JP2011093991A - 低引火点廃油の処理方法および固体燃料 - Google Patents

Abstract

【課題】経済的に低引火点廃油の引火点を上昇でき、しかも低引火点廃油のハンドリング性を向上できる低引火点廃油の処理方法を提供すること。
【解決手段】引火点が２１℃以上４０℃未満の低引火点廃油に、廃畳の破砕物、木材チップ等のバイオマスを混合することにより、引火点が４０℃以上の固体燃料とする低引火点廃油の処理方法とした。
【選択図】 なし

Description

本発明は、低引火点廃油の処理方法に関し、特に、低引火点廃油の引火点を上昇させ、燃料として安全に使用し得るものとする低引火点廃油の処理方法、及び該処理方法によって得られた固体燃料に関するものである。

近年、原油、石炭等の燃料の価格高騰に伴い、各種代替燃料の活用への取り組みが種々なされている。特に、可燃性廃棄物を燃料として利用することは、当該廃棄物の処理と、燃料費の低減という両面に資することから、格別の意義が認められるものである。

ここで、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、エチルベンゼン、エタノール、メタノール等の低引火点成分を含む廃溶剤、廃塗料、廃インキ、廃シンナー、副生グリセリン、廃塗料蒸留残渣等の低引火点廃油は、高いエネルギーを有するため、廃棄物として焼却処分せずに、上記した如く燃料として有効利用することが期待されるが、廃溶剤等は引火点が低いことから、火災や爆発の危険性があり、防火対策、防爆対策などを行う必要があるなど、その取扱いが困難なものであった。

一方、取扱いが困難な低引火点物質の引火点を上昇させ、その取扱性を向上させる技術が創案されている。
例えば、特許文献１には、石油系溶剤に、フッ素系不燃溶剤（パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン等）を、３体積％を越える割合で混合し、引火点を上昇させる技術が開示されている。そして、この特許文献１には、引火点が５０℃の第２石油類に属するサンプルに、パーフルオロカーボンを約４体積％溶解混合することにより引火点を７５℃まで上昇でき、ハイドロフルオロカーボンを約９体積％溶解混合することにより引火点を９７℃まで上昇できた実施例の開示がある。
また、特許文献２には、シクロデキストリン類などをホスト化合物として、引火点を有する物質を包接化することでクラスレート化合物を作り、引火点を上昇させる技術が開示されている。そして、この特許文献２には、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンを用いたメタノールの包接化により、引火点を１１℃から６１℃まで上昇させた実施例、また、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）を用いたアセトンの包接化により、引火点を−２０℃から１３２℃まで上昇させた実施例などの開示がある。
また、特許文献３には、シール油の循環経路中において、常温のシール油中に純度の高い不活性ガスを吹き込み、油中に含有されている引火点低下物質を除去し、引火点を上昇させる技術が開示されている。そして、この特許文献３には、引火点４５〜５０℃のシール油を、窒素ガスの吹き込みにより７６℃まで上昇させた実施例の開示がある。

特開平０９−１９４８９０号公報 特開２００５−１２６４１９号公報 特公昭５２−００４７７０号公報

上記した特許文献に開示された技術は、いずれも顕著な引火点の上昇効果が認められるものではあるが、その処理に他に有効な利用方法が存在する高価な化合物或いは不活性ガスを使用するものであるため、経済的な方法ではなかった。
また、低引火点廃油には、高い粘稠性を有しているものや、常温で流動性がないもの、更には固形分が沈降分離して固着しているものなどが存在するが、これらの廃油に対しては、上記した特許文献に開示された技術は、いずれもその適用が困難であったとともに、これらの廃油の輸送管内等における流動性を改善し、燃料としての取扱性を向上できるものでもなかった。

本発明は、上述した背景技術が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、経済的に低引火点廃油の引火点を上昇でき、しかも低引火点廃油の取扱性を向上できる低引火点廃油の処理方法、及び該処理方法によって得られた取扱性の良好な固体燃料を提供することにある。

