油渣处理装置、油渣处理方法及油渣来源的肥料的制造方法

专利名称：油渣处理装置、油渣处理方法及油渣来源的肥料的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于将在植物油的制造过程中产生的油渣氧化 分解处理的油渣处理装置、油渣处理方法及^f吏用该油渣处理装 置、油渣处理方法生成肥料的肥料的制造方法。
背景技术：
通常，在制造大豆等植物油的过程中产生油渣。油渣含有 许多水分、油分，是高粘性的膏状，因此难以处理。为此，油 渣以往大多作为产业废弃物来焚烧处理。但是，近年来提出了 一种自油渣所含有的油分等生成各种脂肪酸或有机肥料的装 置、方法，尝试有效利用油渣。例如，在下述专利文献l中公开 了一种自油渣生成脂肪酸酯化物等的系统。另外，在下述专利
文献2中公开了 一种将油渣肥料化的方法。
专利文献l:日本特开2004 - 91783号^>才艮 专利文献2:日本特开平09 - 268086号乂>才艮 但是，自上述那样的油渣生成各种脂肪酸、有机肥料的油 渣的处理方法在处理效率方面存在问题。即，在上述专利文献l 所示的油渣处理系统中，油渣的处理工序4交多，因此处理花费 时间。另外，适当地维持管理各处理工序的维护作业也很复杂。 另一方面，在上述专利文献2所示的油渣处理方法中，为了将油 渣发酵分解而需要规定的时间。因而，在这些油渣的处理方法 中，存在作为对每日大量产生的油渣进行处理的方法并不妥当 这样的问题。 发明内容本发明即是为了应对上述问题而做成的，其目的在于，提 供能够在短时间内高效地处理在制造植物油的过程中产生的油 渣的油渣处理装置及油渣处理方法、以及^f吏用该油渣处理装置、 油渣处理方法生成肥料的肥料的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的特征在于， 一种处理在植物 油的制造过程中产生的油渣的油渣处理装置，其具备氧化分解
部件，该氧化分解部件为向加热到水的临界温度(374。C )以上、 且加压到小于水的临界压力(22MPa)的状态的水中添加氧化 剂而将前述油渣氧化分解的部件。
在这种情况下，前述氧化分解部件具备用于将油渣氧化分 解的氧化分解槽、用于将氧化分解槽内的水的温度加热到水的 临界温度(374°C )以上的加热部件、用于将氧化分解槽内的水 的压力加压到小于水的临界压力(22MPa)的加压部件、向氧 化分解槽内供给氧化剂的氧化剂供给部件即可。另外在这种情
况下，使通过前述氧化分解部件氧化分解油渣的过程中的水的 温度为600°C以上且700。C以下，且使该水的压力为10MPa以上 且小于水的临界压力(22MPa)即可。另外使通过前述氧化分 解部件氧化分解油渣的过程中的氧气供给比为1.0 ~ 3.0即可。 根据这样地构成的本发明的特征，向处于水的临界温度 (374°C )以上的温度、小于水的临界压力(22MPa)的压力状 态的高压过热水蒸汽中投入氧化剂和油渣，将该油渣氧化分解 处理、即燃烧。在这种情况下，能够仅以用于氧化分解处理(燃 烧)油渣的构造来处理油渣。因此，能够与现有技术相比处理 工序较少地在短时间内处理油渣。另外，由于处理工序4交少， 因此，维持管理各处理工序的工时、维护作业也变少。由这些 结果，能够高效地处理油渣。
另外，本发明的另一特征在于，在前述油渣处理装置中，前述氧化分解部件具备用于排出通过油渣的氧化分解所产生的 流体状的物质的流体排出部件、用于排出通过油渣的氧化分解 所产生的固体状的物质的固体排出部件。在这种情况下，在油 渣处理装置中还具备气液分离部件即可，该气液分离部件将自 流体排出部件排出的流体状的物质分离为气体状的物质和液体
