Способ непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области топливной энергетики и касается приготовления биотоплива на основе растительных или животных масел, а также продуктов их этерификации. Биотопливо может быть использовано во всех типах дизельных двигателей как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом. Способ непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива включает смешивание растительного масла и спирта, кавитационную обработку смеси. В процессе смешивания дозирование исходных компонентов осуществляется непрерывно посредством изменения количества подаваемого спирта и определении массового соотношения масло/спирт за счет контролируемого падения температуры рабочей жидкости в пределах Δt=8…10°C на входе и на выходе кавитатора. Устройство состоит из насоса, кавитатора, емкости для масла, емкости для спирта с щелочью, штокового дозатора, датчиков температуры ОВЕН ДТПL 011-0,5/1,5, прибора измерителя-регистратора ОВЕН ТРМ200, а также накопительной емкости отстойника для биотоплива. Технический результат состоит в обеспечении снижения энергозатрат на 20-30% за счет уменьшения количества технологических операций. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области топливной энергетики и касается приготовления биотоплива на основе растительных или животных масел, а также продуктов их этерификации. Биотопливо может быть использовано во всех типах дизельных двигателей как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом.

Известен способ получения биодизельного топлива по патенту [RU 2412236 С2, C11C 3/04, 15.12.2008], в котором рапсовое масло обрабатывают путем переэтерификации этиловым спиртом, при объемном соотношении 0,5-1,0:10-15 до гомогенного состояния. Полученную смесь направляют в реактор, в котором осуществляют переэтерификацию при температуре 250-280°C, давлении 15-20 МПа, в течение 5-10 минут, охлаждают смесь и подают в экстрактор. Затем осуществляют экстракцию диоксидом углерода в сверхкритических условиях при расходе диоксида углерода 20-35 л/ч, температуре 240-260°C и давлении 15-20 МПа. Полученную гомогенную смесь подают в первый сепаратор для отделения глицерина от целевого продукта при давлении 0,5 МПа и температуре 20-30°C. Целевой продукт подают во второй сепаратор для отделения этилового эфира жирной кислоты от диоксида углерода при давлении 0,2-0,3 МПа и температуре 5-10°C. Целевой продукт подают во второй сепаратор для отделения от диоксида углерода при давлении 0,1-0,15 МПа и температуре 10-20°C. Выделенный во втором сепараторе диоксид углерода целесообразно направлять на рецикл.

Недостатки вышеуказанного способа заключаются в том, что компонентом в качестве алкоголголятора используется этиловый спирт, при использовании которого наблюдается неполнота протекания реакции. Рабочая смесь подвергается высоким температурам, что приводит к повышенным энергозатаратам.

Известен способ получения биодизельного топлива по патенту [RU 2393006 C1, B01F 5/00, 29.12.2008], который включает смешивание растительного масла, спирта и катализатора, кавитационную обработку смеси до получения однородной эмульсии и разделение эмульсии на биодизель и глицерин, которое осуществляют воздействием центробежного поля. Затем полученный биодизель смешивают с дизельным топливом и отработанным моторным маслом в следующем объемном соотношении: биодизель до 50%, дизельное топливо до 65%, отработанное моторное масло до 5%. Смесь повторно подвергают кавитационной обработке с дальнейшей ее очисткой от механических примесей воздействием центробежного поля. Кроме того, после кавитационной обработки эмульсии перед ее разделением на биодизель и глицерин обеспечивают процесс перемещения эмульсии для завершения реакции этерификации.

Известно устройство для осуществления данного способа, включающее емкость с катализатором, емкость со спиртом, емкость с очищенным растительным маслом, накопительную емкость для биодизеля, насосы, дозаторы, кавитатор, центробежный очиститель, камеру смешивания, накопительную емкость для глицерина и биодизельного топлива.

По свойствам и признакам этот способ и устройство для его реализации наиболее близок с предлагаемым техническим решением и принят за прототип.

В качестве недостатков этого способа и устройства следует отметить: использование в процессе этерефикации метанолового спирта, что ухудшает протекание реакции, использование в конструкции установки нескольких дозаторов, которые усложняют процесс смешивания компонентов реакции, что приводит к увеличению потребляемых энергоресурсов.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат при производстве биотоплива и упрощение установки для его получения.

