RU139141U1

RU139141U1 - INSTALLATION FOR PREPARATION OF BiodIESEL FUEL IN A MICROWAVE FIELD

Info

Publication number: RU139141U1
Application number: RU2013146413/05U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Семенович Стребков; Юрий Александрович Кожевников; Юрий Александрович Собченко; Надежда Алексеевна Собченко; Валерия Ивановна Пашкина; Юрий Михайлович Щекочихин; Сергей Владимирович Чирков; Владимир Григорьевич Чирков; Борис Николаевич Лопатников; Александр Григорьевич Чижиков
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Установка для приготовления биодизельного топлива в СВЧ-поле, характеризующаяся тем, что состоит из рабочей емкости, снабженной перекидным клапаном, и насоса, соединенных в замкнутый контур прямым трубопроводом с врезанным в него регулировочным клапаном и обратным трубопроводом, волновода, магнетрона, герметично соединенного с волноводом, блока питания магнетрона, соединенного с магнетроном кабелем питания, и блока управления регулировочным клапаном, соединенного сигнальными кабелями с термодатчиком, расположенным в обратном трубопроводе, и регулировочным клапаном, при этом часть прямого трубопровода, выполненная из диэлектрического материала, прозрачного для СВЧ-поля, находится внутри волновода.Installation for the preparation of biodiesel in a microwave field, characterized in that it consists of a working tank equipped with a crossover valve, and a pump connected to a closed circuit by a direct pipe with a control valve embedded in it and a return pipe, a waveguide, a magnetron, hermetically connected to the waveguide , a magnetron power supply unit connected to the magnetron by a power cable, and a control valve control unit connected by signal cables to a temperature sensor located in the return pipe gadflies and control valve, the straight pipe portion made of a dielectric material transparent to the microwave field, is located inside the waveguide.

Description

Полезная модель относится к технологии и техническим средствам для производства метилового эфира жирных кислот (МЭЖК), являющегося базовым компонентом биодизельного топлива, добавляемым в стандартное дизельное топливо в концентрациях, устанавливаемых требованиями соответствующих стандартов.The utility model relates to the technology and technical means for the production of fatty acid methyl ester (FAME), which is the basic component of biodiesel, added to standard diesel fuel at concentrations established by the requirements of the relevant standards.

Известно устройство для получения биодизельного топлива, включающее рабочую емкость, в которой осуществляется реакция переэтерификации растительного масла, центрифугу и трубопроводы (патент РФ №2393006 МПК B01F 5/00, опубл. 27.06.2010).A device for producing biodiesel is known, including a working tank in which the transesterification reaction of vegetable oil, a centrifuge and pipelines are carried out (RF patent No. 2393006 IPC B01F 5/00, published on June 27, 2010).

Недостатком известного устройства является наличие центрифуги в составе устройства, которое требует регулярного профилактического обслуживания, сокращает его ресурс и увеличивает вероятность травматизма.A disadvantage of the known device is the presence of a centrifuge in the device, which requires regular preventive maintenance, reduces its resource and increases the likelihood of injury.

Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство для получения МЭЖК, включающее рабочую емкость, насос и трубопровод (патент РФ №82579 МПК B01F 3/00, опубл. 10.05.2009).Closest to the proposed model is a device for obtaining FAME, including the working capacity, pump and pipeline (RF patent No. 82579 IPC B01F 3/00, publ. 10.05.2009).

Существенным недостатком известного устройства является относительно низкая степень конверсии некоторых видов органического сырья, в частности, масел и жиров с высоким содержанием свободных жирных кислот (СЖК). Кроме того, известное устройство не обеспечивает достаточно точного термостатирования реагентов в рабочей зоне, что может привести к перегреву и выкипанию метанола. При этом не гарантируется стабильность и повторяемость результатов технологического процесса.A significant disadvantage of the known device is the relatively low degree of conversion of certain types of organic raw materials, in particular oils and fats with a high content of free fatty acids (FFA). In addition, the known device does not provide sufficiently accurate temperature control of the reagents in the working area, which can lead to overheating and boiling of methanol. At the same time, the stability and repeatability of the process results is not guaranteed.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание технологического комплекса высокой производительности для приготовления базового компонента биодизельного топлива (МЭЖК) из растительного сырья, включая масла и жиры с высоким содержанием СЖК, в том числе, отработанные (жарочные) масла.The objective of the proposed utility model is the creation of a high-performance technological complex for the preparation of the basic component of biodiesel (FAME) from plant materials, including oils and fats with a high content of FFA, including waste (frying) oils.

