כיצד משמשים מחממי PTFE בחימום כורי דיזל-ביולוגיים לטרנסיפיקציה?

ביודיזל מיוצר על ידי תגובה של שמנים צמחיים או שומנים מהחי עם מתנול וזרז אלקליין חזק כמו אשלגן הידרוקסיד. תערובת תגובה זו מחוממת כדי להאיץ את התהליך. המחמם חייב לעמוד בשילוב המאכל של אלכוהול חם וקוסטיקה.

הגדרת כור טרנספורמציה

בתהליך ייצור ביו-דיזל טיפוסי, טרנסיפיקציה מתבצעת בכור טנק מחומם ומעורבל. תערובת התגובה-המורכבת מטריגליצרידים, מתנול וזרז כגון KOH או NaOH- נשמרת ב-60-70 מעלות כדי להשיג קצבי תגובה מעשיים. ניתן להפעיל את החימום באמצעות מחמם טבילה המוצב ישירות לתוך התערובת המגיבה או דרך מחליף חום חיצוני עם לולאת מחזור. הסביבה הכימית אגרסיבית ביותר לרוב המתכות: מתנול חם יכול לשטוף אלמנטים מתגזרים, בעוד שהאלקלי החזק תוקף אלומיניום, אבץ ואפילו נירוסטה לאורך זמן.

עבור מפעלי ביו-דיזל בקנה מידה קטן עד בינוני, חימום טבילה מועדף לעתים קרובות בשל פשטותו ועלות ההון הנמוכה יותר. עם זאת, המחמם שנבחר חייב לעמוד בפני קורוזיה מ-KOH או NaOH מתנולי, להימנע מזרז תגובות לוואי לא רצויות, ולהישאר פעיל למרות הצמיגות הגבוהה של תערובת הנפט-מזון במהלך שלבי החימום הראשוניים.

מדוע מחממי PTFE מתנגדים לסביבה הקשה של טרנספורמציה

מחממי טבילה PTFE יעילים מאוד בחימום כור ביודיזל מכיוון ש-PTFE עמיד בפני אלקליות חזקות (KOH ו-NaOH) ואלכוהול (מתנול) בטמפרטורות של עד 110 מעלות. החומר אינו משחית, בור או אבנית, גם לאחר חשיפה ממושכת לתמיסת המתנול הבסיסית. בניגוד לתנורי חימום מתכתיים-כגון פלדת פחמן או נחושת-PTFE לא ישחרר יוני מתכת שעלולים לזרז את השפיון או ליצור סבונים שמפחיתים את תפוקת הביו-דיזל.

ב אתנור PTFE ביודיזל טרנספורמציה של כורביישום, המשטח הלא-תגובתי גם מונע מהזרז להתמקם או להתקלקל על המחמם. זה מבטיח שהתגובה ממשיכה ללא נקודות חמות מקומיות או קטליזה לא מכוונת. תנור חימום חסין קורוזיה מאפשר ייצור מתמשך, ומפחית את זמן ההשבתה לניקוי או החלפה שנגרמו על ידי גופי חימום מתכתיים כושלים.

טיפול בחומרי הזנה צמיגים ומניעת סיבון

לפני שהתגובה מגיעה לטמפרטורת הפעולה, תערובת השמנים או השומנים עם מתנול יכולה להיות צמיגה מאוד, במיוחד כאשר משתמשים בשמן בישול פסולת או שומנים מן החי עם רמות רוויה גבוהות. מחממי PTFE זמינים בתצורות פיזיות חזקות-כולל עטיפות כבדות ואוגני הרכבה מחוזקים-כדי לעמוד בלחץ המכני של ערבוב בחומר צמיג. משטח ה-PTFE החלק, בעל החיכוך הנמוך, ממזער גם את הידבקותם של שאריות חומרי הזנה דביקות.

טיפ בתהליך:יש להקפיד על תסיסה נאותה במהלך החימום כדי למנוע סיבון מקומי על משטח המחמם. ללא ערבוב מספק, הריכוז המקומי הגבוה של זרז קאוסטי ליד מעטפת המחמם יכול להגיב עם חומצות שומן חופשיות ליצירת מצבורי סבון. בעוד ש-PTFE עצמו אינו מזרז את הסבון, שכבות סבון עדיין יכולות להיווצר כמוצר תגובה כימית בלבד. תכנון נכון של המערבל (למשל, טורבינות עם להב משופע או אימפלרים של עוגן) ומיקום המחמם הרחק מאזורים עומדים מבטלים סיכון זה. אם אכן מצטבר סבון, האופי הנון-דביק של PTFE מקל על הניקוי בהשוואה למשטחי מתכת.

ביצועים טכניים ומגבלות תפעול

PTFE מציג עמידות מצוינת לתמיסות אשלגן הידרוקסיד ונתרן הידרוקסיד עד 110 מעלות ולמתנול בנקודת הרתיחה שלו (65 מעלות). מכיוון שההתרה של ביו-דיזל מופעלת בדרך כלל ב-60-70 מעלות, מחממי PTFE פועלים היטב בטווח הטמפרטורות הבטוח שלהם. עבור תהליכים המשתמשים באתנול במקום במתנול (נקודת רתיחה 78 מעלות) או הדורשים טמפרטורות גבוהות יותר (למשל, 80-90 מעלות עבור שלבי טיפול קדם-טיפול מסוימים בחומר הזנה), PTFE נשאר מתאים לחלוטין כל עוד הטמפרטורות אינן עולות על 110 מעלות.

יתרון נוסף בייצור ביו-דיזל הוא שתנורי PTFE חסינים בפני קורוזיה גלוונית, שעלולה להתרחש כאשר מתכות שונות נמצאות בכור (למשל, כלי נירוסטה עם סליל חימום נחושת). מכיוון ש-PTFE הוא מבודד חשמלי, לא נוצר זוג גלווני, מה שמבטל את מצב הכשל הזה לחלוטין.

מַסְקָנָה

מחממי PTFE מספקים פתרון חימום עמיד ובעל תחזוקה נמוכה לסביבה הכימית התובענית של טרנסיפיקציה של ביו-דיזל. על ידי התנגדות לתמיסות KOH ו-NaOH מתנוליות חמות, הימנעות משטיפה של יוני מתכת ומניעת השפלה הנגרמת על ידי זרז, מחממים אלו מאפשרים תנאי תגובה עקביים ואיכות מוצר גבוהה. ייצור דלק מתחדש מסתמך על ציוד חזק ועמיד בפני קורוזיה, ומחממי טבילה מסוג PTFE עונים על הצורך הזה בכל פעולות ביו-דיזל קטנות, בינוניות ובהיקף טיס.