РЫБОПРОМЫСЛОВОЕ СУДНО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОДИЗЕЛЯ ИЗ ВОДНЫХ БИОРЕСУРСОВ

Полезная модель относится к области судостроения, а более конкретно к конструкциям специализированных рыболовных (добывающих) судов, оснащенных специальным технологическим оборудованием для производства в судовых условиях биодизельного топлива (биодизеля) из водных биоресурсов, а также - трюмами с цистернами для хранения биодизельного топлива, глицерина и рыбьего жира, и может быть использована при проектировании и строительстве новых типов судов флота рыбной промышленности.
Известны рыболовные (добывающие) суда типа "траулер", являющиеся по своим размерам, и/или общей компоновке, и/или своему предназначению аналогами заявляемого специализированного добывающего судна, например: "Рыболовный траулер морозильно-консервный (супертраулер) типа "Пулковский меридиан", пр. 1288 с кормовым расположением слипа, предназначенный для лова рыбы донным и разноглубинным тралами в отдаленных районах Мирового океана в условиях автономного или экспедиционного промысла, заморозки обрабатываемой или неразделанной рыбы, переработки непищевого прилова и отходов рыбообработки на кормовую муку, приготовления рыбных консервов, выработки рыбьего жира, хранения продукции и сдачи ее на транспортные суда или транспортировки продукции в порт (см. "Справочник типовых судов "Флот рыбной промышленности", издание 3, М, "Транспорт", 1990 г., стр.34-37).
Недостатком аналога является то, что он не в полной мере соответствует современным требованиям в отношении использования судна такого класса для добычи массовых видов мелких мезопелагических рыб из-за невозможности их эффективной и безотходной переработки традиционными способами, например с целью производства из них (мезопелагических рыб) биодизельного топлива.
Наиболее близким техническим решением к заявленному, по своему назначению, принятым за ближайший аналог (прототип) полезной модели, является «Добывающее судно с каталитическим способом переработки водных биоресурсов» (см. описание к патенту РФ №101994 на полезную модель, приоритет от 2010.10.12, кл. В63В 35/14, опубл. 2011.02.10), содержащее корпус с грузовым трюмом и цистернами для биодизельного топлива и глицерина, движительно-рулевой комплекс, промысловое и технологическое судовое оборудование, причем технологическое судовое оборудование выполнено в виде единого судового технологического комплекса каталитической переработки водных биоресурсов и производства биодизеля, включающего последовательно соединенные между собой оборудование для получения рыбьего жира, устройство для предварительной очистки рыбьего жира, выполненное в виде пульсационного аппарата проточного типа, устройство для переэтерификации рыбьего жира - в виде микрореактора одноканального, устройство для отделения глицерина от биодизельного топлива - в виде вихревого струйного аппарата, и устройство для промывки биодизельного топлива - в виде горизонтального пульсационного резонансного аппарата; в составе судового оборудования на участке приема улова может быть предусмотрен бункер-аккумулятор ограниченной вместимости для кратковременного хранения улова, бункер-дозатор с дозирующим устройством и измельчитель исходного рыбного сырья, преимущественно мезопелагических рыб.
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является то, что судовой технологический комплекс в процессе его эксплуатации в морских условиях имеет недостаточную и неравномерную загрузку во времени из-за неравномерного поступления исходного рыбного сырья и заполнения им (исходным рыбным сырьем) всего рабочего объема оборудования для получения рыбьего жира, например в режиме перехода судна от одного места промысла к другому или неравномерности уловов на промысле и т.п., что в конечном итоге ограничивает производительные возможности технологического комплекса по получению биодизеля в судовых условиях.
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога - прототипа, включая обеспечение более равномерной технологической загрузки судового перерабатывающего комплекса при переработке в судовых условиях наиболее массовых видов водных биоресурсов (преимущественно, мелких мезопелагических рыб) с одновременным упрощением технологической схемы и снижением массо-габаритных характеристик судового технологического комплекса, что позволяет, в свою очередь, улучшить условия производственной деятельности экипажа в условиях отдаленного промысла.
