Биотопливо

Биотопливо для дизельных двигателей внутреннего сгорания

В настоящее время известно несколько различающихся по своей технической сути концепций производства биотоплива для дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДДВС) из возобновляемого органического сырья. При этом конечные продукты соответствующих технологических циклов отличаются по компонентному и химическому составу и, следовательно, имеют различные значения нормируемых физико-химических параметров, обеспечивающих безопасную и надежную эксплуатацию выпускаемых серийно дизельных двигателей. Можно условно выделить три описываемые ниже группы технологий получения моторных биотоплив.

В первую группу входят технологии, в которых применяются вариации наиболее простого способа приготовления моторного биотоплива, состоящего в добавлении (обычно, в относительно небольших количествах) натуральных органических компонентов растительного происхождения в обычное минеральное моторное топливо с последующей гомогенизацией смеси.

Вторую группу представляют сложные технологии, предусматривающие предварительную химическую конверсию органического сырья с получением органических соединений отличного от исходных веществ химического состава для непосредственного применения в качестве биотоплива или добавления в стандартное минеральное топливо.

К третьей группе относятся технологические циклы, в которых моторные топлива синтезируются из газов, полученных в результате термохимической или/и биологической переработки возобновляемого органического сырья.

В этой статье для всех классов продуктов данного назначения приято название «дизельное биотопливо», которое следует отличать от получившего повсеместное распространение в последние годы термина «биодизельное топливо» или «биодизель». Последнее наименование мы относим только к биотопливам на основе метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК), полученных из растительных масел с использованием реакции переэтерификации, подробно описанной в соответствующем подразделе. Сегодня в промышленных объемах производится именно этот вид дизельного биотоплива.

Технологии получения дизельных биотоплив
Рисунок 3.1. Технологии получения дизельных биотоплив

На рисунке 3.1 представлены общая упрощенная схема технологических циклов получения дизельного биотоплива четырех видов:

  • композитное минерально-органическое дизельное биотопливо (группа I);
  • биодизельное топливо – биодизель (группа II);
  • гидролизное дизельное биотопливо (группа III);
  • синтетическое дизельное биотопливо (группа IV).

Композитное минерально-органические биотопливо (КМОБТ)

Интенсивный поиск экологически эффективных аналогов ископаемого сырья, используемого для приготовления топлива для дизельных двигателей, ведется в течение нескольких десятилетий. В поле зрения исследователей в качестве возможного заменителя продуктов нефтеперегонки в этой области, в первую очередь, попали растительные масла. Дело в том, что растительное масло обладает достаточно высокой теплотворной способностью и, по своим физико-химическим свойствам, в значительной степени соответствует условиям работы дизельного двигателя. Не случайно на выставке в Париже 1900 года работа одного из самых первых образцов разработанного Рудольфом Дизелем двигателя была продемонстрирована с использованием арахисового масла в качестве топлива.

Растительные масла представляют собой композицию гидрофобных (нерастворимых в воде) окисленных углеводородов, в составе которых преобладают, так называемые, «триглицериды» – органические вещества со структурой молекулы глицерина (простейшего трехатомного спирта), к которой гидроксильные группы замещены остатками жирных кислот.

Схема строения молекул глицерина и глицеридов
Рисунок 3.2. Схема строения молекул глицерина и глицеридов

Группу липидов образуют нерастворимые в воде (гидрофобные) вещества однотипного молекулярного строения – жиры, фосфолипиды, стероиды и т. п. Молекулы этих веществ, называемых «триглицеридами» представляют собой остаток трехатомного спирта (глицерина), в котором гидроксильные группы замещены (этерифицированы) жирными кислотами. Схема строения триглицерида представлена на рисунке 3.2. Радикалы жирных кислот обозначены на рисунке как R1, R2, R3. Различные индексы в обозначении радикалов использованы потому, что в общем случае один молекула глицерида объединяет в себе остатки различных жирных кислот. Исключение составляют оливковое и касторовое масло. В первом из них 80 % от общего объема жирных кислот составляет олеиновая кислота, а во втором содержится около 95 % рицинолевой кислоты.

