Как открыть производство биодизеля: готовый бизнес-план

Как сделать дизельное топливо своими руками

В качестве сырья используются растительные или животные жиры, которые представляют собой смесь эфиров, соединённых с молекулами глицерин-трёхатомного спирта.

Биотопливо (в данном случае метиловый эфир) можно получить заменой глицерина, входящего в состав масла, спиртом. Процесс этот называется трансэтерификацией. Из одной тонны растительного масла и 110 кг метилового или этилового спирта в присутствии 12 кг катализатора в виде щёлочи NaOH можно получить 970 кг биодизеля и 150 кг глицерина. Последнее вещество используют в производстве мыла и косметических средств.

В процессе изготовления растительное масло подогревают до 50 ºС и тщательно очищают многократной фильтрацией от механических примесей или остатков пищи. Щёлочь соединяют с метанолом и образовавшийся в результате реакции метоксид добавляют в тёплое (для ускорения реакции) растительное масло, Туда же выливают основной объём метилового спирта.

Смесь тщательно перемешивают и дают отстояться в течение 4-8 часов при температуре от 55 до 70 ºС. Она расслаивается на глицерин в нижней части, биодизель (эфир) в верхней части и мыльный слой в середине. Глицерин сливают через нижний шланг, удаляют также мыльную прослойку, а дизтопливо тщательно очищают промывкой водой с последующим осушением (нагревают до 65 ºС).

Чем хорош и чем плох биодизель

Он считается хорошим топливом, поскольку не содержит серы, а при сгорании выделяет намного меньше загрязнителей атмосферы, чем его минеральный аналог (ДТ). Он обладает отличными смазывающими свойствами, что увеличивает ресурс двигателяля. При попадании на почву или в водоёмы не представляет опасности — в условиях природы разлагается за 28 дней.

Есть у биодизеля и недостатки:

1. Высокая температура предельной фильтруемости. В некоторых видах биодизеля образование парафиновых агломератов начинается уже при +15 ºС, в других, например, в изготовленном из рапсового масла, — при нескольких градусах минусовой температуры. Поэтому применять биодизель в холодном климате можно только с устройством подогрева топлива, которое увеличивает расходы автовладельца на покупку и установку подогревателя.
2. Биодизель нельзя хранить более 3 месяцев.
3. Стоимость промышленного биодизеля пока высока.

Для чего нужно изготавливать дизель топливо своими руками?

Из описания процесса очевидно, что топливо для дизельных двигателей вполне может изготовить своими руками каждый технически грамотный человек. Сложное оборудование не требуется, дело можно организовать и в гараже.

Есть ли смысл в таком домашнем производстве? Если сырьё приобретать по реальным розничным ценам, биодизель получится намного более дорогим, чем приобретаемое ДТ на АЗС. Если же ингредиенты достаются дёшево или вовсе бесплатно, то остаются вопросы: стоят ли эти хлопоты результата и оправданно ли подвергать опасности себя и окружающих в гараже, частном доме или другом месте.

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

Покупка и продажа оборудования для бизнеса

• Главная
• Бизнес-идеи для малого бизнеса
• Производственный бизнес
• Как из растительного масла получить дизтопливо

• Управление предприятием
• Политика портала
• Обратная связь
• О проекте
• Новости компаний
• Обзор рынков

2000 — 2021 «Гипер-Пресс»Equipnet.ru — «Оборудование для бизнеса»

Все материалы данного сайта, авторские права на которые принадлежат EquipNet.ru, не могут быть скопированы.

• Вход
• Регистрация

Если вы не зарегистрированы на портале, заполните форму Регистрации

После регистрации вы сможете бесплатно добавить в каталоги:

Так что же такое биодизель?

Фактически биодизель является смесью эфиров, в основном это метиловый эфир, как результат химической реакции. К его достоинствам следует отнести:

1. растительное происхождение, благодаря возможности выращивания растений мы получаем возобновляемый источник топлива;
2. биологическая безопасность, биодизель является экологически безвредным, его попадание в окружающую среду не наносит ей никакого вреда;
3. меньший уровень выбросов двуокиси углерода и других отравляющих веществ;
4. незначительное содержание серы в выхлопных газах моторов, использующих биодизель;
5. хорошие смазочные характеристики.

