Спосіб одержання біопалива для дизельних двигунів

Реферат: Спосіб одержання біопалива для дизельних двигунів включає переетерифікацію ріпакової олії метиловим спиртом в присутності каталізатора - гідроксиду лужного металу протягом години при помірному перемішуванні з наступним введенням ортофосфорної кислоти. Процес переетерифікації проводять при нормальному тиску і кімнатній температурі, з витримкою реакційної суміші протягом 10-12 годин, відокремленням метилового ефіру ріпакової олії (МЕРО), наступним введенням ортофосфорної кислоти до отримання нейтрального рН. UA 100818 U (12) UA 100818 U UA 100818 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів одержання рідкого вуглецьвміщуючого палива на основі компонентів, що містять вуглець, водень, кисень, і призначена для використання транспортними засобами з дизельними двигунами і для опалення. Актуальність запропонованої корисної моделі визначається необхідністю створення альтернативних видів енергії, що сприятиме економії викопних енергетичних ресурсів і досягненню незалежності від них. Наявність великих площ сільськогосподарських угідь, які вже використовуються під посіви олійних культур, спонукають до пришвидшення організації виробництва на Україні біопалива, перш за все для використання в сільському господарстві для забезпечення своїх нагальних потреб. Відомі способи одержання біопалива переетерифікацією олій спиртами в присутності лужного каталізатора [1-5]. Біопаливо утворюється хімічним каталітичним способом при нагріванні. Недоліком даних способів є додаткові енергетичні затрати - нагрівання в процесі проведення реакції. Найближчим аналогом способу, що пропонується, є спосіб [6] отримання біопалива шляхом переетерифікації ріпакової олії метанолом в присутності каталізатора - гідроксиду калію і ортофосфорної кислоти при їх молярному співвідношенні 1,1-1,5 з використанням вакууму та при підвищеній до 50 °C, температурі. Переетерифікацію ведуть протягом 60 хв. при помірному перемішуванні. Ортофосфорну кислоту додають поступово з невеликою швидкістю. Недоліком даного способу є додаткові енергозатрати (вакуум, підвищена температура), що призводить до здорожчання отримуваного біопалива. Задачею корисної моделі є максимальне спрощення і здешевлення технології отримання біопалива шляхом виваженого співвідношення компонентів, проведення всього технологічного процесу без підігріву і отримання кінцевого продукту з максимально низькою в'язкістю, наближеною до дизпалива. Поставлена задача вирішується тим, що переетерифікацію рослинної олії проводять протягом однієї години при періодичному перемішуванні без підігріву і нормальному тиску при наступному співвідношенні компонентів, % мас: ріпакова олія 80-85 метиловий спирт 13-19 гідроксид лужного металу 0,7-2,3, з витримкою реакційної суміші протягом 10-12 годин, відокремленням метилового ефіру ріпакової олії (МЕРО). Після завершення процесу переетерифікації відділяють метиловий ефір ріпакової олії, вводять ортофосфорну кислоту до отримання нейтрального рН. Для пришвидшення очищення ефіру від реакційних утворень додають дисперсну натрієву сіль карбоксиметилцелюлози в кількості до 1 % мас. від загальної маси ефіру з наступним сепаруванням. Запропонований спосіб одержання біопалива для дизельних двигунів здійснюють шляхом ряду послідовних операцій: приготування розчину гідроксиду лужного металу в метиловому спирті і поєднання з ріпаковою олією з періодичним перемішуванням при кімнатній температурі протягом однієї години, витримка отриманої суміші протягом 10-12 годин і відокремлення метилового ефіру ріпакової олії (МЕРО), проведення вимірювання рН отриманого ефіру і додавання ортофосфорної