СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВА НА ОСНОВЕ РАПСОВОГО МАСЛА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2010 года по МПК C11C3/04 

Ресурсосберегающий способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при изготовлении из семян рапса биотоплива с последующим использованием его в автотракторных двигателях.

Известны технологии получения биодизельного топлива на основе рапсового масла для использования в автотракторных двигателях (Аблаев А.Р. Производство и применение биодизеля: справочное пособие / А.Р.Аблаев и др. - М:. АПК и ППРО, 2006. - 31 с., прототип), в которых с целью нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют метанол.

Недостатком данного способа является использование метанола, который является сильным ядом, взрыво- и пожароопасным веществом, вследствие чего происходит усложнение конструкции перерабатывающего оборудования. После получения конечного продукта - биотоплива - из него выпаривают метанол и растворитель. В итоге себестоимость получаемого биотоплива оказывается высокой, а технология его получения экологически опасной и требующей больших материальных затрат.

Задачей нового способа является снижение себестоимости биотоплива и экологической опасности производства.

Технический результат, в отличие от прототипа, достигается за счет того, что для нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют 20%-ный раствор едкого калия в количестве 0,25%-ный от объема рапсового масла, после чего отделяют выпавший осадок жирных кислот, а очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1.

На фиг.1 показана зависимость выпадения количества осадка от концентрации едкого калия. На фиг.2 показана зависимость времени и количества осадка от объема едкого калия. На фиг.3 - изменение вязкости чистого рапсового масла и биотоплива после нейтрализации жирных кислот. На фиг.4 - реакция щелочной нейтрализации жирных кислот рапсового масла. На фиг.5 - схема способа производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей.

Пример.

С целью определения наиболее оптимальной концентрации едкого калия при нейтрализации жирных кислот в рапсовом масле проводились опыты: в пробирки (ГОСТ 1770-74), емкостью 100 мл, заливалось отфильтрованное и очищенное механическим способом (согласно технологии) рапсовое масло, полученное в результате отжима семян рапса (урожай 2008 года), после чего в пробирки добавлялся раствор едкого калия в концентрациях 10%, 20%, 30%, 40% в количестве 0,3% от объема масла. Далее проводилось смешивание в течение 10 минут путем перемешивания двух жидкостей в пробирке с помощью механической мешалки. После проводилось отстаивание масла в течение 1 часа для определения количества получившегося осадка. Опыты проводились с трехкратной повторностью при температуре масла 55°С, результаты представлены в таблице 1.

По результатам опытов видно, что при концентрации едкого калия свыше 20% (фиг.1, табл.1) объем выпавшего осадка увеличивается незначительно, что свидетельствует о целесообразности использования данной концентрации как наиболее оптимальной с точки зрения эффективности и незначительных материальных затрат на приготовление раствора едкого калия.

Таблица 1 Результаты опытов по определению оптимальной концентрации едкого калия Концентрация КОН, % Выпавший осадок, мл 1 опыт 2 опыт 3 опыт Среднее значение 10 6 6,2 6 6,07 20 8 8,5 8,4 8,3 30 8,4 8,4 8,7 8,6 40 8,5 8,8 8,9 8,73

Для определения оптимального количества едкого калия, которое добавляется в рапсовое масло для нейтрализации жирных кислот, проводились опыты с добавлением 0,05%, 0,1%, 0,15%, 0,25%, 0,5%, 1%, 1,5% от объема масла 20%-ного раствора едкого калия. После проводилось смешивание в течение 10 минут путем перемешивания двух жидкостей в пробирке с помощью механической мешалки. Время выпадения осадка определялось по формированию отчетливо видной границы между маслом и выпавшим осадком на дне пробирки. Опыты проводились с трехкратной повторностью при температуре масла 55°С.

Из результатов опытов (фиг.2, табл.2) видно, что увеличение объема едкого калия свыше 0,25% не увеличивает объем выпавшего осадка и мало влияет на время выпадения, что позволяет принять данное значение как оптимальное.

Результатом щелочной нейтрализации (фиг.3) является снижение плотности рапсового масла на 2-3% (с 915 до 890 кг/м³ при 20°С), вязкости 8-10% (с 66 до 60 сСт при 20°С), что положительно повлияет на прокачиваемость биотоплива по системе питания двигателя, кроме того, отделение жирных кислот от масла позволит снизить нагарообразование в цилиндрах дизельного двигателя при сгорании.

Таблица 2 Результаты нейтрализации жирных кислот рапсового масла Количество КОН от объема масла, % Осадок, мл Время выпадения осадка (среднее значение), мин 1 опыт 2 опыт 3 опыт Среднее значение 0,05 4 4,08 4,04 4,04 21,3 0,1 6,05 6,11 6,18 6,11333 18,6 0,15 7,34 7,38 7,45 7,39 16,2 0,25 8,12 8,15 8,13 8,13333 13,4 0,5 8,18 8,2 8,17 8,18333 12,2 1 8,21 8,22 8,25 8,22667 11,6 1,5 8,3 8,31 8,28 8,29667 10,4

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод, что наиболее рациональный объем едкого калия для нейтрализации жирных кислот рапсового масла является 0,25% от объема масла при концентрации 20%

Приведена реакция щелочной нейтрализации жирных кислот рапсового масла, в результате которой получено очищенное рапсовое масло (фиг.4).

Приводится технологическая схема производства биотоплива из рапсового масла с минимально возможными технологическими затратами (фиг.5). После отжима масла и предварительной его механической очистки (фильтрация, центрифугирование) от продуктов отжима масло поступает в реактор, где приводится нейтрализация жирных кислот. Процесс нейтрализации происходит в нейтрализаторе - разделителе, где масло смешивается с 20-процентным раствором едкого калия, который добавляется в количестве 0,25% от объема рапсового масла. В реакторе происходит реакция щелочной нейтрализации с выпадением осадка солевых кислот. Приготовление раствора едкого калия осуществляется в специальном смесителе с мешалкой, после чего через дозатор добавляется в масло. После слива осадка очищенное рапсовое масло насосом перекачивается в смеситель, где смешивается с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно.

Снижение себестоимости и экологической опасности производства достигнуто использованием 20%-ного раствора едкого калия, который является более дешевым и менее агрессивным, чем метанол (прототип), нейтрализатором жирных кислот. Предложенный способ производства может быть легко реализован в промышленных объемах в условиях сельскохозяйственного производства.

Изобретение относится к способам производства биотоплива. Способ предусматривает нейтрализацию жирных кислот рапсового масла 20%-ным раствором едкого калия, который добавляют в количестве 0,25% от объема масла. Очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно. Изобретение позволяет снизить себестоимость и экологическую опасность производства при сохранении качества биотоплива. 2 табл., 5 ил.

Способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей, включающий нейтрализацию жирных кислот рапсового масла, отделение выпавшего осадка, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом, отличающийся тем, что для нейтрализации жирных кислот рапсового масла используют 20%-ный раствор едкого кали в количестве 0,25% от объема рапсового масла, а очищенное рапсовое масло смешивают с дизельным топливом в соотношении 2,5:1 соответственно.