Способ непрерывного получения биодизельного топлива и устройство для его осуществления

Изобретение относится к получению биодизельного топлива из растительного или животного масел. Устройство содержит реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насосы высокого давления, вакуумный насос, холодильник и задерживающий сосуд. Дополнительно оно снабжено теплообменником, расположенным внутри резервуара для сырья, гравитационно-динамическим сепаратором, подключенным к задерживающему сосуду, регуляторами давления, расположенными в емкости для спирта и в задерживающем сосуде, а также линией предварительного прогрева, соединяющей выход реактора с регулятором давления, расположенным в резервуаре для спирта. Вакуумный насос и холодильник расположены на одной линии и соединены последовательно. Способ включает подачу спирта и сырья в реактор, подачу продуктов реакции в задерживающий сосуд, конденсацию в холодильнике и отсасывание паров спирта вакуумным насосом. Предварительно прогревают реактор, а подачу спирта ведут при давлении Р=(1÷8)Р_кр и температуре Т=(1÷1,8)Т_кр. Сырье нагревают в теплообменнике за счет теплоты продукта реакции, конденсацию и отсасывание паров спирта проводят одновременно, а разделение продукта реакции осуществляют в гравитационно-динамическом сепараторе. Изобретение позволяет упростить схему получения биодизельного топлива, снизить энергозатраты и продолжительность процесса. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области топливной энергетики и касается приготовления биодизельного топлива на основе растительных или животных жиров (масел), а также продуктов их этерификации (материалы из Википедии. Найдено в Интернет <httр://ru.wikipedia.org/wiki/Биодизель>).

Известен способ производства биодизельного топлива переэтерификацией триглицеридов растительного или животного происхождения (далее сырья) спиртом в сверхкритических условиях в реакторе непрерывного типа со стехиометрическим избытком спирта (см. Rodney J. Gleason, Albert S. Worrell, заявка US 2008/0221344 A1).

Указанный способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из резервуаров для спирта и сырья, насосов и реактора.

Недостатками этого способа и устройства при использовании его для производства биодизельного топлива являются наличие большого перечня энергоемкого оборудования и невозможность практического осуществления процесса разделения биодизельного топлива от глицерина и избыточного метанола.

Наиболее близким техническим решением является установка для непрерывного получения биодизельного топлива (Габитов Ф.Р., Газизов Р.А., Гумеров Ф.М., Усманов Р.А., Якушев И.А., Яруллин Р.С., пат. РФ ПМ №71117), которая содержит реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насосы высокого давления, вакуумный насос, холодильник и задерживающий сосуд.

В данном устройстве способ осуществляют путем подачи спирта и сырья в реактор, подачей продуктов реакции в задерживающий сосуд и отсасыванием паров спирта.

Недостатками этого способа и устройства при использовании его для производства биодизельного топлива являются: отсутствие линии предварительного прогрева, очистка продукта реакции от избыточного метанола осуществляется в два этапа (сложная конструкция установки), разделение продукта реакции происходит за счет естественного длительного процесса расслоения биодизельного топлива и глицерина, сложная конструкция задерживающего сосуда совмещенная с резервуаром для сырья.

Задачей изобретения является упрощение технологической схемы получения биодизельного топлива, уменьшение энергозатрат в технологическом процессе, сокращение продолжительности процесса получения биодизельного топлива.

Решение технической задачи достигается тем, что заявленное устройство для непрерывного получения биодизельного топлива, содержащее реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насосы высокого давления, вакуумный насос, холодильник и задерживающий сосуд, дополнительно снабжено теплообменником, расположенным внутри резервуара для сырья, гравитационно-динамическим сепаратором, подключенным к задерживающему сосуду, регуляторами давления, расположенными в емкости для спирта и в задерживающем сосуде, а также линией предварительного прогрева, соединяющей выход реактора с регулятором давления, расположенным в резервуаре для спирта, при этом вакуумный насос и холодильник расположены на одной линии и соединены последовательно.