В результате использования предлагаемой полезной модели обеспечивается возможность точного отслеживания и регулирования заданных параметров технологического процесса и повышается выход метилового эфира жирных кислот (МЭЖК).As a result of using the proposed utility model, it is possible to accurately monitor and control the specified process parameters and increase the yield of fatty acid methyl ester (FAME).

Технический результат достигается тем, что предлагаемая установка для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле, состоит из рабочей емкости, снабженной перекидным клапаном и насоса, соединенных в замкнутый контур прямым трубопроводом с врезанным в него регулировочным клапаном и обратным трубопроводом, волновода, магнетрона, герметично соединенного с волноводом, блока питания магнетрона,. соединенного с магнетроном кабелем питания и блока управления регулировочным клапаном, соединенного сигнальными кабелями с термодатчиком, расположенным в обратном трубопроводе, и регулировочным клапаном, при этом часть прямого трубопровода, выполненная из диэлектрического материала, прозрачного для СВЧ поля, находится внутри волновода.The technical result is achieved by the fact that the proposed installation for the preparation of biodiesel in the microwave field consists of a working tank equipped with a cross-over valve and a pump connected to a closed circuit by a direct pipe with a control valve and a return pipe embedded in it, a waveguide, a magnetron, hermetically connected to waveguide, magnetron power supply ,. connected to the magnetron by the power cable and the control valve control unit, connected by signal cables to a temperature sensor located in the return pipe and the control valve, while a part of the direct pipe made of a dielectric material transparent to the microwave field is inside the waveguide.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле.The invention is illustrated by the drawing, which shows the General scheme of the installation for the preparation of biodiesel in the microwave field.

Установка состоит из рабочей емкости 1, снабженной перекидным клапаном 2 и насоса 3, соединенных в замкнутый контур прямым трубопроводом 4, с врезанным в него регулировочным клапаном 5 и обратным трубопроводом 6, волновода 7, магнетрона 8, герметично соединенного с волноводом, блока питания магнетрона 9, соединенного с магнетроном, кабелем питания 10 и блока управления регулировочным клапаном 11, соединенного сигнальным кабелем 12 с термодатчиком 13, расположенным в обратном трубопроводе, и сигнальным кабелем 15 с регулировочным клапаном; при этом часть прямого трубопровода 14, выполненная из диэлектрического материала, прозрачного для СВЧ поля, находится внутри волновода 7.The installation consists of a working tank 1, equipped with a crossover valve 2 and a pump 3 connected in a closed circuit by a direct pipe 4, with an adjustment valve 5 embedded in it and a return pipe 6, a waveguide 7, a magnetron 8, hermetically connected to the waveguide, a magnetron power supply 9 connected to a magnetron, a power cable 10 and a control valve control unit 11, connected by a signal cable 12 to a temperature sensor 13 located in the return pipe, and a signal cable 15 to the control valve; while part of the direct pipe 14, made of a dielectric material transparent to the microwave field, is located inside the waveguide 7.

Принцип работы предлагаемой установки для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле на примере приготовления биодизельного топлива из рапсового масла на установке.The principle of operation of the proposed installation for the preparation of biodiesel in the microwave field on the example of the preparation of biodiesel from rapeseed oil in the installation.

