Производство биотоплива на основе рапсового масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Красноярский государственный аграрный университет

Производство биотоплива на основе рапсового масла

Доржеев А.А, Селиванов Н.И.

Красноярск, Россия

Summary

The article deals with the problems of fuel production on the basis of rapeseed oil.

Наиболее перспективным для дизельных двигателей является топливо растительного происхождения из семян масличных культур (подсолнечник, соя, рапс, рыжик, горчица и т.д.). Преимущественной культурой для получения биотоплива из семян в условиях АПК Сибири является рапс [1], что определяется физико-химическими свойствами рапсового масла (РМ), близкими к свойствам дизельного топлива (ДТ).

В настоящее время большинство развитых стран практикуют производство и использование биотоплива, создают новые мощности по производству биодизеля [2]. Однако получают его сложной технологией с использованием метилового спирта, поэтому производство и применение такого топлива требует больших затрат и особых мер безопасности.

Одна из главных проблем при работе дизеля на чистом РМ - повышенное количество углеродистых отложений на поверхности камеры сгорания и закоксовывание сопловых отверстий распылителей форсунок. Решить эту проблему можно на стадии производства биотоплива путём частичной нейтрализации РМ и последующего смешивания с ДТ в соотношении 0,7/0,3 для использования смеси при температуре 65 - 70 С° [3].

Для удаления тяжёлых жирных кислот, уменьшения плотности и вязкости перед смешиванием с ДТ предлагается нейтрализация РМ. Указанное достигается добавкой в предварительно очищенное и подогретое до температуры 50 - 60 С° РМ едкий калий КОН в количестве 0,1 - 0,3%.

При интенсивном перемешивании компонентов продолжительность реакции составляет 7 - 10 мин. с выпадением солей тяжёлых кислот в осадок плотностью 1150 кг/м³. Объём осадка достигает 5 - 7% объёма масла, при этом вязкость и плотность его снижаются на 10 и 2% соответственно.

При большом многообразии мобильных и стационарных комплексов по производству биотоплива из семян рапса остаётся открытым вопрос о выборе технологической линии для сравнительно небольших хозяйств с годовым потреблением ДТ - 300 - 500 т. Поскольку речь идёт не только о переработке сырья на масло (как основы топлива), но и о получении и рапсового жмыха, такое производство должно располагать комплектом оборудования, удовлетворяющим условиям хозяйственной деятельности (годовой потребности в топливе, обрабатываемой площади, возможности реализации побочной продукции и т.д.). биотопливо рапс шнековый

Предлагаемую технологию производства топлива из семян рапса (рисунок) условно можно разделить на несколько основных этапов: прессование семян; предварительное отстаивание масла; фильтрация; щелочная нейтрализация; смешивание РМ с ДТ.

Рисунок - Технология производства биотоплива из семян рапса.

Очищенные семена со склада или засыпной ямы транспортёром подаются к питателю шнекового пресса (I), на выходе из которого установлен измельчитель жмыха, транспортёр для его отвода и ёмкость (II) под предварительное отстаивание масла, самотёком поступающего из пресса. После отстаивания, масло насосом Н1 откачивается из ёмкости (II) и подаётся в фильтр-пресс (III) для очистки. Очищенное от примесей масло подвергается щелочной нейтрализации в нейтрализаторе-разделителе (IV), где производится подогрев до 50 С° и перемешивание масла со щёлочью, в результате чего выпадает до 7 % осадка, который здесь же отделяется и удаляется в специальный резервуар (на дальнейшую переработку). После нейтрализации, РМ насосом Н₂ перекачивается в смеситель (V). В смесителе к РМ через дозатор добавляется ДТ для получения смесевого топлива (СТ), которое самотёком поступает в ёмкость под готовой продукции.

В таблице приведены показатели технологической линии производства биотоплива из семян рапса производительностью (по семенам) 250 кг/ч.

Таблица - Показатели технологической линии производства биотоплива из семян рапса на основе шнекового пресса

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

Для производства такого количества топлива необходимо закупить и переработать 1080 т семенного материала, влажность последнего перед прессованием должна составлять 7 %, вес 1000 семян 3 - 4 г, степень очистки 95 - 99 %, кислотное число масла в семенах - не более 5 мг КОН.

Учитывая, что хранить СТ более 3-х месяцев не рекомендуется, а основная потребность хозяйства в топливе приходится на весенне-летний и осенний периоды, определяем продолжительность работы технологического оборудования с февраля по июль включительно. При трёхсменной работе трудоёмкость переработки 1080 т маслосемян составит 4320 ч.

Для удовлетворения годовой потребности хозяйства в СТ при соотношении (70 % РМ + 30 % ДТ) необходимо получить 233 т очищенного масла плотностью 897 кг/м³ и закупить 70 т ДТ.

Себестоимость производства топлива предлагается снизить путём реализации побочной продукции - рапсового шрота и солей тяжёлых кислот (осадка после нейтрализации). При выходе масла 29 % масличность шрота должна быть не менее 10%, влажность 6,95 %, размеры гранул 0,015 Ч 0,03м.

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 СТ составит 15,3 руб./кг а экономия денежных средств на топливо - 5,1 руб./кг. Срок окупаемости приведённого оборудования для условно принятого хозяйства составит не более года.

Комплект оборудования для предлагаемой технологии, при сравнительно небольшой массе и габаритных размерах, можно выполнить мобильным для снижения транспортных расходов.

Выводы

1. Обоснована технологическая схема производства смесевого топлива из семян рапса производительностью 87 кг/ч и выходом гранулированного жмыха до 60%.

2. Комплект оборудования предлагаемой технологии при сравнительно небольшой массе и габаритных размерах, можно выполнить мобильным для снижения транспортных расходов.

3. Предложенная технология обеспечивает получение биотоплива с удельными энергозатратами 0,57 кВт/кг при сроке окупаемости на предприятиях АПК не более года и экономии денежных средств на топливо до 5,1 руб./кг.

Литература

1. info@liboil.ru

2. АПК-Информ http://e-news.com.ua.

3. Селиванов, Н.И., Использование смесевого топлива на основе растительных масел в автотракторных дизелях / Селиванов, Н.И., Санников, Д.А. /Вестн. КрасГАУ; Выпуск 1 / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2007.

Размещено на Allbest.ru