Реферат Преподаватель: А. А. Згуро, лектор



Дата24.07.2018
өлшемі138.61 Kb.
#37720
түріРеферат


ТАЛЛИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Инженерный факультет

Вирумааский колледж

RAR0720 Возобновляемые топлива


Алексей Каранкевич
Код студента 143316RDKR
Биодизель
Реферат

Преподаватель: А.А.Згуро, лектор

Работа представлена: 13.12.2017

Кохтла-Ярве 2017


Оглавление


Оглавление 2

Введение 5

2.Сырьё для производства 7

Общеизвестно, что в зависимости от вида сырья, используемого для производства того или иного биотоплива, они подразделяются на поколения (биотопливо 1-го поколения, 2-го поколения и т.д.). Эта классификации справедлива и для биодизельного топлива. Таким образом, в зависимости от используемого сырья можно говорить о биодизеле 1-го поколения (из сельскохозяйственных культур), биодизеле 2-го поколения (из жиросодержащих отходов) и о биодизеле 3-го поколения (из липидов микроводорослей). 7

Наиболее распространенные сельскохозяйственные культуры для производства биодизеля в различных странах: 7

ЕС - рапс; 7

США - соя; 7

Канада - канола (разновидность рапса); 7

Индонезия, Филиппины - пальмовое масло; 7

Филиппины - кокосовое масло; 7

Индия - ятрофа, (Jatropha); 8

Африка - соя, ятрофа; 8

Бразилия - касторовое масло. 8

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла - 96%. По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник. 8

Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенах – 40-50%. 8

Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га. 8

Таблица 1 8

Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур 8

8

3.Технология производства 9



4.Производство биодизеля 12

В странах Евросоюза биодизель начал производиться в 1992 году. К концу первой половины 2008 года в странах Евросоюза было построено 214 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 16 млн тонн биодизеля в год. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. 12

Производство биодизеля второго поколения государствами-членами Евросоюза в 2020 году составит 2 190 млн. литров. Рост общемирового внутреннего потребления к 2020 году составит 2,5 раза. Доля потребления биодизеля в государствах-членах Евросоюза составит 48% общемирового потребления, а США – 11,6%. 12

К 2050 году прогнозируется общемировое потребление биотоплива в 750 млн. тонн н.э., по сравнению с прогнозируемым потреблением в 2020 году – 70 млн. тонн н.э., рост составит 10,7 раз. К 2050 году на рынке потребления биотоплива прогнозируются значительные изменения и в региональном плане: выход на лидирующие позиции Китая (с потреблением биотоплива в 6,4 ЭДж), увеличение потребления биотоплива в Северной Америке до 4,8 ЭДж, повышение потребления в Латинской Америке до уровня, сопоставимого с Индией – 3,2 ЭДж потребления. 13

Прогнозируется выход на рынок биотоплива Среднего Востока (с ростом потребления в 28 раз по сравнению с 2020 годом), Индии (с ростом в 32 раза). В странах Африки, Тихоокеанском регионе, Восточной Европе и странах бывшего Советского Союза прогнозируется незначительный рост потребления биотоплива – в среднем в 15 раз по каждому региональному рынку. 13

13


Рис. 4. Прогноз общемирового потребления биотоплива на 2020, 2030, 2050 годы 13

5.Применение 14

6.Стандарты 15

Использованная литература 18




Введение


Более 10 лет назад начались первые продажи биодизеля. Биодизель оказался абсолютно новым видом экологически чистого топлива, которое подходит для широкого применения в дизельных двигателях. Главными особенностями биодизеля стали дешевизна производства, экологичность и универсальность применения, так как биотопливо можно использовать отдельно или свободно смешивать его с обычным дизельным топливом в любой пропорции.

Сегодня около 50 стран мира на законодательном уровне закрепили производство топлива биологического типа. Такие возобновляемые источники энергии из сельскохозяйственного сырья используются в США, Японии, Китае, странах Европы и многих других.



Главным плюсом стала возможность производить биодизель из возобновляемого источника, чего нельзя сказать о нефти. Биодизелем можно заправлять практически все типы дизельных двигателей внутреннего сгорания независимо от особенностей конструкции силового агрегата.

  1. Что такое биодизель?

Биодизель (дизельное биотопливо) представляет собой сложный метиловый эфир с качеством дизельного топлива, производимый из масла растительного или животного происхождения и используемый в качестве биотоплива. Химическая формула - С13Н24.

