Лінія підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива

Реферат: Лінія підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива містить контейнер для жирів, контейнери для метанолу і каталізатора, змішувач метанолу з каталізатором, зв'язаний з контейнером для метанолу та контейнером з каталізатором, реактор для естерифікації жирів, зв'язаний зі змішувачем метанолу з каталізатором, реактор, що підігрівається, зв'язаний з контейнером для жирів та реактором естерифікації жирів, ємність для гліцерину. Додатково містить відстійну центрифугу, сепаратори грубого і тонкого очищення, проміжні місткості, місткість для жиру з електричною мішалкою і підігрівом, зв'язану з реактором естерифікації і циркуляційний контур, який складається з насоса і системи трубопроводів, до якого входять реактор-змішувач, що виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації та сполучений із змішувачем метанолу з кислотним каталізатором, насос та місткість для спиртово-калітичного осаду. UA 95208 U (54) ЛІНІЯ ПІДГОТОВКИ ТВАРИННИХ ЖИРІВ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОПАЛИВА UA 95208 U UA 95208 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі переробки жирів рослинного або тваринного походження на біопаливо для дизельних двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) тракторів і автомобілів сільськогосподарського, транспортного, будівельного та іншого призначення. За найближчий аналог вибрано [Пат. № 42941 UA, опуб. 27.07.2009, бюл. № 17], що містить контейнер для жирів з встановленим перед ним фільтром, контейнер для метанолу, контейнер для каталізатора, змішувач для метанолу з каталізатором, зв'язаний з контейнером для метанолу та з контейнером з каталізатором, реактор-змішувач для естерифікації жирів у біодизель, зв'язаний зі змішувачем для метанолу з каталізатором, реактор-змішувач, що підігрівається, зв'язаний з контейнером для жирів походження та реактором-змішувачем для естерифікації жирів у біодизель, ємність для гліцерину. Недоліком відомої лінії є недостатня ефективність процесу естерифікації технічних тваринних жирів з високим вмістом вільних жирних кислот, яка може сприяти підвищенню вмісту неестерифікованих жирів та до утворення мила, яке в реакційному просторі утворює гелі, що заважають нормальному ходу реакції і відділенню гліцерилу, що вимагає включення до конструкції додаткової ємності і циркуляційного контур, який складається з насоса і системи трубопроводів, в який включено реактор-змішувач, що виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації, сполученим зі змішувачем метанолу з каталізатором. Крім цього, процес естерифікації відбувається в змішувачі періодичної дії, що унеможливлює забезпечення безперервного виробництва дизельного біопалива. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення лінії підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива, в якій шляхом зміни конструкції, підвищується ефективність процесу естерифікації та поліпшується якість кінцевого продукту. Поставлена задача вирішується тим, що лінія підготовки тваринних жирів, що містить контейнер для жирів тваринного походження, контейнер для метанолу, контейнер для каталізатора, змішувач метанолу з каталізатором, зв'язаний з контейнером для метанолу та контейнером з каталізатором, реактор для естерифікації жирів у біодизель, зв'язаний зі змішувачем метанолу з каталізатором, реактор, що підігрівається, зв'язаний з контейнером для жирів та реактором естерифікації жирів у біодизель, ємність для гліцерину, згідно з корисною моделлю, додатково містить відстійну центрифугу, сепаратори грубого і тонкого очищення, проміжні місткості, місткість для жиру з електричною мішалкою і підігрівом, зв'язану з реактором естерифікації і циркуляційний контур, який складається з насоса і системи трубопроводів, до якого входять реактор-змішувач, що виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації та сполучений із змішувачем метанолу з кислотним каталізатором, насос та місткість для спиртово-калітичного осаду. Лінія підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива (схема) включає контейнер 1 з електричною мішалкою і підігрівом, який зв'язаний з ємністю для шламу та забруднювачів на схемі не позначений, відстійну центрифугу 2 для відділення механічних домішок, проміжну місткість 4, сепаратор грубого очищення 6, проміжну місткість 7, сепаратор тонкого очищення 9, проміжну місткість 10, місткість для жиру з електричною мішалкою і підігрівом 12 та реактором естерифікації 18. Контейнери 13 і 14 призначені відповідно для зберігання метанолу і каталізатора, які перемішуються в змішувачі 15. Додатково реактор естерифікації 18 обладнана циркуляційним контуром, в який включено насос 16 та реактор-змішувач для естерифікації жирів 17, виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим кавітуючим елементом, сполученим зі змішувачем 15. В запропонованій лінії підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива, попередньо подрібнена сировина подається у контейнер з електричною мішалкою і підігрівом, де відбувається гідрування сировини при постійному перемішуванні електричною мішалкою, звідки насосом подається на відстійну центрифугу, вона відбирає тверді частки. Подальше очищення жиру відбувається на сепараторах грубого і тонкого очищення. Водо-жирова суспензія перекачується у проміжну місткість з підігрівом і звідти насосом подається в сепаратор грубого очищення, де відбувається поділ емульсії на жир і воду