本発明者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を進めた結果、低引火点廃油に廃畳の破砕物、木材チップ等のバイオマスを混合すれば、混合したバイオマスが低引火点成分を含む液分を吸収、担持し、引火点を上昇できるとともに、輸送管内や搬送機等における流動性が改善でき、燃料としての取扱性が良好な混合物が得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔７〕の低引火点廃油の処理方法及び固体燃料を提供するものである。
〔１〕低引火点廃油とバイオマスとを混合することを特徴とする、低引火点廃油の処理方法。
〔２〕上記低引火点廃油が、引火点２１℃以上４０℃未満の廃油であることを特徴とする、上記〔１〕に記載の低引火点廃油の処理方法。
〔３〕上記低引火点廃油が、廃溶剤、廃塗料、廃インキ、廃シンナー、副生グリセリン、廃塗料蒸留残渣いずれか一種以上であることを特徴とする、上記〔２〕に記載の低引火点廃油の処理方法。
〔４〕上記低引火点廃油が、種々の廃油を混合して引火点を２１℃以上４０℃未満に調整した廃油であることを特徴とする、上記〔２〕に記載の低引火点廃油の処理方法。
〔５〕上記バイオマスが、廃畳の破砕物、稲藁の破砕物、木材チップ、木粉、おが屑、紙屑、繊維屑のいずれか一種以上であることを特徴とする、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法。
〔６〕上記低引火点廃油と上記バイオマスとを混合することにより、引火点が４０℃以上の固体燃料とすることを特徴とする、上記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法。
〔７〕上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法によって得られた固体燃料。

上記した本発明によれば、低引火点廃油に混合したバイオマスが、低引火点廃油中の低引火点成分を含む液分を吸収、担持し、その揮発が抑えられるため、引火点を上昇できるとともに、輸送管内や搬送機等における流動性が改善され、輸送、貯留等の安全性及び取扱性が良好な混合物に低引火点廃油を処理することができる。
そのため、従来においては燃料としての使用が困難であった廃溶剤等の低引火点廃油を、燃料として有効に利用することが可能となる。

以下、上記した本発明に係る低引火点廃油の処理方法、及び該処理方法によって得られた固体燃料を詳細に説明する。

本発明において処理対象としている低引火点廃油は、低引火点成分、例えば、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、エチルベンゼン、エタノール、メタノール等を数％含み、全体としての引火点が低い廃油である。具体的には、取扱性の観点から、第２石油類に属する引火点が２１℃以上４０℃未満の廃油が好適な処理対象である。低引火点廃油には、液状のものに限らず、エマルジョン、スラリー等の状態のものであってもよい。このような低引火点廃油の具体例としては、例えば、廃溶剤、廃塗料、廃インキ、廃シンナー、副生グリセリン、廃塗料蒸留残渣等が挙げられ、これらを単独でも、またこれらの二種以上を混ぜた物であってもよい。また、引火点が２１℃未満の第１石油類に属する廃油であっても、事前に他の高引火点廃油と混合する等の手段によって引火点を２１℃以上４０℃未満に調整した廃油も、本発明において処理対象として用いることができる。

本発明において用いるバイオマスの例としては、畳（使用済みの廃畳）の破砕物、稲藁の破砕物、木材チップ（例えば、建設廃木材の破砕物）、木粉、おが屑、紙屑、繊維屑等が挙げられる。
なお、本発明においてバイオマスとは、燃料等として利用可能な、生物由来の有機質資源（ただし、化石燃料を除く。）の総称をいう。

上記畳の破砕物の材料となる廃畳は、植物性の材料を少なくとも部分的に含むものであればよく、具体的には、稲藁を畳床の材料とする本畳のみならず、ポリスチレンフォーム板（ポリスチレン樹脂組成物に発泡剤を添加して膨張させて形成した板状の成形体）及びインシュレーションボード（例えば、湿式法では、木材を水中で解砕し、接着剤等を加えて抄造した後、乾燥して形成された軟質繊維板）を畳床の材料とする建材畳や、稲藁、ポリスチレンフォーム板を畳床の材料とする藁サンド畳も含む。また、稲藁単独を破砕したものを使用することもできる。
上記木材チップは、最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）が５ｍｍを超え、１００ｍｍ以下である木材（樹皮、剪定枝等を含む）の破砕物または粉砕物をいう。
上記木粉とは、最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）が５ｍｍ以下である木材の粉砕物をいう。
また、上記おが屑は、通常、０．５〜５ｍｍ程度の粒度分布を有するものである。上記紙屑としては、例えばシュレッダー切断物等が用いられる。上記繊維屑としては、綿屑、布屑、麻屑、羊毛屑等、バイオマス由来のものが用いられる。

