Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследований 7
1.1 Аналитический обзор известных технологий получения биодизельного топлива из растительных масел 7
1.2 Классификация способов проведения реакции метанолиза 25
1.3 Аппараты с вихревым слоем ферромагнитных частиц 27
1.4 Выводы. Цель и задачи исследований 30
2 Теоретические предпосылки процесса непрерывного получения дизельного смесевого топлива 32
2.1 Выбор технологического процесса получения биодизельного топлива 32
2.2 Модель движения реакционной смеси в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц 37
2.3 Вывод уравнений электромагнитодинамики аппарата вихревого слоя 42
2.4 Вывод уравнений гетерофазных жидкофазных реакций синтеза биодизельного топлива 46
2.5 Численная реализация математической модели синтеза биодизель
ного топлива 53
3 Методика экспериментальных исследований 61
3.1 Общая методика исследований 61
3.2 Методика получения дизельного смесевого топлива с улучшенными свойствами 63
3.3 Методика определения метиловых эфиров жирных кислот 69
3.4 Методика определения содержания неомыляемых веществ 74
3.5 Методика определения собственной влаги 75
3.6 Методика определения кислотного числа 76
3.7 Методика определения йодного числа з
3.8 Методика определения перекисного числа 80
3.9. Методика определения числа омыления 82
3.10. Методика проведения исследований работы дизеля 83
4 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 93
4.1 Исследование закономерностей изменения вязкости и плотности биодизельного топлива от температуры 93
4.2 Влияние различных факторов на протекание метанолиза 96
4.2.1 Влияние мольного соотношения «масло-спирт» на выход и характеристики биодизельного топлива 96
4.2.2 Влияние концентрации катализатора на выход и характеристики биотоплива 100
4.2.3 Влияние температуры на выход и характеристики биодизельного топлива 101
4.2.4 Влияние содержания свободных жирных кислот и воды на выход и характеристики биодизельного топлива 103
4.2.5 Влияние коэффициента заполнения аппарата ферромагнитными частицами на выход биодизельного топлива 108
4.3 Деструкция и изменение физико-химических свойств сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот при термическом воздействии на растительное сырьё 115
5. Экономическое обоснование результатов исследований 139
5.1 Экономическая эффективность применения смесевого топлива 139
Общие выводы 148
Список использованных источников 150
- Классификация способов проведения реакции метанолиза
- Модель движения реакционной смеси в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц
- Методика определения содержания неомыляемых веществ
- Влияние концентрации катализатора на выход и характеристики биотоплива
Введение к работе
Актуальность темы. Перевод автотракторной техники на использование дизельного топлива с низким содержанием серы приводит к ухудшению его смазывающих свойств и выходу из строя дорогостоящей топливной аппаратуры. Устранить этот негативный фактор можно за счет применения биодизельного топлива, улучшающего смазывающие и ряд других эксплуатационных свойств нефтяного дизельного топлива. Однако из-за отсутствия современных ресурсосберегающих технологий получения биодизельного топлива производство дизельного смесевого топлива до сих пор не организовано. Поэтому разработка высокоэффективных технологических процессов непрерывного получения дизельного смесевого топлива с улучшенными свойствами является актуальной научной и практической задачей.
Исследования проводились в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006-2010 гг. по заданию 09.03.07 «Разработать технологии, материалы нового поколения, оборудование … для эффективного использования моторного топлива и смазочных материалов», а также с планом НИР ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии по заданию 09.03.07.03 «Разработать технологию производства биотоплива из растительных масел».
Цель работы. Разработка эффективной технологии непрерывного получения дизельного смесевого топлива, улучшающего эксплуатационные и экологические показатели работы автотракторных дизелей.
Объект исследования. Технологический процесс непрерывного получения биодизельного и дизельного смесевого топлива.
Предмет исследования. Закономерности интенсификации процесса получения биодизельного топлива за счет импульсно-кавитационного воздействия ферромагнитных частиц на реагенты в аппарате с вращающимся электромагнитным полем.
