УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА В СВЧ ПОЛЕ

Полезная модель относится к технологии и техническим средствам для производства метилового эфира жирных кислот (МЭЖК), являющегося базовым компонентом биодизельного топлива, добавляемым в стандартное дизельное топливо в концентрациях, устанавливаемых требованиями соответствующих стандартов.
Известно устройство для получения биодизельного топлива, включающее рабочую емкость, в которой осуществляется реакция переэтерификации растительного масла, центрифугу и трубопроводы (патент РФ №2393006 МПК B01F 5/00, опубл. 27.06.2010).
Недостатком известного устройства является наличие центрифуги в составе устройства, которое требует регулярного профилактического обслуживания, сокращает его ресурс и увеличивает вероятность травматизма.
Наиболее близким к предлагаемой модели является устройство для получения МЭЖК, включающее рабочую емкость, насос и трубопровод (патент РФ №82579 МПК B01F 3/00, опубл. 10.05.2009).
Существенным недостатком известного устройства является относительно низкая степень конверсии некоторых видов органического сырья, в частности, масел и жиров с высоким содержанием свободных жирных кислот (СЖК). Кроме того, известное устройство не обеспечивает достаточно точного термостатирования реагентов в рабочей зоне, что может привести к перегреву и выкипанию метанола. При этом не гарантируется стабильность и повторяемость результатов технологического процесса.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание технологического комплекса высокой производительности для приготовления базового компонента биодизельного топлива (МЭЖК) из растительного сырья, включая масла и жиры с высоким содержанием СЖК, в том числе, отработанные (жарочные) масла.
В результате использования предлагаемой полезной модели обеспечивается возможность точного отслеживания и регулирования заданных параметров технологического процесса и повышается выход метилового эфира жирных кислот (МЭЖК).
Технический результат достигается тем, что предлагаемая установка для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле, состоит из рабочей емкости, снабженной перекидным клапаном и насоса, соединенных в замкнутый контур прямым трубопроводом с врезанным в него регулировочным клапаном и обратным трубопроводом, волновода, магнетрона, герметично соединенного с волноводом, блока питания магнетрона,. соединенного с магнетроном кабелем питания и блока управления регулировочным клапаном, соединенного сигнальными кабелями с термодатчиком, расположенным в обратном трубопроводе, и регулировочным клапаном, при этом часть прямого трубопровода, выполненная из диэлектрического материала, прозрачного для СВЧ поля, находится внутри волновода.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема установки для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле.
Установка состоит из рабочей емкости 1, снабженной перекидным клапаном 2 и насоса 3, соединенных в замкнутый контур прямым трубопроводом 4, с врезанным в него регулировочным клапаном 5 и обратным трубопроводом 6, волновода 7, магнетрона 8, герметично соединенного с волноводом, блока питания магнетрона 9, соединенного с магнетроном, кабелем питания 10 и блока управления регулировочным клапаном 11, соединенного сигнальным кабелем 12 с термодатчиком 13, расположенным в обратном трубопроводе, и сигнальным кабелем 15 с регулировочным клапаном; при этом часть прямого трубопровода 14, выполненная из диэлектрического материала, прозрачного для СВЧ поля, находится внутри волновода 7.
Принцип работы предлагаемой установки для приготовления биодизельного топлива в СВЧ поле на примере приготовления биодизельного топлива из рапсового масла на установке.
Предварительно подготовленную исходную смесь, включая растительное рапсовое масло и катализатор, заливают в рабочую емкость 1, из которой насосом 3 она, по прямому трубопроводу 4, проходит через вставку из диэлектрического материала 14, прозрачного для СВЧ поля, расположенную внутри волновода 7 и обрабатывается электромагнитным СВЧ полем, создаваемым магнетроном 8, и по обратному трубопроводу 6 снова поступает в рабочую емкость 1. Таким образом, обработка производится многократно в замкнутом контуре. После полного завершения процесса обработки с помощью перекидного клапана 2 продукты реакции (метиловый эфир рапсового масла вместе с глицериносодержащий осадком) направляют на сепарацию и очистку. Управление процессом осуществляют посредством блока управления регулировочным клапаном 11, в который от термодатчика 13 по сигнальному кабелю 12 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению температуры реакционной среды на выходе из волновода 7. Этот сигнал сравнивается с установленным программно рабочим значением (в диапазоне 45…60°C) и вырабатывает сигнал управления, который по сигнальному кабелю 15 передается на регулировочный клапан, чем достигается регулирование скорости потока обрабатываемой смеси таким образом, чтобы ее температура всегда соответствовала установленному рабочему значению.
Как известно, температура является основным параметром процесса, определяющим скорость реакции, состав и, следовательно, производительность установки и потребительские свойства конечного продукта, в частности степень термохимической конверсии масел и жиров в МЭЖК. При получении МЭЖК рабочая температура должна быть не выше 60°C ввиду низкой температуры кипения одного из основных реагентов - метанола (ссылка). В предлагаемой установке постоянство рабочей температуры обеспечивается за счет регулирования скорости потока обрабатываемой смеси, путем сохранения баланса теплоты, подводимой к обрабатываемой смеси при поглощении СВЧ излучения, с одной стороны, и теплоты, отдаваемой ею окружающей среде при многократном прохождении потоком по той части установки, которая находится вне действия электромагнитного СВЧ поля (т.е., за пределами волновода 7) и имеет возможность рассеивать тепловую энергию в окружающую среду. Эта часть установки, как следует из описания, включает рабочую емкость 1, прямой трубопровод 4, насос 3 и (частично) обратный трубопровод 6.
Известно также, что электромагнитное поле в СВЧ диапазоне позволяет интенсифицировать химические реакции, тем самым увеличивая степень превращения реагентов (в данном случае, жиры и масла) и выход целевого продукта (в данном случае, МЭЖК).