В этой статье мы рассмотрим производство биодизеля с помощью технологической линии GlobeCore, в которой функцию реактора выполняет аппарат вихревого слоя типа АВС. Эта технологическая линия может использоваться для производства биодизеля из самого разного сырья, начиная от растительных масел и заканчивая животными жирами.
С точки зрения экологии интерес представляет использование для производства биодизеля различных отходов, утилизация которых связана с рядом неудобств. К таким отходам, например, принадлежат пережаренное растительное масло, которое образуется в большом количестве в различных пекарнях и ресторанах, а также кислые куриные жиры. Именно на примере последних мы рассмотрим процесс получения биодизеля по технологии GlobeCore.
Как образуется куриный жир и что с ним делать
Куриный жир образуется в больших количествах при убое сельскохозяйственной птицы или при глубокой переработке тушек на птицефабриках. Эти отходы могут использоваться при производстве кормов для домашних животных с целью усиления вкусовых качеств готовой продукции, но иногда нелегально выбрасываются или смываются вместе со сточными водами, загрязняя водоемы и почву.
Ситуацию можно изменить, если вспомнить, что куриные жиры могут быть отличным сырьем для производства биодизельного топлива. При этом они не требуют дополнительной очистки, как растительные масла, и обходятся намного дешевле.
Производство биодизеля — суть технологии
Рассмотрим технологию производства биодизеля. Чтобы получить биодизельное топливо, необходимо в глицериновых эфирах, входящих в состав куриного жира, глицерин заменить спиртом. Такая замена происходит во время реакции переэтерификации (переэтерификация жиров). В результате образуется метиловый эфир, то есть необходимый нам биодизель, и глицерин, который используется в фармацевтической и лакокрасочной промышленности.
Компанией GlobeCore разработан комплекс для производства биодизельного топлива из куриного жира, который может использоваться как непосредственно на птицефабриках, так и представителями частного бизнеса, заинтересованными в получении биодизеля из дешевого сырья. Нами реализованы новые технологии и конструкторские решения, которые позволили сделать комплекс компактным и оптимизировать производство биодизеля.
Оборудование для производства биодизеля
Рассмотрим производство биодизеля с помощью этого комплекса детальнее. Комплекс состоит из нескольких блоков:
- блока дозировки и предварительного смешивания;
- блока переэтерификации;
- блока разделения;
- и блока очистки.
Блок дозировки и предварительного смешивания включает в себя гидродинамическую кавитационную установку. Смеситель установки выполнен в виде инжектора, который заканчивается турбулизатором. Насос подает предварительно нагретый куриный жир в смеситель. В инжекционной камере смесителя создается давление ниже атмосферного и возникает разрежение, за счет которого спирт и катализатор в необходимых пропорциях всасываются в смеситель. Проходя турбулизатор смесителя компоненты соединяются в единый поток и поступают в блок переэтерификации.
Блок переэтерификации состоит из аппарата вихревого слоя — устройства, в котором с помощью индуктора в рабочей камере создается вращающееся электромагнитное поле. Под действием этого поля в камере по сложным траекториям движутся ферромагнитные частички, которые соударяются между собой, со стенками камеры и с частицами обрабатываемого вещества. За счет непосредственных ударных воздействий, электромагнитной обработки и возникающей кавитации в рабочей камере аппарата происходит микродисперсное смешивание и окончание реакции переэтерификации, которая длится считанные секунды. Это основное отличие линии GlobeCore от «бочковых» технологий. Реакция протекает быстро и не требует ускорения за счет введения излишка метанола, который затем нужно отгонять с помощью дополнительного оборудования.
Рисунок 1 — Аппараты вихревого слоя — реакторы для технологических линий по производству биодизельного топлива
После окончания реакции переэтерификации полученная смесь непрерывно поступает в разделительную емкость. Более тяжелый глицерин оседает вниз, а более легкий биодизель – поднимается вверх. После разделения обе фракции откачиваются разными насосными группами. Глицерин поступает во внешнюю емкость на хранение, а биодизель проходит через блок очистки. Очистка необходима потому, что катализатор только ускоряет химическую реакцию переэтерификаци и не принимает в ней участие. И если оставить его в топливе, то это приведет к коррозии двигателя. Остатки катализатора удаляются при прохождении биодизельного топлива через слой специального адсорбента. Если кислотность куриного жира высока, то для максимального извлечения биодизеля из исходного сырья реакция переэтерификаци проводится в две стадии. На выходе мы получаем готовое биодизельное топливо с хорошей воспламеняемостью и высоким цетановым числом для использования в дизельных двигателях.
Таким образом, применение технологий GlobeCore позволяет одновременно наладить переработку опасных для экологии отходов птицефабрик и сократить количество вредных выбросов от автомобилей с дизельными двигателями за счет применения альтернативного топлива.
Процессы в рабочей камере аппарата вихревого слоя
Как было отмечено выше, в качестве реактора при производстве биодизеля по технологии GlobeCore используется аппарат вихревого слоя. В рабочей камере этого устройства протекают физические и химические процессы, которые позволяют в потоке производить различные действия с исходными компонентами. Рассмотрим эти явления:
- Акустические волны и кавитация – ускоряют массообменные процессы.
- Каждая ферромагнитная частичка является своеобразным микроэлектролизером, за счет непрерывной работы которого рабочая камера аппарата насыщается ионами различной полярности, что позволяет ускорять химические реакции.
- Магнитострикция ферромагнитных частиц, которая возникает при их перемагничивании. Линейные размеры частиц меняются с большой частотой, в результате чего формируются силовые импульсы большой силы, которые интенсифицируют химико-диффузионные процессы.
- Кумулятивное воздействие магнитострикционных импульсов, кавитации, индукционных токов, микродуг, быстрого движения ферромагнитных частиц и других факторов на несколько порядков увеличивает поверхность взаимодействия (поверхность раздела фаз). Наблюдается рост поверхностной энергии, за счет которого происходит резкое ускорении процессы переэтерификации.
Применение аппарата вихревого слоя в качестве реактора при производстве биодизельного топлива также позволяет снизить концентрацию катализатора и проводить переэтерификацию при более низкой температуре реакционной смеси.
Преимущества аппаратов вихревого слоя в процессе производства биодизельного топлива
Теперь немного о преимуществах самих аппаратов. Аппараты вихревого слоя – компактное оборудование, которое легко может встраиваться в уже действующие комплексы по производству биодизельного топлива с целью их модернизации, заменяя габаритные емкости и неэнергоэффективные механические мешалки. Аппарат вихревого слоя может работать в потоке, а потребляемая мощность в зависимости от модели (АВС-100 или АВС-150) составляет 4,5 и 9,5 кВт соответственно. При этом аппараты просты в обслуживании и эксплуатации, а срок их службы составляет десятки лет.
Для получения дополнительной информации или консультации технических специалистов GlobeCore воспользуйтесь контактами из соответствующего раздела сайта.