Разработка высокоэффективной энергоресурсосберегающей

Тамбовский государственный технический университет
Разработка высокоэффективной
энергоресурсосберегающей
инновационной технологии получения
биодизельного топлива
Тамбов 2013
1
Актуальность темы проекта
Годовое потребление дизельного
топлива в РФ (тыс.тонн)
27582.9
2004
30325.6
2005
32420.6
2006
37052.1 38534.5
34256.8 35627
2007
2008
2009
:
По данным Минсельхоза РФ около 40% от
годового потребления дизельного топлива
в России приходится на сельское хозяйство.
2010
Рис. 1 – Динамика потребления дизельного
топлива в РФ.
Проект направлен на создание установки для
производства
биодизельного
топлива
непосредственно
в
фермерских
хозяйствах,
занимающихся растениеводством (это позволит
обеспечивать сырьевую базу для производства
биотоплива).
При доле в 4-5% и цене аппарата в 50 000 руб.
емкость доли на рынке составит до 1,5 млрд. руб.
Объем
потребления
биодизельного топлива в России
составляет
2% от общего
потребления.
Оно
обладает
лучшими
смазывающими
способностями, что приводит к
увеличению
срока
службы
двигателя и топливного насоса в
2
раза.
Использование
биотоплива наряду с обычным
дизельным топливом не требует
никаких
вложений
в
переоборудование двигателя.
2
Схема производства биотоплива
:
Рис. 2 – Схема производства биодизельного топлива
3
Недостатки реактора емкостного типа:
Большая металлоемкость (до 7 раз по сравнению с аппаратом вихревого слоя)
Большие энергозатраты на нагрев и перемешивание (до 1,5 раз)
Периодический режим работы
Длительное время обработки продукта
Сравнение с аналогом:
Показатель
Производительность, кг
Выход готового продукта, %
Время синтеза, минут
Энергопотребление, кВт
Масса, кг
Цена, руб
Реактор емкостного
Аппарат с вихревым
типа выпускаемый ОАО слоем ферромагнитных
«Комсомолец»
частиц
1000
1000
75
98,5
80
20
35
600
800000
22
80
50000
4
Достигнутые на настоящий момент результаты:
В ходе реализации проекта № 2.1.2/3098 «Исследование и оптимизация
комплексной переработки растительного сырья в органическое топливо»
аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного
потенциала высшей школы (2009-2010 годы)» в рамках программы «Проведение
фундаментальных исследований в области естественных, технических и
гуманитарных наук. Научно-методическое обеспечение развития инфраструктуры
вузовской науки» были получены следующие фундаментальные результаты,
которые будут положены в основу работ по данному проекту:
•Теоретически установлены основные факторы, влияющие на процесс
метанолиза триацилглицеринов (интенсификация перемешивания реакционной
массы, снижение энергии активации реакции).
• Экспериментально на физической модели получены оптимальные параметры
электромагнитного поля, коэффициент заполнения, размеры и форма частиц
для организации непрерывного технологического процесса синтеза биотоплива.
•Установлено, что резкое сокращение времени реакции позволяет использовать
исходные соединения (масла и метанола) разной степени очистки, причем в
процессе метанолиза цис-транс – изомеризация двойных связей в
углеводородных радикалах высших карбоновых кислот не происходит.
5
Достигнутые на настоящий момент результаты:
Таблица 1 – Влияние температуры синтеза на характеристики биотоплива.
Характеристика
метиловых
эфиров подсолнечного масла
Температура, С
25
45
50
55
60
65
Выход, %
90,0
92,0
98,2
98,4
98,7
98,1
Плотность (20 С), кг/м3
881
880
880
880
880
881
Вязкость при (20 С), мм2/с
6,62
6,60
6,57
6,57
6,35
6,56
Таблица 2 – Влияние концентрации метанола на характеристики биотоплива.
Содержание метанола, масс.%/ мольное
Характеристики
соотношение «масло-спирт»
5/1:1,5 10/1:3
15/1:5
18/1:6
21/1:7
3
Плотность (25 С), кг/м
904
893
877
872
880
2
Вязкость (30 С), мм /с
19,89
8,95
6,37
5,31
6,47
Высшая
теплотворная
способность, 39,17
39,23
39,54
39,65
39,78
МДж/кг
Температура помутнения, С
7
2
0
–1
–1
Температура замерзания, С
–4
–4
–3
–3
–3
Температура вспышки, С
174
175
Содержание метиловых эфиров, %
40,3
70,0
89,0
92,0
88,0
Таблица 3 – Влияние концентрации щелочного катализатора на характеристики
биотоплива.
Характеристика метиловых эфиров
Концентрация КОН, % (масс.)
подсолнечного масла
0
0,375
0,75
1,1
1,5
Плотность (20 С), кг/м3
Вязкость при (20 С),
мм2/с
906
884
880
880
880
29,63
8,08
6,49
6,52
6,59
6
Предлагаемый аппарат вихревого слоя:
1 – корпус; 2 –реакционная камера;
3 – индукционные обмотки; 4 –
ферромагнитные частицы; 5,6 –
штуцера ввода/вывода реакционной
смеси; 7 – кольцевая полость
охлаждения;
8,9
–штуцера
ввода/вывода охлаждающего масла.
Аппарат предназначен для производства
биодизельного топлива с получением
технического результата, заключающегося в
снижении
суммарных
энергозатрат
аппарата,
а
также
рациональной
организации реакционного пространства и
повышении
эффективности
функционирования
аппарата
вихревого
слоя.
Рис. 3 - Схема аппарата с вихревым
слоем ферромагнитных частиц
Планируемая
правовая
защита
предлагаемого аппарата: в настоящее время
подан патент на конструкцию.
7
Предполагаемая схема продажи установок
Сборка аппарата
с вихревым
слоем
ферромагнитных
частиц
Материалы и
комплектующие
Индукторы
Реакционная камера
Корпус и др.
РИСКИ
Правовая защита – патент
на конструкцию аппарата
вихревого слоя
Задержки с получением
разрешительной документации
(регистрационного
удостоверения, лицензии на
производство, декларации о
подтверждении качества )
Повышение
комплектующих
стоимости
Заказчик
Фермерские
хозяйства с
размером полей
порядка 120 млн. га.
ПРЕВЕНТИВНЫЕ МЕРЫ
Обращение в специализированные
компании, лаборатории ОАО
«Корпорация «Росхимзащита»
Постоянный поиск новых поставщиков и
материалов для изготовления
комплектующих
8