Sélection des pompes dans les usines de biodiesel
Une usine de biodiesel traite une large gamme de types de fluides dans ses opérations unitaires, depuis les alcools à faible viscosité jusqu'aux huiles végétales visqueuses et aux flux denses de coproduit glycérol. Le choix de la technologie de pompe appropriée pour chaque service est une décision d'ingénierie pratique ayant des conséquences directes sur la qualité de la séparation de phase, la conformité aux spécifications du produit et la sécurité de l'exploitation.
Pompes centrifuges
Selon le guide de production de biodiesel NREL de 2004, les pompes centrifuges étaient décrites comme le type de pompe le plus courant dans l'industrie chimique. Leurs principaux composants comprennent un arbre, un accouplement, des paliers, un joint d'arbre, une roue et une volute. La roue augmente l'énergie cinétique du liquide, et la volute convertit cette énergie cinétique en pression. Une limitation connue dans le service biodiesel est le cisaillement du fluide : le cisaillement généré par une pompe centrifuge peut créer des problèmes d'émulsion dans le flux de produit sortant du réacteur, où les esters méthyliques et le glycérol ne sont que partiellement séparés. Des conditions d'aspiration inadéquates peuvent provoquer une cavitation et des performances instables. Une perturbation de pression ou de débit n'est pas, en elle-même, un diagnostic complet, les restrictions d'aspiration, les propriétés du fluide, les conditions de fonctionnement et les exigences de la pompe doivent être évaluées.
Pompes à déplacement positif
Les conceptions à déplacement positif déplacent le liquide en enfermant et en déplaçant des volumes de manière répétée. Les pompes à engrenages et à lobes sont des exemples abordés dans le guide de production. Leur adéquation dépend de la viscosité, des matières solides, de l'usure, de la pression et de la sensibilité au cisaillement. Certaines conceptions sont utiles pour les flux visqueux ou sensibles au cisaillement, mais le déplacement positif ne garantit pas un faible cisaillement ni l'absence de cavitation. Les fuites internes, souvent appelées glissement, peuvent affecter le débit fourni, en particulier avec les liquides à faible viscosité. La sélection requiert la courbe de pompe réelle et les exigences de service plutôt qu'un classement universel des familles de pompes.
Propriétés des fluides et adéquation au service
Les huiles végétales ont des viscosités nettement plus élevées que leurs esters méthyliques correspondants, et cette différence de viscosité est l'une des raisons techniques importantes pour lesquelles la transestérification est réalisée : les viscosités des EMAG résultants sont beaucoup plus proches de celles du pétrodiesel, tandis que les carburants à haute viscosité provoquent une mauvaise injection de carburant et la formation de dépôts dans les moteurs diesel. Le glycérol, coproduit de la transestérification, présente des caractéristiques d'écoulement différentes de celles de la phase ester et les deux ne se mélangent pas facilement, une séparation que les opérateurs peuvent observer directement sous forme de deux couches distinctes après la réaction. Le méthanol, en revanche, est un liquide à faible viscosité et hautement inflammable qui ne doit jamais entrer en contact avec la peau ou les yeux, car il peut être facilement absorbé et provoquer de graves effets sur la santé, notamment la cécité.
Rôle des pompes dans la séparation de phase et le contrôle du procédé
Les pompes jouent un rôle clé dans le déplacement des fluides entre les étapes du procédé, réacteur, décanteur ou centrifugeuse, colonne de lavage et stockage. Dans les usines en continu, la mesure et le contrôle du débit sont directement liés au fonctionnement des pompes, avec des débitmètres à pression différentielle et des débitmètres à déplacement positif utilisés à cet effet. La mesure du niveau dans les cuves est également liée aux boucles de contrôle des pompes régissant le chargement ou le soutirage des matières. Les opérateurs doivent être conscients que la densité et la viscosité du fluide peuvent varier selon la matière première, ce qui peut affecter la précision des débitmètres et les performances des pompes, le guide NREL note que les débitmètres à plaque à orifice sont très dépendants de la densité et de la viscosité du liquide mesuré.
Compatibilité des matériaux et vigilance opérationnelle
La compatibilité englobe les joints, les garnitures et tous les composants de la pompe en contact avec le fluide. Une affirmation générale selon laquelle les matériaux modernes sont compatibles, ou un ancien tableau de variation en pourcentage pour un échantillon de polymère, n'établit pas l'aptitude d'un joint installé. La formulation réelle de l'élastomère, le mélange de carburant, les contaminants, la température et les conditions mécaniques sont déterminants. Le guide NREL aborde les préoccupations liées à l'oxydation en lien avec les métaux et aux dépôts, ainsi que la capacité du biodiesel à mobiliser les dépôts existants. Ces observations justifient de vérifier l'ensemble du service avec le fournisseur d'équipement, elles ne font pas d'un nom de matériau ou d'une date de fabrication une approbation universelle de compatibilité.