Tag Archives: биодизель

Как делают биодизель

Для получения биодизеля используют любые виды растительных масел — подсолнечное, рапсовое, льняное и т.д. При этом биодизели, произведенные из разных масел, имеют некоторые отличия. К примеру, биодизель, полученный из рапсового масла, имеет наибольшую калорийность, но и самую высокую температуру фильтруемости и застывания. Биодизель, приготовленный из рапса, уступает пальмовому по калорийности, но зато легче переносит холод, а потому более всего подходит для холодного климата.

Суть процесса приготовления биодизеля заключается в уменьшении вязкости растительного масла, чего можно достичь различными способами. Любое растительное масло — это смесь триглицеридов (эфиров, соединенных с молекулой глицерина) с трехатомным спиртом. Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Поэтому, чтобы получить биодизель, необходимо удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией.

В качестве первичного сырья может использоваться и отработанное растительное масло. В этом случае необходима предварительная фильтрация для удаления примесей и воды. Если воду не удалить, то вместо реакции трансэтерификации произойдет гидролиз триглицеридов. В результате получим не биодизель, а соли жирных кислот.

В процессе реакции масло вначале нагревается до определенной температуры (для ускорения реакции), а затем в него добавляется катализатор и спирт. Если применяется метанол — образуется метиловый эфир, если этанол — этиловый эфир. Для ускорения реакции также может применяться кислота. Смесь определенное время перемешивается и отстаивается. После отстаивания смесь расслаивается, образуя биодизель в верхнем слое (называемый химически «эфир»), затем слой мыла и на дне остается глицерин. Глицерин и мыльный слой впоследствии отделяются, а биодизель промывается различными способами для удаления остатков мыла, катализатора и других возможных примесей. После промывок он осушается для удаления остатков воды, например, сульфатом магния. Затем осушитель удаляется простой фильтрацией. 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.

После завершения реакции на дне осаждается глицерин. Биодизель должен быть цвета меда, глицерин – более темного цвета. При поддержании температуры около 38 градусов глицерин остается в жидком состоянии и может быть легко удален снизу смесителя отдельным шлангом. Глицерин, полученный из отработанных масел, обычно коричневый и твердеет при температуре 38 градусов, глицерин из свежего масла остается в жидком состоянии при более низких температурах. Его можно использовать как побочный продукт, предварительно выпарив из него метанол нагреванием до 65,5 градусов.

Качество получившегося продукта определяется, прежде всего, визуально и проверкой рН. На вид биодизель должен выглядеть как чистое подсолнечное масло. Не допускается наличие никаких взвесей, примесей, частиц или замутнений. Мутность означает присутствие воды, которая удаляется нагреванием. После первого применения биодизеля обязательно следует проверить топливные фильтры.

Каким должен быть биодизель

В марте 2009 года Комитетом Всемирной Топливной Хартии (WWFC) были представлены Руководства по биодизелю и биоэтанолу. Быстрый рост использования этанола и биодизеля вызвал потребность в большей информации об этих важных возобновляемых видах топлива. Так же как и для обычных бензина и дизельного топлива, качество биотоплива должно соответствовать потребностям и характеристикам двигателей и других систем автомобиля. Это особенно актуально в свете грядущих стандартов сверчистых выбросов.

Учитывая различия в производстве и методах измерения биотопливных смесей, руководство сосредоточено на качестве исходного биодизеля, используемого для изготовления готовых смесей биотоплива. Этот документ содержит рекомендации изготовителям, которые производят и используют 100% биодизельное (В100) и ДТ на нефтяной основе для получения 5% смеси биодизеля (В5). Получающееся топливо должно соответствовать рекомендациям WWFC для различных категорий рынков топлива, как и обычное ДТ.

Использование этанола и биодизеля является важным фактором для увеличения поставок бензина и дизельного топлива. В качестве возобновляемых видов топлива они имеют потенциал чтобы сократить уровень выбросов парниковых газов. Правильная рецептура также может помочь обеспечить более низкий уровень выбросов обычных загрязнителей. Ключ к достижению низких выбросов состоит в производстве сырья хорошего качества, а также смешивание и реализация готового топлива способом, который сохраняет его качество до конечного потребителя.

Этот документ выражает коллективное мнение на сегодняшний день, основанное на опыте производства биодизеля из обычного сырья, таких как рапс и соя и с учетом комментариев от всех заинтересованных сторон. Однако, техническая информация будет продолжать развиваться, так что этот документ также будет меняться.

Цель Всемирной топливной хартии состоит в продвижении высококачественных и гармонизированных видов топлива на глобальной основе для оптимизации работы двигателя и автомобиля в целом, повышения их долговечности и обеспечения наиболее чистой работы двигателей и автомобилей. Решение этой задачи принесет пользу потребителям, упростит топливные рынки, облегчит торговлю и поможет правительствам в выполнении целей государственной политики.