При этом решена задача создания специализированного рыбопромыслового судна, особенности конструкции которого, позволяют осуществлять устойчивый и высокопроизводительный лов массовых видов мезопелагических рыб с одновременной непрерывной переработкой на месте всего улова, как непосредственно в районе промысла, так и во время перехода от одного района промысла к другому, в конечную продукцию - биодизельное топливо.
Это достигается тем, что в предлагаемом рыбопромысловом судне для производства биодизеля из водных биоресурсов, преимущественно мезопелагических рыб, содержащем корпус с грузовым трюмом и цистернами для биодизельного топлива и глицерина, движительно-рулевой комплекс, промысловое и технологическое судовое оборудование, причем технологическое судовое оборудование выполнено в виде единого судового технологического комплекса каталитической переработки водных биоресурсов и производства биодизеля, включающего последовательно соединенные между собой оборудование для получения рыбьего жира, устройство для предварительной очистки рыбьего жира, выполненное в виде пульсационного аппарата проточного типа, устройство для переэтерификации рыбьего жира - в виде микрореактора одноканального, устройство для отделения глицерина от биодизельного топлива - в виде вихревого струйного аппарата и устройство для промывки биодизельного топлива - в виде горизонтального пульсационного резонансного аппарата, при этом на судне предусмотрены: бункер-аккумулятор, бункер-дозатор с дозирующим устройством и измельчитель, в отличие от ближайшего аналога-прототипа, бункер-аккумулятор по объему выполнен с возможностью приема и охлаждения не менее суммарной суточной производительности по сырью оборудования для получения рыбьего жира, а бункер-дозатор выполнен общим объемом по принимаемому сырью не менее объема упомянутого бункера-аккумулятора, причем рабочий объем дозирующего устройства не превышает единичную производительность по сырью оборудования для получения рыбьего жира, при этом бункер-аккумулятор, измельчитель, бункер-дозатор и оборудование для получения рыбьего жира соединены последовательно и образуют в составе комплекса отдельную технологическую линию, соединенную со входом устройства для предварительной очистки рыбьего жира.
Для повышения рентабельности судна такого типа и назначения одним из наиболее оптимальных вариантов выполнения полезной модели является конструкция, при которой судовой технологический комплекс выполнен только в составе взаимосвязанных между собой устройств для осуществления на судне каталитического способа переработки водных биоресурсов, преимущественно мезопелагических рыб, и получения (производства) из них биодизельного топлива, без размещения на судне технологических линий, устройств и оборудования для разделки рыбы, морозильных аппаратов и, соответственно, без устройств и оборудования для утилизации отходов рыбопереработки и некондиционного сырья.
В общем случае судовой технологический комплекс включает взаимосвязанные между собой: оборудование для получения (производства) рыбьего жира, устройство для предварительной очистки рыбьего жира, устройство для переэтерификации рыбьего жира, устройство для отделения глицерина от биодизельного топлива и устройство для промывки биодизельного топлива, при этом технологическое судовое оборудование для получения рыбьего жира выполнено в виде судового электрохимического устройства для получения рыбьего жира -электролизера, а процесс переэтерификации предварительно полученного рыбьего жира, осуществляемый, соответственно, с помощью предусмотренного судового устройства для переэтерификации жира, представляет собой процесс гидролиза рыбьего жира с образованием глицерина и метиловых эфиров жирных кислот, т.е. - биодизельного топлива.
Судовой технологический комплекс оборудован участком приема и хранения улова, включающим, по крайней мере один, бункер-аккумулятор, преимущественно секционной конструкции. При этом, для достижения непрерывной и равномерной рабочей загрузки судового технологического комплекса, в том числе в условиях перехода в район промысла, т.е. во время отсутствия поступления улова, бункер-аккумулятор, предназначенный для приема и хранения улова - рыбного сырья, по объему выполнен с возможностью приема и охлаждения не менее суммарной суточной производительности по сырью оборудования для получения рыбьего жира, а бункер-дозатор выполнен общим объемом по принимаемому сырью не менее объема упомянутого бункера-аккумулятора, причем рабочий объем дозирующего устройства не превышает единичную производительность по сырью оборудования для получения рыбьего жира, т.е. рабочего объема последнего.
