Η πρόκληση για τη θέρμανση της γλυκερίνης
Η παραγωγή βιοντίζελ παράγει ακατέργαστη γλυκερίνη ως συν-προϊόν-περίπου 100 kg ανά τόνο βιοντίζελ. Η ακατέργαστη γλυκερίνη περιέχει υπολειμματική μεθανόλη, νερό, σαπούνια λιπαρών οξέων και λάδι που δεν αντέδρασε. Η διαδικασία καθαρισμού θερμαίνει τη γλυκερίνη στους 80-120 βαθμούς για ανάκτηση και απόσταξη μεθανόλης. Ο εναλλάκτης θερμότητας σε αυτήν την υπηρεσία αντιμετωπίζει ρύπανση από δύο πηγές: κερί παραφίνης από το λάδι που δεν αντέδρασε και σαπούνια λιπαρών οξέων από την αντίδραση του καταλύτη.
Οι μεταλλικοί εναλλάκτες θερμότητας αναπτύσσουν μια συνδυασμένη εναπόθεση κεριού-σαπουνιού. Η παραφίνη κρυσταλλώνεται στις πιο ψυχρές επιφάνειες. Τα σαπούνια-άλατα νατρίου ή καλίου των λιπαρών οξέων-καθιζάνουν και συνδέονται με το μέταλλο. Η συνδυασμένη εναπόθεση είναι κηρώδης, κολλώδης και είναι δύσκολο να αφαιρεθεί. Απαιτείται καθαρισμός με διαλύτη ή ζεστό καυστικό και ο καθαρισμός διακόπτει την παραγωγή γλυκερίνης.
Το PTFE αντιστέκεται και στους δύο μηχανισμούς ρύπανσης λόγω χαμηλής επιφανειακής ενέργειας και χημικής αδράνειας. Η παραφίνη δεν προσκολλάται στην αντικολλητική επιφάνεια. Τα σαπούνια δεν κολλάνε. Η επιφάνεια παραμένει καθαρή.
Οι Μηχανισμοί Προσκόλλησης Παραφίνης και Σαπουνιού
Το κερί παραφίνης εναποτίθεται στις επιφάνειες μέσω κρυστάλλωσης και πρόσφυσης. Σε μια μεταλλική επιφάνεια, οι κρύσταλλοι του κεριού πυρηνώνονται σε επιφανειακά ελαττώματα και συνδέονται μέσω των δυνάμεων van der Waals. Η χαμηλή επιφανειακή ενέργεια του PTFE (18-20 mN/m) εμποδίζει το κερί να βρέξει την επιφάνεια. Η γωνία επαφής είναι υψηλή. Το κερί χάντρες και παρασύρεται από τη ροή.
Τα σαπούνια λιπαρών οξέων συνδέονται με μεταλλικές επιφάνειες μέσω ιοντικών αλληλεπιδράσεων. Η καρβοξυλική ομάδα του σαπουνιού συντονίζεται με τα μεταλλικά ιόντα στην επιφάνεια του οξειδίου. Ο συντονισμός δημιουργεί έναν άμεσο χημικό δεσμό. Στο PTFE, δεν υπάρχουν μεταλλικά ιόντα για συντονισμό. Τα σαπούνια παραμένουν στη ροή γλυκερίνης, όπου απομακρύνονται με τα στάδια καθαρισμού κατάντη.
| Παράμετρος Ρύπανσης Γλυκερίνης | Ανοξείδωτο ατσάλι | Τιτάνιο | PTFE |
|---|---|---|---|
| Προσκόλληση κεριού παραφίνης | Ισχυρό (van der Waals + πυρήνωση) | Μέτριος | Πολύ αδύναμο (χωρίς-διαβροχή) |
| Ιονική συγκόλληση σαπουνιού | Ναι (μεταλλικό-καρβοξυλικό) | Ναί | Κανένας |
| Συνδυασμένη σκληρότητα απόθεσης | Κέρινο, κολλώδες, δύσκολο | Κηρώδης | N/A (χωρίς κατάθεση) |
| Μέθοδος καθαρισμού | Ζεστό καυστικό + διαλύτης | Ζεστό καυστικό | Flow flush |
| Συχνότητα καθαρισμού | 1-2 εβδομάδες | 2-4 εβδομάδες | Μηνιαία ή λιγότερο |
Η απαίτηση θερμοκρασίας ανάκτησης μεθανόλης
Η ανάκτηση μεθανόλης από την ακατέργαστη γλυκερίνη απαιτεί θέρμανση στους 90-110 βαθμούς -κατά πολύ εντός της βαθμολογίας 260 μοιρών του PTFE. Η απαιτούμενη πίεση ατμού είναι 2-3 barg. Ο εναλλάκτης PTFE λειτουργεί με μεγάλο περιθώριο ασφαλείας. Η ικανότητα θερμοκρασίας του PTFE δεν αποτελεί περιοριστικό παράγοντα για αυτήν την εφαρμογή.
Προστασία αξίας υποπροϊόντων
Η καθαρισμένη γλυκερίνη πωλείται για φαρμακευτικές, καλλυντικές και εφαρμογές τροφίμων. Οι απαιτήσεις καθαρότητας είναι αυστηρές. Οι μεταλλικοί εναλλάκτες θερμότητας απελευθερώνουν ιόντα μετάλλου στη γλυκερίνη. Η μόλυνση από μέταλλο επηρεάζει το χρώμα και την ταξινόμηση της καθαρότητας του προϊόντος. Το PTFE δεν απελευθερώνει τίποτα. Η καθαρότητα της γλυκερίνης διατηρείται, υποστηρίζοντας την υψηλότερη-ταξινόμηση προϊόντων.
Περίληψη
Οι εναλλάκτες θερμότητας PTFE αποτρέπουν το μπλοκάρισμα της παραφίνης και την απολέπιση του σαπουνιού στην επεξεργασία γλυκερίνης βιοντίζελ μέσω χαμηλής επιφανειακής ενέργειας που αποτρέπει τη διαβροχή του κεριού και τη χημική αδράνεια που εμποδίζει τη συγκόλληση του σαπουνιού. Η συχνότητα καθαρισμού μειώνεται από εβδομαδιαία σε μηνιαία. Η ανάκτηση μεθανόλης λειτουργεί με πλήρη απόδοση χωρίς διακοπές ρύπανσης. Η καθαρότητα του προϊόντος προστατεύεται από μόλυνση μετάλλων. Για τον καθαρισμό της γλυκερίνης βιοντίζελ, το PTFE παρέχει ένα μη-απορροφητικό προϊόν-ασφαλές διάλυμα θέρμανσης.
Η τεχνική υποστήριξη για τις προδιαγραφές του εναλλάκτη θερμότητας PTFE γλυκερίνης είναι διαθέσιμη με την υποβολή της σύνθεσης γλυκερίνης, της περιεκτικότητας σε σαπούνι και παραφίνης, της θερμοκρασίας λειτουργίας και του τρέχοντος ιστορικού ρύπανσης.