кислоти до досягнення нейтрального середовища, витримка отриманого ефіру протягом 8-10 годин і відокремлення МЕРО, очищення отриманого ефіру від залишків продуктів реакції шляхом додавання Na-КМЦ в кількості до 1 % мас. по відношенню до загальної маси ефіру, перемішування і кінцеве очищення шляхом сепарування. Отримані зразки досліджувались за характеристикою динамічної і кінематичної в'язкості, температури спалаху в закритому тиглі, а також спектральним та колориметричним методами. В'язкість є важливим показником біопалива, бо визначає можливість і дальність розпилювання при згоранні і повинна бути наближеною до в'язкості дизельного палива. Отримані результати по вимірюванню в'язкості наведені в таблиці. При використанні як каталізатора гідроксиду натрію кінцевий продукт МЕРО має підвищену в'язкість в порівнянніз гідроксидом калію, що є припустимим при використанні його в системах опалення. Температура спалаху в закритому тиглі отриманого МЕРО становила 48-50 °C. Коефіцієнт пропускання, знайдений колориметричним методом, становить 14-20 %. Спектральними дослідженнями доведено, що кінцевий продукт реакції є метиловим ефіром ріпакової олії (МЕРО), який може використовуватися як суміш з дизпаливом, так і самостійно в системах опалення. 1 UA 100818 U Таблиця Найближчий аналог Найменування компонентів прикл. 1 прикл. 2 Ріпакова олія 89,2 86,86 Метиловий спирт 8,4 10,45 Гідроксид натрію Гідроксид калію 1,26 1,41 Ортофосфорна 1,14 1,28 кислота Na-КМЦ до 1 % Технічні операції: нагрівання, ° C 50 50 вакуумування + + Технічні характеристики: динамічна в'язкість, 15,51 16,22 спз. при 20 °C. кінематична 17,5 18,3 в'язкість, 25 °C 5 10 Запропонований спосіб/приклади, % мас. 3к 4 5 6 7 8к 87,4 80,3 80 82,3 85 77,6 12 19 17,7 16,4 13,1 20 0,6 0,7 2,3 1,3 1,9 2,4 0,3 0,35 1,15 0,65 0,76 1,2 + + + + + + 11,25 8,9 8,9 4,49 6,74 13,5 12,7 10,19 10,19 5,09 7,63 15,3 Із наведеної таблиці видно, що запропонований спосіб дає змогу знизити енергозатрати (вакуум та нагрівання), що знижує вартість процесу і дає змогу отримати біопаливо (МЕРО) з поліпшеними технічними характеристиками (динамічна та кінематична в'язкість). До інших отриманих характеристик слід додати температуру спалаху та коефіцієнт пропускання. Джерела інформації: 1. Патент Німеччини № 4123928, кл. А, 21.01.1993. 2. Патент України № 82436, кл. С10L 1/02, С11С 1/00, 10.04. 2008. 3. Деклараційний патент України № 40323, кл. С10L 1/18, 16.07.2001. 4. Патент України № 82614, кл. С10L 1/02, С11С 1/00, 25.04.2008. 5. Деклараційний патент України № 58200, кл. С10L 1/04, 15.07.2003. 6. Патент Словаччини № 277856, кл. С10L 1/ 02, С10L 1/18, 10.05.1995 - найближчий аналог. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Спосіб одержання біопалива для дизельних двигунів, що включає переетерифікацію ріпакової олії метиловим спиртом в присутності каталізатора - гідроксиду лужного металу протягом години при помірному перемішуванні з наступним введенням ортофосфорної кислоти, який відрізняється тим, що процес переетерифікації проводять при нормальному тиску і кімнатній температурі при наступному співвідношенні інгредієнтів, %: ріпакова олія 80-85, метиловий спирт 13-19, гідроксид лужного металу 0,7-2,3, з витримкою реакційної суміші протягом 10-12 годин, відокремленням метилового ефіру ріпакової олії (МЕРО), наступним введенням ортофосфорної кислоти до отримання нейтрального рН. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що проводять витримку отриманого МЕРО протягом 8-10 годин з наступним очищенням від реакційних утворень доданням до 1 % мас. дисперсної Na-КМЦ з наступним сепаруванням. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2