|
Преимущества наших технологий
В основу нашей технологии положен Закон Бернулли, который является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:
-
ρv2/2 + ρgH + P = const
Здесь
ρ — плотность жидкости,
v — скорость потока,
H — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,
P — давление.
Константа в правой части обычно называется напором, или полным давлением. Размерность всех слагаемых - единица энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости.
Это соотношение называют уравнением Бернулли.
Для горизонтальной трубы H = const и уравнение Бернулли принимает вид ρv²/2 + P = const.
Согласно закону Бернулли полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока. Полное давление состоит из весового, статического и динамического давления. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров, водо и пароструйных насосов.
Закон Бернулли справедлив в чистом виде только для жидкостей, вязкость которых равна нулю, то есть таких жидкостей, которые не прилипают к поверхности трубы. На самом деле экспериментально установлено, что скорость жидкости на поверхности твердого тела всегда в точности равна нулю. Именно поэтому на поверхностях, находящихся в потоке жидкости, всегда образуются какие-то наросты, осаждения; этим же объясняется и тот факт, что на лопастях крутящегося вентилятора всегда появляется слой пыли.
Закон Бернулли можно применить к истечению идеальной несжимаемой жидкости через малое отверстие в боковой стенке или дне широкого сосуда.
Согласно закону Бернулли:
-
ρgh + P0 = ρv2/2 + P0,
где
P0 — атмосферное давление,
h — высота столба жидкости в сосуде,
v — скорость истечения жидкости.
Отсюда: v = (2gH)^0,5. Это — формула Торричелли. Она показывает, что при истечении идеальной несжимаемой жидкости из отверстия в широком сосуде жидкость приобретает скорость, какую получило бы тело, свободно падающее с высоты H.
Качество исходного масла
|
Гидродинамические модули производства нашей компании не требуют предварительной подготовки масла. Они успешно и стабильно работают, как на сыром, так и на рафинированном масле. Могут использоваться различные типы масел – подсолнечное, рапсовое, льняное, пальмовое, горчичное и т.д., с кислотным числом не более 6, а также отходы пережаренного масла из ресторанов. При этом не требуется какая-либо переналадка оборудования при смене типа масла.
Но для получения биодизеля Европейского качества, необходимо чтобы исходное масло все-таки было максимально приближено к стандарту, справа приводится таблица с жирно-кислотным составом рапсового масла.
|
Жирно-кислотный состав рапсового масла (табл.1)
|
Наименование кислот
|
ОСТУ 46.072:2005 (Украина)
ЭРУКОВАЯ кислота, %
|
Cimbria Sket Gmb (Германия)
Типичный пример
|
|
>5%
|
≤5%
|
(допуск 5%
относительно каждой из кислот)
|
|
Миристиновая
|
С 14:0
|
|
|
0,1
|
Тетрадеконовая
|
|
Пальмитиновая
|
С 16:0
|
1,5-6,4
|
2,5-6,0
|
5,0
|
Гексадеконовая
|
|
9-Пальмитолеиновая
|
С 16:1
|
|
|
0,7
|
-
|
|
Маргариновая
|
С 17:0
|
-
|
-
|
0,1
|
Гептадеконовая
|
|
-
|
С 17:1
|
-
|
-
|
0,2
|
-
|
|
Стеариновая
|
С 18:0
|
0,5-3,1
|
0,8-2,5
|
1,8
|
Октадеконовая
|
|
Олеиновая
|
С 18:1
|
0,8-60,0
|
50,0-65,0
|
57,9
|
Октадеценовая
|
|
Линолевая
|
С 18:2
|
11,0-23,0
|
18,0-20,0
|
21,0
|
-
|
|
Линоленовая
|
С 18:3
|
5,0-13,0
|
6,0-14,0
|
10,3
|
-
|
|
Арахиновая
|
С 20:0
|
3,0
|
0,1-1,2
|
0,6
|
Эйкозановая
|
|
Гадолеиновая
|
С 20:1
|
3,0-15,0
|
0,1-4,3
|
1,4
|
Эйкозеновая
|
|
Арахидоновая
|
С 20:2
|
|
-
|
-
|
-
|
|
Бегеновая
|
С 22:0
|
|
|
0,3
|
Докозановая
|
|
Эруковая
|
С 22:1
|
5,0-60,0
|
|
0,6
|
Докозеновая
|
|
Клупанодоновая
|
С 22:2
|
|
-
|
-
|
-
|
|
Лигноцериновая
|
С 24:0
|
|
|
-
|
Тетракозановая
|
|
Нервоновая
|
С 24:1
|
|
|
-
|
Тетракозеновая
|
|
Минимальное энергопотребление
Для подогрева исходного масла в нашей системе применены проточные маслонагреватели, часть тепла компенсируется реакцией метанола со щелочью. Это не требует значительных энергозатрат, кроме того нету излишнего метанола который присущь в конечном продукте (метиловом эфире) получаемом в обычных реакторах, кроме того за счет сокращения реакции до минимума (реакция происходит в потоке) энергозатраты составляют минимум и по с равнению с аналогами как результат – экономия электроэнергии в 9-11 раз.
