PL184532B1 - Method of dewatering water/ethanol mixture by adsorption/regeneration on a molecular sieve and apparatus therefor - Google Patents
Method of dewatering water/ethanol mixture by adsorption/regeneration on a molecular sieve and apparatus thereforInfo
- Publication number
- PL184532B1 PL184532B1 PL95308288A PL30828895A PL184532B1 PL 184532 B1 PL184532 B1 PL 184532B1 PL 95308288 A PL95308288 A PL 95308288A PL 30828895 A PL30828895 A PL 30828895A PL 184532 B1 PL184532 B1 PL 184532B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- ethanol
- molecular sieve
- regeneration
- adsorption
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Abstract
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję wody na sicie molekularnym i regenerację sita molekularnego oraz urządzenie do odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję wody na sicie molekularnym i regenerację sita molekularnego.The subject of the invention is a method for dewatering a water / ethanol mixture by adsorbing water on a molecular sieve and regenerating a molecular sieve, and a device for dewatering a water / ethanol mixture by adsorbing water on a molecular sieve and regenerating a molecular sieve.
Znane dotąd sposoby odwadniania mieszaniny woda/etanol to procesy wykorzystujące destylację azeotropową z cykloheksanem jako substancją, pośredniczącą. Sposoby takie są jednak energochłonne i wykorzystują, cykloheksan będący związkiem toksycznym.Known methods for dehydrating a water / ethanol mixture are processes that use azeotropic distillation with cyclohexane as an intermediate. However, such methods are energy intensive and use cyclohexane, which is a toxic compound.
Znane są też od niedawna sposoby odwadniania mieszaniny woda/etanol przez odparowanie przez przepony. Jednak, ze względu na delikatność stosowanych przepon powstają problemy związane ze skalą procesu, a ponadto kontrola warunków roboczych procesu jest w takim przypadku znacznie utrudniona.Recently, methods for dehydrating a water / ethanol mixture by evaporation through membranes have been known. However, due to the delicacy of the diaphragms used, there are problems with the scale of the process and, moreover, the control of the operating conditions of the process is very difficult in this case.
Znany jest także sposób odwadniania etanolu na sicie molekularnym, który w stosunku do znanego procesu destylacji azeotropowej pozwala na zaoszczędzenie energii oraz na uniknięcie stosowania cykloheksanu. W tych procesach zachodzi konieczność regeneracji sita molekularnego, na którym zaadsorbowana jest woda. Proces regeneracji opiera się na dwóch technologiach zwanych TSA i PSA, odpowiednio, Temperature Swing Adsorption oraz Pressure Swing Adsorption. Pierwszy sposób opiera się na zjawisku zmniejszania się ilości zaadsorbowanego gazu wraz ze wzrostem temperatury przy danym ciśnieniu. Aby przeprowadzić regenerację termiczną sita molekularnego przepuszcza się strumień gorącego czynnika, powietrza lub gazu obojętnego, przez zbiornik zawierający takie sito, w efekcie czego następuje przepompowanie zaadsorbowanej substancji w kierunku wlotu kolumny. Drugi sposób opiera się na możliwości uzyskania desorpcji przy zastosowaniu silnego spadku ciśnienia. Ten drugi sposób stosowany jest głównie do oczyszczania gazów przemysłowych. Technologia TSA nie daje się łatwo zastosować do odwadniania alkoholi, gdyż wymaga stosowania gazów takich jak azot, argon, dwutlenek węgla i innych, które są następnie wypuszczane do atmosfery. Pociąga to więc za sobą konieczność dysponowania zbiornikami do magazynowania, które są kosztowne oraz stwarza problemy wynikające z samego faktu istnienia takich zbiorników, zwłaszcza w zakresie bezpieczeństwa.There is also a known method of ethanol dehydration on a molecular sieve, which, in relation to the known azeotropic distillation process, allows to save energy and to avoid the use of cyclohexane. In these processes, it is necessary to regenerate the molecular sieve on which water is adsorbed. The regeneration process is based on two technologies called TSA and PSA, Temperature Swing Adsorption and Pressure Swing Adsorption, respectively. The first method is based on the phenomenon of a decrease in the amount of adsorbed gas with increasing temperature at a given pressure. To perform thermal regeneration of the molecular sieve, a stream of hot medium, air or inert gas is passed through a vessel containing such a sieve, as a result of which the adsorbed substance is pumped towards the inlet of the column. The second method is based on the possibility of obtaining desorption by applying a strong pressure drop. The latter method is mainly used for the purification of industrial gases. TSA technology is not easily applicable to dehydration of alcohols as it requires the use of gases such as nitrogen, argon, carbon dioxide, and others, which are then released into the atmosphere. This therefore entails the necessity of having storage tanks, which are expensive and create problems due to the very existence of such tanks, especially in terms of safety.