Методика исследования представлена теоретическими исследованиями на основе электромагнитодинамики и механики сплошной среды, экспериментальными исследованиями химической кинетики и тепломассообмена, работы двигателей на дизельном смесевом топливе. Достоверность полученных результатов исследования обусловлена применением современного исследовательского оборудования и приборов, методов регрессионного анализа и дифференциальных вычислений. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с использованием известных статистических методов и компьютерной техники.
На защиту выносится:
– теоретические предпосылки интенсификации процесса получения биодизельного топлива в аппарате с вращающимся электромагнитном полем;
– кинетические зависимости процесса метанолиза при импульсно-кавитационном воздействии ферромагнитных частиц на реагенты в аппарате с вращающимся электромагнитным полем;
– технология непрерывного получения дизельного смесевого топлива с улучшенными свойствами;
– результаты сравнительных моторных испытаний тракторных двигателей в стендовых и производственных условиях при использовании товарного дизельного и смесевого дизельного топлива.
Научная новизна. Заключается в комплексном подходе к решению задачи получения дизельного смесевого топлива, в результате которого:
– разработаны уравнения движения реакционной смеси в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц;
– установлена принципиальная возможность и подтверждена эффективность использования аппаратов с вращающимся электромагнитным полем для получения биодизельного топлива.
Практическая ценность работы. Внедрение технологии позволит регионам самостоятельно решать свои энергетические проблемы, а в целом – трансформировать растениеводство из основного потребителя дизельного топлива в его главного производителя, а также существенно экономить углеводороды нефти, являющиеся ценным сырьем для химической промышленности.
Реализация результатов исследования:
- в ЗАО “Агрокомплекс Тамбовский”, участок “Зелёновский”;
- в ЗАО “СИГНАЛ”;
- в ООО “Капиталъ-АгроСосновский”;
- в ГУППЗ “Орловский”;
- используется кафедрой «Автомобильная и аграрная техника» ТГТУ с целью обучения студентов специальности 110301 “Механизация сельскохозяйственного производства”.
Апробация работы. Результаты работы были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на II Международной научно-практической конференции «Современные технологии и оборудование для спиртовых производств и биотоплива» (г. Тамбов, ОАО «Тамбовский завод “Комсомолец” им. Н.С. Артемова», 2006); XIV Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукцию» (г. Тамбов, ГНУ ВИИТиН, 2007); Всероссийской школе-семинаре «Инновационный менеджмент в сфере высоких технологий» (г. Тамбов, ГОУ ВПО ТГТУ, 2008); VI-й Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования» (г. Тамбов, ГОУ ВПО ТГУ, 2008); XV Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции — новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства» (г. Тамбов, ГНУ ВИИТиН, 2009); Всероссийском научно-техническом семинаре по автоматическому управлению и регулированию теплоэнергетических установок им. проф. В.И. Крутова (г. Москва, ГОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009); Всероссийской выставке «Энергосбережение и энергоэффективность» (25-29 августа, г. Тамбов, 2009); XI Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (9-12 октября, г. Москва); выставке «Центральный федеральный округ: энергосбережение и повышение энергетической эффективности» (г. Москва, Экспоцентр, 2009); на заседаниях Ученого Совета ГНУ ВИИТиН (2008…2009 гг.).
Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 19 печатных работ, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников, включающего 119 наименований, и приложений. Работа изложена на 163 страницах, содержит 17 таблиц и 56 рисунков.
Классификация способов проведения реакции метанолиза
После удаления глицерина реакция происходит гораздо быстрее, а.вы-ход метиловых эфиров доходит до 98-% от общей массы полученного биоди-зельноготоплива.
Преимущества многореакторной непрерывной технологии: возможность проведения-непрерывного процесса получения биодизельного топлива.
Недостатки многореакторной непрерывной технологии: длительность реакции зависит от числа реакторов (минимальное время реакции превышает 10 мин.), сложность технологического процесса, большая масса и габариты установки обуславливают более высокую стоимость получения биодизеля, выход метиловых эфиров можно довести до 98 % только при высоком нагреве исходных компонентов (до 160 С) и давлении (до 3 атм), более высокая чувствительность к качеству исходного сырья.
Известны попытки модернизации указанной непрерывной технологии, заключающиеся в том, что вместо ряда барабанов в качестве биореакторов пытались применять центробежные насосы, а трубы за насосом представляли собой своеобразный «трубчатый биореактор» [67,72,73].