В таблице 3.2 представлены данные по элементному составу и удельной теплоте сгорания жирных кислот (ЖК), доминирующих в составе растительных масел, используемых в качестве сырья для производства дизельных биотоплив.

Химические свойства жирных кислот
Таблица 3.2 Химические свойства жирных кислот

Как видно из таблицы, ЖК имеют довольно высокие значения теплотворной способности (~37 МДж/кг), что всего лишь на 12 % ниже, чем для дизельного топлива (~42 МДж/кг). При этом наблюдается рост теплотворной способности с увеличением молярной массы.

Содержание некоторых жирных кислот в растительных маслах
Таблица 3.3 Содержание некоторых жирных кислот в растительных маслах

Процентное содержание различных ЖК в растительных маслах может сильно варьировать не только в зависимости от видовой принадлежности культуры, но также в зависимости от сорта, условий выращивания, вегетационного периода, сроков сбора урожая и т.п. В таблице 3.3 приведены данные по содержанию жирных кислот преобладающих в различных маслах, пригодных для применения в биотопливной энергетике.

В странах ЕС наибольшее распространение в качестве сырья для производства дизельного биотоплива получило рапсовое масло. Из сравнения основных параметров рапсового масла и минерального дизельного топлива (таблица 3.4) можно заметить следующие отличия.

Физико-химические свойства рапсового масла, дизельного топлива и композитного минерально-органического биотоплива на их основе
Таблица 3.4 Физико-химические свойства рапсового масла, дизельного топлива и композитного минерально-органического биотоплива на их основе

Рапсовое масло имеет более низкие значения теплотворной способности, что обусловлено наличием кислорода в составе молекул жирных кислот. Поэтому удельный расход топлива при использовании рапсового масла должен увеличиться, хотя и незначительно. На характеристики работы двигателя это не оказывает существенного влияния.

Вязкость рапсового масла при комнатной температуре примерно в 20 раз превышает нормируемую вязкость дизельного топлива. Этим объясняется и более высокая температура застывания. Это является безусловно негативным фактором, поскольку, с одной стороны, способствует повышенному нагарообразованию при работе двигателя и, соответственно, снижению его ресурса. С другой стороны, исключает возможность его эксплуатации при низких зимних температурах, без проведения специальной предварительной подготовки топливной системы к запуску.

Из положительных факторов следует отметить незначительное, по сравнению с дизельным топливом, содержание серы. В таблице приведено значение содержания серы по ГОСТ 305-82, в соответствии с требованиями которого, допускалось содержание серы до 0,2-0,5 %, в зависимости от марки топлива. В настоящее время эти требования существенно ужесточились в связи с тем, что сера признана исключительно вредной, в экологическом плане, примесью, так как при сгорании она образует окислы SO2 и SO3, являющиеся ангидридами сернистой и серной кислоты, соответственно. В соответствии с требованиями ЕВРО-3, массовая доля серы не должна превышать 0,035 %, ЕВРО-4 – 0,005 %, ЕВРО-5 – 0,001 %.

Технология приготовления КМОБТ для дизельных двигателей с использованием растительных масел достаточно проста (рисунок 3.1). Перед применением в качестве топливного от растительной массы отделяют те части, в которых содержится масло (операция 1), после чего производят его экстракцию на рисунке с последующей очисткой (2). На заключительной стадии (3) растительное масло смешивают с дизельным топливом, добавляют необходимые присадки и гомогенизируют (3). Ввиду достаточно хорошей взаимной растворимости масел и жидких нефтепродуктов последняя операция технических трудностей не вызывает и применения специального оборудования не требует.

