Меню Закрыть

Топливо из рапса: Биодизель — Википедия – БИОДИЗЕЛЬ: переводим двигатели на… рапс — OilWorld.ru

Биодизельное топливо: свойства, плюсы и минусы

Биодизельное топливо уже достаточно давно у всех на слуху. Однако далеко не каждый человек может разъяснить, в чем же заключается разница между обычной соляркой и биодизелем, Данная статья развеет мифы и даст четкое представление о способах и этапах синтеза биодизельного топлива, а также о его недостатках и преимуществах.

В странах Запада идея производства топлива из возобновляемых ресурсов чрезвычайно популярна. В России биодизельное топливо остается экзотикой. И такое положение дел сохранится, скорее всего, до того момента, пока не истощатся запасы нефти. А это произойдет, по прогнозам ученых, не менее чем через сто лет.

Сырье для производства биодизельного топлива

Производство биодизельного топлива

Исходным сырьем для производства такого топлива могут служить очень многие сельскохозяйственные культуры. В зависимости от климатического пояса это может быть соя, семена кукурузы и подсолнечника, рапс. И это далеко неполный список. Некоторые умельцы умудряются наладить производство биодизельного топлива в домашних условиях из остатков подсолнечного масла.

Рапсовые культуры являются наиболее подходящими, так как они быстро растут и не прихотливы к погодным и другим условиям. Но в последнее время активно обсуждается возможность производства топлива из водорослей. По предварительным оценкам, такое сырье в недалеком будущем потеснит рапсовые культуры. Это обусловлено тем, что для выращивания водорослей нет необходимости занимать посевные площади. Кроме того, результат будет иметь и лучшие технико-экономические показатели.

Свойства биодизельного топлива

Технология производства

Как и при организации любого технологического процесса, в самом начале осуществляется входной контроль поступающего исходного сырья. В данном случае осуществляется выборочная проверка зерен. По качеству семян судят о качестве всей партии поставки.

Следующий этап – получение масла. Для чего сырье отправляют на маслобойку. Жмыхи, полученные после выдавливания масел, не выбрасываются, используются для производства корма для скота.

Масла подвергается последующей обработке (так называемая этерификация). Она заключается в обогащении масла метиловыми эфирами. Общее содержание данных веществ по всему объему должно быть не менее 96 %.

Суть технологии довольно простая: необходимо добавить метанол и активатор химических процессов (любая щелочь). Источником метанола обычно служат древесные опилки. Однако можно и упростить задачу. Вместо того, чтобы выделять метанол, можно разбавить масло необходимым количеством изопропилового спирта или этанола.

Для протекания процессов этерификации необходимо нагреть масло до высоких температур. По времени это занимает обычно до двух часов. При этом необходимо постоянно наблюдать за процессом и не отвлекаться: даже незначительное повышение температуры может привести к воспламенению масла.

О завершении химической реакции свидетельствует получение глицеринового осадка на дне и образование двух слоев в емкости. Поэтому желательно, чтобы для этих процессов использовалась прозрачная емкость: в таком случае визуально можно безошибочно определить, когда процесс завершен, что избавит от необходимости последующих доработок и предотвратит получения брака.

Сравнительная характеристика

Свойства биодизеля

Биотопливо обладает поистине удивительными свойствами. Так, обыкновенная поваренная соль в 10 раз более токсичная по сравнению с биодизелем.

Также следует отметить и чрезвычайно высокую температуру воспламенения биотоплива – 150 градусов против 50 градусов по Цельсию у обычного бензина. Данное обстоятельство делает биодизель значительно более безопасным при транспортировке и хранении.

При сжигании такого топлива не образуется неприятных запахов. Вместо привычной вони чувствуется приятный аромат заморских растений.

Применение биодизеля не ухудшает рабочих характеристик силового агрегата: мощность и крутящий момент не меняются. При этом еще и увеличивается срок полезной эксплуатации ДВС.

Заправка автомобиля

Варианты использования биотоплива

Подобное топливо допускается заливать в бак автомобиля. При этом оно ничуть не уступает традиционному дизелю, а по некоторым параметрам даже и превосходит таковой. Многие владельцы авто и тяжелой техники (грузовики, комбайны, спецтехника) не могут отважиться на такой шаг. Но по многочисленным свидетельствам водителей биодизельное топливо не причиняет вреда двигателю и не загрязняет систему впрыска.

Иногда биодизель смешивается в определенных пропорциях с традиционными видами топлива и заливается в бак транспортного средства. Подобный опыт еще недостаточно хорошо изучен. Но, судя по отзывам, такая методика также имеет право на жизнь.

Транспортировка биодизельного топлива

Преимущества биодизельного топлива

Самое главное преимущество – использование в качестве исходного сырья возобновляемых ресурсов, что в перспективе может обеспечить энергетическую безопасность всего мира. Несмотря на бурный рост популярности транспортных средств на электрической тяге, двигатель внутреннего сгорания еще очень долго будет играть решающую роль в мировой экономике. Да вряд ли крупные океанские корабли даже в отдаленной перспективе смогут быть переведены на электрическую тягу. Потенциальными производителями биодизельного топлива в нашей стране являются фермерские хозяйства и колхозы. Ведь обеспеченность топливо данных субъектов – чрезвычайно острый вопрос в преддверии посевных кампаний. Если оснастить хозяйства необходимым технологическим оборудованием и предоставить специалистов, то они вполне могли бы выйти на самообеспечение топливом. Это мероприятие положительно сказалось бы на динамике роста цен. В результате этого комплекса мер существенно возрастет конкурентоспособность предприятия.

Немаловажной особенностью биодизельного топлива является то, что оно производится из растительного сырья. Причем взращивание этих культур не истощает землю, а положительно сказывается на ее плодородности. Так, для производства топлива могут использоваться арахисовое, рапсовое, горчичное, рапсовое, соевое и другие масла. Появляются сообщения о попытках производства биодизеля из животных жиров. Только вот пока не совсем понятно, насколько это экономически целесообразно.

