1 of 27

Біопаливо і нафтове паливо в контексті паливної незалежності України

Л.К.Патриляк

​

Відділ каталітичного синтезу

Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П.Кухаря НАН України

1

2 of 27

2

№ пп

Переваги

Недоліки

1

нижчий рівень шкідливих викидів, особливо твердих часток;

нижча теплотворна здатність;

2

зниження викидів парникових газів;

вища температура застигання;

3

кращі показники щодо токсичності та біорозпаду;

вища в'язкість;

 

4

менший знос (завдяки змащувальному ефекту біодизелю) і, відповідно, збільшення терміну служби двигуна;

порівняно висока вартість.

 

5

вище цетанове число;

 

6

стимул для розвитку агросектору олійних і кормових культур, а також олеохімії та пов'язаних з нею галузей;

 

7

менша залежність від імпорту та цін на нафтопродукти.

 

Переваги та недоліки біодизелю в порівнянні з

нафтовим дизпаливом

​

3 of 27

3

Проблеми переходу з метанолу на етанол

Стабільна емульсія

С2H5OH

  1. Складність розділення

продуктів;

2. Необхідність глибокого

очищення продуктів;

3. Вищі вимоги до сировини

4 of 27

4

Прокіп А. Державна нафтопереробка в контексті гарантування енергетичної безпеки. https://uifuture.org/publications/yak-znyaty-palyvnu-petlyu/#more-8866

5 of 27

Експорт з України олії та ріпаку

2023 р. – 4 млн. тонн ріпаку

5

Соняшникова олія – 6,684

Ріпакова – 0,184

Соєва – 0,335

Всього – 7,2 млн. тонн

​

У 2023 р. перероблено

17,4 млн. т олійних культур

6 of 27

Виробництво біодизелю в Європі та світі

6

7 of 27

Видобуток нафти та газового конденсату в Україні

Нафта

  • 2017 - 1,5 млн т,
  • 2021 - 1,65 млн т,
  • 2023 – 2,1 млн т
  • Розвідані запаси від 85 до 100 млн т

Газовий конденсат

0,800 млн т (за неофіційними даними 1,2 млн т)

7

8 of 27

  1. Patrylak L., Pertko O., Voloshyna Yu. et al. Chem. Chem. Technol. 2021. 15(3), 330.
  2. Patrylak L.K., Pertko O.P., Yakovenko A.V. et al. Appl. Nanosci. 2022, 12, 411.
  3. Voloshyna Y.G., Pertko O.P., Povazhnyi V.A. et al. Appl. Nanosci., 2023, 13(7), 4863.

​

Ізомеризація н-гексану на біметалічних та біцеолітних зразках

+

8

9 of 27

Синтез каталізаторів ізомеризації лінійних алканів на основі кислотомодифікованої Ni-вмісної морденітової породи Закарпаття

Patrylak L. et al. Chem. Chem. Technol. 2021. V. 15, N 3. P. 330–335

Pertko O. et al. J. Porous Mater. 2021. V. 26, N 3. P. 861–868

Ni 1 %

немає

Ni 2 %

5 нм

Ni 2,5 %

12 нм

Вміст ДМБ в продуктах

9

10 of 27

10

Українські стандарти на дизельне паливо

В Україні до 24 лютого 2022 р. діяв стандарт на дизельне паливо

ДСТУ 7688:2015 «Паливо дизельне Євро. Технічні умови». - до 7 % мас. біокомпоненти

​

Весною 2022 р. повернули дію ДСТУ 3868-99 «Паливо дизельне. Технічні умови»

​

У 2024 р. - Україна імплементувала положення Директиви №98/70/ЄС та Директиви №1999/32/ЄС Європейського Союзу

​

ДСТУ 8695:2016 «Паливо альтернативне для дизельних двигунів.

Технічні умови» - від 7 до 30 % мас. біокомпоненти.

