Разработка комплексной технологии получения смесевого топлива с улучшенными свойствами для дизельных двигателей

• Автор: Фокин, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Мичуринск- Наукоград
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ известных технологий получения биотоплива

1.2 Использование роторных аппаратов для интенсификации технологических процессов

1.3 Опыт практического использования растительных масел и их

производных в качестве топлива для дизелей .

Выводы.
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСЕВОГО ТОПЛИВА

2.1 Разработка технологического процесса получения смесевого топлива

2.2 Модель течения несжимаемой жидкости в каналах роторного аппарата.

2.3 Алгоритм расчета мощности, потребляемой роторным аппаратом
2.4 Пути интенсификации химикодиффузионных процессов в
роторных аппаратах.
Выводы.
3 МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Программа экспериментальных исследований.
3.2 Методика получения смесевого топлива.
3.3 Методика определения метиловых эфиров жирных кислот
3.4 Методика определения содержания неомыляемых веществ
3.5 Методика определения собственной влаги.
3.6 Методика определения кислотного числа.
3.7 Методика определения йодного числа.
3.8 Методика определения перекисного числа
3.9 Методика определения числа омыления.
3. Методика проведения исследований работы дизеля.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Разработка технологий получения смесевого топлива.
4.2 Определение теплоты сгорания биотоплива расчетными методами
4.3 Результаты сравнительных моторных испытаний работы полнометражного дизельного двигателя на товарном и смесевом
топливах
Выводы
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1 Экономическая эффективность применения смесевого топлива .
Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Три главные кислоты - олеиновая, линолевая, линоленовая могут образовать восемнадцать триглицеридов, девять диглицеридов и три моноглицерида. Кроме того, в реакции принимает участие метанол, а в конечном результате образуется глицерин и три метиловых эфира главных высших алифатических кислот. Таким образом, общее число веществ, участвующих в реакциях, не менее . Число реакций, одновременно протекающих в биореакторе, равно сумме уравнений реакций по стадиям метанолиза ( реакций) и по реакции переэте-рификации. Подсчитать число возможных комбинаций при реакции переэтери-фикации довольно сложно, особенно если учитывать ещё и реакции внутримолекулярной переэтерификации. Поскольку результатом этой реакции является статистическое распределение радикалов высших алифатических кислот в триглицеридах масел, имеет смысл принимать во внимание только взаимодействие друг с другом молекул триолеата, триленолеата и триленоленоата глицерина (три реакции) []. Ограниченная растворимость глицерина в жирах и сложных метиловых эфирах облегчает его сепарацию из реактивной смеси. В результате химических реакций он, как тяжелая фаза, под действием гравитационных сил оседает на дно биореактора. В готовом продукте снижается содержание три ненасыщенных и тринасы-щенных глицеридов и повышается содержание среднеплавких разнокислотных моно- и динасыщенных глицеридов [9]. В случаях катализа щелочью, реакция метанолиза протекает значительно быстрее, чем при катализе кислотой. Однако, если исходное растительное масло содержит значительное количество свободных жирных кислот и воду, то кислотный катализ реакции метанолиза является более действенным. Метилаты натрия и калия являются более эффективными по сравнению с гидроксидами. Дальнейшее увеличение концентрации катализатора не приводит к увеличению выхода целевых продуктов, но ведет к дополнительным затратам на удаление катализатора из продуктов реакции по завершении процесса. В настоящее время практически всё биотопливо получают с помощью гомогенного катализа. Использование гомогенных катализаторов позволяет провести реакцию метанолиза липидного сырья со спиртом в мягких условиях. Частично по причине коррозионной безопасности, частично по кинетическим параметрам, наиболее предпочтительным из гомогенных систем является выбор щелочных катализаторов [8,]. Этот вид катализатора в настоящее время является самым распространенным. При катализе щелочью реакции метанолиза глицериды и спирт должны быть существенно обезвожены, так как вода способствует протеканию реакции омыления, которая приводит к получению мыла, что снижает выход эфиров и ухудшает разделение эфиров, глицерина и воды. Влажность может быть понижена путем использования силикагеля. Хотя реакция омыления также протекает одновременно наряду с переэтерификацией, но образование мыла не является существенной проблемой при содержании воды менее 1 % [8,]. Наиболее важные параметры, влияющие на процесс получения биотоплива путем метанолиза: температура реакции, молярное соотношение спирта и масла, катализатор, время реакции, присутствие влаги и свободных жирных кислот. Эти факторы находятся в стадии непрерывного изучения [8,9,,, , , - и др. В Европе получили распространение два пути производства биотоплива -германский и французский []. В первом случае сообщество фермеров закупает установку с производительностью от 0 до тонн в год, и часть выращенного урожая масличных культур употребляет для производства биотоплива. На рисунке 1. Рисунок 1. Для увеличения производительности установки используют блочно-модульный принцип: добавляя аппараты небольшой производительности, но более дешевые, получают в конечном итоге установку требуемой производительности (рисунок 1. Рисунок 1. Французская” схема предусматривает централизованное производство биотоплива на мощных установках от до тысяч тонн в год (рисунок 1. Все исследования и промышленное получение биотоплива в различных странах проводили в аппаратах емкостного типа («бочках»), в которых перемешивание осуществлялось только за счет использования мешалок (рисунки 1. Рисунок 1.