Однако возможность применения центробежных насосов даже с минимальной производительностью для перекачки высоковязкого масла и маловязкого спирта оказалась весьма проблематичной. Необходимость использования длинных «трубчатых биореакторов» с постоянным подогревом, проблемы с удалением метанола и глицерина, невозможностью эффективной промывки биодизельного топлива привели к тому, что это направление не вышло за пределы экспериментов и не нашло своего практического применения.
Итальянская "Desmet Ballestra" [67] предлагает технологию непрерывного получения биодизельного топлива, которая осуществляется на установке для проведения трехстадийного непрерывного метанолиза. Реакция осуществляется Вг три-стадии с избытком метанола по отношению к стехиомет-рическому количеству и использовании метилата щелочного металла в безводном метанольном растворе в качестве катализатора. Метанол и катализа 14 тор дозируются и возвращаются во все три стадии реакции в определенных соотношениях. По сути, итальянская технология имеет много общего со схемами, приведенными на рисунках 1.1 и 1.3.
Bf периодическом процессе, где в исходной смеси метиловый эфир не присутствует, реакция метанолиза требует некоторого времени инициирования, прежде чем образуется заметное количество метилового эфира.
В непрерывном процессе, наоборот, оба реагента подаются в реакционную смесь, содержащую постоянное количество метилового эфира, и общая скорость реакции повышается из-за быстрого контакта между двумя реагентами. При превращении растительного масла в метиловый эфир наблюдается почти десятикратное снижение вязкости. Поэтому вязкость реакционной смеси в непрерывном реакторе существенно ниже вязкости исходной реакционной смеси в периодическом реакторе, обуславливая повышенную общую интенсивность перемешивания при сопоставимых расходах энергии.
Основное отличие итальянской технологии от многореакторной схемы непрерывного получения биодизельного топлива (рис. 1.3) заключается в использовании вертикальных колонн с механическим перемешиванием (биореакторы с мешалками [67]), системы поддержания температуры и автоматизации процесса.
Общие преимущества непрерывного процесса: снижение габаритных размеров оборудования при заданной производительности установки благодаря отсутствию простоев для загрузки/разгрузки, пониженный расход энергии и вспомогательных материалов, простота автоматизации управления процессом, более высокая однородность продукта.
Достоинства установки, предлагаемой Итальянской "Desmet Ballestra": относительно малые габаритные размеры технологической установки и оборудования, непрерывность процесса и его автоматизация. Недостатки установки, предлагаемой Итальянской "Desmet Ballestra": необходимость поддержания температуры во всех реакторах на уровне не
Идея осуществления реакции метанолиза в несколько стадий (с отделением, глицерина после каждой стадии) направлена на снижение в биодизельном топливе содержания непрореагировавшего растительного масла в форме триацилглицеринов. В/этом случае равновесие может быть перемещено в сторону конечного продукта при выполнении многостадийного процесса. В процессе метанолиза перед второй ступенью начальная концентрация метиловых эфиров может составлять не более 63 %. При этом глицерин, полученный на каждой стадии, должен быть отделен.
Смесь, подаваемая на последующие стадии реакции, содержит метиловые эфиры и непрерывно уменьшающиеся концентрации моно-, ди- и триацилглицеринов. Процесс сопровождается с подачей метанола и катализатора в биореактор на каждой стадии. Так, на второй стадии происходит приращение в выходе метиловых эфиров относительно величины равновесия первой стадии.
Кривые кинетики процесса являются подобными таковым из первой стадии. Фактически возможно резкое увеличение выхода эфиров впервые минуты, и впоследствии кривые могут быть асимптотическими со временем. Увеличение мольного отношения метанол:масло имело положительный эффект на выход эфиров, например, отношение 6:1 улучшает выход относительно первой стадии примерно на 40 %. Триацилглицерины имеют ограниченную растворимость в спиртах (метаноле), поэтому интенсификация смешивания этих двух фаз является главным условием для улучшения мас-сопередачи между ними.