状的物质。
根据这样地构成的本发明的另 一特征，做成将通过油渣的 氧化分解处理所产生的反应流体(例如气体、水蒸汽)和固体 (无机)残渣分别从氧化分解部件排出的构造。因此，在反应 流体中不含有无机盐等固体(无机)残渣，反应流体及固体(无
机)残渣的废弃或再利用、再资源化变容易。
另外，本发明不仅能够作为装置的技术方案来实施，也能 够作为方法的技术方案来实施。另外，本发明也能够作为使用 该油渣处理装置、油渣处理方法制造肥料的肥冲牛的制造方法来 .实施。
具体地讲，一种由在植物油的制造过程中产生的油渣生成
肥料的肥料的制造方法，其中，包括在向水的临界温度(374 。C )以上的温度、且小于水的临界压力(22MPa)的压力的水 中添加氧化剂而成的流体中将前述油渣氧化分解的氧化分解工 序即可。由此，能够通过油渣的氧化分解处理提取油渣所含有 的无机成分，从而能够作为肥料而再利用。


图l是示意地表示本发明的一个实施方式的油渣处理装置 的整体结构的框图。
图2是表示利用图l所示的油渣处理装置处理油渣时的排水 中所含有的TOC (总有机碳量)及碳分解率的经时变化的例子
7图3是表示利用图l所示的油渣处理装置处理油渣时的排水 中所含有的各种氮成分的浓度及该氮成分的总计的经时变化的 例子的图。
附图标记说明
11、积存罐；12、导入管；13、高压泵；20、反应器；21、 螺》炎车叙送才几；21a、驱动轴；21b、叶片；22、移送电动才几；23、 电热线圈；31、供给管；33、压缩机；34、空气入口； 41、排 气管；44、气液分离器；51、废弃管；52、残渣接受器。
具体实施例方式
下面，参照说明书

本发明的油渣处理装置的一个 实施方式。图l是示意地表示将油渣氧化分解的油渣处理装置的 整体结构的框图。在此，油渣是指在各种植物油(例如是大豆 油、玉米油、菜种油、橄榄油、芝麻油等)的制造过程中产生 的副产物，主要由水分、中性油、脂肪酸及磷脂质等构成，是 高粘性的膏状物质。该油渣处理装置具备积存#皮处理物的积存 罐ll。
积存罐1 l是用于积存作为油渣处理装置的处理对象的流体 状油渣的容器。在积存罐11的底部连接有导入管12。导入管12 是用于将积存在积存罐12中的油渣通过高压泵13及阀门14导入 到反应器20中的配管。高压泵13是将积存在积存罐11中的油渣 通过导入管12供给到反应器20中的送液泵，利用未图示的控制 装置来控制工作。另外，高压泵13利用前述控制装置的工作控 制，将反应器20内的压力加压到小于水的临界压力(22MPa) 的压力、具体地讲是17MPa。阀门14是用于对通过导入管12供 给到反应器20的油渣的流量进行调节的手动阀。反应器20是为了使油渣氧化反应以将其分解处理而液密且
气密地形成的大致圆筒状的横式容器。该反应器2 0是由经得起 水的临界温度(374。C )以上及水的临界压力(22MPa)的材料、 例如由镍.铬合金构成。在反应器20的外周面上部的一个端部 (图示的左侧端部)连接有前述导入管12，并连接有用于向反 应器20内供给氧化剂的供给管31。另外，在反应器20的外周面 上部的另一端部(图示的右侧)还连接有排气管41，该排气管 41用于将通过使油渣氧化反应所产生的反应气体排出到反应器 20的外部。进而，在反应器20的外周面下部的、与前述排气管 41相面对的位置还连接有废弃管51,该废弃管51用于将通过使 油渣氧化反应而生成的固体(无机)残渣废弃。
