Лінія для виробництва біодизельного палива

Лінія для виробництва біодизельного палива, що містить приймальний бункер шнекового підйомника, пристрій для очищення насіння, прес попереднього віджимання олії, розташований під пристроєм для очищення насіння і сполучений з пресом остаточного віджимання олії, а також сполучені між собою системою технологічних трубопроводів ємність для олії, насоси, ємність для відстоювання олії, пластинчатий фільтр, ємність для C2 2 (11) 1 3 85297 №16883 на корисну модель, опублікований 15.08.2006]. Лінія містить приймальний бункер, вертикальний подавальний шнек для подання насіння з приймального бункера, пристрій для очищення насіння, під яким розташований шнековий прес для подрібнення насіння і підігріву м'ятки, який сполучений з пресом для віджимання олії. Під пресом для віджимання олії розташована ємність для приймання олії, яка забезпечена шнеком для видаляння макухи. Ємність для приймання олії сполучена насосом подання олії та трубопроводом з ємністю для відстоювання олії, яка в свою чергу сполучена трубопроводом та насосом подання олії з пластинчатим фільтром. Пластинчатий фільтр сполучений з ємністю для приймання олії. Перший вихід ежектора через насос подання дизельного палива сполучений з ємністю для дизельного палива. Другий вхід ежектора сполучений з ємністю для приймання олії. Вихід ежектора сполучений трубопроводом з ємністю для біодизельного палива. Вертикальний подавальний шнек забезпечений магнітною пасткою. На трубопроводі установлений регулюючий вентиль. Дана лінія обрана прототипом. Заявлена лінія і прототип мають такі спільні вузли й елементи: - приймальний бункер шнекового підйомника; - пристрій для очищення насіння; - прес попереднього віджимання олії; - прес остаточного віджимання олії; - ємність для олії; - насоси; - ємність для відстоювання олії; - пластинчатий фільтр; - ємність для відфільтрованої олії; - ежектор; - ємність для біодизельного палива. Але установка за прототипом має низку суттєвих недоліків: - по-перше, обмежена функціональна можливість через те, що як сировину для біодизельного палива в даній установці використовують тільки насіння рапсу; - по-друге, недостатня якість біодизельного палива, яке отримують на установці за прототипом, що пояснюється тим, що біодизельне паливо, отримане на описаній установці, не відповідає європейському стандарту EN 14214 через те, що продукт містить 30% олії (рапсу) і 70% дизельного палива. В основу винаходу, що заявляється, поставлена задача розробити лінію для виробництва біодизельного палива, в якій шляхом введення нових вузлів та елементів, а також схеми сполучення відомих і нових вузлів та елементів забезпечити ефективне виробництво біодизельного палива з насіння олійних рослин (наприклад, рапс, соняшник, льон, гірчиця, соя, кукурудза та ін.). Поставлена задача вирішена лінією для виробництва біодизельного палива, що містить приймальний бункер шнекового підйомника, пристрій для очищення насіння, прес попереднього віджимання олії, розташований під пристроєм для очищення насіння і сполучений з пресом остаточного 4 віджимання олії, а також сполучені між собою системою технологічних трубопроводів ємність для олії, насоси, ємність для відстоювання олії, пластинчатий фільтр, ємність для відфільтрованої олії, ежектор і ємність для біодизельного палива тим, що вона додатково містить холодильний компресор з ємністю для охолодження олії, яка сполучена з фільтром грубого очищення, під яким розміщена ємність для очищеної олії, вихід якої з'єднаний з магістраллю, що сполучає її з додатковим фільтром грубого очищення, дросельним кавітатором, ежектором, реактором і баком-відстійником, верхня частина якого забезпечена розпилювачем біодизельної суміші і розпилювачем води, а в нижній частині бака-відстійника розміщений барботер, при цьому ежектор сполучений з нижньою частиною десольвера, верхня частина якого сполучена з ємністю для метанолу і ємністю для луги, верхня частина реактора сполучена з гідродинамічним випромінювачем, а нижня частина реактора — з резервною ємністю, верхня частина бакавідстійника