Материалом для получения этого топлива выступают любые растительные масла, твердые масла животного происхождения, отходы масложирового производства или скотобоен. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Стоит отметить, что биодизельное топливо, изготовленное из того или иного масла, получает характерные отличия. Биодизель, который изготовлен на основе рапсового масла, отличается наибольшей температурой застывания и фильтруемости, но дизельный двигатель на таком топливе менее производителен.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.



Рис. 1. Цикл биодизеля
  1. Сырьё для производства

Общеизвестно, что в зависимости от вида сырья, используемого для производства того или иного биотоплива, они подразделяются на поколения (биотопливо 1-го поколения, 2-го поколения и т.д.). Эта классификации справедлива и для биодизельного топлива. Таким образом, в зависимости от используемого сырья можно говорить о биодизеле 1-го поколения (из сельскохозяйственных культур), биодизеле 2-го поколения (из жиросодержащих отходов) и о биодизеле 3-го поколения (из липидов микроводорослей).

Наиболее распространенные сельскохозяйственные культуры для производства биодизеля в различных странах:

  • ЕС - рапс;

  • США - соя;

  • Канада - канола (разновидность рапса);

  • Индонезия, Филиппины - пальмовое масло;

  • Филиппины - кокосовое масло;

  • Индия - ятрофа, (Jatropha);

  • Африка - соя, ятрофа;

  • Бразилия - касторовое масло.

Оптимальным сырьем для производства биодизеля служит рапс. Процент выхода дизельного топлива из 1 т рапсового масла - 96%. По удельному весу в мировом производстве масличных культур рапс занимает третье место после сои и хлопка, опередив подсолнечник.

Различают рапс двух сортов – озимый и яровой с несколько различными показателями урожайности и масличности. Урожайность маслосемян сортов озимого рапса может достигать 60 ц с га, а яровых сортов – 45 ц с га. Среднее содержание масла в семенах – 40-50%.

Рапс является отличной культурой для севооборота с пшеницей. Он хорошо структурирует почву, в результате повышение урожайности зерновых, посеянных после рапса, составляет до 10–15 ц с га.

Таблица 1

Объем производства растительного масла с 1 га некоторых сельхозкультур

  1. Технология производства


Механизм получения биодизеля заключается в проведении реакции этерификации - взаимодействия жирных кислот с метиловым спиртом в присутствии катализатора (щелочного или кислотного).

Соотношение растительного масла и метанола составляет приблизительно 9:1.

Биодизель представляет собой метиловый эфир, который получают методом химической реакции. В основе процесса изготовления биодизеля лежит снижение показателя вязкости, который имеет растительное масло. Вязкость снижается разными способами. Само растительное масло является смесью эфиров, которые связаны с молекулой глицерина. Такая смесь еще называется триглицерид. Еще одним компонентом в составе выступает трехатомный спирт.

В очищенное от механических примесей растительное масло просто добавляется метиловый спирт и щёлочь. Смесь нагревают приблизительно до 50 °С. Далее происходит отстаивание и охлаждение, в результате чего имеет место расслаивание на две фракции. Эти фракции делятся на легкую и тяжёлую.

Лёгкая фракция - метиловый эфир, который и называется биодизелем. Тяжёлой фракцией становится глицерин. Наличие глицерина обеспечивает маслу вязкость и плотность. Для получения биодизеля глицерин нужно удалить. Более того, его замещают спиртом. Данный процесс получил название трансэтерификации.

Первичным сырьем может быть любой вид растительного масла, в том числе и отработанное. Для последнего необходима качественная фильтрация, которая позволит удалить из отработки ненужные примеси и воду. Удаление воды является очень важным этапом, так как в процессе производства биодизеля из масла с водой произойдет гидролиз триглицеридов. Итоговым результатом станет не биотопливо, а соли жирных кислот.



Рис. 2. Технология производства биодизеля

Биодизель изготавливают по следующей схеме:


Предварительный нагрев масла необходим для ускорения реакции. Добавляемый спирт может быть, как метанолом, так и этанолом. Для первого случая результатом станет метиловый эфир, для второго-этилового эфира. Дополнительным способом ускорения реакции может стать добавление кислоты. Полученная смесь тщательно перемешивается и затем некоторое время отстаивается.

Биодизель отличается тем, что имеет медовый цвет, глицерин в осадке более темного цвета. Следует добавить, что полученный из отработанного масла глицерин имеет коричневый цвет и склонен к затвердеванию при температуре около 37 градусов. Глицерин, который получен из свежего масла, способен оставаться жидким при более низких температурных показателях. Такой глицерин используется в виде побочного продукта в результате изготовления биотоплива. Из него заранее выпаривают метанол путем нагрева почти до 70 градусов и далее используют по назначению.



