Как да започнем производство на биодизел: готов бизнес план

Термин като "биодизел

", Мнозинството разбира чисто интуитивно. Но често има известно объркване. Всичко е наред, но все пак е по-добре да се направи без него и да се разбере какво е биодизел.

Малко теория
При работа в бутилките му се изгарят бензин или дизелово гориво. И двете са продукти от рафинирането на нефт, чиито запаси са ограничени, освен това, когато тези видове горива се изгарят, се образуват вещества, които увреждат хората и околната среда. Един от вариантите да се избегне това е използването на биодизел като гориво за двигатели. Необходимо е да се обясни какво е това. Факт е, че производството на биодизел се основава на използването на животински мазнини и растително масло като суровини. Може да се направи проста аналогия - бензинът и дизеловото гориво се получават от масло, а горивото за работа на двигателя с вътрешно горене може да се получи от масло или мазнина.

Едно малко уточнение - различни вещества могат да се използват като гориво за работа на двигатели, например един и същ алкохол, получен от дървени стърготини, но в този случай ние разглеждаме гориво специално за дизелови двигатели и суровината за биодизел, тъй като този тип гориво се нарича, е масло или остатъчна мазнина.

Как да използвам биогорива?

Използването на мазнини и масло като гориво може да стане по следните начини: ✔ Директно чрез наливане на масло в резервоара. Недостатъкът на този подход ще бъде неговото непълно изгаряне, смесване със смазката и влошаване на смазващите му свойства, както и появата на отлагания върху дюзи, пръстени, бутала поради увеличения вискозитет на растителното гориво. ✔ Чрез смесването му с керосин или дизел. ✔ Чрез преобразуване на растително масло, чийто източник може да бъде рапица, царевица, слънчоглед и др., И в крайна сметка получаване на биодизел. Най-сложната от тях се счита за технологията за превръщане на маслото, но въпреки това тя е толкова проста, че е лесна за изпълнение, благодарение на което можете да си набавите биодизел у дома.

Какво е биодизел?

Всъщност биодизелът е смес от етери, главно метилов етер, в резултат на химическа реакция. Неговите предимства включват: ✔ растителен произход, благодарение на възможността за отглеждане на растения, получаваме възобновяем източник на гориво; ✔ биологична безопасност, биодизелът е екологичен, изпускането му в околната среда не му причинява вреда; ✔ по-ниско ниво на емисии на въглероден диоксид и други токсични вещества; ✔ незначително съдържание на сяра в отработените газове на двигатели, използващи биодизел; ✔ добри смазващи свойства.
По същество растителното масло е смес от естери с глицерин, което му придава вискозитет. Процесът на производство на биодизел се основава на отстраняване на глицерин и заместването му с алкохол. Трябва да се отбележи, че недостатъкът на такова гориво е необходимостта да се нагрява при ниски температури или да се използва смес от биодизел и конвенционално дизелово гориво.

Оборудване за производство на биодизел

На руския пазар има голям брой предложения за продажба на единици за производство на биодизел от местни и чуждестранни производители. Оборудването се различава в зависимост от суровината и планираните обеми на производство. Да разгледаме комплект оборудване, произведено в Русия, за производство на метилов естер (биодизел) от растителни масла.

Площта на готовата за работа инсталация е около 15 кв. м.Тази област не включва мястото, запазено за контейнери, тъй като броят им зависи от нуждите на конкретно предприятие. Заводът за биодизел е компактен и мобилен, може да бъде поставен в контейнер (20 фута) и транспортиран. Работата на оборудването зависи от избраните суровини, така че може да бъде посочено приблизително: 2 кубически метра м. за 1 час работа на оборудването.

За 1 кубичен метър м. биогориво, консумира се 1 тон масло, 110 литра. метанол и 10 кг. сода каустик. В съоръжението за производство на метилов етер няма съдове под налягане, така че не се изисква специално разрешение за експлоатация. Стандартният комплект оборудване включва:

• смесителен реактор за производство на биогорива;
• набор от връзки;
• спирателни клапани;
• контролен шкаф;
• помпи;
• контейнер.

Опционално оборудване:

• контейнери за суровини и готов продукт;
• дизелов генератор с автономно захранване (работи на собствено биогориво);
• филтри за почистване на масла от примеси (ако е необходимо такова почистване);
• оборудване за рафиниране на растителни масла.

Видео: Автоматични модули за производство на биодизел

Технология на производство

Технологията за производство на биодизел е съвсем проста. Обикновено се прави от различни видове растително масло. За това могат да се използват рапица, соя, царевица и др., Общият списък на веществата, подходящи за получаване на суровини, е доста значителен. Остатъчното масло от готвене също е подходящо за производство на биодизел. Диаграма на подобен процес може да се види на фигурата по-долу.

Тъй като обмисляме гориво от растителен произход, технологията за неговото производство трябва да обхваща процеса на отглеждане на суровината. Най-подходящо за това се счита рапицата, тъй като изисква по-малко производствени разходи. Въпреки че сега има големи перспективи за биодизел от водорасли. В същото време земята не се използва за отглеждане на култури за гориво и цената на биодизела ще бъде по-ниска, отколкото в други случаи. И така, семената (рапица, соя, слънчоглед и др.), След качествен контрол, отиват в блендата. Останалото след производството на масло брашно може да бъде използвано от фуражната промишленост и полученото масло, както е предвидено в технологията, отива за по-нататъшна преработка. Нарича се естерификация и след него метиловите естери в биодизела трябва да съдържат повече от деветдесет и шест процента. Самата технология е проста, което прави възможно организирането на производството на биодизел у дома. Към маслото се добавя метанол (9: 1) и като катализатор се използва малко количество алкали. Метанол може да се получи от дървени стърготини, а също така е позволено да се използва изопропилов алкохол или етанол вместо него. Процедурата на естерификация се извършва при повишени температури и отнема до няколко часа. След края на реакцията се наблюдава течна стратификация в контейнера - биодизел отгоре, глицерин отдолу. Глицеринът се отстранява (отцежда се от дъното) и може да се използва като суровина в някои други процеси. Полученият биодизел трябва да бъде пречистен, понякога изпарението, утаяването и последващото филтриране са напълно достатъчни. Индустриалният производствен процес е показан по-подробно във видеото.

Как се произвежда биогориво дизел?