Ulepszenie tych sposobów zaproponowano w amerykańskim opisie patentowym US-P-4,407,662. Rozwiązanie według tego patentu obejmuje sposób odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję na sicie molekularnym i regenerację sita przy zachowaniu następujących etapów: (1) podgrzewania mieszaniny woda/etanol, aż do przejścia w fazę pary, w temperaturze pomiędzy 90°C a 120°C i przy nadciśnieniu od 13,79 do 68,95 · l03Pa; (2) przepływu mieszaniny woda/etanol w fazie pary poprzez sito molekularne w celu przeprowadzenia adsorpcji wody na tym sicie; (3) przepływu części odwodnionego etanolu, pod ciśnieniem niższym od ciśnienia atmosferycznego, przez sito molekularne nasycone wodą w celu desorbowania zaadsorbowanej wody; oraz (4) odwrócenia etapów (2) i (3) poprzez dwa sita molekularne.An improvement to these methods is proposed in US-P-4,407,662. The solution according to this patent includes a method of dewatering the water / ethanol mixture by adsorption on a molecular sieve and regeneration of the sieve with the following steps: (1) heating the water / ethanol mixture until it is vaporized at a temperature between 90 ° C and 120 ° C and at an overpressure of 13.79 to 68.95 · 10 3 Pa; (2) flowing a water / ethanol vapor phase mixture through a molecular sieve to adsorb water on the sieve; (3) flowing a portion of the dehydrated ethanol at a pressure below atmospheric pressure through a water-saturated molecular sieve to desorb the adsorbed water; and (4) reversing steps (2) and (3) through two molecular sieves.
Jednak sposób ten nie jest w pełni zadowalający i to z wielu powodów. Przede wszyst4However, this method is not entirely satisfactory for a number of reasons. First of all 4
184 532 kim faza desorpcji sita molekularnego nasyconego wodą zużywa od 10 do 30% odwodnionego etanolu, co stanowi znaczącą część, a ponadto prowadzi do powstania mieszaniny woda/etanol, którą trzeba ponownie oczyszczać. Oprócz tego trudno jest kontrolować ten etap desorpcji, podczas gdy konieczne jest uzyskanie takich samych charakterystyk sit molekularnych przed rozpoczęciem każdego cyklu adsorpcji. Aby kontrolować temperaturę panującą w sicie molekularnym w fazie regeneracji jak również, aby uniknąć ewentualnego skraplania wody w fazie adsorpcji, zaproponowano wyposażenie zbiornika zawierającego sito molekularne w podwójne ścianki w celu bardziej skutecznego sterowania temperaturą panującą wewnątrz zbiornika. Jednak rozwiązanie to nie jest w pełni zadowalające, zwłaszcza z powodu dodatkowych kosztów.The desorption phase of the water-saturated molecular sieve consumes from 10 to 30% of dehydrated ethanol, which is a significant fraction and, moreover, produces a water / ethanol mixture which must be purified again. In addition, it is difficult to control this desorption step, while it is necessary to obtain the same molecular sieve characteristics before starting each adsorption cycle. In order to control the temperature in the molecular sieve during the regeneration phase as well as to avoid possible condensation of water in the adsorption phase, it has been proposed to equip the container containing the molecular sieve with double walls in order to more effectively control the temperature inside the container. However, this solution is not entirely satisfactory, especially because of the additional costs.
Celem wynalazku jest zapewnienie sposobu odwadniania mieszaniny woda/etanol oraz urządzenia do odwadniania takiej mieszaniny, które pozwoliłoby zapobiec wyżej omówionym problemom związanym z istniejącymi rozwiązaniami.The object of the invention is to provide a method for dewatering a water / ethanol mixture and a device for dewatering such a mixture, which would obviate the above-mentioned problems related to the existing solutions.
Zgodnie z wynalazkiem, sposób odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję wody na sicie molekularnym i regenerację sita molekularnego, w którym procesy adsorpcji i regeneracji prowadzone są na przemian w dwóch złożach sita, polegający na odparowaniu i przegrzewaniu mieszaniny woda/etanol w temperaturze dostatecznej do utrzymania tej mieszaniny w stanie pary w czasie procesu, adsorpcji przez przejście mieszaniny woda/etanol w stanie pary przez sito molekularne typu zeolitu syntetycznego i jednoczesnej i/lub naprzemiennej regeneracji przez przepływ części odwodnionego etanolu pod ciśnieniem niższym od ciśnienia atmosferycznego przez sito molekularne nasycone wodą, charakteryzuje się tym, że część odwodnionego etanolu w ilości od 8 do 25% przegrzewa się w temperaturze od 110°C do 160°C i wprowadza do zbiornika, w którym prowadzi się regenerację sita, przy czym w fazie regeneracji utrzymuje się temperaturę sita molekularnego w zakresie od 80°C do 140°C, różnicę temperatur pomiędzy wejściem i wyjściem sita molekularnego poniżej 10°C, a ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego w zakresie od 1 · 104Pa do 4 · 104Pa, zaś odparowanie i przegrzewanie mieszaniny woda/etanol zawierającej 85% objętościowych alkoholu prowadzi się w temperaturze od 105°C do 140°C, ciśnienie mieszaniny woda/etanol w fazie pary utrzymuje się w zakresie od 1,1 · 105Pa do 2,1 · 105Pa, a adsorpcję i regenerację przeprowadza się w czasie od 2 do 8 minut.According to the invention, a method of dewatering a water / ethanol mixture by adsorbing water on a molecular sieve and regenerating a molecular sieve, in which the adsorption and regeneration processes are alternately carried out in two sieve beds, consisting in evaporating and superheating the water / ethanol mixture at a temperature sufficient to maintain of this vaporized mixture during the process, adsorption by the passage of the water / ethanol mixture in the vapor state through a synthetic zeolite molecular sieve and simultaneous and / or alternating regeneration by the flow of a part of dehydrated ethanol at a pressure lower than atmospheric pressure through a water-saturated molecular sieve, is characterized by a part of the dehydrated ethanol in an amount of 8 to 25% is superheated at a temperature of 110 ° C to 160 ° C and introduced into the sieve regeneration tank, while maintaining the molecular sieve temperature in the range of from 80 ° C to 140 ° C, the temperature difference between r the inlet and outlet of the molecular sieve below 10 ° C, and the pressure lower than atmospheric pressure in the range from 1 10 4 Pa to 4 10 4 Pa, while the evaporation and overheating of the water / ethanol mixture containing 85% alcohol by volume is carried out at a temperature of 105 ° C to 140 ° C, the pressure of the water / ethanol mixture in the vapor phase is kept in the range of 1.1 × 10 5 Pa to 2.1 × 10 5 Pa, and adsorption and regeneration are carried out in 2 to 8 minutes.
