Как сделать топливо из рапса

Обновлено: 03.07.2024

В последнее время перед обществом остро встает проблема альтернативных источников энергии: солнечная энергия, энергия ветра и воды, биотопливо и т.п. Самым перспективным из нетрадиционных источников энергии есть растительные и животные жиры, которые могут быть использованы для производства биодизельного топлива (биодизеля).

Биодизельное топливо уже получило распространение во многих странах Европы. По желанию автовладельца на заправочных станциях биодизель могут заливать в бак автомобиля как в чистом виде, так и в качестве добавки (обычно 5% - 35%) к дизтопливу.

Европейская комиссия в своем коммюнике предложила странам - членам ЕС к 2020 году заменить пятую часть нефти, которую потребляет транспортный сектор, альтернативными видами горючего. С 2009 года все страны объединенной Европы будут обязаны выпускать и потреблять биодизельное топливо.

Около 80% выпускаемого Евросоюзом биодизеля производится из рапса. На производство этого экологически чистого вида топлива в 2004 году ушло около трети всего урожая рапса.

Преимущества биодизельного топлива
Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.
Меньше выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни.
Биодизель почти не содержит серы ( < 0,001%).
Технология производства биотоплива

Биодизель - это не что иное, как метиловый эфир, обладающий свойствами горючего материала и получаемый в результате химической реакции из растительных жиров.

Для получения метилового эфира к семи массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица метанола (т.е. соблюдается соотношение 7 :1), а также небольшое количество щелочного катализатора.

Схема процесса производства биотоплива

Рапс поступает в маслопресс, где масло отделяется от рапсового жмыха, используемого в комбикормовой промышленности.

Далее рапсовое масло, передается в эстерификационную установку. Для получения метилового эфира к рапсовому маслу добавляется метанол (соотношение 7 : 1), и небольшое количество щелочного катализатора.

Процесс эстерификации происходит в реакторе при температуре 45. 50°С в течении 80 мин. В результате химической реакции образуется метиловый эфир (биотопливо), а также побочный продукт - глицерин.

Новое направление деятельности экологов в сфере биологической безопасности рассматривает всестороннюю оценку как положительных, так и отрицательных последствий широкого внедрения биотоплива, производимого из растений.

Общая проблема при использовании сельскохозяйственного сырья для получения топлива состоит в том, что оно конкурирует с производством пищевых продуктов. Ставится задача – определить насколько широкое применение биотоплива соответствует принципам устойчивого развития, и сделать это направление энергетики экологически безопасным и не подрывающим социальную и экономическую системы страны, не угрожающим её продовольственной безопасности.

Среди основных негативных тенденций, сопутствующих интенсивному производству биотоплива в западных странах находятся: повсеместный рост цен на продукты питания, продвижение трансгенных культур как сырья для биотоплива, конкуренция за земли сельскохозяйственного назначения и истощение земель “энергетическими” культурами, такими как рапс или подсолнечник. У российских производителей сырья для пищевых продуктов вопросы о нехватке и истощении земель возникают довольно редко.

Большое количество биотоплива производится из семян рапса.

В настоящее время на ключевом этапе получения биотоплива из растительных масел, в большинстве случаев, требуется добавление метанола, что для небольших объёмов производства не представляет коммерческого интереса у сельскохозяйственных предприятий с малой потребностью в топливе. Решая проблему с повышенными вязкостью и плотностью рапсового масла путём нейтрализации при температуре 65 – 70 °С, горячего отстаивания и фильтрации до степени 5 мкм, новый метод позволяет опустить вышеназванный этап и достичь желаемых свойств получаемого топлива.

На мировом рынке предложен большой спектр комплектов оборудования по производству растительных масел, некоторые из них без особых проблем можно переоборудовать в минизаводы для получения биотоплива.

Высокая стоимость предлагаемых комплектов оборудования связана с наличием ряда машин для подготовки семян перед извлечением из них масла, но учитывая, что такое оборудование имеется практически в каждом хозяйстве, появляется возможность снизить цену на минимаслозавод и включить в линию машины по производству биотоплива, такие как: пресс-фильтр, нейтрализатор-смеситель и дополнительные ёмкости под сопутствующее сырьё.