Суровината за този вид гориво могат да бъдат всякакви култури, от които се получава голямо количество растително масло. Най-често това са рапица и соя, преработката им дава максимален добив на суровини и съответно крайния продукт под формата на биодизел.

Използват се и животински мазнини, които са отпадъци от месопреработвателни предприятия, коженици и други предприятия. Изгорелите растителни масла от ресторанти и други заведения за обществено хранене също са подходящи.

Трябва да се отбележи, че биодизелът от растителни и животински масла се произвежда по относително проста технология. Основните етапи на технологичния процес са както следва:

• грубо и фино почистване на суровините (маслото) от най-малките примеси;
• смесване на масло и метилов алкохол с добавяне на алкален катализатор в реактора. Пропорциите на суровините и метанола са 9: 1, катализаторът е натриев или калиев хидроксид;
• нагряване до 60 ° С и разбъркване при тази температура за около 2 часа. Етапът се нарича естерификация;
• полученото вещество се утаява в отделен контейнер и се разслоява на 2 вещества - глицеринова фракция и самия биодизел;
• Веществата се отделят в сепаратор, след което горивото се подлага на термична обработка, за да се изпари водата от него.

Технологичното оборудване за производство на биодизел също не е много сложно и се състои от няколко резервоара, свързани с тръбопроводи, както и помпи - основната и няколко дозиращи помпи. Тъй като всички етапи са автоматизирани в предприятията, реакторът и другите резервоари са оборудвани с датчици за температура и ниво, а помпите се управляват от контролера. Всички данни за текущия процес се показват на дисплея на оператора.

Биодизел у дома

Както може да се види от представеното описание, производствената технология е съвсем проста и ви позволява да правите биодизел със собствените си ръце, до степен, че можете да получите гориво у дома, а понякога и не само за собствените си нужди. Причините, поради които можете да се заемете с такава работа, могат да варират за всички, но без да ги докосвате, заслужава да се отбележи, че потреблението на биодизел нараства само по целия свят. Когато биодизелът се произвежда на ръка у дома, основният проблем няма да бъде въпросът за неговото производство, а осигуряването на качеството на крайния продукт. Доставчиците на суровини могат да бъдат заведения за обществено хранене, които имат достатъчно количество отработено масло и могат да бъдат закупени на достъпна цена. Отглеждането на рапица си струва да се занимава, когато биодизелът се консумира в големи количества, например за продажба отстрани или с голям флот оборудване. При организиране на производството у дома, най-належащите проблеми ще бъдат: ✔ Лошото производство, т.е. не повече от деветдесет и три процента от крайния продукт се получава от първоначалните суровини. Това може да се дължи на особеностите на инсталацията, използвана у дома или на режимите на повторна естерификация. ✔ Лоша филтрация. Такъв процес е доста сложен и за да се получи висококачествен биодизел у дома, трябва да му се обърне специално внимание. За това се използват специални технологии или адсорбенти. Директно с инсталацията за производство на такова гориво можете да намерите във видеото. Налични са и други опции за промишлено производство на биодизел.

Как да направя модул за рециклиране на земеделие?

За да направите система за преработка на отпадъци в биогориво, поне трябва да сте наясно с принципа на действие на такива устройства, както и да имате представа за веригата.

Диаграма на биореакторен блок: 1 - биореактор; 2 - бъркалка; 3 - нагревател; 4 - помпа; 5 - филтриращ елемент; 6 - газов компресор; 7 - държач за газ; 8 - колекция от тор; 9 - продукцията на торове (утайки); 10 - контролен панел за отопление

Нека разгледаме и двете, но трябва да се отбележи: изграждането на пълноценна инсталация е доста обезпокоителен и скъп бизнес. У дома, като правило, е възможно да се направи само нещо подобно на обработващите станции. Някои опити обаче са успешни.

Принципът на действие на биологичното растение

Технологията за производство на биогорива обикновено поддържа следния системен подход:

1. Биореакторът (резервоарът) е зареден с тор.
2. За известно време процесът на ферментация протича вътре в реактора.
3. Образува се газообразна среда.
4. Газовете се отстраняват от реактора.
5. Газовата смес се пречиства и изпраща за употреба като гориво.

Съставът на газовата смес, получена на изхода, се характеризира с достатъчно високо насищане с различни вещества. В процента най-много присъстват метан (60%), въглероден диоксид (35%) и други вещества, включително сероводород (5%).

Ето как изглежда диаграмата за разпределение на газа на сместа: 1 - съдържание на метан около 63-65%; 2 - съдържанието на въглероден диоксид е около 30-33%; 3 - съдържанието на сероводород е около 2%; 4 - съдържанието на амоняк е около 1%; 5 - съдържание на водород около 1%

Междувременно за ефективното функциониране на газогенерираща станция за домашно производство са необходими значителни запаси от отпадъци от представителите на животинския свят.

Следователно първото нещо, на което трябва да се обърне внимание при решаването на проблема с получаването на биогориво в домашни условия (държава), е наличието на източници на суровини за преработвателното предприятие.

Изработване на биореактор със собствените си ръце

След като сте решили източниците на суровини, тогава трябва да решите мястото за поставяне на домашния (или държавния) биореактор. Самият реактор е затворен съд, достатъчно здрав, с обем, базиран на дневния прием на суровини за оборски тор за преработка (за справка: за получаване на 100 м3 газова смес е необходим приблизително 1 тон оборски тор).

Таблица на съотношението между вида оборски тор и количеството произведен биогаз

Таблица, показваща ефективността на определен вид биологични отпадъци по отношение на обема на произведения газ. Както се вижда от таблицата, най-ефективен е свинският тор, който може да произведе най-голямо количество биогориво.

Такъв контейнер ще трябва да бъде инсталиран на здрава основа, оборудвана със спирателни клапани и други технически характеристики съгласно класическата схема. Препоръчително е горната част на съда да бъде подвижна, с болтови крепежни елементи и уплътнително уплътнение.

За да се осигури непрекъснатост на цикъла, резервоарът за съхранение трябва да бъде оборудван с изкуствен нагревателен модул. Ако през лятото ефективността на ферментацията на оборския тор и скоростта на образуване на газове са напълно осигурени от външни температурни условия, през зимата ситуацията се променя.

За зимната работа на биореактора се изисква изкуствено нагряване, като се има предвид спирането на активността на ферментационните бактерии вече при 4-10 ° C над нулата. Съответно контейнерът трябва да има висококачествена топлоизолация. За това е подходящ класическият метод за изолация с минерална вата.