在反应器20的内部设有螺》走输送4几21。螺S走输送才几21由大 致带状的叶片体21b螺旋状地巻绕在形成为圆棒状的驱动轴21a 的外周面而构成， 一边沿着驱动轴21a的轴线方向搅拌投入到反 应器20内的油渣、 一边将其移送。该螺;旋输送才几21的驱动轴21a 的一端部(图示的左侧)贯穿反应器20的一个侧面(图示的左 侧侧面)的大致中心部而连结支^fc于移送电动才几22,并且，其 另 一端部(图示的右侧)通过未图示的轴承而旋转自由地支承 于反应器20的另一侧面(图示的右侧侧面)的大致中心部。即， 螺旋输送机21沿着反应器2 0的长度方向设置， 一 边将油渣从导 入管12侧朝向排气管41侧搅拌、 一边将其移送。
移送电动机22是固定在反应器20的一个侧面(图示的左侧 侧面)的外侧的电动机，利用前述控制装置控制工作而使螺旋 输送机21的驱动轴21a旋转。电热线圈23以巻绕的状态设置在反 应器20的外周面的、供给管31与排气管41之间。电热线圈23是 被前述控制装置控制工作的加热装置，其将反应器20内的温度 加热到水的临界温度(374°C)以上、具体地讲是650。C左右的
9温度，并维持该温度状态。即，该电热线圈23是用于将油渣中 含有的水分加热到水的临界温度以上的热源。
在供给管31的上游侧，通过阀门32、压缩才几33连接有空气 入口 34。阀门32是用于调节在供给管31内流动的空气流量的手 动阀。压縮机33是被前述控制装置控制工作的空气压缩装置。 具体地讲，压缩机33将从大气中经由空气入口 34吸引来的空气 压缩而将其供给到反应器20中，并将反应器20内的压力加压到 小于水的临界压力(22MPa)的压力、具体地讲是17MPa并维 持。即，压缩机33将空气中的氧气作为氧化剂供给到反应器20 内。在这种情况下，压缩机33被控制装置控制而向反应器20内 供给空气，使得氧气供给比为"2"。在此，氧气供给比是指， 实际供给的氧气量相对于将反应器20内的油渣所含有的有机成
分完全氧化分解所需的氧气量的比率。
在排气管41的下游侧分别设有冷却器42、烧结过滤器43及
气液分离器44。冷却器42被前述控制装置控制工作，其利用空 气冷却及水冷却方式冷却排气管41而将自反应器20排出的反应 气体的温度降低至与大气温度大致相等的温度。烧结过滤器43 用于将自反应器20排出的反应气体所含有的固体成分分离。另 外，气液分离器44是用于将自反应器20排出的反应气体所含有 的水蒸汽作为液体分离、并将除去了该水蒸汽的反应气体放出
到大气中的装置。
在废弃管51的下游侧分别设有残渣接受器52及阀门53。残 渣接受器52是回收在反应器20中生成的固体(无机)残渣并将 其积存的容器。另外，阀门53是用于放出积存在残渣接受器52 中的固体(无机)残渣的手动阀。
说明如上所述地构成的油渣处理装置的工作。首先，作业 人员将膏状的油渣(含水率约为60%)积存在积存罐ll内。然后，接通油渣处理装置中的未图示的电源开关，对控制装置指 示油渣的处理开始。应答该指示，前述控制装置开始压缩机33
及电热线圏23的各工作。由此，反应器20内被供给氧化剂(空 气)而加压到17MPa，并且被电热线圏23加热到650。C。另夕卜， 在这种情况下，向反应器20内供给氧化剂，使得氧气供给比为 "2，，。
然后，控制装置开始高压泵13、移送电动机22及冷却器42 的各工作。由此，开始向反应器20内导入积存在积存罐11中的 油渣，并且，开始使反应器20内的螺旋输送机21旋转。被导入 到反应器20中的油渣在朝向反应器20的底部自由落下之后，一 边利用螺旋输送机21搅拌、 一边被移送到排气管41侧。在这种 情况下，油渣的滞留时间约为70分钟。在该螺旋输送机21的搅 拌、移送过程中，油渣所含有的水分暴露在650。C (水的临界温 度(374°C )以上)、且17MPa的环境中而成为高压过热水蒸汽， 将油渣所含有的有机物溶解。溶解于高压过热水蒸汽中的有机 物利用被供给到反应器20内的氧化剂氧化分解，转化为由水蒸 汽、二氧化碳气体及氮气等构成的反应气体。另外，油渣所含 有的无机物(磷、钠、钙、钾等)作为粉状的固体(无机)残 渣而4斤出。