Поставленная задача достигается тем, что в процессе смешивания дозирование исходных компонентов осуществляется непрерывно посредством изменения количества подаваемого спирта и определения массового соотношения масло/спирт за счет контролируемого падения температуры рабочей жидкости в пределах Δt=8…10°C на входе и на выходе кавитатора; штоковый дозатор, соединенный посредством гидролинии с емкостью со спиртом с щелочью, установлен на корпусе кавитатора, с возможностью его регулировки для обеспечения непрерывного дозирования различного количества спирта, емкость для масла соединена гидролинией через насос с входным патрубком кавитатора, для подачи растительного масла с постоянным расходом, выходной патрубок кавитатора соединен с накопительной емкостью отстойником для биотоплива, при этом на гидролинии перед входным патрубком и после выходного патрубка установлены датчики температуры, соединенные в сеть с прибором измерителем-регистратором, для обеспечения контроля значений температуры смеси.

Предлагаемое изобретение поясняется схемой устройства для осуществления способа непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива фиг.1.

Устройство содержит насос 1 (фиг. 1), кавитатор 2, емкость для масла 3, емкость 4 для спирта с щелочью, штоковый дозатор 5, датчики температуры ОВЕН ДТПL 011-0,5/1,5, 6 и 7, прибор измеритель-регистратор 8 ОВЕН ТРМ200, а также накопительную емкость 9 отстойник для биотоплива.

Способ непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива осуществляется следующим образом.

Предварительно очищенное растительное масло смешивают со спиртом и небольшим количеством катализатора, например гидроокиси калия (KOH), в определенном соотношении в зависимости от типа используемого масла и спирта. Смешивание исходных компонентов происходит в кавитаторе проточного типа. В процессе смешивания дозирование исходных компонентов осуществляется непрерывно посредством изменения количества подаваемого спирта и определении массового соотношения масло/спирт, находящихся в пределах между максимально допустимым значением (6:1), и стехиометрическим значением для реакции этирификации растительных масел (9:1). Определение массового соотношения масло/спирт осуществляется за счет контролируемого падения температуры смеси в пределах Δt=8…10°C на входе и на выходе кавитатора. В этом диапазоне достигается наилучшее соотношение масло/спирт для конкртеного типа растительного масла, для конкретного спирта, катализатора и для данной в этот момент температуры исходных компонентов.

После кавитационной обработки смесь попадает в накопительную емкость-отстойник для биотоплива.

Устройство для осуществления способа непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива работает следующим образом.

Емкость для масла 3, в которую загружают растительное масло, соединена с насосом 1 посредством гидролинии, подключенной к входному патрубку кавитатора 2. При прохождении масла через кавитатор 2 в его эжекторной части создается разрежение. Под действием разряжения спирт подается из емкости 4 для спирта с щелочью через штоковый дозатор 5 в кавитатор 2, в котором происходит интенсивное смешивание всех компонентов и протекает реакция этерификации. Массовое соотношение масло/спирт устанавливается непрерывно в процессе дозирования компонентов изменением положения штока дозатора 5. В зависимости от показаний, датчиков температуры ОВЕН ДТПL 011-0,5/1,5 6 и 7, фиксирующих температуру, соединенных в сеть с прибором измерителем-регистратором 8, ОВЕН ТРМ200, который имеет функции вычисления разности измеряемых величин, и позволяют фиксировать значения смеси на входе и выходе кавитатора. При достижении момента контролируемого падения температуры смеси в пределах Δt=8…10°C обеспечивается наилучшее соотношение масло/спирт для конкретного типа растительного масла, спирта, катализатора и для данной в этот момент температуры исходных компонентов. Далее смесь попадает в накопительную емкость 9 отстойник для биотоплива.

Пример конкретного выполнения.