Прохождение реакции «за один проход»
В гидродинамической технологии не требуется проводить повторную реакцию переэтерификации, как в старых «бочковых» "реакторных" технологиях. Время получения готового биодизеля сокращается в десятки раз, при этом предлагаемые нами системы имеют как малую, так и очень большую производительность, при малых габаритах.
Качественные показатели биодизеля соответствуют EN 14214 и ASTM D-6751
|
№
|
Наименование показателей
|
ASTM
D-6751
|
EN 14214
|
Характеристики биодизельного топлива
BioDieselMach ®
|
|
1
|
Содержание метиловых эфиров, % (m/m)
|
-
|
>96,5
|
97,9
|
|
2
|
Плотность (при температуре 15°С), кг/м3
|
-
|
860-900
|
882,4
|
|
3
|
Вязкость (при температуре 40°С), мм2/с
|
1,9-6,0
|
3,5-5,0
|
4,24
|
|
4
|
Температура вспышки в закрытом тигле, °С
|
>130
|
>120
|
161
|
|
5
|
Сера, мг/кг
|
|
|
0,016
|
|
6
|
Цетановое число
|
>47
|
>51
|
52
|
|
7
|
Сульфированная зола, % (m/m)
|
|
|
0,01
|
|
8
|
Массовая часть воды, %
|
|
|
0,01
|
|
9
|
Испытание на медной пластине
|
|
Class 1
|
выдерживает
|
|
10
|
Кислотное число, мгКОН/г
|
|
|
0,22
|
|
11
|
Массовая доля метанола, % (m/m)
|
-
|
|
0,1
|
|
12
|
Массовая доля моноглицеридов, % (m/m)
|
-
|
|
0,6
|
|
13
|
Массовая доля диглицеридов, % (m/m)
|
-
|
|
0,1
|
|
14
|
Массовая доля триглицеридов, % (m/m)
|
-
|
|
0,13
|
|
15
|
Массовая доля свободного глицерина, % (m/m)
|
|
|
0,01
|
|
16
|
Общее содержание глицерина, % (m/m)
|
|
|
0,25
|
|
17
|
Йодное число
|
-
|
|
61
|
|
18
|
Содержание фосфора, мг/кг
|
|
|
10
|
|
19
|
Содержание металлов I группы (Na, K)
|
-
|
|
-
|
|
20
|
Содержание металлов II группы (Ca, Mg)
|
-
|
|
-
|
|
21
|
Коксуемость, % не более
|
-
|
0,3
|
0,03
|
|
Минимальные габаритные размеры модулей
Наши автоматические комплексы занимают в 10-15 раз меньше места, чем традиционные комплексы аналогичной производительности.
Основные технические параметры
|
№
|
Наименование параметра
|
Значение
|
|
1
|
Производительность по исходному сыр(маслу, жиру), дм3/мин
|
8…14
|
|
2
|
Расход смеси метанола с катализатором, дм3/мин
|
0,1…0,3
|
|
3
|
Ёмкость бака для масел, дм3
|
50
|
|
4
|
Ёмкость бака для метанола, дм3
|
12
|
|
5
|
Ёмкость бака для полученного продукта, дм3
|
30
|
|
6
|
Температура нагрева и поддержания масла и метанола, 0С
|
40… 70
|
|
7
|
Мощность нагревателей, кВт
|
1,5
|
|
8
|
Мощность электродвигателей насосов, кВт
|
2,8
|
|
9
|
Полная потребляемая мощность, кВт, не более
|
4,5
|
|
10
|
Напряжение питания 3~240V
|
60 Hz
|
|
11
|
Габаритные размеры (длина, ширина, высота) мм, не более
- длина
- ширина
- высота
|
865
755
1250
|
|
12
|
Масса установки, кг, не более
|
250
|
Не требуется чистка сорбентами, мойка и сушка биодизеля, деметанолизация
В традиционных технологиях невозможно сразу получить биодизель надлежащего качества. Поэтому его вынуждены мыть или применять сорбенты, что бы удалить все примеси.
Это требует дополнительное оборудование для мойки биодизеля (для этого обычно используют смесь воды и спирта) и дополнительную установку, так называемой термовакуумной сушки.
При гидродинамическом методе получения биодизеля ни мойка, ни сушка конечного продукта не требуется, соответственно нет необходимости утилизировать использованную воду или сорбент.