з білковими включеннями. Жир збирається в місткості і разом з гарячою водою, надходить у сепаратор тонкого очищення, де відбувається відділення від жиру води з білковими включеннями. Отриманий очищений жир за допомогою насоса перекачується в проміжну місткість, обладнану лопатевим змішувачем, нагрівачем і рівнеміром. Зі збірника жир насосом подається в реактор естерифікації обладнаний нагрівачем, термостатом, рівнеміром і турбінною мішалкою, циркуляційним контуром, в який включено насос і реактор-змішувач для естерифікації жирів, виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації. В цьому реакторі відбувається первинне оброблення та перерозподіл компонентів сировини, а також 1 UA 95208 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 відокремлюється спиртово-калітичний осад. Одночасно метанол і кислотний каталізатор, які знаходяться у відповідних місткостях, дозовано подають в змішувач метанолу з каталізатором, а утворений псевдо-каталітичний розчин надходить в апарат через джерело кавітації, сполучене зі змішувачем метанолу з каталізатором. Де проводиться нормалізація рівня кислотності жиру за рахунок реакції естерифікації з використанням псевдо-розчину сірчаної кислоти і метанолу. Лінія підготовки тваринних жирів для виробництва дизельного біопалива працює таким чином (схема). Біомаса подається в контейнер 1 з електричною мішалкою і підігрівом, де відбувається гідрування сировини при постійному перемішуванні. Через 40 хвилин сировина перекачується із контейнер 1 на відстійну центрифугу 2 за допомогою насоса 3. Центрифуга 2 відбирає тверді частки. Подальше очищення жиру відбувається на сепараторах грубого 6 і тонкого 9 очищення. Водо-жирова суспензія перекачується у проміжну місткість 4 з підігрівом і звідти насосом 5 подається в сепаратор грубого очищення 6, де відбувається поділ емульсії на жир і воду. Жир збирається в місткості 7 і разом з гарячою водою, насосом 8 подається у сепаратор тонкого очищення 9, де відбувається відділення від жиру води. Отриманий очищений жир за допомогою насоса 11 перекачується в проміжну місткість 12, обладнану лопатевим змішувачем, нагрівачем і рівнеміром. Зі збірника 12 жир насосом 11 подається в реактор естерифікації обладнаний нагрівачем, термостатом, рівнеміром і турбінною мішалкою, проводиться його доведення до відповідного рівня кислотності. Таким чином попередньо підготовлена сировина подається в ємність 18, обладнану циркуляційним контуром, в який включено насос і реактор-змішувач для естерифікації жирів 17, виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації. Метанол і кислотний каталізатор, які знаходяться у відповідних контейнерах 13 і 14, дозовано подають в змішувач метанолу з каталізатором 15, а утворена суміш надходить в апарат 17 через джерело кавітації, сполучене зі змішувачем метанолу з каталізатором 15. При роботі гідродинамічного кавітаційного апарата 17 за нерухомим джерелом кавітації утворюється приєднана вакуумна кавітаційна каверна, яка при подальшому розпаді генерує поле кавітаційних мікробульбашок, які захлопуються з утворенням мікрострумків, внаслідок чого виникають умови для інтенсифікації реакції естерифікації із залученням до неї практично всього об'єму компонентів. Таким чином, в реакторі естерифікації 18 відбувається естерифікація тваринного жиру шляхом інтенсивного перемішування з каталітичним псевдо-розчином, що здійснюється в проточному гідродинамічному кавітаційному апараті, який виконує функцію реактора-змішувача 17 для естерифікації жирів. На наступному етапі з реактора естерифікації, що використовується для відстоювання оброблюваної суміші вилучаються побічні продукти реакції естерифікації в місткість для спиртово-калітичного осаду 20 за допомогою насоса 19, а попередньо очищений і підігрітий до температури реакції переестерифікації жир насосом 19 подається у реактор для проведення реакції переестерифікації. Запропонована лінія дозволяє отримати жир з кислотним числом 1-2 мг КОН/г. Дизельне біопаливо, отримане з такої сиротовини відповідає європейським і вітчизняним стандартам, а побічні продукти переробки жирів - гліцерин та мило - високої якості, забезпечує більш надійне і якісне проведення процесу безперервної етерифікації жирів з метиловим спиртом і кислотним каталізатором, за рахунок чого отримаємо чистий біодизель, що суттєво зменшує витрати на послідуючу його очистку. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Лінія підготовки тваринних жирів для виробництва біопалива, що містить контейнер для жирів, контейнери для метанолу і каталізатора, змішувач метанолу з каталізатором, зв'язаний з контейнером для метанолу та контейнером з каталізатором, реактор для естерифікації жирів, зв'язаний зі змішувачем метанолу з каталізатором, реактор, що підігрівається, зв'язаний з контейнером для жирів та реактором естерифікації жирів, ємність для гліцерину, яка відрізняється тим, що додатково містить відстійну центрифугу, сепаратори грубого і тонкого очищення, проміжні місткості, місткість для жиру з електричною мішалкою і підігрівом, зв'язану з реактором естерифікації і циркуляційний контур, який складається з насоса і системи трубопроводів, до якого входять реактор-змішувач, що виконаний у вигляді проточного гідродинамічного кавітаційного апарата з нерухомим джерелом кавітації та сполучений із змішувачем метанолу з кислотним каталізатором, насос та місткість для спиртово-калітичного осаду. 2 UA 95208 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3