Более доступным и апробированным в условиях АПК является прессовый способ прессования шнековыми прессами. Поскольку выход прессового масла более 30% приведёт снижению его качества, в технологической линии по производству биотоплива следует исключить двойной отжим.

Для получения 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла, производительность линии (по семенам) должна составлять 200 – 250 кг/ч.

Достижение желаемых свойств биотоплива определяется необходимыми требованиями к сырью и техническими условиями каждой стадии производства.

Основные требования, предъявляемые к семенному материалу: влажность семян перед прессованием должна составлять не более 7 %, вес 1000 семян 3 – 4 г, степень очистки 95 – 99 %, кислотное число масла в семенах – не более 5 мг КОН.

Далее кратко представим технологию получения биотоплива на основе рапсового масла.

Соответствующие требованиям семена рапса из засыпной ямы винтовой конвейером подаются к шнековому прессу под углом 30 градусов. Жмых перемещается ленточным транспортёром в бункер. Масло из поддона пресса перекачивается центробежным насосом в свободный отстойник, где производится восьмичасовое горячее отстаивание.

Отстой сливается с помощью сливного крана снизу конусного дна отстойника. Слив контролируется с помощью смотрового патрубка, установленного перед сливным краном. После отстаивания масло перекачивается в рамный фильтр. Конструкция фильтра предусматривает наличие насоса, тонкость фильтрации должна составлять не больше 5 мкм.

После фильтрации масло центробежным насосом перекачивается в нейтрализатор-смеситель, где сначала добавляется 0,3 % (от общего объёма масла) раствора щёлочи КОН, затем через 7 минут с помощью сливного крана сливается до 6 % осадка (тяжёлые кислоты), после чего добавляется 30% дизельного топлива.

Температура масла во время реакции нейтрализации и отстаивания должна составлять 60 – 65 °С, что достигается электрическим нагревателем мощностью 3 кВт. Для ускорения реакции в нейтрализаторе-смесителе предусмотрена лопастная мешалка без перегородок с тремя лопастями.

Ёмкость для хранения дизельного топлива следует разместить на 1.5 м нейтрализатора-разделителя, это позволит не использовать дополнительный насос.

Для определения объёмного соотношения рапсового масла и дизельного топлива при смешивании в данной линии предлагается использовать номограмму (рисунок) номограмму и разместить её на стенке нейтрализатора-смесителя. По номограмме и мернику оператор с точностью до 1 л определяет нужное количество дизельного топлива, добавляемого в рапсовое масло. Объёмное соотношение дизельного топлива и щелочи КОН (в данном случае) определяется пересечением вертикальных и горизонтальных линий и зависит от количества рапсового масла в нейтрализаторе-смесителе.

Готовая смесь (биотопливо на основе рапсового масла) центробежным насосом перекачивается в ёмкость для готовой продукции.

Для определения щелочного и кислотного числа в масле предназначена экспресс мини-лаборатория, взятие проб производится до и после нейтрализации. По кислотному и щелочному числу определяют количество нейтрализатора (в среднем по данной технологии оно должно составлять до 0,3 % от общего объёма масла).

К оборудованию, подлежащему разработке, отнесём ёмкость для отстоя (количество 3 шт.) и нейтрализатор-смеситель (1 шт.)

Технические характеристики комплекта оборудования для производства 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла приведены в таблице.

Для расчёта прогнозируемой экономической эффективности от внедрения предлагаемой технологии производства биотоплива в АПК выбрано предприятие с годовой потребностью ДТ в количестве 300 т.

Чтобы произвести такое количество топлива необходимо переработать 1080 т семенного материала, трудоемкость переработки последнего составит 4320 ч.

Для удовлетворения годовой потребности хозяйства в биотопливе, необходимо получить 233 т очищенного масла плотностью 897 кг/м3 и закупить 70 т дизельного топлива.

Себестоимость производства топлива предлагается снизить путём реализации побочной продукции – рапсового шрота и солей тяжёлых кислот (осадка после нейтрализации).

Стоимость всего рапсового шрота после переработки 1080 т семян с выходом 60 % составит 7808,4 тыс. руб. при цене реализации 12,05 руб./кг. Прибыль от реализации осадка определяется спросом. В среднем по заинтересованным отраслям промышленности цена на тяжёлые кислоты и их соли составляет 70 руб./кг.