Заявляемый способ реализован с помощью устройства для непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива производительностью 600 л/час. Исходными сырьевыми компонентами для получения биотоплива являлись: рапсовое подсолнечное масло и спирт. Кроме того, в качестве катализатора использована гидроокись калия (KOH) в количестве 1% от массы используемого масла. Устройство содержит емкость для растительного масла объемом 0,3 м3, емкость для раствора спирта с щелочью объемом 0,2 м3, и накопительную емкость-отстойник для полученного биотоплива объемом 0,6 м3. Исходные компоненты попадают в кавитатор. Растительное масло через насос под давлением 4 кгс/см2. Спирт с щелочью подается через штоковый дозатор, установленный на корпусе кавитатора, в котором происходит интенсивное смешивание всех компонентов и начинает протекать реакция этерификации. Массовое соотношение масло/спирт устанавливается непрерывно в процессе дозирования компонентов изменением положения штока дозатора. В зависимости от показаний датчиков температуры ОВЕН ДТПL 011-0,5/1,5, фиксирующих температуру, соединенных в сеть с прибором измерителем-регистратором, ОВЕН ТРМ200, который имеет функции вычисления разности измеряемых величин, и позволяют фиксировать значения смеси на входе и выходе кавитатора. При достижении момента контролируемого падения температуры смеси в пределах Δt=8…10°C (определено экспериментально), обеспечивается наилучшее соотношение масло/спирт для конкретного типа растительного масла, спирта, катализатора и для данной в этот момент температуры исходных компонентов. Далее смесь попадает в накопительную емкость отстойник для биотоплива.

Применение предложенного способа и устройства для его осуществления позволит осуществлять непрерывное дозирование компонентов при производстве жидкого биотоплива, основанное на учете влияния разности температур смеси на входе и выходе кавитатора, при изменении количества подаваемого спирта и позволяет получить биотопливо с наилучшими эксплуатационными показателями, а также обеспечить снижение энергозатрат на 20-30% за счет уменьшения количества технологических операций.

1. Способ непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива, включающий смешивание растительного масла и спирта, кавитационную обработку смеси, отличающийся тем, что в процессе смешивания дозирование исходных компонентов осуществляется непрерывно посредством изменения количества подаваемого спирта и определении массового соотношения масло/спирт за счет контролируемого падения температуры рабочей жидкости в пределах Δt=8…10°С на входе и на выходе кавитатора.

2. Устройство для непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива, включающее емкость со спиртом, емкость с очищенным растительным маслом, накопительную емкость для биотоплива, насос, дозатор, кавитатор, отличающееся тем, что штоковый дозатор, соединенный посредством гидролинии с емкостью со спиртом с щелочью, установлен на корпусе кавитатора, с возможностью его регулировки для обеспечения непрерывного дозирования различного количества спирта, емкость для масла соединена гидролинией через насос с входным патрубком кавитатора, для подачи растительного масла с постоянным расходом, выходной патрубок кавитатора соединен с накопительной емкостью-отстойником для биотоплива, при этом на гидролинии перед входным патрубком и после выходного патрубка установлены датчики температуры, соединенные в сеть с прибором измерителем-регистратором, для обеспечения контроля значений температуры смеси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных компонентов, а именно для получения трехфазных пен, применяемых для глушения и освоения скважин. Смесительное устройство состоит из полого корпуса, с подводящим и отводящим патрубками, штока, связанного с разделительным поршнем, насадки конусной, установленной внутри диффузора, жестко связанного с полым корпусом.

Изобретение относится к устройству для смешивания жидкостей и может быть использовано в химической, пищевой нефтехимической и других отраслях промышленности для последовательного смешивания двух и более жидкостей в непрерывном потоке.

Изобретение относится к области производства эфиров азотной кислоты, используемых при получении баллиститных порохов, промышленных взрывчатых веществ и жидких унитарных топлив, конкретно к нитратору для получения жидких нитроэфиров.

Изобретение относится к смесительным устройствам для смешивания потоков жидкостей и может быть использовано в разных отраслях народного хозяйства, преимущественно в химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для смешивания и выравнивания состава жидкостей в резервуарах, преимущественно больших объемов, и может быть использовано в любых областях народного хозяйства, в том числе в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей промышленности и на нефтебазах, где требуется гомогенизация жидкостей различной плотности, склонных к расслоению состава.

Изобретение относится к смесительным устройствам и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для получения смесей определенного соотношения.