Задача достигается тем, что в способе получения биодизельного топлива, включающем подачу спирта и сырья в реактор, подачу продуктов реакции в задерживающий сосуд, конденсацию и отсасывание паров спирта, осуществляют предварительный прогрев реактора, при этом подачу спирта в реактор ведут при давлении Р=(1÷8)P_кр и температуре T=(1÷1,8)T_кр, нагревание сырья осуществляют теплообменником за счет теплоты продукта реакции, процесс конденсации и отсасывания паров спирта осуществляют одновременно, а процесс разделения продукта реакции осуществляют в гравитационно-динамическом сепараторе.

На чертеже представлена схема устройства для получения биодизельного топлива, содержащего резервуар для спирта 1; реактор непрерывного типа 2; резервуар для сырья 3; задерживающий сосуд 4; холодильник 5; гравитационно-динамический сепаратор 6; вакуумный насос 7; насос высокого давления 8, 9; регулятор давления 10, 11; теплообменник 12; линия предварительного прогрева 13.

Способ осуществляется следующим образом.

Подготовительная работа включает предварительный прогрев реактора, а именно:

- открывают запорную арматуру между резервуаром для спирта 1, насосом высокого давления 8 и реактором непрерывного типа 2, включают насос высокого давления 8 и осуществляют перекачивание спирта через реактор непрерывного типа 2 при давлении Р=(0,5÷1)Р_кр.

- одновременно подается напряжение на магнезиальный кабель реактора для нагревания спирта до рабочей температуры Т=(1÷1,8)T_кр.

После чего открывают запорную арматуру между резервуаром для сырья 3, насосом высокого давления 9 и реактором непрерывного типа 2. Включают насос высокого давления 9, подают сырье в реактор непрерывного типа 2. Одновременно открывают запорную арматуру между реактором непрерывного типа 2 и задерживающим сосудом 4, а также между задерживающим сосудом 4, холодильником 5, вакуумным насосом 7 и резервуаром для спирта 1.

Образующийся продукт реакции переэтерификации сырья в среде сверхкритического спирта начинает поступать в задерживающий сосуд 4.

Из последнего вакуумным насосом 7 отсасывают избыточный спирт, находящийся в парообразном состоянии, который, попутно конденсируясь в холодильнике 5, начинает поступать в резервуар для хранения спирта 1.

В задерживающем сосуде 4 происходит накопление продукта реакции - глицерина и биодизельного топлива. По достижении заданного уровня открывают запорную арматуру между задерживающим сосудом 4 и гравитационным сепаратором 6.

Наличие линии предварительного прогрева реактора, теплообменником для подогрева сырья позволяет более эффективно использовать тепловую энергию различных потоков, уменьшает энергозатраты в технологическом процессе; расположение вакуумного насоса на одной линии с холодильником упрощает технологическую схему получения биодизельного топлива; гравитационно-динамический сепаратор работает без каких-либо дополнительных энергозатрат, т.к. скорость разделения в нем продукта зависит от скорости потока самого продукта, поступающего в задерживающий сосуд, благодаря чему сокращается продолжительность процесса получения биодизельного топлива.

1. Устройство для непрерывного получения биодизельного топлива, содержащее реактор непрерывного типа, резервуары для спирта и сырья, насосы высокого давления, вакуумный насос, холодильник и задерживающий сосуд, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено теплообменником, расположенным внутри резервуара для сырья, гравитационно-динамическим сепаратором, подключенным к задерживающему сосуду, регуляторами давления, расположенными в емкости для спирта и в задерживающем сосуде, а также линией предварительного прогрева, соединяющей выход реактора с регулятором давления, расположенным в резервуаре для спирта, при этом вакуумный насос и холодильник расположены на одной линии и соединены последовательно.

2. Способ непрерывного получения биодизельного топлива на устройстве по п.1, включающий подачу спирта и сырья в реактор, подачу продуктов реакции в задерживающий сосуд, конденсацию в холодильнике и отсасывание паров спирта вакуумным насосом, отличающийся тем, что осуществляют предварительный прогрев реактора, при этом подачу спирта в реактор ведут при давлении Р=(1÷8)Р_кр и температуре Т=(1÷1,8)Т_кр, нагревание сырья осуществляют теплообменником за счет теплоты продукта реакции, процесс конденсации и отсасывания паров спирта осуществляют одновременно, а процесс разделения продукта реакции осуществляют в гравитационно-динамическом сепараторе.