Из таблицы 3.4, в которой приведены значения основных физико-химических параметров композитного биотоплива, содержащего 75% рапсового масла и 25% дизельного топлива (ГОСТ 305-82), видно, что добавление углеводородного компонента в масло позволяет их модифицировать, и тем самым в определенной мере компенсировать недостатки как растительного компонента, так и дизельного топлива. С одной стороны, вязкость КМОБТ существенно ниже, чем у исходного масла, с другой – резко снижается содержание серы, по сравнению с дизельным топливом. В то же время теплотворная способность изменяется несущественно.

Основной экологический эффект от применения КМОБТ состоит в том, что заменой некоторой части ископаемого углеводородного топлива компонентами возобновляемого органического сырья удается снизить техногенное влияние на состав атмосферы.

Биодизельное топливо (БДТ) – биодизель

Биодизельное топливо (БДТ) представляет собой аналог обычного дизельного топлива, содержащий нормируемое количество метиловых эфиров (МЭ), произведенных из растительных масел – чаще всего, рапсового (МЭРМ), но могут применяться и другие масла: пальмовое, арахисовое и т. п.

В стандартной технологии МЭ образуется в результате так называемой, «реакции переэтерификации» липидных компонентов (жиров), извлекаемых из растительного сырья, с этанолом (метиловым спиртом) в присутствии катализатора (чаще всего, щелочного).

Цикл производства БДТ включает в себя следующие технологические операции (см. рисунок 3.1):

  • отделение маслосодержащих компонентов (1);
  • экстракция липидной фракции (2);
  • переэтерификация с целью получения МЭЖК (4а);
  • гомогенизация в смеси с дизельным топливом (3а).

Группу липидов образуют нерастворимые в воде (гидрофобные) вещества однотипного молекулярного строения – жиры, фосфолипиды, стероиды и т. п. Молекулы этих веществ, называемых «триглицеридами» представляют собой остаток трехатомного спирта (глицерина), в котором гидроксильные группы замещены (этерифицированы) жирными кислотами. Схема строения триглицерида представлена на рисунке 3.3. Радикалы жирных кислот обозначены на рисунке как R1, R2, R3. Различные индексы в обозначении радикалов использованы потому, что в общем случае один и тот же триглицерид, входящий в состав жиров, объединяет в себе различные жирные кислоты. Исключение составляют оливковое и касторовое масло. В первом из них 80 % от общего объема жирных кислот составляет олеиновая кислота, а во втором содержится около 95 % рицинолевой кислоты.

Реакция переэтерификации
Рисунок 3.3. Реакция переэтерификации

Переэтерификацией называют химический процесс в котором осуществляют реакцию сложного эфира со спиртом, кислотой или другим сложным эфиром, в результате которой образуется сложный эфир, по составу отличающийся от исходного. При этом, за счет перераспределения радикалов жирных кислот внутри одной молекулы глицерида или между разными молекулами, изменяется глицеридный состав исходного вещества.

В результате реакции переэтерификации происходит отщепление остатков жирных кислот от глицерольного стержня, и их место занимают гидроксильные группы, отсоединившиеся от молекул спирта (рисунок 3.3). Образовавшиеся радикалы спирта присоединяются к остаткам жирных кислот, образуя при этом целевой продукт – метиловые эфиры жирных кислот (МЭЖК).

Вероятность того, что все три молекулы спирта одновременно прореагируют с молекулой триглицерида (ТГ) ничтожно мала, поэтому реакция переэтерификации фактически имеет три последовательные стадии. На первой стадии, после замещения одного остатка жирной кислоты гидроксильной группой, образуется диглицерид (ДГ). На второй стадии ДГ теряет второй остаток ЖК, превращаясь в моноглицерид (МГ). Наконец, в результате замещения гидроксильной группой третьего остатка ЖК, образуется глицерин.