По сути дела, растительное масло – это смесь эфиров с глицерином, который придает ему вязкость. Процесс производства биодизеля основан на том, что надо удалить глицерин и заменить его спиртом. Стоит отметить, что недостатком такого топлива является необходимость его подогрева при низких температурах или применения смеси биодизеля и обычной солярки.

Производство в домашних условиях

Первая и одна из главных проблем – где взять достаточное количество сырья. Хорошо, если вы фермер и выращиваете рапс либо являетесь владельцем ресторана, где остаются отходы растительных жиров. Если же доступа к источнику недорогого сырья у вас нет, то и делать биодизель своими руками вы не сможете. Покупать масла будет нерентабельно, особенно учитывая проблему вторую – качество топлива.

Чтобы смело использовать в любых автомобилях или отопительных котлах произведенный в домашних условиях биодизель, надо обеспечить качество продукта. Иначе вы столкнетесь с бесконечными ремонтами и очистками ваших двигателей и форсунок котлов. А для этого технология должна быть организована и выверена на высоком, а не кустарном уровне. В свою очередь, это приведет к тем же затратам, чья окупаемость – под вопросом.

С низким качеством биодизеля могут на долгое время примириться старые автомобили и трактора с неприхотливыми двигателями и топливными системами. То же касается отопительных капельных печей и котлов с горелкой Баббингтона, нетребовательных к качеству горючего. На этот случай подойдет простейшая установка для производства биодизеля, при других раскладах технологию придется усложнить. Итак, для сборки установки потребуется:

• 3 емкости из пластика, 2 из них большие и одна поменьше;
• 5 шаровых кранов;
• трубы и фитинги (тройники, колена);
• электрический ТЭН с терморегулятором;
• насос.

Чтобы освоить производство биодизеля в домашних условиях, надо установить емкости на металлические подставки горловиной вниз, а сверху проделать закрывающиеся отверстия для заливки компонентов. Можно использовать и металлические бочки или самодельные баки из стальных труб большого диаметра. Внизу каждого сосуда надо приделать штуцер, а к нему прикрутить кран, после чего соединить все элементы между собой трубами, как показано на рисунке:

Средняя емкость будет служить реактором, куда необходимо встроить ТЭН. В другой большой бак заливается масло, а в малый – метиловый спирт. Предварительно к метанолу добавляется каустическая сода, играющая роль катализатора. Открыв краны таким образом, чтобы вещества из вспомогательных емкостей попадали в реактор, включается насос и ТЭН, чей термостат настроен на температуру 60 °С.

В видеоролике ведущий программы Top Gear Джереми Кларксон рассказывает и показывает, как сделать биодизель в домашних условиях :

Как можно использовать биологическое топливо?

Использование жира и масла в качестве горючего может осуществляться такими способами:

• Напрямую, заливая масло в бак. Недостатком такого подхода будет неполное его сгорание, смешивание со смазкой и ухудшение ее смазочных свойств, а также появление отложений на форсунках, кольцах, поршнях из-за повышенной вязкости растительного топлива.
• Смешивая его с керосином или дизельным топливом.
• Путем преобразования растительного масла, источником получения которого может быть рапс, кукуруза, подсолнечник и т.д., и в итоге получение биодизеля.

Наиболее сложной из упомянутых считается технология преобразования масла, но тем не менее, она настолько проста, что легко реализуется, благодаря чему можно получить биодизель в домашних условиях.

Биодизель из рапса

При соответствующей технологии выращивания рапса с 1 га площади полученный урожай дает 20 т зеленых кормов, 20 т зеленых удобрений, 3-3,5 т семян, 13 ц масла, 16 ц жмыха ( шрота), 100 кг меда, 500 кг бумаги. Предназначено для производства масла семян рапса разных сортов, должно иметь влажность 5-7%, засоренность не более 1%, содержание эруковой кислоты — меньше 2% и кислотное число — не более 3. Нарушение этих требований ухудшает эффективность выжимание и этерификации, а также может стать причиной снижения качества масла. На это влияют степень зрелости семян и условия его хранения. С 3 тонн семян влажностью 7-8% можно получить 1 тонну биодизеля, 1,9 тонны шрота (с содержанием масла 8-12%), и около 0,2 тонны глицерина.

