Технології виробництва біодизеля

/ Актуальні статті / Четвер, 20 жовтня 2011 13:59

 

Віктор РОЖЕНКО, Володимир МАРЧЕНКО, Сергій БАЛАБУХА, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
Ігор РОЖЕНКО, студент НУХТ, Заступник директора навчально-виробничого комбінату «Гребінківський»
Під час виробництва біодизеля використовують наступні методи його отримання:

 

  • циклічна технологія із використанням каталізаторів;
  • циклічна технологія із застосуванням розчинників;
  • суперкритична технологія;
  • багатореакторна безперервна технологія.

 

Найпростішою технологією отримання метилових ефірів жирних кислот є циклічна, заснована на переетерифікації тригліцеридів рослинної олії метанолом із використанням основних або кислотних каталізаторів (рис. 1).
 
alt
 
Процес виробництва біодизеля з олії не складний. В очищену від механічних домішок олію додають метиловий спирт і луг (каталізатор). Після нагрівання суміші до 60?С і відстоювання рідина розшаровується на дві фракції: легку і важку. Легка фракція є метиловим ефіром або біодизелем, важка - гліцерин. За своїм молекулярним складом біодизель вельми близький до дизельного палива. Вважається, що з тонни насіння ріпаку можна отримати 300 кг (30%) ріпакової олії, а з цієї кількості олії отримують близько 270 кг біодизеля. Вихід гліцерину при цьому становить понад 10%.
Перевагою технологій із використанням каталізаторів є відносна простота технологічного процесу, а отже, і порівняно низька вартість технологічної лінії.
До недоліків слід віднести невисокий вихід метилового ефіру (85-95%) від загальної маси отриманого біодизельного палива та тривалий час реакції трансетерифікації (від 20 хв. до кількох годин). Ця проста й універсальна технологія не вимагає значних витрат і може застосовуватися при невеликих об’ємах виробництва (450…900 т біодизеля у рік).
Розчинники додають для того, щоб поліпшити розчинність алкоголю у рослинній олії. Однією з таких технологій є так званий Віох-процес. Тут для розчинення метанолу додають тетрагідрофуран. У результаті тривалість реакції скорочується до 5-10 хв. і відпадає необхідність у каталізаторі. Для протікання цієї реакції не потрібна висока температура, достатньо 30?С.
Перевагами технологій із використанням розчинників (рис. 2) вважаються відсутність необхідності в каталізаторі, швидке проходження реакції, відсутність каталізатора і води в кінцевих продуктах (біодизелі і гліцерині), невисока температура для проходження реакції, простота видалення розчинника і метанолу.
 
alt
 
До недоліків слід віднести необхідність застосування дорогих розчинників, потребу в додатковому обладнанні для використання розчинника, високу агресивність розчинників по відношенню до атмосферного повітря.
Ця технологія розглядається фахівцями як одна з найбільш перспективних для великих об’ємів виробництва (понад 5 тис. т біодизеля у рік).
Японськими вченими була розроблена ще одна технологія отримання біодизеля - так звана надкритична технологія, завдяки якій можна одержати біодизель без каталізаторів, що, з їхньої точки зору, спрощує виробництво біодизеля.
Одним із таких методів є процес переетерифікації ріпакової олії метанолом у надкритичних умовах. Перевагами суперкритичних технологій є дуже швидке проходження реакції (3-5 хв.) та відсутність потреби у використанні каталізатора. Недоліками є необхідність спеціального дорогого обладнання для створення критичних умов та великі енерговитрати. Проте, не дивлячись на цікаві
результати дослідів, промислова реалізація цієї технології поки що залишається проблематичною.

