Обґрунтування технології та параметрів установки для виробництва біодизелю

Abstract

Робота присвячена науковому обґрунтуванню технології та конструктивних параметрів установки для виробництва біодизельного палива, що забезпечує інтенсифікацію процесу переетерифікації та стабілізацію показників якості палива. В першому розділі встановлено, що основною причиною низької ефективності традиційних періодичних процесів є недостатня швидкість масообміну у гетерогенних системах «олія–спирт», що зумовлює значну тривалість реакції та високу питому енергоємність. Обґрунтовано, що використання гідродинамічної кавітації дозволяє подрібнювати краплі спирту до субмікронних розмірів, збільшуючи поверхню контакту фаз. В другому розділі сформульовано концепцію інтенсифікації масообмінних процесів шляхом застосування кавітаційно–ежекційного змішування компонентів первинної суміші. У результаті запропоновано конструктивно–технологічну схему реактора періодично–циркуляційної дії, що містить лопаті з кавітаційними отворами які забезпечують ефективне змішування з найкращим співвідношенням однорідності та мінімальних енерговитрат на змішування. В третьому розділі представлено результати теоретичних та експериментальних досліджень, встановлено закономірності геометрії кавітаційних отворів у лопатях з ефективністю процесу взаємодії реагентів, виявлено характер і ступінь впливу частоти обертання та геометрії отворів на якість змішування, що в свою чергу має суттєвий вплив на швидкість протікання робочого процесу. Встановлено, що режим змішування з високим рівнем кавітації забезпечує мінімальні сукупні енерговитрати на підготовку суміші до диспергування. У результаті аналізу взаємодії техніко–технологічних факторів на якість функціонування установки визначено раціональні значення її параметрів, зокрема геометрію отворів в лопатях змішувача та вплив кавітаційного змішування на оптимізацію температурного режиму (55–62°C) за рахунок перетворення частини енергії кавітації в теплову енергію, що знижує енерговитрати на прямий підігрів робочої суміші. Обґрунтована установка забезпечує високу продуктивність установки безперервної дії та високий відсоток виходу біодизелю по відношенню до загального об'єму компонентів, цей показник досягає рівня 98%. Застосування запропонованих параметрів установки дозволяє знизити час змішування та енергоємність процесу. В четвертому розділі подано результати розрахунків економічної ефективності впровадження розробки для отримання виробництва біодизелю з олій рослинного походження.