Соотношение компонентов:
подсолнечное масло (сырое) – 100 литров (91 кг),
метанол – 12.8 литров (10.1), KOH – 0.9 кг.
Метод обработки – 2-х ступенчатый потоковый гидродинамический смеситель.
Температура масла на входе – 20°C.
Температура после смесителя - 35°C.
Энергопотребление – 11 кВт/час на 1000 литров масла.
Универсальность оборудования
Важным моментом в производстве и последующей продаже биодизельного топлива является адаптация его к нашим двигателям внутреннего сгорания, к зимним условиям. Для этого используют так называемые депрессанты. Депрессанты Это специальные присадки, понижающие температуру фильтруемости и застывания топлива.
Введение депрессантов в биодизельное топливо требует специального оборудования и соблюдения определенной технологии. Гидродинамический смеситель способен идеально смешивать биодизель с депрессантом и делать это с высокой производительностью – «наши разработки производительность от 1 до 60 м3/час и смешивание от двух до пяти (семи) компонентов».
Наши комплексы для производства биодизеля комплектуются установками смесевых топлив, которые можно применять как в комплексе, так и как отдельный компонент, для смешивания самых различных компонентов..
Другие области применения гидродинамических смесителей.
- получение смесевых бензинов
Установка для смешивания и растворения жидкостей в потоке марки УСБ-18 (УСБ-60) предназначена для смешивания (компаундирования) от двух до пяти отдельных составных частей, в частности низкооктанового бензина с добавками ВКД. Установка может применяться на предприятиях нефтеперерабатывающей, пищевой промышленности и автозаправочных станциях.
При обычных методах смешивания, известных на сегодняшний день, бензин при добавлении отдельных составляющих частей имеет свойства расслаиваться. Особенностью предлагаемой установки является то, что применяя инжекционный метод и ультразвуковую систему смешивания можно повысить октановое число бензина при этом расслаивание полученного продукта не происходит в течении 180 дней (гарантированно).
- получение смесевого дизельного топлива
Обычное топливо, помимо углеродов, содержит также молекулы воды, парафины, молекулы серы и механические примеси. Большая часть молекул топлива находится в полимеризованном (связанном) состоянии. При поджигании такой смеси процесс горения начнется на активной стороне каждого большого, «слипшегося» полимерного звена. При этом процесс горения будет тормозиться при столкновении с водяными полимерными молекулами, а сгорание парафинов или серы будет неполным, что приводит к замедлению горения, токсичным отходам и неполному сгоранию топливной смеси в целом.
Высокочастотная гидродинамическая обработка дизельного топлива в гидродинамических смесителях приводит к целому ряду положительных изменений, влияющих на его калорийность и качество сгорания. Молекулярные полимерные цепочки органического топлива рвутся, при этом образуется большое количество активных сторон молекул, которые вступают в процесс окисления одновременно и значительно быстрее.
При дроблении молекул с помощью гидродинамики (эжекции) происходит разрыв связей самих молекул с образованием свободных радикалов, которые имеют гораздо большую способность к возгоранию, чем замкнутые молекулы. Полимерные цепочки молекул воды разрушаются, вода переходит в мелкодисперсное состояние с образованием свободных радикалов H и OH, которые участвуют в процессе горения значительно активнее и образуют нестабильные, легко окисляемые соединения со свободными радикалами органического топлива. Сера и парафин в процессе гидродинамического смешивания образуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые как контейнер окружают микрочастицы эмульсии и препятствуют их дальнейшему слипанию.
- получение водно-битумных смесей (эмульсий)
В настоящее время широкое распространение получили холодные технологии производства битуминозных строительных материалов (асфальтобетонные смеси, кровельные, гидроизоляционные и другие материалы).
Особо перспективно применение вводно-битумных эмульсий при производстве строительных и ремонтных работ дорожных покрытий. Водно-битумные эмульсии в отличие от использования в качестве вяжущего горячего битума, обеспечивают значительную экономию битума (до 30%), щебня (до 40%), снижение энергетических затрат в 1,5 раза. Применение эмульсий обеспечивает высокую степень сцепления между существующим нижним и новым слоем покрытия, повышенную износоустойчивость покрытия, возможность производства работ с ранней весны до поздней осени (температура окружающей среды не менее 5ºС), возможность нанесения покрытий на влажную поверхность.
Битумные эмульсии представляют собой смесь дисперсного битума и воды с добавлением специальных эмульгирующих добавок, стабилизирующих дисперсную систему. Они экологически чисты, удобны при транспортировке и хранении.
- получение смесей дизельного и биодизельного топлива в различных пропорциях
При помощи гидродинамической обработки возможно получение высокодисперсных смесей дизельного и биодизельного топлива, с необходимыми параметрами, как по количественному составу компонентов (высокоточная дозация, так и по качественному составу, из-за возможности введения в смесь необходимых присадок и депрессоров на молекулярном уровне. Результат такого воздействия на обрабатываемую среду – долгосрочное сохранение заранее заданных физико – химических показателей полученного комбинированного топлива.