Илюстративен пример за изолиране на биореактор за зимната му работа. Като изолационен материал тук е използвана минерална вата. Най-горният слой памучна вата е покрит с фолио

Има няколко възможности за организиране на отопление. Например използването на електрически нагреватели или отоплителна система на водна основа (водна риза).

Мощността на отоплителния кръг трябва да се изчислява въз основа на оптималната температурна норма в реактора от 25-40 ° C, необходима за постигане на ефективен процес на ферментация на биомаса.

В допълнение към нагревателите, степента на застой влияе върху ферментационната активност на биомасата. Всъщност вътре в резервоара суровият тор трябва да е постоянно в движение. Движението на биомаса подобрява процеса на ферментация и намалява времето за получаване на газовия компонент.

Възможност за лятна инсталация за преработка на оборски тор и производство на биогорива. В този случай отоплението се извършва под формата на бетонна водна баня, в която се потапя реакторният съд.Тази инсталация обаче не може да се експлоатира през зимния период.

Проблемът с организирането на движението се решава чрез въвеждане на специална механична бъркалка в конструкцията на биореактора. Валът на това устройство е свързан с вала на нискоскоростен двигател, който извършва въртящото действие. Включването и изключването на процеса на смесване може да се извърши ръчно или автоматично.

На нашия уебсайт имаме друга статия, която предоставя инструкции как да инсталирате инсталация за биогаз за нуждите на частна къща.

Процес на производство на биогаз и торове

Дизайнът на системата за производство на биогорива у дома технологично предвижда натоварване на кораба с тор с около 1/3 от капацитета. За товарене на оборски тор се прави товарен люк с херметично затваряща се врата. Останалата свободна горна площ на биореактора се използва за натрупване на отделени газове.

Домашен миниатюрен биореактор, базиран на конвенционален 200-литров варел. По принцип за задоволяване на скромните нужди от биогориво е напълно подходящо за използване в частни домакинства. Това е самият дизайн, който всъщност може да бъде направен у дома за производство на биогорива.

Изходите трябва да се правят на горното и долното ниво на кораба. Отгоре има изход за газ, отдолу има изход за източване на преработен тор (торове). Също така, в областта на горната част на съда е препоръчително да се монтира прозорец за наблюдение, за да се следи процесът.

Разклонителната тръба за изхода на газовата смес е свързана чрез запечатана тръба с устройство, което едновременно изпълнява функциите на сепаратор и водно уплътнение. За комуникация се използва тръба (метална или полиетиленова) с малък диаметър (25-32 мм).

Самият сепаратор е съд с относително малък капацитет, пълен с вода. Газът, преминаващ през водния стълб, се пречиства, изхвърля в резервоар за газ и след това се доставя на потребителите.

Пример за двустепенно сепараторно устройство - хидравлично уплътнение за подаване на газова смес, идваща от биореактор. Тази опция за филтриране ви позволява да получите висококачествен пречистен продукт.

Препоръчително е долната разклонителна тръба на реактора (за изхода на отработен оборски тор - утайка) да бъде възможно най-голяма. Към него са свързани спирателни клапани (затворен клапан) и към резервоара се прави разклонение за събиране на утайки. Похарчената маса във фермата може успешно да се използва като тор.

Подробна информация за определяне на необходимия обем на капацитета, както и за изчисляване на ефективността на биореактора и възможността за използване на биогаз, разгледахме в следващата статия.

Перспективи

Както вече беше отбелязано, производството на такова гориво само нараства. И въпреки че растителното масло служи като суровина за това, то се получава на различни места от различни култури. В Европа - рапица, в Индонезия - палмово масло, в Америка - соя и др. Най-обещаващото обаче е производството на биодизел от водорасли. За тяхното отглеждане могат да се използват както отделни езера, така и специални биореактори, както и участъци от морския бряг. Освен това това не само увеличава производството на гориво, но и освобождава земя за отглеждане на храни. Въпреки че биодизелът се произвежда от растително масло, а не от дървени стърготини, той е отличен заместител на конвенционалното дизелово гориво. Особено при ограничени запаси от нефт. И освен това не може да се изключи такова достойнство като възможността за производство у дома. Въпреки факта, че в промишленото производство се оказва по-скъпо от дизеловото гориво, въпреки това е отлично алтернативно гориво за дизелови двигатели.

Химичният процес за производство на биодизел

За получаване на биодизел се използват всички видове растителни масла - слънчогледово, рапично, ленено и др. В същото време биодизелът, получен от различни масла, има някои разлики.Например, палмовият биодизел има най-висока калоричност, но също така и най-висока филтруемост и температура на втвърдяване. Рапичният биодизел донякъде отстъпва на палмовия биодизел по съдържание на калории, но понася по-добре студа, поради което е най-подходящ за европейските страни и Русия. Химически биодизелът е метилов етер, който е продукт от реакцията на естерификация на растително масло при температура около 50 ° С в присъствието на катализатор. Самият процес по принцип е доста прост. Необходимо е да се намали вискозитетът на растителното масло, което може да се постигне по различни начини. Всяко растително масло е смес от триглицериди, т.е. естери, комбинирани с молекула глицерол с трихидроалкохол (C3H8O3
). Именно глицеринът придава вискозитет и плътност на растителното масло. Предизвикателството при приготвянето на биодизел е да се премахне глицеринът, като се замени с алкохол. Този процес се нарича
трансестерификация
... Общата реакция изглежда така:
CH2OC = OR1 | CHOC = OR2 + 3 CH3OH> (CH2OH) 2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC = O-R3 | CH2COOR3 |
Триглицериди + метанол> глицерол + етери, MA "Navigator" Технологии и оборудване за производство на биодизел 10 Къде R1, R2, R3: алкилови групи. В резултат на използването на метанол се образува метилов етер, в резултат на използването на етанол, етилов етер. От един тон растително масло и 111 кг алкохол (в присъствието на 12 кг катализатор) се получават приблизително 970 кг (1100 л) биодизел и 153 кг първичен глицерин. Като алкал се приема калиев хидроксид КОН или натриев хидроксид - NaOH. За начинаещи се препоръчва да се използва NaOH.