сполучена з ємністю для адсорбенту і входом конденсатора, а нижня частина - з ємністю для гліцерину, при цьому вихід конденсатора сполучений через ежекторний насос з ємністю для сконденсованого метанолу, ємність для біодизельного палива грубого очищення розташована під додатковим фільтром грубого очищення і сполучена з входом фільтра тонкого очищення, вихід якого сполучений з ємністю для зберігання біодизельного палива. Заявлена сукупність вузлів й елементів забезпечує розширення функціональних можливостей лінії, а також значне підвищення якості біодизельного палива. Лінія для виробництва біодизельного палива зображена на кресленні. Лінія, що заявляється, містить приймальний бункер шнекового підйомника 1, під верхньою частиною якого розташоване вібросито 2 з магнітною пасткою 3. Під віброситом 2 розміщений прес попереднього віджимання олії 4, сполучений з пресом остаточного віджимання олії 5. Під пресом остаточного віджимання олії 5 розташований приймальний бак для олії 6, а прес остаточного віджимання олії 5 забезпечений похилим транспортером 7. Приймальний бак для олії 6 сполучений через насос 8 з верхньою частиною ємності для відстоювання олії 9, нижня частина якої сполучена через насос 11 з пластинчатим фільтром 13. Під ємністю для відстоювання олії 9 розміщена ємність для відходів (фузи) 10. На трубопроводі, що сполучає насос 11 з пластинчатим фільтром 13, установлений манометр 12, а під пластинчатим фільтром 13 розміщена ємність для відфільтрованої олії 14. Ємність для відфільтрованої олії 14 сполучена через насос 15 з верхньою частиною ємності для охолодження олії 16, всередині якої розміщений змійовик холодильного компресора 17. Нижня частина ємності для охолодження олії 16 через насос 18 сполучена з фільтром грубого очищення 19. На трубопроводі, що сполучає насос 18 з фільтром грубого очи щення 19 установлений манометр 20. 5 85297 Під фільтром грубого очищення 19 розміщена ємність для очищеної олії 21, вихід якої сполучений з магістраллю, що з'єднує її через насоси 22 і 61 з додатковим фільтром грубого очищення 62, ежектором 41, дросельним кавітатором 32, реактором 24 і баком-відстійником 43. Другий вхід ежектора 41 сполучений з нижньою частиною десольвера 26 з мішалкою 29. Верхня частина десольвера 26 сполучена з ємністю для метанолу 27 і ємністю для луги 30. На трубопроводі, що з'єднує десольвер 26 з ємністю для метанолу 27 установлений електромагнітний клапан 28, а на трубопроводі, що з'єднує десольвер 26 з ємністю для луги 30, установлений об'ємний дозатор 31. Верхня частина реактора 24 сполучена з гідродинамічним ультразвуковим випромінювачем 33, а нижня частина - з резервною ємністю 69. Окрім того, реактор 24 забезпечений запобіжним клапаном 34 і термометром 39. На трубопроводі, що з'єднує ви ходи ежектора 41 та дросельного кавітатора 32 з реактором 24 установлений електромагнітний клапан 25. Верхня частина бака-відстійника 43 сполучена з ємністю для адсорбенту 58, а нижня частина - з ємністю для гліцерину 51. На трубопроводі, що з'єднує ємність для адсорбенту 58 з бакомвідстійником 43, установлений пробковий кран 59. Бак-відстійник 43 забезпечений мішалкою, розпилювачем біодизельної суміші 44, розпилювачем води 54, барботером 56 із зворотнім клапаном 57, покажчиком рівня 50 і оглядовим вікном 49. Окрім того, верхня частина бака-відстійника 42 сполучена з входом конденсатора 45, вихід якого сполучений з першим входом ежекторного насоса 46, вихід якого сполучений з входом ємності для сконденсованого метанолу 48, вихід якої через насос 47 сполучений з другим входом ежекторного насоса 46. На трубопроводі, що з'єднує насос 61 з додатковим фільтром грубого очищення 62 установлений манометр 63. Під фільтром грубого очищення 62 розміщена ємність для біодизельного палива грубого очищення 64, яка через насос 65 сполучена з фільтром тонкого очищення 66. На трубопроводі, що з'єднує насос 65 з фільтром тонкого очищення 66, установлений манометр 67, а фільтр тонкого очищення 66 сполучений з ємністю для готового продукту - біодизельного палива 68. На трубопроводі, що з'єднує насос 