По данным Госкомстата Украины, 54% выращенного урожая рапса в 2004 г.; 67% — в 2005; 78% — в 2006; 87% — 2007; 83% — 2008 г. экспортируется в страны ЕС. Лишь отдельные хозяйства производят биодизель для собственных нужд, используя минизаводы и исследовательские установки, производительность которых не превышает 10 тыс. тонн биотоплива в год. Производство и использование жидкого биотоплива в промышленном масштабе в Украине практически отсутствует. По данным Министерства аграрной политики Украины, такие заводы успешно работают во Львовской, Херсонской, Одесской, Ровенской, Винницкой, Донецкой, Тернопольской и Полтавской областях. Общая мощность цехов составляет около 600 тонн в сутки.

За период июль-апрель 2008-2009 МГ Украина экспортировала 2630,08 тонн рапса. За аналогичный пероид 2009-2010 МГ вывезла на внешние рынки 1757,76 т рапса. Крупнейшими импортерами украинского рапса являются страны Европейского Союза (ЕС-27). Они импортируют рапс как сырье для биодизельной промышленности. В частности, за период июль-апрель 2010 МГ в Нидерланды было экспортировано 469,32 тыс. т рапса (27%), в Бельгии — 346,01 тыс. т (20%), Франции — 291,75 тыс. т (17%), Польши — 134,46 тыс. т (8%).

Производство биодизеля в России

В России пока не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива. Минсельхоз России разработал законопроект, согласно которому в России будут созданы условия для развития сектора биоиндустрии.

В ведомстве полагают, что потенциально в России можно ежегодно производить до 5,5 миллиона тонн рапсового масла:

– 0,5 миллиона тонн можно направлять для продовольственных нужд; – около 2 миллионов тонн поставлять на экспорт в виде метилэфира; – 2,5 миллиона тонн использовать внутри страны как биотопливо.

Согласно планам министерства, в 2021 году в России биотопливо должно увеличить свою долю на рынке с нуля до 8 % и составить 6–6,5 млн тонн. Препятствием на пути развития нового продукта может стать не решённый вопрос с акцизами, которыми в России облагается биоэтанол. Литр спирта в нашей стране облагается акцизом в размере 59 рублей, что пока лишает смысла инвестировать средства в производство такого вида топлива.

Как производится дизельное биотопливо

Сырьем для этого вида топлива могут служить любые культуры, из которых получают большое количество растительного масла. Чаще всего это рапс и соя, их переработка дает максимальный выход сырья и, соответственно, конечного продукта в виде биодизеля.

В дело идут и животные жиры, являющиеся отходами мясокомбинатов, кожевенных заводов и других предприятий. Также годятся перегоревшие растительные масла из ресторанов и прочих заведений общественного питания.

Следует отметить, что биодизель из масла растительного и животного происхождения производится по относительно простой технологии. Основные этапы технологического процесса выглядят следующим образом:

• грубая и тонкая очистка сырья (масла) от мельчайших примесей;
• смешивание масла и метилового спирта с добавлением щелочного катализатора в реакторе. Пропорции сырья и метанола – 9 : 1, катализатором служит гидроксид натрия или калия;
• нагрев до 60 °С и перемешивание при этой температуре в течении примерно 2 часов. Этап носит название этерификации;
• полученная субстанция отстаивается в отдельной емкости и расслаивается на 2 вещества – глицериновая фракция и собственно биодизель;
• вещества разделяются в сепараторе, после чего горючее проходит термическую обработку с целью выпаривания из него воды.

Технологическое оборудование для производства биодизеля тоже не отличается высокой сложностью и представляет собой несколько емкостей, соединенных между собой трубопроводами, а также насосы – главный и несколько дозирующих. Поскольку на предприятиях все этапы автоматизированы, то реактор и другие резервуары оборудованы датчиками температуры и уровня, а насосами управляет контроллер. Все данные о протекающем процессе выводятся на дисплей оператора.

О плюсах и минусах биодизеля

Биотопливо, которое изготавливают из растений, жиров или масел имеет недостатки и преимущества. Среди минусов продукта отмечают:

• высокая себестоимость;
• потребность засевать большие участки земли;
• срок хранения ограничен тремя месяцами, поскольку спустя это время топливо разлагается;
• при сгорании образуется угарный газ;
• количество в ДВС не должно превышать шестьдесят процентов.

