에탄올 탈수를 위한 분자체 흡착층의 설계

기체 및 액체의 경우 분자체는 우수한 흡수제입니다. 독특한 디자인의 분자체를 활성화하면 원치 않는 가스 또는 액체 오염 물질을 효과적으로 제거하는 데 많은 시스템이 도움이 됩니다. 또한 기체나 액체를 분자 크기 그룹으로 분리할 수도 있습니다. 95.6% 부피의 공비 임계값 이상의 에탄올 증류에서 분자체가 중요한 역할을 합니다. 의 사용으로 합성 분자체, 에탄올 탈수 절차는 이제 이 공비 한계보다 더 향상된 기술로 수행될 수 있습니다.

우리는 에탄올 탈수를 위한 분자체 흡착층의 설계에 대한 상세한 분석을 통해 작업할 것입니다. 가자!

에탄올 탈수에서 분자체 층의 사용

분자체 베드 란 무엇입니까?

XNUMXD덴탈의 인공 제올라이트 물질 정확하고 균일한 디자인과 크기의 구멍을 분자체라고 합니다. 이를 통해 분자 크기와 투과성 선호도에 따라 기체와 액체를 흡착할 수 있습니다. 제올라이트는 자연에서 발견되며 알루미노실리케이트 화학 계열에 속하는 투과성이 높은 결정질 고체입니다.

3A, 4A, 5A 및 13X는 분자체의 네 가지 주요 분류입니다. 분자체의 기공 치수는 분자의 합성 버전에 의해 결정되는 유형에 따라 결정됩니다. 분자체는 기공의 기능적 직경보다 작은 기체 또는 액체 분자를 가용화하고 정공보다 큰 분자는 거부함으로써 작동합니다.

에탄올 탈수에서 분자체의 기능은 무엇입니까?

기존의 에탄올 증류는 물과 결합할 때 생성되는 공비혼합물 때문에 약 96%의 에탄올만 순도에 도달할 수 있으며 나머지 4%는 물입니다. 연료 품질로 간주하려면 에탄올을 99.9% 이상 탈수해야 합니다. 3 옹스트롬 크기의 구멍으로 특별히 구성된 3A 분자체는 물 분자를 흡착하는 데 사용되는 반면 더 큰 에탄올 분자는 거부되어 이 정도의 순도를 얻습니다. 이것 효율적인 절차 에탄올을 필요한 순도로 탈수하여 흡착 경쟁이 없어 연료 등급이라고 할 수 있습니다.

시 생산 절차, 분자체의 두 입자에 있는 기공의 직경을 주의 깊게 모니터링합니다. 구멍 구멍의 크기를 제어하기 위해 나트륨, 칼슘 및 칼륨 이온이 입자 내에서 교환될 수 있습니다. 이를 통해 기체 및 액체 분자가 우선적으로 흡착할 수 있습니다. 주차장을 고려하십시오. 차량의 높이는 7피트이지만 차고 지붕의 높이는 6'8인치에 불과합니다. 아무리 애를 써도 차를 차고에 넣을 수 없습니다. 분자체의 구멍에서 입자의 흡착은 동일한 원리로 작동합니다.

에탄올 탈수에 사용되는 분자체의 일반적인 유형

다양한 상업 및 식품 용도에서 분자체 탈수 절차는 높은 순도를 필요로 합니다. 에탄올 건조에 가장 효과적인 분자체 유형은 Type 3A입니다. 수화된 에탄올 증기는 에탄올 탈수 절차 동안 분자체 층을 통해 전달됩니다. 증기가 초기 단계에서 체 베드를 통과할 때 물은 흡착제 디자인의 기공에 의해 흡수됩니다. 증기의 가능한 수분 흡착이 완료되거나 분자체가 포화될 때까지 흡착 절차가 계속됩니다.

물은 수분 함량이 유입에서 유출로 감소되는 영역 또는 영역을 통해 습한 에탄올 증기에서 활성화된 분자체로 전달됩니다. 이 마스터 전환 영역에는 탈수 통과를 위한 활성 베드와 재생용 베드가 있습니다. 강력한 게이트 및 자동화 사용, 한 침대에서 다음 침대로의 움직임을 처리하고 관리합니다. 순수 에탄올은 일단 분자체를 사용하여 탈수되면 자동차 및 기타 용도의 연료로 적용될 수 있습니다.

얼마나 많은 분자체를 사용해야합니까? 

분자체의 건조 능력은 자체 질량의 약 20~25%입니다. 탈수 절차를 위해 예상되는 유기 용매 양의 3~4배에 해당하는 분자체를 붓고 약 24시간 동안 가끔씩 저어줍니다. 

에탄올 탈수를 위한 분자체 베드의 가장 효과적인 디자인

분자체 메커니즘의 디자인과 기능은 여러 요인의 영향을 받습니다. 오염물질의 흡착능력은 기능적 온도와 분압, 그리고 분자체의 종류(3A, 4A, 5A, 13X)에 의해 결정됩니다. 유속 및 압력 감소 제한은 흡착 부피와 함께 최적의 흐름 패턴, 무게 전달 동역학 및 부속 장치에 의한 용기 설계를 결정하는 데 중요합니다.

용기의 크기는 또한 분자체의 기공 치수와 베드 배열(흡착제의 두께에 따라 다르며 거대한 과립, 작은 과립 또는 분할 베드로 구성됨)의 영향을 받습니다. 압력 감소와 흐름 분산, 재생 활동 요구 사항은 선택한 직경 대 높이 비율의 영향을 받습니다.

두 가지가있다 탈수 성분에 대한 설계 가능성: 함수 에탄올 공급원료의 매개변수와 알코올 증류 시설의 가용성을 기반으로 하는 통합 또는 독립형 설계.

1. 통합 디자인

통합 증기 공급 탈수 기계는 증류 시스템에 연결되어 있고 정류탑에서 직접 함수 에탄올 증기를 받아들입니다. 퍼지 스트림이라고도 하는 재생 흐름은 에탄올 회수를 위한 증류에 다시 도입됩니다.

결합되지 않은 유닛과 대조될 때, 가장 중요한 것은 통합 시스템의 이점 에너지 사용량의 상당한 감소입니다. Vogelbusch의 혁신적인 전력 효율 건조 열 통합과 증류/정류/증발 시스템은 운영 비용을 크게 줄입니다.

먹이는 데 최소 0.5barg의 압력이 필요합니다.

2. 독립형 디자인

비축된 함수 에탄올 액체는 독립형 액체 공급을 사용하여 건조됩니다. 건조 장비. 작은 재활용 컬럼에서 함수 에탄올이 증발됩니다. 퍼지 스트림으로도 알려진 재생 채널은 에탄올 추출을 위해 재순환 챔버로 보내집니다.

공급원료 및 유틸리티 매개변수를 고려한 적절한 열 회수 설계는 에탄올 건조 챔버의 전력 소비를 줄입니다.

절차의 원리

분자체 탈수에 사용되는 흡착 기술 합성 제올라이트, 취성, 높은 다공성 물질. 이 방법은 물에 대한 제올라이트의 인력이 압력으로 전환된다는 사실에 기반합니다. 제올라이트의 수분 패킹은 입력에 있는 물의 부분압에 의해 결정되며, 이는 힘을 변경하여 변경될 수 있습니다.

압력 스윙 흡착 절차(PSA)

분자체 베드에 과열 증기가 주입되기 때문에 응축이 발생하지 않습니다. 에탄올 증기는 베드를 통해 흐르고 증기는 제올라이트의 구멍으로 흡수됩니다.

분자체 층이 물로 흠뻑 젖고 틈이 가까우면 재활성화되어야 합니다. 즉, 제올라이트에 가해지는 압력을 낮추어 제올라이트 표면에서 물을 제거합니다.

A 압력 스윙 흡착 XNUMX개의 분자체 베드가 있는 설정은 일정한 생산을 달성하는 데 사용됩니다. 한 침대는 탈수되는 과정에 있고 다른 침대는 진공 상태에서 재생되고 있습니다. 베드 압력은 활성화 내내 감소하고 탈착된 물은 다른 건조 베드의 출력 증기와 함께 베드 밖으로 휘저어 나옵니다. 이 퍼지 또는 재생 채널은 그런 다음 조해되고 에탄올 추출을 위해 증류소로 펌핑됩니다.

전체 절차가 자동화됩니다.

탈수 장치를 더 잘 작동시키는 방법

분자체 절차의 향상

• 흡착 최적화 원칙 XNUMX: 이상적인 온도 및 압력

두 가지 주요 흡착 규칙에 기초한 피할 수 없는 점은 장치가 가능한 최대 압력과 최소 온도에서 작동되어야 한다는 것입니다. 기능에 대한 온도를 선택할 때 이것은 증기 단계 절차라는 점을 염두에 두십시오. 즉, 공급 채널은 어떤 지점에서도 단계를 변경할 수 없습니다. 결과적으로 사용할 수 있는 최저 온도는 무대 전환의 분기점. 시스템이 견딜 수 있는 최대 압력과 접근 가능한 과열도의 양이 메커니즘을 제한합니다.

최대 압력은 컨테이너, 파이프 및 게이트 등급에 따라 결정됩니다. 에탄올/물 용액의 끓는점은 최소 온도를 결정합니다. 대부분의 디자인은 약 95% 에탄올을 포함하는 물/에탄올 공비혼합물을 기반으로 합니다. 실제로, 대부분의 공장은 에탄올 수준이 90%만큼 낮은 공비 혼합물 아래에서 작동합니다. 모든 조합의 실제 끓는점을 확인해야 합니다. 입구 증기 온도는 물질이 증기 단계에 남아 있도록 50°F 또는 10°C의 과열도로 설정해야 합니다.

최대 흡착을 위한 완벽한 매개변수는 이러한 요소를 평가하여 정확히 찾아낼 수 있습니다.

동일한 등온선 접근 방식을 사용하여 재생성을 위한 최대 설정을 계산합니다. 고정된 온도에서 용기에서 얻을 수 있는 최대 진공도를 달성해야 합니다. 작업 능력은 다음과 같이 정의됩니다. 용량의 차이 가능한 가장 높은 압력과 가능한 가장 낮은 압력 사이의 고정된 온도에서

• 흡착 최적화 원칙 XNUMX: 작업 용량

사양 시트는 모든 분자체와 함께 제공되어야 하며 정적 수분 용량을 명시해야 합니다. 모든 결합된 3A 체 비드는 질량 기준으로 18-22%의 물의 정적 용량을 갖기 때문에 실제 작업 용량에 약간의 영향을 미칩니다.

분자체의 고정 부피는 순도의 일반적인 지표로 유용하지만 기능 용량이 가장 성능에 필요한. 트윈 작동 압력, 흡착 및 활성화 사이의 고정 온도에서 분자체의 물 부피의 차이는 작동 용량으로 설명됩니다.

물질 전달 영역은 루프의 흡착 또는 재생 단계 전반에 걸쳐 물이 의식적으로 분자체에서 흡착되거나 용출되는 영역입니다. 가설적으로, 물질 교환 구역은 베드의 직경 전체에 균일하게 이동하는 구형 웨이퍼인 "플러그 흐름"과 같은 모양입니다. 실제로, 증기 분산과 용기 벽의 마찰은 모두 물질 전달 영역을 형성합니다. 분자체 출력을 최대한 활용하려면 적절한 증기 분산을 위해 적절한 분산이 필수적입니다.

작업 능력에 영향을 미치는 요소

1. 지정된 구성 및 압력에서 온도는 지속적으로 증기 단계 유지를 보장해야 합니다. 액체는 비드 외부에 장애물을 생성하기 때문에 XNUMX상 순환에서 결정 접합으로 액체의 물질 전달이 방해를 받습니다. 액체의 표면 장력은 액체 단계로 압축된 후 재증발을 통해 액체 물을 제거하기 어렵다는 것을 증명합니다.
2. 흡입시 증기 분산. 물질 전달 영역의 대칭 및 속도.
3. 고정 온도에서 흡착제 압력과 재생 흡입 사이의 최대 차이를 확인합니다.
4. 3A 분자체의 적절한 크기.
5. 사양 시트와 함께 샘플 평가 인증서를 요청하십시오. 다른 생산자의 분자체 제품을 평가하십시오. 그들은 모두 동일하게 만들어지지 않으므로 동일하게 수행되지 않습니다. 크러시 강도, 마모 능력, 분포하는 입자의 크기 및 기술적 지식과 같은 속성을 확인하십시오.

그 밖에 고려해야 할 사항

기업의 에탄올 생산 절차는 분자체에 크게 의존합니다. 이를 통해 에탄올을 95% 순도에서 약 99.9% 순도로 건조할 수 있으며 이는 연료 첨가제로 사용하는 데 필요합니다. 에탄올 공장의 다른 모든 작업과 마찬가지로 에탄올 탈수 공장의 분자체에는 특별한 주의가 필요합니다. 예방 유지, 작업 절차 중 주의, 비드, 용기 또는 시트에 장기적인 손상을 유발할 수 있는 요인에 대한 지식이 모두 필수적입니다. 최대 XNUMX년의 길고 지속 가능한 수명을 보장하려면 체 비드의 사전 모니터링 및 유지 관리가 필요합니다. 

분자체 비드가 어떻게 탈수되는지 알고 몇 가지 간단한 지침을 따르면 오래 지속되는 데 도움이 됩니다. 이를 염두에 두고 다음 사항을 준수하십시오.

1. 시트/침대가 젖지 않도록 하십시오. 

용기에 들어갈 때와 작동하는 동안 절차 흐름이 도착하여 증기 단계에 머물도록 주의를 기울여야 합니다. 증기가 다시 액체로 응축되면 시스템에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 물질 전달 역학 물이 용기 안팎으로 흘러 작업 용량이 감소하고 비드가 파손될 가능성이 있습니다. 물의 응집력 있는 특성으로 인해 액상 공정 흐름이 에탄올 탈수 베드에 도달하면 물이 각 비드 위에 층을 만들어 액화수에 효과적으로 층을 형성할 수 있습니다. 의도된 순수한 에탄올 제품 스트림에서 증기 단계 오염 물질(물)의 흡착은 액체 물에 덮인 비드에 의해 느려지거나 완전히 방지됩니다.

탈수 절차의 모든 단계에서 액체 단계 분자의 출현을 피하기 위해 50°F의 과열도(응축 온도보다 50°F 이상 높음)로 최대 압력에서 공급 스트림을 달성하고 보존해야 합니다. 이상적인 과열도 온도는 화씨 50°로, 증기가 액체 단계로 되돌아가는 것을 방지할 만큼 충분히 높으면서 용기 내부의 체 비드의 작동 용량을 상당히 감소시키지 않을 만큼 충분히 낮게 유지합니다. 작동 능력은 작동 온도에 비례합니다. 고열 상태에서 비드는 더 낮은 작동 용량을 가지므로 작동 전반에 걸쳐 너무 많은 열도 바람직하지 않습니다. 특히 혹독한 추운 계절 동안 공급 흐름에서 저온 구역이나 제어되지 않는 온도 변화를 방지하기 위해 적절하게 절연된 용기와 파이프를 갖는 것도 중요합니다.

2. 임계 속도 초과 피하기

탈수 장치와 내부의 체 비드를 보호하려면 임계 속도를 피해야 합니다. 공정의 각 기계에는 해를 입히지 않고 견딜 수 있는 최대 압력이 있습니다. 식물의 증기율이 지나치게 높으면 증기 속도가 임계 속도 임계값을 초과하여 비명 또는 높은 음조의 쌕쌕거리는 소리가 날 수 있습니다. 임계 속도를 초과하면 비드가 부서지고 부서져 추가 먼지가 발생하고 주변 장치 탑오프에 대한 요구 사항이 높아지고 일반 작업 용량이 위태로워지며 결국 생산성을 회복하기 위해 완전한 교체가 필요할 수 있습니다.

3. 침대가 튀지 않아야 합니다.

Levi's 팽창을 방지하기 위해 유동화 속도가 각 개별 시스템에서 정의된 대로 초과되지 않도록 베드 내 적절한 속도 조절이 밀접하게 유지되어야 합니다. 비드 직경, 유속, 증기 밀도, 용기 압력 및 유입 스트림 온도는 모두 유동화 속도에 영향을 미칩니다. 비드가 올라가서 증기 거품 위에서 공중에 매달려 있을 때 유동화로 알려진 절차인 리바이스 팽창이 발생합니다. 비드가 유동화되면 서로 갈기 시작하여 심각한 마모, 먼지 및 파손을 일으킬 수 있습니다.

결과적으로, 부서진 구슬은 무게 전달 영역이 베드를 통해 흐르게 하여 불규칙하고 조기 돌파, 나쁜 피드백 나선 및 반복적인 파괴를 초래할 수 있습니다. 즉각적인 유동화 또는 용기 내 체 비드의 실제 튀는 것은 밸브가 막히거나 용기의 부적절한 가압에 의해 유발되는 압력의 빠른 변화에 의해 유도될 수 있습니다. 이것은 흔히 팝코닝으로 알려져 있습니다.

다양한 에탄올 탈수 장치의 기능에 대해 자세히 알아보려면 당사 Jalon과 같은 체 전문가에게 문의하십시오. 그들은 당신이 처음에 분자체에 대해 몰랐던 것을 알아내는 데 도움을 줄 것이며 본질적으로 실수를 하지 않도록 도와줄 것입니다. 적절한 기능을 위한 밸브를 정기적으로 체크하고, 팀 워크샵을 준비하고, 적절한 가압 설정에 대한 지속적인 교육을 촉진하고, 효율성과 성공을 높이기 위한 정기 점검의 이점을 강조합니다.

4. 오염 방지

수용성 포도당 및 퓨젤 오일과 같은 저분자량 탄수화물은 에탄올 탈수 장치의 작동 용량을 크게 변경할 수 있습니다. 탄수화물은 다른 오염 물질을 포함하여 절차 흐름에 남아 있는 수용성 포도당에서 파생된 미셀 조합으로, 그런 다음 침대로 옮겨집니다. 코킹으로 알려진 절차에서 이러한 오염 물질은 분자체 비드의 외부에 부착되어 코크스 또는 탄 탄수화물 코팅을 형성합니다.

코크스는 비드 표면에 어두운 패치로 나타나며 결국 표면 주위에 전체 층을 형성하여 비드를 검게 만들 수 있습니다. 코크스 코팅은 증기가 각 비드 내의 미세 채널에 접근하는 것을 차단하여 물이 분자체 입자에 흡수되는 것을 방지하여 작업 성능과 효율성을 크게 감소시킵니다.

기화기와 탈수 장치 사이에 디미스터 패드 또는 유착 분리기를 설치하는 것은 포도당, 연료 및 기타 불순물과 같은 탄화수소를 줄이는 가장 간단한 방법입니다. 이 필터는 기본적으로 오염 물질을 포착하고 통과하는 증기 흐름을 정화하는 스틸 울 시트입니다. 코크스의 발생을 크게 제한하고 컨테이너 내부의 작동 용량과 중량 이동률을 유지하려면 사전 유지보수 직원이 필터 바닥의 배수구를 검사하고 설치 후 필요에 따라 수리해야 합니다. 

5. pH 수준을 관찰하십시오

3 옹스트롬 분자체(2.8A Molecular Sieve)는 특히 에탄올을 탈수하기 위해 개발되었으며 직경이 약 3.6 옹스트롬인 결정 구멍이 있습니다. 물 분자의 지름이 약 3 옹스트롬이고 에탄올 분자의 지름이 약 XNUMX 옹스트롬임을 고려할 때 이 체는 에탄올 합성에 적합합니다. 물 분자는 XNUMXA 결정을 통과하여 갇힐 수 있지만 에탄올 분자는 너무 커서 흡착하거나 튕겨 나옵니다.

분자체 비드가 높은 pH에 노출되면 이온 교환이 일어나 3A체 결정이 4A 이상의 체 결정으로 전환되어 에탄올 분자가 물 옆에 흡착되고 용량이 감소합니다.

pH가 너무 낮은 공급 스트림에 노출되면 체 비드가 분해되고 응집됩니다. 이온 전달 또는 비드 융합을 방지하려면 최적의 공급 스트림의 pH가 4.5~9.0이어야 합니다. 기술자는 예방 유지보수 중에 황산 또는 가성 소다(수산화나트륨)와 같은 현장 세척 화학 물질이 완전히 헹궈지고 체 용기를 통과하지 못하도록 보장하기 위해 추가 주의를 기울여야 합니다.

히프 라인

분자체는 대부분의 제조 절차의 중심에 있으며 이 게시물에서 볼 수 있듯이 에탄올이 포함된 대부분의 제조 결과물의 순도를 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 분자체 사용의 효율성도 중요하지만 품질도 염두에 두어야 합니다. 시장에 많은 공급자가 있지만, 잘론 지불한 만큼의 품질을 보장합니다. 문의하기 그리고 우리는 분자체의 최고 품질을 제공하는 것을 기쁘게 생각합니다. 우리는 단기 및 장기 요구 사항을 모두 제공할 수 있으므로 시기에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 그리고 더 중요한 것은 우리 제품을 전 세계로 배송한다는 것입니다.