Разработка технологии получения биотоплива из возобновляемого сырья – соломы для двигателей внутреннего сгорания без изменения их конструкции

Получение и сертификация перспективного синтетического биотоплива на основе возобновляемого сырья (соломы), изготовление и поставка оборудований для миницеха, осуществление инжиниринговых и пусконаладочных работ «под ключ» сельхозформированием в Казахстане и СНГ.

Во всем мире, в том числе и в Казахстане рост цен на нефть делает производство альтернативной энергии из биомассы таким привлекательным, что все большие сельскохозяйственные площади отдаются под производство энергетических растений, а не продовольственных культур. Использование соломы вместо рапса, пшеницы и других сельскохозяйственных культур при производстве биотоплива позволит изменить ситуацию, так как солома образуется как вторичное сырье при производстве зерновых и себестоимость его значительно ниже, чем при производстве биодизеля из растительного масла и даже топлива из нефти.

Сущность предложения заключается в применении метода аллотермической газификации сырья (отходов, помета, навоза, соломы, угля, попутного газа) в синтез-газ, с последующим синтезом из него двух марок моторного топлива, биобензина (смесь сложных эфиров, соответствующий высокооктановому бензину АИ-98) и биодизеля. В отличие от других известных технологий (включая реакцию Фишера-Тропша) процесс не требует высоких давлений, температур и дорогостоящих катализаторов. Не нужно чистить газ от сернистых и азотистых примесей. Нет необходимости добиваться высокого выхода на каждой стадии процесса, достаточно выхода в интервале 40-80 %. Кроме того, в процессе производства получается минеральное калийное удобрение (зола), электроэнергия, тепловая энергия.

Предлагается 3 варианта получения синтез-газа C+H2O=CO+H2 - «Coal-gas-fuel» CGF CH4+H2O=CO+H2 - «Gas-gas-fuel»GGF

(CH2O)n=CO+H2 - «Wood-gas-fuel»WGF

  • компонентами синтетического биотоплива являются различные эфиры муравьиной кислоты со спиртами различной структуры;
  • сочетанием нескольких компонентов определяется оптимальная рецептура, обеспечивающая полноту сгорания, как в режиме холостого хода, так и под нагрузкой;
  • при синтезе биотоплива используется последовательность химических процессов, в которых предыдущая стадия таким образом расходует компоненты сырья, что последующая стадия происходит в более оптимальных условиях состава реакционной смеси;
  • при получении синтез-газа используются катализаторы, снижающие температуры процесса конверсии соломы в синтез-газ;
  • минерализованный остаток используется как удобрение, непрореагировавший газ применяется для энергоснабжения процесса, что позволяет отнести процесс получения синтетического биотоплива к безотходным.

Наличие химически активного атома водорода в остатке муравьиной кислоты является необходимым условием для получения биобензина с высоким октановым числом. Сложно эфирная группировка благоприятна для увеличения полноты сгорания топлива в двигателе.

Новая продукция синтетический биобензин и биодизельное топливо созданы за счет следующих инноваций:

  • разработки рецептуры марки топлива на основе формиатов, обладающих улучшенными экологическими качествами для городских автомобилей и в условиях низких температур;
  • разработки рецептуры марки топлива для автотранспорта работающего в сельской местности за счет корректировки фракционного состава, октанового числа отдельных компонентов;
  • разработки особого механизма цепных процессов сгорания в присутствии органических эфиров муравьиной кислоты.

Конкурентоспособность получаемого биодизеля из вторичного сырья соломы, исключающую проведение агротехнических и других сельскохозяйственных работ, естественно будет выше из-за стоимости, которая ориентировочно ниже на 25% - 30% от стоимости биодизеля из рапса.

Полученная в рамках данного проекта смесь моторного топлива позволит производить в промышленных масштабах биотопливо второго поколения из непищевого сырья (в т.ч. сельскохозяйственные отходы), которая не требует изменения конструкции ДВС, потребляет в три раза меньше, по сравнению с бензином, атмосферного кислорода (1,07 тонны на тонну метилформиата и 3,42 тонны на тонну бензина соответственно).

На первом этапе проводятся мероприятия как исследование по адаптации получения биотоплива из местного сырья – соломы и нахождения оптимальных режимных характеристик процесса, транспортировка и монтаж экспериментальной установки из России в Казахстан, проведение пусконаладочных работ, получение опытной партии, получение ТУ, сертификата, патента РК, сставление бизнес плана для инвестиционного проекта внедрения установки производительностью 1 тонна в сутки и выше.

На втором этапе проводятся мероприятия по разработке проектно-технической документации на производство газогенератора и оборудований для сбора установки из других комплектующих – (cушильное оборудование, измельчитель сырья, парогенератор, контейнер для золы, камера каталитической конверсии, теплообменник, адсорбер, фильтр, реактор, насос, ректификационная колонна, злектрогенератор) для открытия производства по сбору установки по получению биотоплива из соломы в цеху расположенном в Казахстане или открытия совместного предприятия.

В итоге получиться из 1420 кг соломы 700 кг биодизельного топлива марки А с цетаном 52-56, температурой кипения 168 градусов С, температурой вспышки 65 0 С или 600-750 кг биобензина (в зависимости от состава сырья). Характеристика топлива из соломы: Цетановое число, не менее 45 по ГОСТу 3122. Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с (сСт) 1,5-4,0 по ГОСТу 33. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, по ГОСТу 6356. Для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин 35 для дизелей общего назначения не ниже 30. Массовая доля серы, %, в топливе по ГОСТу 19121 не более 0,1.

Таким образом, производительность установки по биотопливу в сутки составит 700 кг, в год 0.7*300 дней = 210, потребность в сырье (солома, помет, навоз) в год 1420 кг* 300 дней = 426 тонн в год расход реагентов 73.5 кг на тонну. Себестоимость 1 тонны биотоплива – 52 630 тг.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Заявка на патент № 2007111421 от 28.03.07. Способ получения метилформиата.
  2. Заявка на патент № 2007145870 Топливная композиция от 2007.12.10.
  3. Разработка технологии получения биотоплива из возобновляемого сырья – соломы для двигателей внутренного сгорания без изменения их конструкции и его производства в Казахстане. Региональная Инновационная конференция г. Шымкент 2011 г.

 

Год: 2011
Город: Алматы
loading...