22 з першим входом ежектора 41, установлений манометр 70. Система технологічних трубопроводів, що з'єднують перелічені вузли лінії, забезпечена вентилями 23, 35, 36, 37, 38, 40, 42, 52, 53 і 60. Лінія для виробництва біодизельного палива з олійного насіння (рапс, соняшник, льон, гірчиця, кукурудза та ін.) працює у такий спосіб. Сировина, наприклад, насіння рапсу, подається в приймальний бункер шнекового підйомника 1, звідки вона надходить на вібросито 2, де відбувається очищення від сміття, каміння і пилу. Після цього очищене насіння проходить магнітну пастку 3, де затримуються металеві включення, що випа 6 дково потрапили в сировину (гайки, електроди, болти й т.п.). Далі насіння попадає у прес попереднього віджимання олії 4, в якому відбувається процес здрібнювання насіння, його підігрів за рахунок тертя та часткове видалення олії. Розігріта м'ятка подається в прес остаточного віджимання олії 5, де відбувається поділ м'ятки на олію, що надходить до приймального бака для олії 6 і макуху, яка видаляється похилим транспортером 7. Отримана неочищена олія за допомогою насоса 8 перекачується в ємність для відстою олії 9. Після відстоювання фузи зливаються в ємність для відходів 10, а відстояна олія за допомогою насоса 11 продавлюється під тиском 2 - 3-хатм., що зазначається на манометрі 12, через пластинчастий фільтр 13 з бельтинг тканиною. Відфільтрована олія стікає в ємність для відфільтрованої олії 14, а великі затримані включення періодично видаляються (при підвищенні тиску більше 3хатм.), шля хом розмикання пластин пластинчатого фільтра 13 й ручного видалення фузів. Попередньо очищена олія за допомогою насоса 15 подається в ємність для охолодження олії 16, в якій розміщений змійовик холодильного компресора 17, що охолоджує олію до температури +6°C...+8°C, при якій кристалізуються парафіни (воски). Охолоджена олія за допомогою насоса 18 прокачується крізь фільтр грубого очищення 19 під тиском 3-хатм., зазначеному на манометрі 20. Очищена олія зливається в ємність для очищеної олії 21, а звідки за допомогою насоса 22 через вентиль 23 перекачується в реактор 24, заповнення якого регулюється за допомогою електромагнітного клапана 25. Перед наповненням ресивера олією в десольвері 26 готується суміш метанолу з лугом (у нашому випадку NaOH) - метоксид, для чого із закритої ємності для метанолу 27 через електромагнітний клапан 28 заповнюється десольвер 26 метанолом у кількості 12-20% від об'єму оброблюваної олії і включається привід мішалки 29. Із закритої ємності для лугу 30, через об'ємний дозатор 31, додається каталізатор - їдкий натр у кількості 0,3 - 0,9% залежно від кислотного числа олії й концентрації (чистоти) лугу. Дана суміш перемішується до повного розчинення кристалів лугу. Для підготовки олії для проведення хімічної реакції вона підігрівається до температури 35-45°C шляхом прокачування її через дросельний кавітатор 32 і гідродинамічний ультразвуковий випромінювач 33, попередньо закривши вентиль 23 та електромагнітний клапан 25, і відкрив вентилі 36, 37, 38. Нагрівання олії припиняється по досягненню температури 35-45°C, яка зазначається на термометрі 39. При цьому тиск повинен бути 125130атм., що контролюється за допомогою манометра 70. Потім перекривається вентиль 38, відкривається вентиль 35 і повільно відкривається вентиль 40. При прокачуванні олії через ежектор 41, за рахунок створюваного розрідження, відбувається примусовий забір метоксиду з десольвера 26. Процес триває до повного звільнення десольвера 26, потім вентилі 35 і 40 перекриваються, а відкривається вентиль 38 і відбувається активне змішу 7 85297 вання й додаткове нагрівання суміші олії з метоксидом до повного закінчення реакції (15-25хв. при температурі 35-60°C). При цьому відбувається трансетерифікація тригліцериду в присутності каталізатора, а саме, глицерол в олії замінюється на спирт. Надлишкові пари метанолу з реактору 24 подаються в конденсатор 45. Для активізації процесу видалення парів метанолу, що не вступив у реакцію, підвищення температури кипіння суміші та скорочення часу операції до змійовика конденсатора 