Таким образом, исходя из известных литературных данных, традиционный процесс производства биодизельного топлива можно представить, из семи этапов, начинаяс первоначального заполнения и заканчивая заполнением цистерны биодизельным топливом:
Модель движения реакционной смеси в аппарате вихревого слоя ферромагнитных частиц
С помощью мешалки эта смесь перемешивалась 45 минут, в течение которых происходил процесс метанолиза. По завершении процесса полученные продукты перекачивались насосом в конический аппарат для их предварительного разделения. Приблизительно через 50 минут более тяжелый глицерин оседал на дне аппарата. Далее сырец-глицерин и биодизельное топливо перекачивали в отдельные емкости. Произведенное сырое биодизельное топливо могло еще содержать остатки глицерина, метилового спирта и катализатора. Эти примеси удалялись путем промывки водой. Реакция метанолиза осуществляется в избыточном содержании спирта по отношению к стехиометрическому количеству. Спирт и катализатор дозируются. Температура реакции — 60 С, максимальное давление — 50 кПа, время протекания реакции около 1 ч. Температурный режим выдерживали с точностью ± 2 С, а временной - с точностью ± 1 минуты.
Во второй серии экспериментов биодизельное топливо получали на роторном аппарате (радиус ротора 0,2 м, радиальный зазор 0,1 мм, частота вращения ротора 30 с-1, высота ротора 0,035 м). Исходные реагенты непрерывно подавались роторный аппарат, а после завершения метанолиза продукты реакции поступали в сепаратор, где они разделялись на сырой глицерин и неочищенное биодизельное топливо. Дальнейшие стадии происходили в соответствии с технологической (рисунок 2.1) схемой (практически они аналогичны описанным выше при получении топлива в аппаратах с механическим перемешиванием).
Во третьей серии экспериментов использован аппарат с вращающимся электромагнитным полем. При проведении метанолиза на исходные продукты реакции налагалось вращающееся электромагнитное поле, характеризующееся магнитной индукцией 0,12-0,15 Тл и скоростью вращения 30 с-1. В качестве фер ромагнитных частиц использованы стальные гвозди. Коэффициент заполнения ферромагнитными частицами составлял 0,12, размеры цилиндрических ферромагнитных частиц: / = 12 мм; d = 1-1,1 мм, время реакции - 13 с. Технологические стадии аналогичны вышеприведенным.
Пять результатов определений признавались достоверными (при 95 %-ном уровне доверительной вероятности), если расхождение между ними не превышало 2,2 %. Воспроизводимость Пять результатов испытаний признавались достоверными (при 95%-ном уровне доверительной вероятности), если расхождение между ними не превышало 3,2 %.
Методика определения метиловых эфиров жирных кислот Сущность методики заключалась в газохроматографическом анализе биодизельного топлива методом внутреннего стандарта. Используемая методика впервые была разработана в ГНУ ВИИТиН. Отбор проб
Отбор и подготовку проб производили по ГОСТ Р 52062-03. Аппаратура, материалы, реактивы Аппаратно-программный комплекс «Кристалл 2000М» с пламенно-ионизационным детектором, с делением потока 1:30, диапазоном формируемых давлений 20-250 кПа, с колонкой ZB-1 (неполярная фаза) и с колонкой FAPP (полярная фаза).
Габаритные размеры хроматографа: 577 х 440 х 403 мм. Масса хроматографа - 31 кг. Колонка капиллярная 30м х0,32мм х0,50 мкм. Наполнитель для колонок: полиэтиленгликоль. Микрошприц МШ-1 вместимостью 1 мкл. Весы лабораторные по ГОСТ 24104-01 2-го класса точности; Пипетка 4-1-1, 4-1-2 или 5-1-1, 5-1-2 по ГОСТ 25336-82. Пробирка П-4-10-14/23 ХС по ГОСТ 25336-82. Цилиндр 1-250 или 3-250 по ГОСТ 1770-74.
Воронка лабораторная В-25-38 ХС или В-36-50 ХС по ГОСТ 25336-82. Колба мерная 2-25-2 по ГОСТ 1770-74. Колба круглодонная К-1-1000-29/32 ТС по ГОСТ 25336-82. Стаканчик для взвешивания СВ-19/9 по ГОСТ 25336-82. Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026-76. Водород электролизный от генератора водорода типа СГС-2. Воздух по ГОСТ 17433-80, класс 0.