通过油渣的氧化处理生成的前述反应气体经由排气管41而 被导入到冷却器42、烧结过滤器43及气液分离器44。气液分离 器44将反应气体所含有的水蒸汽液化而积存，并且，将二氧化 碳及氮气放出到大气中。积存在该气液分离器44中的水可以就 这样废弃，也可以用于其他用途。另一方面，固体(无机)残 渣在利用螺旋输送机21导入到废弃管51之后，被回收在残渣接 受器52内。回收在残渣接受器52内的固体(无机)残渣可以就 这样废弃，也可以用于其他用途、例如肥料等。即，只要将回
ii收在残渣接受器52内的固体(无机)残渣用作肥料的制造装置， 就能够将该油渣处理装置视作制造来源于油渣的肥料，并且， 也能够将该油渣处理方法视作来源于油渣的肥料的制造方法。
这样连续地实行油渣的氧化处理，将含有有机物的油渣分 解为水、二氧化碳气体、氮气及无机物质等无害的物质。然后，
在将所有的油渣氧化处理的情况下，作业人员停止油渣处理装 置的工作而结束油渣的氧化处理作业。将利用该油渣处理装置
处理油渣时的排水中所含有的TOC (总有机碳量)及碳分解率 的经时变化表示在图2中。另外，将该排水中所含有的各种氮成 分(NHU+态氮、NOr态氮、N03—态氮)的浓度及该氮成分的 总计S的经时变化表示在图3中。在这种情况下，各种氮成分的 总计S由下式1表示。
氮成分的总计S-NH/ x0.4 + NO2— + N03— …式1 如图2所示，排水所含有的T O C从油渣的处理开始到经过12 小时之后为5 8ppm,油渣所含有的碳成分大致100%分解。另 外，如图3所示，排水中所含有的氨态氮、硝酸态氮及亚硝酸态 氮分别为1.5ppm以下，它们的总计量也在2ppm以下。即，采用 本发明的油渣处理装置，能够不产生有害物质地在短时间内处 理油渣。
由上述工作说明也能够理解，采用上述实施方式，向温度 为650°C 、压力为17MPa的高压过热水蒸汽中才殳入氧化剂和油 渣，将该油渣氧化分解处理、即燃烧。在这种情况下，用于将 油渣氧化分解处理(燃烧)的主要构造、工序仅是反应器20。 因此，能够与现有才支术相比处理工序较少地在短时间内处理油 渣。另外，由于处理工序较少，因此，维持管理各处理工序的 工时、维护作业也变少。由这些结果，能够高效地处理油渣。
另外，采用上述实施方式，做成将通过油渣的氧化分解处理所产生的反应物质中的反应气体和固体(无机)残渣分别从
反应器20排出的构造，并且，利用气液分离器44将该排出的反 应气体分离为液体的水和气体。因此，在排水中不含有无机盐
等，反应物质的废弃或再利用、再资源化变容易。
并且，本发明的实施并不限定于上述实施方式，只要不脱 离本发明目的，就能够进行各种变更。
在上述实施方式中，将在各种植物油的制造过程中产生的 油渣本身作为—皮处理物，当然，并不限定于此。即，也包括含 有上述油渣的混合物、例如在油渣中混入有水或油等的混合物、 不同种类的植物或者混合有在互不相同的工序中产生的油渣的 混合物等。由此，也能够期待与上述实施方式同样的效果。 一^j^ 上逸实J方式中，对采用沿图示的左右方向延伸
的横式的反应器20的例子进行说明，当然，并不限定于此。即， 也可以采用纵式的反应器20，也可以做成4吏横式的反应器20倾 斜为朝向排气管41侧上斜的构造。由此，也能够期待与上述实 施方式同样的效果。
另夕卜，在上述实施方式中，使反应器20内的水的温度为650 。C,但只要为水的临界温度(374°C )以上，就不限定于此。在