При стоимости семян рапса 12,4 и щёлочи (КОН) 9,57 руб./кг, тарифе на электроэнергию – 1,50 руб./кВт, заработной плате обслуживающего персонала – 30 руб./ч (одного работника) и доходах от реализации побочной продукции, себестоимость производства биотоплива составит 15,3 руб./кг а экономия денежных средств на топливо (в сравнении с дизельным) – 11,8 руб./кг. Срок окупаемости приведённого оборудования для условно принятого хозяйства составит не более года.

Выводы

1. Представлен способ получения биотоплива на основе рапсового масла без применения метанола.

2. Описана последовательность технологических процессов, с указанием типов машин, входящих в минизавод по производству 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла.

3. Обоснована технологическая линия производства смесевого топлива производительностью 87 кг/ч и себестоимостью 13,11 руб./кг при выходе жмыха 175 кг/ч и солей тяжёлых кислот 6,5 кг/ч, и сроке окупаемости на предприятиях АПК не более года и экономии денежных средств на топливо до 11,8 руб./кг.

Биотопливо – это вид топлива, которое было получено из сырья растительного и животного происхождения, из продуктов жизнедеятельности человека, а также органических промышленных отходов.

Способы изготовления своими руками

Существует множество вариантов производства биотоплива в домашних условиях. Эти варианты мы и рассмотрим.

Биотопливо из навоза

Биотопливо из навоза получается путем брожения органических отходов. Смесь помещается в специальный герметичный бункер на длительный срок. В результате испарения жидкости, выделяется газ, которым и можно воспользоваться при обогреве жилых помещений или для приготовления пищи и жидкое удобрение, которое является основой экологического земледелия.

Продукция, которая выращивается с использованием таких удобрений, является экологически чистой и ее продажная стоимость возрастает по сравнению с продуктами выращенными с использованием пестицидов и других химических удобрений.

Производство биогаза

Вторым продуктом, который мы получаем в результате брожения навоза, является газ.

Для получения газа из этого сырья используется:

навоз;
птичий помет;
стоки туалета;
пищевые отходы;
растительная масса;

Все сырье должно быть измельчено, иначе трубы, предназначенные для вывода отработанного сырья, могут засориться.

Получить газ можно и в домашних условиях. Для этого, необходимо приобрести газонепроницаемую емкость. Эта емкость должна быть герметичной, так как воздух не должен контактировать с полученным газом.

Затем необходимо поместить сырье (навоз) внутрь этой емкости, немного нагреть и подождать 5 дней. Затем, полученный газ собрать в емкость и применять по своему усмотрению. Устройство по изготовлению биогаза можно собрать самостоятельно, а можно приобрести у фирмы, специализирующейся по продаже этого оборудования.

Уголь для создания биогаза

Для создания биотоплива может пригодиться и древесный уголь, тот самый уголь, без которого нам не обойтись на природе при жарке овощей и шашлыка. Его можно приобрести в магазине, а можно и сделать самому.

Уголь в домашних условиях можно изготовить 2 способами:

Рассмотрим каждый способ по отдельности. И после этого вы сможете делать уголь самостоятельно.

Для изготовления древесного угля в бочке вам понадобится, собственно говоря, бочка объемом 200 литров. Внизу бочки делаем штуцер для нагнетания кислорода. Затем в бочке разводим костер, постепенно добавляя поленья.

Когда бочка будет наполовину наполнена дровами, начинаем нагнетать кислород. Для этого, можно воспользоваться пылесосом. После этого, количество дыма уменьшится, а огонь будет гореть лучше. Когда поленья немного прогорят, необходимо закрыть бочку крышкой, а имеющиеся щели замазать мокрой глиной или землей. Ожидаем до полного остывания бочки и древесный уголь готов.

Для изготовления угля в яме нам необходимо выкопать яму, диаметр которой будет равен 0,8 м со скошенными стенками, и разжечь в ней костер. Но прежде, чем разжигать костер, возьмите достаточное количество поленьев, сушняка, веток деревьев из которых вы будете получать уголь.

Дрова в костер укладывайте плотно и постепенно по слоям, один за другим. Дождитесь полного выжигания дров (на это уйдет порядка 3 часов), далее накрывайте поленья мхом или сухими листьями, присыпьте землей и все хорошенько утрамбуйте. Спустя 2 дня уголь будет готов.