Газы-носители: азот газообразный особой чистоты по ГОСТ 9293-74. Гексан, ч.д.а., для хроматографии. Оксид кальция, х.ч. Цетан (гексадекан), ч.д.а., для хроматографии. Для обработки результатов хроматографического анализа использовалось программное обеспечение «Хроматэк-Аналитик». Подготовка к испытанию Приготовление внутреннего стандарта. Точно взвешивали 2000 мг гексадекана и переносили в мерную колбу объёмом 25 см и добавляли 10 - 12 см гексана. Пробу тщательно перемешивали и доводили гексаном до метки; раствор внутреннего стандарта, концентрация которого составляла 80 мг/см , готов к употреблению. Хранили в холодильнике не более 3-х суток.
Подготовка пробы биотоплива
Пробу анализируемого биотоплива тщательно перемешивали. В стаканчик для взвешивания брали пипеткой 0,1 см3 биотоплива. Взвешивали на аналитических весах с точностью до 4-го знака и добавляли 1,9 см3 гексана. Раствор взвешивали, к нему добавляли 0,1 см раствора гексадекана в гексане в качестве внутреннего стандарта. Образовавшийся раствор снова взвешивали и тщательно перемешивали, давали отстояться в течение 5 мин. Раствор готов для анализа. Готовый раствор хранили не более 2 суток в холодильнике.
Подготовка хроматографа к испытанию Подключение хроматографа, подготовка и установка колонок, вывод прибора на режим выполняли согласно инструкции по наладке хроматографа. Определение градуировочного коэффициента определяемых эфиров по внутреннему стандарту.
Градуировочный коэффициент находили по общепринятой методике путём анализа бинарных смесей одного из определявшихся компонентов (метилстеарат) и внутреннего стандарта (цетан). Для установления градуировочных коэффициентов снимали на том же хроматографе, на котором будет анализироваться биотопливо, в условиях анализа биотоплива пять хроматограмм смеси метилстеарата и цетана и из каждой хроматограммы рассчитывали значение градуировочного коэффициента КЭф для метилстеарата по отношению к внутреннему стандарту по формуле:
Для каждого компонента биотоплива (метилового эфира высшей алифатической кислоты) по отношению к внутреннему стандарту градуировочный коэффициент считали равным коэффициенту метилстеарата.
Порядок выхода метиловых эфиров жирных кислот и их относительные объемы удерживания (V0,) приведены в таблице 3.1.
Методика определения содержания неомыляемых веществ
Все вышеперечисленные факторы (формирующие интегральный технологический эффект) обуславливают наличие в таких аппаратах еще не известных явлений, которые способствуют резкой интенсификации химико-диффузионных процессов и повышению их эффективности.
Деструкция и изменение физико-химических свойств сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот при термическом воздействии на растительное сырьё. Для исследования термодеструкции и изменения физико-химических свойств сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот применили термическую обработку льняного и подсолнечного масла в стандартном аппарате дистилляции в среде воздуха.
Выбор масел не случаен. Исследовалось высокоолеиновое подсолнечное масло с содержанием олеиновой кислоты 59,1 %. Олеиновая кислота содержит в углеводородном радикале только одну кратную связь. Льняное же масло отличается самым высоким содержанием линоленовой кислоты (три двойные связи) - 46,7 % (табл. 4.7).
Предполагалось, что триацилглицерины льняного масла, содержащие остаток кислоты с большим числом кратных связей будет более подвержена термическому воздействию, чем триацилглицерины высокоолеинового под солнечного масла. Большинство других распространённых растительных ма сел имеют в своём составе промежуточное количество олеиновой, линолено 1 вой и линолевой? (две двойные связи) кислот. Следовательно, изменение их свойств при термодеструкции будет укладываться в интервал, заданный продуктами деструкции подсолнечного и льняного масел.
По сравнению с растительными маслами продукты деструкции обладают несколько большим цетановым числом, приближающимся к значениям, оптимальным для современного дизельного топлива.
