Биодизелът се произвежда чрез взаимодействие на растителни масла или животински мазнини с метанол и силен алкален катализатор като калиев хидроксид. Тази реакционна смес се нагрява, за да се ускори процесът. Нагревателят трябва да издържа на разяждащата комбинация от горещ алкохол и каустик.
Настройка на реактор за трансестерификация
В типичен процес на производство на биодизел трансестерификацията се извършва в нагрят резервоар с разбъркване. Реакционната смес-състояща се от триглицериди, метанол и катализатор като KOH или NaOH-се поддържа при 60–70 градуса, за да се постигнат практически скорости на реакцията. Нагряването може да се приложи чрез потопяем нагревател, поставен директно в реакционната смес или чрез външен топлообменник с рециркулационен контур. Химическата среда е силно агресивна към повечето метали: горещият метанол може да отдели легиращи елементи, докато силната основа атакува алуминий, цинк и дори неръждаема стомана с течение на времето.
За малки до средни инсталации за биодизел често се предпочита отоплението чрез потапяне поради своята простота и по-ниски капиталови разходи. Въпреки това, избраният нагревател трябва да е устойчив на корозия от метанолов КОН или NaOH, да избягва катализирането на нежелани странични реакции и да остане работещ въпреки високия вискозитет на сместа масло-изходен материал по време на началните етапи на нагряване.
Защо PTFE нагревателите издържат на суровата среда на трансестерификация
PTFE потопяемите нагреватели са много ефективни при нагряване на биодизелов реактор, тъй като PTFE е устойчив на силни основи (KOH и NaOH) и алкохоли (метанол) при температури до 110 градуса. Материалът не корозира, не се наранява и не се натрупва, дори след продължително излагане на алкален метанолов разтвор. За разлика от металните нагреватели-като въглеродна стомана или мед-PTFE няма да отделя метални йони, които биха могли да катализират осапунването или да образуват сапуни, които намаляват добива на биодизел.
В аPTFE нагревател биодизел реактор трансестерификацияприложение, нереактивната повърхност също така предотвратява отлагането или разграждането на катализатора върху нагревателя. Това гарантира, че реакцията протича без локализирани горещи точки или нежелана катализа. Устойчивият на корозия нагревател позволява непрекъснато производство, намалявайки времето за престой за почистване или подмяна, причинено от повредени метални нагревателни елементи.
Боравене с вискозни суровини и предотвратяване на осапуняване
Преди реакцията да достигне работна температура, сместа от масла или мазнини с метанол може да бъде силно вискозна, особено когато се използва отпадъчно олио за готвене или животински мазнини с високи нива на насищане. PTFE нагревателите се предлагат в здрави физически конфигурации-включително издръжливи обвивки и подсилени монтажни фланци-за да издържат на механичния стрес от разбъркване във вискозна среда. Гладката PTFE повърхност с ниско триене също минимизира полепването на лепкави остатъци от суровина.
Съвет за процеса:Трябва да се поддържа подходящо разбъркване по време на нагряване, за да се предотврати локално осапуняване на повърхността на нагревателя. Без достатъчно смесване, високата локална концентрация на разяждащ катализатор в близост до обвивката на нагревателя може да реагира със свободни мастни киселини, за да образува сапунени отлагания. Въпреки че самият PTFE не катализира осапунването, сапунените слоеве все още могат да се образуват като продукт на чисто химическа реакция. Правилният дизайн на бъркалката (напр. турбини с наклонени лопатки или котвени колела) и поставянето на нагревателя далеч от застояли зони елиминират този риск. Ако се натрупа сапун, незалепващата природа на PTFE улеснява почистването в сравнение с металните повърхности.
Техническа производителност и експлоатационни граници
PTFE проявява отлична устойчивост на разтвори на калиев хидроксид и натриев хидроксид до 110 градуса и на метанол при неговата точка на кипене (65 градуса). Тъй като трансестерификацията на биодизел обикновено се извършва при 60-70 градуса, PTFE нагревателите работят добре в рамките на техния безопасен температурен диапазон. За процеси, които използват етанол вместо метанол (точка на кипене 78 градуса) или които изискват по-високи температури (напр. 80–90 градуса за определени етапи на предварителна обработка на суровината), PTFE остава напълно подходящ, докато температурите не надвишават 110 градуса.
Допълнително предимство при производството на биодизел е, че PTFE нагревателите са имунизирани срещу галванична корозия, която може да възникне, когато в реактора присъстват различни метали (напр. съд от неръждаема стомана с медна нагревателна намотка). Тъй като PTFE е електрически изолатор, не се образува галванична двойка, което елиминира напълно този режим на повреда.
| Работно състояние | PTFE съвместимост |
|---|---|
| Метанолов KOH (1% w/w, 65 градуса) | Отлично |
| Метанолова NaOH (1% w/w, 70 градуса) | Отлично |
| Смес от растително масло / метанол, 60 градуса | Отличен (без подуване) |
| Свободни мастни киселини + каустик (локализиран) | Добър – PTFE е устойчив, но осапуняване може да настъпи в насипна течност |
Заключение
PTFE нагревателите осигуряват издръжливо решение за отопление с ниска поддръжка за взискателната химическа среда на трансестерификацията на биодизел. Като са устойчиви на горещи метанолови разтвори на КОН и NaOH, избягват излужването на метални йони и предотвратяват -предизвиканото от катализатора разграждане, тези нагреватели позволяват постоянни реакционни условия и високо качество на продукта. Производството на възобновяеми горива разчита на здраво, устойчиво на корозия оборудване, а PTFE потопяеми нагреватели отговарят на тази нужда в малки, средни и пилотни биодизелови операции.