Korzystnie, przegrzewanie części odwodnionego etanolu prowadzi się w temperaturze od 120°C do 150°C.Preferably, overheating of a portion of the dehydrated ethanol is carried out at a temperature of from 120 ° C to 150 ° C.
Korzystnie, temperaturę sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 90°C do 130°C, a korzystnie 110°C.Preferably, the temperature of the molecular sieve during the regeneration phase is kept in the range of 90 ° C to 130 ° C, preferably 110 ° C.
Korzystnie, różnicę temperatur pomiędzy wejściem a wyjściem sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się poniżej 5°C.Preferably, the temperature difference between the inlet and outlet of the molecular sieve in the regeneration phase is kept below 5 ° C.
Korzystnie, ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 1,5 · 104Pa do 3,5 · l0‘'Pa.Preferably, the pressure below atmospheric pressure during the regeneration phase is kept in the range from 1.5 · 10 4Pa to 3.5 · 10 '' Pa.
Korzystnie, odparowanie i przegrzewanie mieszaniny woda/etanol prowadzi się w temperaturze od 110°C do 130°C.Preferably, evaporation and superheating of the water / ethanol mixture are carried out at a temperature of 110 ° C to 130 ° C.
Korzystnie, ciśnienie mieszaniny woda/etanol w fazie pary utrzymuje się w zakresie od 1,4 · 105Pa do 2,0 · 103Pa.Preferably, the pressure of water / ethanol in the vapor phase is maintained in the range of 1.4 · 105 Pa to 2.0 · 10 3 Pa.
Korzystnie, przegrzewa się część, w ilości od 10% do 20%, odwodnionego etanolu.Preferably a portion of the dehydrated ethanol is superheated in an amount ranging from 10% to 20%.
Korzystnie adsorpcję i regenerację prowadzi się z zachowaniem przeciwnych kierunków przepływu.Preferably, adsorption and regeneration are carried out in opposite flow directions.
Korzystnie, stosuje się mieszaninę woda/etanol zawierającą co najmniej 90% objętościowych alkoholu. x Preferably, a water / ethanol mixture containing at least 90% alcohol by volume is used. x
Korzystnie, adsorpcję i regenerację prowadzi się w dwóch złożach sit molekularnych pracujących naprzemiennie.Preferably, adsorption and regeneration are carried out in two beds of alternating molecular sieves.
Korzystnie, adsorpcję i regenerację prowadzi się w czasie od 3 do 6 minut.Preferably, adsorption and regeneration are carried out over a period of 3 to 6 minutes.
Z kolei urządzenie do odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję wody na sicie molekularnym i regenerację sita molekularnego, zawierające zbiornik z mieszaniną woda/etanol, przewód doprowadzający tę mieszaninę do wymiennika ciepła, dwa zbiorniki połączone przewodami z tym wymiennikiem ciepła, wypełnione sitami molekularnymi, w którychOn the other hand, a device for dewatering the water / ethanol mixture by adsorbing water on a molecular sieve and regenerating the molecular sieve, containing a tank with a water / ethanol mixture, a conduit supplying this mixture to the heat exchanger, two tanks connected by pipes to this heat exchanger, filled with molecular sieves, in which
184 532 na przemian prowadzona jest adsorpcja wody oraz regeneracja sit, a także przewody odprowadzające połączone z tymi dwoma zbiornikami, którymi po adsorpcji wypływa odwodniony etanol i które to przewody odprowadzające połączone są z przewodami odpływowymi odwodnionego etanolu i z przewodami powrotnymi doprowadzającymi część odwodnionego etanolu do zbiorników z sitami molekularnymi, charakteryzuje się tym, że w przewody powrotne połączone z przewodami odprowadzającymi wychodzącymi ze zbiorników włączony jest przegrzewacz odwodnionego etanolu oraz tym, że zawiera dolne przewody łączące przegrzewacz odwodnionego etanolu ze zbiornikami i górne przewody odprowadzające wypływającą po regeneracji ciecz ze zbiorników i ewentualnie kolumnę destylacyjną.184 532, water adsorption and sieve regeneration are alternately carried out, as well as discharge lines connected to the two tanks through which the dehydrated ethanol discharges after adsorption, and which discharge lines are connected to the drained ethanol discharge lines and to the return lines supplying part of the dehydrated ethanol to the tanks from molecular sieves, characterized by the fact that a dehydrated ethanol superheater is included in the return lines connected to the discharge lines leaving the tanks, and that it contains lower lines connecting the dehydrated ethanol superheater with the tanks and upper discharge lines leaving the regenerated liquid from the tanks and possibly a distillation column .
Korzystnie, kolumna destylacyjna połączona jest dodatkowym przewodem z górnymi przewodami zbiorników oraz przewodem powrotnym z przewodem doprowadzającym dostarczającym mieszaninę woda/etanol do przerobu.Preferably, the distillation column is connected by an additional line to the upper lines of the tanks and a return line to the feed line supplying the water / ethanol mixture for processing.
Rozwiązanie według wynalazku pozwala na zwiększoną kontrolę fazy desorpcji, która stanowi etap ograniczający w technologiach z sitami molekularnymi, ponieważ w istocie skuteczność adsorpcji zależy od jakości i efektywności desorpcji lub regeneracji.The solution of the invention allows for increased control of the desorption phase, which is a limiting step in molecular sieve technologies, since in fact the effectiveness of the adsorption depends on the quality and efficiency of the desorption or regeneration.
W porównaniu ze znanymi sposobami w sposobie według wynalazku, desorpcja zaadsorbowanej wody odbywa się w zbiorniku do regeneracji w temperaturze od 110 do 160°C, a więc wyższej niż w sposobie znanym ze stanu techniki, w którym temperatura w zbiorniku w fazie regeneracji wynosi średnio około 103°C.Compared to the known methods of the method according to the invention, desorption of adsorbed water takes place in the regeneration tank at a temperature of 110 to 160 ° C, i.e. higher than in the method known from the state of the art, in which the temperature in the tank during the regeneration phase is on average approx. 103 ° C.
Faktycznie, temperatura w zbiorniku do regeneracji utrzymywana jest na poziomie o wiele bardziej stałym w porównaniu ze sposobem według procesu PSA wymienionym na wstępie niniejszego opisu.In fact, the temperature in the regeneration vessel is kept much more constant compared to the PSA process mentioned at the beginning of this description.
Rozwiązanie według niniejszego wynalazku, przy uwzględnieniu dodatkowego przegrzewania pomiędzy dwoma zbiornikami, pozwala na oddzielenie fazy adsorpcji od fazy regeneracji i wnosi dodatkowy punkt regulacji uzupełniającej etapu ograniczającego, którym jest etap regeneracji sita molekularnego. Regulacja temperatury zbiornika, w którym przeprowadzana jest regeneracja sita uzyskiwana jest dzięki oddziaływaniu na wymiennik ciepła, tu będący podgrzewaczem par etanolu wykorzystywanych do desorpcji-regeneracji.The solution of the present invention, taking into account the additional superheating between the two vessels, allows the adsorption phase to be separated from the regeneration phase and adds an additional complementary control point to the limiting step, which is the molecular sieve regeneration step. The temperature control of the tank in which the sieve regeneration is carried out is achieved by acting on the heat exchanger, here which is a heater of ethanol vapors used for desorption-regeneration.
Poza tym, rozwiązanie według wynalazku pozwala na zwiększenie sprawności sita molekularnego i na zredukowanie ilości etanolu wykorzystywanego jako gaz desorbujący. Zdolność adsorpcji dla sit molekularnych ulega polepszeniu w porównaniu z klasycznymi procesami według sposobu PSA podanego powyżej.Moreover, the solution according to the invention makes it possible to increase the efficiency of the molecular sieve and to reduce the amount of ethanol used as the desorbing gas. The adsorption capacity for the molecular sieves is improved compared to the classical processes of the PSA method given above.
Uzyskuje się wydajność adsorpcji od 0,4% do 0,8% na ładunek sita i na cykl.Adsorption yields ranging from 0.4% to 0.8% per sieve load and cycle are achieved.
Sito molekularne może więc związać od 0,4 kg do 0,8 kg wody na 100 kg sita i na cykl. Ilość odwodnionego etanolu konieczna do fazy desorpcji jest około 5 punktów mniejsza w porównaniu ze znanymi sposobami (15% według wynalazku wobec 20% według istniejącego stanu techniki).The molecular sieve can thus bind 0.4 kg to 0.8 kg of water per 100 kg of sieve and per cycle. The amount of dehydrated ethanol necessary for the desorption phase is about 5 points lower compared to the known methods (15% according to the invention versus 20% according to the state of the art).
Sposób według wynalazku zostanie wyjaśniony przykładowo w oparciu o schemat urządzenia przedstawiony na rysunku.The method according to the invention will be explained, for example, on the basis of the device diagram shown in the drawing.
Zbiornik 1 zawiera mieszaninę woda/etanol podlegającą oczyszczaniu. Może nią być dowolna mieszanina, lecz korzystnie jest to flegma produkowana w cukrowni. Przez zbiornik należy tu także rozumieć wszelkie inne zasobniki mające możliwość dostarczania mieszaniny woda/etanol do przerobu. Mieszanina przepływa przewodem doprowadzającym 2, a następnie wpływa do wymiennika ciepła 3, który podnosi temperaturę tej mieszaniny aż do temperatury, w której przechodzi ona w stan pary przegrzanej i pozostaje w tym stanie w trakcie procesu. W istocie, mieszanina może być w stanie pary już w przewodzie doprowadzającym 2, w zależności od rodzaju zbiornika 1. W tym przypadku przegrzewanie mieszaniny realizuje wymiennik ciepła 3. Mieszanina w stanie pary przegrzanej opuszcza wymiennik ciepła 3 przewodem 4. Przewód 4 rozdziela się, na poziomie zaworów 5a i 5b, na dwa przewody 6a i 6b, które dochodzą do zbiorników 7a i 7b zawierających sito molekularne. Sito molekularne znajdujące się w tych zbiornikach może być dowolnym sitem dostosowanym do adsorpcji wody, to znaczy sitem posiadającym takie parametry jak nominalna średnica porów 3A (0,3 nm). Tego rodzaju odpowiednie sita to zeolity syntetyczne o strukturze krystalicznej typu A, które, na przykład, dostępne są w firmie CECA, La Defense, we Francji, pod firmowym oznaczeniem Siliporite nK 30.Tank 1 contains a water / ethanol mixture to be treated. It can be any mixture but is preferably sugar produced phlegm. The term reservoir is also understood to mean any other reservoirs capable of supplying a water / ethanol mixture for processing. The mixture flows through the supply line 2 and then enters the heat exchanger 3 which raises the temperature of the mixture to a temperature where it becomes superheated steam and remains there during the process. In fact, the mixture may already be vaporized in the feed line 2, depending on the type of tank 1. In this case, the mixture is superheated by the heat exchanger 3. The superheated vapor mixture leaves the heat exchanger 3 via line 4. The line 4 is separated into at valves 5a and 5b, to the two lines 6a and 6b that extend to containers 7a and 7b containing a molecular sieve. The molecular sieve provided in these reservoirs can be any sieve suitable for water adsorption, that is, sieve having parameters such as nominal pore diameter 3A (0.3 nm). Suitable screens of this kind are synthetic zeolites with a crystal structure of type A, which, for example, are available from CECA, La Defense, France under the brand name Siliporite nK 30.
184 532184 532
W zależności od położenia zaworów 5a i 5b zasilany jest przewód 6a łub 6b, a więc także i odpowiednio zbiorniki 7a lub 7b, co zapewnia realizację funkcji przemienności pracy tych zbiorników. Zakłada się, że w pierwszej fazie zawory 5a i 5b znajdują się w położeniu zapewniającym przepływ mieszaniny przewodem 6a. Mieszanina w stanie pary wpływa do górnej części zbiornika 7a zawierającego sito molekularne i spływa poprzez to sito w kierunku do dołu. Preferowany jest przy tym przepływ w kierunku od góry do dołu, ponieważ wprowadzanie sita do zbiornika odbywa się od góry, skąd łatwiej zresztą jest wymienić tę część sita, która uległa degradacji, co ma miejsce głównie w obszarze pierwszych kilku centymetrów na drodze przepływu przerabianego płynu. W trakcie przepływu przez zbiornik 7a posiadający sito molekularne woda zawarta w mieszaninie woda/etanol osadza się na tym sicie na zasadzie adsorpcji. W ten sposób odwodniony etanol opuszcza zbiornik 7a przewodem odprowadzającym 8a.Depending on the position of the valves 5a and 5b, the line 6a or 6b is supplied, and therefore also the tanks 7a or 7b, respectively, which ensures that the function of alternating operation of these tanks is performed. In the first phase, it is assumed that the valves 5a and 5b are in a position that allows the mixture to flow through line 6a. The vaporized mixture flows into the upper part of the reservoir 7a containing the molecular sieve and flows downwards through the sieve. A flow from the top to the bottom is preferred, since the insertion of the screen into the container takes place from above, from where it is also easier to replace the part of the screen that has degraded, mainly in the area of the first few centimeters in the flow path of the fluid to be processed. As it flows through the vessel 7a provided with a molecular sieve, the water contained in the water / ethanol mixture is deposited on the sieve by adsorption. Thus, the dehydrated ethanol leaves the tank 7a through the discharge line 8a.
Przewód odprowadzający 8a rozdziela się na dwa przewody, odpowiednio na przewód odpływowy 10a i na przewód powrotny 11a. Produkt wypływający z przewodu odpływowego lOa jest docelowym produktem, który przesyłany jest do strefy składowania, nie pokazanej na rysunku. Na przewodzie odpływowym 10a znajduje się zawór 18a, a na przewodzie powrotnym 11a zainstalowany jest zawór 9a.Discharge line 8a divides into two lines, respectively discharge line 10a and return line 11a. The product flowing from the drainage line 10a is the final product which is sent to a storage area not shown in the figure. There is a valve 18a in the drain line 10a and a valve 9a in the return line 11a.
Zawór 18a znajduje się w położeniu otwartym lub zamkniętym, w zależności od trybu pracy rozpatrywanego zbiornika, to znaczy adsorpcji lub regeneracji, natomiast zawór 9a jest zaworem regulującym przepływ części odwodnionego etanolu do zbiornika, w którym ma nastąpić desorpcja. Gdy zbiornik 7b zawierający sito molekularne jest w fazie regeneracji, to zawór 9a jest najpierw zamknięty przez cały czas konieczny do zmniejszenia ciśnienia w tym zbiorniku, następnie zaś pozostaje otwarty w funkcji ilości odwodnionego etanolu gotowego do przekazania do zbiornika przewodem powrotnym 11a, na którym znajduje się zawór 9a, a następnie do przegrzewacza odwodnionego etanolu 12 i dolnego przewodu 13 a.The valve 18a is in an open or closed position depending on the mode of operation of the tank in question, i.e. adsorption or regeneration, and valve 9a is a valve that regulates the flow of a portion of the dehydrated ethanol to the tank where desorption is to take place. When the vessel 7b containing the molecular sieve is in the regeneration phase, the valve 9a is first closed as long as it is necessary to relieve the pressure in the vessel and then remains open as a function of the amount of dehydrated ethanol ready to be transferred to the vessel via the return line 11a on which it is located valve 9a, then to dehydrated ethanol superheater 12 and lower line 13a.
