Способ производства биодизельного топлива из семян масличных культур
METHOD FOR PRODUCING BIODIESEL FUEL FROM OILSEED CROPS

Изобретение относится способу производства биодизельного топлива из семян масличных культур, а именно подсолнечника, рапса и др. и может быть использовано в области двигателестроения для тракторов марки МТЗ и др.
Известен способ управления процессом переработки масличных семян в биодизельное топливо по патенту 2693046 кл. С11С 3/04, С11С 3/10, C10L 1/02, С07С 67/03, 2019, включающий 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, двухступенчатый парокомпрессионный тепловой насос.
Недостатком способа является сложность высокая энергоемкость технологии при использовании сушилки и измельчителя, сложна в обслуживании и управлении технологическим процессом, приводящая к повышению себестоимости биодизеля.
Известно техническое устройство для производства биодизельного топлива из семян масличных культур (патент RU 2631423 кл. C10L 1/02, C10L 1/18, 2017, - прототип), включающее подачу семян рапса, досушивание семян, отжим масла рапсового, удаление жмыха рапсового, фильтрацию масла, подготовка сырья, гомогенизацию, кавитацию, отделение метанола, отстаивание смеси с последующим ее разделением, фильтрацию смеси.
Недостатком известного технического устройства является отсутствие контроля качества перемешивания компонентов при получении биодизеля.
Техническим результатом изобретения является повышение качества биодизельного топлива.
Технический результат достигается тем, что в способе производства биодизельного топлива из семян масличных культур, включающий подачу семян подсолнечника, отжим масла подсолнечного, удаление жмыха подсолнечного, фильтрацию масла, гомогенизацию, согласно изобретению используют подсолнечное масло и осуществляют его гомогенизацию совместно с дизельным топливом, взятые в соотношении 2:1 при температуре не более 50…60°С и давлении не более 10-20 МПа в течение 30-60 минут и контролируют качество перемешивания, если перемешивание равномерное, то биодизельное топливо используют для дизельных автотракторных двигателей, если неравномерное, то его дополнительно перемешивают.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства биодизельного топлива из семян масличных культур отличается от известного технического устройства тем, что повышается качество перемешивания компонентов с рапсовым маслом за счет контроля качествества, 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 способу производства биодизельного топлива из семян масличных культур, а именно подсолнечника, рапса и может быть использовано в области двигателестроения для тракторов марки МТЗ и др.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено техническое устройство с помощью, которого осуществляется способ производства биодизельного топлива из семян масличных культур.
Способ производства биодизельного топлива из семян масличных культур реализуется с помощью устройства, которое включает приемный бункер 1 для семян, маслопресс 2, емкость 3 для жмыха, накопительную емкость 4 для отжатого масла, систему фильтрации 5, гомогенизатор 6, емкость 7 для готового биодизельного топлива. Устройство имеет мультимедийное устройство 8, сообщенное с компьютером 9, накопительную емкость 10 с дизельным топливом, емкость 11 для проверки готового биодизельного топлива с перепускным клапаном 12. При этом приемный бункер 1 для семян соединен с маслопрессом 2. Система фильтрации 5 масла соединена с гомогенизатором 6, вход которого соединен с выходом накопительной емкости 10 с дизельным топливом и расположен над емкостью 11 для проверки готового биодизельного топлива, выполненной из прозрачного материала и расположенная над емкостью 7 для готового биодизельного топлива. Причем емкость 11 для проверки готового биодизельного топлива установлена напротив мультимедийного устройства 8. Перепускной клапан 12 соединен с компьютером 9 и гомогенизатором 6.
Способ производства биодизельного топлива из семян масличных культур (рапс, подсолнечник и др.) осуществляется следующим образом. В качестве семян масличных культур используются семена подсолнечника.
Семена подсолнечника подаются в приемный бункер 1, откуда они поступают в маслопресс 2. Маслопресс 2 срабатывает и полученный жмых подсолнечный поступает в емкость 3, а отжатое масло поступает в накопительную емкость 4 для отжатого масла. Жмых подсолнечный идет на корм сельскохозяйственным животным. Из накопительной емкости 4 масло подсолнечное подается в систему 5 фильтрации, где осуществляется его грубая очистка от примесей (взвешенных хлопьев) и далее в гомогенизатор 6, в который поступает дизельное топливо из накопительной емкости 10 и осуществляется смешивание в соотношении 2:1 при температуре не более 50…60°С и давлении не более 10-20 МПа в течение 30-60 минут и получают биодизельное топливо.
Соотношение масла подсолнечного и дизельного топлива берется 2:1, так как если:
- больше взять соотношение, то дизельное топливо будет вязкое и происходит его перенасыщение маслом подсолнечным, а его коксуемость составляет 0,505% [Стрельцов В.В., Бугаев A.M. Перспективы использования в технике масел растительного происхождения // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. №2. 2010. С. 48.], что превышает коксуемость дизельного топлива - 0,3%, приводящее ухудшению его самовоспламенению и сгоранию;
- меньше - то будет не насыщение дизельного топлива, что приведет загрязнению окружающей среды выхлопными газами.
2
2
Гомогенизация очищенного масла с дизельным топливом осуществляется при температуре не более 50…60°С, объясняется тем, что с повышением температуры с 20°С до 40°С вязкость масла подсолнечного снижается с 72 до 31 мм/с по сравнению с дизельным топливом - 3,8…2,4 мм/с, а с понижением температуры вязкость увеличивается [Марков В.А., Девянин С.Н., Маркова В.В. Использование подсолнечного масла в качестве топлива для дизелей // Транспорт на альтернативном топливе. №5(17). 2010. С. 42-47].
3
3
Время перемешивания 30-60 минут и давление не более 10-20 МПа выбрано с таким расчетом, что: если перемешивание меньше этого времени, то масло подсолнечное будет на дне дизельного топлива, так как его плотность летнего составляет 860 кг/м, а масла 927,5 кг/м и при горении выделяются смолистые вещества, которые засоряют отверстия форсунок, а если больше - то дизельное топливо растворится в масле подсолнечном и процесс самовоспламенения топлива будет отсутствовать.
Готовое биодизельное топливо поступает в емкость 8 для его проверки, откуда через перепускной клапан 12 поступает в емкость 7 для готового биодизельного топлива.
Перепускной клапан 12 соединен с компьютером 9, в частности, с блоком программного обеспечения, на который поступает информация с мультимедийного устройства 8 для математической обработки полученного изображения смеси готового биодизельного топлива.
Для контроля качества перемешивания биодизельного топлива с помощью мультимедийного устройства 8 получают изображение смешанного топлива и подают на персональный компьютер 9 для его обработки с программным обеспечением Mathcad для определения качества однородности смешивания соответствующее требованиям на смешивание. Если качество однородности смешивания не соответствует требованиям, то его отправляют на дополнительное смешивание через перепускной клапан 12 в гомогенизатор 6.
Выполнение технологических операций в линии для производства биодизельного топлива из семян масличных культур позволяет повысить качество биодизельного топлива.