CC BY
16УДК 662.758.2
РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА КАК БИОКОМПОНЕНТ СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ
ДИЗЕЛЕЙ
Денежко Любовь Васильевна, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО Уральский
ГАУ
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371-33-63, Е-mail: [email protected])
Новопашин Леонид Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371-33-63, Е-mail: [email protected])
Садов Артем Александрович, старший преподаватель кафедры технологических и транспортных машин ФГБОУ ВО Уральский ГАУ
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. 8-996-187-9731, Е-mail: [email protected])
Рецензент М.Б. Носырев, доктор технических наук профессор, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, профессор ФГБОУ ВО Уральский ГАУ (620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. 8 (343) 222-40-00, Е-mail: nosyrev.mb@mail .ш)
Ключевые слова: альтернативные топлива, растительные масла, свойства как
горючего,диверсификация, нефтепродукты, физико-химические своства.
Аннотация:
В статье рассматриваются растительные масла, их свойства и возможность применения их в качестве моторного топлива или биокомпонента для дизелей. В последние годы в нашей стране и за рубежом решение данных задач направлено на замену традиционных нефтяных топлив альтернативными. Среди них важное место занимают смесевые топлива. Биокомпонентом в смесевых топливах являются растительные масла. В настоящее время исследован достаточно широкий ассортимент растительных масел, используемых в качестве биокомпонента смесевых топлив для дизелей. Среди них следует назвать масла: рапсовое, соевое, горчичное, сафлоровое, кукурузное, рыжиковое и др. Экологические характеристики растительных масел значительно лучше вследствие повышенного содержания кислорода, что способствует более полному сгоранию топлива. Более высокая экологичность биотоплив доказана исследованиями, проведенными в России и за рубежом[1, 2].
Выбор масличной культуры как сырья для получения биотоплива зависит от условий каждого региона. Для зоны Среднего Урала как показывает опыт ряда хозяйств подходят такие культуры как рапс ( хозяйства Ирбитского и Сысертского районов), клещевина (ОПХ УрГАУ), лен масличный (УралНИИСХоз). Планируются опыты по выращиванию нескольких масличных культур на базе опытного поля в ОПХ УрГАУ и их исследованию в качестве биокомпонентов смесевых топлив.
Таким образом, изложенный материал указывает на возможность и целесообразность применения в тракторных дизелях смесевого топлива с использованием местного растительного сырья.
OILSEEDS AS A BIOCOMPONENT OF MIXTURE FUELS FOR DIESELS
L.V. Denezhko, candidate of technical sciences, associate professor, Ural State Agrarian University (620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 (343) 371-33-63, E-mail: [email protected])
L.A. Novopashin, candidate of technical sciences, associate professor, Ural State Agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 (343) 371-33-63, E-mail: [email protected])
A.A. Sadov — senior lecturer Ural state agrarian University (620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 996-187-9731, E-mail: [email protected])
Reviewer M.B. Nosyrev, doctor of technical sciences, professor, honorary worker of the highest professional education of the Russian Federation, professor of FSBEI HE Ural GAU (620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht st., 42 tel. 8 (343) 222-40-00, E-mail: [email protected])
Keywords: alternative types of fuel, oilseeds, properties as a fuel, diversification, petroleum products, physico-chemical properties.
Annotation
The article discusses vegetable oils, their properties and the possibility of using them as motor fuel or a biocomponent for diesel engines. In recent years, in our country and abroad, the solution of these problems is aimed at replacing traditional petroleum fuels with alternative ones. Among them, mixed fuels occupy an important place. Vegetable oils are a biocomponent in mixed fuels. Currently, a fairly wide range of vegetable oils has been studied, used as a biocomponent of mixed fuels for diesel engines. Among them are oils: rapeseed, soybean, mustard, safflower, corn, camelina, etc. The environmental characteristics of vegetable oils are much better due to the increased oxygen content, which contributes to a more complete
combustion of fuel. Higher environmental friendliness of biofuels is proved by studies conducted in Russia and abroad [1, 2].