Изобретение относится к смешиванию текучих сред. Устройство содержит полый трубчатый основной корпус (41) для смешивания первой (G4) и второй (G5) текучих сред внутри него, первый впускной порт, предусмотренный в верхней по потоку части основного корпуса (41), через который протекает первая текучая среда (G4), способствующий смешиванию корпус (38) трубчатой формы, расположенный внутри основного корпуса (41) и имеющий продольную ось (С1), проходящую в направлении, согласованном с направлением потока первой текучей среды (G4), причем противоположные концы способствующего смешиванию корпуса оставлены открытыми, и второй впускной порт (45), предусмотренный в периферийной стенке основного корпуса, через который протекает вторая текучая среда (G5) в направлении наружной периферийной стенки способствующего смешиванию корпуса (38).

Изобретение относится к аппарату для смешивания трех адгезивных компонентов и набору для смешивания трех адгезивных компонентов, пригодных в качестве смесительного контейнера трехкомпонентного смешанного адгезивного средства, используемого, например, при хирургической или стоматологической операции (хирургическом или стоматологическом лечении).

Изобретение относится к устройствам для перемешивания, эмульгирования, гомогенизации жидких сред и может быть использовано для проведения и интенсификации гидродинамических физико-химических, тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и жидкость-газ».

Изобретение относится к смешивающим устройствам и может быть применено для смешения потоков текучей среды, в частности газов или жидкостей, в различных отраслях промышленности и преимущественно в нефтепереработке и нефтехимии, газовой и энергетической промышленности.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленности, в частности к системам, в которых происходит смешение жидких и газообразных потоков. Устройство смешения жидкости и газа содержит осевую цилиндрическую камеру смешения и расположенные концентрически вокруг нее внутренний и внешний цилиндрические корпуса, закрепленные между собой посредством внутренних фланцев. На одном конце внешнего цилиндрического корпуса выполнен внешний фланец для присоединения к трубопроводу подачи жидкости, а на другом его конце выполнен внешний фланец для отвода смеси, на боковой поверхности камеры смешения выполнены щелевые просечки, к внешнему цилиндрическому корпусу присоединен по касательной внешний патрубок для подачи газа, а внешний и внутренний цилиндрические корпуса соединены по касательной внутренним патрубком. Между камерой смешения и внутренним цилиндрическим корпусом размещен регулируемый клиновой затвор, выполненный в виде попарно сопряженных внутренних и внешних конических колец. Во внешнем патрубке для подачи газа установлена пористая керамическая мембрана. Изобретение обеспечивает стабильную работу устройства смешения в условиях естественного уровня пульсаций давлений входящих и выходящих потоков в открытых гидравлических сетях при минимальном уровне управляющих воздействий и достижение максимальной степени диспергации выходного потока метастабильной многофазной смеси, а также обеспечивает повышение технологичности изготовления устройства смешения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к смесителям, предназначенным для проведения различных тепло- и массообменных процессов в нефтехимической, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в которых требуется создание однородного поля концентраций и температур во всем объеме реакционной среды. Турбулентный реактор смешения включает цилиндрический корпус с патрубками для подачи реагентов, разделенный по длине чередующимися коаксиальными конфузорно-диффузорными элементами. Конфузорно-диффузорные элементы выполнены в каждом сечении, перпендикулярном оси их материальной симметрии, в виде сжатых овалов, длина периметров овалов равна периметру сечения цилиндрического корпуса. Продольная ось реактора может быть выполнена по спирали Архимеда или по винтовой линии. Большие оси овалов зауженных сечений смежных конфузорно-диффузорных элементов могут быть выполнены перпендикулярными друг к другу. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритных размеров турбулентного реактора смешения, повышение эффективности процессов перемешивания и диспергирования суспензий и эмульсий. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пищевой, химической, фармацевтической промышленности и предназначено для интенсивного смешивания как взаимно реагирующих, так и взаимно нереагирующих жидких сред с получением растворов, устойчивых эмульсий или суспензий, в частности суспензий твердых частиц, образующихся при реакции смешиваемых растворов. Смешиваемые среды пропускают одновременно через гидроакустический преобразователь под давлением, превышающим порог кавитации. Техническим результатом заявленного способа является ускорение процесса смешивания. 1 ил.

