Лаборатория биотопливных композиций

Объектом исследования являются процессы, технологическое оборудование, установки, а также их элементы для производства биотопливных композиций. Цель работы – создание научно-технических решений по совершенствованию процессов производства биотоплива и исследование потенциальных преимуществ их использования. В процессе работы проводились теоретические и экспериментальные исследования, основными методами исследования в которых являлись различные хроматографические и спектроскопические методы, а также методы компьютерной вычислительной гидродинамики и планирования эксперимента. Получены следующие основные результаты НИР. 1) Разработана технология реактивной экстракции. По результатам предварительной экономической оценки показана рентабельность использования данной технологии для селективного извлечения жирных кислот из растительного сырья. Проведены эксперименты по извлечению жирных кислот из семян различных масленичных культур. Применение селективного растворителя (трихлорметан) в сочетании с омыляющим агентом в процессе реакционной экстракции позволяет обеспечить выход целевого продукта – жирных кислот – на уровне до 4 раз выше, чем по традиционной технологии безреагентного гидролиза, а количество стадий передела при этом сокращается до двух. Кроме того, процесс с хорошим выходом проходит при атмосферном давлении и температуре не выше 80 °С. 2) На проточной установке осуществлен низкотемпературный пиролиз масла семян рапса ярового сорта Культус в различных условиях. Показана эффективность добавления инициатора в процесс термической переработки растительного сырья. Получен жидкий продукт, по физико-химическим свойствам близкий к традиционному нефтяному дизельному топливу, при определенных условиях проведения пиролиза. Полученный при определенных условиях термогазойль может использоваться как самостоятельное топливо для малооборотных дизельных двигателей, так и как добавка к нефтяному дизельному топливу. 3) В реакторе периодического действия осуществлен низкотемпературный пиролиз масла семян рапса ярового сорта Культус в различных условиях. В ходе серии экспериментов установлено, что низкая скорость нагрева реакционной массы (3 °С/мин) способствует углублению конверсии исходного сырья, увеличивает выход биодизельной фракции. Из всех исследованных инициаторов положительный эффект наблюдается только при использовании дихлорметана 3 % масс. Анализ биотопливных композиций, приготовленных с использованием прямогонной дизельной фракции из Западно-Сибирской нефти и биодизельных фракций, полученных при 500 °С, скорости нагрева 3 °С/мин с добавлением дихлорметана 3 % масс., показал, что топливные композиции соответствуют требованиям ГОСТ 305-2013. Биотопливная композиция В6, полученная при использовании в процессе пиролиза рапсового масла инициатора дихлорметана 3 % масс., полностью соответствует по исследуемым показателям качества товарному дизельному топливу. 4) Исследованы различные дозировки наночастиц графена и графита в биодизельных смесях на основе отходов пищевой промышленности и их влияние на процесс горения и работу двигателя. В целом добавки наночастиц в биотопливо продемонстрировали большой потенциал для контроля выбросов оксидов азота и повышения эффективности работы двигателя.