过压缩鱼或鱼废料并过滤获得的材料而获得鱼油。
4.根据权利要求1或2的柴油发动机燃料的生产方法，其中过滤材料为活性粘土、硅藻土、沸石、活性炭或骨炭，其基于1千升开始材料的使用量为20-25kg。
5.根据权利要求1或2的柴油发动机燃料的生产方法，其中在臭氧注入处理中使用的臭氧浓度为2000-10000ppm。
6.根据权利要求2的柴油发动机燃料的生产方法，其中在第一处理步骤中进行的搅拌是在250-1000转/分钟的速率下搅拌60分钟，在第二处理步骤中进行的搅拌是在100-300转/分钟的速率下搅拌30-120分钟。
7.根据权利要求1或2的柴油发动机燃料的生产方法，其中氧化还原剂为铁化合物如氧化铁等，或铜化合物，其使用量为每1千升开始材料0.15g。
8.根据权利要求1或2的柴油发动机燃料的生产方法，其中聚合抑制剂为磷类化合物，其使用量为每1千升开始材料0.2-0.25g。
9.根据权利要求2或6的柴油发动机燃料的生产方法，其中在第二处理步骤中进一步向混合物中加入结晶防止剂。
10.根据权利要求8的柴油发动机燃料的生产方法，其中基于开始材料的结晶防止剂的使用量为0.05-0.1wt％。
11.根据权利要求2的柴油发动机燃料的生产方法，其中基于开始材料的植物添加剂的加入量为2-5wt％。
全文摘要
通过使用通常作为废料的鱼废油或植物废油与鱼废油的混合物作为开始材料，生产柴油发动机的燃料。将鱼油(初榨油或鱼废油)或鱼油与植物油(初榨油或植物废油)的混合物(以下称为“开始材料”)在引入臭氧的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂。此外，它包括如下的独立步骤第一处理步骤，其中在将臭氧引入到上述开始材料中的同时进行搅拌处理，并在搅拌处理期间加入氧化还原剂和聚合抑制剂；第二处理步骤，其中将在上述第一步骤中获得的材料过滤，并在再次引入臭氧的同时进一步进行搅拌处理；以及向由第二处理步骤获得的材料中引入植物添加剂的步骤。
文档编号C10G33/06GK1474867SQ01818652
公开日2004年2月11日 申请日期2001年4月26日 优先权日2000年11月10日
发明者村上诚四郎, 藤田英之, 之 申请人:村上诚四郎, 藤田英之