Недостатки биодизеля

Основным минусом биодизельного топлива является его высокая себестоимость. Пока цена на нефтепродукты явно более конкурентная по сравнению с этим инновационным продуктом. Еще один значительный недостаток – маленький срок годности готового к применению биотоплива: если в течение трех месяцев его не использовать по назначению, то топливо придет в негодность (разложится). И завершающий аккорд – необходимость изымать из оборота значительные посевные площади, пригодные для выращивания продовольственной продукции. В условиях дефицита продовольствия на планете это обстоятельство постепенно приобретает все большее значение.

Локомотив на биодизельном топливе

Воздействие на экологию

Удивительно, но данный вид топлива абсолютно безвреден для природы и его попадание в окружающую среду не вызывает никаких негативных последствий для флоры и фауны. Этого не скажешь о нефти и нефтепродуктах. Общеизвестным является тот факт, что всего лишь один литр бензина или топлива загрязняет не менее миллиона литров воды в мировом океане и приводит к гибели множества живых организмов и микроорганизмов. Одним из важнейших свойств биодизельного топлива является его быстрый период распада: в течение одного месяца микроорганизмы уничтожат практически весь объем топлива. Таким образом, если перевести речной и морской виды транспорта на инновационное топливо, то вредные последствия аварий и утечек дизеля можно свести к минимуму.

Выбросы вредных веществ в атмосферу

Пониженное количество выбросов углекислого газа при сгорании – большой плюс биодизельного топлива. По заверениям научных сотрудников, которые занимаются данными вопросами, объемы выбросов CO2 при сжигании биодизеля не превышают объемов переработки углекислого газа теми растениями, которые послужили источником сырья для производства топлива на протяжении всего жизненного цикла.

И все же выбросы при сгорании топлива имеют место. Именно поэтому называть биодизель экологически чистым видом топлива не совсем корректно. Хотя некоторые полагают, что объемы выработки углекислого газа настолько малы, что ими можно пренебречь. Это утверждение весьма спорное.

Преимущества биодизельного топлива

Технические характеристики

Сера считается вредной примесью и служит основным источником загрязнения окружающей среды при сгорании. Исходное минеральное углеводородное сырье (нефть) для производства традиционных видов топлива содержит довольно много фосфора. Этот загрязнитель удаляется всеми доступными способами. Следует сказать, что современные технологии позволяют проводить очистку весьма эффективно. И все бы хорошо. Да вот только при снижении концентрации фосфора резко падают антифрикционные свойства вещества. В отличие от обычного топлива, биодизельное не нуждается в проведении очистки по фосфору, так как его там практически нет. Биодизель обладает очень хорошим антифрикционным воздействием при попадании на трущиеся поверхности в месте контакта.

Реальный случай, который попал в книгу рекордов Гиннеса: трак (грузовой магистральный автомобиль) проехал значительно более одного миллиона километров на биодизельном топливе с двигателем от производителя. Звучит просто фантастически, но это правда. Дело в том, что при использовании такого топлива последнее осуществляет еще и функцию сказки трущихся частей. Это приводит к тому, что износ изделий происходит значительно позже. Существенное увеличение полезного срока эксплуатации изделий – важное направление повышения эффективности экономической деятельности субъектов хозяйствования.

Безопасность при хранении

Важная (с точки зрения обеспечения безопасности при организации хранения запасов топлива) характеристика – температура вспышки. Если топливо воспламеняется при низкой температуре – это огромный минус. Плюс биодизельного топлива заключается в том, что значение температуры воспламенения — не менее 150 градусов. При работе с биодизелем не следует пренебрегать техникой безопасности и допускать халатность при исполнении обязанностей. Данный вид топлива, возможно, имеет чуть меньшую взрывоопасность по сравнению с бензином или соляркой, но все же представляет большую угрозу.

Подведение итогов

Биодизель – это очень перспективный вид топлива. В США и странах Запада оно активно используется на протяжении уже более чем двадцати лет, но в России ему уделяется мало внимания. Виной тому является высокая себестоимость изготовления биодизеля.

При сгорании биодизельное топливо практически не выделяет вредных веществ, что положительно сказывается на состоянии окружающей среды. Производство является безотходным, так как все что остается от растительных волокон после выжимки масел, отдается на корм животному скоту.

Медленно, но верно спрос на биодизель растет. Это привлекает инвесторов со всего мира. В ближайшей перспективе прогнозируется бурный рост показателей производства биотоплива.

Возможности рапса как альтернативы дизельному топливу

Возможности рапса как альтернативы дизельному топливу

Для замены дизельного топлива могут быть использованы растительные масла. В Германии большие надежды в этом отношении возлагаются на рапс. Для использования топлива, получаемого из растительного сырья, рассматривают два пути. Один из них предполагает этерификацию растительных масел до кондиций дизельного топлива, а второй- модифицирование дизельного двигателя таким образом, чтобы при сгорании сырого масла в нем не образовывался вредный для работы нагар.

На автомобильном транспорте первый путь уже реализуется. Топливо Biodiesel, представляющее собой рапсовый метиловый эфир (RME), уже отпускается более чем на 800 заправочных колонках Германии. Поскольку RME является чрезвычайно агрессивной жидкостью, топливные баки, топливопроводы и другие элементы, соприкасающиеся с ним, должны иметь специальное исполнение, стойкое к RME.

Поставки растительного сырья ограничены посевными площадями, спецификой сельского хозяйства, а также возможностями переработки. Ожидается, что в 2005 г. потребление в качестве топлива рапсового масла и RME вместе составит 2,2 % общего потребления дизельного топлива автотранспортом. До 2020 г. эта доля может вырасти лишь до 4 %.