Ценообразование
Расчет рентабельности на покупном масле (табл.1)
|
№
|
Компонент
|
кол-во
|
цена
|
сумма
|
|
1
|
Масло рапсовое
|
1000
|
3,07-3,84
|
3072-3840
|
|
2
|
Щелочь
|
15
|
7,86-9,60
|
115-144
|
|
3
|
Спирт
|
150
|
2,4-3,00
|
360-450
|
|
Итого 3547-4434
|
|
Себестоимость
|
|
|
биодизель
|
1000
|
2,97-3.89
|
2891-3746
|
|
|
глицерин
|
215
|
1,2-3,2
|
(258-688)
|
Расчет рентабельности на покупном рапсе (вариант 2) (табл.2)
|
№
|
Компонент
|
кол-во
|
цена
|
сумма
|
|
1
|
Рапс
|
3000
|
1,05-1,4
|
3150-4200
|
|
2
|
Щелочь
|
15
|
7,86-9,60
|
115-144
|
|
3
|
Спирт
|
150
|
2,4-3,00
|
360-450
|
|
Итого 3625-4794
|
|
Себестоимость
|
|
|
биодизель
|
1000
|
2,04-3,21
|
2037-3206
|
|
|
глицерин
|
215
|
1,2-3,2
|
(258-688)
|
|
|
шрот
|
1800
|
0,5
|
900
|
Расчет рентабельности на собственном рапсе (табл.3)
|
№
|
Компонент
|
кол-во
|
цена
|
сумма
|
|
1
|
Рапс
|
3000
|
0,95-1,15
|
2850-3450
|
|
2
|
Щелочь
|
15
|
7,86-9,60
|
115-144
|
|
3
|
Спирт
|
150
|
2,4-3,00
|
360-450
|
|
Итого 3325-4044
|
|
Себестоимость
|
|
|
биодизель
|
1000
|
2,04-3,21
|
1700-2400
|
|
|
глицерин
|
215
|
1,2-3,2
|
(258-688)
|
|
|
шрот
|
1800
|
0,5
|
900
|
Принципиальная схема комплекса производства биодизеля в потоке
Условные обозначения: К – краны шаровые не управляемые; КУ - краны шаровые управляемые; ППМ – проточный маслонагреватель; Ф – фильтр сетчатый; Н – насос; R – расходомер (ротаметр); ВР – вентиль регулирующий; КО – клапан обратный; См – смеситель гидродинамический; НК – смеситель гидромеханический; Р – датчики давления; t0 – датчик температуры; ДУ – датчик уровня;
Система непрерывного производства биодизеля в потоке.
Технологический процесс следующий. Растительное масло из емкости 1 через сетчатый фильтр F1 и потоковый нагреватель, PPМ подается в гидродинамический смеситель СGD насосом H1.
Поток масла контролируется расходомером P1. Предварительно смешанный раствор катализатора в метаноле подается из емкости 3 в вакуумную камеру гидродинамического смесителя через регулятор BP и расходомер P2. Смешивание раствора выполняется насосом H2. Раствор берется поочередно из емкостей 3. Первая стадия перэтерификации производится в гидродинамическом смесителе.
Финальная стадия реакции происходит в насосе-смесителе HK. Интенсивный кавитационный процесс в гидродинамическом смесителе и насосе-смесителе приводит у разрыву молекул жирных кислот, что значительно ускоряет реакцию и улучшает качество топлива.
После насоса-смесителя, смесь попадает в колонны 4, где разделяется на биодизель и водно-глицериновую смесь. Топливо затем проходит через фильтр - влагоотделитель FВО и насос H3.
Система может быть оборудована комплексом управления, позволяющим как ручное, так и полностью автоматизированное управление. Второе решение дороже, однако позволяет полностью исключить ошибки оператора, которые могут негативно сказаться на качестве продукции. Система должна быть расположена в обогреваемом помещении, кроме емкостей 1 и 2
Установки непрерывного производства биодизеля BiodieselMach® существуют в нескольких вариантах от 1 до 16 кубометров/час (30 MMgy) (большие системы в стадии разработки).
Вся система устанавливается в двадцатифутовый контейнер 20, готовая к транспортировке и работе, работает на любом сырье (растительные масла, животный жиры, и т.д.) и легко модифицируется, поскольку устроена на модульном принципе.
Расходы на установку и запуск намного ниже, чем в среднем по рынку, поскольку наши системы - это решение "под ключ" и не требуют дополнительного оборудования, такого как этерификация кислот или сборник метанола.
|
