PL212848B1

PL212848B1 - Biofuel producing installation

Info

Publication number: PL212848B1
Application number: PL384301A
Authority: PL
Inventors: Wojciech Golimowski; Robert Szulc
Original assignee: Inst Budownictwa Mech; Wozniak Jozef Biogora
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2012-11-30
Also published as: PL384301A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do produkcji biopaliwa znanym sposobem niskotemperaturowej estryfikacji oleju roślinnego.The subject of the invention is a device for the production of biofuels by the known method of low-temperature esterification of vegetable oil.

Znane urządzenia do produkcji paliwa metodą porcjową z oleju roślinnego są stosunkowo prostej konstrukcji. Wyposażone one są w zbiornik oleju z mieszadłem oraz grzałką, oraz drugi, mniejszy zbiornik z mieszadłem, w którym przygotowuje się mieszaninę katalityczną, składającą się z katalizatora, na przykład wodorotlenku potasu i sodu oraz metanolu. Zbiorniki połączone są hydrauliczną instalacją przepływową, umożliwiającą wprowadzenie mieszaniny katalitycznej z mniejszego zbiornika do zbiornika oleju, w którym podczas mieszania w temperaturze około 30°C, uzyskiwanej z elektrycznego podgrzewacza, następuje proces ekstryfikacji zakończony substancją dwufazową. Jedną z nich jest gliceryna, charakteryzująca się brunatnym kolorem o mętnej konsystencji i druga - estrowa, o klarownej konsystencji zbliżonej do oleju napędowego. Wymienione substancje zlewane są do osobnych magazynowych zbiorników. Podczas mieszania katalizatora z metanolem w zbiorniku do tego przeznaczonym, wskutek reakcji chemicznej jest wydzielane ciepło, które nie jest w tego typu urządzeniach wykorzystywane.The known plants for the production of fuel using the batch method from vegetable oil are of relatively simple construction. They are equipped with an oil tank with an agitator and a heater, and a second, smaller tank with a mixer, in which a catalytic mixture is prepared, consisting of a catalyst, for example potassium and sodium hydroxide and methanol. The tanks are connected by a hydraulic flow installation, which enables the introduction of the catalytic mixture from a smaller tank to the oil tank, in which, during mixing at a temperature of about 30 ° C, obtained from an electric heater, the extrification process takes place and ends with a two-phase substance. One of them is glycerin, characterized by a brown color with a cloudy consistency, and the other - ester, with a clear consistency similar to diesel fuel. The mentioned substances are poured into separate storage tanks. When mixing the catalyst with methanol in a tank designed for this, heat is released as a result of a chemical reaction, which is not used in this type of devices.

Z publikacji książkowej pt. „Biopaliwa” pod redakcją P. Gradziuka, wydawnictwo Akademia Rolnicza w Lublinie, Warszawa 2002 r., s. 131, znane jest urządzenie-agrorafineria do przerobu nasion rzepaku na biopaliwo, obejmujące trzy fazy, którymi są: przyjęcie i czyszczenie surowca, zimne wytłaczanie oleju na linii tłoczenia i wytwarzanie biopaliwa na linii estryfikacji. Linia estryfikacji składa się ze zbiornika reaktora - estryfikatora współpracującego z mieszalnikiem katalizatora i metanolu, zespołu odstojników z układem pomp, myjni wodnej współpracującej z podgrzewaczem.From the book entitled "Biopaliwa" edited by P. Gradziuk, University of Agriculture in Lublin, Warsaw 2002, p. 131, there is a known device-agro-refinery for processing rapeseed seeds into biofuel, including three phases, which are: raw material intake and cleaning, cold pressing oil on the pressing line and biofuel production on the esterification line. The esterification line consists of a reactor tank - an esterifier cooperating with a catalyst and methanol mixer, a set of settling tanks with a pump system, and a water wash cooperating with a heater.

