Установка повного циклу для одержання дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу

Реферат: Установка повного циклу для одержання дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу містить не менше двох реакторів з мішалками у вибухозахищеному виконанні рушіїв, встановленими на кришках, та трубчаcтими елекронагрівниками і термометром, закріпленим на дні, та мірником води і кислоти, і оснащена фільтрами для очищення біопалива. Установка додатково містить блок відтискання олії з механічним пресом, виконаним з можливістю зміни ступеня вичавлювання олії в залежності від кондиції насіння та блок її очищення з фільтрами, встановленими з можливістю їх паралельного або послідовного розташування у технологічній схемі, а перед реактором встановлено дозатор деемульсійної рідини. UA 98589 U (54) УСТАНОВКА ПОВНОГО ЦИКЛУ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ ДИЗЕЛЬНОГО БІОПАЛИВА З НАСІННЯ РИЖІЮ ТА ЕТАНОЛУ UA 98589 U UA 98589 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання з виробництва дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу і складається з комплексу блоків для отримання олії з насіння рижію та її очищення безпосередньо на установці та пілотної установки з виробництва дизельного біопалива з одержаної на установці рижієвої олії та етанолу. Такі установки повного циклу для дизельного біопалива можуть широко використовуватись для автотранспортних та комбайнових дизелів в агровиробництві України. Проблема виробництва палива на основі біомаси актуальна для європейських країн, включаючи і Україну. В Україні для виробництва різних видів біопалив вже використовуються різноманітні сировинні джерела: пшениця, кукурудза, цукровий буряк, соняшник, ріпак. Перспективною сировиною для виробництва біопалива є олія насіння рижію. Ця однорічна рослина здавна використовується, як олійна культура, у косметичній, хімічній, харчовій галузях, новим її використанням є отримання з неї якісного і дешевого біопалива. Рижій - культура добре адаптована до ґрунтокліматичних умов України Відома установка EXON для виробництва дизельного палива див. сайт http://biodisel.at.ua/tekhnologija proizvodstva biodiselnogo 26.01.2012 14:24, до складу якої входять блок приготування та дозування метоксиду, блок дозування олії, блоки теплообмінників та конденсаторів, блок трансестерифікації, сепаратор, рекуперативні апарати випарювання (біодизеля і гліцерину), блок фільтрів-сорбентів. Вона призначена для отримання біопалива у промислових умовах, має великі розміри, складна в експлуатації та потребує значних енерговитрат. Відома установка для виробництва біодизеля типу БДД-200. - інф. листок EXW(FCA)@2005biodisel.dr.ua. Установка БДД-200 складається з біодизельного реактора, електронагрівника, статичного міксера, центробіжного насоса, пристрою для контролювання тиску і температури. Основними недоліками такої установки є тривалість технологічного процесу, громіздкість, великі енерговитрати і відповідно висока вартість. Як найближчий аналог корисної моделі, що заявляється, прийнята установка для одержання дизельного біопалива з олії насіння рижію та етанолу [№ Патенту 201305317 МПК С10G 3/00, С10L 8/00 (2013.01)]. До складу установки входять не менше двох (для ритмічності роботи установки) реакторів з мішалками з вибухозахищеним рушієм і трубчастими електронагрівниками, мірниками для каталізатора і води, фільтрами для очищування біопалива. Основними недоліками такої установки є те, що вона не є установкою повного циклу і на ній не забезпечується стабільність й ритмічність технологічного процесу через тривалий час розшаровування емульсій, які утворюються в реакторі після завершення реакції трансестерифікації. В основу корисної моделі поставлена задача створення ефективної, мобільної установки повного циклу для одержання дизельного біопалива з рижієвої олії, яку отримують з насіння рижію відтисканням на пресовій установці, і етанолу і яка може широко використовуватись для автотранспортних та комбайнових дизелів у виробничому процесі фермерських господарств та міні-цехів невеликої потужності. Поставлена задача вирішується тим, що в установці повного циклу для одержання дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу, яка містить не менше двох реакторів з мішалками у вибухозахищеному виконанні рушіїв, встановленими на кришках, та трубчастими електронагрівниками і термометрами, закріпленими на дні, та має мірники деемульгатора, води, кислоти і оснащена фільтрами для очищення біопалива. У порівнянні з корисною моделлю, вона додатково містить блок відтискування олії, блок її очистки з фільтрами, виконаними з можливістю їх паралельного або послідовного вмикання,а між мірною посудиною та реактором розміщений дозатор деемульгатора, при цьому прес блока відтискування виконаний з можливістю регулювання міри відтискання олії в залежності від кондиції насіння. У реакторах, де відбувається процес трансестерифікації, при наявності рижієвої олії, води, естерів вищих жирних кислот, натрієвих солей жирних кислот (продуктів взаємодії каталізатора і вищих жирних кислот) та ряду інших продуктів у лужному середовищі може відбуватись утворення стійких як прямих емульсій типу "олива у воді" (М/В), так і обернених (зворотних) типу "вода в оливі" (В/М). Тривалість процесу