Предусмотренное на судне строго последовательное размещение бункер-аккумулятора, измельчителя, бункер-дозатора и оборудования для получения рыбьего жира с образованием в составе комплекса отдельной технологической линии (на одной палубе или платформе), соединенной со входом устройства для предварительной очистки рыбьего жира, позволяет упростить технологическую схему переработки рыбного сырья и снизить массо-габаритные характеристики судового технологического комплекса,
Для увеличения общего полезного времени нахождения судна на промысле, размещенные в корпусе судна цистерны для хранения жира, глицерина и биодизельного топлива имеют увеличенную емкость и выполнены с возможностью предотвращения окисления жира и дополнительно снабжены устройствами и системами для предотвращения окисления жира, например системой хранения в среде инертного газа. С этой целью грузовой трюм дополнительно снабжен цистернами для хранения биодизельного топлива и глицерина, а участок производства биодизельного топлива дополнительно снабжен устройствами для фасовки, упаковки и транспортирования биодизельного топлива и глицерина.
В условиях серийного производства изготовление заявленной конструкции осуществляют с использованием применяемых в судостроении известных материалов, оборудования и технологий.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображен продольный разрез судна с "функционально" обозначенными основными элементами его конструкции.
Примером конкретного выполнения заявляемой полезной модели является предварительная проработка варианта рыбопромыслового судна для производства биодизеля из водных биоресурсов, выполненная ОАО «Гипрорыбфлот» в обоснование технических требований к такому судну и установленному на нем судовому оборудованию для получения биодизеля.
Рыбопромысловое судно для производства биодизеля из водных биоресурсов содержит корпус 1 с машинным отделением 2, кормовым слипом (на чертеже не показан), движительно-рулевым комплексом 3, в средней части которого (корпуса), предусмотрен грузовой трюм (трюм готовой продукции) 4 с цистернами (на чертеже не показаны) для хранения произведенного биодизельного топлива, цистерны для хранения жира и глицерина 5, участок приема и хранения улова (мезопелагических рыб) с бункером-аккумулятором 6; судовой технологический комплекс, выполненный в составе технологического участка с оборудованием для получения рыбьего жира (судового электролизера) 7, технологического участка производства биодизельного топлива, содержащего взаимосвязанные между собой устройство для предварительной очистки рыбьего жира 8, выполненное в виде пульсационного аппарата проточного типа (на чертеже не показаны), устройство для переэтерификации рыбьего жира 9, выполненное в виде микрореактора одноканального (на чертеже не показаны), устройство для отделения глицерина от биодизеля 10, выполненное в виде вихревого струйного аппарата (на чертеже не показаны) и устройство для промывки биодизеля 11, выполненное в виде горизонтального пульсационного резонансного аппарата (на чертеже не показаны); бункер-аккумулятор (6), последовательно соединен с измельчителем 12, бункером-дозатором 13 и судовым оборудованием (7) для получения рыбьего жира, выход которого соединен со входом устройства для предварительной очистки рыбьего жира 8. Бункер-аккумулятор 6 по объему выполнен с возможностью приема и охлаждения не менее суммарной суточной производительности по сырью оборудования (судового электролизера) 7 для получения рыбьего жира, а бункер-дозатор 13 выполнен общим объемом по принимаемому сырью не менее объема упомянутого бункера-аккумулятора 6, причем рабочий объем дозирующего устройства не превышает единичную производительность по сырью оборудования для получения рыбьего жира 7, т.е. рабочего объема судового электролизера.
Промысловое устройство судна состоит из двух тралов с предусмотренными двумя автономными траловыми дорожками, каждая из которых позволяет производить все промысловые операции без ущерба для работ со вторым тралом, при этом может быть предусмотрен пульпопровод и водоотделитель, от которого улов, перекачивают из трала рыбонасосом и транспортируют в рыбные бункеры; рыбонасосы расположены побортно в "карманах" в районе кормовой оконечности судна.