这种情况下，为了防止油渣所含有的有机物中的氮成分转化为 氨，优选^f吏反应器20内的水的温度为60(TC以上。由此，也能够 期待与上述实施方式同样的效果。另外，在具备对通过油渣的 氧化分解处理所产生的氨另行处理的构造的情况下，也可以为 在水的临界温度(374°C)以上、600。C以下温度的高压过热水 蒸汽中处理油渣的构造。由此，能够降低反应器20的耐热性能， 能够做成简单的构造。
另外，在上述实施方式中，使反应器20内的水的压力为 17MPa,但只要小于水的临界压力(22MPa)，就不限定于此。其原因在于，在将油渣所含有的有机物中的碳成分的分解率维 持在较高的值(99%以上)的状态下，防止有机物中的氮成分 转化为一氧化二氮。因而，将反应器20内的水的压力设定为小
于水的临界压力(22MPa)，具体地讲为5MPa以上且22MPa以 下，优选为13MPa以上且19MPa以下即可。由此，也能够期待 与上述实施方式同样的效果。
另外，在上述实施方式中，向反应器20内供给作为氧化剂 的空气(氧气)，使得氧气供给比为"2",但并不限定于此。氧 气供给比是对导入到反应器20中的油渣的处理时间产生影响的 参数。即，氧气供给比的值越大，供给到反应器20中的氧化剂 的量越大，油渣的氧化分解处理所需要的时间越短。根据本发 明人等的实验，氧气供给比以l ~ 3的范围设定较为合适。另夕卜， 上述水的温度、压力、氧气供给比、油渣在反应器20内的滞留 时间等根据处理的油渣的种类、性状及量等综合地设定。
另外，在上述实施方式中，在反应器20中分别设置排气管 41及废弃管51,分别回收通过油渣的氧化分解反应所产生的反 应气体和固体(无;bL )残渣，并且，利用气液分离器44将回收 的反应气体进一步区分为气体物质和液体物质。即，在上述实 施方式中，为4十对各相(气相、液相、固相)回收通过油渣的 氧化分解反应所产生的反应物质的构造。其原因在于，通过针 对各相回收通过油渣的氧化分解反应而生成的反应物质，使反 应物质的废弃或再资源化变容易。也就是说，为了将油渣氧化 分解处理，针对各相回收通过油渣的氧化分解反应所产生的反 应物质的构造并不是必需的构造。因而，回收通过油渣的氧化 分解反应所产生的反应物质的方法根据反应物质的最终处理方 法适当地决定即可，并不限定于上述实施方式。例如，也可以 是由1个废弃管汇集通过油渣的氧化分解反应所产生的反应物质而将其排出到反应器20之外的构造。
另外，在上述实施方式中，将电热线圏23用作将反应器20 内的水加热到水的临界温度以上、即650。C的热源，并且，将高 压泵13及压缩机33用作将该反应器20内的水的压力加压到小于 水的临界压力、即17MPa的压力源。但是，这些热源及加压源 表示一个例子，当然并不限定于此。
另外，在上述实施方式中，将空气用作氧化剂，但只要是 能够将被处理物氧化处理的物质，就不限定于此。例如，可采 用氧气、臭氧或过氧化氢等。由此，也能够期待与上述实施方 式同样的效果。
权利要求
1.一种油渣处理装置，该油渣处理装置处理在植物油的制造过程中产生的油渣，其特征在于，具备氧化分解部件，其为向加热到水的临界温度374℃以上、且加压到小于水的临界压力22MPa的状态的水中添加氧化剂而将前述油渣氧化分解的部件。
2. 根据权利要求l所述的油渣处理装置，其中， 前述氧化分解部件具备氧化分解槽，用于将前述油渣氧化分解；加热部件，用于将前述氧化分解槽内的水的温度加热到水 的临界温度374。C以上；加压部件，用于将前述氧化分解槽内的水的压力加压到小 于水的临界压力22MPa;氧化剂供给部件，向前述氧化分解槽内供给氧化剂。