Разработка специальных двигателей маловыгодна. Низкий потенциал растительного сырья по сравнению с абсолютным потреблением дизельного топлива является причиной того, что на автомобильном транспорте целесообразнее использовать RME в обычных дизелях, а не сырое масло в специальных двигателях.

На железнодорожном транспорте это граничное условие неприемлемо. Абсолютное потребление дизельного топлива здесь значительно меньше, чем на автомобильном транспорте. Так, в 1995 г. оно составило 3,3 % потребления на автотранспорте, включая расход в устройствах обогрева. Ответ на вопрос о предпочтительности RME или сырого рапсового масла на железнодорожном транспорте также будет иным, чем на автомобильном.

Поиски новых источников энергии имеют целый ряд причин, а именно:

  • ограниченность запасов обычных источников;
  • зависимость от стран — экспортеров нефти;
  • парниковый эффект, который обусловлен поступлением в атмосферу двуокиси углерода;
  • загрязнение атмосферы выхлопными газами.

Наряду с этим рост потребности в растительном сырье для изготовления топлива может повысить доходность сельского хозяйства.

Процесс изготовления рапсового масла делится на два этапа — первичный отжим из семян и вторичный из жмыха. С помощью последующей экстракции остаточное содержание масла в жмыхе может быть дополнительно понижено. После отжима масло фильтруют и обезвоживают, очищают от кислотных компонентов и осадка, а затем осветляют.

Для производства RME требуются дополнительные затраты на этерификацию. Диапазон температур этерификации в зависимости от способа составляет 20 — 100  °C.

Рапсовое масло изготавливают на децентрализованных маслозаводах (без экстракции) и на централизованных. В Германии сейчас работают в общей сложности 80 децентрализованных и 12 централизованных заводов. Дальнейшая переработка масла в RME возможна лишь в специальных этерификационных установках. В настоящее время топливо Biodiesel выпускают восемь немецких фирм, две из которых работают за границей.

Сравнение дизельного топлива, рапсового масла и RME

Дизельное топливо может сгорать в двигателях с непосредственным впрыском или же в предкамерных и вихрекамерных. Непосредственный впрыск применяется в двигателях высокой мощности. Удельный расход топлива при этом способе впрыска ниже, чем при двух других. В то же время сгорание топлива в двух последних случаях лучше, т. е. в выхлопе содержится меньше вредных веществ.

Рапсовое масло и RME отличаются от дизельного топлива температурой кипения. У дизельного топлива она равна приблизительно 100 °C, у RME около 320 °C. У рапсового масла температура кипения тоже выше, чем у дизельного топлива. При низкой нагрузке дизеля (в том числе на холостом ходу) температура поршня снижается. Рапсовое топливо, имеющее повышенную температуру кипения и осевшее на охладившемся поршне, уже не испаряется и не воспламеняется при смешивании с воздухом. Несгоревшее топливо поршневыми кольцами перемещается вниз, попадает в картер, где смешивается со смазочным маслом. В результате этого масло разжижается попадающим в него RME, что в дальнейшем может привести к выходу дизеля из строя. При использования в качестве топлива рапсового масла его попадание в смазочное масло приводит к образованию в картере резинообразной субстанции. В связи с этим заменять масло в двигателях, работающих на рапсовом топливе, приходится чаще.

По своим свойствам рапсовое масло имеет большие отличия от дизельного топлива. Это прежде всего относится к вязкости, которая является важнейшим параметром, определяющим качество распыления и сгорания топлива. Вязкость масла может быть понижена нагреванием или разжижением путем добавления дизельного топлива. Рапсовое масло, будучи более вязкотекучим, чем дизельное топливо, при использовании в качестве топлива должно быть достаточно теплым. При слишком низких температурах оно требует подогрева.

Рапсовое масло не может длительно использоваться в обычных дизелях с непосредственным впрыском, так как оно полностью не сгорает. Результатом этого, кроме смешивания со смазочным маслом, являются продукты коксования, откладывающиеся на форсунках, поршнях и поршневых кольцах. В предкамерном и вихрекамерном двигателях длительное использование рапсового масла возможно, так как в этом случае оно дополнительно подогревается перед воспламенением, что способствует лучшему смешиванию с воздухом и более полному сгоранию.

Существуют возможности в дизеле с непосредственным впрыском таким образом изменить конструкцию поршней, головки цилиндров и форсунок, чтобы стало возможным длительное использование в качестве топлива растительных масел. Помимо этого могут быть разработаны специальные двигатели с непосредственным впрыском, предназначенные для работы на рапсовом масле. В таких двигателях должно быть предусмотрено следующее:

  • температура поршня значительно выше, чем в обычных дизелях;
  • ограничена возможность проникновения несгоревшего топлива в смазочное масло;
  • обеспечен более высокий КПД по сравнению с обычным дизелем.

 

 

Благодаря процессу этерификации RME по характеристикам оказывается значительно ближе к дизельному топливу. Это топливо может применяться на любых типах дизелей. Поскольку все дизели, как правило, оптимизированы по использованию дизельного топлива, то переходу на RME должна предшествовать дополнительная калибровка системы впрыска, улучшающая сгорание топлива.

Энергетические показатели

При рассмотрении вопроса об энергобалансе топлива следует учитывать не только энергию, выделяющуюся при сгорании, но и затраченную на его производство и подготовку.

В затраты энергии на получение рапсовых семян следует включать доли, приходящиеся на уборку урожая, обработку полей и внесение удобрений.

Для получения RME требуется еще больше энергии, так как она дополнительно расходуется на этерификацию. Кроме того, в связи с ограниченным числом перерабатывающих предприятий имеют место повышенные транспортные расходы.

