CHƢƠNG 1 : MỞ ĐẦU
2.2.2. Phƣơng pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc – Zeolites
2.2.2.3. Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc
Nguyên tắc của phƣơng pháp:
+ Dựa vào kích thƣớc mao quản của zeolites 3A chất hấp phụ này có thể hấp phụ những phân tử có kích thƣớc nhỏ hơn kích thƣớc mao quản và khơng hấp phụ những phân tử có kích thƣớc lớn hơn.
+ Khi sử dụng zeolites 3A để hấp phụ sản xuất cồn tuyệt đối, bản chất là chất hấp phụ chọn lọc nƣớc trong hỗn hợp nƣớc và etanol có nồng độ thấp hơn.
+ Kích thƣớc động học của nƣớc là 2,75 Ao < 3 Ao. + Kích thƣớc động học của ethanol là 4,4 Ao > 3 Ao.
Nhƣ vậy: zeolites 3A hấp phụ nƣớc nhƣng không hấp phụ rƣợu ethanol. - Q trình hấp phụ có thể thực hiện theo hai dạng:
+ Hấp phụ lỏng – rắn. + Hấp phụ khí – rắn.
- Sơ đồ nguyên lý của quá trình:
Hình 2.11: Sơ đồ hấp phụ cồn – nƣớc dạng hơi - Mơ tả q trình làm việc: - Mơ tả q trình làm việc:
+ Nguyên liệu (hỗn hợp etanol – nƣớc có nồng độ thấp) đƣợc đƣa qua cột hấp phụ chứa zeolite 3A ở pha lỏng hoặc pha hơi. Nƣớc sẽ bị hấp phụ và giữ lại trên cột, etanol không bị hấp phụ đi ra khỏi cột.
Để q trình làm việc liên tục, thơng thƣờng phải có ít nhất 2 tháp chứa chất hấp phụ. Khi tháp A tiến hành hấp phụ thì tháp B phải tiến hành tái sinh xúc tác và ngƣợc lại.
Với quá trình sử dụng 3 tháp: Tháp 1 thực hiện quá trình hấp phụ, tháp 2 thực hiện quá trình nhả hấp phụ và tháp 3 thực hiện quá trình làm mát chất hấp phụ.
Hình 2.12: Sơ đồ sản xuất ethanol theo phƣơng pháp hấp phụ với ba tháp Trong đó: Trong đó:
Tháp 1 thực hiện hấp phụ, tháp 2 đang thực hiện nhả hấp phụ, tháp 3 đang thực hiện quá trình làm mát chất hấp phụ.
1a, 1b: Dịng khí thực hiện q trình nhả hấp phụ. 2a, 2b: Dịng khí thực hiện làm mát.
3a, 3b: Dịng hới cồn 96 % thể tích vào tháp hấp phụ. + Các phƣơng pháp nhả hấp phụ:
Có thể thực hiện nhả hấp phụ bằng 3 phƣơng pháp: a) Phƣơng pháp 1:
Gia nhiệt cho cột và nhả khí sạch, nóng qua cột hấp phụ ở nhiệt độ phù hợp. Thời gian nhả hấp phụ tuỳ thuộc vào mức độ hấp phụ.
Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng phổ biến trong việc nhả hấp phụ, tái sinh chất hấp phụ.
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên tắc nhả hấp phụ
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ này là cả tháp nhả và tháp hấp phụ làm việc song song. Khi tháp bên trái thực hiện hấp phụ thì tháp phải thực hiện quá trình nhả hấp. Trong quá trình nhả hấp này thì khí đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ u cầu rồi thực hiện q trình nhả hấp có bổ xung nhiệt ở thân tháp nhả.
Một số trƣờng hợp sử dụng hơi ngun liệu làm khí thực hiện q trình nhả hấp Ta có các sơ đồ nhƣ sau:
Nguyên tắc:
+ Hơi nguyên liệu đƣợc trích ra một phần và đi vào tháp làm mát để nâng nhiệt độ của dịng hơi nhả hấp sau đó đƣợc gia nhiệt bằng dầu nóng tới nhiệt độ nhả hấp tối ƣu. Sau khi thực hiện q trình nhả hấp thì dịng hơi này đƣợc ngƣng tụ lại thành lỏng, rồi cho qua tháp tách pha để tách các hạt bụi zeolite ra. Pha lỏng đƣợc quay trở lại đi vào tháp hấp phụ.
+ Ngồi ra cịn một số sơ đồ khác tuy nhiên nguyên tắc hoạt động cũng tƣơng tự sơ đồ công nghệ này.
b) Phƣơng pháp 2:
Giảm áp cột hấp phụ. Cách này khó thực hiện vì địi hỏi thiết bị phức tạp, địi hỏi kỹ thuật cao và tính an tồn trong sản xuất khi sử dụng thiết bị chịu áp.
Sơ đồ nguyên tắc của phƣơng pháp:
Hình 2.15: Sơ đồ giảm áp cột hấp phụ c) Phƣơng pháp 3: c) Phƣơng pháp 3:
Dùng một số chất có ái lực với nƣớc lớn hơn của chất hấp phụ (ví dụ: Amoniac NH3) để nhả hấp phụ.