розшаровування таких емульсій у реакторі може бути доволі значна (до 100 год.), що негативно впливає на ритмічність і стабільність роботи установки. Суть запропонованого технічного рішення показана на кресленні. Установка має у своєму складі прес для відтискання олії з насіння рижію 1, місткість для олії - 2, 3 - місткість для макухи, 4 - електронасос для подавання олії у відстійник 5 або 6, насоси 11 і 12 для подавання олії на фільтри 7 або 8. Установка має у своєму складі два реактори 16 і 17, що мають циліндричну форму з конусним дном, мірник для каталізаторів 14, мірник деемульгатора 13, мірник для 1 UA 98589 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 інших реагентів (кислота і вода) 15. На легкознімних кришках реакторів 16 і 17 встановлені вибухозахисні рушії мішалок. На дні реакторів закріплені трубчасті електронагрівники і термобалони термометрів. До складу установки входить також насос 20, фільтри 18 і 19, місткості 21…24, трубопроводи і кульові крани 25…51. Всі технологічні місткості мають пристрої для візуального контролювання рівня рідини, яка в них знаходиться, і вимірювання порції рідини, що передається в іншу технологічну місткість. Установка працює наступним чином: Насіння рижію надходить в блок механічного відтискування олії (прес) 1. У конструкції преса передбачена можливість змінювати міру відтискування олії в залежності від кондиції насіння. З піддону олія потрапляє в місткість 2, звідки насосом 4 надходить в один з відстійників (5, 6) блоку очищення олії. Макуха, що утворюється в процесі відтискування олії, потрапляє в місткість 3 та видаляється по мірі її накопичування. Блок очищення олії являє собою конструкцію, що складається з рами, на якій розміщене обладнання. На верхньому рівні рами розміщені два відстійника олії 5 і 6, на нижній - два фільтри 7, 8 з електронасосами 11, 12. Між ними розміщений електронасос 4, призначений для подавання олії з блоку відтискування олії у відстійники 5 і 6. Відстійники призначені для заповнювання олією, відстоювання, розшарування та виділення грубих домішок і подальшого подавання на фільтрацію. Відстійники блока очищення олії 5 і 6 наповнюються олією і спорожнюються від олії поперемінно. Після заповнення відстійників олія витримується певний час, а осад, що утворився за час відстоювання, зливається в каністри 9 та 10 самопливом. Контролювання рівня олії у відстійниках здійснюється за допомогою мірного скла, встановленого на боковій поверхні апарату. Після зливання відстою проводиться фільтрування олії за схемою: 5→26→30→11→7→34 Передбачена можливість фільтрування олії за схемами з індивідуальною паралельною або послідовною роботою фільтрів. Для проведення реакції трансестерифікації очищену рижієву олію насосом 11 подають в один з реакторів 16 або 17, обладнаних перемішуючим пристроєм та тенами для підтримування заданої температури реакційної суміші. Контролювання кількості внесеної олії здійснюють візуально за допомогою мірного скла, встановленого на боковій стінці реактора. При інтенсивному перемішуванні олії в реактор додають спиртовий розчин лужного каталізатора з місткості 14. При переестерифікації етиловим спиртом рижієвої олії утворюється відповідні естери, які у подальшому знаходять застосування як біокомпоненти дизельного палива. Після закінчення реакції з мірної місткості 15 в реактор (16 або 17) додають розрахункову кількість оцтової кислоти для нейтралізування лужного каталізатора. Для швидкого розшарування емульсій, які можуть утворюватись в реакторах після нейтралізації лужного каталізатора, з мірної місткості 13 за допомогою дозатора вводять деемульгатор, внаслідок чого забезпечується ритмічна і стабільна робота установки. Утворюється двофазна система, нижній шар якої зливають у пересувну місткість 22, а верхній промивають водою з мірника 15 до нейтральної реакції. Для видалення залишків води і етанолу етилові естери рижієвої олії прогрівають у вакуумі при температурі 90 °C. Одержані етилові естери за допомогою насоса 20 пропускають через відповідний фільтр 18 або 19. Отриманий компонент дизельного палива зливають в технологічну місткість 21 або 23. Невикористані в процесі компоненти із місткостей 13, 14, 15 можуть бути злиті в місткість 24. Таким чином, запропонована установка повного циклу для одержання дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу дозволяє підвищити вихід продукту, його якість та суттєво скоротити тривалість проведення процесу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Установка повного циклу для одержання дизельного біопалива з насіння рижію та етанолу, до складу якої входить не менше двох реакторів з мішалками у вибухозахищеному виконанні рушіїв, встановленими на кришках, та трубчаcтими елекронагрівниками і термометром, закріпленим на дні, та мірником води і кислоти, і оснащена фільтрами для очищення біопалива, яка відрізняється тим, що додатково містить блок відтискання олії з механічним пресом, виконаним з можливістю зміни ступеня вичавлювання олії в залежності від кондиції насіння та блок її очищення з фільтрами, встановленими з можливістю їх паралельного або послідовного розташування у технологічній схемі, а перед реактором встановлено дозатор деемульсійної рідини. 2 UA 98589 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