Tak więc, produkt wypływający z przewodu odpływowego lOa, który jest odwodnionym etanolem przesyłany jest do strefy składowania, podczas gdy produkt wypływający przewodem powrotnym 11a przesyłany jest do zbiornika 7b zawierającego sito molekularne nasycone wodą i pełni rolę cieczy desorbującej. Przed przedostaniem się do dolnej części zbiornika 7b ta część odwodnionego etanolu przegrzewana jest w przegrzewaczu odwodnionego etanolu 12, odwodniony i przegrzany etanol opuszcza przegrzewacz odwodnionego etanolu 12 i dopływa do zbiornika dolnym przewodem 13a. Przegrzany etanol wpływa do zbiornika 7b zawierającego sito molekularne do jego dolnej części, przedtem jednak ciśnienie w tym zbiorniku zostaje obniżone do odpowiedniej wartości poniżej ciśnienia atmosferycznego za pomocą urządzeń, które nie zostały pokazane na rysunku, takich jak pompy próżniowe, zawory i inne. W pierwszej fazie, ciśnienie w zbiorniku 7b, niższe od ciśnienia atmosferycznego, uzyskuje się w wyniku działania pompy próżniowej i funkcji zasysania realizowanej w dolnej części tego zbiornika tak, aby ograniczyć zjawisko turbulencji w sicie molekularnym i uniknąć ewentualnego porywania cząstek etanolu, które to zjawiska mogłyby mieć miejsce, gdyby zasadnicze zasysanie zachodziło w górnej części zbiornika 7b. Następnie przeprowadza się regulację ciśnienia do wymaganej wartości w górnej części zbiornika. Tak więc, odwodniony etanol znajdujący się w dolnym przewodzie 13a wpływa do zbiornika 7b, gdzie ulega gwałtownemu rozprężaniu. Następuje wówczas zmniejszenie ciśnienia cząstkowego wody w zbiorniku, co powoduje jej desorpcję z sita molekularnego, a para wodna z zaadsorbowanej wody usuwana jest ze zbiornika na zasadzie porywania przez strumień odwodnionego etanolu. Wypływająca mieszanina woda/etanol odznaczająca się wysoką zawartością wody opuszcza zbiornik 7b górnym przewodem 14b. Na górnym przewodzie 14b znajduje się zawór 19b, natomiast nad górnym przewodem 14a usytuowany jest zawór 19a, który współpracuje z zaworem 18a i któremu jest podporządkowany przy realizacji, przez zbiornik 7a, funkcji adsorpcji lub regeneracji.Thus, the product flowing out of drainage line 10a, which is dehydrated ethanol, is sent to the storage area, while the product flowing out of drain line 11a is sent to reservoir 7b containing a water-saturated molecular sieve and acts as a desorbing liquid. Before entering the lower part of the tank 7b, this part of dehydrated ethanol is superheated in the dehydrated ethanol superheater 12, the dehydrated and superheated ethanol leaves the dehydrated ethanol superheater 12 and enters the tank through the lower line 13a. The superheated ethanol flows into the tank 7b containing the molecular sieve into its lower part, but before that, the pressure in this tank is reduced to a suitable value below atmospheric pressure by means of devices not shown in the drawing, such as vacuum pumps, valves and the like. In the first phase, the pressure in the vessel 7b, lower than the atmospheric pressure, is achieved by the operation of the vacuum pump and the suction function at the bottom of the vessel, so as to limit the turbulence phenomena in the molecular sieve and avoid possible entrainment of ethanol particles, which could be take place if the main suction takes place in the upper part of the tank 7b. The pressure is then adjusted to the required value at the top of the tank. Thus, the dehydrated ethanol in the downstream conduit 13a flows into the reservoir 7b where it expands rapidly. The partial pressure of water in the tank is then reduced, which causes its desorption from the molecular sieve, and the water vapor from the adsorbed water is removed from the tank by entrainment by a stream of dehydrated ethanol. The outflowing water / ethanol mixture having a high water content leaves the tank 7b through the upper line 14b. There is a valve 19b on the upper line 14b, while a valve 19a is located above the upper line 14a, which cooperates with valve 18a and which is subordinate to the adsorption or regeneration function via the tank 7a.
Gdy sito molekularne zbiornika 7b jest zregenerowane, a sito molekularne zbiornika 7a jest nasycone, zawory uruchamiane są w taki sposób, aby odwrócić kierunek przepływu strumienia mieszaniny. Wówczas mieszanina woda/etanol, jako mieszanina do przerobu, przepływa przewodem 6b i wpływa do zbiornika 7b, w którym woda zostaje związana przez adsorpcję, zaś odwodniony etanol opuszcza zbiornik 7b przewodem odprowadzającym 8b.When the molecular sieve of reservoir 7b is regenerated and the molecular sieve of reservoir 7a is saturated, the valves are actuated to reverse the flow direction of the mixture stream. Then the water / ethanol mixture, as a treatment mixture, flows through the line 6b and flows into the tank 7b, where the water is bound by adsorption, and the dehydrated ethanol leaves the tank 7b through the discharge line 8b.
184 532184 532
W tym czasie zawór 18b jest otwarty, a zawór 9b pozostaje 'tak ustawiony, że część odwodnionego etanolu wpływa przewodem powrotnym 11b do przegrzewacza odwodnionego etanolu 12. Przegrzany odwodniony etanol opuszcza następnie ten przegrzewacz i wpływa dolnym przewodem 13b do dolnej części zbiornika 7a. Ciśnienie w zbiorniku 7a zostaje do tego czasu doprowadzone do wymaganej wartości, niższej od ciśnienia atmosferycznego, przy czym podczas obniżania tego ciśnienia zawór 9b jest zamknięty. Strumień mieszaniny woda/etanol opuszcza wówczas zbiornik 7a górnym przewodem 14a, na którym znajduje się zawór 19a współpracujący z zaworem 18a, w taki sam sposób jak górny przewód 14b z zaworem 19b. Pozostała większa część etanolu wydostaje się przewodem odpływowym lOb do strefy składowania.At this time, valve 18b is open and valve 9b remains positioned so that some of the dehydrated ethanol flows through return line 11b to the dehydrated ethanol superheater 12. The superheated dehydrated ethanol then leaves this superheater and flows through the lower line 13b into the lower part of the tank 7a. Until then, the pressure in the reservoir 7a is brought to the required value below atmospheric pressure, while the valve 9b is closed when the pressure is lowered. The stream of the water / ethanol mixture then leaves the tank 7a through the upper conduit 14a, which has a valve 19a that cooperates with valve 18a, in the same way as the upper conduit 14b with valve 19b. The remaining major part of the ethanol flows through the discharge line 10b into the storage area.
Przewody 14a i 14b połączone są w jeden wspólny przewód 15 doprowadzający strumień gotowego produktu do kolumny destylacyjnej 16, z której górna frakcja, wypływająca przewodem powrotnym 17, może być zawrócona do przewodu doprowadzającego 2 lub do zbiornika 1 jako miejsca początku procesu. Wymienniki ciepła znajdujące się w obrębie aparatury mogą być przy tym rozmieszczone tak, aby ogrzewać poszczególne strumienie produktu za pomocą przepływającego gorącego czynnika, co pozwala na zaoszczędzenie ogólnej ilości energii cieplnej doprowadzanej do realizacji tego procesu.The lines 14a and 14b are connected to one common line 15 for supplying the finished product stream to the distillation column 16, from which the top fraction flowing out through the return line 17 can be returned to the feed line 2 or to the tank 1 as the start point of the process. The heat exchangers within the apparatus can hereby be arranged so as to heat the individual product streams by means of the flowing hot medium, which saves the overall amount of thermal energy supplied for carrying out this process.
PrzykładExample
W urządzeniu według schematu przedstawionego na rysunku przeróbce podlega strumień orosienia o zawartości 93% objętościowych etanolu przy wydatku przepływu 3680 kg/h, który połączony jest ze strumieniem powrotnym. Tak uzyskana mieszanina zostaje odparowywana i podgrzewana do temperatury 120°C przy ciśnieniu 1,7 · 105Pa. Uzyskany strumień przerabiany jest w dwóch zbiornikach z sitem molekularnym o dostatecznej wielkości porów, to jest 3 A (0,3 nm), marki Siliporite NK30, dostarczanym przez firmę CECA, La Defense we Francji. Sito tego typu posiada zdolność adsorpcji od 0,4 kg do 0,8 kg wody na 100 kg sita molekularnego i na cykl. Odwodniony etanol wypływa ze zbiornika, w którym miała miejsce adsorpcja, mając temperaturę 120°C i ciśnienie 1,7 · 105Pa. Wydatek odwodnionego etanolu na wyjściu zbiornika wynosi 3978 kg/h, co odpowiada ilości 438 kg/h zaadsorbowanej wody. Około 10% do 20% (korzystnie około 16%) tego strumienia czyli 663 kg/h wykorzystywane jest w charakterze płynu desorpcyjnego do regeneracji drugiego zbiornika. Ciśnienie panujące w tym zbiorniku wynosi około 0,3 · 105Pa. Strumień mieszaniny woda/etanol o zawartości około 68% objętościowych etanolu opuszcza wówczas zbiornik w jego górnej części mając przy tym temperaturę 110°C i ciśnienie 0,3 · 105Pa. Wydatek tego strumienia wynosi 1101 kg/h, co uwzględniając zawartość alkoholu w tym strumieniu, odpowiada faktycznie 438 kg/h zaadsorbowanej wody. Strumień ten jest następnie przesyłany do kolumny destylacyjnej, która pozwala na wytworzenie strumienia mieszaniny woda/etanol mającej parametry zasadniczo podobne do parametrów przerabianego orosienia. Strumień ten jest więc zawracany do miejsca początku procesu z wydatkiem 736 kg/h. Czas trwania pełnego cyklu adsorpcji/regeneracji wynosi około 5 minut. Tak więc, produkowany jest etanol o stężeniu 99,9% objętościowych przy wydajności 3315 kg/h. Łączna ilość ciepła zużywana w tym procesie, wyrażona w kg paty (odpowiadająca około 0,7 termii - 0,7 · 106 kalorii, a więc 2,93 · 106 J na hektolitr 99% objętościowych etanolu) wynosi około 55 kg/hl.In the device according to the diagram shown in the drawing, a reflux stream containing 93% by volume of ethanol is processed at a flow rate of 3680 kg / h, which is connected to the recycle stream. The mixture obtained in this way is evaporated and heated to a temperature of 120 ° C at a pressure of 1.7 · 10 5 Pa. The resulting flux is processed in two tanks with sufficiently pore size molecular sieve, ie 3 A (0.3 nm), of the Siliporite NK30 brand supplied by CECA, La Defense, France. This type of sieve has the ability to adsorb from 0.4 kg to 0.8 kg of water per 100 kg of molecular sieve and per cycle. The dehydrated ethanol flows from the adsorption vessel at a temperature of 120 ° C and a pressure of 1.7 10 5 Pa. The output of dehydrated ethanol at the exit of the tank is 3978 kg / h, which corresponds to 438 kg / h of adsorbed water. About 10% to 20% (preferably about 16%) of this stream, i.e. 663 kg / hr, is used as the desorption fluid for regenerating the second reservoir. The pressure in this tank is approximately 0.3 · 10 5 Pa. The stream of water / ethanol mixture containing about 68% by volume of ethanol then leaves the tank at its upper part having the temperature at 110 ° C and a pressure of 0.3 · 10 5 Pa. The output of this stream is 1101 kg / h, which, taking into account the alcohol content of this stream, actually corresponds to 438 kg / h of adsorbed water. This stream is then sent to a distillation column which allows the production of a water / ethanol mixture stream having parameters substantially similar to those of the treated reflux. This stream is then returned to the start of the process with an expenditure of 736 kg / h. The duration of the complete adsorption / regeneration cycle is approximately 5 minutes. Thus, ethanol is produced at a concentration of 99.9% by volume with a capacity of 3315 kg / h. The total amount of heat consumed in this process, expressed in kg of pati (corresponding to about 0.7 thermia - 0.7 10 6 calories, i.e. 2.93 10 6 J per hectolitre of 99% by volume ethanol) is approximately 55 kg / hl .
