RU2393209C2

RU2393209C2 - Способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей

Info

Publication number: RU2393209C2
Application number: RU2008140024/13A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Селиванов (RU); Николай Иванович Селиванов; Дмитрий Александрович Санников (RU); Дмитрий Александрович Санников; Александр Александрович Доржеев (RU); Александр Александрович Доржеев
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2010-06-27
Also published as: RU2008140024A

Abstract

Изобретение относится к способам производства биотоплива. Способ предусматривает нейтрализацию жирных кислот рапсового масла 20%-ным раствором едкого калия, который добавляют в количестве 0,25% от объема масла. Очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно. Изобретение позволяет снизить себестоимость и экологическую опасность производства при сохранении качества биотоплива. 2 табл., 5 ил.

Description

Ресурсосберегающий способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при изготовлении из семян рапса биотоплива с последующим использованием его в автотракторных двигателях.

Известны технологии получения биодизельного топлива на основе рапсового масла для использования в автотракторных двигателях (Аблаев А.Р. Производство и применение биодизеля: справочное пособие / А.Р.Аблаев и др. - М:. АПК и ППРО, 2006. - 31 с., прототип), в которых с целью нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют метанол.

Недостатком данного способа является использование метанола, который является сильным ядом, взрыво- и пожароопасным веществом, вследствие чего происходит усложнение конструкции перерабатывающего оборудования. После получения конечного продукта - биотоплива - из него выпаривают метанол и растворитель. В итоге себестоимость получаемого биотоплива оказывается высокой, а технология его получения экологически опасной и требующей больших материальных затрат.

Задачей нового способа является снижение себестоимости биотоплива и экологической опасности производства.

Технический результат, в отличие от прототипа, достигается за счет того, что для нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют 20%-ный раствор едкого калия в количестве 0,25%-ный от объема рапсового масла, после чего отделяют выпавший осадок жирных кислот, а очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1.

На фиг.1 показана зависимость выпадения количества осадка от концентрации едкого калия. На фиг.2 показана зависимость времени и количества осадка от объема едкого калия. На фиг.3 - изменение вязкости чистого рапсового масла и биотоплива после нейтрализации жирных кислот. На фиг.4 - реакция щелочной нейтрализации жирных кислот рапсового масла. На фиг.5 - схема способа производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей.

Пример.

С целью определения наиболее оптимальной концентрации едкого калия при нейтрализации жирных кислот в рапсовом масле проводились опыты: в пробирки (ГОСТ 1770-74), емкостью 100 мл, заливалось отфильтрованное и очищенное механическим способом (согласно технологии) рапсовое масло, полученное в результате отжима семян рапса (урожай 2008 года), после чего в пробирки добавлялся раствор едкого калия в концентрациях 10%, 20%, 30%, 40% в количестве 0,3% от объема масла. Далее проводилось смешивание в течение 10 минут путем перемешивания двух жидкостей в пробирке с помощью механической мешалки. После проводилось отстаивание масла в течение 1 часа для определения количества получившегося осадка. Опыты проводились с трехкратной повторностью при температуре масла 55°С, результаты представлены в таблице 1.

По результатам опытов видно, что при концентрации едкого калия свыше 20% (фиг.1, табл.1) объем выпавшего осадка увеличивается незначительно, что свидетельствует о целесообразности использования данной концентрации как наиболее оптимальной с точки зрения эффективности и незначительных материальных затрат на приготовление раствора едкого калия.

Таблица 1
Результаты опытов по определению оптимальной концентрации едкого калия
Концентрация КОН, %	Выпавший осадок, мл
Концентрация КОН, %	1 опыт	2 опыт	3 опыт	Среднее значение
10	6	6,2	6	6,07
20	8	8,5	8,4	8,3
30	8,4	8,4	8,7	8,6
40	8,5	8,8	8,9	8,73

Для определения оптимального количества едкого калия, которое добавляется в рапсовое масло для нейтрализации жирных кислот, проводились опыты с добавлением 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,25%, 0,5%, 1%, 1,5% от объема масла 20%-ного раствора едкого калия. После проводилось смешивание в течение 10 минут путем перемешивания двух жидкостей в пробирке с помощью механической мешалки. Время выпадения осадка определялось по формированию отчетливо видной границы между маслом и выпавшим осадком на дне пробирки. Опыты проводились с трехкратной повторностью при температуре масла 55°С.

Из результатов опытов (фиг.2, табл.2) видно, что увеличение объема едкого калия свыше 0,25% не увеличивает объем выпавшего осадка и мало влияет на время выпадения, что позволяет принять данное значение как оптимальное.

Результатом щелочной нейтрализации (фиг.3) является снижение плотности рапсового масла на 2-3% (с 915 до 890 кг/м³ при 20°С), вязкости 8-10% (с 66 до 60 сСт при 20°С), что положительно повлияет на прокачиваемость биотоплива по системе питания двигателя, кроме того, отделение жирных кислот от масла позволит снизить нагарообразование в цилиндрах дизельного двигателя при сгорании.

Таблица 2
Результаты нейтрализации жирных кислот рапсового масла
Количество КОН от объема масла, %	Осадок, мл				Время выпадения осадка (среднее значение), мин
Количество КОН от объема масла, %	1 опыт	2 опыт	3 опыт	Среднее значение	Время выпадения осадка (среднее значение), мин
0,05	4	4,08	4,04	4,04	21,3
0,1	6,05	6,11	6,18	6,11333	18,6
0,15	7,34	7,38	7,45	7,39	16,2
0,25	8,12	8,15	8,13	8,13333	13,4
0,5	8,18	8,2	8,17	8,18333	12,2
1	8,21	8,22	8,25	8,22667	11,6
1,5	8,3	8,31	8,28	8,29667	10,4

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод, что наиболее рациональный объем едкого калия для нейтрализации жирных кислот рапсового масла является 0,25% от объема масла при концентрации 20%

Приведена реакция щелочной нейтрализации жирных кислот рапсового масла, в результате которой получено очищенное рапсовое масло (фиг.4).

Приводится технологическая схема производства биотоплива из рапсового масла с минимально возможными технологическими затратами (фиг.5). После отжима масла и предварительной его механической очистки (фильтрация, центрифугирование) от продуктов отжима масло поступает в реактор, где приводится нейтрализация жирных кислот. Процесс нейтрализации происходит в нейтрализаторе - разделителе, где масло смешивается с 20-процентным раствором едкого калия, который добавляется в количестве 0,25% от объема рапсового масла. В реакторе происходит реакция щелочной нейтрализации с выпадением осадка солевых кислот. Приготовление раствора едкого калия осуществляется в специальном смесителе с мешалкой, после чего через дозатор добавляется в масло. После слива осадка очищенное рапсовое масло насосом перекачивается в смеситель, где смешивается с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно.

Снижение себестоимости и экологической опасности производства достигнуто использованием 20%-ного раствора едкого калия, который является более дешевым и менее агрессивным, чем метанол (прототип), нейтрализатором жирных кислот. Предложенный способ производства может быть легко реализован в промышленных объемах в условиях сельскохозяйственного производства.

Claims

Способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей, включающий нейтрализацию жирных кислот рапсового масла, отделение выпавшего осадка, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом, отличающийся тем, что для нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют 20%-ный раствор едкого кали в количестве 0,25% от объема рапсового масла, а очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно.