Рекомендации.
1. Санитарно-защитная зона для биодизельной установки
и для производства биодизельного комплекса должны быть:
класс 4, санитарно-защитная зона – 100м.
2. Освещенность рабочего места должна соответствовать
ДБН В.2.5-28-2006 «Природне і штучне освітлення».
3. Производственное здание должно быть оснащено
(рекомендуется) местной вытяжной и общей приточно-вытяжной
вентиляцией.
4. Размеры производственных площадей для линии 1000
л/час
1. Площадь 1800 м2 , в том числе самого участка- 400
м2.
2. Высота потолка производственного участка
(внутренняя) – не менее 3,5 м
5. Площадка здания под оборудование должна иметь
твердое покрытие (цементная стяжка, кафель и т. д.) со
сливным отводом, внутренние стены здания должны быть покрыты
защитной краской, кафелем и т. д. (рекомендация)
6. Склад метилового спирта (метанола) должен
находиться на расстоянии не менее 3м от производственного
здания и опущен в оборудованную яму (кирпич + стяжка или ж/б
плиты) ниже уровня земли на 0,5 м., либо под навесом с
обеспечением вентиляции и защиты от солнечных лучей.
7. Закрытая площадка под Десольвер и склад щелочи –
12м2, высота потолка – не менее 3м.
8. Здание для лаборатории – 9м2, высота потолка – не
менее 3м.
9. Склад готовой продукции (5-ти дневной – 100м.куб),
емкости металлические – 5шт. по 20 м.куб.( 300 м.кв.)
Следует отметить, что все пункты носят
рекомендательный характер, оборудование изготавливается и
монтируется в соответствии с желаниями и возможностями
заказчиков.
Операционные затраты на производство
1000л биодизельного топлива
№ Наименование
ед. изм.
кол-во
Цена за ед./грн.
Сумма
1 метанол (мах)
л
170
от 18,00
3060
2 щелочь (мах)
кг
6
16
96
3 Иные расходные
хим. элементы
15
4 Жир куриный/
масло рапсовое
кг
1000
6,0/8,0
6000/8000
5 установленная
электроэнергия
кВт
80
Согласно тарифу
130
6 Зарплата рабочих
цеха, грн
чел
3 Согласно штатного
расписания
25,0
7 Транспортные
расходы,
грн
0,5
8 Амортизация
грн.
0,3
9 Аренда земли
грн.
2.70
10 Зарплата остальных
подразделений
грн.
130
Итого: 9526,8/11526,80
Доход от продаж готовой продукции
при перерасчете на 1000л биодизеля
№
наименование
Кол-во,л
Цена,грн/л.
Сумма, грн.
1 Биодизельное топливо
1000
16
16000,00
2 Глицериновая жидкость
150
3,50
525.00
3 итого
16525,00
4 Затраты на производство
для двух видов сырья
(жир/масло) 9526,8/ 11526,80
3 Прибыль для двух видов
сырья, в час ( жир/масло) 6998,2/ 4998,20
4 Прибыль за 8-ми часовой рабочий день
8000 55985,60/ 92214,40
5 Прибыль в месяц
200 000 1 399 640 / 2 305 360
цены также могут колебаться от стоимости закупаемого
первичного сырья.
Дизельное топливо и растительное масло похожи
в том, что у обоих множество атомов углерода и водорода
связаны в одну большую молекулу, что дает им высокую
энергетическую ценность и делает отличным топливом для
двигателей внутреннего сгорания. Разница же заключается в
том, что растительное масло более вязкое и менее текучее,
чем дизельное топливо. Для старых дизельных двигателей с
прямым впрыском с механическими инжекционными насосами это
не составляет особой проблемы. Проблема возникает тогда,
когда дизельные двигатели становятся более экономичными. При
этом двигатели становятся более чувствительными к топливам,
которые не соответствуют официальному определению дизельного
топлива.
Разница в вязкости возникает из-за того, как атомы
расположены в молекулах. Дизельное топливо – это одна
длинная цепь атомов углерода с отдельными атомами водорода.
В растительном масле три таких длинных цепи расположены на
глицериновом «каркасе». Химия производства биодизеля в том и
состоит, чтобы оторвать эти длинные углеродные цепи от
глицерина, и чтобы результат был ближе к дизельному топливу,
чем к маслу.
Химический процесс, который дает наилучшие
результаты, называется перэтерификация. Это длинное
слово означает только что, что длинные цепочки атомов
углерода отрываются от глицерина и прикрепляются у другому
спирту, например, метиловому.
Для того, чтобы атомы углерода перенести с глицерина
в метанол, нам требуется катализатор. Катализатор необходимо
для реакции в середине процесса, который превращает
растительное масло в биодизель. Катализатор требуется только
для того, чтобы процесс завершился, но возвращается в свое
изначальное состояние после его завершения, и, таким
образом, не расходуется.
Для производства биодизеля мы растворяем катализатор,
которым обычно служит гидроксид натрия или калия, в
метаноле, и смешиваем его с нашим растительным маслом,
подогретым обычно до 50С. Большая часть реакции происходит в
первые несколько минут, но мы продолжаем смешивать
компоненты еще пару часов (или секунд, если используются
системы быстрого смешивания), для более полного превращения
масла в биодизель. Получившуюся смесь отстаиваем. Через
некоторое время глицерин оседает на дне, биодизель же
остается сверху.
Принудительная реакция
Реакция, в которой производится биодизель, называется
«обратимой». Это значит, что начавшаяся реакция может идти в
обоих направлениях, как от масла к биодизелю, так и наоборот
– от биодизеля к маслу. В какой-то момент достигается
равновесное состояние, при котором мы имеем часть биодизеля
и часть растительного масла. Ученые обнаружили, что они
могут достигнуть соотношения более 97% при правильных
условиях.
Одно из условий – минимальное содержание воды в нашем
масле. Причина в том, что вода реагирует с маслом и
катализатором, результатом чего является мыло в процессе,
называемом сапонификация. Если воды слишком много,
эта нежелательная реакция съедает катализатор и нарушает
условия, необходимые для производства хорошего биодизеля. Не
существует некоего минимально допустимого количества воды –
чем суше масло, тем лучше биодизель. Однако слишком много
воды вполне может быть. При содержании воды более 5%,
нежелательная реакция выходит из под контроля, разрушая
катализатор и производя мыло вместо биодизеля. Если
используется гидроксид натрия, то в итоге мы получим полный
бак «глопа». «Глоп» - это когда мыло затвердевает и
захватывает масло в мыльной массе.
Еще одно условие: ограниченное допустимое количество
свободных жирных кислот в растительном масле. Свободные
жирные кислоты, также известные как FFA (free fatty acids),
являются результатом разложения масла под действием высокой
температуры, например, когда оно используется при
приготовлении пищи. Длинные углеродные цепочки отрываются от
глицерина так, что становятся кислотными и нестабильными.
Когда свободные жирные кислоты контактируют с нашим
катализатором, они реагируют с ним, опят же, с производством
мыла и воды. Мыло само по себе не так уж и страшно, мы
знаем, как он него избавится. Как мы уже видели, нашей
главной проблемой будет вода. Чем выше содержание свободных
жирных кислот, тем больше воды будет образовано при
превращении их в мыло. Отсюда некий расплывчатый лимит на
количество свободных жирных кислот, которое может
присутствовать в нашем растительном масле.
Мы измеряем количество свободных жирных кислот в
процессе титрации. При титрации мы измеряем, сколько
катализатора будет затрачено на нейтрализацию FFA. Есть
несколько методов, которыми выполняется титрация
использованного растительного масла. Однако конечный
результат всех методов один, т.е. сколько грамм катализатора
будет потеряно из-за свободных жирных кислот? Зная это, мы
может выработать рецептуру, при которой в реакции будет
оставаться достаточное количество катализатора для
производства хорошего биодизеля.
Еще одно важное условие – использование избыточного
количества метанола. На самом деле мы обычно используем
почти в два раза больше метанола, чем требуется в теории. В
итоге получается до 20% от объема растительного масла.
Следует отметить, что некоторые системы, использующие
быстрое высокоэффективное смешивание компонентов, могут
использовать значительно меньшее количество метанола, однако
все равно некоторая избыточность этого вещества в реакции
необходима.
Результат
Весь этот избыточный метанол и катализатор никуда не
пропадают, а оказываются в биодизеле и глицерине. Около
одной трети метанола и катализатора остаются в биодизеле.
Точнее, биодизель – это смесь частично конвертированного
растительного масла, биодизеля, мыла, метанола и
катализатора. Для удаления примесей из биодизеля требуется
процесс очистки. Биодизель можно очищать водой или сухими
веществами – подробное обсуждение обоих методов лежит вне
сферы этой статьи. Какой бы метод не использовался, самая
плохая примесь – это метанол. Это основной растворитель, в
котором содержатся все остальные примеси в биодизеле,
поэтому его удаление безусловно улучшит качество топлива.
Побочный продукт – глицерин – это на самом деле смесь
глицерина, воды, метанола, мыла, биодизеля и катализатора.
Перед использованием или утилизацией он также требует
обработки. В нем содержится до 2/3 избыточного метанола,
т.е. глицериновая фаза более чем на половину состоит из
метанола. Вполне имеет смысл отделить метанол от глицерина
дистилляцией. Очищенный глицерин имеет множество
применений, от производства корма для животных до
производства мыла.
Добавим, что различные виды технологических процессов
могут в некоторой степени изменять соотношение
отходов/продукта. Высокоэффективные смешивающие реакторы
способны проводить реакцию в потоке, с максимально
эффективным использованием катализатора и метанола, и
доводить эффективность реакции до 99,9%; таким образом
уменьшается необходимое количество избыточного метанола, и в
результате снижается его количество в биодизеле и глицерине,
что упрощает их последующую очистку.
