УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ БИОДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области топливной энергетики и касается производства биодизельного топлива.
Известно устройство для непрерывного производства биодизельного топлива трансэстерификацией спирта и триглицерида (масла/жира) в сверхкритических условиях (патент RU №2408666, С11С 3/02, опубл. 20.07.2010). Устройство содержит реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насосы высокого давления, расположенные на одной линии и соединенные последовательно вакуумный насос и холодильник, теплообменник, расположенный внутри резервуара для сырья, задерживающий сосуд, гравитационно-динамический сепаратор, подключенный к задерживающему сосуду, регуляторы давления, расположенные в емкости для спирта и в задерживающем сосуде и линию предварительного прогрева, соединяющую выход реактора с регулятором давления, расположенным в резервуаре для спирта. Известное устройство принято за прототип.
Недостатками известного устройства являются высокие энергозатраты, обусловленные необходимостью перекачивать избыточный объем спирта, участвующего в реакции.
Технической задачей полезной модели является уменьшение энергозатрат в технологическом процессе.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для непрерывного получения биодизельного топлива, содержащее реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насос высокого давления, расположенные на одной линии и соединенные последовательно вакуумный насос и холодильник, теплообменник, расположенный внутри резервуара для сырья, задерживающий сосуд, гравитационно-динамический сепаратор, подключенный к задерживающему сосуду, регуляторы давления, расположенные в емкости для спирта и в задерживающем сосуде, согласно полезной модели дополнительно содержит расположенные на однот? линии и соединенные последовательно механический смеситель и ультразвуковой эмульгатор, при этом механический смеситель подключен к резервуарам для спирта и сырья, а ультразвуковой эмульгатор к насосу высокого давления.
Техническим результатом полезной модели является снижение энергозатрат в технологическом процессе за счет снижения объема перекачиваемого спирта, необходимого для проведения реакции.
На рисунке представлена схема устройства для получения биодизельного топлива, где 1 - резервуар для спирта; 2 - реактор непрерывного типа; 3 - резервуар для сырья; 4 - термостатируемый задерживающий сосуд; 5 - холодильник; 6 - гравитационно-динамический сепаратор; 7 - вакуумный насос; 8 - насос высокого давления; 9 - механический смеситель; 10 - УЗ эмульгатор; 11 - теплообменник; 12, 13 - вентили высокого давления; 14, 15, 16, 17 - вентили; 18, 19 - регуляторы давления.
Устройство работает следующим образом.
Для предварительного разогрева ректора открывают вентили 12, 14, 15, 16 сырье и спирт из резервуаров 1 и 3 поступают в смеситель 9 для предварительного смешения и далее смесь поступает в ультразвуковой эмульгатор 10, где образуется высокодисперсная эмульсия и далее эмульсия насосом высокого давления направляется в реактор 2. Давление в реакторе поддерживают регуляторами давления 18 и 19. Одновременно включают нагрев реактора.
После достижения рабочих параметров реакции и анализа проб, подтверждающих полную конверсию сырья в биодизельное топливо, закрывают вентиль 12 и открывают вентиль 13 и образующийся продукт реакции трансэтерификации начинает поступать через теплообменник 11 в задерживающий сосуд 4. Из последнего, вакуумным насосом 7 удаляют спирт, находящийся в парообразном состоянии, который, попутно конденсируясь в холодильнике 5, начинает поступать в резервуар для хранения спирта 1.
В задерживающем сосуде 4 происходит накопление глицерина и смеси спиртовых эфиров жирных кислот. По достижении заданного уровня открывают запорную арматуру на линии: задерживающий сосуд 4 - гравитационно-динамический сепаратор 6. В сепараторе происходит разделение продукта на смесь спиртовых эфиров жирных кислот (биодизель) и глицерин.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
В прототипе спирт и сырье поступают непосредственно в реактор, и для осуществления реакции трансэтерификации с максимальной степенью конверсии необходимо избыточное количество спирта для увеличения площади контакта несмешивающихся жидкостей: спирта и сырья (молярное соотношение спирт:сырье составляет 40:1-50:1.). В предлагаемом устройстве компоненты реакции предварительно смешивают в механическом смесителе, что обеспечивает требуемое для реакции соотношение спирта и сырья (молярное соотношение спирт:сырье составляет 5:1). Далее смесь подвергают процессу эмульгирования в ультразвуковом (УЗ) эмульгаторе для увеличения площади контакта реагирующих веществ, затем полученную эмульсию направляют в реактор. Использование ультразвука позволяет получить высокоустойчивую и более мелкодисперсную эмульсию по сравнению с другими известными способами эмульгирования. За счет образования мелкодисперсной эмульсии площадь контакта реагентов увеличивается, это позволяет снизить объем спирта, необходимого для реакции ~ в 8-10 раз. В результате происходит сокращение энергозатрат в технологическом процессе не менее чем на 30% за счет снижения энергозатрат на прокачивание избыточного объема спирта.
Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом позволяет снизить энергозатраты в процессе получения биодизельного топлива не менее чем на 30%.