{"id":8419,"date":"2022-01-14T04:09:39","date_gmt":"2022-01-14T04:09:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.jalonzeolite.com\/?p=8419"},"modified":"2022-01-19T07:51:27","modified_gmt":"2022-01-19T07:51:27","slug":"the-design-of-molecular-sieve-adsorbent-bed-for-ethanol-dehydration","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.jalonzeolite.com\/de\/the-design-of-molecular-sieve-adsorbent-bed-for-ethanol-dehydration\/","title":{"rendered":"Entwurf eines Molekularsieb-Adsorptionsbetts f\u00fcr die Ethanol-Dehydratisierung"},"content":{"rendered":"

F\u00fcr Gase und Fl\u00fcssigkeiten ist ein Molekularsieb ein ausgezeichneter Absorber. Die Aktivierung von Molekularsieben mit einem bestimmten Design hilft zahlreichen Systemen, unerw\u00fcnschte gasf\u00f6rmige oder fl\u00fcssige Verunreinigungen wirksam zu entfernen. Es kann auch Gase oder Fl\u00fcssigkeiten in Molek\u00fclgr\u00f6\u00dfengruppen trennen. Bei der Destillation von Ethanol oberhalb der azeotropen Schwelle von 95,6 Volumenprozent spielt das Molekularsieb eine wichtige Rolle. Durch den Einsatz von synthetische Molekularsiebe<\/a>Das Verfahren zur Ethanolentw\u00e4sserung kann nun mit verbesserter Technologie \u00fcber diese azeotrope Grenze hinaus durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n\n\n\n

Wir werden die detaillierte Analyse der Entw\u00fcrfe des Molekularsieb-Adsorptionsbetts f\u00fcr die Dehydratisierung von Ethanol durcharbeiten. Legen wir los!<\/p>\n\n\n\n

Die Verwendung eines Molekularsiebbetts bei der Ethanol-Dehydratisierung<\/h2>\n\n\n\n
\"Leerer
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Was ist ein Molekularsiebbett?<\/h3>\n\n\n\n
\"3D-Was-Bilder\"
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die K\u00fcnstliche Zeolith-Stoffe<\/a> L\u00f6cher von exakter und homogener Form und Gr\u00f6\u00dfe werden als Molekularsiebe bezeichnet. Dadurch k\u00f6nnen sie Gase und Fl\u00fcssigkeiten je nach Molek\u00fclgr\u00f6\u00dfe und Durchl\u00e4ssigkeitspr\u00e4ferenz adsorbieren. Zeolithe sind hochdurchl\u00e4ssige kristalline Feststoffe, die in der Natur vorkommen und zur chemischen Familie der Aluminosilikate geh\u00f6ren.<\/p>\n\n\n\n

3A, 4A, 5A und 13X sind die vier wichtigsten Klassifizierungen der Molekularsiebe. Die Porengr\u00f6\u00dfe des Molekularsiebs wird durch den Typ bestimmt, der sich nach der synthetischen Version des Molek\u00fcls richtet. Die Funktionsweise eines Molekularsiebs besteht darin, dass es Gas- oder Fl\u00fcssigkeitsmolek\u00fcle l\u00f6st, die kleiner sind als der funktionale Durchmesser seiner Poren, und Molek\u00fcle zur\u00fcckweist, die gr\u00f6\u00dfer als die L\u00f6cher sind.<\/p>\n\n\n\n

Welche Funktion hat das Molekularsieb bei der Ethanol-Dehydratisierung?<\/h3>\n\n\n\n
\"Fragezeichen\"
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bei der herk\u00f6mmlichen Ethanoldestillation kann nur ein Reinheitsgrad von etwa 96 Prozent Ethanol erreicht werden, wobei die restlichen 4 Prozent Wasser sind, das durch das Azeotrop entsteht, wenn es mit Wasser kombiniert wird. Um als Kraftstoffqualit\u00e4t zu gelten, muss Ethanol auf mindestens 99,9% dehydriert werden. Um diesen Reinheitsgrad zu erreichen, wird ein 3A-Molekularsieb verwendet, das speziell mit \u00d6ffnungen in der Gr\u00f6\u00dfe von 3 Angstr\u00f6m konstruiert ist, um die Wassermolek\u00fcle zu adsorbieren, w\u00e4hrend die gr\u00f6\u00dferen Ethanolmolek\u00fcle zur\u00fcckgewiesen werden. Dieses effizientes Verfahren<\/a> dehydriert Ethanol auf den erforderlichen Reinheitsgrad, so dass es als kraftstofftauglich bezeichnet werden kann, da es keine Konkurrenz zur Sorption gibt.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4hrend der Produktionsverfahren<\/a>wird der Durchmesser der Poren in beiden Molekularsiebpartikeln sorgf\u00e4ltig \u00fcberwacht. Um die Gr\u00f6\u00dfe der Poren\u00f6ffnung zu kontrollieren, k\u00f6nnen Natrium-, Kalzium- und Kaliumionen innerhalb der Partikel ausgetauscht werden. Dadurch k\u00f6nnen Gas- und Fl\u00fcssigkeitsmolek\u00fcle bevorzugt adsorbiert werden. Stellen Sie sich ein Parkhaus vor: Ihr Fahrzeug ist drei Meter hoch, aber die Garagen\u00fcberdachung ist nur 1,80 Meter hoch. Sie werden Ihr Auto nicht in die Garage hineinbekommen, egal wie sehr Sie sich anstrengen. Die Adsorption von Partikeln in den \u00d6ffnungen eines Molekularsiebs funktioniert nach demselben Prinzip.<\/p>\n\n\n\n