alt

За багатореакторної безперервної технології використовується декілька реакторів, об’єднаних у ланцюг, що робить технологічний процес отримання біодизельного палива безперервним. Тому тривалість реакції невелика (від 6 до 10 хв.), а вихід метилового ефіру становить до 98% від загальної маси отриманого біодизельного палива. В той же час цей технологічний процес більш складний і чутливіший до якості вихідної сировини, а відповідно, вимагає дорожчого обладнання технологічної лінії.
Багатореакторну безперервну технологію доцільно застосовувати при великих об’ємах виробництва (понад 5 тис. т біодизеля у рік).
У зв’язку з тим, що в останнім часом урядом досить часто озвучувалися плани будівництва великих заводів із виробництва біодизеля, то для таких підприємств багатьма компаніями пропонуються технології із процесом безперервної трансетерифікації.
Проблемою № 1 при виробництві дизельного біопалива в Україні є відсутність стабільної сировинної бази.
Простий розрахунок показує, що для забезпечення завантаження біодизельного заводу потужністю 60 тис. т в рік необхідно відвести під посів ріпаку не менш як 90 тис. га (при урожайності 2 т/га), що при п’ятипільній сівозміні може становити до 40% всіх угідь будь-якої із Поліських областей.
Однак в Україні за період 1991-2010 років середня урожайність озимого ріпаку сягала 1,15 т/га, а ярого - 0,76 т/га при середній урожайності всього ріпаку 0,96 т/га.
Таким чином, вибір технологій виробництва дизельного біопалива залежить від бажаних об’ємів виробництва, виду вихідної сировини та її якості, способу очищення від спирту та каталізатору. Для невеликих заводів, що використовують вихідну сировину невисокої якості, найбільш прийнятна проста циклічна технологія. Для великих об’ємів виробництва краще підходить багатореакторна безперервна технологія, яка висуває більш суворі вимоги до якості вихідної сировини.
В результаті аналізу матеріалів обстеження сільськогосподарських підприємств, що виробляють дизельне біопаливо (біодизель), встановлено, що основною технологією, яка найбільш часто пропонується і використовується для виробництва дизельного біопалива, є циклічна технологія із використанням каталізаторів.
У таблиці 1 наведена порівняльна характеристика вітчизняного біодизельного обладнання.
 
alt
 
Обслуговування всього обладнання просте, не потребує великих фізичних навантажень, напруженості праці, прийняття складних рішень під час виконання технологічного процесу та високої кваліфікації оператора. Основний технологічний процес механізовано. Конструкція обладнання відповідає вимогам нормативних документів із безпеки праці.
 16 лютого 2025
Науковці вважають, що у майбутньому смак пива може стати гіршим. Причина – глобальне потепління.
Науковці вважають, що у майбутньому смак пива може стати гіршим. Причина – глобальне потепління.
16 лютого 2025
 15 лютого 2025
В Україні цього тижня почали знижуватися ціни на імпортні помідори виробництва Туреччини. Причиною цього стала досить слабка зацікавленість гуртових компаній та роздрібних мереж у закупівлі цієї продукції.
В Україні цього тижня почали знижуватися ціни на імпортні помідори виробництва Туреччини. Причиною цього стала досить слабка зацікавленість гуртових компаній та роздрібних мереж у закупівлі цієї продукції.
15 лютого 2025
 14 лютого 2025
Какао, ключовий інгредієнт шоколаду, стає все більш дефіцитним, оскільки екстремальні погодні умови порушують виробництво в Західній Африці. Цей регіон, до якого входять Гана, Кот-д’Івуар, Камерун і Нігерія, виробляє близько 70% світового обсягу какао, і наразі від зіткнувся з серйозною проблемою.
Какао, ключовий інгредієнт шоколаду, стає все більш дефіцитним, оскільки екстремальні погодні умови порушують виробництво в Західній Африці. Цей регіон, до якого входять Гана, Кот-д’Івуар, Камерун і Нігерія, виробляє близько 70% світового обсягу какао, і наразі від зіткнувся з серйозною проблемою.
14 лютого 2025
 14 лютого 2025
Всеукраїнський Конгрес Фермерів закликає владу розглянути питання розробки методичних рекомендацій для обласних адміністрацій щодо критеріїв бронювання для фермерських господарств, які обробляють до 500 га землі.
Всеукраїнський Конгрес Фермерів закликає владу розглянути питання розробки методичних рекомендацій для обласних адміністрацій щодо критеріїв бронювання для фермерських господарств, які обробляють до 500 га землі.
14 лютого 2025
 14 лютого 2025
Індія не продовжуватиме безмитний імпорт жовтого гороху після лютого поточного року.
Індія не продовжуватиме безмитний імпорт жовтого гороху після лютого поточного року.
14 лютого 2025
 14 лютого 2025
В Україні відзначається зниження торговельної активності на ринку яблук.
В Україні відзначається зниження торговельної активності на ринку яблук.
14 лютого 2025

Please publish modules in offcanvas position.