Производство биотоплива на основе рапсового масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производство биотоплива на основе рапсового масла

Новое направление деятельности экологов в сфере биологической безопасности рассматривает всестороннюю оценку как положительных, так и отрицательных последствий широкого внедрения биотоплива, производимого из растений.

Общая проблема при использовании сельскохозяйственного сырья для получения топлива состоит в том, что оно конкурирует с производством пищевых продуктов. Ставится задача - определить насколько широкое применение биотоплива соответствует принципам устойчивого развития, и сделать это направление энергетики экологически безопасным и не подрывающим социальную и экономическую системы страны, не угрожающим её продовольственной безопасности.

Среди основных негативных тенденций, сопутствующих интенсивному производству биотоплива в западных странах находятся: повсеместный рост цен на продукты питания, продвижение трансгенных культур как сырья для биотоплива, конкуренция за земли сельскохозяйственного назначения и истощение земель «энергетическими» культурами, такими как рапс или подсолнечник. У российских производителей сырья для пищевых продуктов вопросы о нехватке и истощении земель возникают довольно редко.

Большое количество биотоплива производится из семян рапса.

В настоящее время на ключевом этапе получения биотоплива из растительных масел, в большинстве случаев, требуется добавление метанола, что для небольших объёмов производства не представляет коммерческого интереса у сельскохозяйственных предприятий с малой потребностью в топливе. Решая проблему с повышенными вязкостью и плотностью рапсового масла путём нейтрализации при температуре 65 - 70°С, горячего отстаивания и фильтрации до степени 5 мкм, новый метод позволяет опустить вышеназванный этап и достичь желаемых свойств получаемого топлива.

На мировом рынке предложен большой спектр комплектов оборудования по производству растительных масел, некоторые из них без особых проблем можно переоборудовать в минизаводы для получения биотоплива.

Высокая стоимость предлагаемых комплектов оборудования связана с наличием ряда машин для подготовки семян перед извлечением из них масла, но учитывая, что такое оборудование имеется практически в каждом хозяйстве, появляется возможность снизить цену на минимаслозавод и включить в линию машины по производству биотоплива, такие как: пресс-фильтр, нейтрализатор-смеситель и дополнительные ёмкости под сопутствующее сырьё.

Более доступным и апробированным в условиях АПК является прессовый способ прессования шнековыми прессами. Поскольку выход прессового масла более 30% приведёт снижению его качества, в технологической линии по производству биотоплива следует исключить двойной отжим.

Для получения 300 - 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла, производительность линии (по семенам) должна составлять 200 - 250 кг/ч.

Достижение желаемых свойств биотоплива определяется необходимыми требованиями к сырью и техническими условиями каждой стадии производства.

Основные требования, предъявляемые к семенному материалу: влажность семян перед прессованием должна составлять не более 7%, вес 1000 семян 3 - 4 г, степень очистки 95 - 99%, кислотное число масла в семенах - не более 5 мг КОН.

Далее кратко представим технологию получения биотоплива на основе рапсового масла.

Соответствующие требованиям семена рапса из засыпной ямы винтовой конвейером подаются к шнековому прессу под углом 30 градусов. Жмых перемещается ленточным транспортёром в бункер. Масло из поддона пресса перекачивается центробежным насосом в свободный отстойник, где производится восьмичасовое горячее отстаивание.

Отстой сливается с помощью сливного крана снизу конусного дна отстойника. Слив контролируется с помощью смотрового патрубка, установленного перед сливным краном. После отстаивания масло перекачивается в рамный фильтр. Конструкция фильтра предусматривает наличие насоса, тонкость фильтрации должна составлять не больше 5 мкм.

После фильтрации масло центробежным насосом перекачивается в нейтрализатор-смеситель, где сначала добавляется 0,3% (от общего объёма масла) раствора щёлочи КОН, затем через 7 минут с помощью сливного крана сливается до 6% осадка (тяжёлые кислоты), после чего добавляется 30% дизельного топлива.