Работа с тралом по его спуску, подъему и выливке улова производится обычным способом в обычной последовательности, при этом в случае большого улова производят выливку последнего с помощью рыбонасоса, а малые уловы поднимают по слипу и выливают обычным способом.
Технологический комплекс судна в оптимальном варианте предназначен для переработки мелких мезопелагических рыб полностью только на рыбий жир, с последующей переработкой всего жира в биодизельное топливо.
При необходимости технологический комплекс может вырабатывать жир из любого вида сырья водного происхождения (водных биоресурсов).
В целом технологический комплекс судна включает в себя:
- отдельную судовую технологическую линию в составе последовательно соединенных бункера-аккумулятора 6, измельчителя 12, бункера-дозатора 13 и судового оборудования 7 для получения рыбьего жира, размещенных в одну линию и установленных на одной палубе;
- участок получения (производства) биодизельного топлива из рыбьего жира, содержащий взаимосвязанные между собой устройство для предварительной очистки рыбьего жира 8, устройство для каталитической переэтерификации рыбьего жира 9, устройство для отделения глицерина от биодизельного топлива (биодизеля) 10, и устройство для промывки биодизельного топлива 11.
Для получения рыбьего жира используют известную технологию по патенту РФ №2090594 следующим образом.
Выловленная и предварительно измельченная рыба после получения из нее однородной эмульсии с раствором электролита при температуре 30-50°С поступает в электрохимическое устройство для получения рыбьего жира - электролизер, где подвергается электрохимической обработке, извлечение жира происходит с выходом 95 - 98%. Следующей стадией является рафинация жира с помощью смешения полученного жира с 2-3%-ным раствором NaCl в катодном пространстве электролизной установки, здесь одновременно происходит гидратация, нейтрализация и разрушение образующейся мыльной эмульсии при температуре 50-60°С (соотношение раствор электролита и жира 3:1). Затем полученный жир направляют на пульсационный аппарат проточного типа, где происходит очистка жира от фосфатидов, глицерина и растворенных примесей.
Предложенную конструкцию добывающего судна при его практической эксплуатации используют следующим образом.
Поднятую на борт судна рыбу размещают на охлаждение и временное хранение в подпалубных бункерах-аккумуляторах 6. Охлажденный улов посредством установки вакуумной перекачки или иным способом подают на пульпопровод или транспортеры, основной поток направляют на участок производства рыбьего жира к измельчителям 12, измельчающим рыбу, и перекачивают в бункер-дозатор 13. Измельченная, преимущественно мезопелагическая, рыба образует однородную эмульсию с раствором электролита (после смешивания с последним) при температуре 30-50°С, затем поступает в электрохимическое устройство - судовой электролизер (электролизную установку) 7, где подвергается электрохимической обработке, в результате чего извлечение жира происходит с выходом 95-98%. Следующей стадией является рафинация жира посредством смешивания полученного жира с 2-3%-ным раствором NaCl в катодном пространстве электролизной установки (на чертеже не показана), здесь одновременно происходит гидратация, нейтрализация и разрушение образующейся мыльной эмульсии при температуре 50-60°С (соотношение раствор электролита и жира 3:1). Затем полученный жир направляют в устройство для предварительной очистки рыбьего жира 8, выполненное в виде на пульсационного аппарата проточного типа, где происходит очистка жира от фосфатидов, глицерина и растворенных примесей. После очистки рыбьего жира от механических и растворенных примесей жир подают в устройство для переэтерификации рыбьего жира 9, выполненное в виде микрореактора одноканального, где протекает реакция переэтерификации с получением сырого биодизельного топлива (биодизеля) и глицерина, разделение которых осуществляют в устройстве для отделения глицерина от биодизеля 10, выполненном в виде вихревого струйного аппарата. Для очистки биодизеля от растворенных примесей - свободных жирных кислот и остатков катализатора осуществляют его промывку в устройстве для промывки биодизеля 11, выполненном в виде горизонтального пульсационного резонансного аппарата.
Полностью готовое биодизельное топливо с выхода устройства 11 для его промывки поступает в цистерны (на чертеже не показаны) для хранения произведенного биодизельного топлива в грузовой трюм (трюм готовой продукции)4.