Z publikacji książkowej C. G. Bocheńskiego pt. „Biodiesel paliwo rolnicze”, wydawnictwo SGGW, Warszawa 2003 r., ss. 93-100, znane są urządzenia do otrzymywania biopaliwa w procesie ekstryfikacji. Olej w zbiorniku, podgrzewany w temperaturze ok. 50°C, poddawany jest działaniu roztworu ługu i metanolu. Proces estryfikacji może być prowadzony okresowo w jednym zbiorniku lub w systemie rzędowym reaktorów i odstojników.From the book by C. G. Bocheński entitled "Biodiesel agricultural fuel", SGGW publishing house, Warsaw 2003, pp. 93-100, there are known devices for the production of biofuels in the extrusion process. The oil in the tank, heated at a temperature of approx. 50 ° C, is treated with a solution of lye and methanol. The esterification process can be carried out periodically in one vessel or in a row system of reactors and settling tanks.

W wymienionych urządzeniach nie jest wykorzystywane ciepło powstałe w wyniku przygotowywania mieszaniny katalitycznej.The above-mentioned devices do not use the heat generated by the preparation of the catalytic mixture.

Istotą wynalazku jest konstrukcja urządzenia do produkcji biopaliwa znanym sposobem niskotemperaturowej ekstryfikacji oleju roślinnego, mające ekstryfikacyjny zbiornik, charakteryzująca się tym, że we wnętrzu ekstryfikacyjnego zbiornika względem jego osi symetrii jest obrotowo zamocowany zbiornik katalitycznej mieszaniny, mający na górze wsypowy lej, a na zewnętrznych ściankach mieszające pręty, przy czym obrotowe zamocowanie zbiornika jest poprzez górne łożysko wpasowane w pokrywę zbiornika ekstryfikacyjnego i podpierające zbiornik katalitycznej mieszaniny, w postaci kuli, dolne łożysko osadzone na stojanie przytwierdzonym do wewnętrznych w postaci leja ścian ekstryfikacyjnego zbiornika. Górna część zbiornika katalitycznej mieszaniny jest w postaci zasilającego kanału mniejszej średnicy, przechodzącego w część pojemnikową większej średnicy. Na końcówce zasilającego kanału zbiornika katalitycznej mieszaniny jest osadzone koło pasowe przekładni przenoszącej obrotowy napęd od elektrycznego silnika zamocowanego do zewnętrznej ścianki ekstryfikacyjnego zbiornika. Wzdłuż symetrycznej osi zbiornika katalitycznej mieszaniny jest zamocowana grubościenna rura zakończona piastą z kulkowym łożyskiem umieszczonym na trzpieniu dna zbiornika katalitycznej mieszaniny, przy czym do końcówki wymienionej rury są przytwierdzone dwie mieszające łopaty, a na obrzeżu rury ukształtowane są dwa otwory. Górna część rury poprzez wygięcie wyprowadzona jest za zewnątrz zbiorników, przy czym w miejscu wygięcia rury zamocowane są dwa kulowe zawory, pomiędzy którymi jest wlew do hydraulicznej pompy napędzanej silnikiem, a pod pompą jest wlew do ekstryfikacyjnego zbiornika przez otwór pokrywy. Ścianki ekstryfikacyjnego zbiornika są dwuwarstwowe, pomiędzy którymi jest termiczny izolator. W pokrywie ekstryfikacyjnego zbiornika jest zamocowany ciśnieniowy zawór.The essence of the invention is the construction of a device for the production of biofuels with the known method of low-temperature extrusion of vegetable oil, having an extrification tank, characterized by the fact that inside the extrification tank, in relation to its axis of symmetry, there is a rotatingly mounted catalytic mixture tank, with a hopper at the top and a mixing funnel on the outer walls. rods, the pivoting attachment of the tank being through the upper bearing fitted to the lid of the extrusion tank and supporting the catalytic mixture tank in the form of a ball, the lower bearing mounted on a stator attached to the inner funnel-like walls of the extrusion tank. The upper part of the catalytic mixture reservoir is in the form of a smaller diameter feeding channel, passing into the larger diameter container part. Mounted at the end of the feed channel of the catalytic mixture tank is a pulley of a gear transmitting a rotary drive from an electric motor attached to the outer wall of the extrusion tank. Along the symmetrical axis of the catalytic mixture tank, a thick-walled pipe ending with a hub is mounted with a ball bearing placed on the pin of the catalytic mixture tank bottom, two mixing blades are attached to the end of said pipe, and two holes are formed on the periphery of the pipe. The upper part of the pipe, through the bend, is led outside the tanks, and in the place of the pipe bend, two ball valves are mounted, between which there is an inlet to a hydraulic motor-driven pump, and under the pump, there is an inlet to the extrification tank through the cover opening. The walls of the extrification tank are double-layered with a thermal insulator between them. A pressure valve is mounted in the lid of the extrusion tank.