Эта реакция характеризуется достаточно высоким энергетическим барьером, который не удается преодолеть путем повышения температуры ввиду низкой температуры кипения спиртов при давлениях, близких к атмосферному: метанол – 65, этанол – 78, бутанол – 97, пропанол – 118, поэтому, чтобы понизить барьер и сократить время процесса до приемлемых значений, применяют катализаторы. Молекула катализатора служит для образования промежуточных химически активного комплекса, имеющего достаточно низкий энергетический барьер и, соответственно, образующегося при относительно невысоких температурах. Катализаторы бывают двух типов: гомогенные – находящиеся в том же агрегатном состоянии, что и реагенты, и гетерогенные – такие, которые находятся в другом агрегатном состоянии по отношению к реагентам.

В качестве гомогенных катализаторов при получении МЭЖК могут быть применены как щелочные (NaOH, KOH, NaMeO), так и кислотные (H2SO4 PTSA, MSA, H3PO4, CaCO3) гомогенные катализаторы. Гомогенные катализаторы обеспечивают высокую селективность процесса, но их применение связано с технологическими сложностями на стадии разделения продуктов реакции и отработавшего катализатора. Приходится сначала нейтрализовать катализатор, что усложняет технологический цикл и приводит к дополнительным потерям как целевого продукта (МЭЖК), так и побочного (глицерин) вследствие загрязнения примесями, которые не удается отделить полностью.

Отделение гетерогенного катализатора не представляет технической сложности и не связано с применение вредных химических веществ. Его можно отделить методом декантации или фильтрования. Применение гетерогенных катализаторов позволяет упростить технологическую схему производства. В качестве таких катализаторов могут применяться окислы металлов (например, кальция и магния), различные глины и сернистые цеолиты, сульфаты, гетерополикислоты, а также специально разработанные композитные материалы.

К недостаткам гетерогенных катализаторов следует отнести значительно более низкую селективность по сравнению с гомогенными катализаторами. Кроме того, условия тепломассообмена на границе раздела твердой и жидкой фаз существенным образом влияют на скорость процесса, предъявляя особые требования как к свойствам поверхности активного материала, так и к организации потоков массы в реакторе.

Материальный баланс реакции переэтерификации рапсового масла метанолом в типовых условиях технологического процесса с использованием щелочного катализатора представлен в таблице 3.5.

Материальный баланс реакции переэтерификации
Таблица 3.5 Материальный баланс реакции переэтерификации

Помимо смеси сложных метиловых (или этиловых) эфиров насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, в результате реакции образуется смесь побочных продуктов – «глицероловая фаза» следующего типового состава:

  • глицерин – 56 %;
  • вода – 8 %;
  • неорганические соли – 9 %;
  • другие эфиры – 10 %;

не прореагировавшие реагенты:

  • метанол – 4 %;
  • жирные кислоты – 13 %.

Качество исходного сырья может оказывать существенное влияние на выход целевого продукта. Так в типовом процессе переэтерификации в присутствии щелочного катализатора большое значение имеет содержание свободных жирных кислот (СЖК) в исходном масле. Дело в том, что, они при взаимодействии со щелочами образуют мыла, тем самым выводя из процесса некоторую часть катализатора. Это приводит к потере последнего и снижению выхода целевого продукта. Присутствие влаги в сырье может способствовать повышению концентрации СЖК вследствие реакции гидролиза, схема которой показана на рисунке 3.4.

Образование СЖК в результате гидролиза
Рисунок 3.4. Образование СЖК в результате гидролиза

Не смотря на то, что рыночная стоимость сырья с высоким содержанием СЖК гораздо ниже стоимости очищенного масла, себестоимость МЭЖК из-за его низкого выхода может оказаться неприемлемо высокой. Это обусловлено тем, что сам по себе процесс переэтерификации является обратимым, а его типовая модификация характеризуется низкой скоростью даже при относительно высокой температуре.

