Способ производства биодизельного топлива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей

Авторы патента:

C11C3/04 - этерификацией жиров или жирных масел

C10L1/00 - Жидкое углеродсодержащее топливо

Владельцы патента RU 2735081:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" (RU)

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.

Недостатком способа является применение глицерина, который является термически неустойчивым веществом. При температуре от 90°С он начинает разлагаться с выделением паров ацетона и акролеина. Выделяемые компоненты очень токсичны, а ацетон еще и взрывоопасен. В сочетании с пониженной до 112°С температурой вспышки такой антифриз представляет собой гремучую смесь (https://fainaidea.com/jeto-interesno-znat/nedostatki-glitserina-kak-ohlazhdayushhej-zhidkosti-dlya-inzhenernyh-sistem-147705.html).

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 мм²/с) увеличивается и становится существенно больше, чем у традиционного дизельного топлива (3,8 мм²/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.

В процессе кларификации, через определенные промежутки времени осадок выбрасывается из сепаратора наружу. В начале процесса выброса осадка (автоматическая очистка сепаратора) подачу рапсового масла в сепаратор 1 прекращают а, оставшийся в сепараторе, удаляют впуском промывочной воды. Так как процесс кларификации известен (https://cyberpedia.su/12x430d.html), то авторы приводят работу сепаратора без ссылки на чертеж. Вода заполняет гидравлическую систему, расположенную в нижней части сепаратора, и открывает пружинные клапаны. Затем под воздействием воды движется вниз подвижная нижняя часть сепаратора. В результате этого открываются выпускные окна, расположенные по периферии сепаратора в его средней части. Осадок выталкивается через эти окна центробежной силой. Затем под воздействием воды поднимается подвижная часть сепаратора вверх в исходное положение. В результате этого выпускные окна закрываются. Затем в сепаратор подается вода для восстановления жидкостного уплотнения (водяного затвора), необходимого для процесса сепарации. После этого возобновляют подачу в сепаратор 1 необработанного рапсового топлива и продолжается процесс сепарации (https://cyberpedia.su/12x430d.html).

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/м³, а рапсового масла 916 кг/м³ 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 мм²/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.

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом переэтерификации рапсового масла сверхкритическим этиловым спиртом и может быть использовано в химической, нефтехимической, масложировой, топливной промышленности при получении биодизельной смеси, являющейся исходным продуктом для производства биодизеля.

Способ получения сложных эфиров жирных кислот и этанола из жиросодержащих отходов // 2720410

Изобретение относится к области переработки жиросодержащих отходов растительного происхождения (растительных масел). Способ включает проведение одностадийной операции, включающей совмещенные кислотно-катализируемые реакции этерификации свободных жирных кислот и переэтерификации триглицеридов этанолом с получением этиловых эфиров жирных кислот.

Способ очистки биотопливных композиций на основе рапсового масла // 2706123

Изобретение относится к способу очистки биотопливных композиций на основе рапсового масла, включающему нейтрализацию жирных кислот рапсового масла, отделение выпавшего осадка, смешивание 70% нейтрализованного рапсового масла с 30% минерального дизельного топлива, или 75% нейтрализованного рапсового масла с 25% керосина марки ТС-1 с последующей винтеризацией, характеризующемуся тем, что стадии очистки от механических примесей и восков проводятся после смешивания компонентов смеси, винтеризация проводится при температуре +10°С, а эффективность фильтрации достигается за счет снижения вязкости при добавлении минерального дизельного топлива.