Оценки энергетического баланса при производстве рапсового масла и RME в разных источниках различны. Прежде всего это связано с разной оценкой эффекта утилизации отходов. Так, например, рапсовая солома может рассматриваться как дополнительный источник энергии. Жмых и экстракционный остаток могут быть использованы в качестве компонентов белкового корма для животных. При производстве RME в качестве побочного продукта образуется глицерин. Здесь энергобаланс значительно улучшается, если для глицерина находится оптимальное применение.

При оценке энергобаланса для дизельного топлива также учитывают затраты на изготовление, доставку и подготовку. И в этом случае результаты оценки различаются.

RME по сравнению с дизельным топливом имеет более низкую теплоту сгорания. Это значит, что при сжигании равных количеств RME и дизельного топлива мощность, реализованная при использовании рапсового топлива, будет меньше. При одной и той же мощности расход RME будет на 10 % выше (по объему), чем дизельного топлива.

У рапсового масла также теплота сгорания ниже, чем у дизельного топлива. Расход его в большой степени зависит от характеристик двигателя. В современных предкамерных двигателях он особенно велик. В специально доработанных двигателях потребление масла такое же, как и дизельного топлива. Если рассматривать двигатели, специально сконструированные для работы на растительных маслах, то у них расход значительно ниже, чем дизельного топлива у современных двигателей сравнимой мощности.

Вредные выбросы

Использование растительных видов топлива необходимо для того, чтобы уменьшить выброс в атмосферу двуокиси углерода. При сгорании рапсового топлива выделяется такое количество СО2, которое было потреблено из атмосферы растением за весь период его жизни. В то же время не следует упускать из виду дополнительные выбросы углекислого газа, связанные с использованием транспортных средств, а также сельскохозяйственной техники, работающей в основном на дизельном топливе. При изготовлении RME особенно велики дополнительные выбросы СО2, так как этот процесс связан с использованием метанола и расходом энергии.

Рапсовое топливо снижает выбросы углекислого газа в атмосферу, однако считать его экологически чистым было бы неправильно. В отношении выбросов СО2 рапсовое масло более экологично, чем RME.

При исследовании других компонентов вредных выбросов рассматривались различные виды подвижного состава (легковые и грузовые автомобили, тягачи, тепловозы и др.). При этом использовались различные методы исследования, которые зависят от характера эксплуатации подвижного состава и выбираемой в связи с этим точки на характеристике зависимости частоты вращения от крутящего момента. Для автомобильного транспорта используют, как правило, исследование по 13 пунктам.

Для железнодорожного подвижного состава применяют метод ISO-F, предусматривающий проверку по трем пунктам, так как здесь для рассмотрения берут только три режима — полной нагрузки, неполной и холостого хода. Для всех видов подвижного состава устанавливают единые условия эксплуатации, при которых время работы распределяется следующим образом: в режиме холостого хода 60 %, при полной нагрузке 25 % и при частичной 15 %. Результаты исследований нередко нельзя сравнивать из-за различия применяемых методик.

Для автотранспорта лимитируются следующие компоненты выбросов: окись углерода СО, углеводороды СН, окислы азота NOX и сажа. Если здесь оценивать результаты частичного перехода на рапсовое масло или RME, то существенный выигрыш будет только по выбросам сажи. По окислам азота наблюдается увеличение выброса. Применение окисляющего катализатора при использовании RME значительно снижает выбросы СО, СН и сажи.

Для железнодорожного подвижного состава в настоящее время еще нет предельных норм выбросов, установленных государственным законодательством. Существует лишь закон железных дорог Германии (DBAG), согласно которому выбросы следует исключать или снижать до минимального уровня. Разработаны также рекомендации МСЖД, которые и послужили основой для создания методики проверки ISO-F. Согласно им предусмотрены следующие предельные нормы в граммах на киловатт-час: для СО — 3, СН — 0,8, NOX — 12. Для оценки содержания в выхлопе сажи используется число Боша. Нормами для сажи предусмотрена выраженная в этих единицах величина 1,6 — 2,5.

В области железнодорожного подвижного состава существует тенденция к использованию двигателей с более низким выхлопом, имеющих пониженную частоту вращения и увеличенный срок службы. Однако здесь важен также расход топлива. Оптимизация дизелей по величине расхода ведет к увеличению в выхлопе окислов азота. В этом отношении рапсовое топливо наименее пригодно для решения проблемы. Из недостатков следует назвать также повышенный уровень шума от двигателей, работающих на рапсовом масле или RME.

Одним из преимуществ топлива на базе рапса является пониженное содержание в выхлопе окислов серы.

Финансовый аспект и перспективы

Рассмотренные соображения говорят не в пользу внедрения растительных масел вместо дизельного топлива.

Цена RME близка к цене дизельного топлива. На заправочных станциях Германии 1 л RME обычно на 3 пфеннига дешевле дизельного топлива. Эта разница в ценах в настоящее время уже компенсируется увеличением объема продажи.

Рапсовое масло должно быть дешевле RME из-за более простой технологии изготовления. Однако практика показывает, что в чистом виде рапсовое масло в виде топлива используется в небольшом объеме. Рост его потребления возможен лишь с появлением большого числа специально разработанных двигателей. Пока изготовителей таких двигателей очень мало, поэтому они чрезвычайно дороги.

Топливо из растительного сырья освобождено от налога на минеральные масла, если оно не используется в смеси с дизельным. За счет этого налога дизельное топливо стало дороже на 6 пфеннигов за 1 л. Перспективы широкого распространения рапсового топлива зависят в значительной степени от того, будет ли освобожден от налога железнодорожный транспорт, как это имеет место с воздушным и водным. Кроме того, важен обсуждаемый Комиссией ЕС вопрос о перспективах налогообложения топлива из растительного сырья.