Температура масла во время реакции нейтрализации и отстаивания должна составлять 60 - 65°С, что достигается электрическим нагревателем мощностью 3 кВт. Для ускорения реакции в нейтрализаторе-смесителе предусмотрена лопастная мешалка без перегородок с тремя лопастями.

Ёмкость для хранения дизельного топлива следует разместить на 1.5 м нейтрализатора-разделителя, это позволит не использовать дополнительный насос.

Для определения объёмного соотношения рапсового масла и дизельного топлива при смешивании в данной линии предлагается использовать номограмму (рисунок) номограмму и разместить её на стенке нейтрализатора-смесителя. По номограмме и мернику оператор с точностью до 1 л определяет нужное количество дизельного топлива, добавляемого в рапсовое масло. Объёмное соотношение дизельного топлива и щелочи КОН (в данном случае) определяется пересечением вертикальных и горизонтальных линий и зависит от количества рапсового масла в нейтрализаторе-смесителе.

Готовая смесь (биотопливо на основе рапсового масла) центробежным насосом перекачивается в ёмкость для готовой продукции.

Для определения щелочного и кислотного числа в масле предназначена экспресс мини-лаборатория, взятие проб производится до и после нейтрализации. По кислотному и щелочному числу определяют количество нейтрализатора (в среднем по данной технологии оно должно составлять до 0,3% от общего объёма масла).

К оборудованию, подлежащему разработке, отнесём ёмкость для отстоя (количество 3 шт.) и нейтрализатор-смеситель (1 шт.)

Технические характеристики комплекта оборудования для производства 300 - 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла приведены в таблице.

Для расчёта прогнозируемой экономической эффективности от внедрения предлагаемой технологии производства биотоплива в АПК выбрано предприятие с годовой потребностью ДТ в количестве 300 т.

Чтобы произвести такое количество топлива необходимо переработать 1080 т семенного материала, трудоемкость переработки последнего составит 4320 ч.

биотопливо рапсовый масло

Технические характеристики комплекта оборудования для производства 300 - 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла

Для удовлетворения годовой потребности хозяйства в биотопливе, необходимо получить 233 т очищенного масла плотностью 897 кг/м³ и закупить 70 т дизельного топлива.

Себестоимость производства топлива предлагается снизить путём реализации побочной продукции - рапсового шрота и солей тяжёлых кислот (осадка после нейтрализации).

Стоимость всего рапсового шрота после переработки 1080 т семян с выходом 60% составит 7808,4 тыс. руб. при цене реализации 12,05 руб./кг. Прибыль от реализации осадка определяется спросом. В среднем по заинтересованным отраслям промышленности цена на тяжёлые кислоты и их соли составляет 70 руб./кг.

При стоимости семян рапса 12,4 и щёлочи (КОН) 9,57 руб./кг, тарифе на электроэнергию - 1,50 руб./кВт, заработной плате обслуживающего персонала - 30 руб./ч (одного работника) и доходах от реализации побочной продукции, себестоимость производства биотоплива составит 15,3 руб./кг а экономия денежных средств на топливо (в сравнении с дизельным) - 11,8 руб./кг. Срок окупаемости приведённого оборудования для условно принятого хозяйства составит не более года.

Выводы

1. Представлен способ получения биотоплива на основе рапсового масла без применения метанола.

2. Описана последовательность технологических процессов, с указанием типов машин, входящих в минизавод по производству 300 - 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла.

3. Обоснована технологическая линия производства смесевого топлива производительностью 87 кг/ч и себестоимостью 13,11 руб./кг при выходе жмыха 175 кг/ч и солей тяжёлых кислот 6,5 кг/ч, и сроке окупаемости на предприятиях АПК не более года и экономии денежных средств на топливо до 11,8 руб./кг.

Размещено на Allbest.ru