​

ДСТУ 6081:2009 Паливо моторне. Ефіри метилові жирних кислот олій і жирів для дизельних двигунів. Технічні вимоги.

ДСТУ 7178:2010 Паливо альтернативне. Естери етилові жирних кислот олій та жирів для дизельних двигунів. Технічні вимоги та методи контролювання

​

• Аргентина, Бразилія - B10;

• ЄС - B7;

• Індонезія - B20;

• США – від B5 до B20.

​

​

​

​

11 of 27

11

Одержання етилових естерів із різних рослинних олій

Двигун Д21А

Енергетичні показники:

Ne – ефективна потужність;

Мкр - крутний момент;

ηе – ефективний ККД

Дослідження проведено у ІПМаш ім. А.М.Підгорного НАН України

12 of 27

Характеристика

Відмиті

естери

Відмиті та

дистильовані естери

Вимоги

EN 14214/

ДСТУ 6081

Концентрація естерів, %

93,7

98,9

>96,5

Концентрація бутанолу, %

0,28

0,02

<0,20

Концентрація гліцерину, %

0,002

0,005

<0,02

Концентрація МГ1, %

0,84

0,39

<0,70/<0,80

Концентрація ДГ2, %

0,23

0,01

<0,20

Концентрація ТГ3, %

0,04

0,00

<0,20

Кислотне число, мг КОН/г

0,10

0,12

<0,50

Одержання бутилових естерів жирних кислот

Склад очищених продуктів

Міцелярні структури в реакційній системі "тригліцериди - бутанол", що виникають в присутності води та калієвих мил жирних кислот (А) та при їх відсутності (Б)

12

13 of 27

Нові підходи до механізму бутанолізу

13

14 of 27

Синтез суміші етилових та бутилових естерів

14

15 of 27

Стендові моторні випробування етилових та бутилових естерів жирних кислот �

15

Дизельний двигун VW 1,9 TDI AHL (номінальна потужність 66 kWt)

ІПМаш ім. А.М. Підгорного НАНУ, м. Харків

16 of 27

Енергетичні та екологічні характеристики роботи двигуна Volkswagen 1.9TDI ALH

Масова та об’ємна витрата палива

16

Дизельний двигун

VW 1,9 TDI AHL (номінальна потужність

66 kWt)

Екологічні показники роботи

Енергетичні показники роботи :

Ne – ефективна потужність; Мкр - крутний момент; ηе – ефективний ККД

Дослідження проведено у ІПМаш ім. А.М.Підгорного НАН України

↓2,6 % ↓2 % ↓8,5 %

17 of 27

17

Технологічні умови етанольної переестерифікації соняшникової олії

Каталізатор – етилат калію (етилатвмісний розчин лужного каталізатора) -

кількість каталізатора 0,026–0,074 моль/моль ацильних залишків ЖК.

​

Патент України на винахід № 123473. Спосіб підготовки каталізатора для

одержання естерів жирних кислот. Зубенко С.О., Коновалов С.В., Патриляк Л.К.

07.04.2021, бюл. № 14.

Патент на корисну модель 155102. Спосіб синтезу етилових естерів жирних кислот. Зубенко С.О., Коновалов С.В., Патриляк Л.К., Яковенко А.В.,

Євдокименко В.О., Каменських Д.С.

17.01.2024, бюл. №3.

​

​

​

Мольне співвідношення етанол/ацильні залишки ЖК - 1,0–2,0 моль/моль

Температура процесу - +5 ÷ +30 °С;

Тривалість процесу – 30-120 хв

Вимоги до сировини:

Вміст фосфоліпідів – до 0,5 % мас.

Вміст вільних ЖК – до 8 мг КОН/г.

Вміст вологи (сумарний) – 0,2-0,5% мас.

