Процессы и технологии производства биодизельного топлива Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070

В 2006 г. на I Международном биодизельном конгрессе (г. Москва) представителем испанской компании BioFuel Systems (BFS) было сделано сообщение о микроводорослях (МКВ), как сырье для производства биодизельного топлива.

Микроводоросли являются воспроизводимым биологическим ресурсом, удобным для моделирования и использования в технологии за счет фотосинтетического самообеспечения всеми необходимыми питательными веществами. Годовой выход биодизеля из масла микроводорослей превышает выход биодизеля из кукурузного масла в 100 раз, сои в 40 раз, подсолнечника в 20 раз, рапса в 15 раз. При этом культивирование микроводорослей занимает в 45-50 раз меньше площади по сравнению с масличными культурами. Сроки увеличения биомассы микроводорослей по сравнению со сроками вегетации сельскохозяйственных растений гораздо меньше (10 дней вместо 60 дней) [4].

Создание производства биотоплива на основе маловостребованных, неэффективно используемых видов сельскохозяйственной продукции является актуальным. Список использованной литературы:

1. Гафуров А.М. Перспективные области применения энергетических установок на низкокипящих рабочих телах. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №1 (25). - С. 93-98.

2. Жидкое биотопливо из сырья растительного происхождения. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //lesprominform .ru/j archive/articles/itemshow/3360.

3. Мировой рынок биотоплива: состояние и перспективы. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: //www .rusus.ru/?act=read&id=88.

4. Топливо будущего будет производиться в Узбекистане. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.press.uz/article.php?&&article=2561.

© Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф., 2016

УДК 662.7

Н.М. Гафуров

студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет

Р.Ф. Хисматуллин

лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

ПРОЦЕССЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Аннотация

В статье рассматриваются основные процессы и технологии производства биодизельного топлива из биомассы.

Ключевые слова

Производство биодизеля, процесс трансэтерификации, катализатор, глицерин

Существует несколько процессов производства биодизельного топлива. Наиболее распространенный - процесс трансэтерификация; другие включают гидрокрекинг, сверхкритичный метод без использования катализатора, пиролиз и т.д. Процесс трансэтерификации - метод соединения растительного масла со спиртом для производства сложных эфиров с получением глицерина в качестве побочного продукта.

Растительные масла в основном состоят из триглицеридов с типичным содержанием свободных жирных кислот (1-2%). Триглицериды - соединения трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Триглицериды вступают в реакцию с одноатомным спиртом (метанол, этанол) в присутствии катализатора, образуя сложные эфиры жирных кислот (биодизель), а также побочный продукт - глицерин.

Условно процесс производства биодизеля можно разбить на следующие составляющие[1]:

Процесс трансэтерификации. Масло и избыток метанола реагируют в присутствии гидроокиси натрия или калия до полной переэтерификации с получением сложного метилового эфира и глицерина в качестве побочного продукта. Реагирующая смесь обычно нейтрализуется кислотой перед разделением. Сырой биодизель отделяется от более тяжелой фазы, содержащей глицерин, метанол и мыло. Избыток спирта отделяется от каждой фазы и регенерируется для повторного использования.

Сепарация (отделение глицерина от биодизеля). Процесс разделения биодизельного топлива и глицерина в виду большой разности плотностей зачастую сводится к сепарированию готового продукта. Наилучшие результаты при этом показывает сепарация готового продукта на центробежных сепараторах, или гидроциклонах. Сепарация выполняется по следующему циклу: готовый продукт из реактора (накопителя) поступает на сепарацию в сепаратор, далее из сепаратора отдельно поступают глицерин и биодизель в емкости для сбора продукта.

Рекуперация спирта (метанола). Согласно требованиям, предъявляемым к качеству биодизельного топлива, в готовом продукте свободный спирт должен отсутствовать. Но одним из требований надежного проведения реакции переэтерификации является необходимость введения в реакцию большого количества спирта (метанола), чем теоретически необходимо. В связи с этим при производстве биодизеля зачастую применяют технологию возврата метанола. Технологически процесс рекуперации заключается в испарении спирта из биодизеля. Испарение происходит в специальных колоннах, в которых вакуумным насосом создается разрежение. Предварительно биодизель подогревается до температуры порядка 60-65°С в нагревателе. Из испарительной колонны предусмотрен отвод паров спирта (метанола) в конденсатор. В конденсаторе происходит охлаждение паров спирта и их конденсация для повторного использования.

Очистка готового продукта. Катионная ионообменная смола используется для удаления калия или натрия из сырого биодизеля и следов глицерина, воды.

Трансэтерификация имеет одну слабую сторону: происходит ликвидация побочного продукта -получаемого глицерина (80-88% чистоты). Для доведения глицерина до качества промышленного сорта (степень чистоты 98%) необходимы значительные капиталовложения.

Существуют процессы переэтерификации метанолом в сверхкритических условиях, которые позволяют получать биодизельное топливо без использования катализатора (табл. 1) [2].

Таблица 1

Показатели Традиционный Сверхкритические

метод условия

Продолжительность реакции 1-8 час 120-240 сек

Условия реакции 0,1 МПа, 30-65°С >8 МПа, >239,4°С

Катализатор Кислотный или щелочной Отсутствует

Свободные жирные кислоты Продукты омыления Сложные метиловые эфиры

Выход Обычный Более высокий

Подлежат удалению при Метанол, катализатор и продукты Метанол

последующей очистке омыления

Процесс Многостадийный Одностадийный

Процессы в сверхкритических условиях оказываются наиболее простыми - не требуется катализатор, а лишь необходимо удаление метанола.

Список использованной литературы:

1. Аблаев А.Р. Производство и применение биодизеля: справочное пособие. -М.: АПК и ППРО, 2006. - 80 с.

2. Евдокимов А.Ю., Спиркин В.Е. Совершенствование технологии производства и применения биотоплив для двигателей внутреннего сгорания. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2007, №3. С. 6-10.

© Гафуров Н.М., Хисматуллин Р.Ф., 2016