上記バイオマスの平均粒径（篩の残分が５０質量％以内となる目開き寸法）は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。これは、該平均粒径が０．５ｍｍ未満では、粒子系全体が微細化するため流動性、分散性が低下し、取扱性の向上等の効果を得ることが困難となるとともに、低引火点廃油中の液分の吸収、担持が困難となり、引火点の上昇効果が得られ難いために好ましくない。
また、上記バイオマスの最大粒径（篩の残分が５質量％以内となる目開き寸法）は、本発明に係る低引火点廃油の処理方法で得られた混合物を燃料として例えばセメントキルンのバーナーで使用する場合、１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。これは、該最大粒径が１０ｍｍを超えると、セメントキルンのバーナーで使用する場合、火炎（フレーム）を形成し難く、燃料が着地した後も燃焼を継続するため、セメントクリンカーの品質を低下させるおそれがある。該最大粒径を５ｍｍ以下とすれば、着地燃焼する粒体の割合が少なくなり、燃料としての使用割合を大きくすることができるので好ましい。
さらに、例えばセメントキルンの仮焼炉に投入して使用する場合、スクリューコンベヤー、バケットエレベーター、ベルトコンベヤー等の機械式搬送装置にて搬送が可能であり、かつ２重のフラップダンパー、ロータリーフィーダ等の機械式投入装置によって投入が可能な、機械トラブルが起こらないサイズであればよく、この場合の上記バイオマスの最大粒径は１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下である。

低引火点廃油中の液分の吸収材として、上記バイオマスの他、有機質粉体が好適に用いられ、さらに品質を損なわない限度において、その他の材料を配合することもできる。有機質粉体の例としては、トナー、重油灰、微粉炭、活性炭粉末、肉骨粉、廃プラスチック粉末、紙粉、有機蒸留残渣粉末等が挙げられる。これらの有機質粉体は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。

上記トナーは、コピー機、ファクシミリ機、プリンター等の事務機器における乾式現像剤であり、７〜１１μｍ程度の粒径を有する粉体であり、通常、廃棄物である廃トナーが用いられる。トナーは、非常に小さな粒径を有し、かつ粒度分布が狭いため、得られる混合物（固体燃料）の比重の増大、及び低引火点廃油の処理量の増大に大きく寄与することができ、好ましく用いられる。
上記重油灰は、１〜３０μｍ程度の粒径を有する粉体であり、小さな粒径を有するため、やはり、得られる混合物（固体燃料）の比重の増大、及び低引火点廃油の処理量の増大に寄与することができるため、好ましく用いられる。
上記微粉炭は、１０〜１００μｍ程度の粒径を有する粉体であり、セメントキルン等の焼成炉における固体燃料として知られている。
上記活性炭粉末及び肉骨粉としては、通常、１ｍｍ以下の平均粒径を有するものが用いられる。上記廃プラスチック粉末としては、例えば、廃ペレット等が用いられる。上記紙粉としては、例えば、サンダーダスト等が用いられる。上記有機蒸留残渣粉末としては、例えば、フタル酸蒸留残渣等が用いられる。

上記有機質粉体の平均粒径は、上記バイオマスの平均粒径に対し、１／２以下、好ましくは１／３以下である。これは、該比が１／２を超えると、バイオマスと有機質粉体との粒径の差が小さくなり、低引火点廃油の処理量の増大、取扱性の向上等の効果を得ることが困難となる。
上記有機質粉体の中で、固定炭素で構成される活性炭粉末などでは、平均粒径が３００μｍを超えると着地燃焼する粒子が増大し、セメントクリンカーの品質が低下することがあるので、好ましくは平均粒径が３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下のものを使用する。有機質粉体の粒径の下限値は、特には限定されないが、通常、１μｍ以上である。