Плюсов у горючего больше:

• элементы отработанного продукта (сера, углекислый) не загрязняют окружающую среду;
• при попадании в воду биотопливо постепенно разрушается микроорганизмами, не вредя экологии;
• высокий уровень КПД;
• двигатели на биодизеле работают лучше, чем на нефтяном горючем;
• допустимо получение продукта в домашних условиях.

История развития

Переетерификация растительных жиров была осуществлена ​​1853 учеными E. Duffy и J. Patrick, задолго до запуска первого дизельного двигателя. 10 июня 1893 в городе Аугсбург, Германия Рудольф Дизель испытал свой ​​первый одноцилиндровый двигатель, который был длиной 3м и весил 4,5 тонны. Двигатель взорвался и чуть не убил изобретателя. В память о событии 10 июня провозглашен «Международным днем ​​биодизеля». В 1900 году на всемирной выставке в Париже Дизель продемонстрировав свой ​​двигатель получил главную награду.

Дизель верил, что будущее для его двигателей с использованием биотоплива. В 1912 году он сказал «использования растительных жиров для производства топлива может выдаваться несущественным сейчас, но с течением времени такие жиры могут стать столь же важными, как продукты из нефти и угольной смолы в наше время».

В течение -х, производители дизельных двигателей переориентировали свои двигатели на использование дизельного топлива изготовленного из нефти, который имеет меньшую вязкость по сравнению с растительными жирами. Нефтяная промышленность смогла осуществить вторжение на топливный рынок поскольку производство топлива из нефти была значительно дешевле чем из биологического сырья. Как следствие многолетний упадок производства биотоплива. Лишь недавно на фоне обеспокоенность состоянием окружающей среды и уменьшение разницы в стоимости, биотопливо такое как биодизель стало реальной альтернативой.

Исследования в области использования переетерификованои подсолнечного масла и повышение ее качества стандартам обычного дизельного топлива начались в ЮАР в 1979. До 1983 результаты исследований были опубликованы. Технологический процесс позволял изготавливать биодизель, качество которого соответствовала нормам обычного дизельного топлива. Австралийская компания Gaskoks, получила технологию от южноафриканских исследователей, и построила первый пилотный завод для производства биодизеля в ноябре 1987, а первый завод для массового производства в апреле 1989 (с способностью перерабатывать 30 000 тонн рапса в год).

В течение -х, заводы были сооружении во многих европейских странах, в частности Чехии, Германии и Швеции. Франция начала собственное производство биодизеля из рапсового масла в обычное дизельное топливо добавляется 5% биодизеля, а в дизельное топливо используемое общественным транспортом 30%. Продолжаются эксперименты с использованием 50% биодизеля. Между тем, страны во всем мире начинают развивать собственное производство: в 1998 Австрийский Биодизельный Институт определил 21 страну где есть коммерческие проекты по производству биодизеля.

В сентябре Миннесота стала первым штатом США в котором законодательно установленная норма согласно которой разрешена продажа только дизельного топлива содержание биодизеля в котором не меньше 2%.

Преимущества биодизеля

Биодизель обладает следующими преимуществами:

1. Экономичность. Производство биотоплива обходится дешевле по сравнению с нефтяным топливом.
2. Универсальность. Подходит для всех автомобильных двигателей.
3. Безопасность для экологии. Применение такого вида топлива на 5% снижает выброс углекислого газа в атмосферу. В продуктах сгорания биодизеля значительно меньше серы, окиси углерода и сажи.
4. Защита двигателя. Несмотря на минимальный процент серы, это топливо не теряет активные смазочные свойства, благодаря содержащемуся в нем кислороду. Проведенные исследования показали, что срок службы двигателя и топливного насоса, при использовании биодизеля, увеличивается на 60 %.
5. Устойчивость к воспламенению. Точка воспламенения биотоплива выше, чем у бензина – больше 100°С.

Плетнев М.Ю., профессор, д.х.н.

