Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот

1. Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот, що містить пристрій для протікання реакції етерифікації й з'єднаний з ним пристрій для поділу фаз емульсії, яка відрізняє ться тим, що пристрій для протікання 3 29399 для одержання метилового ефіру жирних кислот, яка описана в згаданому вище патенті України №44931 і зображена на фігурі 2 її опису й прийнята найближчий аналог. Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот містить пристрій для протікання реакції етерифікації й з'єднаний з ним пристрій для поділу фаз емульсії. Ці ознаки збігаються з суттєвими ознаками заявленої корисної моделі. У цій установці пристрій для протікання реакції етерифікації являє собою пристрій для емульгування у вигляді змійовика, заповненого кульками різних розмірів, а пристрій для поділу фаз емульсії виконаний у вигляді фільтруючого пристрою й сепаратора. Дана установка містить також змішувальну ємність із установленим у ній перемішувальним пристроєм, призначеним для змішування розчину лугу зі спиртом. Розчин лугу є каталізатором реакції етерифікації. Ця установка містить також контейнер для рослинних масел і жирів. У цій установці суміш розчину лугу зі спиртом і рослинні масла і жири подають у перемішувальний пристрій роздільно. Принцип дії цієї установки заснований на створенні турбулентності при протіканні по спіралі під тиском змішуваних компонентів через пристрій для емульгування у вигляді змійовика з кульками усередині його й наступної фільтрації емульсії у фільтруючому пристрої й поділу її на фази в сепараторі. У порівнянні з установкою-аналогом установка-найближчий аналог, завдяки тому що в ній пристрій для протікання реакції етерифікації являє собою пристрій для емульгування у вигляді змійовика, заповненого кульками різних розмірів, забезпечується круговий рух суміші, що тро хи збільшує турбулентність суміші й ступінь її емульгування, підвищуючи вихід придатного продукту. Крім того, завдяки наявності в установцінайближчого аналога фільтруючого пристрою, підвищується ступінь очищення одержуваного метилового ефіру. Однак, недоліком установки-найближчого аналога є низька продуктивність, обумовлена низькою швидкістю протікання суміші через пристрій для емульгування, а також порівняно низький ступінь етерифікації, що приводить до неповного перетворення рослинних масел і жирів у метиловий ефір. При цьому в емульсії присутні не прореаговані компоненти, які необхідно відокремлювати й піддавати повторній етерифікації. Технічна задача, яку вирішує заявлена корисна модель, полягає в створенні установки для одержання метилового ефіру жирних кислот, зокрема біодизельного палива для транспортних засобів, яка, з однієї сторони, позбавлена недоліків установок, відомих з рівня техніки, а, з іншого боку, забезпечує високу продуктивність і високий ступінь етерифікації. Зазначений технічний результат досягається тим, що в установці для одержання метилового ефіру жирних кислот, що містить пристрій для 4 протікання реакції етерифікації й з'єднаний з ним пристрій для поділу фаз емульсії, пристрій для протікання реакції етерифікації виконаний у вигляді диспергатора-кавітатора, що включає корпус і розміщені в ньому з можливістю зустрічного обертання один відносно другого два диски, які виконані з радіальними прорізами й виступами на звернених одна до одної торцевих поверхнях дисків. Між сукупністю ознак заявленої корисної моделі, як вона охарактеризована вище й у незалежному (першому) пункті формули корисної моделі, і одержуваним технічним результатом при її використанні існує причинно-наслідковий зв'язок. Виключення із зазначеної нової сукупності ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує досягнення технічного результату, що полягає в забезпеченні високої продуктивності корисної моделі й високого ступеня етерифікації рослинних масел і жирів. Отже, зазначені ознаки є суттєвими, тому що кожна з них, окремо взята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт корисної моделі від всіх інших об'єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат при його використанні. В окремому виконанні заявленої установки, охарактеризованому в другому пункті формули корисної моделі, диспергатор-кавітатор оснащений додатковими дисками, виконаними з матеріалу-каталізатора. В окремому виконанні заявленої установки, охарактеризованому в третьому пункті формули корисної моделі, у дисках установлені магніти. Окремі відмітні ознаки, зазначені в залежних пунктах формули корисної моделі, характеризують