Die Herausforderung der Verschmutzung durch Glycerinheizung
Bei der Produktion von Biodiesel fallen als Nebenprodukt-ungefähr 100 kg Rohglycerin pro Tonne Biodiesel an. Das Rohglycerin enthält restliches Methanol, Wasser, Fettsäureseifen und nicht umgesetztes Öl. Beim Reinigungsprozess wird das Glycerin zur Methanolrückgewinnung und Destillation auf 80–120 Grad erhitzt. Der Wärmetauscher in diesem Service ist mit Verschmutzungen aus zwei Quellen konfrontiert: Paraffinwachs aus dem nicht umgesetzten Öl und Fettsäureseifen aus der Katalysatorreaktion.
Metallische Wärmetauscher entwickeln eine kombinierte Wachs-Seifenablagerung. An den kühleren Oberflächen kristallisiert das Paraffin. Die Seifen -Natrium- oder Kaliumsalze von Fettsäuren-fallen aus und binden sich an das Metall. Die kombinierte Ablagerung ist wachsartig, klebrig und schwer zu entfernen. Eine Reinigung mit Lösungsmittel oder heißer Lauge ist erforderlich und die Reinigung unterbricht die Glycerinproduktion.
PTFE widersteht beiden Verschmutzungsmechanismen durch niedrige Oberflächenenergie und chemische Inertheit. Das Paraffin haftet nicht an der Antihaftoberfläche-. Die Seifen haften nicht. Die Oberfläche bleibt sauber.
Die Adhäsionsmechanismen von Paraffin und Seife
Paraffinwachs lagert sich durch Kristallisation und Adhäsion auf Oberflächen ab. Auf einer Metalloberfläche bilden sich Wachskristalle an Oberflächendefekten und verbinden sich durch Van-der-Waals-Kräfte. Die niedrige Oberflächenenergie von PTFE (18–20 mN/m) verhindert, dass das Wachs die Oberfläche benetzt. Der Kontaktwinkel ist hoch. Das Wachs perlt ab und wird von der Strömung mitgerissen.
Fettsäureseifen binden durch ionische Wechselwirkungen an Metalloberflächen. Die Carboxylatgruppe der Seife koordiniert mit den Metallionen in der Oxidoberfläche. Durch die Koordination entsteht eine direkte chemische Bindung. Auf PTFE gibt es keine Metallionen zur Koordination. Die Seifen verbleiben im Glycerinstrom und werden dort durch die nachgeschalteten Reinigungsschritte entfernt.
| Glycerin-Fouling-Parameter | Edelstahl | Titan | PTFE |
|---|---|---|---|
| Haftung von Paraffinwachs | Stark (van der Waals + Keimbildung) | Mäßig | Sehr schwach (nicht-benetzend) |
| Ionenbindung von Seife | Ja (Metall-carboxylat) | Ja | Keiner |
| Kombinierte Lagerstättenhärte | Wachsartig, klebrig, schwierig | Wachsartig | N/A (keine Anzahlung) |
| Reinigungsmethode | Heißes Ätzmittel + Lösungsmittel | Heißes Ätzmittel | Fließspülung |
| Reinigungshäufigkeit | 1-2 Wochen | 2-4 Wochen | Monatlich oder weniger |
Die Anforderung an die Methanolrückgewinnungstemperatur
Die Methanolrückgewinnung aus Rohglycerin erfordert eine Erwärmung auf 90 {1}}110 Grad – also innerhalb der 260 Grad-Einstufung von PTFE. Der erforderliche Dampfdruck beträgt 2-3 barg. Der PTFE-Wärmetauscher arbeitet mit einem großen Sicherheitsspielraum. Die Temperaturbeständigkeit von PTFE ist für diese Anwendung kein limitierender Faktor.
Der Nebenprodukt-Wertschutz
Gereinigtes Glycerin wird für pharmazeutische, kosmetische und Lebensmittelanwendungen verkauft. Die Reinheitsanforderungen sind streng. Metallische Wärmetauscher geben Spurenmetallionen an das Glycerin ab. Die Metallverunreinigung beeinflusst die Farbe und die Reinheitsklassifizierung des Produkts. PTFE setzt nichts frei. Die Reinheit des Glycerins bleibt erhalten und unterstützt die Produktklassifizierung mit dem höchsten -Wert.
Zusammenfassung
PTFE-Wärmetauscher verhindern Paraffinblockaden und Seifenablagerungen bei der Biodiesel-Glycerin-Verarbeitung durch niedrige Oberflächenenergie, die eine Wachsbenetzung verhindert, und chemische Inertheit, die eine Seifenbindung verhindert. Die Reinigungsfrequenz sinkt von wöchentlich auf monatlich. Die Methanolrückgewinnung läuft mit voller Effizienz ohne Unterbrechungen durch Verschmutzung. Die Produktreinheit wird vor Metallverunreinigungen geschützt. Für die Reinigung von Biodiesel-Glycerin bietet PTFE eine nicht-verschmutzungsfreie, produktsichere-Heizlösung.
Technische Unterstützung für die Spezifikation des Glycerin-PTFE-Wärmetauschers ist nach Vorlage der Glycerinzusammensetzung, des Seifen- und Paraffingehalts, der Betriebstemperatur und der aktuellen Verschmutzungshistorie verfügbar.