Рапсовое биотопливо

Из семян рапса поступивших в маслобойню получают масло и шрот. Далее, это масло поступает в специальную установку, где в результате различных химических реакций из рапсового масла получают метиловый эфир – биодизель.

Перед использованием, его необходимо профильтровать. Этот вид дизеля отличается лучшей воспламеняемостью по сравнению с обычным дизельным топливом.

Разновидности и преимущества

На сегодняшний день, существует 3 вида биотоплива:

жидкое;
твердое;
газообразное;

Жидкое биотопливо

Является самым обсуждаемым видом. Ведь жизнь современного человека зависит от нефти, без нее человечество не сможет выжить, а нефть является ископаемым ресурсом и в какой-то момент ее запасы иссякнут.

Жидкое биотопливо способно заменить этот ископаемый ресурс.

К жидкому биотопливу относятся:

спирты (этанол, метанол, бутанол),
биодизель,
биомазут,
эфиры;

Твердое

В основном к нему относится древесина (отходы деревообработки и топливные гранулы, брикеты). Источником для их получения служат как правило, леса, где растут трава, кустарники и деревья.

Газообразное топливо

Относятся биогаз, водород.

Также, биотопливо можно классифицировать по поколениям. Существуют биотоплива 1, 2, 3 и 4 поколений:

К 1 поколению относится биотопливо, полученное в результате переработки сельхоз растений в биодизель и этанол.
2 поколение – биотопливо, полученное от отходов продуктов питания.
К 3 поколению биотоплива относится биотопливо, полученное при использовании внедренных технологий в результате разрушения биомасс.
4 поколение биотоплива производится на землях непригодных для занятия сельским хозяйством и без разрушения биомасс.

Еще одной классификацией биотоплива является деление биотоплива на первичное и вторичное. К первичному биотопливу относится биотопливо, которое не прошло обработку. К вторичному – обработанное. Вторичное биотопливо подвергается разнообразным изменениям перед использованием и может быть в твердой, жидкой и газообразной формах.

Преимущества

Преимущества биотоплива следующие:

Мобильность. Биотопливо обладает возможностью производиться в любом уголке света вне зависимости от климатических условий и рельефа, потому что этот вид топлива может производиться из различных органических соединений.
Возобновляемость. Так как биотопливо получается из разнообразных органических соединений растительного или животного происхождения, например, навоз, то его количество не иссякнет.
Экологичность. Это более чистый вид топлива и при сгорании выбрасывает меньше вредных веществ в воздух, чем ископаемое топливо.
Забота об окружающей среде. Производство биотоплива решает проблемы связанные с утилизацией мусора.

Использование

Биотопливо для каминов

Установка традиционных каминов требует наличия дымоходов. Зачастую, этого нельзя сделать в обычных квартирах. И тут на помощь приходят биокамины со специальным биотопливом для них. Биотопливо для каминов состоит смеси этанола с примесями. Перед розжигом, его заливают в специальный металлический блок и зажигают специальной длинной спичкой.

При сгорании, оно выделяет углекислый газ в безопасном количестве и воду, что способствует увлажнению воздуха в помещении и не является опасным для человека. Однако, следует соблюдать определенную технику безопасности, чтобы использование биокаминов и биотоплива было безопасно.

А именно:

Нельзя добавлять биотопливо в пламя, это приведет к пожару. Его следует добавлять только в остывшую горелку.
Разжигать камин стоит только специальной зажигалкой или длинной спичкой.
Для хранения биотоплива следует использовать упаковку производителя и не переливать в другую тару.
Если жидкость для биокаминов пролилась, то необходимо тщательно вытереть пол и проветрить помещение и лишь после этого приступить к розжигу камина.

Во время горения биотоплива для каминов, вы можете наслаждаться видом красивых и ровных язычков пламени, которое внешне не отличается от пламени горящих дров.

Биотопливо для каминов может выпускаться в виде геля. В составе этого геля присутствует морская соль, которая придает звук горению — потрескивание, характерное горению поленьев.

Главные особенности биотоплива:

При сгорании, биотопливо выделяет очень малое количество сажи.
Пламя в биокамине имеет оранжевого оттенка, поэтому в биотопливо добавляют специальные присадки, которые придают оранжевую естественность пламени.
Биотопливо можно и лучше применять в керосиновой лампе, так как он не выделяет копоти и запаха, характерного сгоранию керосина.

