Evaporatori e condensatori di metanolo per biodiesel

Antefatti del caso di studio per il sistema di produzione di biodiesel

A SACOME è stata affidata la progettazione e la fabbricazione di scambiatori di calore per il sistema di produzione di biodiesel proveniente dall’olio di palma. Il nostro cliente era un’azienda di ingegneria del settore con cui collaboriamo attivamente, mettendo a disposizione la nostra esperienza in materia di condensatori ed evaporatori di metanolo e fluidi a base di etanolo:

• Condensatori: la funzione degli scambiatori di calore tubolari era quella di condensare sia il metanolo puro che una miscela in fase vapore (composta da componenti condensabili, come metanolo e acqua, e non condensabili, come l’aria). Inoltre, questa condensazione avviene in condizioni di vuoto. La corretta progettazione termica degli scambiatori di calore è stata un punto critico in questo progetto. Per la condensazione di miscele di gas (e ancor di più in presenza di fasi non condensabili come detto), il processo non avviene in condizioni isotermiche come accade con i componenti puri, rendendo necessaria una calcolazione molto rigorosa da parte dei nostri ingegneri. Inoltre, il nostro reparto tecnico ha consigliato al cliente in ogni caso l’uso del fluido refrigerante più adatto, che fosse l’acqua della torre o soluzioni di glicole.

• Evaporatori: la progettazione del processo di evaporazione doveva tenere conto di diversi dettagli, tra cui il rischio di mist flow (flusso di nebbia) o la difficoltà di ottenere una completa evaporazione.

I nostri esperti in progettazione termica, supportati dalla nostra esperienza nel settore dei processi, insieme al supporto di Heat Transfer Research, Inc. (organizzazione di cui siamo membri dal 1998) hanno reso possibile la realizzazione di una soluzione di ingegneria personalizzata e adattata al processo del nostro cliente.

La soluzione: condensatori ed evaporatori di metanolo

Tenendo conto dei dati di processo, i nostri ingegneri hanno realizzato la progettazione termica per i condensatori e gli evaporatori, verificando in ogni caso diverse alternative, con l’obiettivo di offrire la migliore soluzione ai nostri clienti.

Pertanto, e tenendo presente questo, i punti più importanti considerati nella progettazione degli evaporatori e dei condensatori di metanolo sono descritti di seguito:

• Evaporatori di metanolo: L’evaporazione dell’acqua è uno dei processi termici che richiede una conoscenza più approfondita da parte del progettista. In questo caso, l’evaporazione avviene riscaldando i vapori di metanolo utilizzando vapore acqueo come servizio. I nostri ingegneri hanno optato per un design adeguato per evitare il flusso di nebbia (che può rendere difficile la completa evaporazione del flusso in ingresso) e per un’adeguata sovradimensionamento della portata di processo, assicurando così il raggiungimento della capacità di evaporazione richiesta.

• Condensatori di metanolo: la condensazione non presenta problemi così delicati nel calcolo termico, anche se è importante prestare attenzione alla progettazione nella scelta di una geometria e di una separazione dei deflettori adeguate per garantire un buon drenaggio della condensa ed evitare anche i rischi di vibrazione nell’involucro. A questo proposito, il nostro reparto tecnico utilizza l’ultima versione del software HTRI, che dispone di un modulo specifico per il controllo delle vibrazioni.

Processo di produzione del biodiesel

Il biodiesel è un combustibile biologico prodotto da reazioni chimiche di transesterificazione e esterificazione, a partire da grassi e oli (puri o riciclati) che reagiscono con alcoli a catena corta, come il metanolo o l’etanolo.

Nel corso di questa reazione, il cui passaggio principale avviene in un reattore, vengono elaborati o generati altri prodotti e sottoprodotti, come il glicerolo (utile nell’industria cosmetica), saponi o acque reflue.

Specifiche del biodiesel

Il biodiesel è un combustibile diesel a base di olio vegetale (a volte può essere anche a base di grasso animale) composto da una lunga catena di esteri alcalini.

Può essere utilizzato sia da solo (in questo caso noto come biodiesel B100) che miscelato in qualsiasi proporzione con idrocarburi convenzionali Diesel derivati dalla benzina (in questo caso viene etichettato a seconda del contenuto di biodiesel, cioè B20 per il 20% di contenuto di biodiesel, ecc.)

Nel nostro progetto, i lipidi per la materia prima provenivano dall’olio di palma, anche se il biodiesel può essere ottenuto anche da altri oli vegetali, con o senza uso precedente, come l’olio di colza o di soia.