Як нагрівачі PTFE використовуються для нагрівання біо-дизельних реакторів для переетерифікації?

Біодизель отримують шляхом взаємодії рослинних олій або тваринних жирів з метанолом у присутності сильного лужного каталізатора, такого як гідроксид калію. Для прискорення процесу реакційну суміш нагрівають. Нагрівач повинен витримувати їдку суміш гарячого спирту та їдкого.

Конструкція реактора переетерифікації
Біодизель зазвичай готують шляхом переетерифікації в реакторі з гарячою ємністю з перемішуванням. Реакційна суміш (тригліцериди, метанол і каталізатор, такий як KOH або NaOH) підтримується при 60–70 градусах, щоб отримати практичну швидкість реакції. Нагрівання може здійснюватися за допомогою занурювального нагрівача безпосередньо в реакційну суміш або за допомогою зовнішнього теплообмінника з рециркуляційним контуром. Хімічне середовище є дуже агресивним для більшості металів: нагрітий метанол може вимивати легуючі елементи, а сильний луг у довгостроковій перспективі пошкоджує алюміній, цинк і навіть нержавіючу сталь.

Занурювальний нагрів широко використовується для малих і середніх біодизельних установок завдяки своїй простоті та нижчій капітальній вартості. Вибраний нагрівач має бути стійким до корозії під дією метанольного KOH або NaOH, не повинен каталізувати будь-які небажані побічні реакції та повинен працювати за наявності високої в’язкості масляної-суміші під час початкових фаз нагрівання.

Чому PTFE нагрівачі можуть витримувати суворі умови переетерифікації
PTFE занурювальні нагрівачі особливо корисні для нагріву біодизельних реакторів, оскільки PTFE стійкий до сильних лугів (KOH і NaOH) і спиртів (метанол) до 110 градусів. Матеріал не піддається корозії, ямкам і накипу навіть після тривалого впливу лужного розчину метанолу. PTFE, на відміну від металевих нагрівачів, наприклад, вуглецевої сталі або міді, не буде вивільняти іони металів, які каталізують омилення або створюють мило, що обмежує вихід біодизеля.

У переетерифікаційному біодизельному реакторі з нагрівачем PTFE не-реактивна поверхня також запобігає накопиченню або розкладанню каталізатора на нагрівачі. Це гарантує, що реакція відбуватиметься без будь-яких локальних гарячих плям або небажаного каталізу. Захищений від корозії нагрівач забезпечує безперервне виробництво та відсутність простоїв для очищення або заміни несправних металевих нагрівальних елементів.

Переробка в'язкої сировини та запобігання омиленню
Суміш олій або жирів з метанолом може бути досить в'язкою до того, як реакція досягне робочої температури, особливо якщо використовуються відпрацьовані кулінарні олії або тваринні жири з високим рівнем насичення. Фізична конструкція нагрівачів з ПТФЕ розроблена таким чином, щоб витримувати механічне навантаження від перемішування у в’язкій рідині, як-от надміцні-оболонки та посилені монтажні фланці. Гладка поверхня PTFE з низьким{3}}тертям також мінімізує прилипання липких залишків сировини.

Підказка щодо процесу: під час нагрівання слід підтримувати достатнє перемішування, щоб уникнути локального омилення на поверхні нагрівача. Погане змішування може створити значні локальні концентрації їдкого каталізатора навколо оболонки нагрівача, який може реагувати з вільними жирними кислотами з утворенням мильних відкладень. Хоча PTFE сам по собі не каталізує омилення, мильні шари все одно можуть утворюватися в результаті чисто хімічної реакції. Ризику можна уникнути, використовуючи правильний тип мішалки (наприклад, турбіна зі скатними-лопатями або якірне робоче колесо) і розміщуючи нагрівач поза застійними зонами. Якщо мило-утворюється, -антипригарні якості PTFE полегшують очищення, ніж металеві поверхні.

Технічні показники та експлуатаційні обмеження
PTFE має високу стійкість до розчину гідроксиду калію та гідроксиду натрію при температурах до 110 градусів і метанолу при температурі кипіння (65 градусів). Оскільки переетерифікація біодизеля зазвичай виконується при 60–70 градусах, нагрівачі PTFE знаходяться в межах безпечного діапазону температур. Для процедур, які використовують етанол, а не метанол (температура кипіння 78 градусів) або тих, які вимагають вищих температур (наприклад,. 80–90 градусів для деяких етапів попередньої-обробки вихідної сировини), PTFE залишається цілком відповідним, доки температури не перевищують 110 градусів.

Ще одна перевага виробництва біодизеля полягає в тому, що PTFE-нагрівачі стійкі до гальванічної корозії (корозії, яка може виникнути, коли в реакторі присутні різні метали, наприклад, посудина з нержавіючої сталі з мідною нагрівальною котушкою). PTFE є електричним ізолятором, отже, гальванічна пара не генерується, і цей режим відмови повністю усувається.

Умови експлуатації Сумісність з PTFE
1% мас./мас. KOH у метанолі (65°C) Відмінно Відмінно. Гідроксид натрію в метанолі (1% мас./мас., 70 градусів)
Комбінація рослинна олія/метанол, 60 градусів Відмінно (без набухання)
Локалізована їдка речовина + вільні жирні кислоти Хороший PTFE є стійким, однак омилення може відбуватися в масовій рідині
Резюме
ПТФЕ-нагрівачі пропонують довговічне, невибагливе в обслуговуванні рішення для опалення для суворого хімічного середовища переетерифікації біодизеля. Ці нагрівачі можуть витримувати гарячі метанольні розчини KOH і NaOH, не вимивають іони металів і не спричиняють погіршення каталізатора, тому підтримують стабільні умови реакції та високу якість продукту. Для виробництва відновлюваного палива потрібне міцне, -стійке до корозії обладнання, а занурювальні нагрівачі з PTFE справляються із цим завданням – навіть у малих, середніх і пілотних виробництвах біодизеля.