Urządzenie według wynalazku umożliwia wykorzystanie powstałego ciepła podczas mieszania katalizatora z alkoholem w zbiorniku wewnętrznym do przeniesienia tego ciepła i podniesienia temperatury oleju roślinnego w zbiorniku zewnętrznym powodując jego estryfikację bez potrzeby stosowania dodatkowego elektrycznego ogrzewania oleju, co ma miejsce w znanych urządzeniach.The device according to the invention makes it possible to use the heat generated when mixing the catalyst with the alcohol in the inner tank to transfer this heat and raise the temperature of the vegetable oil in the outer tank causing it to be esterified without the need for additional electric heating of the oil, as is the case with known devices.

Urządzenie charakteryzuje się zwartą budową jego elementów, stosunkowo prostą obsługą i niskim zapotrzebowaniem na energię elektryczną silników uruchamiających elementy mieszające i zaPL 212 848 B1 pewniające przepływ. Umożliwia ono porcjową produkcję biopaliwa, zwłaszcza w gospodarstwach rolnych na własny użytek.The device is characterized by a compact structure of its elements, relatively simple operation and low demand for electric energy of the motors actuating the mixing elements and ensuring the flow. It enables the batch production of biofuel, especially on farms for private use.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - fragment dna zbiornika katalitycznej mieszaniny umocowany obrotowo na stojanie zbiornika ekstryfikacji w przekroju wzdłużnym, fig. 3 - urządzenie w widoku z góry i fig. 4 - urządzenie w przekroju poprzecznym w linii A-A.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the device in longitudinal section, Fig. 2 - a fragment of the bottom of the catalytic mixture tank rotatably mounted on the stator of the extrusion tank in longitudinal section, Fig. 3 - the device in a plan view and Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line AA.