Ползи от биодизела

Основното предимство на биодизела
- това е, че се произвежда от ресурси, които бързо се възстановяват (запасите от нефт например са практически незаменими). Например, този въпрос е много подходящ за колективни ферми, които се занимават с преработка на нефт, всеки има болна точка къде да вземе дизелово гориво до началото на сезона. Отговорът е прост, направете биодизел от собствените си суровини и бъдете напълно автономни в разхода на гориво.
Растителен произход
... Подчертаваме, че биодизелът няма миризма на бензен и се произвежда от масла, суровината за които са растения, които подобряват структурния и химичния състав на почвите в системите за сеитбообръщение. Суровините за производството на биодизел могат да бъдат различни растителни масла: слънчогледово, рапично, соево, фъстъчено, палмово, памучно семе, ленено семе, кокос, царевица, горчица, рицин, коноп, сусам, отработени масла (използвани например в готвенето ) и животински мазнини.
Екология
... Силната страна на биодизела е също така, че той изпуска много по-малко вредни газове в атмосферата по време на изгаряне (биодизелът, в сравнение с минералния си аналог, почти не съдържа сяра (биологична безвредност. В сравнение с минералното масло, 1 литър от което може да замърси) 1 милион литра питейна вода и водят до смъртта на водната флора и фауна, биодизелът, както показват експериментите, когато попадне във вода, не вреди нито на растенията, нито на животните. Освен това той претърпява почти пълно биологично разлагане: в почвата или водата , микроорганизмите обработват 99% от биодизела на месец, което ни позволява да говорим за минимизиране на замърсяването на реките и езерата при прехвърляне на водния транспорт на алтернативни горива.
По-малко емисии на CO2
... Когато биодизелът се изгаря, се отделя точно същото количество въглероден диоксид, който е изразходван от атмосферата от растението, което е първоначалната суровина за производството на нефт, през целия период от живота му. Трябва обаче да се отбележи, че би било погрешно да се нарича биодизел екологично гориво. Той отделя по-малко въглероден диоксид в атмосферата, отколкото конвенционалното дизелово гориво, но въпреки това не е нулеви емисии.
Добри смазващи свойства
... Известно е, че минералното дизелово гориво, когато сярните съединения се отстраняват от него, губи смазващата си способност. Биодизелът, въпреки значително по-ниското съдържание на сяра, се характеризира с добри смазващи свойства. Това се дължи на неговия химичен състав и съдържание на кислород. Например, камион от Германия е влязъл в Книгата на рекордите на Гинес, като е изминал повече от 1,25 милиона километра на биодизел с оригиналния си двигател.
Увеличен живот на двигателя
... Когато двигателят работи на биодизел, подвижните му части се смазват едновременно, в резултат на което, както показват тестовете, се постига увеличение на експлоатационния живот на самия двигател и горивната помпа средно с 60%. Важно е да се отбележи, че няма нужда от надграждане на двигателя.
Висока точка на възпламеняване
... Друг технически индикатор, представляващ интерес за организациите, които съхраняват и транспортират горива и смазочни материали: точката на възпламеняване. За биодизела стойността му надвишава 150 ° C, което ни позволява да наричаме биогориво относително безопасно вещество. Това обаче не означава, че може да се третира с небрежност.

Направи си сам биогорива: производство на биогорива, плюсове и минуси на самопроизводството

Интересувате се от информация как да направите биогорива със собствените си ръце и колко е възможно? След това прочетете по-долу за това какво представляват биогоривата, от какви суровини може да се получи и какви технологии се използват за това.

Въпросите за осигуряване на вашето лично домакинство с енергийни ресурси, необходими за неговото функциониране, е проблем, който в една или друга степен възниква пред всеки собственик. Често трудностите се крият дори в невъзможността за осигуряване на подходящи комуникации, например при липса на газоразпределителни мрежи в района на пребиваване. Но все пак, ако разглеждаме всичко в комплекс, тогава основните проблеми са високите тарифи за енергийните превозвачи, които често поставят под въпрос рентабилността на икономиката на домакинствата. За съжаление, дори спадът в цените на основните енергийни източници на световния пазар по никакъв начин не засяга крайния потребител - тарифите остават на същото ниво и дори са склонни да растат.

Направи си сам биогориво

Естествено, в такава ситуация все повече собственици започват да се замислят за възможностите за използване на алтернативни източници на енергия. По-специално сега много се говори за биогорива - висококалорични енергийни носители (течни, твърди или газообразни), които се получават чрез преработка на суровини, често буквално „легнали под краката“. По-специално, много от тях се интересуват от въпроса колко реалистично е да се направи такова биогориво със собствените си ръце, в малка частна икономика.

Има много мнения по този въпрос, до такива, че буквално е „двойка дреболии“ да се установи такава минипродукция. Можете ли да повярвате на такива оптимистични уверения? Най-вероятно не - всяко биогориво ще изисква специално, често много скъпо оборудване, необходимите знания и умения и постоянен източник на суровини. Нека разберем по-подробно ...

Какво представлява биогоривото и откъде идва?

Почти всички енергийни ресурси, произведени на планетата, са продукт на многогодишна естествена обработка на органични вещества. Сложните биохимични процеси, протичащи в слоевете остарели растения и в останките на животни, под въздействието на външни фактори (температура, налягане), с течение на времето доведоха до образуването на находища на въглища, нефтоносните слоеве, до натрупване горими газове в почвата. Именно тези природни ресурси и до днес са основните енергийни източници, използвани от човека.

Извличането на енергия често се извършва при най-екстремни условия

Проблемът е, че всички тези ресурси не са неограничени и количеството им намалява от година на година. Те практически не се възстановяват (това отнема много милиони години). Всички те, в преобладаващото мнозинство, лежат на големи дълбочини, често на труднодостъпни места (в арктическите региони или на морските рафтове), добивът им изисква използването на сложни технологии и в допълнение към това транспорт проблемите също са доста трудни.

С една дума, подобни проблеми очевидно ще нарастват с течение на времето и човечеството няма друг избор, освен да разгледа възможностите на алтернативните енергийни източници. В момента биоенергията се разглежда като една от най-обещаващите области.

Всъщност законите на биохимията не се променят, органичната материя е възобновяем вид суровина, така че защо не изкуствено, за кратко време, да извършим самите процеси за получаване на енергийни носители? Освен това като суровини могат да се използват не само специално отглеждани култури, но и различни биологични и технологични отпадъци, като по този начин се решава въпросът за тяхното обезвреждане.

