Получение и исследование биодизельного топлива на основе растительного сырья

В связи с истощением, а иногда и отсутствием, запасов не возобновляемых углеводородных источников сырья в некоторых районах земного шара и дальнейшим развитием и изобретением новой техники, возникает острая потребность в поиске новых как традиционных, так и нетрадиционных видов энергоресурсов, предназначенных для производства моторных топлив. При этом необходимо удовлетворить не только количественно, но и качественно потребительский рынок в моторных топливах путем улучшения их эксплуатационных и экологических свойств.

Одним из так называемых альтернативных источников дизельных топлив является биодизельное топливо, которое получается путем этерификации растительных масел, животных и растительных жиров. Каждая страна при выборе сырья для биологических добавок и заменителей дизельного топлива учитывает климатические и сельскохозяйственные особенности своего региона, наличие пахотных земель и состояние почвы, водные ресурсы, состояние экологии и степень готовности техники и населения к применению данного вида продукции.

Как известно, основными компонентами растительных масел являются эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Растительные масла имеют слишком большую вязкость, которая препятствует их прямому использованию в качестве дизельного топлива. Одним из способов улучшения этих свойств является проведение реакции переэтерификации этих

Академический журнал Западной Сибири № 2 (51), Том 10, 2014

масел. При этом глицерин заменяется на метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый спирт. Полученные продукты имеют значительно меньшую молекулярную массу и вполне пригодны для прямого использования в качестве биотоплива.

Согласно одному из вариантов, для получения метилового эфира необходимо к девяти массовым частям растительного масла добавить одну массовую часть метанола (в случае получения этилового эфира используют этанол), а также небольшое количество щелочного катализатора. Ингредиенты перемешивают в специальных реакторах при температуре 50-80°С и нормальном атмосферном давлении. После отстаивания и охлаждения жидкость расслаивается на две фракции: глицерин (тяжелая) и метиловый эфир (легкая). Эфир отделяется от глицерина и дополнительно очищается от примесей.

Учитывая все достоинства и недостатки производства биодизеля в России, нами разработано биотопливо из сырья, наиболее подходящего по природным климатическим условиям, а также по сельскохозяйственным ресурсам к местным условиям.

В качестве растительного масла использовалось кукурузное, т.к в России годовой запас кукурузы превосходит другие сельскохозяйственные культуры, а также оно не уступает по физико-химическим и эксплуатационным показателям рапсовому маслу – основному компоненту производства биодизельного топлива за рубежом.

Переэтерификацию кукурузного масла нормальным бутанолом проводили при температурах 60, 95 и 115 °С. Выбор температурного диапазона обусловлен следующими соображениями: при более низких температурах реакция протекает очень медленно, более высокие температуры требуют повышения давления, так как температура кипения нормального бутилового спирта 117 °С. Продолжительность опытов составляла 150, 180 и 240 мин.

На основе проведенного анализа полученных образцов был выбран оптимальный режим процесса переэтерификации (время перемешивания, температура и др.) и определены основные свойства полученного биодизельного топлива, подтвердившие его пригодность к применению.