The choice of oilseed as a raw material for biofuel production depends on the conditions of each region. As shown by the experience of a number of farms, such crops as rapeseed (farms in the Irbitsky and Sysert districts), castor bean plant (Ural State Agrarian University), and oilseed flax (Ural Scientific Research Institute of Agriculture) are suitable for the Middle Urals zone. Experiments are planned on the cultivation of several oilseeds on the basis of the experimental field in the industrial complex of the Ural State Agrarian University and their study as biocomponents of mixed fuels.
Thus, the stated material indicates the possibility and expediency of using mixed fuel in tractor diesels using local plant materials.
Исчерпаемость нефтяных запасов, непрерывный рост цен на нефтепродукты, экологическая ситуация остро ставят вопрос о новых источниках энергоресурсов для двигателей автотракторной техники. В последние годы в нашей стране и за рубежом решение данных задач направлено на замену традиционных нефтяных топлив альтернативными. Среди них важное место занимают смесевые топлива. Биокомпонентом в смесевых топливах являются растительные масла. Растительные масла - это горючие, имеющее достаточно высокую теплоту сгорания, на 7...10% ниже, чем у нефтяного топлива. Однако возобновляемость сырья для получения растительных масел, улучшение экологических характеристик двигателей при использовании биотоплив, адаптация существующих двигателей к данному виду топлив является существенным плюсом смесевых топлив. К этому следует добавить доступность и возможность получения биотоплив для сельхозтоваропроиводителей в условиях хозяйства и экономическую эффективность и меньшую зависимость от нефтяного рынка.
В настоящее время исследован достаточно широкий ассортимент растительных масел, используемых в качестве биокомпонента смесевых топлив для дизелей. Среди них следует назвать масла: рапсовое, соевое, горчичное, сафлоровое, кукурузное, рыжиковое и др. (табл.1).
Растительные масла хорошо смешиваются в любых пропорциях с нефтепродуктами (бензином и дизельным топливом), что связано с небольшой полярностью масел, а также имеют хорошую совместимость между собой.
Растительное масло не токсично и, судя по температуре вспышки, не огнеопасно. Растительное масло практически не содержит сернистых соединений, не является причиной кислотных дождей. Растительные масла нейтральны, с точки зрения образования СО2 при сжигании.
Таблица 1 - Физико-химические свойства растительных масел
Параметр Арахисовое Подсолнечное Соевое Рапсовое МЭРМ ДТ
Состав: С,Н,0 % 0,78; 0,776; 0,775; 0,776; 77,03; 0,864;
0,123; 0,115; 0,115; 0,116; 12,14; 0,121;
0,097 0,109 0,110 0,109 10,83 0,95
Плотность, кг/м3 917 924 923 917 879 830-860
Кинематическая вязкость при 20оС, мм2/с 81,5 63 25 76 3,5-8,5
Низшая теплота сгорания Ни, МДж/кг 37 36 39 37,1 37,30 42,5
Цетановое число 36 32 21 40 52,9 45-52
Температура вспышки, оС 320 220 318 100 71 60
Температура застывания, оС - -16 -11 -23 -21 -10,-35
Содержание серы, % - 0,005 0,005 0,005 0,005 0,5
Физико-химические характеристики растительных масел (табл.1) существенно отличаются от дизельного топлива: повышенные плотность, вязкость, температура вспышки. Растительные масла по элементному составу близки друг другу, в отличие от нефтяных топлив содержат повышенный процент кислорода до 9,6...11,5%. Высокие плотность и вязкость масел являются причиной увеличения их цикловой подачи и часового расхода по сравнению с дизельными топливами. Высокая вязкость (в 6 раз и более), повышенная склонность к нагарообразованию, низкая испаряемость, а также возможность загрязнения моторного масла продуктами полимеризации триглицеридов ограничивают использование растительных масел в дизельных двигателях в чистом виде. Вязкость растительных масел значительно снижается при подогреве до температуры 50.60° С или при смешивании их с маловязкими нефтепродуктами, чтобы улучшить их качество распыления. [6,7,8]
Низкотемпературные свойства растительных масел, оцениваемые температура застывания ( - 16.-20° С) затрудняют их использование в холодное время года.
