Етапи технології
Технологія виробництва рослинної олії включає наступні основні етапи: підготовка зерна до отримання олії; отримання та очистка олійної маси, а також виробництво дизельного біопалива, крім того, естерифікацію та очищення метилового ефіру (дизельного біопалива).
Промислова (рис. 1) технологія виробництва традиційно використовується на великих заводах із річним виходом дизельного біопалива від 20000 до 100000 т/рік. Вона складається з наступних процесів: естерифікації; розділення на фракції метилового ефіру (неочищеного дизельного біопалива) та гліцеролу (побічного продукту при виробництві дизельного біопалива); очистки дизельного біопалива (відгонки метанолу, а також промивання підкисленою водою, повторного промивання водою, зневоднення та очистки від гелеподібного осаду шляхом фільтрації або осадженням дизельного біопалива).
Рис. 1. Схема промислового виробництва дизельного біопалива
До переваг промислової технології виробництва дизельного біопалива можна віднести його високу якість, що дає можливість використовувати дизельне біопаливо як у сумішах, так і без додавання традиційного дизельного палива. Основні недоліки: габаритність обладнання, низька продуктивність, великі витрати електроенергії, висока собівартість виробленої продукції.
Агропромислова (рис. 2) технологія виробництва дизельного біопалива широко використовується на господарських та малих заводах із річним виходом дизельного біопалива від 100 до 5000 т/рік.
Вона складається з естерифікації; розділення на фракції метилового ефіру (дизельного біопалива) та гліцеролу (побічного продукту при виробництві дизельного біопалива); очистки дизельного біопалива (відгонки метанолу та очистки від гелеподібного осаду шляхом фільтрації або осадження).
Рис. 2. Схема агропромислового виробництва дизельного біопалива
До переваг цієї технології можна віднести: менші енерговитрати в порівняні з промисловою технологією, доступність у використанні, менші витрати на хімічні реактиви, менша габаритність обладнання, низька собівартість отриманої продукції, відсутність технологічної операції промивання з наступним зневодненням біодизельного біопалива, що, своєю чергою, зменшує енерговитрати та знижує продуктивність виробництва за рахунок збільшення часу відстоювання.
Враховуючи потреби і ціни на пальне сучасного ринку паливо-мастильних матеріалів, виникає потреба введення в експлуатацію нових технологій виробництва дизельного біопалива, отримана продукція яких могла б конкурувати з традиційним дизельним паливом. Агропромислова технологія виробництва дизельного біопалива може задовольнити потреби господарюючих суб’єктів власним паливом для роботи машино-тракторних агрегатів, вона доступна в матеріальних витратах та проста у використанні.
Способи перемішування
емульсії при виробництві
дизельного біопалива
В основі процесу виробництва дизельного біопалива лежить естерифікація ненасичених жирних кислот рослинних олій під час перемішування рослинної олії з метилатом калію або натрію. Найбільш поширений спосіб перемішування при виробництві дизельного біопалива — механічними мішалками лопатевого, рамного, якірного, пропелерного та іншими типами в реакторах періодичної дії.
Ведуться дослідження щодо застосування кавітаційного змішування, але воно може призвести до роздроблення структурних складових рослинної олії до однорідної маси, що не дасть можливість відділити від дизельного біопалива гліцеринових та органічних включень, які мають відокремитися при гравітаційному розділенні естерифікованої олії на дизельне біопаливо і гліцериновий осад. Також для кавітаційного змішування характерне швидке змішування, у той час, як етерифікація рослинних олій має визначену швидкість хімічної реакції, а тому при кавітаційному змішуванні естерифікація рослинних ненасичених жирних кислот буде неповноцінною.
Турбулентне гідрозмішування у потоці із застосуванням трубчастого естерифікатора забезпечує якісне змішування рослинних олій з розчином метилату калію або натрію і за рахунок своєї довжини і належної кількості турбулізаторів забезпечує повне проходження реакції естерифікації. Характерною особливістю такого обладнання є можливість застосування більш простого в технічному плані обладнання, що має меншу металомісткість і енергомісткість виробництва дизельного біопалива. Крім того, таке перемішування використовується у реакторах безперервної дії, а тому сезонне використання його в агропромисловому виробництві не є доцільним.
Гідромеханічне перемішування також забезпечує якісне перемішування у всьому об’ємі заповненого реактора, яке відбувається за рахунок вильоту суміші рослинної олії та метилату калію з форсунок, в результаті чого утворюється реактивна сила, яка створюється обертальний рух мішалки з лопатками, що здійснюють додаткове перемішування суміші. Використання такого типу перемішування забезпечує подвійне змішування компонентів, за рахунок чого забезпечується високий якісний та кількісний вихід дизельного біопалива. Це обладнання розроблене для використання у сезонній роботі із застосуванням агропромислової технології виробництва дизельного біопалива.
Не менш ефективним є циркуляційне перемішування при виробництві дизельного біопалива, яке відрізняється від попереднього відсутністю гідрореактивної мішалки, а перемішування суміші забезпечується впорскуванням її через форсунки до заповненого реактора. Крім того, для забезпечення повного перемішування форсунки розміщені під кутом для створення коловороту в середині реактора, цим самим якісно змішуючи метилат калію із рослинною олією.
Реактори для виробництва дизельного біопалива повинні мати похиле дно та скребки на нижніх поверхнях для забезпечення повноцінного видалення гліцеринового осаду, який з часом відстоювання загусає.
В умовах України виробництво дизельного біопалива поки що не набуло широкого розповсюдження, а там де воно освоєне, використовують, як правило, реактори періодичної дії із механічними змішувальними пристроями.
Виробництво дизельного біопалива в умовах агропромислового виробництва на основі перепрофільованих сільськогосподарських приміщень має ряд переваг порівняно з виробництвом дизельного біопалива на промислових комплексах, а саме: таке виробництво наближене до сировинної бази; забезпечується підвищення ефективності агропромислового виробництва та зайнятості сільського населення у зимовий період, що в сучасних умовах є суттєвим фактором соціально-економічної політики; шрот, що отримують при виробництві олії, знаходить застосування як кормова добавка у тваринництві; гліцериновий осад може бути використаний для спалювання або ж як сировина для біогазових установок.
Виробництво дизельного біопалива на основі рослинних олій, одержаного після естерифікації ненасичених жирних кислот, що є складовими рослинних олій, може бути реалізоване в пристосованих виробничих приміщеннях, винесених за територію житлового сектора на відстань, передбачену вимогами техніки безпеки і виробничої санітарії.