Предварительно подготовленную исходную смесь, включая растительное рапсовое масло и катализатор, заливают в рабочую емкость 1, из которой насосом 3 она, по прямому трубопроводу 4, проходит через вставку из диэлектрического материала 14, прозрачного для СВЧ поля, расположенную внутри волновода 7 и обрабатывается электромагнитным СВЧ полем, создаваемым магнетроном 8, и по обратному трубопроводу 6 снова поступает в рабочую емкость 1. Таким образом, обработка производится многократно в замкнутом контуре. После полного завершения процесса обработки с помощью перекидного клапана 2 продукты реакции (метиловый эфир рапсового масла вместе с глицериносодержащий осадком) направляют на сепарацию и очистку. Управление процессом осуществляют посредством блока управления регулировочным клапаном 11, в который от термодатчика 13 по сигнальному кабелю 12 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению температуры реакционной среды на выходе из волновода 7. Этот сигнал сравнивается с установленным программно рабочим значением (в диапазоне 45…60°C) и вырабатывает сигнал управления, который по сигнальному кабелю 15 передается на регулировочный клапан, чем достигается регулирование скорости потока обрабатываемой смеси таким образом, чтобы ее температура всегда соответствовала установленному рабочему значению.A pre-prepared initial mixture, including rapeseed oil and a catalyst, is poured into a working tank 1, from which it passes through a straight pipe 4 through a straight pipe 4 through a plug 3 of a dielectric material 14 transparent to the microwave field located inside the waveguide 7 and processed by electromagnetic microwave the field created by the magnetron 8, and through the return pipe 6 again enters the working tank 1. Thus, the processing is performed repeatedly in a closed loop. After the complete processing of the process using the overflow valve 2, the reaction products (rapeseed oil methyl ester together with glycerol-containing sludge) are sent for separation and purification. The process is controlled by the control unit of the control valve 11, into which a signal proportional to the current temperature of the reaction medium at the output of the waveguide 7 is received from the temperature sensor 13 through the signal cable 12. This signal is compared with a programmed operating value (in the range 45 ... 60 ° C ) and generates a control signal, which is transmitted through the signal cable 15 to the control valve, thereby achieving the regulation of the flow rate of the processed mixture so that it perature always corresponded to the set operating value.

Как известно, температура является основным параметром процесса, определяющим скорость реакции, состав и, следовательно, производительность установки и потребительские свойства конечного продукта, в частности степень термохимической конверсии масел и жиров в МЭЖК. При получении МЭЖК рабочая температура должна быть не выше 60°C ввиду низкой температуры кипения одного из основных реагентов - метанола (ссылка). В предлагаемой установке постоянство рабочей температуры обеспечивается за счет регулирования скорости потока обрабатываемой смеси, путем сохранения баланса теплоты, подводимой к обрабатываемой смеси при поглощении СВЧ излучения, с одной стороны, и теплоты, отдаваемой ею окружающей среде при многократном прохождении потоком по той части установки, которая находится вне действия электромагнитного СВЧ поля (т.е., за пределами волновода 7) и имеет возможность рассеивать тепловую энергию в окружающую среду. Эта часть установки, как следует из описания, включает рабочую емкость 1, прямой трубопровод 4, насос 3 и (частично) обратный трубопровод 6.As you know, temperature is the main process parameter that determines the reaction rate, composition and, consequently, the plant’s productivity and consumer properties of the final product, in particular the degree of thermochemical conversion of oils and fats into FAME. Upon receipt of the FAME, the operating temperature should not be higher than 60 ° C due to the low boiling point of one of the main reagents - methanol (link). In the proposed installation, the constancy of the working temperature is ensured by controlling the flow rate of the treated mixture, by maintaining the balance of heat supplied to the treated mixture when absorbing microwave radiation, on the one hand, and the heat given to it by the environment when it repeatedly passes through the part of the installation that is outside the action of the microwave microwave field (i.e., outside the waveguide 7) and has the ability to dissipate thermal energy into the environment. This part of the installation, as follows from the description, includes a working tank 1, direct pipe 4, pump 3 and (partially) return pipe 6.

Известно также, что электромагнитное поле в СВЧ диапазоне позволяет интенсифицировать химические реакции, тем самым увеличивая степень превращения реагентов (в данном случае, жиры и масла) и выход целевого продукта (в данном случае, МЭЖК).It is also known that the electromagnetic field in the microwave range allows you to intensify chemical reactions, thereby increasing the degree of conversion of the reactants (in this case, fats and oils) and the yield of the target product (in this case, FAME).

Claims

Installation for the preparation of biodiesel in a microwave field, characterized in that it consists of a working tank equipped with a crossover valve, and a pump connected to a closed circuit by a direct pipe with a control valve embedded in it and a return pipe, a waveguide, a magnetron, hermetically connected to the waveguide , a magnetron power supply unit connected to the magnetron by a power cable, and a control valve control unit connected by signal cables to a temperature sensor located in the return pipe gadflies and control valve, the straight pipe portion made of a dielectric material transparent to the microwave field, is located inside the waveguide.