Большое значение для внедрения нового топлива имеют также принимаемые предельные нормы выхлопа. Если будет введен налог на выбросы СО2 и принято решение о нормировании окислов серы, шансы рапсового топлива значительно вырастут. Широкому распространению его в сельском хозяйстве препятствует существующая скидка на дизельное топливо, газ и бензин для сельскохозяйственных машин.

Важным фактором, ограничивающим расширение площадей под рапс, является закон о премиях землевладельцам, выводящим часть посевных площадей под пар, чтобы избежать опасности перепроизводства сельскохозяйственной продукции. Пустующие площади могли бы использоваться для выращивания непищевого рапса.

Из двух рассмотренных видов рапсового топлива лучше перспективы использования на железнодорожном транспорте у рапсового масла, хотя реализация этого связана с большими затратами. Специальные двигатели для работы на рапсовом масле уже разработаны для автотранспорта. На железных дорогах таких двигателей еще нет, но возможна установка, например, на мотовозах автомобильных двигателей, специально созданных для работы на рапсовом топливе.

C. Eickmann. Eisenbahningenieur, 1999, N 6, S. 42 — 45.


Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку — ТОП об экологически безопасных технологиях, новой науке и научных открытиях вы можете найти там, где вам максимально удобно ВКонтакте или В Фейсбуке

Если у вас неправильно отображается страница, не воспроизводится видео или нашли ошибку в тексте, пожалуйста, нажмите сюда. Новости наших партнеров

loading…

Биотопливо из рапса — Agrodelo

За последние годы перед обществом встает проблема более альтернативных источников энергии: энергия воды и ветра, солнечная энергия, биотопливо и тому подобное. Из нетрадиционных источников энергии самым перспективным является растительные и животные жиры, которые можно использовать для производства биодизеля (биодизельного топлива).

Биодизельное топливо получило большое распространение в большинстве стран Европы. На заправочных станциях по желанию автовладельца биодизель могут залить в бак автомобиля не только в чистом виде, но и как добавку к дизтопливу (5-35 %). В своем коммюнике европейская комиссия предложила странам, которые входят в ЕС к концу 2019 года заменить пятую части нефти, что потребляется транспортным сектором, альтернативными видами горючего. Все страны объединенной Европы с 2009 года будут обязаны не только выпускать, но и потреблять биодизельное топливо.

Примерно 80 % биодизеля, который выпускается Евросоюзом — это биотопливо из рапса. В 2004 году на производство этого экологически чистого вида топлива потрачено около 1/3 всего урожая рапса.

Биотопливо из рапса — преимущества.

1). Значительное увеличения срока службы автомобильного двигателя.

2). Уменьшение выброса СО2. Когда сгорает биодизель, выделяется столько же количества СО2, что и было потреблено растением из атмосферы.

3). Биодизель практически не содержит серы (меньше 0,001 %).

Биотопливо из рапса — это метиловый эфир, который получают из растительных жиров в результате химической реакции и характеризуется свойствами горючего материала. Чтобы получить метиловый эфир к одной массовой единице метанола добавляется семь единиц растительного масла (соотношение 7:1), добавляется малое количество щелочного катализатора.

Рапс подается в маслопресс, в котором масло отделяется от жмыха, его используют в комбикормовой промышленности. После чего, рапсовое масло передается в установку эстерификации. К рапсовому маслу для получения метилового эфира добавляется метанол (7:1), и добавляется немного щелочного катализатора.

В течении 80 минут при температуре 45-50 0С происходит в реакторе процесс эстерификации. После химической реакции образовывается биотопливо (метиловый эфир), и глицерин — как побочный продукт.

Похожие статьи

  • Переработка рапса

    Рапс — ценная и перспективная масличная культура, которая характеризуется высоким содержанием масла — до 45 %. Большое значение в настоящее время  имеют сорта рапса, что отличаются более…

  • Рапс фото

    Рапс — травянистое растение рода Капуста семейства Крестоцветные. Очень важное масличное растение, существенно выросло к концу 20 века экономическое значение рапса в связи с тем, что его начал…

  • ЕС может сократить посевы рапса на 70%

    Эксперты организации Copa-Cogeca прогнозируют, что посевы рапса в Евросоюзе могут сократиться на 70%, если в Содружестве будут реализованы планы по ограничению производства биотоплива на основ…

  • Рапс яровой

    Рапс яровой имеет такое самое значение, как рапс озимый. Семена рапса ярового содержат 36-46 % слабо-сохнущего масла (йодное число 101), 21-27 % белка, до 18-19 % углеводов. Масло рапса яровог…

  • Выращивание рапса

    Рапс — довольно широко распространенная масличная культура, что относится к семейству Капустных. Семена рапса содержат большое количество масла — 39-50 %, белка — 17-30 %, клетчатки — 6,5-7,5…

Рапс, как сырье для производства биодизеля

Рапс является одной из наиболее ценных и перспективных культур в общемировом производстве растительных масел. Это культура с высокой масличностью (до 45%). Рапсу отводят важную роль как источнику пищевого растительного масла, а также как сырью для получения технических продуктов, а именно, производства метиловых и этиловых кислот рапсового масла (или БИОДИЗЕЛЯ). Заинтересованность в рапсовом масле обусловлена ее составом, в том числе жирными кислотами в составе триацилглицеринов. Их состав повышает устойчивость масла к окислению, что, в свою очередь, позволяет гарантировать производителям рапсового масла для пищевых целей больший срок годности к употреблению. Устойчивость к окислению рапсового масла в сравнении с другими важна также при производстве метиловых и этиловых жирных кислот в качестве альтернативного топлива для дизельных двигателей.