Экологические характеристики растительных масел значительно лучше вследствие повышенного содержания кислорода, что способствует более полному сгоранию топлива. Более высокая экологичность биотоплив доказана исследованиями, проведенными в России и за рубежом[1, 2].
В последние годы отмечается увеличение посевных площадей под масличными культурами и соответственно динамика валовых сборов
IJI. ШЩЯЛЬ II LUT ULFU.. H.III - Г> lift.......... ClHP|h МЛН, Г
Рисунок 1 - Динамика производственных показателей возделывания масленичных культур в ЕАЭС
Рисунок 2 - Динамика валовых сборов масленичных культур в ЕАЭС, млн. т
По валовым сборам лидирует подсолнечник ( 11,8 млн.т), затем рапс и соевые бобы, но в последние годы сбор рапса резко снизился. Наметилась тенденция увеличения сборов льна и сафлора.
В мире растений насчитывается более 150 видов масленичных культур, из которых можно получать масла.
Таблица 2 - Характеристика масличных культур
МАСЛИЧНАЯ КУЛЬТУРА РАСЧЕТНАЯ МАСЛИЧНОСТЬ СЕМЯН СЕМЕНА, кг/час ЖМЫХ, кг/час МАСЛО, кг/час МАСЛИЧНОСТЬ ЖМЫХА
ПОДСОЛНЕЧНИК 42 % 400 260 140 11 %
РАПС 42 % 500 340 160 11 %
ХЛОПЧАТНИК 22 % 250 200 50 13 %
СОЯ 19 % 350 315 35 10 %
ЛЕН 38 % 300 210 90 11 %
РЫЖИК 41 % 350 232 118 11 %
КУНЖУТ 50 % 400 230 170 13 %
САФЛОР 35 % 350 255 95 9 %
МАК 45 % 350 230 170 13 %
АБРИКОСОВАЯ КОСТОЧКА 42 % 250 160 90 9 %
КОНОПЛЯ 34 % 250 200 50 13 %
ЗАРОДЫШ КУКУРУЗЫ 50 % 350 240 110 13 %
ГОРЧИЦА 35 % 300 220 80 11 %
ПЕРСИКОВАЯ КОСТОЧКА 40 % 250 160 90 9 %
ТЫКВА 34% 300 220 80 11 %
ДЫНЯ 40 % 350 232 118 11 %
Ассортимент сырья для получения растительных масел постоянно увеличивается. В частности, следует отметить клещевину для получения рицинового (касторового) масла, полевые и стендовые исследования которого проведены на кафедре ТТМ УрГАУ. В УралНИИСХозе начаты исследования по культуре лен масличный, возможности его возделывания в условиях Среднего Урала. В связи с этим начаты исследования по данной культуре на нашей кафедре.
Выбор масличной культуры как сырья для получения биотоплива зависит от условий каждого региона. Для зоны Среднего Урала как показывает опыт ряда хозяйств подходят такие культуры как рапс ( хозяйства Ирбитского и Сысертского районов), клещевина (ОПХ УрГАУ), лен масличный (УралНИИСХоз). Планируются опыты по выращиванию нескольких масличных культур на базе опытного поля в ОПХ УрГАУ и их исследованию в качестве биокомпонентов смесевых топлив. [5,6,7,8,9,10]
Таким образом, изложенный материал указывает на возможность и целесообразность применения в тракторных дизелях смесевого топлива с использованием местного растительного сырья.
Библиографический список
1. Васильев И. П. Влияние топлив растительного происхождения на экологические и экономические показатели дизеля: монография. - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2009. -240 с.
2. Девянин С. Н., Марков В. А., Семенов В. Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. - Х.: Новое слово, 2007. - 452 с.
3. Исследование физико-химических свойств топливных композиций на основе рапса// Отчет о научно- исследовательской работе. -Екатеринбург, УрГСХА, 2008.-70 с.