3. 根据权利要求1或2所述的油渣处理装置，其中， 通过前述氧化分解槽部件氧化分解前述油渣的过程中的水的温度为600。C以上且70(TC以下，而且该水的压力为lOMPa以 上且小于水的临界压力22MPa。
4. 根据权利要求l所述的油渣处理装置，其中， 通过前述氧化分解部件氧化分解前述油渣的过程中的氧气供纟会比为1.0 ~ 3.0。
5. 根据权利要求l所述的油渣处理装置，其中， 前述氧化分解部件具备流体排出部件，用于排出通过前述油渣的氧化分解所产生 的流体状的物质；固体排出部件，用于排出通过前述油渣的氧化分解所产生 的固体状的物质。
6. 根据权利要求5所述的油渣处理装置，其中，还具备气液分离部件，该气液分离部件将自前述流体排出 部件排出的前述流体状的物质分离为气体状的物质和液体状的物质。
7. —种油渣处理方法，该油渣处理方法处理在纟直物油的制 造过程中产生的油渣，其特征在于，包括氧化分解工序，其为向加热到水的临界温度374。C以 上、且加压到小于水的临界压力22MPa的状态的水中添加氧化 剂而将前述油渣氧化分解的工序。
8. #^居4又利要求7所述的油渣处理方法，其中， 前述氧化分解工序包括 油渣导入工序，向用于将前述油渣氧化分解的氧化分解槽 中导入该油渣；加热工序，用于将前述氧化分解槽内的水的温度加热到水 的临界温度374。C以上；加压工序，用于将前述氧化分解槽内的水的压力加压到小 于水的临界压力22MPa;氧化剂供给工序，向前述氧化分解槽内供给氧化剂。
9. 根据^L利要求7或8所述的油渣处理方法，其中， 通过前述氧化分解工序氧化分解前述油渣的过程中的水的温度为600°C以上且700。C以下，而且该7K的压力为10MPa以上 且小于水的临界压力22MPa。
10. 根据权利要求7所述的油渣处理方法，其中，通过前述氧化分解工序氧化分解前述油渣的过程中的氧气 供给比为1.0~ 3.0。
11. 根据权利要求7所述的油渣处理方法，其中， 前述氧化分解工序包括流体排出工序，用于排出通过前述油渣的氧化分解所产生的流体状的物质；固体排出工序，用于排出通过前述油渣的氧化分解所产生 的固体状的物质。
12. 根据权利要求ll所述的油渣处理方法，其中， 还包4舌气液分离工序，该气液分离工序将通过前述流体排出工序排出的前述流体状的物质分离为气体状的物质和液体状 的物质。
13. —种肥料的制造方法，由在植物油的制造过程中产生的油渣生成肥料，其中，该肥料的制造方法包括氧化分解工序，其为在向水的临界温度374。C以上的温度、且小于水的临界压力22MPa的压力的水 中添加氧化剂而成的流体中将前述油渣氧化分解的工序。
全文摘要
本发明提供一种油渣处理装置，该油渣处理装置能够在短时间内高效地处理在制造植物油的过程中产生的油渣。油渣处理装置具备用于将油渣进行氧化分解处理的反应器(20)，用于将反应器(20)内的水的温度加热到水的临界温度以上、即650℃的电热线圈(23)，向反应器(20)内导入油渣并将该反应器(20)内的水的压力加压到小于水的临界压力、即17MPa的高压泵(13)，向反应器(20)内供给氧化剂并将该反应器(20)内的水的压力加压到小于水的临界压力、即17MPa的压缩机(33)。通过做成将利用氧化分解处理(燃烧)生成的反应气体和无机固体残渣分别排出的构造，能够容易地将它们再利用、肥料化。
文档编号C05F17/00GK101622211SQ20078005182
公开日2010年1月6日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年2月27日
发明者下林亮介, 佐古猛, 冈岛泉, 古木正人, 一 堀 申请人:国立大学法人静冈大学;J-制油株式会社