заявлену установку в окремих її виконаннях, розвивають ознаки, зазначені в незалежному (першому) пункті формули корисної моделі. Ці ознаки в сукупності з суттєвими ознаками, зазначеними в незалежному (першому) пункті формули корисної моделі, забезпечують одержання технічного результату, що досягається при використанні установки, охарактеризованої в незалежному (першому) пункті формули корисної моделі, а також окремих те хнічних результатів, які кількісно збільшують те хнічний результат, досягнення якого покладено в основу створення корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: - на Фіг.1 - схематично зображена установка для одержання метилового ефіру жирних кислот; - на Фіг.2 - диспергатор-кавітатор, що входить до складу установки (поздовжній розріз); - на Фіг.3 - розріз по А-А на Фіг.2. Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот містить пристрій для протікання реакції етерифікації у вигляді диспергаторакавітатора 1 (Фіг.1) і пристрій для поділу фаз емульсії у вигляді сепараторної колони 2. Диспергатор-кавітатор 1 включає корпус 3 (Фіг.2) і розміщені в ньому з можливістю зустрічного обертання один відносно одного два диски 4 і 5, які виконані з радіальними прорізами 6 (Фіг.3) і виступами 7 на звернених одна до одної торцевих 5 29399 поверхонь дисків 4 і 5, які утворять між собою порожнину 8. У диску 5 виконані отвори 9 (Фіг.3) для проходження суміші. Диспергатор-кавітатор 1 оснащений додатковими дисками 10 і 11 (Фіг.2), виконаними з матеріалу, що є каталізатором, наприклад алюмінію. У диску 10 виконані отвори 12 для подачі суміші через отвори 9 у диску 5 у порожнину 8. У дисках 10 і 11 установлені магніти 13 (Фіг.2). Магніти можуть бути встановлені й у дисках 4 і 5. На Фіг. 2 позначені: - поз. 14 - патрубок для підведення суміші; - поз. 15 - порожнина в корпусі 3 диспергаторакавітатора 1; - поз. 16 - патрубок для відводу емульсії в сепараторну колону 2; - поз. 17 - електродвигуни приводу дисків 4 і 5. Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот також містить бак 18 для жирів (фігура 1), бак 19 для рідкого каталізатора й бак 20 для спирту, які через насоси-дозатори 21 з'єднані трубопроводами з диспергатором-кавітатором 1. Установка оснащена системою автоматичного керування процесом протікання реакції, що включає ємнісний безконтактний датчик 22 для контролю нижнього рівня 23 метилового ефіру 24, що збирається при сепаруванні емульсії 25 у верхній частині сепараторної колони 2, ємнісний безконтактний датчик 26 для контролю верхнього рівня 27 гліцерину 28, що збирається в нижній частині сепараторної колони 2 при сепаруванні емульсії 25, блок керування 29 і електромагнітні клапани 30 і 31. Блок керування 29 електрично зв'язаний з насосами-дозаторами 21 (на кресленнях не показано) для регулювання витрати подаваних ними компонентів суміші. Установка для одержання метилового ефіру жирних кислот працює таким чином. Перед початком роботи баки 18, 19 і 20 заповнюють жирами, рідким каталізатором і спиртом відповідно. Як рідкий каталізатор використають розчин метоксида калію, як спирт - метиловий спирт. Після цього включають насоси-дозатори 21 і двигуни 17 дисперпергатора-кавітатора, а також систему автоматичного керування. Компоненти суміші насоси - дозатори 21 подають у диспергатор-кавітатор 1, через патрубок 14, отвір 12 і 9 у порожнину 8 між дисками 4 і 5, які емульгують суміш. У процесі емульгування суміші відбувається реакція етерифікації, тобто хімічна взаємодія жирів зі спиртом, у результаті якої утворюється метиловий ефір і гліцерин. Емульсія через прорізи 6 у дисках 4 і 5 надходить у порожнину 15 у корпусі 3 диспергатора-кавітатора 1, а з неї через патрубок 16 - у сепараторну колону 2. Одночасно із заповненням сепараторної колони 2 відбувається сепарування емульсії 25, при якому у вер хній частині емульсії утворюється шар метилового ефіру 24, а в нижній частині - шар гліцерину 28 у суміші з рідким каталізатором. У міру заповнення сепараторної колони 2 емульсією 25 у верхній частині її утворюється певний об'єм метилового ефіру 24, а в нижній її 6 частині - об'єм гліцерину 28. Коли нижній рівень 23 метилового ефіру 24 опуститься нижче кінця ємнісного безконтактного датчика 22, блок керування 29 дає команду на відкриття електромагнітного клапана 30, через який відбувається злив метилового ефіру 24 доти, поки нижній рівень 23 метилового ефіру не підніметься до рівня нижнього кінця ємнісного безконтактного датчика 22, після чого блок керування 29 дає команду на закриття електромагнітного клапана 