Суровините за производството на биогорива често буквално лежат под краката.

Таблицата по-долу показва схематично основните насоки в производството и свързаната употреба на биогорива. Трябва да се каже, че подобни подходи могат да се прилагат както в голям мащаб, така и в доста изолирани, автономни системи, например средни или малки селскостопански комплекси.

Някои държави с развита агротехническа инфраструктура издигат производството на биогорива до ранга на глобалните национални програми. Поразителен пример е Бразилия, където въвеждането на технологии за производство на алтернативни горива върви скокообразно и вероятно тази страна скоро ще може да претендира за титлата на един от най-големите доставчици на такива енергийни превозвачи.

В Бразилия и много други страни дозаторите за биогорива вече не са изненадващи.

Да се ​​върнем обаче в нашите „родни земи“. В нашите условия също е напълно възможно да се произвежда почти всякакъв вид биологично гориво, като се използват или специално отгледани за тези цели суровини, или се използват технологии за преработка на отпадъци от селскостопанска, хранителна, дърводобивна или дървообработваща промишленост. По-специално можем да разгледаме процеса на създаване на течно биогориво (биодизел) и твърдо вещество (горивни пелети).

Цени за горивни блокове и биогорива за биокамини

Горивни блокове и биогорива за биокамини

Производство на биодизел

Предимствата на биодизела и основите на неговото производство

Възможно ли е да се получи дизелово гориво - дизелово гориво, продукт, получен чрез ректификация, т.е. директна дестилация на масло - от растителни суровини? Оказва се съвсем, тъй като молекулярната структура на растителните и животинските масла е много подобна на класическото дизелово гориво.

Това всъщност са същите „дълги“ молекули въглеводороди, но не в свободно линейно състояние, а свързани в „триади“ чрез напречна рамка на мастни киселини - глицерол. Това означава, че за да извлечете точно горивния от енергията компонент от маслото, трябва да го почистите от глицерин. В това се състои технологичният процес за производство на биодизел.

Биодизел от различни сортове масло

В резултат на това трябва да получите жълта (с възможен оттенък разновидност) течност, която няма онази специфична миризма, характерна за обичайното дизелово гориво. Независимо от това, това е готово гориво, което може да се използва както в чист вид, така и като добавка към "класическото" дизелово гориво. Интересното е, че конвенционалните дизелови двигатели не се нуждаят от модификации, когато преминават дори на чист биодизел.

(Най-често поради високата температура на замръзване биодизелът се използва в смес с обикновено дизелово гориво, а полученото гориво обикновено се обозначава с буквата "В" с цифра, която показва процента на биологичния компонент на горивото от общия обем. Например най-често срещаното гориво "B20" - 20% биодизел и 80% дизелово гориво).

В същото време такова биогориво, макар и да е в крак с калоричността си, дори се различава в много отношения от рафинирания в нефт продукт към по-добро:

• Такова гориво има подчертан смазващ ефект, което значително удължава живота на частите на дизеловия двигател.
• Такова гориво практически не съдържа сяра, която окислява моторното масло, бързо го изважда от състояние на годност и "изяжда" гумени уплътнения и е просто изключително вредно за околната среда, където попада в резултат на отработените газове.
• Точката на възпламеняване на биодизела е значително по-висока от тази на конвенционалното дизелово гориво (около 150 ° C). Това означава, че биогоривата са много по-безопасни за съхранение, транспортиране и използване. Токсичността на такова гориво е много по-ниска от тази, получена при рафинирането на нефт.
• Един от основните показатели на дизеловото гориво е "цетановото число", което е способността на горещото да се възпламенява при компресия. Колкото по-високо е, толкова по-добро е горивото, толкова по-гладко работи двигателят и по-малко износване на частите му. Ако за обикновеното дизелово гориво този показател започва от 40 - 42, то за биодизела цетановото число е по-ниско от 51 и не се среща (между другото, според европейските стандарти за качество, цетановото число във всяко дизелово гориво, използвано в Европейския съюз трябва да се доведе до не по-ниско от 51) ...

Недостатъците на биодизела включват по-висока температура от началото на кристализацията (обикновено такова гориво изисква предварително загряване) и относително кратък период на възможно съхранение на крайния продукт (обикновено до 3 месеца).

Високодобивните маслосъдържащи култури - например слънчоглед, соя, царевица - се използват като суровини за индустриалното производство на техническо растително масло, а след това - биодизел.

Продукти за производство на технически растителни масла - суровини за производство на биодизел

Напоследък рапицата започна да привлича особено внимание от страна на фермерите, поради изключително високия си добив, непретенциозност, а освен това изчерпва почвата в много по-малка степен от всички изброени култури.

Една от най-обещаващите технически култури е рапицата

Тенденциите в развитието на производството на биодизел обаче са такива, че се счита за неподходящо да се заемат ценни обработваеми площи за него, които може да са по-търсени за хранителни цели.Фермите за отглеждане на зелени водорасли от специални видове, които растат изключително бързо и осигуряват биологичен материал с отлично енергийно съдържание, се превръщат в най-обещаващата посока.

От зелени водорасли до пълно гориво

Когато се създадат определени условия за растежа и живота на водораслите в изкуствени резервоари (биореактори), те активно натрупват растителни мазнини и захари, които след това по време на преработката се превръщат в първоначален продукт за получаване на горими въглеводороди. Като цяло само самото оборудване е с висока цена, а водораслите се нуждаят само от вода, слънчева светлина и въглероден диоксид за активен растеж.

Ето как ще изглеждат растенията за производство на биодизел от зелени водорасли

Използва се за производството на биодизел и други масла - палмови, кокосови и животински мазнини, като правило - под формата на отпадъци от преработвателната или хранителната промишленост.

Какъв е процесът на „скъсване“ на въглеводородната верига от ненужната глицеринова основа? Просто трябва да замените това плътно свързващо вещество с друго, по-химично активно и летливо. Метанолът (метанол) е най-подходящ като такъв реагент. Той сам по себе си е лесно запалимо вещество и дори в някои случаи може да се използва като напълно отделен вид гориво, поради което по никакъв начин няма да намали свойствата на биодизела.