Рис. 3. Глицерин и биодизель

Важным этапом в процессе получения биотоплива является отделение глицерина и мыльного слоя от эфира. Для этого полученный биодизель тщательно промывают многочисленными способами. Если поддерживать температуру на уровне 38 градусов, тогда глицерин в осадке не твердеет и остается жидким. В таком состоянии его легко удаляют методом подключения шланга к нижней части смесителя.

Промывка и фильтрация нужны для того, чтобы удалить остатки мыла, а также катализатора и других ненужных примесей. После промывки биодизель дополнительно осушают. Остатки воды удаляют путем добавления сульфата магния или других компонентов. Сам осушитель позже отфильтровывают.

Полученный биодизель оценивают визуально, методом проверки кислотно-щелочного pH баланса, а также другими способами. Визуально биотопливо должно иметь вид очищенного подсолнечного масла. В биодизеле недопустимы примеси, взвеси, частицы и любые замутнения. Мутный биодизель означает, что в нем присутствует вода. Такую воду выпаривают при помощи нагрева. Использование биодизеля требует повышенного внимания к работе топливной аппаратуры и тщательного контроля состояния топливных фильтров.

Если брать в расчет рапс, то с одного гектара этого растения добывают чуть более 1000 литров рапсового масла. Одна тонна растительного масла, 110 кг спирта и 12 кг катализатора позволяют получить на выходе около 970 кг биодизеля. Данное количество приблизительно равно 1100 литрам. Дополнительно получается еще около 150 кг глицерина.



Химический процесс получения биодизеля

Задача при приготовлении биодизеля - удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией.

Реакция в целом выглядит так:

Триглицериды + метанол → глицерин + эфиры

Где R`, R``, R``: алкильные группы.

  1. Производство биодизеля

В странах Евросоюза биодизель начал производиться в 1992 году. К концу первой половины 2008 года в странах Евросоюза было построено 214 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 16 млн тонн биодизеля в год. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн.

Производство биодизеля второго поколения государствами-членами Евросоюза в 2020 году составит 2 190 млн. литров. Рост общемирового внутреннего потребления к 2020 году составит 2,5 раза. Доля потребления биодизеля в государствах-членах Евросоюза составит 48% общемирового потребления, а США – 11,6%.

К 2050 году прогнозируется общемировое потребление биотоплива в 750 млн. тонн н.э., по сравнению с прогнозируемым потреблением в 2020 году – 70 млн. тонн н.э., рост составит 10,7 раз. К 2050 году на рынке потребления биотоплива прогнозируются значительные изменения и в региональном плане: выход на лидирующие позиции Китая (с потреблением биотоплива в 6,4 ЭДж), увеличение потребления биотоплива в Северной Америке до 4,8 ЭДж, повышение потребления в Латинской Америке до уровня, сопоставимого с Индией – 3,2 ЭДж потребления.

Прогнозируется выход на рынок биотоплива Среднего Востока (с ростом потребления в 28 раз по сравнению с 2020 годом), Индии (с ростом в 32 раза). В странах Африки, Тихоокеанском регионе, Восточной Европе и странах бывшего Советского Союза прогнозируется незначительный рост потребления биотоплива – в среднем в 15 раз по каждому региональному рынку.

Рис. 4. Прогноз общемирового потребления биотоплива на 2020, 2030, 2050 годы

  1. Применение


Биодизель может использоваться в любых дизельных двигателях: автомобильных, внедорожниках, грузовиках, погрузчиках, тракторах, генераторах, лодках. Везде, где используется дизельное топливо, может быть использован биодизель. Биодизель можно смешивать с обычным дизельным топливом в любом процентном соотношении и его можно использовать в двигателях с турбонаддувом.

На международном рынке биодизель кодируется следующим образом:



  • B100 - означает 100% чистый биодизель (не обычное дизельное топливо добавляется)

  • B50 - означает 50% биодизеля и 50% обычное дизельное топливо

  • B20 - означает 20% биодизеля и 80% обычное дизельное топливо.

Цетановое число

  • Для минерального дизтоплива 42-45,

  • Для биодизеля (метиловый эфир) не менее 51.
  1. Стандарты


Для биодизеля Европейской организацией стандартов разработан стандарт EN14214. Кроме него существуют стандарты EN590 (или EN590:2000) и DIN 51606. Первый описывает физические свойства всех видов дизельного топлива, реализуемого в ЕС, Исландии, Норвегии и Швейцарии. Этот стандарт допускает содержание 5 % биодизеля в минеральном дизеле; в некоторых странах (например, во Франции) все дизтопливо содержит 5 % биодизеля. DIN 51606 — германский стандарт, разработанный с учетом совместимости с двигателями почти всех ведущих автопроизводителей, поэтому он является самым строгим. Большинство видов биодизеля, производимых для коммерческих целей на Западе, соответствует ему или даже превосходит.