Биотопливо для каминов бывает 3 основных видов:

Биодизель (получено из различных масел либо отходов переработки пищевой промышленности).
Биоэтанол ( как правило, применяется для биокаминов в виде бесцветной жидкости без запаха).
Биогаз (газ полученный из прошедших специальную обработку отходов мусора).

При выборе биотоплива для каминов, следует помнить, что биотопливо должно иметь сертификаты качества научно-исследовательских учреждений.

Биотопливо для парников

Конский навоз способен быстро разгорается до 60 градусов, затем остыть до 33–38 градусов и поддерживать столь высокую температуру в течение 2,5–3 месяцев.

Отопление теплицы газом в условиях мирового кризиса является делом дорогостоящим. Именно поэтому, люди все чаще обращаются к возобновляемым источникам энергии.

Одним из самых лучших видов биотоплива для теплицы является конский навоз.

У навоза крупного рогатого скота температура нагрева меньше, в связи с большей плотностью и влажностью. Поэтому, для ускорения разогрева, в него добавляют опилки, сухой лист и прочие материалы, увеличивающие рыхлость навоза.

Растительными видами биотоплива для теплиц считаются:

Солома. Для получения биотоплива, солому смешивают с минерально-азотным комплексом удобрений. Однако, она обладает способностью лишь краткосрочного обогрева.
Опилки. Этот вид биотоплива мало распространен в качестве биотоплива для теплиц, так как при контактировании с водой они выделяют формальдегиды, которые отравляют водные источники.
Кора.
Листья деревьев. Как правило, листья деревьев смешивают с навозом, соломой, травой. Чтобы биотопливо из листьев разогрелось, в него необходимо добавить азотный комплекс удобрений.
Трава.
Льняная костра.
Отходы хлопчатобумажной промышленности.

Для получения качественного биотоплива для парника, необходимо смешивать конский навоз с соломой или с коровьим навозом в пропорции 50/50, конский навоз с пищевыми отходами или корой или опилками в соотношении 70/30 или же коровий навоз с опилками или древесным листом в таком же соотношении 70/30.

Внимание! Мощность обогрева биотоплива мала, поэтому этот вид топлива не подходит для обогрева больших парников, где свободно может ходить человек, его лучше использовать в качестве подогрева заглубленных парников.

Биотопливо для автомобилей

Альтернативным видом топлива для автомобилей является биотопливо.

Существуют следующие виды биотоплива для автомобилей:

биоэтанол;
биометанол;
биобутанол;
биодизель;

В некоторых странах уже началось использование биотоплива, смешенного с бензином.

Самым популярным видом биотоплива, которое используется у автомобилей, является этанол. Этот вид газа получается путем переработки продуктов, содержащих много сахара или крахмала, таких как сахарный тростник, кукуруза, картофель, сахарная свекла или ячмень, и смешивается с бензином в соотношении 10%э танола к 90% бензина.

Следующим по популярности, является биодизель. Он получается путем переработки растений в составе которых есть много масла (соя, рапс или подсолнух). Получение этого вида топлива более затратно.

Для этого необходимо вырастить растения, потом собрать и переработать в качественный продукт и в короткие сроки реализовать, так как биодизель годен в течение 3 месяцев, а затем он начнет разлагаться. Все это требует больших материальных затрат. В повседневной жизни, биодизель применяется в разведенном виде с бензином.

Использование биотоплива в топливной системе автомобиля, способствует поддержанию системы автомобиля в чистоте, так как при сгорании этанол растворяет гарь, а это, в свою очередь, увеличивает расход топлива автомобиля примерно на 6%.

Почему лучше использовать биотопливо?

Биотопливо является альтернативным, возобновляемым источником энергии на земле.

Изобретение относится к производству биодизельного топлива для использования в автотракторных двигателях. Изобретение касается способа производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для автотракторных дизельных двигателей, включающего отделение выпавшего осадка в рапсовом масле, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом. Для отделения рапсового масла от осадка используют кларификацию, затем осуществляют тонкую очистку рапсового масла путем фильтрации, добавляют в него дизельное топливо в соотношении 2:1 и проводят кавитационное диспергирование продолжительностью 30-40 минут при температуре 70°С, далее контролируют качество перемешивания, если перемешивание равномерное, то биодизельное топливо отправляют на хранение, если неравномерное, то его дополнительно перемешивают. Технический результат - снижение коксуемости рапсового масла, себестоимости биотоплива и экологической опасности. 1 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при изготовлении из семян рапса биотоплива с последующим использованием его в автотракторных двигателях, например для тракторов марки МТЗ-80, МТЗ-82 и др.