Очень важным вопросом является улучшение свойств рапсового масла на генетическом уровне. Как известно, важным показателем для рапсового масла является наличие эруковой кислоты. Минимизация эруковой кислоты в масле играет важную роль при использовании масла в пищевом секторе. Для пищевых целей используются семена рапса с содержанием эруковой кислоты не более 2% и глюкозинулатов – 3%. Согласно отраслевому стандарту Украины ГОСТ 46.072 на рапсовое масло, для пищевых целей могут использоваться нерафинированное масло высшего и первого сортов, а также рафинированное не дезодорированное и рафинированное дезодорированное с вместительностью эруковой кислоты не более 5% и серы не более 6 мг/кг.

Что касается технических сортов рапсового масла, которые непригодны для пищи в связи с повышенным количеством эруковой кислоты и сумарной вместительностью мононенасыщенных кислот в пределах 53-69 %, а полиненасыщенных – до 23%, то именно эти сорта соответствуют требованиям для производства альтернативного топлива для дизельных двигателей.

Жмых, получаемый с семен рапса, содержит до 37-40% ценного белка. Рапсовый жмых используется в качестве питательных дополнений в рецептуре комбикормов и для кормления скота и птицы. Рапсовое масло в сравнении с другими маслами с точки зрения физиологии питания человека имеет ряд преимущесв. Оно содержит все физиологочески важные кислоты в оптимальном соотношении.

Рапсовое масло это дешевое сырье для производства БИОДИЗЕЛЯ. С тонны рапса можна получить от300 до 360 кг. масла, и с этого масла 270-320 кг. биодизельного топлива. Неоспоримая ценность биодизеля в его экологичной чистоте и возможности получать его с возобновляемого сырья.

Рапсовое масло, как биотопливо, можна использовать в виде чистого масла холодного прессования и этерифицированного. В первом случае топливо подхдит к двигателям с камерой завихрения, которые дооснащены дополнительной аппаратурой для впрыскивания масла. На этерифицированном масле могут работать обычные дизельные двигатели без переоснащения.

При энергетическом использовании рапсового масла в качестве топлива возможны два пути: централизированное и децентрализированное производство. При этом активно используются узо legrand, а также другие автоматы для оптимизации процесса производства.

Централизированное производство: модификация рапсового масла – получение биодизеля, и использование в дизельных двигателях любых марок (полученное масло поступает на завод для химической переработки, а потом автозаправки). При химической реакции растительное масло смешивается с метанолом и катализатором. При этом образуется биодизель и побочный продукт – глицерин. Специалисты по моторам считают биодизель наилучшим, что есть в наличии топливом для двигателей внутреннего сгорания.

Децентрализированное проиводство: незначительная модификация дизельных двигателей и использование только отфильтрованного рапсового масла (полученное масло фильтруется на месте, в небольших седиментационных емностях и используется в модифицированных дизельных агрегатах, местных котельнях или транспортных средствах).

{social}

Особенности производства биодизеля. Cleandex

Биодизель является альтернативным видом топлива для дизельных двигателей.

Биодизель (дизельное биотопливо) представляет собой сложный метиловый эфир с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения и используемый в качестве биотоплива. Химическая формула – С13Н24.

Технология производства

Механизм получения биодизеля заключается в проведении реакции этерификации – взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом в присутствии катализатора (щелочного или кислотного).

Соотношение растительного масла и метанола составляет приблизительно 9:1.

Рисунок. Технология производства биодизеля 

 

Реакция начинается медленно и в зависимости от перемешивания занимает всего 3–6 минут. Чтобы получить хороший выход биодизеля ее необходимо провести дважды. Затем все это декантируется: глицерин – на дне, и верхняя фракция – эфир – передается на вторую стадию реакции. Снова простое смешивание с метанолом и катализатором в течение нескольких минут завершит процесс этерификации, и второй статический декантер разделит фракции глицерина и эфира.

Реакция идет при любой температуре, т. е. диапазон от 20 oС до 90 oС является приемлемым. Каждые 10 oС удваивают скорость реакции, некоторые источники рекомендуют температуру 55 oС для повышенной безопасности процесса, так как метанол закипает при 65 oС.

Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

Сырье

Для производства биодизеля подходят любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства или скотобоен.

В качестве растительных масел могут использоваться подсолнечное, рапсовое, льняное и др. В зависимости от используемого сырья качественные показатели биотоплива разнятся. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но быстро замерзает при относительно высоких температурах. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод.

Таблица. Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла – 96%.

По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник.

Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенях – 40–50%.

Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га. 

Организация производства

Производство биодизеля отличается более простой в сравнении с биоэтанолом технологической цепочкой. В результате некоторые фермерские хозяйства имеют пару бочек для проведения химических реакций между растительным маслом и метиловым спиртом в качестве эксперимента. В процессе производства биодизеля на каждый его галлон требуется затратить 0.083 кВт/ч электроэнергии и 10 Ккал тепловой энергии, получаемой от сжигания природного газа.

Оценку основных параметров организации производства биодизеля можно провести на примере испанского завода:

Мощность: 21 000 м3 биодизеля в год 
Инвестиции: 8.2 млн евро 
Персонал: 18 человек 
Территория: 6 000 м2 (здания — 2,300 м2) 
Число реакторов: 3 
Сырье: соевое масло, пальмовое масло 
Хранение масла: 300 м3 
Емкости для метанола: 60 м3 
Емкости для готового биодизеля (B100): 400 м3 
Емкости для глицерина: 100 м3

По экспертным оценкам, стоимость строительства заводов по производству биодизеля – от 0.2 до 0.5 доллара на литр мощности.

При организации производства биодизеля — дополнительную прибыль можно получить от реализации получаемого глицерина.

 

Более подробная информация об особенностях производства биодизеля в условиях российского рынка представлена в отчете «Маркетинговое исследование рынка биотоплива» 

Источник: Cleandex.ru/Research.Techart

Технология получения дизельного топлива из рапсового масла

Содержание 

Введение

Что представляет собой биотопливо

Виды биотоплива

Технология получения  дизельного топлива из рапсового  масла

Обратная сторона  производства биотоплива из рапса

Биотопливо: Хорошо или Плохо?