​

18 of 27

18

Випробування способу одержання етилового біопалива на потужностях ТОВ «Біотех ЛТД»

(Бориспільський р-н, с. Городище)

19 of 27

19

Показник

ДСТУ

7178:2010

“Сирі” естери-2

 

“Сирі” естери-2

без етанолу

“Суха” відмивка з Purolite CT275 та вакуумна перегонка

 

перегонка

перегонка + “суха” відмивка

“суха” відмивка

“суха” відмивка + перегонка

Вміст етилових естерів, %

≥96,5

 

83.7

96.4

99.4

99.6

96.7

99.0

Вміст гліцерину, %

≤0,02

 

2.23

0.139

0.083

0.004

0.001

0.006

Вміст МАГ, %

≤0,80

1.13

0.96

0.05

0.02

0.30

0.05

Вміст ДАГ, %

≤0,20

0.16

0.24

0.06

0.05

0.51

0.06

Кислотне число, мг КОН/г

≤0,50

-

0.04

0.04

0.24

0.40

0.36

Вміст калію, мг/кг

≤0,0005

(K+Na)

1959

181

-

-

0

-

Якість синтезованих естерів при застосуванні різної послідовності стадій очищення

​

20 of 27

Назва показника

Вимоги ДСТУ

Паливо ВЕ-30

1. Цетанове число

≥ 51 (Л); ≥ 49 (3)

51

2. Густина за температури

15 °С, кг/м3

820 - 860

847

3. Кінематична в’язкість за температури 40 °С, мм2/с

2,0 - 4,5

3,1

4. Температура спалаху в закритому тиглі, °С

Не нижче 55

72

5. Гранична температура фільтрованості, °С

Не вище -5 (Л)

Не вище -20 (З)

-18

6. Зольність, % мас.

Не більше 0,01

0

9. Корозія Cu пласт., клас

Не більше 1

1

10. Кислотне число, мгKOH/г

Не більше 0,2

0,11

13. Коксованість 10% зал., % мас.

Не більше 0,30

0,13

14. Частка ЕЖК, % об.

20 - 30

27,1

15. Фракційний склад:

- за t = 250 °C випаровується, %об., не більше

- за t = 350 °C випаровується, %об., не менше

95% об. переганяється за температури °C, не вище

 

 

65

 

85

 

360

 

 

31

 

> 85

 

346

16. Окисн. стабільність, г/м3

Не більше 25

22

20

Якість сумішевого біодизеля ВЕ-30

​

21 of 27

21

Технологічна схема лабораторно-дослідної установки

виробництва етилового біодизельного палива

21

22 of 27

22

22

23 of 27

23

24 of 27

24

24

25 of 27

25

Випробування палива ВЕ-30

Трактор ЮМЗ-6 (двигун Д-65)

Автонавантажувач

Toyota 06-8FD275

Електрогенератор KJPower (двигун P126KI)

26 of 27

26

Підсумки

Таким чином, проведені дослідження підтверджують можливість отримання високоякісного сумішевого етилового біодизелю з вітчизняної сировини. Енергетичні показники роботи двигуна на сумішевому паливі несуттєво погіршуються в міру зростання вмісту естерів. У той же час сумішеве паливо однозначно перевершує нафтове за екологічними показниками.

Вважаємо, що задекларована Україною євроінтеграція сприятиме поверненню інтересу до біодизеля, зокрема до його етанольного варіанту як перспективнішого у нашій країні, а необхідність виконувати Європейські директиви після завершення війни сприятиме обов’язковому додаванню біодизеля до всіх наявних на ринку дизельних пальних та налагодженню його багатотоннажного виробництва, що одночасно підвищить енергонезалежність держави. Розроблена технологія обов’язково буде запотребованою у мирному житті України, коли ми зможемо знову повернутися до реалізації екологічних аспектів сталого розвитку держави.

Відновлення та модернізація існуючих НПЗ та широке застосування процесу ізомеризації на активних та високоселективних цеолітних каталізаторах також сприятиме зменшенню енергозалежності від поставок імпортного палива.

​

27 of 27

Дякую за увагу!