 |
Введение. 1 Аналитический обзор. 1.1 Определение и актуальность биодизеля
|
|
|
|
Содержание
Введение. 8
1 Аналитический обзор. 9
1. 1 Определение и актуальность биодизеля. 9
1. 2 Исходные масла для производства биодизеля. 10
1. 3 Переэтерификация жиров. 12
1. 3. 1 Физико-химические основы переэтерификации жиров. 12
1. 3. 2 Катализаторы переэтерификации жиров. 13
1. 3. 3 Требования к основному сырью.. 14
1. 3. 4 Процесс переэтерификации. 14
1. 4 Переэтерификация ферментативным методом. 17
1. 4. 1 Липазы.. 17
1. 4. 2 Внеклеточные липазы.. 17
1. 4. 3 Внутриклеточные липазы.. 19
1. 5 Периодические процессы производства биодизеля. 20
1. 5. 1 Химический процесс катализа. 22
1. 5. 2 Биокаталитические процессы.. 24
1. 5. 3 Выбор алкоголя для переэтерификации. 30
1. 6 Общие сведения о микрореакторах. 30
2 Цель и задачи работы.. 35
3 Экспериментальная часть. 36
3. 1 Выбор рациональной геометрии биореактора. 36
3. 1. 1 Классификация биореакторов. 36
3. 1. 2 Описание принципов действия. 37
3. 1. 3 Анализ преимуществ и недостатков биореакторов. Результаты испытаний 39
3. 1. 4 Определение размеров и плотности частиц с ферментом. 40
3. 2 Испытание биореактора типа ПАПТ. 42
3. 2. 1 Описание экспериментальной установки. 42
3. 2. 2 Исследования гидродинамики в системе жидкость-жидкость. 44
3. 2. 3 Скорость уноса частиц. 45
3. 2. 4 Расчет скорости движения частиц в трубке. 46
3. 2. 5 Расчет коэффициента массоотдачи. 50
3. 3 Разработка опытного образца биореактора. 53
3. 3. 1 Описание экспериментальной установки. 53
3. 3. 2 Методика проведения опыта по получению биодизеля. 56
4 Результаты и обсуждения. 57
5 Заключения и выводы.. 58
Список использованной литературы.. 59
Приложение А.. 61
Патентный поиск. 61
Приложение Б. 70
Охрана труда и окружающей среды при разработке опытного образца биореактора для производства биодизеля. 70
|
|
|
Приложение В.. 79
Технико-экономическая оценка результатов исследования. 79
Введение
Производство биодизеля получило значительное внимание в недавнем прошлом в качестве биологически и экологически чистого топлива. [1] Биодизель получают путем процесса переэтерификации растительного масла с использованием щелочного катализатора. При производстве биодизеля в результате реакции этерификации получается смесь, которой дают отстояться. Легкие верхние фракции продукта и являются рапсовым метил-эфиром, или биодизельным топливом. Нижние фракции являются так называемой глицериновой фазой, которую часто неправильно называют глицерином. На самом деле до чистого глицерина её ещё нужно «довести», без чего её хранение и утилизация представляют серьёзную проблему из-за повышенной щелочности и содержания метанола. В последнее время объектом пристального внимания стал процесс ферментативной переэтерификации, так как он производит высокую частоту продукта и позволяет легко отделить побочный продукт - глицерин. Но стоимость фермента остается барьером для промышленной реализации. В целях повышения экономической эффективности процесса фермент иммобилизован на поверхности полистирола. Но активность фермента снижается из-за присутствия в реагирующей смеси метанола (этанола) и глицерина. Для повышения активности фермента используются: бутиловый спирт в качестве растворителя, непрерывное удаление глицерина и ступенчатое добавление метанола (этанола). [1]
Целью исследований является разработка опытного образца биореактора, интенсификация массообмена при ферментативной переэтерификации триглицеридов в биореакторах трех типов: с выносными циркуляционными камерами, псевдоожиженным и циркулирующим слоем частиц с иммобилизованным ферментом, а также их описание принципов действия, выявления преимуществ и недостатков и выбор биореактора для производства биодизеля.
|
|
|
1 Аналитический обзор
1. 1 Определение и актуальность биодизеля
Биодизель представляет собой алкилированные моноэфиры длинноцепочечных жирных кислот, полученных из растительных масел или животных жиров, для использования в дизельных двигателях. Набор требований и параметров предназначен для чистого (100%) биодизельного топлива предварительного использования или смешивания с дизельным топливом. Энергия и физико-химические свойства биодизеля похожи на обычное дизельное топливо, что позволяет его использовать в качестве топлива или смешивать с обычным дизелем в любых дизельных двигателей, не требуя никаких изменений ни в системе зажигания и топливной форсунки. Действительно, на сегодняшний день биодизель является единственной альтернативой топлива, который может быть использован непосредственно в существующих системах. Кроме того, биодизель обладает лучшими смазочными свойствами, которые повышают работу и срок службы двигателя. Биодизель можно качать, подлежит хранению и использует те же инфраструктуры, приборы и процедуры, что обычно использует дизель. В самом деле, биодизельное топливо не оюразует взрывоопасные пары и имеет относительно высокую температуру вспышки (около 150 ° C), транспортировка, обработка и хранение являются более безопасными по сравнению с обычным дизельным топливом (Al-Zuhair, 2007). [2]
В последние годы наблюдается большая заинтересованность в полученииии биодизеля в качестве альтернативы ископаемым видам топлива, в основном в автомобильной промышленности, потому что он совместим с имеющимся в настоящее время двигателями. Этот интерес обусловлен следующими причинами:
1) Экологические проблемы, связанные с изменением климата и сокращению выбросов загрязняющих веществ. Среди преимуществ использования биодизельного топлива следует отметить: (а) почти нейтральное топливо к СО2; (б) сокращает выбросы из основных атмосферных загрязнителей: CO, полициклические ароматические углеводороды, несгоревшие углеводороды и особенно серы, SOх (Korbitz, 1999); (с) биоразлагаемое и лишь немного токсичное в почве и в водных средах (Lapinskiené и др.. 2006), (г) биодизель может быть получен путем переработки отходов растительного масла. [2]
|
|
|
2) Рост цен на ископаемое топливо. Согласно расчетам, местное производство биотоплива не представляется возможным без всяких субсидий. Тем не менее, постоянно растущие цены на нефть показывают, что биотопливо может быть экономически осуществимым в среднесрочной перспективе (Henniges и Zeddies, 2006). [2]
3) Диверсификация источников энергии для обеспечения питания, особенно в европейских странах, которые едва располагают ископаемыми источниками топлива. Возобновляемые особенности биодизеля означают, что он может быть произведен на неопределенный срок, в то время как текущие запасы ископаемого топлива будут исчерпаны через несколько лет при нынешних темпах потребления (Васудеван и Бриггс, 2008).
|
|
|