Химичният процес на изместване на глицероловия компонент (в научната литература тази процедура се нарича пестерификация) трябва да продължи сам по себе си, но не е необратим - веществото може да премине както в необходимото, така и отново в първоначалното състояние. За да се избегне такава нестабилност и да се ускори процесът, се използва катализатор. Като него най-често се използват алкали (NaOH или KOH). За максимална еднородност на процеса на обмен, обработената смес се подлага на постоянно разбъркване и нагряване до температура от около 50 градуса.

Обикновено, в зависимост от обема и качеството на първоначалните продукти, процесът може да отнеме от 1 до 10 часа. В резултат на това сместа трябва да даде изразена стратификация. В горната част на реактора (съда, в който е протичал процесът) остава лека фракция - всъщност самият биодизел. На дъното има изразена плътна маса - глицеринов компонент.

Наслояване на състава след трансестерификация

Сега остава да се отдели биодизелът, да се изчисти от излишните метанол и остатъци от катализатор. Останалата глицеринова фракция също се подлага на процес на пречистване, тъй като самият глицерин е много ценен продукт с широк спектър от приложения.

Експертно мнение: А. В. Масалски

Редактор на категорията "строителство" на портала Stroyday.ru. Специалист по инженерни системи и отводняване.

Оптималната доза на компонентите се счита, както следва: за обработка на тон растително масло са необходими 111 кг метилов алкохол и около 12 кг катализатор - натриев или калиев хидроксид. Ако се следва технологията на процеса, изходът трябва да бъде приблизително 970 kg (или 1110 литра) завършен пречистен биодизел и 153 kg глицерин.

Можете, разбира се, да опишете сложна химическа формула, но е малко вероятно да се каже нещо полезно за читателя. По-добре е да дадете визуална блок-схема на производствения процес, така че да стане ясно колко е трудно да се извършват всички операции с високо качество.

Блок-схема на типичен процес на производство на биодизел

Растителното масло или се изцежда на място, или се предлага в завършен вид, или се използват мастни отпадъци от производството на храни. След процеса на пречистване той постъпва в трансестерификационните реактори. Приготвената смес от катализатор и реагент, метанол, навлиза там през собствения си канал. Освен това има технологични цикли на разделяне на фракциите и тяхното многоетапно пречистване.В резултат на това биодизелът и рафинираният глицерин се доставят в склада като краен продукт, а възстановеният излишък от метанол се връща за повторна употреба.

Възможно ли е да го произведете сами?

Изглежда, че всичко е просто и ясно, но е в добре обмислена технологична линия. Но възможно ли е да направите сами биодизел?

1. Първо, веднага трябва ясно да се осъзнае, че тази организация на такова мини производство ще бъде оправдана само ако има надежден и практически неизчерпаем източник на суровини - растителни или животински мазнини с необходимата степен на пречистване. Например, ако има възможност в хранителните предприятия или в заведенията за обществено хранене за много ниска сума да изкупи остатъците от отработено масло. Да произвеждат масло самостоятелно чрез отглеждане на подходящи култури за това или чрез закупуване на семена за пресоване - в мащаба на личната икономика такава перспектива дори не трябва да се има предвид, тъй като бизнесът умишлено ще бъде нерентабилен.

2. Следващият важен аспект са значителните трудности при работа с химични компоненти.

• Алкалните съединения са много хигроскопични, незабавно абсорбират влагата, т.е. тяхното съхранение става значителен проблем. Това се взема предвид и фактът, че натриевите и калиевите хидроксиди са изключително „агресивни“ вещества и лесно реагират с повечето метали. Следователно те могат да се съхраняват само в неръждаеми или стъклени контейнери или полипропиленови контейнери.
• Метанолът също ще създаде много проблеми. На първо място, трябва постоянно да помните за най-високата му токсичност - отравянето с такъв алкохол често е фатално. (Специално внимание, ако в къщата има хора с пристрастяване към алкохола - метанолът на външен вид и мирис се различава малко от етилов, „винен“ алкохол). Цялата работа с метанол трябва да се извършва със задължителна защита на дихателната система, очите, кожата, лигавиците.

Разбира се, реакцията може да се проведе с по-безопасен етилов алкохол, но в крайна сметка горивото е по-плътно и по-вискозно, качеството му за зареждане на двигатели е значително по-ниско.

• С ръчна изработка, „на око“, е много трудно да се поддържа правилната дозировка на изходните компоненти и да се определи тяхното качество.

- Обикновено се приема, че горното съотношение на метанол и масло за нормалния ход на реакцията може да е недостатъчно - това до голяма степен зависи от биохимичния състав на закупените суровини. Следователно метанолът винаги се добавя в излишък, около 1: 4 по обем към маслото. Уви, невъзможно е да се изчисли по-точно без лабораторни изследвания.

- По-рано не напразно беше споменато, че суровините трябва да бъдат с определена степен на „чистота“ - ако използвате произволно някакви получени отпадъци от мазнини или масло, можете не само да не получите желания биодизел в изход, но и сериозно "прецака" оборудването. Например, ако маслото съдържа твърде много вода, то просто ще унищожи катализатора, процесът ще излезе извън контрол и в реактора ще започне да се образува сапун вместо очаквания биодизел (така нареченото осапуняване). Освен това, ако се използва NaOH, най-вероятно ще бъде възможно да се „хване глоп“ - сапунът бързо се сгъстява и запълва целия обем на реактора, като абсорбира напълно нереагиралото масло.

В предприятията се използват специални сушилни агенти за отстраняване на излишната вода, която след обработката се отстранява чрез филтриране. Водата може да се отстрани у дома, разбира се, чрез обичайното предварително загряване на маслото до 110 ÷ 120 градуса - водата трябва да се изпари и да се изпари. Нагряването на маслото обаче често води до друга „неприятност“ - повишаване на концентрацията на свободни мастни киселини. Това е следващата точка.

- Втората уязвимост на суровината е концентрацията на свободни мастни киселини (FFA) - има определени технологични ограничения за тяхното съдържание. Такъв недостатък - повишената концентрация на FFA, обикновено е характерен за хранителните отпадъци, т.е. масла, които вече са били термично обработени, тъй като самите тези киселини са продукт на термичното разлагане на маслата. Когато реагират с катализатор, FFAs се превръщат във вода и сапун, опасностите от които вече бяха споменати по-горе. По технологични линии този проблем се решава чрез анализ на входящите суровини и разработване на подходяща формулировка за оптималния процент на катализатора.