Известен способ получения биодизельного топлива по патенту 2393006 кл. B01F 5/00, 2010, включающий смешивание растительного масла, спирта и катализатора, кавитационную обработку смеси до получения однородной эмульсии и разделение эмульсии на биодизель и глицерин.

Известен способ получения биодизельного топлива по патенту RU 2412236 кл. С11С 3/04 путем переэтерификации растительного масла спиртом, разделения полученных продуктов экстракцией сверх критических условий диоксидом углерода.

Известен способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей по патенту RU 2393209 кл. С11С 3/04, 2010, взятый за прототип, включающий нейтрализацию жирных кислот рапсового масла, отделение выпавшего осадка из него, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом.

Недостатком известного способа является использование едкого калия, что влияет на себестоимость, и в чистом виде действует на кожу и слизистые оболочки человека прижигающим образом, а также он разрушает кожу и др. материалы органического происхождения. Кроме того, при эксплуатации дизельного двигателя на рапсовом масле при температуре 20°С вязкость рапсового масла (75 мм 2 /с) увеличивается и становится существенно больше, чем у традиционного дизельного топлива (3,8 мм 2 /с) (Рапсовое масло как альтернативное топливо для дизеля / В.А. Марков [и др.] // Автомобильная промышленность. - 2006. - №2. С. 1-3).

Техническим результатом изобретения является снижение коксуемости рапсового масла, а также себестоимости биотоплива и экологической опасности производства.

Технический результат достигается тем, что в способе производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей, включающий отделение выпавшего осадка в рапсовом масле, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом, согласно изобретению для отделения рапсового масла от осадка используют кларификацию, затем осуществляют тонкую очистку рапсового масла путем фильтрации, добавляют в него дизельное топливо в соотношении 2:1 и проводят кавитационное диспергирование продолжительностью 30-40 минут при температуре 70°С, и далее контролируют качество перемешивания, если перемешивание равномерное, то биодизельное топливо отправляют на хранение, если неравномерное, то его дополнительно перемешивают.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей отличается из известного способа тем, что обеспечивается возможность снижения себестоимости биотоплива и экологической опасности производства, что невозможно получить известными техническими решениями.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности НОВИЗНА.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение технического результата и не выявлены при изучении данной и смежной областей науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ.

Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ, т.к. относится к сельскохозяйственному производству и может найти применение при изготовлении из семян рапса биотоплива с последующим использованием его в автотракторных двигателях, например для тракторов марки МТЗ-80, МТЗ-82 и др.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена блок схема устройства для реализации способа производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей.

Для реализации способа производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей используют устройство, которое последовательно содержит сепаратор 1 самоочищающийся, масляный фильтр 2 тонкой очистки, кавитационный диспергатор 3.

Способ производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей осуществляется следующим образом.

Для отделения выпавшего осадка в рапсовом масле и смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом используют кларификацию с помощью сепаратора 1, в который подают рапсовое масло.

Затем осуществляют тонкую очистку путем фильтрации с помощью масляного фильтра 2 и проводят кавитационное диспергирование очищенного рапсового масла с дизельным топливом взятых в соотношении 2:1 продолжительностью 30-40 минут при температуре 70°С и контролируют качество перемешивания. Время перемешивания 30-40 минут выбрано с таким расчетом, что: если перемешивание меньше этого времени, то рапсовое масло будет на дне дизельного топлива, так как его плотность составляет 830 кг/м 3 , а рапсового масла 916 кг/м 3 и при горении выделяются смолистые вещества, которые засоряют отверстия форсунок, а если больше - то дизельное топливо растворится в рапсовом масле и процесс самовоспламенения топлива будет отсутствовать. Если перемешивание равномерное, то биодизельное топливо отправляют на хранение, если неравномерное, то его дополнительно перемешивают.