Urządzenie zbudowane jest ze zbiornika 1 w górnej części w postaci cylindra przechodzącego na spodzie w lej. Ścianki są dwuwarstwowe, pomiędzy którymi jest termiczny izolator. Na spodzie zbiornika 1 jest zainstalowany wziernik 2 oraz spustowy zawór 3. Do wewnętrznej ścianki leja zbiornika 1 jest przytwierdzony czteroramienny stojan 4 z łożyskiem 5 w postaci jednej kuli, na którym jest obrotowo zamocowany zbiornik 6, który w górnej części jest w postaci zasilającego kanału mniejszej średnicy, przechodzącego w część pojemnikową większej średnicy. Na końcówce zasilającego kanału zbiornika 6 jest przytwierdzony lej 7. Końcówka zasilającego kanału zbiornika 6 pod lejem 7 jest osadzona na kulkowym łożysku 8 wpasowanym w pokrywę 9 zamocowaną na zbiorniku 1. Do zewnętrznej ścianki zbiornika 6 oraz jego podstawy są przytwierdzone mieszające pręty 10. W pokrywie 9 zbiornika 1 jest zamocowany ciśnieniowy zawór 11. W zbiorniku 6, w osi jego symetrii, jest zamocowana grubościenna rura 12 zakończona piastą z poziomym kulkowym łożyskiem 13 umieszczonym na trzpieniu zbiornika 6. Do końcówki rury 12 są przytwierdzone dwie mieszające łopaty 14, a na obrzeżu rury 12 są dwa otwory. Górna część rury 12 poprzez wygięcie wyprowadzona jest na zewnątrz zbiorników 1 i 6, przy czym w miejscu wygięcia rury 12 są zamocowane dwa kulowe zawory 15 i 16, pomiędzy którymi jest wlew do hydraulicznej pompy 17 napędzanej elektrycznym silnikiem 18 zamocowanym na pokrywie 9 zbiornika 1, a pod pompą 17 jest wlew do zbiornika 1 przez otwór w pokrywie 9. Za zaworem 16 rura 12 przechodzi w rurowy zasilający przewód 19. Na ścianie obudowy zbiornika 1 jest zamocowany elektryczny silnik 20 napędzający przekładnią pasową 21 zbiornik 6.The device consists of a tank 1 in the upper part in the form of a cylinder passing into a funnel at the bottom. The walls are double-layered with a thermal insulator between them. At the bottom of the tank 1 there is a sight glass 2 and a drain valve 3. A four-arm stator 4 with a bearing 5 in the form of one ball is attached to the inner wall of the hopper 1, on which the tank 6 is rotatably mounted, which in the upper part is in the form of a smaller supply channel diameter, passing into the container part of the larger diameter. At the end of the supply channel of the reservoir 6 there is a funnel 7. The end of the supply channel of the reservoir 6 under the hopper 7 is mounted on a ball bearing 8 fitted into the cover 9 mounted on the reservoir 1. Mixing rods 10 are attached to the outer wall of the reservoir 6 and its base. 9 of the tank 1, a pressure valve 11 is attached. In the tank 6, in its axis of symmetry, a thick-walled pipe 12 is mounted, ending with a hub with a horizontal ball bearing 13 placed on the shaft of the tank 6. Two mixing blades 14 are attached to the end of the pipe 12, and on the periphery the tube 12 has two holes. The upper part of the pipe 12 is led out through the bend to the outside of the tanks 1 and 6, where in the bend of the pipe 12 there are two ball valves 15 and 16, between which there is an inlet to a hydraulic pump 17 driven by an electric motor 18 mounted on the cover 9 of the tank 1, and under the pump 17, there is a pour into the tank 1 through an opening in the cover 9. Downstream of the valve 16, the pipe 12 passes into a tubular feed line 19. An electric motor 20 is mounted on the wall of the tank housing 1, which drives the tank 6 with a belt transmission 21.

