Zeichnung und Erklärung
Geschrieben von Ulrich extra vergine am 04. Mai 2009 01:12:37:
Als Antwort auf: Das Fließbild können wir Dir schon machen geschrieben von Werner am 03. Mai 2009 11:40:26:
Hi,
also erstmal die Zeichnung.
Am Anfang ein Mischbehälter, wo Alkohol (hier Methanol) und die Triglyceride grob emulgiert werden.
Der Alkohol wird in erheblichem Stoffmengenüberschuss zugesetzt und am Ende größtenteils zurückgewonnen.
Dann kommt die Speisepumpe. Über ein (eingebautes) Überströmventil kann der Ausgangsdruck frei eingestellt werden; durch die Überströmverluste erfolgt dabei auch noch eine geringfügige Aufwärmung der Edukte.
Wenn es tatsächlich die Plungerpumpe aus einem (Heißwasser-) Hochdruckreiniger wird, ist am Ausgang oft sogar schon ein passender Druckschwingungsdämpfer vorhanden; falls nicht ist ggf. eine druckstoßarme Zahnradpumpe (Hydraulikpumpe) doch die bessere Wahl.
Was die Pöl- und Alkoholbeständigkeit der Pumpe angeht, da lassen sich ggf. die EPDM-Dichtungen durch NBR-Kautschuk ersetzen, das ist recht beständig. Die Stopfbuchsen der Plunger sind sowieso (bei meiner Pumpe) aus irgendeinem Fasermaterial, und die haben schon hunderte Liter Pöl gesehen.
Dann kommt im Fließbild die Vorwärmung, wahrscheinlich über einen Gleichstrom-Parallelrohr-Wärmetauscher. (Hierfür hatte ich an zwei über die Länge verschweißte Ermeto-Rohre gedacht)
Gleichstrom deshalb, weil das Produkt im Rückstrom nicht zu sehr heruntergekühlt werden soll. (Ein passend berechneter Gegenstrom-WT wäre wohl von der Baugröße kleiner, aber beim Gleichstrom-WT muss die Rohrlänge nicht ganz genau passend sein, um am Ende die mittlere Temperatur halbwegs zu treffen)
Jetzt der Reaktorbehälter, ich dachte an ein Rohr geeigneten Materials, Durchmesser ca. 50...80mm und Länge passend, dass der Inhalt ca. ein bis drei Liter hat.
Den Reaktor möchte ich induktiv elektrisch über den Mantel beheizen; damit habe ich viel Erfahrung, und das ist für mich die einfachste und billigste Variante.
(Ein modifizierter Frequenzumrichter kann dafür herhalten und ich benötige keine speziell angefertigten Heizelemente)
Die Heizleistung muss ca. 15 Kilowatt betragen, um einen Massenstrom von ca. zwei bis drei kg je Minute um die 130 K zu erwärmen und gewisse Verluste zu decken. (Wärmekapazität ca. 2...2,5 kJ/(kg*K) )
Nach dem Reaktor dann die Entspannung in einer einstellbaren Drossel. 180°C/100Bar sollten ausreichen, um den größten Teil des Alkohols aus dem Stoffgemisch adiabat zu verdampfen. Daher auch kein Gegenstrom-WT am Anfang, damit es am Ende nicht zu kalt wird..
Und ein Mini-Destillationsturm, wo oben das Methanol abgezogen und kondensiert wird. Ggf. Füllung mit Stahlwolle, um Flüssigkeitsnebel niederzuschlagen und eine etwas bessere Trennung zu erhalten.
Die Produkte sind Pflanzenöl, Pflanzenöl-Ester, Restalkohol und Glycerin. Ggf. noch Crackgase und Kohle, falls der Ölfilm irgendwo zu heiß wird...
Das Ganze habe ich mir übrigens nicht selbst ausgedacht; zur Biodiesel-Umesterung mit überkritischen Alkoholen gibt es bereits einige Veröffentlichungen.
Ich möchte mich allerdings mit einer unvollständigen Umesterung begnügen, wobei alle freien Fettsäuren verestert werden und eine erhebliche Viskositätsabsenkung einhergeht. Falls das Verfahren sehr gut klappt, spricht auch nichts dagegen, die die Umesterung zweistufig (bzw. den Batch ein zweites mal durchpumpen) durchzuführen, damit sollte sich eine so gut wie vollständige Umesterung durchführen lassen.
Die größten Bedenken habe ich beim Reaktorbehälter, was die nötige Verweilzeit (und damit das Volumen) und die Konstruktion angeht. Und ggf. beim adiabaten Verdampfen, weil 180°C doch gut unter der kritischen Temperatur des reinen Alkohols ist. Wenn der nötige Alkoholanteil im Gemisch also zu hoch wird, müsste man den Wärmetauscher kürzen, und stärker zuheizen.
Das Ganze darf natürlich nichts kosten...
Viele Grüße,
Ulrich