Биотопливо представляет особый интерес сегодня из-за их потенциала в сокращении использования топлива на основе нефти, повышения энергетической безопасности и уменьшения выбросов парниковых газов. Биодизель является одним из таких видов топлива, которое уже используется, а также другие перспективные виды топлива, такие как гидроочищенное растительное масло (НВО) и топливо, полученное из биомассы (BTL). Хорошее качество биодизеля имеет фундаментальное значение для его дальнейшего использования. Данное руководство содержит рекомендации для изготовителей, касающиеся качества биодизеля, необходимого для его использования в двигателях.

Рекомендуемые нормы в данном руководстве установлены для 100% биодизеля (B100), который предназначен для смешивания с дизельным топливом на нефтяной основе для получения смеси, содержащей не более 5% биодизеля по объему (B5), пригодной для использования в автомобилях с ДВС.  Для смесей, содержащих более высокий процент биодизеля, необходимы другие спецификации, маркировка и контроль защиты потребителей. Готовые биодизельные смеси должны отвечать требованиям, установленным хартией для соответствующей категории дизельного топлива.

Биодизелю свойственно изменение качества с течением времени. С момента производства в нем начинаются реакции окисления. Температура воздуха, а также вода и кислород, содержащиеся в нем, оказывают влияние на скорость окисления. Антиоксидантные добавки могут помочь замедлить этот процесс ухудшения качества и до некоторой степени улучшить топливную стабильность. Их эффективность зависит от того, добавлены они во время производства биодизеля, либо сразу же после его окончания. Чрезмерное использование антиоксидантов может привести к дополнительному образованию осадка. Таким образом, необходимо соблюдать осторожность при выборе типа и количества антиоксидантов. Не рекомендуется хранить готовые смеси длительное время или в неблагоприятных условиях.

Эти рекомендации основаны на опыте использования биодизеля из обычного сырья производителями двигателей и автомобилей на различных рынках по всему миру.  По мере появления новых видов сырья, свойства и нормы, указанные здесь, могут потребовать пересмотра.

Биодизель и биодизельные смеси должны иметь однородные свойства, для обеспечения надлежащего качества как до, так и после смешивания. Высокоскоростное впрысковое смешивание предпочтительнее смешивания разбрызгиванием, так как при этом обеспечивается лучшее качество топлива.

Содержание эфира (не менее 96,5 %) в топливе показывает количество сложного метилового эфира жирной кислоты (FAME) в нем, и, следовательно, является показателем качества топлива. Низкое количество эфира может означать, что не прореагировавшие соединения, такие как триглицериды, или используемые в процессе производства компоненты, такие как катализаторы (KOH/NaOH) или метанол, остались в топливе. Низкий уровень также может указывать на загрязнение не FAME соединениями. Эти примеси могут вызвать засорение топливного фильтра, отложения в двигателе и другие проблемы. Государства могут законодательно устанавливать содержания эфира в топливе.

Окислительная стабильность: (индукционный период 10 мин). Устойчивость к окислению очень важна. Устойчивость к окислению является одним из наиболее важных свойств поскольку FAME окисляется легче по сравнению с нефтяным дизельным топливом и производит продукты реакции, которые могут повредить двигателю или автомобилю. Топливо с большим числом молекул метиленовых групп, прилегающих к двойным связям, особенно восприимчивы к окислению. Процесс окисления начинается, как только растительное масло создается и продолжается до начала переэтерификации. Окисление производит пероксиды (гидропероксиды), которые подвергаются дальнейшей реакции с образованием кислоты. Молекулы могут также полимеризоваться и образуют смолы, осадок и другие нерастворимые соединения. В отличие от пероксидов, которые обычно исчезают в какой-то момент во время переэтерификации, полимеры, образующиеся при окисления не исчезают и остаются в смеси. Индукционный период – это время, в течение которого топливо может храниться до появления кислоты, что указывает на то, что топливо становится неустойчивым.

Общее кислотное число (не более 0,50 мг КОН / г)Кислотное число является мерой кислот в топливе. Эти кислоты исходит из двух источников: (I) кислоты, используемые в производстве биодизельного топлива, которые не полностью удаляются в процессе производства, и (II) кислоты, образующиеся в качестве побочного продукта в процессе окисления. Кислотное число измеряется количеством КОН (гидроксида калия), необходимого для нейтрализации одного грамма FAME. Кислотное число биодизеля будет меняться вследствие нормального процесса окисления с течением времени, и недавние исследования показали, что это изменение является хорошим индикатором B100 стабильности. Наличие кислот в топливе может нанести вред системам впрыска и другим металлическим деталям.

Цетановое число (не менее 51) является мерой воспламенения топлива и характеристик сгорания качества. Топливо с низким цетановым числом приводит к затрудненному пуску, жесткой работе двигателя, повышенному шуму и дымности выхлопных газов.