УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВОГО КОМПОНЕНТА БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

Полезная модель относится к области переработки растительных масел в базовый компонент биодизельного топлива - метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК) и может быть использована в топливно-энергетическом секторе экономики.
Известна установка непрерывного действия для получения биодизельного топлива из растительных масел с использованием сверхкритических флюидных технологий, содержащая реактор, заключенный в термоизолирующую оболочку, насосы, емкости для исходных продуктов и реагентов, холодильник, вакуумный насос (патент РФ №71117, опубл. 27.02.08).
Недостатком данного устройства является недостаточно полное и эффективное разделение продуктов реакции за счет естественного расслоения из-за различия их плотностей.
Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство для непрерывного получения биодизельного топлива, содержащее реактор непрерывного действия, резервуары для сырья и реагентов, насосы высокого давления, сепаратор, контур предварительного подогрева, холодильник и вакуумный насос (патент РФ №2408666, опубл. 10.01.2011).
Недостатком данного устройства является относительно низкая удельная производительность и энергетическая эффективность, непроизводительные потери реагентов и недостаточно высокий выход целевого продукта.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности переработки масел в базовый компонент биодизельного топлива.
В результате использования предлагаемого технического решения повышается производительность устройства при снижении технологических потерь реагентов и увеличении выхода целевого продукта (МЭЖК).
Полезная модель позволяет повысить эффективность процесса переработки масел в МЭЖК. В результате использования предлагаемого технического решения повышается производительность устройства благодаря разделению устройства на реакционную камеру, в которой создают повышенное давление для удержания сверхстехиометрического метанола в конденсированном состоянии при повышенной температуре, и шлюзовую камеру, в которой, благодаря наличию молекулярной мембраны, осуществляют отделение не прореагировавшего метанола от продуктов реакции и его возврат в реакционную камеру, что позволяет избежать технологических потерь этого реагента.
Технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для приготовления базового компонента биодизельного топлива из растительных масел, содержащее реакционную камеру проточного типа, внутренний объем которой разделен на верхнюю и нижнюю полости горизонтальной перегородкой, выполненной в виде молекулярной мембраны, проницаемой для паров метилового спирта и не пропускающей пары метиловых эфиров жирных кислот, нижняя полость реакционной камеры имеет ввод для непрерывной подачи жидких реагентов и вывод для непрерывной выгрузки продуктов реакции, верхняя полость через патрубок сообщается с холодильной камерой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства для получения базового компонента биодизельного топлива из растительных масел.
Устройство содержит холодильную камеру 1 и протяженную реакционную камеру проточного типа 2, внутренний объем которой разделен на верхнюю 12 и нижнюю 13 полости горизонтальной перегородкой 3, выполненной в виде молекулярной мембраны, проницаемой для паров метилового спирта и не пропускающей пары метиловых эфиров жирных кислот, нижняя полость 13 реакционной камеры имеет ввод 4 для непрерывной подачи жидких реагентов и вывод 5 для непрерывной выгрузки продуктов реакции. Проточный режим в нижней полости реакционной камеры достигается тем, что ее линейный размер в направлении движения материального потока существенно (не менее, чем в 10 раз) превышает размеры в любом из двух измерений ее поперечного сечения. Верхняя полость 12 через патрубок 8 сообщается с холодильной камерой 1, которая также соединена с цилиндрическим вводом 4 через управляемый вентиль 7 посредством трубопровода 6. Холодильная камера сообщается с внешним вакуумным насосом 9 через трубопровод 10, в который врезан управляемый вентиль 11.
Работа устройства на примере переработки отработанного жарочного масла в базовый компонент биодизельного топлива (МЭЖК) осуществляется следующим образом.
Реагенты (отработанные жарочные масла, метанол) и катализатор (например, щелочь) в виде гомогенизированной смеси непрерывно подают в нижнюю полость 13 проточной реакционной камеры 2 через цилиндрический ввод 4. В реакторе поддерживают требуемую температуру (например, 80°С), достаточную для того, чтобы обеспечить высокую скорость реакции этерификации, высокую степень превращения реагентов в конечный продукт и, соответственно, высокую производительность устройства. При этом метанол удерживают в жидком состоянии в нижней полости реакционной камеры за счет высокого давления. При указанной температуре оно должно составлять порядка 0,2 МПа. Продукты реакции (МЭЖК, глицерин, отработавший катализатор, побочные продукты реакции) непрерывно выгружают из реакционной камеры через вывод 5. В нормальном режиме управляемый вентиль 11 находится в открытом состоянии. Для предотвращения технологических потерь паров метанола при выгрузке продуктов из реакционной камеры используют молекулярную мембрану 3, с помощью которой их собирают в верхней полости 12 реакционной камеры и, через патрубок 8, направляют в холодильную камеру 1 с помощью вакуумного насоса 9. В холодильной камере осуществляют накопление метанола путем конденсации его паров при температуре ниже точки кипения (например, 15°С). Периодически на некоторое время (например, 2 мин) закрывают управляемый вентиль 11, чтобы изолировать устройство от вакуумного насоса, и открывают управляемый вентиль 7, чтобы направить сконденсировавшийся в холодильной камере метанол в нижнюю полость реакционной камеры трубопровод 6 и ввод 4. После этого управляемый вентиль 7 закрывают, а управляемый вентиль 11 открывают, чтобы возобновить сбор паров метанола в холодильной камере.
В качестве молекулярной мембраны может быть использована диафрагма, изготовленная из полидиметилсилоксана или из стеклообразного полимера типа политриметилсилилпропина. Такая диафрагма пропускает пары метанола и не пропускает пары продуктов реакции. Пары метанола, проходя через холодильную камеру, охлаждаются до температуры ниже точки кипения (например, до +17°С) и конденсируются, накапливаясь в холодильной камере, продукты реакции выгружают из шлюзовой камеры через вывод 9 для последующей сепарации МЭЖК