В зависимости от содержания свободных жирных кислот сырье для производства МЭЖК подразделяют на следующие группы (таблица 3.6):

Классификация сырья для производства МЭЖК по содержанию свободных жирных кислот
Таблица 3.6 Классификация сырья для производства МЭЖК по содержанию свободных жирных кислот

В зависимости от того, насколько конструкция химического реактора обеспечивает благоприятные условия тепломассообмена, время процесса может составлять от 1-2 ч при температуре, близкой к точке кипения метанола (~ 65 ºC), до полусуток при комнатной температуре (рисунок 3.5).

Зависимость времени процесса от температуры
Рисунок 3.5. Зависимость времени процесса от температуры

Для повышения выхода МЭЖК при переработке сырья с высоким содержанием свободных жирных кислот иногда прибегают к применению двухстадийного процесса, на первой стадии которого в присутствии кислотного катализатора проводят этерификацию молекул СЖК, преобразуя их в метилэфиры. Таким способом удается уменьшить концентрацию СЖК до уровня ниже 0,5 %.

Вторую стадию – переэтерификацию триглицеридов приходится проводить уже в присутствии щелочного катализатора, поскольку кислотный катализ ТГ характеризуется еще более низкой скоростью по сравнению со щелочным. Так, даже при температуре 60 °С продолжительность процесса составляет около 2 суток. При этом его проведение при температурах выше 60 °С необходимо создать в реакторе повышенное давление, чтобы подавить интенсивное испарение и предотвратить выкипание метанола.

Композиция метиловых эфиров, как продукт переэтерификации и последующей очистки, представляет собой базовый компонент биодизельного топлива, который должен отвечать требованиям соответствующих стандартов. В странах ЕС на биодизель разработаны стандарты EN14214, EN590 (EN590:2000) и DIN 51606, а в США – ASTM 6751. В России принят стандарт ГОСТ Р 52368, допускающий содержание до 5 % МЭЖК в дизельном топливе. Он является аналогом международного стандарта ASTM D975, согласно которому обычное дизельное топливо может содержать до 5% биодизеля. Причем, владелец АЗС не обязан уведомлять об этом покупателя топлива. Сегодня на потребительском рынке реализуется биодизель марки B100 (не разбавленный минеральным дизельным топливом), а также топливные смеси для дизельных двигателей с разным содержанием биодизеля: B2, B5, B20, где «B» обозначает наличие в составе топлива МЭЖК, а цифрами обозначена их доля в процентах массы (таблица 3.7).

Марки биодизельного топлива
Таблица 3.7 Марки биодизельного топлива

В случае применения биодизельного топлива с высоким (выше 20 %) содержанием МЭЖК необходимо иметь в виду то, что из-за более низкой теплотворной способности удельный расход топлива увеличивается. Кроме того, может ухудшиться запуск двигателя при низких температурах из-за высокой температуры фильтрации. Во избежание преждевременного отказа двигателя, при использовании биодизеля марки B100 требуется его доработка.

Биодизельное топливо марки B2 и B5 рекомендованы к применению на всех типах дизельных двигателей без ограничения функциональных возможностей и ресурса. В США среди автовладельцев наибольшей популярность пользуется марка B20, хотя некоторые автомобильные компании не распространяют гарантию на двигатели, если применяется БДТ этой марки.

В таблице 3.8 приведены значения основных характеристик биодизеля (B100) в соответствии с требованиями стандартов ЕС (EN 14214) и США (ASTM 6751) в сравнении с характеристиками нефтяного дизельного топлива по EN 590.

Основные нормируемые физико-химические свойства биодизельного топлива
Таблица 3.8 Основные нормируемые физико-химические свойства биодизельного топлива

Некоторые свойства биодизеля обеспечивают ему дополнительные преимущества. Так, благодаря высокому значению температуры вспышки (обычно, втрое выше, чем у дизельного топлива), он отличается высокой пожаробезопасностью. Следует также отметить положительную роль кислорода, присутствующего в составе МЭЖК. Благодаря кислороду, в камере сгорания ДВС развиваются более высокие температуры, так как процесс горения протекает с большей интенсивностью за счет дополнительного окислителя в доступной форме. С одной стороны, это приводит к некоторому увеличению окислов азота в отработавших газах, но зато способствует повышению эффективного КПД.