Кавитационное диспергирование очищенного рапсового масла с дизельным топливом проводят в соотношении 2:1 для того, чтобы:

- если больше взять соотношение то дизельное топливо будет вязкое и происходит его перенасыщение рапсовым маслом, а его коксуемость (0,4- 0,5%) превышает коксуемость дизельного топлива (0,3%), что приведет ухудшению его самовоспламенению и сгоранию;

- если меньше - то будет не насыщение дизельного топлива, что приведет загрязнению окружающей среды выхлопными газами.

Кавитационное диспергирование очищенного рапсового масла с дизельным топливом осуществляется при температуре 70°С, объясняется тем, что с повышением температуры вязкость рапсового масла снижается до 17,5 мм 2 /с, а с понижением температуры вязкость увеличивается [Марков В.А., Стремяков А.В., Девянин С.Н. Работа транспортного дизеля на смесях дизельного топлива и рапсового масла // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2010. №1. - С. 87-101].

Выполнение технологических операций в способе производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей позволяет снизить коксуемость рапсового масла на 0,2%, а также себестоимость биотоплива на 10% и экологическую опасность производства.

Способ производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для автотракторных дизельных двигателей, включающий отделение выпавшего осадка в рапсовом масле, смешивание очищенного рапсового масла с дизельным топливом, отличающийся тем, что для отделения рапсового масла от осадка используют кларификацию, затем осуществляют тонкую очистку рапсового масла путем фильтрации, добавляют в него дизельное топливо в соотношении 2:1 и проводят кавитационное диспергирование продолжительностью 30-40 минут при температуре 70°С, далее контролируют качество перемешивания, если перемешивание равномерное, то биодизельное топливо отправляют на хранение, если неравномерное, то его дополнительно перемешивают.

Вернемся к ДВС

При работе в его цилиндрах происходит сгорание бензина или дизельного топлива. То и другое является продуктом переработки нефти, запасы которой ограничены, кроме того, при сжигании этих видов горючего образуются вещества, наносящие вред людям и окружающей среде. Одним из вариантов, позволяющим избежать подобного, является применение биодизеля как топлива для двигателей.

Надо пояснить, что оно собой представляет. Дело в том, что производство биодизеля основано на использовании животных жиров и растительного масла как исходного сырья. Можно провести простую аналогию – из нефти получают бензин и солярку, из масла или жира возможно получение топлива для работы ДВС.

Небольшое уточнение – в качестве горючего для работы моторов могут применяться разные вещества, например тот же самый спирт, получаемый из опилок, но в данном случае мы рассматриваем топливо именно для дизельных двигателей, а сырьем для биодизеля, так называется этот вид горючего, служат масло или остатки жира.

Как можно использовать биологическое топливо?

Использование жира и масла в качестве горючего может осуществляться такими способами:

Напрямую, заливая масло в бак. Недостатком такого подхода будет неполное его сгорание, смешивание со смазкой и ухудшение ее смазочных свойств, а также появление отложений на форсунках, кольцах, поршнях из-за повышенной вязкости растительного топлива.
Смешивая его с керосином или дизельным топливом.
Путем преобразования растительного масла, источником получения которого может быть рапс, кукуруза, подсолнечник и т.д., и в итоге получение биодизеля.

Наиболее сложной из упомянутых считается технология преобразования масла, но тем не менее, она настолько проста, что легко реализуется, благодаря чему можно получить биодизель в домашних условиях.

Так что же такое биодизель?

Фактически биодизель является смесью эфиров, в основном это метиловый эфир, как результат химической реакции. К его достоинствам следует отнести:

растительное происхождение, благодаря возможности выращивания растений мы получаем возобновляемый источник топлива;
биологическая безопасность, биодизель является экологически безвредным, его попадание в окружающую среду не наносит ей никакого вреда;
меньший уровень выбросов двуокиси углерода и других отравляющих веществ;
незначительное содержание серы в выхлопных газах моторов, использующих биодизель;
хорошие смазочные характеристики.

По сути дела, растительное масло – это смесь эфиров с глицерином, который придает ему вязкость. Процесс производства биодизеля основан на том, что надо удалить глицерин и заменить его спиртом. Стоит отметить, что недостатком такого топлива является необходимость его подогрева при низких температурах или применения смеси биодизеля и обычной солярки.