Заключение

Использованная  литература 

 

     ВВЕДЕНИЕ 

     Биотопливо  – это топливо из биологического сырья получаемое в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои.

     Рапс (лат. Brassica napus) — вид травянистых  растений из семейства Капустные (Крестоцветные). Важное масличное растение; экономическое  значение рапса к концу XX века существенно  выросло в связи с тем, что  он начал использоваться для получения  биодизеля. 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.1 Соцветие рапса  

     Относительно  места происхождения рапса до сих пор нет единого мнения, но во многих странах Европы, Азии, Америки  и Северной Африки рапс встречается  в одичалом состоянии как сорняк. В России как масличную культуру его начали возделывать с начала XIX в.

     Рапс  — однолетнее растение длинного дня, холодостойкое, требовательное к влаге  и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. Размножается рапс семенами.

     В настоящее время насчитывают 12 разновидностей рапса.

  • При создании сортов пищевого направления к основным задачам следует отнести увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества. Важное значение в селекции рапса этого направления имеет окраска семян. Предпочтительны желтосемянные сорта, поскольку они отличаются повышенным содержанием масла и белка и низким — клетчатки (используется в производстве маргарина, жидких жиров олеиновой кислоты ).
  • При создании сортов технического направления необходимы сорта, содержащие в своём составе те или иные жирные кислоты. Например, технические масла (гидравлическое и смазочное) и биотопливо должны обладать высоким содержанием эруковой кислоты, а предназначенные для производства синтетических моющих средств и парфюмерной продукции — лауреновой.
  • При создании сортов кормового направления необходимы сорта с высоким качеством как семян, так и зелёной массы, повышенным содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу, и низким уровнем глюкозинолатов1.
 

 

     Что представляет собой биотопливо? 

     Первое  что приходит в голову обыкновенные дрова. Твердое биотопливо.

     Дрова — древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений. 

     Виды  биотоплива 

     Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Полное производство этанола на 2009 было 73.9 миллиарда литров (19.5 миллиардов галлонов) согласно данным, собранным F.O. Licht. GRFA предсказывает, что глобальное производство достигнет 85.9 миллиардов литров (22.7 миллиарда галлонов) в 2010 (на 16.2% больше чем в 2009г.). В этом году производство Этанола переместит потребность в 370 миллионах эквивалентных баррелей нефти глобально.

  • Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы.

     Производство  этанола из тростника на сегодняшний  день экономически более выгодно, чем  из кукурузы. Федеральное правительство  США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский  этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

     Биометанолметиловый спирт, произведенный в результате переработки биологического сырья (шелухи зерен и семечек, сухих листьев, навоза, помета), а также из органического мусора.

     В числе относительно новых способов использования метанола, а соответственно и биометанола, выделяют:

     — применение в качестве добавки  к автомобильным бензинам;

     — применение в топливных элементах;

     — для метилирования растительных  масел в процессе производства  биодизеля.

     Основными достоинствами биометанола  являются:

     — низкий объем выбросов углекислого  газа;

     — возможность организовать переработку  (рециклинг) отходов животноводства  и сельского хозяйства.

     Главные недостатки биометанола:

     — низкий энергетический КПД —  максимум 68%;

     — бесцветное пламя, что может  привести к аварийным ситуациям;

     — срок окупаемости проекта —  до 20 лет.

     Всего в мире насчитывается примерно 90 заводов по производству метанола. Темпы роста объемов их выпуска довольно низкие и составляют всего 4% в год.

     В мире насчитывается всего 5 перспективных проектов,касающихся биометанола, среди них: BioMCN (Нидерланды, Европа), Smithfield Foods (Юта, США), North Shore Energy Technologies (в перспективе, США), Norin Green (в перспективе, Япония), Atlantic Biomass (в перспективе, США).

     20% совокупного потребления метилового  спирта как в чистом виде, так  и в виде его производных  приходится на долю транспортных  средств. Несмотря на то, что  к 2020 году доля биотоплив в транспортном секторе должна превысить 6%, доля биометанола останется довольно низкой — всего 0,2%.

     Бутиловый спирт — Биобутанол Бутанол- C4h20O — Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. Энергия бутанола близка к энергии бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, как сырьё для производства водорода. Кроме того, бутанол используют в качестве растворителя при производстве некоторых видов лакокрасочных материалов.

     Россия  — крупнейший производитель  и экспортер бутанола. За последние пять лет более 60% произведенного в стране бутилового спирта поставлялось потребителям на внешних рынках сбыта. Бутиловые спирты в России выпускают следующие предприятия (указаны в порядке убывания производственных мощностей): «Салаватнефтеоргсинтез», «Сибур-Химпром», Ангарская НХК, «Невинномысский Азот».

     В США ежегодно производится 1,39 млрд литров бутанола приблизительно на $1,4 млрд. Энергия бутанола близка к энергии бензина.

     В 2007 году в Великобритании начались продажи биобутанола в качестве добавки к бензину.

     Диметиловый эфир( C2H6O) — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы.

     Применение  диметилового эфира не требует специальных  фильтров, но необходима переделка  систем питания (установка газобалонного  оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки  возможно применение на автомобилях  с LPG-двигателями при 30 % содержании в топливе.

     В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

     Департамент транспорта и связи  Москвы подготовил проект постановления городского правительства «О расширении применения диметилового эфира и других альтернативных видов моторного топлива». Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания SAIC Motor.

     Биодизель — топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей. Биодизель обладает рядом существенных преимуществ. Он нетоксичен (его токсичность составляет лишь 10% от токсичности поваренной соли), разлагается в естественных условиях (приблизительно за то же время, что и сахар), практически не содержит серы и канцерогенного бензола.

