Fouling of heat transfer surfaces with biobased feedstocks

Abstract

Aim for the thesis work was to study relative fouling tendency of different crude tall oil and tall oil pitch samples on heat transfer surface with a commercially available fouling tester. Further, the aim was to identify components and compounds causing fouling from different feeds.

Studied feeds consisted of different crude tall oil and tall oil pitch batches sourced from different suppliers and further processed samples from previous.

Test runs were conducted mainly with two different flow speeds, while keeping other variables (inlet temperature, heater set temperature, pressure) constant. Additionally, different heater rod set temperatures effect to fouling resistance development speed was studied with individual samples.

Foulant deposits generated during test runs were analysed with IR and EDS to identify components causing the fouling. The monitored outlet temperature drop was used to calculate fouling resistance values, which was used to compare test samples fouling tendency.

During the work it could be verified that processing of samples is a feasible way to reduce heat transfer surface fouling. Further it could be demonstrated that the layer creating the most of the fouling resistance was a loosely attached gel-like layer that was easy to remove.

Diplomityön tavoitteena oli tutkia eri mäntyöljy- ja mäntyöljypikinäytteiden keskinäistä suhteellista likaavuutta lämmönsiirtimen lämpöpinnoilla kaupallisen likaantumistutkimuslaitteen avulla. Näytteiden keskinäisen suhteellisen likaavuuden lisäksi tavoite oli analysoida ja tunnistaa likaavuutta aiheuttavat komponentit tai yhdisteet eri syöttöaineiden osalta.

Syöttöaineina likaantuvuustesteissä käytettiin eri lähteistä hankittuja mäntyöljy- ja mäntyöljypikieriä, sekä näistä eristä eri tavoin pidemmälle prosessoituja näytteitä.

Koeajot suoritettiin pääasiassa kahdella eri virtausnopeudella pyrkien pitämään muut muuttujat (Sisäänmenolämpötila, lämmityssauvan asetuslämpötila, paine) vakioituina. Lisäksi tutkittiin eri virtausnopeuden ja asetuslämpötilan vaikutusta likaavuuteen valikoi-tujen yksittäisten näytteiden avulla.

Koeajojen aikana saadut likakakut analysoitiin IR ja EDS menetelmillä likaantumisen alkulähteen selvittämiseksi. Koeajon aikana mitatun ulostulolämpötilan laskun avulla voitiin laskea likaantumisvastukselle numeraalisia arvoja ja näiden perusteella arvioida näytteiden keskinäistä likaavuutta.

Työn kuluessa voitiin vahvistaa näytteiden prosessoinnilla olevan merkittävä kuumien pintojen likaantumista hidastava vaikutus. Edelleen voitiin osoittaa että merkittävin likaantumisvastusta aiheuttava likakerros on kuumalle pinnalle syntyvä helposti irtoava geelimäinen kerros.