Como os aquecedores de PTFE são usados ​​no aquecimento de reatores bio{0}}diesel para transesterificação?

O biodiesel é gerado pela reação de óleos vegetais ou gorduras animais com metanol na presença de um forte catalisador alcalino, como o hidróxido de potássio. A mistura de reação é aquecida para acelerar o processo. O aquecedor tem que suportar a mistura corrosiva de álcool quente e soda cáustica.

Projeto de Reator de Transesterificação
O biodiesel é comumente preparado via transesterificação em um reator de tanque quente com agitação. A mistura de reação (triglicerídeos, metanol e um catalisador como KOH ou NaOH) é mantida a 60-70 graus para obter taxas de reação práticas. O aquecimento pode ser fornecido por um aquecedor de imersão diretamente na mistura de reação ou por um trocador de calor externo com circuito de reciclagem. O ambiente químico é muito agressivo para a maioria dos metais: o metanol aquecido pode lixiviar os elementos da liga e o forte álcali danifica o alumínio, o zinco e até mesmo o aço inoxidável a longo prazo.

O aquecimento por imersão é amplamente utilizado em usinas de biodiesel de pequeno e médio porte, devido à sua simplicidade e menor custo de capital. O aquecedor selecionado deve ser resistente à corrosão por KOH ou NaOH metanólico, não deve catalisar quaisquer reações colaterais indesejadas e deve ser operável na presença da alta viscosidade da mistura de matéria-prima de óleo-durante as fases iniciais de aquecimento.

Por que os aquecedores de PTFE podem suportar o ambiente severo de transesterificação
Os aquecedores de imersão de PTFE são particularmente úteis para aquecer reatores de biodiesel, pois o PTFE é resistente a álcalis fortes (KOH e NaOH) e álcoois (metanol) até 110 graus. O material não sofre corrosão, corrosão ou incrustações mesmo após exposição prolongada à solução alcalina de metanol. O PTFE, diferentemente dos aquecedores metálicos, por exemplo, aço carbono ou cobre, não libera íons metálicos que catalisam a saponificação ou criam sabões que limitam o rendimento do biodiesel.

Em uma aplicação de transesterificação de reator de biodiesel com aquecedor de PTFE, a superfície não-reativa também evita que o catalisador se acumule ou se degrade no aquecedor. Isto assegura que a reação ocorrerá sem quaisquer manchas quentes locais ou catálise indesejada. O aquecedor à prova de corrosão permite a produção contínua e sem tempo de inatividade para limpeza ou substituição de elementos de aquecimento metálicos com defeito.

Processamento de matéria-prima viscosa e prevenção de saponificação
A mistura de óleos ou gorduras com metanol pode ser bastante viscosa antes da reação atingir a temperatura de trabalho, especialmente se utilizar óleo de cozinha residual ou gorduras animais com alto nível de saturação. O projeto físico dos aquecedores de PTFE foi projetado para suportar a carga mecânica de agitação em fluidos viscosos, como bainhas-para serviço pesado e flanges de montagem reforçadas. A superfície lisa de PTFE de baixo atrito também minimiza a aderência de resíduos pegajosos da matéria-prima.

Dica de processo: Deve-se manter agitação suficiente durante o aquecimento para evitar saponificação localizada na superfície do aquecedor. A má mistura pode criar concentrações locais significativas de catalisador cáustico ao redor da bainha do aquecedor que podem reagir com ácidos graxos livres para formar depósitos de sabão. Embora o próprio PTFE não catalise a saponificação, camadas de sabão podem, no entanto, formar-se como resultado de uma reação puramente química. O risco pode ser evitado usando o tipo correto de agitador (por exemplo, turbina de pás inclinadas ou impulsor de âncora) e colocando o aquecedor fora de zonas estagnadas. Se ocorrer acúmulo-de sabão, as qualidades-antiaderentes do PTFE facilitam a limpeza do que em superfícies metálicas.

Desempenho Técnico e Limites Operacionais
O PTFE possui alta resistência contra hidróxido de potássio e solução de hidróxido de sódio em temperaturas de até 110 graus e metanol em ponto de ebulição (65 graus). Como a transesterificação do biodiesel é normalmente realizada a 60-70 graus, os aquecedores de PTFE estão dentro da faixa de temperatura segura. Para procedimentos que empregam etanol em vez de metanol (ponto de ebulição de 78 graus) ou aqueles que exigem temperaturas mais altas (por exemplo,. 80-90 graus para algumas etapas de pré--tratamento de matéria-prima), o PTFE permanece totalmente apropriado, desde que as temperaturas não excedam 110 graus.

Outra vantagem na produção de biodiesel é que os aquecedores de PTFE são imunes à corrosão galvânica (corrosão que pode ocorrer quando diferentes metais estão presentes no reator, por exemplo, um recipiente de aço inoxidável com serpentina de aquecimento de cobre). O PTFE é um isolante elétrico, portanto nenhum par galvânico é gerado e esse modo de falha é completamente removido.

Condição operacional Compatibilidade com PTFE
1% p/p KOH em metanol (65oC)Excelente Excelente Hidróxido de sódio em metanol (1% p/p, 70 graus)
Combinação de óleo vegetal/metanol, 60 graus Excelente (sem inchaço)
Ácidos graxos cáusticos + livres localizados Bom PTFE é resistente, porém a saponificação pode ocorrer em líquidos a granel
Resumo
Os aquecedores de PTFE oferecem uma solução de aquecimento duradoura e de baixa manutenção para o ambiente químico hostil da transesterificação do biodiesel. Esses aquecedores podem suportar soluções metanólicas quentes de KOH e NaOH, não lixiviam íons metálicos e não causam deterioração do catalisador, mantendo assim condições de reação consistentes e ótima qualidade do produto. A produção de combustível renovável requer equipamentos duráveis ​​e resistentes à corrosão-e os aquecedores de imersão de PTFE estão à altura da tarefa, mesmo em operações de biodiesel de pequena, média e escala piloto.