184 532184 532
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies
Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9404899A FR2719039B1 (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | New alcohol dehydration process by adsorption / regeneration on molecular sieve, and installation for its implementation. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL308288A1 PL308288A1 (en) | 1995-10-30 |
| PL184532B1 true PL184532B1 (en) | 2002-11-29 |
Family
ID=9462440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL95308288A PL184532B1 (en) | 1994-04-22 | 1995-04-21 | Method of dewatering water/ethanol mixture by adsorption/regeneration on a molecular sieve and apparatus therefor |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| BR (1) | BR9501602A (en) |
| FR (1) | FR2719039B1 (en) |
| PL (1) | PL184532B1 (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2907023B1 (en) * | 2006-10-17 | 2011-04-15 | Maguin Sas | NEW ALCOHOL DEHYDRATION PROCESS AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION |
| WO2016046120A1 (en) | 2014-09-24 | 2016-03-31 | Basf Se | Method for producing diesters of terephthalic acid with enrichment of recirculated alcohol |
| BR112017005866A2 (en) | 2014-09-24 | 2018-02-06 | Basf Se | A process for preparing a terephthalic diester by reacting terephthalic acid with at least one alcohol. |
| TR201905052T4 (en) | 2014-09-24 | 2019-05-21 | Basf Se | Method for producing terephthalic diesters by circulation of the reaction mixture. |
| TR201904928T4 (en) | 2014-09-24 | 2019-05-21 | Basf Se | Method for the production of terephthalic acid diesters by recirculating alcohol dehydration. |
| WO2019197175A1 (en) | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Basf Se | Method for producing a mixture of monobenzoates and dibenzoates |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BR8103970A (en) * | 1980-10-20 | 1982-08-24 | Ad Ind Inc | GAS ETHANOL WATER STEAM REMOVAL PROCESS |
-
1994
- 1994-04-22 FR FR9404899A patent/FR2719039B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-20 BR BR9501602A patent/BR9501602A/en not_active IP Right Cessation
- 1995-04-21 PL PL95308288A patent/PL184532B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL308288A1 (en) | 1995-10-30 |
| FR2719039A1 (en) | 1995-10-27 |
| FR2719039B1 (en) | 1996-06-21 |
| BR9501602A (en) | 1996-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9308489B2 (en) | Adsorption process for the dehydration of alcohol | |
| US4407662A (en) | Method of removing water from ethanol | |
| EP0205582B1 (en) | Bulk removal of water from organic liquids | |
| US4351732A (en) | Dehydration of ethanol | |
| JPS62223138A (en) | Method and apparatus for removing water from ethanol mixture | |
| JPH0587286B2 (en) | ||
| JP2001524875A (en) | Apparatus and method for performing gas / liquid absorption of membranes at high pressure | |
| JP2009530092A (en) | Water purification manufacturing method and apparatus | |
| JPH0444609B2 (en) | ||
| PL184532B1 (en) | Method of dewatering water/ethanol mixture by adsorption/regeneration on a molecular sieve and apparatus therefor | |
| CA1320155C (en) | Separation of gaseous mixtures | |
| RU2400282C2 (en) | New method of alcohol dehydration and device to this end | |
| CN106839652B (en) | It health care gas integrated form preparation method and its produces and feedway | |
| US4359592A (en) | Multi-stage, adsorption process for separating organic liquids from water | |
| US5118328A (en) | Process for regenerating adsorbers | |
| US4157247A (en) | Corrosion control process | |
| JP3923699B2 (en) | Method for dehydrating organic compounds | |
| JP3723693B2 (en) | Separation apparatus and separation method for mixed fluid | |
| CA1197476A (en) | Gas separation process | |
| JPS58245A (en) | Removal of pollutants from activated carbon filter | |
| FI73723B (en) | ISOBARISKT FOERFARANDE FOER SEPARERING AV NORMALA PARAFFINER FRAON KOLVAETEN. | |
| CA3128929A1 (en) | Two-step recovery process of halogenated hydrocarbons | |
| US8574347B2 (en) | PSA process, an equipment arrangement for heat exchange and a process of thermal energy recovery in said PSA process | |
| JP2001149742A (en) | Organic solvent recovering method | |
| EP3954449A1 (en) | Device and process for the dehydration of organic solvents |