МАТХТ им. М.В. Ломоносова, 119571 Москва, просп. Вернадского, 86

E-mail

В мире все большую притягательность обретают экологичные виды топлива, прежде всего, из биомассы растений, аккумулирующей энергию солнца. Будущее видится за «зелеными» продуктами и технологиями, которые способны кардинально улучшить экологию и качество жизни за счет снижения загрязненности природной среды и сокращения выбросов парниковых газов, обуславливающих драматические изменения климата.

Немецким инженером Рудольфом Дизелем в 1897 году был создан дизельный двигатель, первый образец которого работал на растительном (арахисовом) масле. Впоследствии выяснилось, что более легкие, не столь вязкие метиловые (МЭ) и этиловые (ЭЭ) эфиры жирных кислот, под которыми обычно понимают «биодизель», предпочтительнее по ряду технических характеристик. О них как потенциально доступном горючем для дизельных двигателей вспомнили в период нефтяного кризиса 70-х гг., затем вернулись в 90-х гг., когда ведущие экономики мира столкнулись с проблемами загрязнения природной среды, парникового эффекта и истощения нефтяных месторождений.

К настоящему времени разные страны, с учетом климатических зон и аграрных традиций, в производстве биодизеля сделали ставку на различные источники масложирового сырья. Так, США преимущественно ориентируются на сою и животный жир, Европа — на рапс, Малайзия и Индонезия — на масличную пальму, а Филиппины — на кокосовую пальму. Помимо этого многие страны стараются задействовать технические и отходные масла и жиры.

Перед обычным дизтопливом биодизель имеет ряд неоспоримых преимуществ, главные из которых следующие:

· более низкий уровень вредных выбросов, особенно твердых частиц (дыма);

· практически нейтральный эффект в плане выброса парниковых газов;

· существенно лучшие показатели в плане токсичности и биоразлагаемости;

· меньший износ (из-за оказываемого биодизелем смазывающего эффекта) и, соответственно, увеличения срока службы двигателя;

· лучшие характеристики при хранении и транспортировке;

· хороший стимул для развития агросектора масличных и кормовых культур, а также олеохимии и связанных с ней отраслей;

· меньшая зависимость от цен на нефтепродукты.

Среди возможных недостатков биодизеля называют следующие. В неразведенном виде он способен повреждать резиновые шланги, прокладки и потребовать их замены на детали из более стойких материалов. Вследствие высокой растворяющей способности, биодизель способен вымывать из двигателей отложения, образовавшиеся там ранее, а это может вызывать сбои в работе. Отсюда возможны проблемы и с гарантийным обслуживанием техники. Биодизель может быть не вполне устойчив к окислению при хранении, и может возникнуть необходимость в антиоксиданте. Дизтопливо с высоким содержанием биодизеля, особенно марки В100, изготовленного из сырья с низким йодным числом, может создавать проблемы вследствие загущения и забивания топливного фильтра в холодное время года.

Для обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик биодизеля важен набор определенных свойств масел и жиров, используемых в его производстве. Из химических свойств важны: число омыления (ч.о.), иодное число, жирнокислотный состав, наличие свободных жирных кислот (к.ч.), серы, азота, зольность, присутствие неомыляемых компонентов, фосфатидов и содержание влаги.

Характеристики некоторых масел и получаемых из них сложных эфиров

Масла и эфиры с низким иодным числом (из кокосового и пальмового масел, животного жира) имеют более высокие цетановые числа и, следовательно, больший энергетический потенциал. Большинство масел и эфиров, как следует из приведенной таблицы, вписывается в оптимальный диапазон цетановых чисел для дизтоплив (45÷75). Существенно и то, что масла и жиры с низким иодным числом имеют высокие температуры плавления и нередко затвердевают уже температурах выше комнатной. Это свойство отражается на температурах помутнения, забивания фильтра и плавления получаемых из них МЭ и ЭЭ жирных кислот, что налагает ограничения на их использование в качестве горючего на все сезоны, кроме летнего.

Масла с высоким иодным числом и низкой температурой плавления более всего подходят для производства биодизеля, используемого в холодном климате. Исследования, направленные на разработку зимнего биодизельного топлива, особенно актуальны для северных стран, таких как Россия, Канада и страны Скандинавии. Однако стоит отметить, что при этом увеличивается риск автоокисления и полимеризации горючего в плотную каучукоподобную массу. Следовательно, биодизель с высоким иодным числом не подлежит длительному хранению, а для увеличения срока хранения желательно вводить антиоксидант. Биодизель из полувысыхающих масел (соевое, подсолнечное) не столь подвержен окислению и полимеризации, как биодизель из высыхающих масел.