45 підключається ежекторний насос 46, що працює під впливом рідини, що прокачується через ежекторній насос 46 насосом 47 під тиском 4атм. При роботі ежекторного насоса 46 усередині нього створюється розрідження, що сприяє відсмоктуванню парів метанолу з бака-відстійника 43, створюючи в ньому вакуум 0,3-0,4атм., тим самим активізуючи кипіння суміші при існуючій температурі. Конденсат надлишкового метанолу та інши х парів збирається в закриту ємність для конденсованого метанолу 48 для повторного його використання. Після припинення циркуляції реакційної суміші відбувається її розділення вже через 10-15 хвилин на біодизельну суміш і гліцерин через їхню різну щільність. Процес відстоювання може тривати від 1 до 4х годин, залежно від якості проведеної реакції та якості оброблюваної сировини. Після закінчення відділення біодизельної суміші від гліцерину, що спостерігається через оглядове вікно 49 і покажчик рівня 50, відбувається злив гліцерину за допомогою вентиля в ємність для гліцерину 51. При сильному забрудненні біодизельної суміші лугом, що не вступив у реакцію, залишками мила та метанолу, можна провести її відмивання водою. Для цього через конденсатор 45 й вентиль 53 подається на розпилювач води 54 водопровідна вода і включається привод мішалки 55 для механічного перемішування складових, при цьому швидкість обертання лопату не повинна перевищува ти 50-60об./хв. З метою економії води й підвищення ефективності відмивання біодизельної сумішів нижню частину бака-відстійника 43 подається через барботер 56 і зворотний клапан 57стиснене повітря. В результаті барботажу рідини в ній утворюються численні повітряні пухирці, що сприяють прискоренню відмивання біодизельної суміші. 8 Процес відмивання завершується при досягненні рН миючої води 6-7. Разом з тим, при використанні високочистих вихідних реагентів відмивання водою проводити не обов'язково. У цьому випадку біодизельну суміш, що залишилася після відділення гліцерину, піддають обробці адсорбентом, що значно поліпшує окисну стабільність біодизельної суміші в порівнянні з відмиванням водою. Для очищення біодизельної суміші від залишків мила, домішок сірки, фосфор у й залишків вільних жирних кислот, а також видалення не осілого гліцерину, біодизельну суміш піддають обробці адсорбуючим матеріалом (наприклад, магнезолом, глинами, що відбілюють, активованим вугіллям, силікагелем, силікатами магнію, кальцію, натрію, бікарбонатом натрію, фосфатом магнію та ін.). Обробка біодизельної суміші адсорбентом здійснюється при підвищеній температурі у співвідношенні від 0,5 до 5% залежно від маси суміші, типу адсорбенту та якості оброблюваної біодизельної суміші. Час обробки - 10-20 хвилин. При цьому вміст вологи в метиловому ефірі знижується з 0,6 до 0,005%, октанове число зростає на 1-3 одиниці, повністю видаляється мило й фосфорні сполуки, сірий попіл, вдвічі зменшується вміст вуглецю. Очищення біодизельної суміші адсорбентом проводять в наступній послідовності. У ємність 58 засипається зважена кількість адсорбенту (у нашому випадку - 1кг магнезолу), включається мішалка 55 і повільно через корковий кран 59 засипається в бак-відстійник 43. Перемішування триває 10-20 хвилин. Після чого відкривається вентиль 60 і насосом 61 біодизельна суміш прокачується через фільтр грубого очищення 62 (тиск не більше 3-хатм.). Біодизельне паливо грубого очищення збирається в ємність 64, звідки насосом 65 прокачується через фільтр тонкого очищення 66 (тиск не більше 2-хатм.). Готове біодизельне паливо збирається в ємність 68. Для санітарної обробки ємностей лінія забезпечена ємністю 69. Запропонована лінія ефективно видаляє мило, запахи, каталізатор, що не прореагував, метали, сірку, фосфор, кальцій, тригліцериди, вільний гліцерин, метанол і воду. Очи щене біодизельне паливо має збільшену стабільність до окислювання й відповідає вимогам стандартів і технічних умов. Керування автоматикою й виконавчими електроприладами здійснюється через пульт керування 70. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85297 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601