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для смешения гетерогенных смесей, и может быть использовано в нефтехимической, химической, газовой, нефтеперерабатывающей, коксохимической промышленности и других видах промышленности в процессах абсорбции и экстракции. Смеситель-турбулизатор содержит корпус, в котором выполнена сквозная полость, заполненная вставками. В средней части корпуса между вставками расположен обтекатель. Вставки выполнены в форме коаксиальных колец, при этом на внешней и внутренней поверхностях вставок выполнены канавки. Рядом стоящие вставки образуют плавно сужающийся вход и плавно расширяющийся выход. Технический результат заключается в увеличении значений коэффициентов турбулентной диффузии в каналах для обеспечения процесса смешения и дробления капель на протяжении одного-трех калибров трубопровода за смесителем. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, предназначено для пульсационного интенсивного безбарботажного перемешивания и суспендирования твердых материалов в жидкости и может применяться на предприятиях химической, пищевой, фармацевтической промышленности, а также в производстве цветных, редких, редкоземельных и радиоактивных соединений. Гидропневматическое устройство аппарата пульсационного перемешивания содержит рабочую камеру, коаксиально которой установлены внешняя и, открытая снизу, средняя обечайки, а также размещенный внутри рабочей камеры напорный патрубок со штоком внутри. К нижней части штока, установленного с возможностью продольного осевого перемещения, прикреплено седло всасывающего клапана, а в верхней части штока установлен колпак таким образом, что при нижнем положении штока верхний край напорного патрубка расположен выше нижнего края колпака. Днище рабочей камеры выполнено с центральным отверстием под седло всасывающего клапана и расположено вне полости внешней обечайки. Крышки рабочей камеры и средней обечайки оснащены импульсными патрубками. В стенках и днище внешней обечайки выполнены сопла. Соотношение диаметров рабочей камеры и средней обечайки к диаметру аппарата равно 0,16-0,18 и 0,24-0,26 соответственно. Изобретение обеспечивает увеличение эффективности перемешивания по всему объему аппарата при снижении расхода энергии, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства. 2 ил.

Изобретение относится к гомогенизирующим клапанам. Технический результат заключается в уменьшении энергозатрат при том же самом выходе волокнистого продукта и уменьшении износа компонентов клапана. Гомогенизирующий клапан (1) содержит корпус (2) клапана, два поршня, две кольцевые камеры, кольцевую проходную и нажимную головки и сборный элемент. Первый поршень расположен в сквозном отверстии корпуса клапана. Второй поршень расположен в сквозном отверстии и выполнен заодно с первым поршнем. Первая кольцевая камера размещена между корпусом клапана и первым поршнем, причем вход текучей среды высокого давления захватывает камеру для передачи в нее текучей среды высокого давления. Вторая кольцевая камера размещена между корпусом клапана и вторым поршнем, причем выход текучей среды захватывает камеру для приема из нее жидкости низкого давления. Кольцевая проходная головка размещена между первой и второй кольцевыми камерами. Кольцевая нажимная головка выполнена за одно целое с первым и вторым поршнями с образованием сборного элемента, выполненного с возможностью осевого перемещения в сквозном отверстии корпуса клапана так, что нажимная головка определяет с проходной головкой промежуточное пространство для прохода текучей среды от первой камеры во вторую камеру. Сборный элемент выполнен с возможностью вращения за счет нижнего зубчатого профиля, входящего в зацепление с зубчатым инструментом. Участок около промежуточного пространства для прохода является двухсторонним, то есть предусматривает возможность менять местами проходную головку и нажимную головку. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области топливной энергетики и касается приготовления биотоплива на основе растительных или животных масел, а также продуктов их этерификации. Биотопливо может быть использовано во всех типах дизельных двигателей как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизтопливом. Способ непрерывного дозирования компонентов при производстве жидкого биотоплива включает смешивание растительного масла и спирта, кавитационную обработку смеси. В процессе смешивания дозирование исходных компонентов осуществляется непрерывно посредством изменения количества подаваемого спирта и определении массового соотношения маслоспирт за счет контролируемого падения температуры рабочей жидкости в пределах Δt8…10°C на входе и на выходе кавитатора. Устройство состоит из насоса, кавитатора, емкости для масла, емкости для спирта с щелочью, штокового дозатора, датчиков температуры ОВЕН ДТПL 011-0,51,5, прибора измерителя-регистратора ОВЕН ТРМ200, а также накопительной емкости отстойника для биотоплива. Технический результат состоит в обеспечении снижения энергозатрат на 20-30 за счет уменьшения количества технологических операций. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх