РОЗДІЛ 26. Біодизельне паливо

Таблиця 26.11.

Властивості біодизельного палива та дизельного палива нафтового походження

Рис. 26.14. Малогабаритна установка УБД-400 для виробництва біодизеля на основі рослинної олії [37].

Мобильність, простота конструкциі і невеликі габаритні розміри, дозволяють використовувати установку в любому фермерському господарстві. Установка може бути використана господарствами використовуючими біодизель, для кінцевого и повного змішування с традициійним дизельным паливом. При кавитаційнних процессах виникає хімічна активація суміши, образується велика кількість мілких "пузирьків-окислювачів", їх заряджання енергієй високих температур і тисків, забезпечення інтенсивного диффузійного переноса реагуючих середовищ, в наслідок чого виникає однорідна суміш, без подальшого розділення складових. Технічні характеристики: Виробничність- 400 л/г; Використовуєма потужність- 2,2 кВт, 380 В; Габаритні розміри-1260-860- 800 (мм) Масса- 55 кг.

Одночасно проведені досліди по використанні метилового ефіру (МЄ) в суміші з дизельним паливом (ДІЇ) нафтового походження в різних співвідношеннях 75% ДП +26% ME, 50% ДП + 50% ME, 26% ДП + 75% ME, а також чистого метилового ефіру. Встановлено що по своїм фізичним показникам ME наближається до дизельного палива. Основними недоліками лінії [33-36], е великі габаритні розміри, важкість конструкції, великі енерговитрати, низька надійність, По цим причинам лінія не мала практичного використання при виробництві БДП. Враховуючи можливість і перспективність виробництва і використання в Україні БДП для дизелів сільськогосподарської техніки розроблена малогабаритна установка для отримання гідродинамічної активованої суміші [19,20,21,28] рапсової олії з дизпаливом нафтового походження. Схема установки показана на Рисунку 26.15. Комплектність установки - гідростанція, емульгатор, напірний насос – дозатор, контрольно- вимірювальна і з'єднувальна апаратура, пульт керування. В якості гідростанції використовується установка УСЖ - 01 ПС, напірний насос - дозатор ежектронного типу. Емульгатор представляє собою моноблок, що складається з паралельно включених гідродинамічних кавітаторів, двох розподільних колекторів, запірної і вимірювальної апаратури (крани, манометри, термометри і ін.) Технологія отримання "БДП" базується на дозуванні і диспергуванні рапсової олії в "БДП" складає 20 - 26% (в залежності від цетанового числа). Технологічний процес "БДП" складається з наступних стадій:

1. підготовка сировини (рапсова олія);

2. дозування і диспергування рапсової олії в потоці дизельного палива нафтового походження;

3. вхідний аналіз і визначення якості продукції (проміжкові аналізи);

4. кінцевий аналіз і паспортизація готової продукції "БДП";

5. вхідний аналіз і визначення якості продукції (проміжкові аналізи);

6. кінцевий аналіз і паспортизація готової продукції "БДП".

Рис. 26.15. Схема гідродинамічного апарата для отримання біопалива [126,29,32].

1,4,6 - вентилі; 2,10 - манометри; 3 - напірний насос; 5 - живильний насос; 7 - емульгатор; 8 - бак для присадки; 9 - бак для світлих нафтопродуктів; 11 - бак для готової продукції.

Рис. 26.16. Мобільна установка на базі автомобіля ГАЗ -3317А.