И така, маслото за преработка трябва да съдържа минимално количество вода и FFA. Но у дома едва ли е възможно да се извършат необходимите лабораторни изследвания. Тоест производителят рискува много както качеството на продукта, така и безопасността на собственото си оборудване.

3. Третият „блок от проблеми“ е оборудването, необходимо за процеса. Въпреки че в мрежата има описания и снимки на самоизработени „линии“ за производство на биодизел, наречете ги успешни, удобни и т.н. - не работи.

За съжаление, занаятчийските устройства все още са много далеч от съвършенството.

Можете да отдадете почит на авторите за оригиналност, за използването на най-неочакваните части и възли, например стари перални или хладилници, за интересни решения на проблемите на разделяне и пречистване на крайния продукт, но все пак претендирате за някакъв вид на "пробивен" модел на инсталацията, препоръчан за самостоятелно производство, е невъзможно.

Видео - Пример за домашна инсталация за производство на биодизел

Един от най-трудните и трудоемки процеси е отделянето на глицериносъдържащата фракция от биодизела, а след това - почистване на горивото от остатъци от сапун, алкални съставки и излишен метанол. Между другото, метанолът е много скъпа суровина и простото му изпаряване в атмосферата е изключително нерентабилно. Това означава, че с повишената си летливост са необходими специални пречистващи запечатани камери, позволяващи процеса на дестилация да се извършва без загуби.

Сапуненият компонент се отделя чрез утаяване, измиване с вода, последвано от филтриране и изпаряване на излишъка. За премахване на основи се използват подкислени съединения (например оцетна киселина).

Някои домашни майстори предпочитат инсталирането на специална аерационна колона, в която биодизелът се утаява и с помощта на изкуствено създадени от компресора въздушни мехурчета се изчиства от химически примеси. Подобен пример е показан в продължението на видеото:

Видео - Как да си направим биодизел

С една дума, едва ли е необходимо да се говори за високата (или поне някаква) рентабилност на такова занаятчийско производство. Производителността на такива инсталации е ниска, невъзможно е да се организира непрекъснат цикъл, домашно приготвеното оборудване изисква почти постоянно наблюдение от човек. А качеството на получения биодизел е трудно да се контролира. Тоест, за нуждите на личната икономика, за зареждане с гориво на собствената си кола (на свой собствен риск и риск), това може да се използва, но няма ли такова гориво да стане по-скъпо от обикновеното дизелово гориво?

И ако смятате организацията на производството на биогорива за свой собствен бизнес, тогава в този случай не можете да направите без придобиването на специални технологични единици.

На вниманието на заинтересованите хора са представени много модели мини-линии за производство на биодизел.

Ако си поставите цел, няма да е толкова трудно да намерите необходимия производствен мини-комплекс, който е оптимален за наличното пространство. В интернет сайтовете има много подобни технологични инсталации, които се различават по консумация на енергия, производителност, степен на автоматизация, броя на операторите, необходими за тяхното обслужване, и, разбира се, в цената на оборудването. Както местните, така и европейските компании са усвоили производството на линии за производство на биодизел.

Видео: автоматизирана модулна производствена линия за биодизел

Твърдо биогориво - пелети

Напоследък има много различни слухове или дори своеобразни „легенди“, че един от най-обещаващите и високорентабилни видове малък бизнес може да бъде производството на горивни пелети - специален вид биологично гориво. Нека разгледаме по-отблизо достойнствата на твърдото гранулирано гориво и процеса за неговото производство.

Защо и как се произвеждат горивни пелети?

Дърводобивът, дървообработващите предприятия, селскостопанските комплекси и някои други производствени линии задължително произвеждат, в допълнение към основните продукти, много голямо количество дървесина или други растителни отпадъци, които, изглежда, вече нямат никаква практическа стойност. Не толкова отдавна те просто бяха изгорени, хвърляйки дим в атмосферата или дори разграждащи се напразно от огромни „купчини отпадъци“. Но те имат огромен енергиен потенциал! Ако тези отпадъци бъдат доведени до състояние, което е удобно за използване като гориво, тогава, заедно с решаването на проблема с изхвърлянето, можете да спечелите и печалба! Именно на тези принципи се основава производството на твърди биогорива - пелети.

Пелетите са изключително удобни за съхранение, транспортиране, използване

Всъщност това са компресирани цилиндрични гранули с диаметър от 4 ÷ 5 до 9 ÷ 10 mm и дължина около 15 ÷ 50 mm. Тази форма на освобождаване е много удобна - пелетите лесно се опаковат в торби, лесни за транспортиране, отлични са за автоматично подаване на гориво в котли на твърдо гориво, например с помощта на винтов товарач.

Пелетните котли имат възможност за автоматично подаване на гориво от бункера

Пелетите се пресоват както от естествени дървесни отпадъци, така и от кора, клони, игли, сухи листа и други странични продукти от дърводобива. Те се получават от слама, обвивка, кекс, а в някои случаи като суровина се използва дори пилешки тор. При производството на пелети торфът се стартира - именно в тази форма той постига максимален топлообмен по време на горенето.

Пелетите могат да се произвеждат от различни материали.

Разбира се, различните суровини дават различни характеристики на получените пелети - по отношение на тяхната енергийна мощност, съдържание на пепел (количеството на останалия негорим компонент), влажност, плътност и цена. Колкото по-високо е качеството, толкова по-малко неприятности с отоплителните уреди, толкова по-висока е ефективността на отоплителната система.

Някои пелети могат да се използват не само като гориво, но и като тор или състав за мулчиране на почвата. Независимо от това, основното им предназначение, разбира се, е гориво за котли и тук те имат много изразени предимства пред другите видове твърди горива. Така например, това е абсолютно чист вид гориво от гледна точка на околната среда. В процеса на производство на пелети не се използват химически добавки или формовъчни пясъци.

Видове и описание на пелети

Експертно мнение: А. В. Масалски

Редактор на категорията "строителство" на портала Stroyday.ru. Специалист по инженерни системи и отводняване.

Според специфичното си калорично съдържание (като обем), пелетите оставят след себе си всички видове дърва за огрев и въглища. Съхранението на такова гориво не изисква големи площи или създаване на някакви специални условия. Компресираната дървесина, за разлика от дървените стърготини, никога не започва да се разлага или спори, така че няма риск от самозапалване на такова биогориво.