Для обеспечения предусмотренной директивой Евросоюза 2003/30 Е от 8 мая 2003 г. доли потребления биотоплива в 2010 г. в размере не менее 5,75% понадобится 12,5 млн т масла и жиров, в том числе 7,9 млн т рапсового масла. Будут построены 40 новых заводов. дефицит масла, покрываемый за счет импорта, составит около 1,6 млн т.



  1. Плюсы и минусы биодизеля

К очевидным преимуществам биодизеля относят:

  • биотопливо обладает отличными смазочными свойствами;

  • разлитое топливо быстро разлагается микроорганизмами;

  • простоту, дешевизну и скорость производства биодизеля; отсутствие резкого запаха и низкий уровень токсичности;

Биодизель имеет также определенные недостатки:

  • агрессивное воздействие на резиновые детали двигателя;

  • повышенную склонность к парафинизации в мороз;

  • мощность дизеля на биотопливе падает, расход возрастает;

Действительно, биодизель агрессивно воздействует на резиновые элементы ДВС и другие детали, но степень этого воздействия несколько преувеличена. Своевременная замена и использование качественного моторного масла заметно снижает риск любых негативных последствий от использования биодизеля для мотора. При отрицательных температурах могут образоваться отложения в виде кристаллов воска, но и солярка требует перехода на зимнее или арктическое дизтопливо.

Известно, что биотопливо способно разрушать лакокрасочное покрытие кузова машины при попадании на него. Единственным способом защиты кузова становится незамедлительная и качественная мойка для удаления следов биодизеля с ЛКП автомобиля.

Заключение

Биодизель, как показали опыты, при попадании в воду не причиняет вреда растениям и животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озёр.

Сокращение выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьём для производства масла, за весь период его жизни. Биодизель в сравнении с обычным дизельным топливом почти не содержит серы. Это хорошо с точки зрения экологии.

Высокая температура воспламенения. Точка воспламенения для биодизеля превышает 100 °С, что позволяет назвать биотопливо относительно безопасным веществом.

Что касается экологии, моторы на биодизеле выбрасывают на 4-5% меньше углекислого газа в атмосферу. Биодизельное топливо не полностью экологически чистый продукт, но сравнительно с привычным дизтопливом биодизель оказывается чище. Если сравнить обычную солярку и биодизель, тогда после сгорания биотоплива содержание окиси углерода в выхлопе до 10 % меньше, почти вдвое снижается показатель наличия сажи, а также в биодизеле намного меньше серы по сравнению с минеральным дизтопливом.

В продуктах сгорания биодизеля только на 10 % больше окиси азота сравнительно с дизельным топливом, которое изготовлено из нефти. Биотопливо незначительно изменяет характеристики мощности и расхода дизельных двигателей. Мощность дизельного мотора на биотопливе падает на 7–8 %, а расход такого горючего возрастает приблизительно на 800 грамм на одну сотню пройденных километров сравнительно с обычным дизельным горючим.


Использованная литература


  1. Сырьё для производства биодизеля (11.12.2017) [WWW]

http://www.cleandex.ru/articles/2016/01/23/biodiesel-production

  1. Биотопливо (11.12.2017) [WWW]

http://www.biotoplivo.ru/biodiesel/

  1. Цикл биодизеля (11.12.2017) [WWW]

http://renovainwest.com.ua/bio-toplivo.html

  1. Применение биодизеля (11.12.2017) [WWW]

http://agrogold.ru/biodizel,_proizvodstvo_biodizelya,_

  1. Производство биодизеля (11.12.2017) [WWW]

http://www.abercade.ru/research/industrynews/9397.html


Каталог: RDKR -> RDKR72 -> Taastuvkutused
Taastuvkutused -> Экзаменационные вопросы по предмету rar0720 «Возобновляемые топлива»
RDKR -> Синтез органических соединений. Реакция этерификации
RDKR -> Лабораторная работа 8 Тема: Экстракция. Цель работы : Определить количество механических примесей в смоле сф-281 методом экстракции
RDKR -> Проект 19. 10. 2015 Межрегиональный Культурно-исторический Форум «Российские немцы в Сибири: из прошлого в будущее»
RDKR -> Газовая хроматография


Достарыңызбен бөлісу:




©kzref.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет