吸附法制备无水乙醇用分子筛的真空再生试验研究

摘要

工业中常用吸附法制取无水乙醇，选用3A分子筛作为吸附剂。当分子筛吸附一定时间后需对其进行再生，使分子筛能够循环使用。本文对分子筛的真空再生方法进行了研究。 本文采用三节直径为100 mm，高为1000 mm的圆柱形吸附柱，内装直径4 mm的球形和直径2.9~3.2 mm的圆柱形3A分子筛，两种分子筛装填质量相等，通过改变吸附柱的节数调整装填高度，装填高度分别为800 mm、1700 mm和2700 mm。利用单床吸附试验考察了床层温度随时间的变化，分析了质量流速、进料温度、床层高度及进料浓度对穿透时间、穿透容量和生产强度的影响。然后根据吸附相关数据及流程，设计了双塔流程进行真空再生试验研究。真空再生方式消耗的热量是吸附过程储存的吸附热，不需额外热量的提供。试验考察了质量流速、吸附时间和进料温度对产品浓度、淡酒浓度、产品量、淡酒量及单位淡酒量的影响，并对N2吹扫、成品无水乙醇蒸汽吹扫及真空再生的热量进行了计算，比较了淡酒精再次蒸馏所消耗的热量，通过试验和计算结果突出真空再生节能的优点，以期为该再生方式提供数据及理论支持。 通过对试验及计算结果分析，得到以下结论： 吸附过程：床层温度随吸附时间先增加后降低，最高点随流动方向移动；穿透时间和穿透容量随质量流速及进料温度的减小而增加，随床层高度和进料浓度的增加而增加，而生产强度随质量流速和进料浓度的增加而增加，与床层高度的变化趋势相反。 再生过程：真空再生试验过程中淡酒浓度随质量流速、吸附时间及进料温度的增加而降低；产品量随质量流速、吸附时间及进料温度的增加而增加；淡酒量随质量流速和吸附时间的增加而增加，而随进料温度的趋势相反；单位淡酒量随质量流速、吸附时间及进料温度的减小而增加。当吸附时间为7 min，质量流速为0.2246 kg.m-2.s-1，吸附温度为160℃时，单位淡酒量低至15.72%，温度增至 200℃时，单位淡酒量降至 13.80%。通过热量计算得到，再生过程中单位产品消耗热量高低排序依次为N2吹扫再生、无水乙醇蒸汽吹扫再生和真空再生，且N2吹扫过程消耗的热量远远高于其余两种方式；真空再生后产生的淡酒精再次蒸馏所消耗热量低于无水乙醇吹扫再生，与N2吹扫再生方式相当。 通过再生试验结合热量计算分析得出：利用过热气体吸附，通过吸附储热结合抽取真空的方式再生能够降低热量损耗，减少淡酒精的生成。

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