Температуры вспышки и застывания продуктов деструкции ниже, чем у исходных масел, что доказывает расщепление связей углерод-углерод и разукрупнение молекул триацил глицеринов. Молекулярная масса и размер молекул уменьшается, что влечёт за собой снижение плотности и кинематической вязкости по сравнению с исходными маслами. Но и плотность, и вязкость всё ещё сильно отличаются от соответствующих характеристик товарного нефтяного дизельного топлива.
Несколько увеличивается и йодное число продуктов деструкции, что доказывает образование большего числа двойных связей, чем в исходных маслах.
Увеличение такого показателя как кислотность, показывает, что кроме реакций деструкции в присутствии кислорода воздуха протекают и реакции окисления образующихся органических соединений, это повышает коррозионную агрессивность продукта деструкции как предполагаемого компонента смесевого дизельного топлива.
Поскольку физико-химические свойства продуктов термической деструкции растительных масел определяется их строением, изучили компонентный состав полученных продуктов.
Установлено, что в результате термодеструкции была получена смесь предельных и непредельных углеводородов, карбоновых кислот, непрореаги-ровавших до конца моно-, ди- и триацилглицеринов, а также неидентифици-рованных соединений. Идентификацию соединений проводили хроматогра-фически и спектрально.
Анализ ИК-спектров льняного и подсолнечного масел показал их практическую идентичность, так как их составы довольно близки между собой, а функциональные группы, присутствующие в молекулах масел, абсолютно тождественны. Незначительно различаются на этих спектрах частотные характеристики сигналов, соответствующих углеродному скелету жирно-кислотных фрагментов молекулы, что легко объяснимо имеющимися разли чиями в количественном составе.
Для сложных эфиров прежде всего характерны полосы валентных колебаний карбонильной группы (связи С=0). К ним следует отнести сильную полосу при 1747 см 1. Для карбоновых кислот эти же колебания находятся в интервале 1725-1700 см"1 (димеры кислот) или при 1760 см"1 (мономеры кислот). Кроме того, для кислот характерны колебания свободной или связанной гидроксильной группы, лежащие в области 3550-3500 см"1 (свободная группа), 3300-2500 см"1 (широкая слабая полоса связанной гидроксильной группы), 955-890 см"1 (любая гидроксильная группа). Характеристические полосы в этих областях не наблюдаются, что свидетельствует о том, что свободные карбоновые кислоты в растительном масле практически отсутствуют, что подтверждает и сравнительно небольшое значение кислотных чисел (см. табл. 2.2). Для эфиров высших карбоновых кислот характерны также валентные колебания связи -С-О в области 1200-1170 см"1. Этим колебаниям в спектре, вероятно, соответствуют полосы при 1167 см"1 или 1240 см"1.
Наличие двойных связей типа CHR = CHR характеризуется набором соответствующих полос. Полосы деформационных колебаний располагаются, как правило, для транс-изомеров в области 1310-1290 см"1, для цис-изомеров в области 1420-1400 см"1. Полосы валентных колебаний располагаются и для транс-изомеров и для цис-изомеров в области 3040-3010 см"1.
В состав триглицеридов входят остатки высших непредельных карбоновых кислот. Известно, что в природных маслах непредельные фрагменты молекул находятся в цис-конфигурации. Вероятно, в спектре рапсового масла колебания при ЗОН см"1 относятся к валентным колебаниям связи С - Н, а в области 721 см"1 - к неплоским деформационным колебаниям той же связи непредельного соединения в цис-конфигурации [15].
Влияние концентрации катализатора на выход и характеристики биотоплива
Экономическая эффективность производства и использования смесевого топлива определена на основе «Методических рекомендаций по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция), утвержденных Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике № ВК 447 от 21.06.1999 г.» и рассчитана применительно к Тамбовскому району (Тамбовская область) с годовым потреблением нефтяного дизельного топлива около 25 тысяч тонн.
Для обеспечения потребности района в смесевом топливе с учетом вышеуказанного количества нефтяного топлива необходимо 5 тысяч тонн биотоплива (25 % биотопливо — 75 % дизельное"топливо).
Эффективность получения смесевого топлива оценим отношением энергии полученных продуктов к приведенным энергетическим затратам технологического цикла от посева рапса до получения топлива.
