Производствен процес на биодизел в заводи EXON, TT GROUP ltd
Биодизел Представлява метилов естер, получен чрез химична реакция от всякакви растителни масла и животински мазнини. Биодизелът е химически смес от естери на метил (или етил) мастни киселини. Суровините (мазнините) са химически глицеролови естери на мастни киселини.
Известно е, че молекулите на мазнините се състоят от така наречените триглицериди: съединения на трихидратен алкохол на глицерин с три мастни киселини. За да се получи метилов естер, една масова единица метанол се добавя към седем масови единици растително масло (т.е. наблюдава се съотношение 7: 1). Необходимо е глицеринът да се замени с метанол (етанол) в глицеролови етери. Заместването (трансестерификация) се извършва чрез реакцията между мазнини и алкохол с образуване на метилов естер и утаяване на по-плътен и неразтворим в метилов естер глицерол. Приемлива скорост на реакция и конверсия могат да бъдат получени чрез повишаване на температурата, въвеждане на излишък от алкохол и използване на катализатори. Като катализатори се използват алкали NaOH и KOH, които образуват алкохолати с алкохоли. Процесът на трансестерификация се забавя значително от ограничената взаимна разтворимост на алкохол и мазнини, което води до значително хетерогенен (двуфазен) характер на реакцията. Тази трудност обаче лесно се преодолява чрез интензивно смесване и разпръскване. Количеството катализатор и излишъкът от алкохол се определят от свойствата на суровините и резултатите от тестовите реакции. Глицерол-съдържащата фаза и етерната фаза, получени след отделяне на реакционните продукти, трябва да бъдат пречистени от нереагирал алкохол и катализатор. В резултат на химична реакция се образува желаният метилов естер, на първо място, както и глицерин (95%), който се използва широко във фармацевтичната и бояджийската промишленост. Полученият естер се характеризира с добра запалимост поради високото си цетаново число. Ако за минералното дизелово гориво цетановото число е 42-45, то цетановото число на биодизела (метилов етер) е най-малко 51. Това му позволява да се използва в дизелови двигатели без други вещества, стимулиращи запалването. Поради това свойство метиловият естер, получен от растителни масла и мазнини, е наречен биодизел.
Биодизелът може да се използва в конвенционални двигатели с вътрешно горене, самостоятелно или в смес с конвенционално дизелово гориво, без да се променя конструкцията на двигателя.
Предварителното смесване на маслото и метоксида се извършва в работното колело на вихрова помпа и поточен турбулентен смесител. Изравняването на концентрациите се случва в съда за синтез при разбъркване с изхвърляща бъркалка. За да се засили хода на реакцията на трансестерификация, се използва
кавитационен смесител-диспергатор - специален дросел, през който под високо налягане се преминава подготвена смес от реагенти.
Съставът на инсталацията EXON: блок за приготвяне и дозиране на метоксид (разтвор на NaOH в метанол), блок за дозиране на масло, блок от топлообменници и кондензатори, блок за преестерификация, сепаратор, рекуперативни изпарители (биодизел и глицерин), блок филтърни сорбери.
Блокът за приготвяне и дозиране на метоксид се състои от смесител-дозатор, буферен резервоар и обемен дозатор (измервателен резервоар) с филтър за колебания на потока. Метанолът се изпомпва в дозиращия резервоар на смесителя в количеството, зададено от датчиците за ниво. Катализаторът се подава там от бункера чрез винтово подаващо устройство. Дозата на катализатора се измерва чрез устройство за автоматично претегляне и се изхвърля в метанол. След измерване на реагентите те се смесват (разтварят) с бъркалка за определено време. Готовият разтвор се изпомпва в буферния резервоар. Автоматизацията на приготвянето на метоксид позволява да се избегнат грешки и значително да се намалят разходите за труд. От буферния резервоар, посредством помпа и система от електромагнитни клапани, периодично се подава метоксид към измервателен резервоар, цилиндричен съд с датчици за ниво. Чрез задаване на обема на тестовия съд и честотата на пълнене, с висока точност може да се получи необходимата стойност на средния обемен дебит на метоксид. От измервателния резервоар метоксидът се насочва към филтъра на трептенията на потока - контейнер с плаващ регулатор на потока. Флуктуиращ поток филтър преобразува периодичния поток след измервателния уред в непрекъснат поток с малки вариации, необходими за оптимална работа на топлообменници и изпарители.