Біодизельне паливо
Загальна характеристика біодизельного палива
В умовах залежності від імпорту нафти та газу Україна зобов'язана шукати шляхи забезпечення країни паливом та енергією, які були б екологічно чистими та не залежали від зовнішніх постачань сировини. Одним із шляхів вирішення цього завдання є розвиток виробництва біопалива [20,27,29]. Такий нафтопродукт як дизельне паливо вже сьогодні можливо замінити на більш дешевший вид пального, при чому на більш екологічно чистий - на метиловий ефір олійних кислот або як його називають "біодизель" [20,21].
Згідно законодавства України щодо сприяння виробництву та використанню біологічних видів палива визначено, що біодизельне паливо (біодизель) - це метилові або етилові ефіри вищих органічних кислот, отриманих з рослинних олій або тваринних жирів, що використовуються як біопаливо або біокомпонент [24,26].
Біодизельне паливо виробляється з будь-якої рослинної олії (рапсової, соняшникової, соєвої, конопляної, пальмової та ін.).
За своїми фізичними та хімічними властивостями біодизель являє собою рідину жовтого кольору (може бути різних відтінків в залежності від сировини та способу виготовлення), яка майже не змішується з водою, має високу температуру кипіння та низьку пружність пари, виготовлений з незабрудненої сировини біодизель є нетоксичним.
Відносно висока температура займання біодизелю робить паливо досить безпечним у питані протипожежної безпеки.
Технологія виробництва біодизельного палива на приклад з ріпаку наведена на Рис. 26.1.
Рис. 26.1. Технологія виробництва біодизельного палива.
Згідно технології спочатку вихідна сировина (зерно ріпаку) поставляється до олійного пресу, в якому відбувається відділення олії від ріпакового жмиху, який надалі можна використовувати для виробництва кормів для худоби. Наступним етапом є процес етерифікації, який відбувається в спеціальних реакторах. Для отримання метилового ефіру в реактор до рапсової олії додається метанол та невелика кількість каталізатора. В ролі каталізатора найчастіше використовується гідроксид натрію або калію. Молекули жиру, що входять в склад олії, складаються з тригліцеридів: сполучень трьохвалентного спирту гліцерину з трьома жирними кислотами. В результаті хімічної реакції утворюється метиловий ефір (біодизель), а також побічний продукт - гліцерин.
Час, необхідний для реакції - від 1 до 8 годин. Найшвидше протікає за 70°С - температурі кипіння спирту. Зі зменшенням температури на 10°С швидкість реакції уповільнюється вдвічі. Однак існує думка, що безпечніше реакцію здійснювати при температурі в діапазоні 50-55°С [19,20].
Таблиця 26. 1.
Фізико-хімічні показники біодизельного і дизельного палива підвищеної якості [10,12].
|
Назва показника |
Національний стандарт України на біодизельне паливо ДСТУ 6081:2009 |
Національний стандарт України на паливо дизельне підвищеної якості ДСТУ 4840:2007 |
||||
|
Розмірність |
Значення |
Розмірність |
Значення |
|||
|
Вміст ефірів |
% (м/м) |
96,5 |
||||
|
Густина за температури 15 °С |
кг/м3 |
860-900 |
кг/м3 |
820-845 |
||
|
Кінематична в'язкість за температури 40 °С |
мьг/с |
3,5-5,0 |
MM7C |
2,0-4,5 |
||
|
Температура спалаху у закритому тиглі, не менше ніж |
°с |
120 |
°с |
55 |
||
|
Масова частка сірки, не більше ніж |
мг/кг |
10 |
мг/кг |
Вид 1-10; Вид ІІ-50 |
||
|
Коксівність 10% залишку перегонки, не більше ніж |
% (м/м) |
0,3 |
% (м/м) |
0,3 |
||
|
Цетанове число, не менше ніж |
51 |
51 |
||||
|
Зольність, не більше ніж |
% (м/м) |
0,02 |
% (м/м) |
0,01 |
||
|
Вміст води, не більше ніж |
мг/кг |
500 |
мг/кг |
немає (200) |
||
|
Вміст механічних домішок, не більше ніж |
мг/кг |
24 |
мг/кг |
немає (24) |
||
|
Випробування на мідній пластинці (3 години при 50 °С) |
оцінка |
клас 1 |
оцінка |
витримує |
||
|
Окисна стабільність, 110 °С, не менше ніж |
годин |
6,0 |
г/м} |
26 |
||
|
Кислотне число, не більше ніж |
мг КОН/г |
0,50 |
Показники, розмірність |
|||
|
Йодне число, не більше ніж |
гJ2/100 |
120 |
Фракційний склад: за температури 260°С випаровується, % (об), не більше ніж |
65 |
||
|
Метилові ефіри ліноленової кислоти, не більше ніж |
% (м/м) |
12,0 |
за температури 350°С випаровується, % (об), не менше ніж |
85 |
||
|
Поліненасичені (>4= подвійні зв'язки) метилові ефіри |
% (м/м) |
1 |
95% переганяється за температури °С, не вище ніж |
360 |
||
|
Зміст метанолу, не більше ніж |
% (м/м) |
0,20 |
Цетановий індекс, не менше ніж |
46,0 |
||
|
Вміст моногліцеридів, не більше ніж |
% (м/м) |
0,80 |
Масова частка полі циклічних ароматичних вуглеводів, %, не більше ніж |
11 |
||
|
Зміст дігліцеридів, не більше ніж |
% (м/м) |
0,20 |
Змащувальна здатність: діаметр плями зносу за температури 60°С, мкм, не більше ніж |
460 |
||
|
Вміст тригліцеридів, не більше ніж |
% (м/м) |
0,20 |
Об'ємна частка метилових ефірів жирних кислот, % не більше ніж |
5 |
||
|
Вільний гліцерин, не більше ніж |
% (м/м) |
0,02 |
||||
|
Спільний гліцерин, не більше ніж |
% (м/м) |
0,26 |
||||
|
1-а група лужних металів (Na+K), не більше ніж |
мг/кг |
5,0 |
||||
|
2-а група лужних металів (Ca+Mg), не більше ніж |
мг/кг |
5,0 |
||||
|
Вміст фосфору, не більше ніж |
мг/кг |
10,0 |
||||
Володіючи майже однаковим з мінеральним дизпаливом енергетичним потенціалом (табл.26.1), біодизельне паливо має ряд істотних переваг:
- - воно не токсичне, майже не містить сірки та канцерогенного бензолу;
- - розкладається в природних умовах (приблизно так як і цукор);
- - забезпечує значне зниження шкідливих викидів в атмосферу при спалюванні;
- - збільшує цетанове число палива та його змащувальну здатність, що істотно збільшує ресурс двигуна;
- - має високу температуру займання (більше 100°С), що робить його використання відносне безпечним;
- - його джерелом є поновлюванні ресурси.
При роботі дизельних двигунів на біодизелі значно зменшуються небезпечні для навколишнього середовища викиди продуктів згоряння: сірки - на 98%, сажі - на 50-61%, вуглекислих продуктів згорання - на 30-40%.
|
Назва показника |
Національний стандарт України на біодизельне паливо ДСТУ 6081:2009 |
Національний стандарт України на паливо дизельне підвищеної якості ДСТУ 4840:2007 |
||
|
Розмірність |
Значення |
Розмірність |
Значення |
|
|
Вміст фосфору, не більше ніж |
мг/кг |
10,0 |
||
Володіючи майже однаковим з мінеральним дизпаливом енергетичним потенціалом (табл.26.1), біодизельне паливо має ряд істотних переваг:
- - воно не токсичне, майже не містить сірки та канцерогенного бензолу;
- - розкладається в природних умовах (приблизно так як і цукор);
- - забезпечує значне зниження шкідливих викидів в атмосферу при спалюванні;
- - збільшує цетанове число палива та його змащувальну здатність, що істотно збільшує ресурс двигуна;
- - має високу температуру займання (більше 100°С), що робить його використання відносне безпечним;
- - його джерелом є поновлюванні ресурси.
При роботі дизельних двигунів на біодизелі значно зменшуються небезпечні для навколишнього середовища викиди продуктів згоряння: сірки - на 98%, сажі - на 50-61%, вуглекислих продуктів згорання - на 30-40%.