Urządzenie działa następująco. Do zbiornika 1 wpompowana jest porcja roślinnego oleju przewodem zasilającym 19 poprzez włączenie pompy hydraulicznej 17 przy otwartym zaworze 16 i zamkniętym zaworze 15. Następnie, zawór 16 zostaje zamknięty. Do leja 7 zbiornika 6 zostaje wsypany katalizator, a następnie wlany alkohol. Następnie, włączony jest silnik 20 i następuje mieszanie katalizatora za pomocą łopat 14. Mieszanina zaczyna wydzielać ciepło, które na skutek przenikania podnosi temperaturę oleju w zbiorniku 1. Równocześnie, wskutek obrotu zbiornika 6 zostaje mieszany roślinny olej jego prętami 10 w zbiorniku 1, co powoduje równomierne ogrzanie oleju. Po osiągnięciu celu mieszania w ciągu kilku minut zostaje otwarty zawór 15 i uruchomiony silnik 18. Pompa 17 poprzez otwory w końcówce rury 12 wysysa mieszaninę katalityczną i wpompowuje ją do zbiornika 1. Po przepompowaniu całej zawartości zbiornika 6 pompa 17 jest zatrzymana i zamknięty jest zawór 15. Cała masa mieszaniny zostaje poddana burzliwemu mieszaniu przez czas kilku minut. Następnie, zostaje wyłączony silnik 20 i obrót zbiornika 6 zostaje zatrzymany. Zawartość substancji w zbiorniku 1 poddana jest procesowi sedymentacji, trwającemu około jednej doby. W następstwie zakończonej sedymentacji substancja składająca się z dwóch faz, to jest glicerynowej, o brunatnej, mętnej konsystencji i estrowa, klarowna o konsystencji zbliżonej do oleju napędowego zostaje spuszczona przy wykorzystaniu wziernika 2 i spustowego zaworu 3 do osobnych magazynowych pojemników.The device works as follows. A portion of vegetable oil is pumped into the tank 1 through the supply line 19 by turning on the hydraulic pump 17 with the valve 16 open and valve 15 closed. Then, valve 16 is closed. The catalyst is poured into the hopper 7 of the reservoir 6, and then the alcohol is poured. Then, the engine 20 is turned on and the catalyst is mixed with the blades 14. The mixture begins to emit heat which, due to the penetration, raises the temperature of the oil in the tank 1. At the same time, due to the rotation of the tank 6, the vegetable oil is mixed with its rods 10 in the tank 1, which causes even heating of the oil. After reaching the target of mixing, within a few minutes the valve 15 is opened and the engine 18 is started. The pump 17 sucks the catalytic mixture through the holes in the end of the pipe 12 and pumps it into the tank 1. After the entire contents of the tank 6 have been pumped, the pump 17 is stopped and the valve 15 is closed. The entire mass of the mixture is subjected to vigorous mixing for several minutes. Then, the motor 20 is turned off and the rotation of the reservoir 6 is stopped. The content of substances in the tank 1 is subjected to the sedimentation process lasting about one day. As a result of completed sedimentation, the substance consisting of two phases, i.e. glycerin, with a brown, cloudy consistency and ester, clear with a consistency similar to diesel oil, is drained using the sight glass 2 and drain valve 3 to separate storage containers.

Claims

1. A device for the production of biofuels with the known method of low-temperature esterification of vegetable oil, having an extrification tank with a hydraulic system for supplying oil and catalytic mixture, and a bottom outlet, characterized in that inside the extrification tank (1), in relation to its axis of symmetry, there is a rotatingly mounted tank (6) of the catalytic mixture, having a hopper (7) at the top, and mixing rods (10) on the outer walls, while the rotating mounting of the tank (6) is fitted to the cover (9) of the tank (1) through the upper bearing (8) and supporting the tank (6), in the form of a ball, the lower bearing (5) is mounted on the stator (4) attached to the inner walls of the tank (1) in the form of a funnel.

2. The device according to claim The container according to claim 1, characterized in that the upper part of the reservoir (6) is in the form of a smaller diameter feeding channel passing into a larger diameter container part.

PL 212 848 B1

3. The device according to claim 1 A pulley of a pulley (21) transmitting the rotary drive from the electric motor (20) attached to the outer wall of the tank (1) is mounted on the end of the supply channel of the tank (6).

4. The device according to claim 1 3. The method of claim 1, characterized in that a thick-walled pipe (12) is attached along the symmetrical axis of the tank (6), terminated with a hub with a ball bearing (13) placed on the stem of the tank bottom (6), and two mixing pipes are attached to the end of the pipe (12). the blades (14), and there are two holes in the periphery of the tube (12).

5. The device according to claim 1 A bend according to claim 1, characterized in that the upper part of the pipe (12) is led out through the bend outside the tanks (1) and (6), with two ball valves (15) and (16) mounted at the bend in the pipe (12), between which is the filler for the hydraulic pump (17) driven by the motor (18), and under the pump (17) is the filler for the tank (1) through the cover (9) opening.

6. The device according to claim 1 2. A method as claimed in claim 1, characterized in that the walls of the tank (1) are double-layered with a thermal insulator between them.

7. The device according to claim 1 A pressure valve (11) as claimed in claim 1, characterized in that a pressure valve (11) is mounted in the cover (9) of the reservoir (1).