上記各材料の配合割合は、先ず吸収材であるバイオマスと有機質粉体については、有機質粉体は必ずしも配合する必要はないが、有機質粉体を配合する場合には、バイオマスと有機質粉体の質量比は、４０／６０〜９５／５、好ましくは５０／５０〜８０／２０である。これは、該質量比が４０／６０未満では、バイオマスの配合量が小さいため、バイオマスの粒体の間隙を有機質粉体が埋めてしまい、混合物（固体燃料）の流動性が著しく低下することがある。逆に該質量比が９５／５を超えると、有機質粉体の配合量が小さいため、混合物（固体燃料）の比重の増大等の効果を十分に得ることができない。

低引火点廃油の配合量は、上記バイオマスと有機質粉体の合計量１００質量部に対して、３０〜３００質量部、好ましくは５０〜２００質量部、より好ましくは８０〜１５０質量部である。これは、該配合量が３０質量部未満では、低引火点廃油の処理量が少なく、低引火点廃油の利用を促進しようとする本発明の趣旨に合致しなくなる。逆に、該配合量が３００質量部を超えると、低引火点廃油中の液分、特に低引火点成分を混合したバイオマスによって吸収、担持しきれず、引火点の上昇効果が得られない場合があり、また、混合物（固体燃料）の粒子表面に油が残留して、粒子表面に光沢及び付着性が生じ、輸送管内や搬送機等における流動性が低下する。

上記低引火点廃油とバイオマス等の混合は、上記各材料を、上記配合割合で混合機に投入して行うことができる。
この際、空気を混合機内に導入し、低引火点廃油から揮発した低引火点成分等を爆発下限濃度未満まで希釈した状態で混合を行うことが好ましい。これは、上記した低引火点廃油とバイオマス等とを混合すると、特にその混合初期の段階、即ち、混合したバイオマス等が低引火点廃油中の液分を未だ十分に吸収していない段階にあっては、低引火点廃油から低引火点成分が揮発し、該低引火点成分に混合機の回転部等で発生した火花が引火し、爆発を起こす危険があるためである。
そこで、空気を混合機内に導入し、揮発した低引火点成分等の濃度を爆発を起こさない濃度まで希釈させることが好ましい。具体的な空気の混合機内への導入量は、揮発する低引火点成分の量、さらには混合機の容積、混合物の量等によって適宜決定されるが、無料の空気で希釈するものであることから、必要十分な量の空気を、混合機内に導入することとすればよい。

また、混合機は特に限定しないが、揮発した低引火点成分が容器の一部に留まることのない構造となっているものが好ましい。例えば、単に攪拌羽根が設けられているものではなく、その混合容器自体をも回転する構造のものを使用することが好ましい。これは、低引火点廃油のように粘稠性の高い材料とバイオマス等のかさ密度の低い材料とを良好に混合できるとともに、容器が回転することにより揮発した低引火点成分等が流動し、容器の一部に溜まることがなく、導入された空気によって容易かつ確実に希釈させられるためである。
このような容器自体をも回転する構造の混合機としては、アイリッヒ社製のインテンシブミキサー等が挙げられる。

上記低引火点廃油とバイオマス等との混合操作により得られた混合物は、低引火点廃油中の液分、特に低引火点成分がバイオマス等に吸収、担持されていることから、低引火点成分の揮発が抑えられ、引火点が高い、具体的には、４０℃以上の引火点を有する混合物となり、輸送、貯留等の安全性が高いものとなる。
上記に加えて、得られた混合物は、高いエネルギーを有する低引火点廃油と燃焼し易いバイオマス等との混合物であるとともに、輸送管や搬送機等を用いた輸送が可能な流動性も良好なものであることから、取扱性の良好な固体燃料として好適に用いることができるものとなる。

上記した本発明に係る低引火点廃油の処理方法によって得られた混合物（固体燃料）の使用方法の一例としては、管路を介して焼成炉内に該混合物を投入し、燃料として燃焼させる使用方法が挙げられる。また、低引火点廃油とバイオマス等との混合時に発生した低引火点成分を含む可燃性ガスは、焼成炉の燃焼用空気に混合することでその熱量を有効利用することが好ましい。
ここで、焼成炉としては、クリンカを製造するためのセメントキルンや仮焼炉、さらには生石灰や軽量骨材を焼成するためのキルン等が挙げられる。