Несмотря на небольшое повышение окислов азота, в целом, выхлоп дизельного двигателя, работающего на биодизеле, намного чище, чем при работе минеральном дизельном топливе (таблица 3.9).

Снижение концентрации вредных веществ в выхлопных газах дизельного двигателя при замене нефтяного дизельного топлива биодизельным
Таблица 3.9 Снижение концентрации вредных веществ в выхлопных газах дизельного двигателя при замене нефтяного дизельного топлива биодизельным

Как видно из таблицы, наиболее существенно, независимо от типа системы подачи топлива в цилиндр, снижается выброс сажи. Это подтверждает предположение том, что присутствующий в составе молекул биодизеля кислород способствует более интенсивному и полному сгоранию топлива.

Гидрокрекинговое дизельное биотопливо (ГДБТ)

Технология получения биотоплива методом гидрокрекинга растительных масел относится к наиболее перспективным направлениям, находящимся в поле зрения исследователей разных стран. В основе явления гидрокрекинга лежит высокая реакционная способность и избирательность химически активных комплексов, которые водород может образовывать на катализаторах. При определенных условиях такие комплексы инициируют разрыв межуглеродных связей высокомолекулярных соединений, в результате чего происходит их расщепление на остатки с более низкой молекулярной массой.

Интенсивное исследование процесса гидрокрекинга проводится, прежде всего, в нефтяной области в связи с тем, что с его помощью можно трансформировать высокомолекулярные углеводороды в низкокипящие жидкие соединения с меньшей объемной плотностью, характеризующиеся более высокими значениями октанового числа, по сравнению с исходным сырьем.

Путем гидрокрекинга можно осуществлять переработку растительных масел с получением предельных углеводородов. В результате реакции гидрокрекинга, за счет образования свободной воды, из исходного органического сырья выводится значительная часть кислорода, что способствует повышению теплотворной способности конечных продуктов.

Цикл производства дизельного биотоплива с применением метода гидрокрекинга включает в себя следующие технологические операции (рисунок 3.1):

  • отделение маслосодержащих компонентов (1);
  • экстракция липидной фракции (2);
  • гидрокрекинг липидной с фракции с целью получения смеси углеводородных компонентов требуемого состава (4б).

Гидрокрекинг можно условно представить в виде двух стадий, на первой из которых происходит гидрирование соединений, содержащих кислород, серу. Вторая стадия представляет собой крекинг (расщепление) образовавшихся на стадии гидрирования высокомолекулярных углеводородов. Схема реакции гидрирования триглицерида представлена на рисунке 3.6.

Схема реакции гидрирования триглицерида
Рисунок 3.6. Схема реакции гидрирования триглицерида

Путем оптимизации состава катализаторов и условий проведения технологического процесса можно добиться практически полного гидрирования глицеридов, содержащиеся в растительных маслах. Помимо глицеридов, процесс гидрирования применим к кислотам жирам белкам (рисунок 3.7), а по отношению образовавшихся углеводородом можно осуществлять не только гидрирование, но и крекинг (рисунок 3.8).

Схема реакции гидрирования жирных кислот и белков
Рисунок 3.7. Схема реакции гидрирования жирных кислот и белков

Процесс гидрокрекинга растительных масел осуществляют под давлением 2-5 МПа при температуре 250-350 ºС. Реакция идет на комбинированном, так называемом, «бифункциональном» гетерогенном катализаторе, обеспечивающем коррекцию скоростей гидрирования и крекинга компонентов исходного сырья. В качестве такого катализатора, проявляющего умеренную крекирующую активность при достаточно высокой гидрирующей активности рекомендуется использовать алюмомолибденовые и алюмоникелевые материалы, приготовленные путем нанесения окислов молибдена и никеля на алюмосиликатную керамику или оксид алюминия.