При смесевом топливе с одного гектара по топливной составляющей получается 39,8 ГДж при затратах энергии 28,9 ГДж. В варианте метилового эфира рапсового масла топливная составляющая равна 28 ГДж, т.е. меньше на 42 %. Однако в варианте метилового эфира рапсового масла дополнительно получается 83 кг глицерина. Энергобаланс при производстве смесевого биотоплива и метилэфира показан в таблице 5.1.
При расчете экономической эффективности производства рапсового масла капитальные вложения на оборудование для отжима масла приняты равными 8 млн руб., исходя из номенклатуры оборудования, выпускаемого фирмой «АДМ - Техно» (завод «Деметра»), и объема перерабатываемого сырья - маслосемян.
Итого - 1617 тыс. руб. Примерно за такую же цену можно скомплектовать оборудование на базе маслоотжимного блока БМ-750 этого же завода (таблица 5.2).
В данном случае взят минимум оборудования для работы, исходя из того, что после запуска оборудования и получения первых доходов можно произвести доукомплектование системами весового учета масла, жмыха, семян. Исходя из малых сроков окупаемости оборудования, увеличение первоначальных вложений на оборудование не повлияет значительно "на коммерческую эффективность проекта.
На основе анализа технологических ценовых показателей оборудования различных фирм определены исходные данные и выполнен расчет коммерческой эффективности производства и использования биотоплива, определено влияние стоимости маслосемян на себестоимость биотоплива и коммерческую эффективность производства и использования. Расчет сделан для оптимального по ценовым показателям варианта производственного оборудования производительностью 5 тыс. т/г по топливу: российского оборудования для отжима масла стоимостью 8 млн. руб. и оборудования переэтерификации по классической технологии со щелочным катализатором стоимостью 24 млн руб.
В результате исследований определено, что основные затраты при производстве биотоплива 84 % приходятся на стоимость сырья - маслосемян рапса. При годовой выработке 5 тыс. т биотоплива производится дополнительно 12 250 т жмыха и 510 т глицерина. Для холдинговой системы организации производства маслосемян и их переработки, когда маслосемена идут в производство биотоплива по себестоимости, средняя себестоимость продукции биотоплива + жмых + глицерин при стоимости маслосемян 3; 4; 142 руб./кг соответственно равнаї 4,77; 5,76; 6,74 руб./кг, т.е. стоимость переработки 1 кг маслосемян равна 1,75 руб. С учетом постоянной цены жмыха 3 руб./кг себестоимость биотоплива в холдинге при ценах маслосемян 3; 4; 5 руб./кг получается соответственно 9,1; 12,5; 15,9 руб. кг (8; 11, 14руб./л). На рисунке 5.1 представлены зависимости себестоимости биотоплива и ЧДД (чистой прибыли с учетом дисконта) за 10 лет эксплуатации оборудования. Топливно-энергетическе ресурсы
Таким образом прИіхолдинговой системе организациишроизводства прш реальной! себестоимости? маслосемян 3 рубі/кг себестоимость биотоплива; равная8 -руб; /л .в 2 раза ниже отечественной ценыдизтопливаж2007г. ПришспользованишмаслосемяЬрапса по рыночной цене, котораяш 2007 г. составляла около? 6,5? руб:/кг, себестоимость биотоплива с учетом коэффициента по теплоте сгорания составляет 21 руб./кг, илиг 18,5Г руб;/л (рисунок 5.1).
Таким образом, себестоимость биотоплива находится на уровне отечественной цены на нефтяное дизельное топливо, и производство биотоплива на внутренний рынок при использовании маслосемян по рыночным ценам нерентабельно.
При поставках биотоплива на экспорт по цене 850 евро/т (28,9 руб./кг, или 25,5 руб./л) коммерческая, эффективность производства биотоплива.(ЧДД за 10 лет) при цене жмыха 3 руб;/кг составляет 495 и 316 млн руб. (49,5 и 31,6 млн руб: в год) соответственно при ценах маслосемян 3 и 5 руб:/кг.
При использовании на внутренний рынок с современной- российской ценой дизтоплива 20 руб./кг (17,6 руб./л) ЧДД за 10 лет составляет 268 и 89 млн руб. (26,8 и 8,9 млн руб. в год) соответственно для цен маслосемян 3 и 5 руб./кг.