Способ управления процессом переработки масличных семян в биодизельное топливо // 2693046

Изобретение описывает способ управления процессом переработки масличных семян в биодизельное топливо, предусматривающий мойку исходных семян; очистку моечной воды в параллельно установленных и попеременно работающих фильтрах в режимах разделения и водной регенерации фильтрующих элементов; отвод отфильтрованной воды в сборник конденсата; сушку вымытых семян воздухом, подогретым в рекуперативном теплообменнике; очистку отработанного воздуха после сушки в циклоне; измельчение семян с последующей обжаркой перегретым паром атмосферного давления; механический отжим обжаренных семян в форпрессе; тонкую очистку полученного масла в вакуум-фильтре; вымораживание из очищенного масла восковых веществ в экспозиторе; подогрев масла; смешивание масла с раствором гидроксида калия в метаноле и проведение реакций переэтерификации в гидродинамическом смесителе и насосе-кавитаторе с разделением полученной смеси на глицерин и биодизельное топливо в разделительной центрифуге с использованием высокотемпературного теплового насоса, включающего компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль и две секции испарителя, одну из которых используют для вымораживания из очищенного масла восковых веществ в экспозиторе, а другую для осушения очищенного от взвешенных частиц в циклоне воздуха, подготовку перегретого пара в конденсаторе теплового насоса с последующей подачей в обжарочный аппарат с образованием контуров рециркуляции по материальным и тепловым потокам, отличающийся тем, что используют двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос, включающий компрессоры первой и второй ступеней, испаритель первой ступени, конденсатор второй ступени, терморегулирующие вентили первой и второй ступеней и конденсатор-испаритель, который для первой ступени используют как конденсатор, а для второй ступени как испаритель; измеряют и контролируют расход исходных компонентов, температуру и влажность; реакцию переэтерификации в гидродинамическом смесителе при температуре 40-50°С в соотношении «масло-гидроксид калия в метаноле» 9:1 и в зависимости от расхода смеси масла с раствором гидроксида калия в метаноле после насоса-кавитатора устанавливают частоту вращения ротора разделительной центрифуги с выходом биодизельного топлива 95-110% от количества растительного масла после форпресса.

Способ получения сложных эфиров таллового масла для изготовления жестких пенополиуретанов (варианты) // 2687070

Изобретение относится к способу получения сложных эфиров таллового масла, которые могут найти применение для получения жёстких пенополиуретанов. По первому варианту способ получения сложных эфиров таллового масла для получения жёстких пенополиуретанов, включает этерификацию таллового масла многоатомными спиртами путём нагревания при температуре 140–150°С в течение 3 часов в присутствии катализатора на основе сульфатированного оксида циркония на силикагеле, с размерами частиц 120-200 нм, в количестве 2,5-3,5% от количества таллового масла.

Способ получения биодизельного топлива из илов водоемов и/или осадков канализационных очистных сооружений // 2487920

Изобретение относится к способу получения биодизельного топлива из илов и/или осадков очистных сооружений, включающему предварительную обработку сырья, экстракцию липидной фракции, переэтерификацию липидной фракции, разделение полученных фракций и осушение биодизеля.

Способ восстановления переэтерификационной активности липазы и способ переэтерификации // 2465329

Изобретение относится к области биохимии. .

Получение триацилглицеролов из камедей // 2456338

Изобретение относится к способу получения триацилглицеролов из камедей, отделенных от маслосодержащих продуктов. .

Способ получения биодизельного топлива // 2412236

Изобретение относится к способу получения биодизельного топлива с использованием процесса переэтерификации и может быть использовано в нефтехимической, топливной и других отраслях промышленности.

Способ производства биотоплива на основе рапсового масла для дизельных автотракторных двигателей // 2393209

Изобретение относится к способам производства биотоплива. .

Альтернативное автомобильное топливо для бензиновых двигателей, содержащее производное фурфурола // 2734918

Изобретение описывает альтернативное автомобильное топливо для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием с октановым числом не менее 90,0 единиц по исследовательскому методу, включающее в себя этиловый спирт и углеводородную фракцию, выкипающую до 225°С, при этом дополнительно содержит 2-метилфуран, причем этиловый спирт и 2-метилфуран представляют собой продукт переработки растительного целлюлозного сырья, получены в одном производственном цикле и входят в состав альтернативного топлива при следующем соотношении компонентов, масс.%: этиловый спирт и 2-метилфуран суммарно 5,0-50,0, углеводородная фракция - до 100,0.