В настоящее время реальным ограничителем наращивания доли биодизеля в дизтопливе выступает недостаточно низкая температура застывания (утраты текучести). Возможность использования антижелирующих агентов, антифризов существует, однако достигаемый эффект (дополнительно минус 3–5 ºС) не столь значителен. К тому же их введение не должно дискредитировать саму идею экологичного топлива, выращенного в поле или извлеченного из стоков. Добавление же биооктанола или «органического» метилизоамилкетона (добавок, потенциально пригодных для снижения температуры замерзания и по пожароопасным характеристикам) способно значительно увеличить себестоимость топлива.

Другой путь заключается в использовании для производства биодизеля масел с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (высоким иодным числом). Получаемые из них МЭ и ЭЭ имеют температуры застывания порядка –10 ºС или ниже. При добавлении их в количестве 5 % температура застывания топлива В5 будет порядка –25 ºС. Этого может быть достаточно для эксплуатации автотранспорта зимой в странах континентальной Европы, но не достаточно для эксплуатации в России. С другой стороны, с ростом ненасыщенности снижается теплотворная способность биодизеля, а МЭ полиненасыщенных кислот более подвержены автоокислению и полимеризации.

Теплосодержание биодизельного топлива на единицу массы, как правило, на 9–13 % ниже, чем у обычного дизтоплива. При использовании биодизеля мощность дизельного двигателя снижается на 5–8 %. Снижение вращающего момента с переходом на биодизель заметнее при низкой скорости движения транспортного средства. Так, при 1700 об./мин он ниже на 5 %, а при 1300 об./мин — только на 3 %. Дымность выхлопа для биодизеля В100 в среднем на 75 % ниже, чем для обычного дизтоплива.

Плотность биодизеля (ок. 0,88) может быть выше, чем плотность дизтоплива из нефти: 0,83–0,90 — для марок, предназначенных для быстроходных двигателей, и до 0,93 — для тихоходных двигателей. Плотность биодизеля разного происхождения практически одинакова, за исключением биодизеля из касторового масла, для которого d20/4 = 0,92.

Зольность — показатель наличия в топливе металлов и кремнистых соединений. Высокая зольность может быть причиной повышенного износа и засорения инжекционной системы двигателя, а также нагарообразования. Особой разницы в эксплуатационных характеристиках между МЭ и ЭЭ не выявлено, поэтому при выборе агента этерификации, в основном, руководствуются экономическими соображениями.

Отходные масла и жиры могут быть частично омылены и содержать высокий процент свободных жирных кислот. Как и для кондиционных масел, для них применяется кислая, а не щелочная промывка. Из-за высоких значений к.ч., отходные масла сразу направлять на переэтерификацию нельзя: их сушат и переводят в эфиры жирных кислот метилирующим агентом, например, диметилсульфатом (побочные продукты — сульфат натрия или калия и мыло).

В последнее время в ряде стран ЕС дизтопливо для грузовиков, используемых в дальних перевозках, стали разбавлять 2–3 % рафинированного рапсового масла как такового. При этом уход от пошлины, которой облагается топливо из нефтяного сырья, компенсирует некоторую потерю в мощности и пути пробега. С другой стороны, в двигателе усиливается нагарообразование, что вообще характерно для высокомолекулярных и вязких видов дизтоплива.

Еще недавно в производстве биодизеля широко использовали промывку сырых МЭ теплой водой, что приводило к необходимости последующей сушки. Последнее новшество — отказ от мокрой очистки МЭ и переход к очистке специальными сорбентами. При этом качество топлива существенно улучшается, в частности, снижаются его коррозионная активность, вызванная присутствием влаги, и образование отложений в головке цилиндра, обусловленное присутствием мыла.

Вопрос качества масложирового сырья (а заодно морозостойкости топлива и NOX) снимает «синтетический» биодизель, к производству которого с июня 2007 г. приступила компания Neste Oil по технологии NExBTL. Важно, что для его производства могут применяться самые разные виды сырья — от кондиционных жиров и масел до всевозможных отходов.