{"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\/pt\/the-design-of-molecular-sieve-adsorbent-bed-for-ethanol-dehydration\/","title":{"rendered":"A conce\u00e7\u00e3o de um leito de adsorvente de peneira molecular para desidrata\u00e7\u00e3o de etanol"},"content":{"rendered":"

Para gases e l\u00edquidos, uma peneira molecular \u00e9 um excelente absorvente. A ativa\u00e7\u00e3o de crivos moleculares com uma conce\u00e7\u00e3o distinta ajuda numerosos sistemas a remover eficazmente contaminantes indesej\u00e1veis de gases ou l\u00edquidos. Tamb\u00e9m pode separar gases ou l\u00edquidos em grupos de tamanho molecular. Na destila\u00e7\u00e3o de etanol acima do limiar azeotr\u00f3pico de 95,6 por cento do volume, a peneira molecular desempenha um papel significativo. Com a utiliza\u00e7\u00e3o de peneiras moleculares sint\u00e9ticas<\/a>O processo de desidrata\u00e7\u00e3o do etanol pode agora ser conduzido com tecnologia melhorada para al\u00e9m deste limite azeotr\u00f3pico.<\/p>\n\n\n\n

Vamos trabalhar na an\u00e1lise detalhada dos projectos do leito adsorvente de peneira molecular para a desidrata\u00e7\u00e3o do etanol. Vamos a isso!<\/p>\n\n\n\n

O uso de leito de peneira molecular na desidrata\u00e7\u00e3o de etanol<\/h2>\n\n\n\n
\"T\u00fanel
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O que \u00e9 um leito de peneira molecular?<\/h3>\n\n\n\n
\"Imagens
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O Subst\u00e2ncias zeol\u00edticas artificiais<\/a> Os orif\u00edcios de conce\u00e7\u00e3o e dimens\u00e3o exactas e homog\u00e9neas s\u00e3o conhecidos como peneiras moleculares. Isto permite-lhes adsorver gases e l\u00edquidos com base no tamanho da mol\u00e9cula e nas prefer\u00eancias de permeabilidade. As ze\u00f3litas s\u00e3o s\u00f3lidos cristalinos altamente perme\u00e1veis que se encontram na natureza e pertencem \u00e0 fam\u00edlia qu\u00edmica dos aluminossilicatos.<\/p>\n\n\n\n

3A, 4A, 5A e 13X s\u00e3o as quatro principais classifica\u00e7\u00f5es dos crivos moleculares. A dimens\u00e3o dos poros do crivo molecular \u00e9 determinada pelo tipo, que \u00e9 determinado pela vers\u00e3o sint\u00e9tica da mol\u00e9cula. Um crivo molecular funciona solubilizando as mol\u00e9culas de g\u00e1s ou de l\u00edquido mais pequenas do que o di\u00e2metro funcional dos seus poros e rejeitando as mol\u00e9culas maiores do que os orif\u00edcios.<\/p>\n\n\n\n

Qual \u00e9 a fun\u00e7\u00e3o da peneira molecular na desidrata\u00e7\u00e3o do etanol?<\/h3>\n\n\n\n
\"Ponto
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A destila\u00e7\u00e3o convencional do etanol s\u00f3 pode atingir uma pureza de cerca de 96% de etanol, sendo os 4% residuais \u00e1gua, devido ao aze\u00f3tropo gerado quando \u00e9 combinado com \u00e1gua. Para ser considerado combust\u00edvel de qualidade, o etanol deve ser desidratado a pelo menos 99,9%. Para atingir este grau de pureza, \u00e9 utilizada uma peneira molecular 3A, constru\u00edda especificamente com aberturas de 3 Angstrom, para adsorver as mol\u00e9culas de \u00e1gua, enquanto as mol\u00e9culas maiores de etanol s\u00e3o rejeitadas. Este procedimento eficaz<\/a> desidrata o etanol at\u00e9 ao grau de pureza necess\u00e1rio para que possa ser designado como \"fuel grade\", uma vez que n\u00e3o existe rivalidade na sor\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Durante o processo de produ\u00e7\u00e3o<\/a>Para controlar o tamanho da abertura dos poros em ambas as part\u00edculas de peneiras moleculares, o di\u00e2metro dos poros \u00e9 cuidadosamente monitorizado. Para controlar o tamanho da abertura dos poros, os i\u00f5es de s\u00f3dio, c\u00e1lcio e pot\u00e1ssio podem ser trocados dentro das part\u00edculas. Isto permite que as mol\u00e9culas de g\u00e1s e de l\u00edquido se adsorvam preferencialmente. Considere uma garagem de estacionamento: o seu ve\u00edculo tem 1,80 m de altura, mas o teto da garagem tem apenas 1,80 m de altura. Por muito que tente, n\u00e3o conseguir\u00e1 meter o seu carro na garagem. A adsor\u00e7\u00e3o de part\u00edculas nas aberturas de uma peneira molecular funciona segundo o mesmo princ\u00edpio.<\/p>\n\n\n\n

Tipos comuns de peneira molecular usados para desidrata\u00e7\u00e3o de etanol<\/h2>\n\n\n\n
\"Contentores
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Numa variedade de utiliza\u00e7\u00f5es comerciais e alimentares, o procedimento de desidrata\u00e7\u00e3o por peneira molecular exige um elevado grau de pureza. O tipo mais eficaz de peneira molecular para secar o etanol \u00e9 o Tipo 3A. O vapor de etanol hidratado \u00e9 encaminhado atrav\u00e9s do leito da peneira molecular durante o procedimento de desidrata\u00e7\u00e3o do etanol. A \u00e1gua \u00e9 absorvida pelos poros do desenho do adsorvente \u00e0 medida que os vapores percorrem o leito do crivo na fase inicial. O procedimento de adsor\u00e7\u00e3o continua at\u00e9 que a prov\u00e1vel adsor\u00e7\u00e3o de \u00e1gua dos vapores esteja conclu\u00edda ou a peneira molecular esteja saturada.<\/p>\n\n\n\n

A \u00e1gua \u00e9 transferida do vapor h\u00famido de etanol para o crivo molecular ativado atrav\u00e9s de uma \u00e1rea ou regi\u00e3o onde o teor de humidade \u00e9 reduzido da entrada para a sa\u00edda. Esta zona de transi\u00e7\u00e3o principal tem um leito ativo para o tr\u00e2nsito de desidrata\u00e7\u00e3o e outro para a regenera\u00e7\u00e3o. Utiliza\u00e7\u00e3o de port\u00f5es potentes e automatiza\u00e7\u00e3o<\/a>O etanol puro pode ser aplicado como combust\u00edvel em ve\u00edculos autom\u00f3veis e noutras utiliza\u00e7\u00f5es, uma vez desidratado atrav\u00e9s de peneiras moleculares. O etanol puro pode ser aplicado como combust\u00edvel no sector autom\u00f3vel e noutras utiliza\u00e7\u00f5es, depois de ter sido desidratado utilizando peneiras moleculares.<\/p>\n\n\n\n

Que quantidade de crivo molecular deve ser utilizada <\/h2>\n\n\n\n
\"M\u00e1quina
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A capacidade de secagem dos crivos moleculares \u00e9 de cerca de 20% a 25% da sua pr\u00f3pria massa. Para o procedimento de desidrata\u00e7\u00e3o, deitar peneiras moleculares iguais a 3 a 4 vezes a quantidade prevista de solvente org\u00e2nico e agitar ocasionalmente durante cerca de 24 horas. <\/p>\n\n\n\n

O projeto mais eficaz de leito de peneira molecular para desidrata\u00e7\u00e3o de etanol<\/h2>\n\n\n\n
\"Livro
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A conce\u00e7\u00e3o e o funcionamento de um mecanismo de peneira molecular s\u00e3o influenciados por uma s\u00e9rie de factores. A capacidade de adsor\u00e7\u00e3o de um contaminante \u00e9 determinada pela sua temperatura funcional e press\u00e3o parcial, bem como pelo tipo de peneira molecular (3A, 4A, 5A, 13X). As limita\u00e7\u00f5es do caudal e da diminui\u00e7\u00e3o da press\u00e3o, em combina\u00e7\u00e3o com o volume de adsor\u00e7\u00e3o, s\u00e3o fundamentais para determinar o melhor padr\u00e3o de caudal, a cin\u00e9tica de transfer\u00eancia de peso e, por ap\u00eandice, a conce\u00e7\u00e3o do recipiente.<\/p>\n\n\n\n

O tamanho dos contentores \u00e9 tamb\u00e9m influenciado pela dimens\u00e3o dos poros do crivo molecular, bem como pela disposi\u00e7\u00e3o do leito (dependendo da espessura do adsorvente e composto por gr\u00e2nulos gigantes, gr\u00e2nulos pequenos ou um leito dividido). A diminui\u00e7\u00e3o da press\u00e3o e a dispers\u00e3o do fluxo, bem como as necessidades de atividade de regenera\u00e7\u00e3o, ser\u00e3o influenciadas pela rela\u00e7\u00e3o di\u00e2metro\/altura escolhida.<\/p>\n\n\n\n

Existem dois possibilidades de conce\u00e7\u00e3o do componente de desidrata\u00e7\u00e3o<\/a>: projectos integrados ou aut\u00f3nomos, com base nos par\u00e2metros da mat\u00e9ria-prima do etanol hidratado e na disponibilidade de uma instala\u00e7\u00e3o de destila\u00e7\u00e3o de \u00e1lcool.<\/p>\n\n\n\n

1. Conce\u00e7\u00e3o integrada<\/h3>\n\n\n\n
\"Conce\u00e7\u00e3o
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

As m\u00e1quinas integradas de desidrata\u00e7\u00e3o de alimenta\u00e7\u00e3o vaporosa est\u00e3o ligadas a um sistema de destila\u00e7\u00e3o e aceitam o vapor de etanol hidratado diretamente da torre de retifica\u00e7\u00e3o. O fluxo de regenera\u00e7\u00e3o, tamb\u00e9m conhecido como fluxo de purga, \u00e9 reintroduzido na destila\u00e7\u00e3o para recupera\u00e7\u00e3o do etanol.<\/p>\n\n\n\n

Em compara\u00e7\u00e3o com as unidades n\u00e3o acopladas, o mais significativo vantagens do sistema integrado<\/a> \u00e9 uma redu\u00e7\u00e3o significativa do consumo de energia. A inovadora integra\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica de secagem com efici\u00eancia energ\u00e9tica da Vogelbusch com sistemas de destila\u00e7\u00e3o\/retifica\u00e7\u00e3o\/evapora\u00e7\u00e3o reduz substancialmente as despesas de funcionamento.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 necess\u00e1ria uma press\u00e3o m\u00ednima de 0,5 barg para a alimenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

2. Conce\u00e7\u00e3o aut\u00f3noma<\/h3>\n\n\n\n
\"Guarda-chuva
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O etanol hidratado l\u00edquido proveniente da armazenagem \u00e9 seco utilizando uma alimenta\u00e7\u00e3o l\u00edquida aut\u00f3noma equipamento de secagem<\/a>. Numa pequena coluna de reciclagem, o etanol hidratado \u00e9 evaporado. O canal de regenera\u00e7\u00e3o, tamb\u00e9m conhecido como fluxo de purga, \u00e9 encaminhado para a c\u00e2mara de reciclagem para extra\u00e7\u00e3o de etanol.<\/p>\n\n\n\n

Um projeto adequado de recupera\u00e7\u00e3o de calor, tendo em conta a mat\u00e9ria-prima e os par\u00e2metros de utiliza\u00e7\u00e3o, reduz o consumo de energia da c\u00e2mara de secagem de etanol.<\/p>\n\n\n\n

O princ\u00edpio do procedimento<\/h3>\n\n\n\n
\"Notas
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A t\u00e9cnica de adsor\u00e7\u00e3o utilizada na desidrata\u00e7\u00e3o por crivo molecular utiliza ze\u00f3lito sint\u00e9tico<\/a>A ze\u00f3lita \u00e9 uma subst\u00e2ncia fr\u00e1gil e de elevada porosidade. O m\u00e9todo baseia-se no facto de a atra\u00e7\u00e3o do ze\u00f3lito pela \u00e1gua variar com a press\u00e3o. O empacotamento de \u00e1gua do ze\u00f3lito \u00e9 determinado pela press\u00e3o parcial da \u00e1gua na entrada, que pode ser alterada mudando a for\u00e7a.<\/p>\n\n\n\n

Procedimento de adsor\u00e7\u00e3o por oscila\u00e7\u00e3o de press\u00e3o (PSA)<\/h3>\n\n\n\n
\"Centro
Fonte:Pinterest<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

N\u00e3o ocorre condensa\u00e7\u00e3o porque o leito de peneira molecular \u00e9 injetado com vapor sobreaquecido. O vapor de etanol flui atrav\u00e9s do leito enquanto o vapor \u00e9 absorvido nas aberturas do ze\u00f3lito.<\/p>\n\n\n\n

Quando o leito do crivo molecular fica encharcado de \u00e1gua e se aproxima uma rutura, \u00e9 necess\u00e1rio reactiv\u00e1-lo: a \u00e1gua \u00e9 retirada da superf\u00edcie do ze\u00f3lito diminuindo a press\u00e3o exercida sobre ele.<\/p>\n\n\n\n

A adsor\u00e7\u00e3o por oscila\u00e7\u00e3o de press\u00e3o<\/a> Para obter uma produ\u00e7\u00e3o constante, \u00e9 utilizada uma configura\u00e7\u00e3o com dois leitos de crivo molecular. Um leito est\u00e1 em processo de desidrata\u00e7\u00e3o, enquanto o outro est\u00e1 a ser regenerado sob v\u00e1cuo. A press\u00e3o do leito \u00e9 reduzida durante a ativa\u00e7\u00e3o e a \u00e1gua dessorvida \u00e9 expulsa do leito juntamente com os vapores de sa\u00edda do outro leito de secagem. Este canal de purga ou de regenera\u00e7\u00e3o \u00e9 ent\u00e3o deliquescido e bombeado para a destilaria para extra\u00e7\u00e3o de etanol.<\/p>\n\n\n\n

Todo o processo \u00e9 automatizado.<\/p>\n\n\n\n

Como fazer com que as unidades de desidrata\u00e7\u00e3o funcionem melhor<\/h2>\n\n\n\n
\"Ponto
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Melhoria do processo de crivo molecular<\/h3>\n\n\n\n
\"Seta
Fonte:Unsplash<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n