Схема реакции крекинга углеводорода
Рисунок 3.8. Схема реакции крекинга углеводорода

В результате гидрокрекинга масел происходит расщепление глицеридов. При этом образуется значительное количество свободной воды за счет реакции содержащегося в глицериде кислорода с водородом. Выход воды при полном гидрокрекинге рапсового масла выход воды составляет примерно 17 % по массе.

Схема установки для гидрокрекинга растительных масел
Рисунок 3.9. Схема установки для гидрокрекинга растительных масел

Схема одного из вариантов технологической установки для гидрокрекинга растительных масел с целью получения дизельного биотоплива приведена на рисунке 3.9. В состав установки входит нагревательная емкость 1, реактор гидрокрекинга 2, сепаратор 3, трехфазный разделитель 4, циркуляционный насос 5, ректификационная колонна 6.

Исходное растительное масло сначала подают в нагревательную печь, где доводят его температуру до 250-350 ºС, после чего оно поступает в реактор гидрокрекинга. Одновременно в реактор поступает газовая смесь, содержащая водород. В реакторе поддерживается высокое рабочее давление порядка 2-5 МПа. Реактор заполнен пористым материалом с нанесенным на него катализатором. Гидрогенизацию сырья проводят в циркулирующем потоке водородосодержащего газа (ВСГ), непрерывно добавляя в него водород с низкой температурой, чтобы компенсировать его убыль в результате реакции и обеспечить регулирование температурного режима в реакторе, поскольку гидрокрекинг представляет собой экзотермический процесс. Сепаратор, находящийся под высоким давлением, служит для отделения и вывода из процесса цикла части отработавшего ВСГ, в то время как оставшаяся часть с помощью циркуляционного насоса возвращается в цикл и смешивается с перерабатываемым сырьем и поступающим свежим водородом.

Жидкая фракция из сепаратора через дроссель поступает в трехфазный разделитель, в котором происходит разделение гидрогенизата (продуктов гидрокрекинга) на три части: углеводородный газ, воду с растворенными в ней примесями и водонерастворимую углеводородную жидкость. Последнюю направляют в ректификационную колонну, где ее разделяют на бензиновую и дизельную фракции. Тяжелая фракция гидрокрекинга собирается в нижней части колонны. Примерный выход продуктов гидрокрекинга рапсового масла на алюмоникелевом катализаторе представлен в таблице 3.10.

Выход продуктов гидрокрекинга рапсового масла
Таблица 3.10 Выход продуктов гидрокрекинга рапсового масла

Гидрокрекинг, как метод переработки органического сырья, является достаточно эффективным и универсальным. Его продуктами, в отличие от технологии биодизеля, являются композиции (преимущественно, предельных) углеводородов, со свойствами очень близкими к продуктам перегонки нефти. Кроме того, этим способом можно производить конверсию весьма широкого ассортимента органических веществ, включая липидное сырье с высоким содержанием СЖК.

С другой стороны, от топлива, произведенного из ископаемого сырья, гидрокрекинговое дизельное биотопливо выгодно отличает исключительно низкое (меньше 0,001 %) содержание серы. Цетановое число дизельной фракции, полученной гидрокрекингом, составляет 90-100. Ее применение в качестве дизельного биотоплива позволяет снизить содержание окислов азота в выхлопных газах. При случайных разливах топлива наносится меньший ущерб окружающей среде, так как в результате воздействия микроорганизмов в течение 1 месяца разлагается порядка 95 % гидрокрекингового биотоплива, в то время как для нефтяного топлива этот показатель составляет лишь 40 %.

В то же время, для гидрокрекинга требуются значительные объемы водорода. Поэтому развитие данной технологии должно сопровождаться развитием производства экологически чистого водорода из возобновляемого сырья.