試験例

１．使用材料
（１）低引火点廃油
種々の低引火点廃油（実油泥Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及び調整油Ｅ）の処理を行った。
ここで、実油泥Ａ〜Ｄは、いずれも粘稠性が高く、輸送管や搬送機等による輸送ができない取り扱いが困難なものであった。
また、調整油Ｅは、エタノール（一級試薬、引火点１３℃）と、エンジンオイルと水との混合物（エンジンオイル６０ｗｔ％、水４０ｗｔ％）とを混合し、引火点を２１℃以上４０℃未満の間の３４℃に調整したものである。
各低引火点廃油の引火点を、表１に示す。
（２）バイオマス
木材チップを用いて処理を行った。木材チップは、次の方法にて水分調整を行った。
平均粒径が２０ｍｍの木材チップを、１０５℃で３日間乾燥後、霧吹きで水分を約３０％（実測２９．９％）に調整し、それをポリエチレン袋に密封して２４時間以上なじませたものを用いた。

２．低引火点廃油の処理
上記各種の低引火点廃油に、それぞれ上記調整した木材チップを１対２の重量割合で投入し、ハンドミキサーで混合を行った。

３．混合物の性状
得られた低引火点廃油と木材チップとの混合物について、それぞれ引火点及び付着量を測定した。
なお、引火点の測定は、セタ密閉式引火点試験器により行った。
また、付着量の測定は、直径１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのステンレス製円筒状容器（容量：１．７Ｌ）に試料を１００ｇ投入し、該円筒状容器を軸芯を中心として４６ｒｐｍの回転数で２０分間回転させ、容器内壁に付着する試料の重量を測定することにより行った。なお、この付着量の試験によって、付着量が１０ｇ程度であっても、スクリューコンベヤー等の機械式搬送装置を用いた搬送に全く支障がなく、付着量が１．５ｇ程度以下であれば、輸送管を用いた圧送が可能であることが事前の試験により判明している。
各測定結果を、表１に併記する。

４．まとめ
表１から、本発明に係る低引火点廃油の処理方法によって、引火点を著しく上昇できることが分かる。また、粘稠性が高く取り扱いが困難な油泥（実油泥Ａ〜Ｄ）を、少なくともセメントキルンの仮焼炉に投入して使用する場合等に機械式搬送装置を用いた搬送に支障がない性状までその流動性を改善でき、特に油泥（実油泥Ｂ及び調整油Ｅ）によっては、セメントキルンのバーナーで使用する場合等に輸送管内に付着し難い性状までその流動性を改善できることが分かる。この試験例で示された効果は、当然に実機にスケールアップした場合にも有効と考えられ、このことから本発明によって、輸送、貯留等の安全性及び取扱性が良好な混合物に低引火点廃油を処理することができることが分かった。

Claims (7)

1. 低引火点廃油とバイオマスとを混合することを特徴とする、低引火点廃油の処理方法。
2. 上記低引火点廃油が、引火点２１℃以上４０℃未満の廃油であることを特徴とする、請求項１に記載の低引火点廃油の処理方法。
3. 上記低引火点廃油が、廃溶剤、廃塗料、廃インキ、廃シンナー、副生グリセリン、廃塗料蒸留残渣いずれか一種以上であることを特徴とする、請求項２に記載の低引火点廃油の処理方法。
4. 上記低引火点廃油が、種々の廃油を混合して引火点を２１℃以上４０℃未満に調整した廃油であることを特徴とする、請求項２に記載の低引火点廃油の処理方法。
5. 上記バイオマスが、廃畳の破砕物、稲藁の破砕物、木材チップ、木粉、おが屑、紙屑、繊維屑のいずれか一種以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法。
6. 上記低引火点廃油と上記バイオマスとを混合することにより、引火点が４０℃以上の固体燃料とすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法。
7. 上記請求項１〜６のいずれかに記載の低引火点廃油の処理方法によって得られた固体燃料。