De uitdaging van glycerineverwarmingsvervuiling
Bij de productie van biodiesel ontstaat ruwe glycerine als bijproduct-ongeveer 100 kg per ton biodiesel. De ruwe glycerine bevat resterende methanol, water, vetzuurzepen en niet-gereageerde olie. Het zuiveringsproces verwarmt de glycerine tot 80-120 graden voor terugwinning en destillatie van methanol. De warmtewisselaar in deze dienst wordt geconfronteerd met vervuiling door twee bronnen: paraffinewas uit de niet-gereageerde olie en vetzuurzepen uit de katalysatorreactie.
Metalen warmtewisselaars ontwikkelen een gecombineerde was-zeepafzetting. De paraffine kristalliseert op de koelere oppervlakken. De zepen-natrium- of kaliumzouten van vetzuren-slaan neer en binden zich aan het metaal. De gecombineerde afzetting is wasachtig, plakkerig en moeilijk te verwijderen. Oplosmiddel- of heetbijtende reiniging is vereist en de reiniging onderbreekt de glycerineproductie.
PTFE is bestand tegen beide vervuilingsmechanismen door lage oppervlakte-energie en chemische inertie. De paraffine hecht niet aan het antiaanbakoppervlak.- De zepen hechten niet. Het oppervlak blijft schoon.
De paraffine- en zeepadhesiemechanismen
Paraffinewas zet zich af op oppervlakken door kristallisatie en hechting. Op een metalen oppervlak kiemen de waskristallen bij oppervlaktedefecten en binden ze zich door van der Waals-krachten. De lage oppervlakte-energie van PTFE (18-20 mN/m) voorkomt dat de was het oppervlak bevochtigt. De contacthoek is hoog. De was parelt en wordt meegevoerd door de stroom.
Vetzuurzepen hechten zich aan metalen oppervlakken door ionische interacties. De carboxylaatgroep van de zeep coördineert met de metaalionen in het oxideoppervlak. Door de coördinatie ontstaat er een directe chemische binding. Op PTFE zijn er geen metaalionen voor coördinatie. De zepen blijven in de glycerinestroom, waar ze door de daaropvolgende zuiveringsstappen worden verwijderd.
| Glycerinevervuilingsparameter | Roestvrij staal | Titanium | PTFE |
|---|---|---|---|
| Adhesie van paraffinewas | Sterk (van der Waals + nucleatie) | Gematigd | Zeer zwak (niet-bevochtigend) |
| Ionische binding van zeep | Ja (metaal-carboxylaat) | Ja | Geen |
| Gecombineerde afzettingshardheid | Wasachtig, plakkerig, moeilijk | Wasachtig | N.v.t. (geen aanbetaling) |
| Reinigingsmethode | Heet bijtend + oplosmiddel | Heet bijtend | Stroom doorspoelen |
| Reinigingsfrequentie | 1-2 weken | 2-4 weken | Maandelijks of minder |
De eis voor de terugwinningstemperatuur van methanol
Voor het terugwinnen van methanol uit ruwe glycerine is verwarming tot 90-110 graden nodig, ruim binnen de PTFE-classificatie van 260 graden. De benodigde stoomdruk bedraagt 2-3 barg. De PTFE-wisselaar werkt met een ruime veiligheidsmarge. Het temperatuurvermogen van PTFE is voor deze toepassing geen beperkende factor.
De bescherming van de bijproductwaarde
Gezuiverde glycerine wordt verkocht voor farmaceutische, cosmetische en voedseltoepassingen. De zuiverheidseisen zijn streng. Metalen warmtewisselaars geven sporen van metaalionen af aan de glycerine. De metaalverontreiniging beïnvloedt de kleur en de zuiverheidsclassificatie van het product. PTFE geeft niets vrij. De zuiverheid van de glycerine blijft behouden, wat de productclassificatie met de hoogste-waarde ondersteunt.
Samenvatting
PTFE-warmtewisselaars voorkomen verstopping van paraffine en zeepaanslag bij de verwerking van biodieselglycerine door een lage oppervlakte-energie die wasbevochtiging voorkomt en chemische inertie die zeepbinding voorkomt. De schoonmaakfrequentie daalt van wekelijks naar maandelijks. De terugwinning van methanol werkt op volle efficiëntie, zonder onderbrekingen door vervuiling. De productzuiverheid wordt beschermd tegen metaalverontreiniging. Voor de zuivering van biodieselglycerine biedt PTFE een niet-vervuilende, product-veilige verwarmingsoplossing.
Technische ondersteuning voor de specificatie van de glycerine PTFE-warmtewisselaar is beschikbaar na opgave van de glycerinesamenstelling, het zeep- en paraffinegehalte, de bedrijfstemperatuur en de huidige vervuilingsgeschiedenis.