  • С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.
  • Микроскопические водоросли являются источником биотоплива, которое можно использовать вместо привычной солярки (дизеля минерального). Водоросли — это источник энергии и метод борьбы с глобальным потеплением. Водоросли относятся к числу наиболее быстро растущих растений во всем мире, и на 50% состоят из масел, которые используются для производства биодизельного топлива. В настоящее время насчитывается около 65000 известных видов водорослей, а сотни тысяч еще предстоит определить. Как известно, одни из видов могут быть идеальны для работы реактивного двигателя, в то время как другие — для дизельного.
  • Урожайность биодизеля из масличных культур, таких как сафлор, может быть увеличена до 24 процентов с использованием нового процесса, разработанного химиками из Калифорнийского Университета в Дэвисе. Метод основан на преобразовании растительных масел и углеводов в биодизельное топливо в одном процессе, а также, используя этот метод, улучшаються эксплуатационные характеристики биодизеля, особенно в холодную погоду. Затраты при использовании такого нового процесса могут быть несколько выше, чем при обычном производстве биодизеля, но они должны быть компенсированы за счет увеличения объемов производимого биотоплива (до 24%) и улучшения его производительности.

     Как говорилось раннее, сырьём для производства биотоплива могут быть различные растительные масла, в том числе и РАПСОВОЕ (основной вид сырья в Европейском Союзе).

     Поговорим поподробнее о рапсе, его выращивании, применении. 

     Технология  получения дизельного биотоплива из рапсового масла 

     Область применения:

     Транспорт, сельское хозяйство, энергетика.

     Характеристики  биотоплива:

     представляет  собой смесь метиловых эфиров высших жирных кислот (более 90% составляют эфиры олеиновой, линолевой и  пальмитиновой кислот)

  1. вязкая жидкость светло-желтого цвета
  2. легко растворимо в неполярных и хлорированных органических растворителях
  3. мало растворимо в воде
 

     Физико-химические показатели биотоплива:

Цетановое число Не менее 47
Кинематическая  вязкость при 20 °С, мм2/с 7,1
Температура застывания, °С Не выше -38
Температура помутнения, °С не выше − 5
Температура вспышки в закрытом тигле, °С не ниже 138
Теплотворная  способность, кДж/кг − 39670
Концентрация смол, мг на 100 см3 топлива не более 39,5
Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива не более 5
Зольность, % не более 0,04
Коэффициент фильтруемости не более 3
Плотность при 20 °С, кг/м3 не более 880
Содержание  механических примесей отсутствует
Содержание  воды, % отсутствует
Массовая  доля серы, % отсутствует

Биотопливо — Рапс | Энергетика |


Рапс — однолетнее растение, холодостойкое, требовательное к влаге и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. При укорочении светового дня вегетативная масса увеличивается, а семенная продуктивность снижается. У рапса различают озимые и яровые формы. Размножается рапс семенами
Семена рапса
Уборка рапса
Биодизельная установка — предназначена для производства биодизеля непрерывным методом в потоке, производительностью от 4000 кг/час до 16000 кг/час. Получаемое биодизельное топливо соответствует Евростандарту ЕN 14214 и Американскому стандарту АSТМ

Кризис XXI века

В начале нового тысячелетия почти весь мир столкнулся с новой, весьма болезненной проблемой — истощением топливных запасов планеты. Ученые с каждого угла кричали, что через 30 лет на земле не останется ни капли нефти. Но прошло уже 10 лет, и эти крики понемногу улеглись. Были найдены новые месторождения в Саудовской Аравии, в России разведали новые, огромные запасы сибирской и заполярной нефти. Единственная проблема — добраться до них, но учитывая сегодняшнюю стоимость «черного золота» на мировом рынке, это не будет составлять особого труда.

Но беда, как известно, не приходит одна. С топливной проблемой пришла проблема загрязнения окружающей среды обитания человека. Продукты сгорания бензина и дизтоплива стали настолько насыщать атмосферу Земли, что экологи забили тревогу. Их главный девиз — «Парниковый эффект!» К сожалению, они до сих пор не могут определиться, чем он грозит нашей планете — глобальным потеплением или новым ледниковым периодом. Впрочем, одно не исключает другое. Сначала довольно сильно потеплеет, арктические льды растают, опять понизят температуру, но настолько сильно, что 2/3 суши (по самым пессимистическим прогнозам) покроется снегом и льдом.

Что же делать? Отказаться от автомобильного транспорта и вообще от использования нефти и нефтепродуктов? В данный исторический отрезок времени это даже не теория, а какая-то фантазия Гринписа, если не сказать больше. Но нам надо как-то сберечь природу и при этом не нанести вреда экономике, как в мировом масштабе, так и в масштабе отдельной страны. И тут, к огромной радости почти всех экологов (почему почти — будет сказано ниже) на мировую топливную арену семимильными шагами выходит новое горючее — биодизель.

Панацея для Гринписа

Биодизель — биотопливо, производимое на основе растительных или животных жиров или масел. Биотопливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки семян рапса, кукурузы, сои. Как эти слова радуют экологов! Все компоненты для производства натуральные, а значит, количество выбросов в атмосферу будет минимальным. Давайте поближе рассмотрим все достоинства и недостатки данного горючего, а так же его применение в реальной жизни.

Применение — применяется на автотранспорте в чистом виде и в виде различных смесей с дизельным топливом. Применение смесей не требует внесения изменений в двигатель. В общем, как обычное горючее для большинства среднего и тяжелого дизельного автотранспорта.

Достоинства — их можно поделить на 2 части — экологические, и, что самое важное, экономические.
Экологические. Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер.

Сокращение выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. Это очень хорошо с точки зрения экологии.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о