30, якийзалишається закритим доти, поки нижній рівень 23 метилового ефіру не опуститься нижче нижнього кінця ємнісного безконтактного датчика 22, після чого електромагнітний клапан 30 знову відкривається й відбувається злив метилового ефіру. Аналогічно, коли верхній рівень 27 гліцерину стає вище верхнього кінця ємнісного безконтактного датчика 26, блок керування 29 дає команду на відкриття електромагнітного клапана 31, через який відбувається злив гліцерину 28 з рідким каталізатором доти, поки верхній рівень 27 гліцерину не опуститься до рівня верхнього кінця ємнісного безконтактного датчика 26, після чого блок керування 29 дає команду на закриття електромагнітного клапана 31, який залишається закритим доти, поки верхній рівень 27 гліцерину не підніметься вище верхнього кінця ємнісного безконтактного датчика 26, після чого електромагнітний клапан 31 знову відкривається й відбувається злив гліцерину. Ємнісні безконтактні датчики 22 і 26 працюють на принципі зміни ємності коливального контуру наявного в них генератора при наближенні рівня розділу шарів емульсії до активної поверхні датчика. Ця зміна перетворюється спеціальною схемою в датчиках у керуючий сигнал на комутацію навантаження, що надходить у блок керування 29, який дає відповідні команди на відкриття або закриття електромагнітних клапанів 30 і 31. Для запобігання переповнення емульсією 25 сепараторної колони 2 блок керування 29 дає керуючі команди на зменшення подачі насосамидозаторами 21 компонентів суміші або на повне припинення подачі їх до моменту, коли в процесі сепарації емульсії не відкриються електромагнітні клапани 30 і 31, після чого подача компонентів суміші збільшується або відновляється. Таким чином, установка для одержання метилового ефіру жирних кислот працює в автоматичному режимі, строго дозуючи насосамидозаторами компоненти суміші відповідно до необхідного їхнього співвідношення. Завдяки тому що пристрій для протікання реакції етерифікації виконано у вигляді диспергатора-кавітатора, який має два зустрічне обертові диски з відносною кутовою швидкістю до 6000 оборотів у хвилину, у суміші виникає інтенсивна кавітація, при цьому відбувається розрив молекул жирних кислот за допомогою мікровибухі в, що приводить до зниження в'язкості, поліпшення енергетичних характеристик майбутнього палива, а також значно збільшує швидкість і якість реакції етерифікації, що 7 29399 забезпечує високу продуктивність і високий ступінь етерифікації рослинних масел і жирів. Завдяки тому що в дисках 4 і 5 виконані радіальні прорізи й виступи, суміш із великою швидкістю за рахунок відцентрових сил протікає через прорізи, що підсилює динамічне емульгування суміші. Також, завдяки тому що в дисках 4 і 5 виконані радіальні прорізи й виступи, при зустрічному обертанні дисків у певний момент диски перебувають у такім положенні, коли радіальні прорізи одного диска збігаються з радіальними прорізами другого диска. При цьому в суміщених прорізах швидкість суміші різко падає, що приводить до різкого збільшення статичного тиску в суміші, що викликає в суміші гідродинамічну кавітацію. У той момент, коли проти радіальних прорізів одного диска перебувають виступи іншого диска, швидкість суміші в прорізах різко зростає, що приводить до зниження статичного тиску в суміші й викликає появу в суміші кавітаційних пухирців з парами компонентів суміші в них. Все це приводить до пульсування гідравлічного тиску в суміші й підвищує ефективність переробки жирів у метиловий ефір. Завдяки тому що диспергатор-кавітатор установки оснащений додатковими дисками, виконаними з матеріалу, що є каталізатором, наприклад з алюмінію з оксидною плівкою, що утворюється на поверхні цих дисків, забезпечується додатковий каталізуючий вплив на суміш, що додатково збільшує е фективність переробки жирів у метиловий ефір. При цьому такий каталізатор завжди залишається в диспергаторі-кавітаторі й не попадає в емульсію, що утворилася. Завдяки тому що в дисках диспергаторакавітатора встановлені магніти, у диспергаторікавітаторі утворюється обертове магнітне поле, що впливає на іони, які утворюються при іонізації парів компонентів суміші в кавітаціних пухирцях при їхньому виникненні в кавітуючій суміші. Це сприяє більш інтенсивному перемішуванню суміші й, отже, більш інтенсивному протіканню реакції взаємодії спирту з жирами, що додатково підвищує е фективність переробки жирів у метиловий ефір. Розроблено конструкторську документацію на установку для одержання метилового ефіру жирних кислот, виготовлений і випробуваний дослідний зразок. 8 9 29399 10