Технология производства биодизеля

Технология производства биодизеля достаточно проста. Обычно его изготовление осуществляется из различных сортов растительного масла. Для этого может быть использован рапс, соя, кукуруза и т.д., общий список веществ, пригодных для получения исходного сырья достаточно значителен. Для производства биодизеля также подходит масло, оставшееся после приготовления пищи. Схему подобного процесса можно увидеть на приведенном рисунке

Раз мы рассматриваем топливо растительного происхождения, то и технология его изготовления должна охватывать процесс выращивания исходного сырья. Наиболее подходящим для этого считается рапс, как требующий меньших затрат на получение. Хотя сейчас появляются большие перспективы у биодизеля из водорослей. При этом не занимается земля для выращивания культуры на топливо, и величина себестоимости биодизеля будет ниже, чем в других случаях.

Так вот, семена (рапс, соя, подсолнечник и т.д.) после проверки качества поступают на маслобойку. Оставшийся после производства масла шрот может быть использован комбикормовой промышленностью, а полученное масло, как предусматривает технология, идет на дальнейшую обработку. Она называется этерификацией, и после ее проведения, метиловых эфиров в составе биодизеля должно содержаться более девяноста шести процентов.

Сама технология проста, что делает возможным организацию производства биодизеля в домашних условиях. К маслу добавляется метанол (9:1), и в качестве катализатора – небольшое количество щелочи. Метанол может быть получен из опилок, а также вместо него допускается применять изопропиловый спирт или этанол. Процедура этерификации проходит в условиях повышенной температуры и занимает до нескольких часов. После окончания реакции в емкости наблюдается расслоение жидкости – сверху биодизель, внизу глицерин.

Глицерин удаляется (сливается снизу) и может использоваться в качестве сырья в каких-то других процессах. Получившийся биодизель надо очистить, порой вполне достаточно бывает выпаривания, отстаивания и последующей фильтрации. Подробней промышленный процесс производства приведен на видео.
" alt="">

Получение биодизеля в домашних условиях

Как видно из представленного описания, технология производства достаточно проста и позволяет изготавливать биодизель своими руками, вплоть до того, что в домашних условиях можно получать топливо, и порой не только для собственных нужд. Причины, по которым можно взяться за подобную работу, у каждого могут быть разными, но не касаясь их, стоит отметить, что во всем мире потребление биодизеля только растет.

Когда в домашних условиях изготавливают биодизель своими руками, главной проблемой будет не вопрос его производства, а обеспечение качества готовой продукции. Поставщиками сырья могут стать предприятия общественного питания, у которых в достаточном объеме есть использованное масло, и его можно купить по доступной цене. Выращиванием рапса стоит заниматься при потреблении биодизеля в большом количестве, например, для реализации на сторону или наличия большого парка техники.

При организации производства в домашних условиях наиболее актуальными будут проблемы:

Плохой выход, т.е. из первоначального сырья получается не более девяноста трех процентов готовой продукции. Обусловлено это может быть особенностями используемой в домашних условиях установки или режимами переэтерефикации.
Некачественная фильтрация. Подобный процесс достаточно сложный, и для получения в домашних условиях качественного биодизеля, ему надо уделить особое внимание. Для этого используются специальные технологии или адсорбенты.

Непосредственно с установкой по производству подобного топлива, можно ознакомиться на видео.
" alt="">
Существуют и другие варианты установок для производства в домашних условиях биодизеля, изготавливаемые промышленным способом.

Перспективы использования биодизеля

Как уже отмечалось, производство такого топлива только растет. И хотя сырьем для этого служит растительное масло, его получают в разных местах из разных культур. В Европе – рапс, в Индонезии – пальмовое масло, в Америке – соя, и т.д.

Однако наиболее перспективным считается получение биодизеля из водорослей. Для их выращивания могут использоваться как отдельные пруды, так и специальные биореакторы, а также участки морского побережья. Кроме того, при этом не только растет производство топлива, но и освобождаются земли для выращивания продуктов питания.

Хотя биодизель изготавливается из растительного масла, а не из опилок, он является отличным заменителем обычной солярки. Особенно в условиях ограниченных запасов нефти. И кроме того, нельзя исключать такого его достоинства, как возможность производства в домашних условиях. Несмотря на то, что при промышленном производстве он получается дороже солярки, тем не менее, является отличным альтернативным видом топлива для дизелей.

Читайте также: