• การใช้ตะแกรงโมเลกุลในการคายน้ำเอทานอล

• เตียงตะแกรงโมเลกุลคืออะไร?

รูสารซีโอไลต์เทียม ที่มี การออกแบบและขนาดที่แน่นอนและเป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าตะแกรงโมเลกุล ซึ่งช่วยให้ดูดซับก๊าซและของเหลวตามขนาดโมเลกุลและการตั้งค่าการซึมผ่านได้ ซีโอไลต์เป็นของแข็งผลึกที่ซึมผ่านได้สูงซึ่งพบได้ในธรรมชาติและอยู่ในกลุ่มเคมีอะลูมิโนซิลิเกต

3A, 4A, 5A และ 13X เป็นการจำแนกประเภทหลักสี่ประเภทของตะแกรงโมเลกุล ขนาดรูพรุนของตะแกรงโมเลกุลถูกกำหนดโดยประเภท ซึ่งกำหนดโดยรุ่นสังเคราะห์ของโมเลกุล ตะแกรงโมเลกุลทำงานโดยการละลายโมเลกุลของก๊าซหรือของเหลวที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงหน้าที่ของรูพรุนและคัดแยกโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่กว่ารู

• หน้าที่ของตะแกรงโมเลกุลในการคายน้ำเอทานอลคืออะไร?

การกลั่นด้วยเอทานอลแบบธรรมดาสามารถบรรลุความบริสุทธิ์ได้เพียงประมาณ 96 เปอร์เซ็นต์ของเอทานอล โดยที่เหลือ 4 เปอร์เซ็นต์จะเป็นน้ำ เนื่องจากอะซีโอโทรปที่เกิดขึ้นเมื่อผสมกับน้ำ ในการพิจารณาคุณภาพของเชื้อเพลิง เอทานอลจะต้องถูกคายน้ำอย่างน้อย 99.9% ตะแกรงโมเลกุล 3A ซึ่งสร้างขึ้นโดยเฉพาะด้วยช่องเปิดขนาดอังสตรอม 3 ช่อง ใช้เพื่อดูดซับโมเลกุลของน้ำ ในขณะที่โมเลกุลเอทานอลที่ใหญ่กว่าจะถูกปฏิเสธ เพื่อให้ได้ระดับความบริสุทธิ์นี้ ขั้นตอนนี้ จะ ทำให้เอธานอลถูกคายน้ำอย่างมีประสิทธิภาพจนถึงระดับความบริสุทธิ์ที่จำเป็น เรียกได้ว่าเป็นเกรดเชื้อเพลิงเนื่องจากไม่มีการแข่งขันกันในการดูดซับ

ในระหว่างขั้นตอนการผลิตจะมีการตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนในอนุภาคทั้งสองของตะแกรงโมเลกุลอย่างระมัดระวัง ในการควบคุมขนาดของรูเปิดรูพรุน โซเดียม แคลเซียม และโพแทสเซียมไอออนสามารถแลกเปลี่ยนภายในอนุภาคได้ ซึ่งช่วยให้โมเลกุลของแก๊สและของเหลวสามารถดูดซับได้อย่างดีเยี่ยม พิจารณาโรงจอดรถ: รถของคุณสูง 7 ฟุต แต่หลังคาโรงรถสูงเพียง 6'8 นิ้ว คุณจะไม่สามารถนำรถเข้าไปในโรงรถได้ ไม่ว่าคุณจะพยายามมากแค่ไหนก็ตาม การดูดซับอนุภาคในช่องเปิดของตะแกรงโมเลกุลทำงานบนหลักการเดียวกัน

• ตะแกรงโมเลกุลชนิดทั่วไปที่ใช้สำหรับการคายน้ำเอทานอล

ในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และอาหารที่หลากหลาย ขั้นตอนการขจัดน้ำออกของตะแกรงโมเลกุลจำเป็นต้องมีความบริสุทธิ์ในระดับสูง ตะแกรงโมเลกุลชนิดที่มีประสิทธิภาพที่สุดสำหรับการทำให้เอทานอลแห้งคือ Type 3A ไอเอธานอลไฮเดรตจะถูกส่งผ่านตะแกรงโมเลกุลระหว่างขั้นตอนการคายน้ำเอทานอล น้ำถูกดูดซับโดยรูพรุนของการออกแบบตัวดูดซับในขณะที่ไอระเหยเดินทางผ่านตะแกรงในขั้นตอนแรก ขั้นตอนการดูดซับจะดำเนินต่อไปจนกว่าการดูดซับน้ำที่เป็นไปได้ของไอระเหยจะสำเร็จหรือทำให้ตะแกรงโมเลกุลอิ่มตัว

น้ำจะถูกถ่ายโอนจากไอเอธานอลที่ชื้นไปยังตะแกรงโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นผ่านพื้นที่หรือบริเวณที่ความชื้นลดลงจากการป้อนเข้าไปยังการไหลออก โซนการเปลี่ยนผ่านหลักนี้มีเตียงหนึ่งเตียงสำหรับการขนส่งการคายน้ำและอีกเตียงสำหรับการสร้างใหม่ การใช้ประตูและระบบอัตโนมัติที่ทรงพลังการเคลื่อนไหวจากเตียงหนึ่งไปอีกเตียงหนึ่งจะได้รับการจัดการและจัดการ เอทานอลบริสุทธิ์สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในยานยนต์และการใช้งานอื่นๆ เมื่อถูกทำให้แห้งโดยใช้ตะแกรงโมเลกุล

• คุณควรใช้ตะแกรงโมเลกุลเท่าใด 

ความสามารถในการทำให้แห้งของตะแกรงโมเลกุลอยู่ที่ประมาณ 20% ถึง 25% ของมวลของมันเอง สำหรับขั้นตอนการคายน้ำ ให้เทตะแกรงโมเลกุลเท่ากับ 3 ถึง 4 เท่าของปริมาณตัวทำละลายอินทรีย์ที่คาดการณ์ไว้ และหมุนวนเป็นครั้งคราวประมาณ 24 ชั่วโมง 

• การออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดของตะแกรงโมเลกุลสำหรับการคายน้ำเอทานอล

การออกแบบและการทำงานของกลไกตะแกรงโมเลกุลได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ความสามารถในการดูดซับของสารปนเปื้อนถูกกำหนดโดยอุณหภูมิในการทำงานและความดันบางส่วน เช่นเดียวกับชนิดของตะแกรงโมเลกุล (3A, 4A, 5A, 13X) ข้อจำกัดของอัตราการไหลและการลดแรงดัน ร่วมกับปริมาตรการดูดซับ มีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดรูปแบบการไหลที่ดีที่สุด จลนพลศาสตร์การถ่ายโอนน้ำหนัก และโดยส่วนต่อท้าย การออกแบบคอนเทนเนอร์

ขนาดของภาชนะบรรจุยังได้รับอิทธิพลจากขนาดรูพรุนของตะแกรงโมเลกุล เช่นเดียวกับการจัดวางเตียง (ขึ้นอยู่กับความหนาของตัวดูดซับและประกอบด้วยเม็ดยักษ์ เม็ดเล็ก หรือแผ่นแยก) การลดความดันและการกระจายการไหล ตลอดจนความต้องการกิจกรรมการสร้างใหม่ จะได้รับอิทธิพลจากอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความสูงที่เลือก

มีความเป็นไปได้ในการออกแบบสองแบบสำหรับส่วนประกอบการคายน้ำ : การออกแบบแบบบูรณาการหรือแบบแยกเดี่ยว โดยพิจารณาจากพารามิเตอร์ของวัตถุดิบเอทานอลที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบ และความพร้อมของโรงงานกลั่นแอลกอฮอล์1

• การออกแบบแบบบูรณาการ

เครื่องคายน้ำป้อนไอแบบบูรณาการเชื่อมต่อกับระบบกลั่นและรับไอเอธานอลที่มีน้ำจากหอแก้ไขโดยตรง กระแสการงอกใหม่หรือที่เรียกว่ากระแสการชำระล้าง ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในการกลั่นเพื่อการฟื้นฟูเอทานอล

เมื่อเปรียบเทียบกับหน่วยที่ไม่ต่อพ่วงประโยชน์ที่สำคัญที่สุดของระบบบูรณาการคือการลดการใช้พลังงานลงอย่างมาก นวัตกรรมการบูรณาการความร้อนที่ประหยัดพลังงานของ Vogelbusch กับระบบการกลั่น/การแก้ไข/การระเหยช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานได้อย่างมาก

ต้องใช้แรงดันต่ำสุด 0.5 barg สำหรับป้อนอาหาร

• การออกแบบแบบสแตนด์อโลน

ของเหลวไฮดรัสเอธานอลจากคลังสินค้าถูกทำให้แห้งโดยใช้ อุปกรณ์ทำแห้ง ป้อนอาหาร เหลวแบบสแตนด์อโลน ในคอลัมน์รีไซเคิลเล็กๆ เอธานอลที่มีน้ำจะระเหยไป ช่องทางการสร้างใหม่หรือที่เรียกว่ากระแสการชำระล้างจะถูกส่งไปยังห้องรีไซเคิลเพื่อสกัดเอทานอล

การออกแบบที่เหมาะสมของการนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ โดยคำนึงถึงวัตถุดิบและพารามิเตอร์ยูทิลิตี้ช่วยลดการใช้พลังงานของห้องทำแห้งเอทานอล

• หลักการของกระบวนการ

เทคนิคการดูดซับที่ใช้ในการทำให้แห้งด้วยตะแกรงโมเลกุลนั้นใช้ซีโอไลต์สังเคราะห์ซึ่งเป็นสารที่มีความพรุนสูงเปราะ วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าแรงดึงดูดของซีโอไลต์สำหรับสวิตช์น้ำด้วยแรงดัน การบรรจุน้ำของซีโอไลต์ถูกกำหนดโดยแรงดันบางส่วนของน้ำที่ป้อนเข้าไป ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนแรง

• ขั้นตอนการดูดซับแรงดันสวิง (PSA)

ไม่มีการควบแน่นเกิดขึ้นเนื่องจากเตียงตะแกรงโมเลกุลถูกฉีดด้วยไอระเหยที่มีความร้อนสูงเกินไป ไอเอทานอลไหลผ่านเตียงในขณะที่ไอถูกดูดซับเข้าไปในช่องเปิดของซีโอไลต์

เมื่อตะแกรงโมเลกุลเปียกโชกด้วยน้ำและรอยแยกใกล้เข้ามา จะต้องเปิดใช้งานอีกครั้ง: น้ำจะถูกลบออกจากพื้นผิวของซีโอไลต์โดยการลดแรงดันที่กระทำลงไป

ใช้การ ตั้งค่า การดูดซับสวิงแรงดันด้วยตะแกรงโมเลกุลสองเบดเพื่อให้ได้การผลิตที่คงที่ เตียงหนึ่งอยู่ในขั้นตอนของการคายน้ำ ในขณะที่อีกเตียงหนึ่งกำลังถูกสร้างขึ้นใหม่ภายใต้สุญญากาศ แรงดันเตียงจะลดลงตลอดการเปิดใช้งาน และน้ำที่ดูดซับแล้วจะถูกดึงออกจากเตียงพร้อมกับไอระเหยที่ปล่อยออกมาจากเตียงสำหรับเป่าแห้งอีกห้องหนึ่ง ช่องทางการชำระล้างหรือการสร้างใหม่นี้จะถูกแยกส่วนออกและสูบไปยังโรงกลั่นเพื่อสกัดเอทานอล

ขั้นตอนทั้งหมดเป็นแบบอัตโนมัติ

• หลักการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับที่หนึ่ง: อุณหภูมิและความดันในอุดมคติ

ประเด็นที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ตามกฎพื้นฐานหลักสองประการของการดูดซับคือ หน่วยควรทำงานที่ความดันสูงสุดและอุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้มากที่สุด เมื่อเลือกอุณหภูมิสำหรับฟังก์ชัน โปรดจำไว้ว่านี่เป็นขั้นตอนขั้นตอนไอ ซึ่งหมายความว่าช่องป้อนไม่สามารถเปลี่ยนขั้นตอนที่จุดใดๆ เป็นผลให้อุณหภูมิต่ำสุดที่สามารถใช้ได้อยู่เหนือจุดเชื่อมต่อของการเปลี่ยนแปลงระยะ ความดันสูงสุดที่ระบบสามารถรับได้ เช่นเดียวกับปริมาณความร้อนสูงยิ่งที่เข้าถึงได้จำกัดกลไก

แรงดันสูงสุดถูกกำหนดโดยพิกัดของคอนเทนเนอร์ ท่อ และเกท จุดเดือดของเอทานอล/สารละลายน้ำเป็นตัวกำหนดอุณหภูมิต่ำสุด การออกแบบส่วนใหญ่ใช้ azeotrope แบบน้ำ/เอทานอล ซึ่งมีเอทานอลประมาณ 95% ในความเป็นจริง พืชส่วนใหญ่ทำงานต่ำกว่าอะซีโอโทรป โดยมีระดับเอทานอลต่ำถึง 90% ต้องตรวจสอบจุดเดือดที่แท้จริงของชุดค่าผสมใดๆ อุณหภูมิไอขาเข้าควรตั้งไว้ที่ 50°F หรือ 10°C ของความร้อนสูงยิ่งยวดเพื่อรับประกันว่าสารยังคงอยู่ในขั้นตอนของไอ

พารามิเตอร์ที่สมบูรณ์แบบสำหรับการดูดซับสูงสุดสามารถระบุได้โดยการประเมินปัจจัยเหล่านี้

คำนวณการตั้งค่าสูงสุดสำหรับการสร้างใหม่โดยใช้แนวทางไอโซเทอร์มเดียวกัน คุณต้องบรรลุสุญญากาศสูงสุดที่สามารถทำได้ในภาชนะที่อุณหภูมิคงที่ ความสามารถในการทำงานถูกกำหนดให้เป็นความแตกต่างในความจุที่อุณหภูมิคงที่ระหว่างแรงดันสูงสุดที่เป็นไปได้และแรงดันต่ำสุดที่เป็นไปได้

• หลักการเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับที่สอง: ความสามารถในการทำงาน

แผ่นข้อมูลจำเพาะต้องมาพร้อมกับตะแกรงโมเลกุลทุกอัน และควรระบุความจุน้ำคงที่ เนื่องจากเม็ดบีดตะแกรง 3A ที่เชื่อมติดกันทั้งหมดมีความจุน้ำแบบคงที่ที่ 18-22 เปอร์เซ็นต์โดยมวล จึงมีความทนทานต่อความสามารถในการทำงานจริงเพียงนาทีเดียว

ปริมาตรคงที่ของตะแกรงโมเลกุลมีประโยชน์ในฐานะตัวบ่งชี้ทั่วไปของความบริสุทธิ์ แต่ความสามารถในการทำงานจำเป็นที่สุดสำหรับประสิทธิภาพ ค่าความต่างของปริมาตรน้ำของตะแกรงโมเลกุลที่อุณหภูมิคงที่ระหว่างแรงดันการทำงานแบบคู่ การดูดซับ และการกระตุ้นจะอธิบายเป็นความสามารถในการทำงาน

เขตการถ่ายโอนมวลเป็นบริเวณที่น้ำถูกดูดซับหรือชะออกจากตะแกรงโมเลกุลอย่างมีสติตลอดระยะการดูดซับหรือการสร้างใหม่ของลูป ตามสมมุติฐาน เขตแลกเปลี่ยนมวลจะมีรูปร่างเหมือน "ปลั๊กโฟลว์" ซึ่งเป็นแผ่นเวเฟอร์ทรงกลมที่เคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอตลอดเส้นผ่านศูนย์กลางของเตียง ในความเป็นจริง ทั้งการกระจายไอและการเสียดสีบนผนังของคอนเทนเนอร์ก่อให้เกิดพื้นที่การถ่ายเทมวล เพื่อให้บรรลุผลการใช้ตะแกรงโมเลกุลอย่างเต็มที่ การกระจายตัวที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกระจายไอที่เหมาะสม

• ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความสามารถในการทำงาน

ภายใต้รัฐธรรมนูญและความดันที่กำหนด อุณหภูมิจะต้องรับประกันการบำรุงรักษาขั้นตอนไออย่างต่อเนื่อง เนื่องจากของเหลวสร้างอุปสรรคต่อภายนอกลูกปัด การถ่ายโอนมวลของของเหลวไปยังจุดเชื่อมต่อคริสตัลจึงถูกขัดขวางในการหมุนเวียนแบบสองเฟส แรงตึงผิวของของเหลวพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่ายากต่อการกำจัดน้ำที่เป็นของเหลวผ่านการระเหยซ้ำอีกครั้งหลังจากที่อัดแน่นจนถึงขั้นของเหลว

การกระจายตัวของไอที่ไอดี สมมาตรและความเร็วของเขตถ่ายโอนมวลตรวจสอบความแตกต่างสูงสุดระหว่างแรงดันของตัวดูดซับและการดูดที่สร้างใหม่ที่อุณหภูมิคงที่ขนาดที่เหมาะสมของตะแกรงโมเลกุล 3Aขอตัวอย่างใบรับรองการประเมินเพิ่มเติมจากแผ่นข้อมูลจำเพาะ ประเมินผลิตภัณฑ์ตะแกรงโมเลกุลจากผู้ผลิตต่างๆ พวกเขาไม่ได้ทำเหมือนกันทั้งหมดและไม่ได้ทำแบบเดียวกัน ตรวจสอบคุณลักษณะต่างๆ เช่น แรงบด ความสามารถในการสวมใส่ ขนาดของอนุภาคที่กระจาย และความรู้ด้านเทคนิค