Сега - към въпроса за производството на пелети. Всъщност целият цикъл е ясно и ясно изобразен на диаграмата (показани са селскостопански суровини, но това важи еднакво за всички дървесни отпадъци):

"Кратък курс" за производство на пелети

На първо място, отпадъците преминават през етап на смачкване (обикновено до размер на чипа до 50 mm дължина и 2 ÷ 3 mm дебелина). Следва процедура на сушене - необходимо е остатъчната влага да не надвишава 12%.Ако е необходимо, чипсът се раздробява на още по-фина фракция, довеждайки състоянието му почти до нивото на дървесното брашно. Счита се за оптимално, ако размерът на частиците, влизащи в линията за пресоване на пелети, е в рамките на 4 mm.

Преди суровината да навлезе в гранулаторите, тя се пара леко или за кратко се потапя във вода. И накрая, на линията за пресоване на пелети, това „дървено брашно“ се пресова през калибрационните отвори на специална матрица, които имат конична форма. Тази конфигурация на каналите допринася за максималното компресиране на натрошената дървесина с, разбира се, нейното рязко нагряване. В същото време лигнинното вещество, което се съдържа във всяка структура, съдържаща целулоза, надеждно „залепва“ всички най-малки частици, създавайки много плътна и трайна гранула.

Образуване на пелети в цилиндрична матрица

На изхода от матрицата получените "колбаси" се изрязват със специален нож, който дава цилиндрични гранули с необходимата дължина. Те отиват до бункера, а оттам до приемника на готови пелети. Всъщност остава само да се охладят готовите гранули и да се опаковат в торбички.

Схемата на апарата с плоска матрица

Матриците могат да бъдат цилиндрични или плоски. Първите са по-продуктивни, използват се предимно в мощни индустриални инсталации. На малки гранулатори, които се използват по-често в отделни домакинства, те обикновено са плоски.

Видео: малко производство за преработка на дървесни отпадъци в пелети

Но какво да кажем за „частен собственик“?

И така, всичко изглежда просто. Но тази „простота“ е за рационализирано производство, но струва ли си сам да започнете такъв процес?

1. На първо място, трябва много внимателно да се "огледате" от гледна точка на източника на суровини за частно производство.

• Ако наблизо има някакво дървообработващо предприятие (голяма работилница) и там редовно можете да вземете готови дървени стърготини на „нелепи“ цени или дори безплатно, чрез самостоятелно вдигане, тогава си струва да опитате. Най-вероятно всички първоначални разходи скоро ще бъдат оправдани - ще има възможност не само да се снабдят напълно с гранулирано биогориво, но и да реализират излишъка.

Ако успеете да намерите такъв доставчик - тогава той ще работи!
Напълно разбираемо е, че наличието на линия за пелети ще бъде много полезно, ако собственикът се занимава с проблеми с дървообработването, а дървените стърготини във фермата, както се казва, „не се прехвърлят“.

• По-лошо е, ако са налични само големи дървесни отпадъци - в този случай ще трябва да помислите върху въпроса за смачкването им, а това вече са излишни разходи за оборудване и електричество.
• Ако изчислението се основава на волунтаристични предположения - „каквото намеря, ще го обработя”, тогава най-вероятно нищо добро няма да се получи. Оборудването за гранулиране не е евтино и е малко вероятно някога да се оправдае с този подход.

Когато се оценяват възможностите за получаване на суровини, е необходимо да се оценят видовете дървесина. Едва ли си струва да се свързвате с топола или върба - самата дървесина не само е нискокалорична, но и не се пече добре на гранули поради ниското си съдържание на лигнин. Липата също не е добър избор. Но дървени стърготини от иглолистни дървета, поради високото съдържание на смола, са подходящи за всички, без изключение.

2. Следващият голям проблем е хардуерният проблем.

Всъщност няма специални проблеми с това - има много инсталации с различен капацитет и производителност, местни, европейски или китайски агрегати в продажба. Да ги наречем евтини вероятно е невъзможно. Кой от тях е по-добър или по-лош също е трудно да се прецени, по-добре е да се задълбочите в тази тема в интернет форумите.

Сглобяема машина за пелети

На същото място, във форумите, можете да намерите предложенията на майсторите, които се занимават с производството на гранулатори по поръчка. Те имат доказани схеми, собствени чертежи, опит в монтажа и настройката на инсталациите.Възможно е такова устройство да се окаже много по-привлекателно за цената от фабричното.

Видео: 4 kW фиксиран модел с плоски матрици за пелети

Но за самопроизводството - много спорен въпрос. На първо място, почти е невъзможно да се получат готови чертежи на такива продукти - освен може би да се копира от сглобеното устройство. Занаятчиите, които са усвоили производството на такива инсталации, е малко вероятно да споделят всички нюанси на проектиране и монтаж.

Втората трудност е, че подвижните и неподвижни части в гранулационната камера изпитват огромни натоварвания и е почти невъзможно да се изчислят правилно без подходящите познания за якостните материали и приложната механика. Да го направите "на око" - няма да работи.

Основните части на гранулатора са матрицата и смачкващите ролки

Основните части - матрицата и смачкващите ролки - могат да бъдат закупени в готов вид. Но за да изпълните самото тяло, да го монтирате на леглото, да инсталирате електрическо задвижване, да помислите за трансмисионна система с необходимото предавателно число, да настроите прецизно всички части и възли - това изисква изключителните способности на ключар, механик, оператор на фреза , стругар ...

Разбира се, ако имате пълно доверие във вашите способности, тогава можете да опитате - в интернет има примери, в които домашните майстори се хвалят с успехите си. Освен това някои дори успяват да се измъкнат от конвенционалните схеми и да променят дизайна, правейки го по-опростен, но без да губят възможностите за инсталиране.

Може би видеото по-долу за някого ще бъде отправна точка в разработването и производството на вашия собствен гранулатор на пелети:

Видео: как работи компактен гранулатор на пелети

В заключение може да се отбележи следното.

В мащаба на една публикация е просто невъзможно дори накратко да преминем през всички съвременни методи за производство на биогорива. По този начин въпросите за производството и използването на биогаз от животински отпадъци, производството на биоетанол от растителни суровини заслужават отделни статии. Ако читателят има интересна информация по тези въпроси, ще се радваме да я публикуваме на нашия портал. Във всеки случай тези теми също няма да останат без разглеждане.

Останете на линия!