PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGICZNO- PRZYRODNICZY, Falenty, PL WOŹNIAK JÓZEF BIOGORA, Poznań, PL BUP 16/09

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B01J 19/28 ( ) B01F 9/12 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Urządzenie do produkcji biopaliwa (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/09 (73) Uprawniony z patentu: INSTYTUT TECHNOLOGICZNO- PRZYRODNICZY, Falenty, PL WOŹNIAK JÓZEF BIOGORA, Poznań, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/12 (72) Twórca(y) wynalazku: WOJCIECH GOLIMOWSKI, Poznań, PL ROBERT SZULC, Poznań, PL

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do produkcji biopaliwa znanym sposobem niskotemperaturowej estryfikacji oleju roślinnego. 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. 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. Z publikacji książkowej C. G. Bocheńskiego pt. Biodiesel paliwo rolnicze, wydawnictwo SGGW, Warszawa 2003 r., ss , 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. W wymienionych urządzeniach nie jest wykorzystywane ciepło powstałe w wyniku przygotowywania mieszaniny katalitycznej. 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. 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. Urządzenie charakteryzuje się zwartą budową jego elementów, stosunkowo prostą obsługą i niskim zapotrzebowaniem na energię elektryczną silników uruchamiających elementy mieszające i za-

3 PL B1 3 pewniające przepływ. Umożliwia ono porcjową produkcję biopaliwa, zwłaszcza w gospodarstwach rolnych na własny użytek. 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. 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. 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. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do produkcji biopaliwa znanym sposobem niskotemperaturowej estryfikacji oleju roślinnego, mające ekstryfikacyjny zbiornik z hydrauliczną instalacją dopływu oleju i katalitycznej mieszaniny oraz dolny odpływ, znamienne tym, że we wnętrzu ekstryfikacyjnego zbiornika (1) względem jego osi symetrii jest obrotowo zamocowany zbiornik (6) katalitycznej mieszaniny, mający na górze wsypowy lej (7), a na zewnętrznych ściankach mieszające pręty (10), przy czym obrotowe zamocowanie zbiornika (6) jest poprzez górne łożysko (8) wpasowane w pokrywę (9) zbiornika (1) oraz podpierające zbiornik (6), w postaci kuli dolne łożysko (5) osadzone na stojanie (4) przytwierdzonym do wewnętrznych w postaci leja ścian zbiornika (1). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że górna część zbiornika (6) jest w postaci zasilającego kanału mniejszej średnicy przechodzącego w część pojemnikową większej średnicy.

4 4 PL B1 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że na końcówce zasilającego kanału zbiornika (6) jest osadzone koło pasowej przekładni (21) przenoszącej obrotowy napęd od elektrycznego silnika (20) zamocowanego do zewnętrznej ścianki zbiornika (1). 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wzdłuż symetrycznej osi zbiornika (6) jest zamocowana grubościenna rura (12) zakończona piastą z kulkowym łożyskiem (13), umieszczonym na trzpieniu dna zbiornika (6), przy czym do końcówki rury (12) są przytwierdzone dwie mieszające łopaty (14), a na obrzeżu rury (12) są dwa otwory. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że górna część rury (12) poprzez wygięcie wyprowadzona jest za zewnątrz zbiorników (1) i (6), przy czym w miejscu wygięcia rury (12) zamocowane są dwa kulowe zawory (15) i (16), pomiędzy którymi jest wlew do hydraulicznej pompy (17) napędzanej silnikiem (18), a pod pompą (17) jest wlew do zbiornika (1) przez otwór pokrywy (9). 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ścianki zbiornika (1) są dwuwarstwowe, pomiędzy którymi jest termiczny izolator. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w pokrywie (9) zbiornika (1) jest zamocowany ciśnieniowy zawór (11).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)