4. Классификация альтернативных топлив URL: https://infopedia.su/18x15c72.html (Дата обращения 15.09.2019 )
5. Панков Ю.В. Структурные композиции биодизеля с учетом энергетических свойств исходного сырья / Ю.В. Панков, Л.А. Новопашин, Л.В. Денежко, А.А. Садов, К.М. Потетня // Научно-технический вестник технические системы в АПК. 2018. № 2 (2). С. 47-55.
6. Новопашин, Л.А. Исследование показателей работы тракторного дизеля при использовании минерально-сафлоровых смесей / Л.А. Новопашин, К.А. Асанбеков, Л.В. Денежко, А.А. Садов // Аграрный вестник Урала.- 2017.- № 1 (155).- С. 14.
7. Садов А.А. Актуальность применения многокомпонентного дизельного топлива в настоящее время в Российской Федерации / А.А. Садов // В сборнике: ^временные проблемы и перспективы развития агропромышленного комплекса. - Саратов. - 2018. - С. 237-241.
8. Садов А.А. Опыт культивирования клещевины в колумбии в качестве сырья для производства биотоплива / А.А. Садов, К.М. Потетня // Молодежь и наука. 2018. № 3. С. 88.
9. Садов А.А. Получение и применение касторового (рицинового) масла в странах БРИКС / А.А. Садов, К.М. Потетня // Молодежь и наука. 2018. № 3. С. 89.
10. Панков, Ю.В. Количественные соотношения и свойства смесевых систем углеводородного состава для дизельного двигателя / Ю.В. Панков, Л.А. Новопашин, Л.В. Денежко, А.А. Садов // Аграрный вестник Урала.- 2016.- № 12 (154).- С. 72-76.
Bibliographic list
1. Vasiliev I. P. Influence of fuels of plant origin on the environmental and economic indicators of a diesel engine: monograph. - Lugansk: Publishing house of VNU them. V. Dalia, 2009 .-- 240 p.
2. Devyanin S. N., Markov V. A., Semenov V. G. Vegetable oils and fuels based on them for diesel engines. - X .: New Word, 2007 .-- 452 p.
3. The study of the physicochemical properties of fuel compositions based on rapeseed // Report on research work. Yekaterinburg, Ural State Agricultural Academy, 2008.-70 p.
4. Classification of alternative fuels URL: https://infopedia.su/18x15c72.html (Date accessed 15.09.2019)
5. Pankov Yu.V. Structural compositions of biodiesel taking into account the energy properties of the feedstock / Yu.V. Pankov, L.A. Novopashin, L.V. Denezhko, A.A. Sadov, K.M. Potetnya // Scientific and Technical Journal Technical Systems in the AIC. 2018.No 2 (2). S. 47-55.
7. Novopashin, L.A. Research of tractor diesel engine performance using mineral-safflower mixtures / L.A. Novopashin, K.A. Asanbekov, L.V. Denezhko, A.A. Sadov // Agrarian Bulletin of the Urals. - 2017.- No. 1 (155) .- P. 14.
8. Sadov A.A. The relevance of the use of multicomponent diesel fuel currently in the Russian Federation / A.A. Sadov // In the collection: Modern problems and prospects for the development of agriculture. - Saratov. - 2018 .-- S. 237-241.
9. Sadov A.A. The experience of cultivating castor oil in Colombia as a raw material for the production of biofuel / A.A. Sadov, K.M. Potetnya // Youth and science. 2018. No. 3. P. 88.
10. Sadov A.A. Obtaining and application of castor (ricin) oil in the BRICS countries / A.A. Sadov, K.M. Potetnya // Youth and science. 2018. No. 3. P. 89.
11. Pankov, Yu.V. Quantitative relations and properties of mixed systems of hydrocarbon composition for a diesel engine / Yu.V. Pankov, L.A. Novopashin, L.V. Denezhko, A.A. Sadov // Agrarian Bulletin of the Urals. - 2016.- No. 12 (154) .- P. 72-76.