Властивості рапсового і традиційного дизельного палива

Одночасно узагальнені дані по спеціалізованих фірмах Германії, Польщі, США, а також Української аграрної академії наук, науково-дослідному транспортному інституту (м. Київ) і іншим організаціям. Іспити БДП також проводяться і в Австралії, Франції, Італії, Іспанії, Великобританії [24]. Узагальнені дані по властивостям рапсового і традиційного дизельного палива приведені в таблиці 26.12. З таблиці видно, що біопаливо на основі рапсової олії може бути вживаним для використання в двигунах всіх модифікацій без їх конструктивної зміни. Покладаючись на закордонний досвід [20] та розробки [35,36], було розроблено - універсальну гідродінамічну установку для виробництва БДП на основі диспергування на молекулярному рівні рапсової олії з етанолом в присутність лужного каталізатору (наприклад, гідроксіду натрію) [21,34,38]. Установка призначена для отримання БДП в умовах агропромислового виробництва. Принципову схему універсальної установки для отримання БДП представлено на Рисунку 26.17. Установка включає в себе технологічну ємність 1 для сировини (рапсова олія), гідростанцію, що складається з електродвигуна 3, муфти 4, насоса 5, бай - паса 6 і крана 7 для регулювання тиску олії в системі. Бай - пас 6 нагнітаючою магістраллю 8 і через кран 9 з'єднаний з дозатором – змішувачем 10 інжекторного типу і гідродинамічним диспергатором 19. Дозатор - змішувач 10 і диспегатор 19 встановлені послідовно, причому вихід дозатора з'єднано з входом диспергатора. Дозатор - змішувач 10 має порожнину розрідження "Р" між соплом 11 и розширювачем 12, розміщеним в його корпусі назустріч одне одному. Порожнина розрідження дозатора трубопроводом 17 через кран 18, з'єднана з колектором 13. Колектор 13 з'єднано через крани 14, 15 і 16 з внутрішніми порожнинами бака 35, що має три секції 20, 21 і 22 для компонентів. Секція 20 призначена для дизельного палива нафтового походження, секція 21 - для метанолу, секція 22 - для каталізатора (гідроксид натрію). Вихід дозатора 10 з'єднаний з входом гідродинамічного диспергатора 19. Одночасно вихід диспергатора трубопроводом з'єднано з технологічною ємністю 24 для гідродинамічно активної суміші рапсової олії з компонентами, що надходять із секції 20,21 и 22 бака 35 через колектор 13 и дозатор - змішувач 10. Ємність 24 через кран 26 з'єднана з сепаратором 26 для розділення фаз "біодизель" і "водно - гліцеринова суміш", відповідно поступаючих в ємності 27 і 28. Ємність 28 для "водно - гліцеринової суміші" з'єднано з фільтром-вологоочисником 29, який в свою чергу з'єднаний з ємністю ЗО для гліцерину та 31 для збору вологи (води). Ємність 24 оснащено дренажним трубопроводом 32 з краном 33 для видачі готової продукції. Установку обладнано вимірювальними приладами (манометром 36, датчиком температури 37, витратоміром біодизеля 34). Установку конструктивно виконано по модульно - блочному типу, що забезпечує універсальність [38]. Універсальність установки передбачається її можливістю працювати в трьох режимах, а саме:

1. Отримання БДП на основі диспергування холоднопресованої очищеної рапсової олії (РО), дизельного палива (ДП) нафтового походження і метанолу (М), з впливом каталізатора (К).

2. Отримання БДП на основі чистого метилового ефіру (ME), з динамічно активізованої суміші (РО) і (М).обробленої каталізатором (К).

3. Отримання БДП з суміші ДП та РО диспергуванням компонентів на молекулярному рівні.

Універсальна установка [21,38] працює в режимах 1, 2 и 3 таким чином: в режимі 1 - крани 14, 15, и 16 бака 35 відчинено для проходження в дозатор- змішувач 10 всіх компонентів. При включенні приводний електродвигун З через муфту 4 починає обертати гідронасос 5, який всмоктує РО з ємності 1 та подає її в бай - пас 6 и напірну магістраль 8 установки. Після цього краном 6 бай-паса регулюється робочий тиск в магістралі 8, який контролюється манометром 36. Рапсове масло під тиском проходить по напірній магістралі 8 при відкритому крані 9 і попадає в дозатор – змішувач 10. Одночасно при відкритих кранах 14, 15 и 16 із секцій 20, 21 и 22 бака 35 в колектор 13 потрапляють компоненти (ДП, МБ та К), які завчасно в ньому змішавшись, всмоктуються через відкритий кран 18 і трубопровід 17 в порожнину розрідження Р дозатора 10. В дозаторі- змішувачі 10 рапсове масло інтенсивно насичується компонентами (ДТ, М та К). Попередньо насичена суміш попадає в гідродинамічний диопергатор 19. В кавітаторі 19 виконується глибоке диспергування суміші компонентів з РМ на молекулярному рівні. Активована суміш, одержуючи властивості БДП поступає по трубопроводу 23 в технологічну ємність 24, а потім - в сепаратор 26 при відкритому крані 26. В сепараторі 26 суміш розділяється на фази "біодизель" и "водно- гліцеринова суміш", потім кожна фаза поступає в відповідні ємності 27 і 28. Далі "водно - гліцеринова суміш" подається з ємності 28 в фільтр-вологоочисник 29, де розділяється на гліцерин і воду. Гліцерин зливається в ємність ЗО, а волога (вода) в ємність 31. В результаті готова продукція "БДП" з ємності 27 по ірубопроводу 32 при відкритому крані 33 через витратомір 34 видається споживачеві. Гліцерин може бути використаний при виробництві кормових добавок для птиць.