G\u00e4ngige Arten von Molekularsieben f\u00fcr die Ethanoldehydratisierung<\/h2>\n\n\n\n
\"Blaue
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Bei einer Vielzahl von kommerziellen und lebensmitteltechnischen Anwendungen erfordert das Molekularsieb-Dehydratisierungsverfahren einen hohen Reinheitsgrad. Der effektivste Molekularsiebtyp f\u00fcr die Ethanoltrocknung ist Typ 3A. Der hydratisierte Ethanoldampf wird w\u00e4hrend des Ethanoltrocknungsverfahrens \u00fcber das Molekularsiebbett geleitet. Das Wasser wird von den Poren des Adsorptionsmittels absorbiert, w\u00e4hrend die D\u00e4mpfe im ersten Schritt durch das Siebbett wandern. Der Adsorptionsvorgang wird so lange fortgesetzt, bis die wahrscheinliche Wasseradsorption der D\u00e4mpfe erreicht oder das Molekularsieb ges\u00e4ttigt ist.<\/p>\n\n\n\n

Das Wasser wird vom feuchten Ethanoldampf auf das aktivierte Molekularsieb \u00fcber einen Bereich oder eine Region \u00fcbertragen, in der der Feuchtigkeitsgehalt vom Eingang zum Ausgang reduziert wird. Diese Haupt\u00fcbergangszone hat ein aktives Bett f\u00fcr den Dehydratationstransit und ein weiteres f\u00fcr die Regeneration. Einsatz von leistungsstarken Gates und Automatisierung<\/a>wird die Bewegung von einem Bett zum n\u00e4chsten gehandhabt und gesteuert. Reines Ethanol kann als Kraftstoff f\u00fcr Kraftfahrzeuge und andere Zwecke verwendet werden, nachdem es mit Molekularsieben entw\u00e4ssert wurde.<\/p>\n\n\n\n

Wie viel Molekularsieb sollten Sie verwenden? <\/h2>\n\n\n\n
\"Alte
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Trocknungsf\u00e4higkeit der Molekularsiebe betr\u00e4gt etwa 20% bis 25% ihrer eigenen Masse. F\u00fcr das Trocknungsverfahren sch\u00fcttet man Molekularsiebe in einer Menge, die dem 3- bis 4-fachen der zu erwartenden Menge an organischem L\u00f6sungsmittel entspricht, und wirbelt es gelegentlich f\u00fcr etwa 24 Stunden durch. <\/p>\n\n\n\n

Die effektivste Konstruktion eines Molekularsiebbetts f\u00fcr die Ethanoldehydratisierung<\/h2>\n\n\n\n
\"Designgasthaus
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Der Aufbau und die Funktion eines Molekularsiebs werden von einer Reihe von Faktoren beeinflusst. Die Adsorptionskapazit\u00e4t eines Schadstoffs wird durch seine funktionelle Temperatur und seinen Partialdruck sowie durch die Art des Molekularsiebs bestimmt (3A, 4A, 5A, 13X). Die Begrenzungen der Durchflussrate und des Druckabfalls sind in Verbindung mit dem Adsorptionsvolumen entscheidend f\u00fcr die Bestimmung des besten Str\u00f6mungsmusters, der Kinetik des Gewichts\u00fcbergangs und, als Anhang, des Beh\u00e4lterdesigns.<\/p>\n\n\n\n

Die Gr\u00f6\u00dfe der Beh\u00e4lter wird auch durch die Porengr\u00f6\u00dfe des Molekularsiebs und die Anordnung des Bettes (je nach Dicke des Adsorptionsmittels aus Riesengranulat, kleinen Granulaten oder einem geteilten Bett) beeinflusst. Der Druckabfall und die Str\u00f6mungsdispersion sowie die erforderliche Regenerationsaktivit\u00e4t werden durch das gew\u00e4hlte Verh\u00e4ltnis von Durchmesser zu H\u00f6he beeinflusst.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt zwei Gestaltungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Entw\u00e4sserungskomponente<\/a>Integrierte oder eigenst\u00e4ndige Konzepte, je nach den Parametern des wasserhaltigen Ethanol-Rohstoffs und der Verf\u00fcgbarkeit einer Alkohol-Destillationsanlage.<\/p>\n\n\n\n

1. Integrierter Entwurf<\/h3>\n\n\n\n
\"Integriertes
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Integrierte Dampftrocknungsanlagen sind an ein Destillationssystem angeschlossen und nehmen wasserhaltigen Ethanoldampf direkt aus dem Rektifikationsturm auf. Der Regenerationsstrom, der auch als Sp\u00fclstrom bezeichnet wird, wird zur Ethanolr\u00fcckgewinnung wieder in die Destillation eingeleitet.<\/p>\n\n\n\n

Im Vergleich zu ungekoppelten Einheiten sind die wichtigsten Nutzen des integrierten Systems<\/a> ist eine signifikante Reduzierung des Energieeinsatzes. Vogelbuschs innovative, energieeffiziente W\u00e4rmeintegration der Trocknung mit Destillations-\/Rektifikations-\/Eindampfanlagen reduziert die Betriebskosten erheblich.<\/p>\n\n\n\n

Der geringste Druck von 0,5 bar ist f\u00fcr die Einspeisung erforderlich.<\/p>\n\n\n\n

2. Eigenst\u00e4ndiges Design<\/h3>\n\n\n\n
\"Assorted
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Fl\u00fcssiges wasserhaltiges Ethanol aus der Lagerhaltung wird mit Hilfe einer eigenst\u00e4ndigen Fl\u00fcssigkeitszufuhr getrocknet Trocknungsanlage<\/a>. In einer kleinen Recyclings\u00e4ule wird das wasserhaltige Ethanol verdampft. Der Regenerationskanal, der auch als Sp\u00fclstrom bezeichnet wird, wird zur Ethanolextraktion in die Recyclingkammer geleitet.<\/p>\n\n\n\n

Eine geeignete Auslegung der W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung unter Ber\u00fccksichtigung der Rohstoff- und Betriebsparameter senkt den Stromverbrauch der Ethanoltrocknungskammer.<\/p>\n\n\n\n

Das Prinzip des Verfahrens<\/h3>\n\n\n\n
\"Assortierte
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Adsorptionstechnik, die bei der Molekularsieb-Dehydratisierung eingesetzt wird, verwendet synthetischer Zeolith<\/a>eine spr\u00f6de Substanz mit hoher Porosit\u00e4t. Die Methode basiert auf der Tatsache, dass sich die Anziehungskraft des Zeoliths auf Wasser mit dem Druck \u00e4ndert. Die Wasserpackung des Zeoliths wird durch den Partialdruck des Wassers im Eingang bestimmt, der durch \u00c4nderung der Kraft ver\u00e4ndert werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Das Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA)<\/h3>\n\n\n\n
\"PSA-Verfahrensanlage\"
Quelle:Pinterest<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Es findet keine Kondensation statt, da das Molekularsiebbett mit \u00fcberhitztem Dampf beschickt wird. Der Ethanoldampf str\u00f6mt durch das Bett, w\u00e4hrend der Dampf in den \u00d6ffnungen des Zeoliths absorbiert wird.<\/p>\n\n\n\n

Wenn das Molekularsiebbett mit Wasser durchtr\u00e4nkt ist und ein Bruch bevorsteht, muss es reaktiviert werden: Das Wasser wird von der Oberfl\u00e4che des Zeoliths entfernt, indem der auf ihn ausge\u00fcbte Druck verringert wird.<\/p>\n\n\n\n

A Druckwechseladsorption<\/a> wird eine Anlage mit zwei Molekularsiebbetten verwendet, um eine konstante Produktion zu erreichen. Ein Bett wird dehydriert, w\u00e4hrend das andere unter Vakuum regeneriert wird. Der Druck im Bett wird w\u00e4hrend der Aktivierung reduziert, und das desorbierte Wasser wird zusammen mit den D\u00e4mpfen aus dem anderen Trocknungsbett aus dem Bett herausgeschleudert. Dieser Sp\u00fcl- oder Regenerationskanal wird dann zerflie\u00dfen gelassen und zur Ethanolextraktion in die Brennerei gepumpt.<\/p>\n\n\n\n

Das gesamte Verfahren ist automatisiert.<\/p>\n\n\n\n

Wie man Dehydrierungsger\u00e4te besser funktionieren l\u00e4sst<\/h2>\n\n\n\n
\"Fragezeichen
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Verbesserung des Molekularsiebverfahrens<\/h3>\n\n\n\n
\"Blauer
Quelle:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n