新型球形吸附劑制取無水乙醇實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著當(dāng)今世界能源主體化石燃料的過度消耗和對環(huán)境保護(hù)意識的不斷增強(qiáng),研究與尋找環(huán)境友好的石油能源的替代品成為世界技術(shù)開發(fā)的方向之一。燃料乙醇是替代燃料之一,與普通汽油相比,其燃燒更完全、CO排放量較低、而且其燃燒性能與汽油相似。生產(chǎn)燃料乙醇的首要任務(wù)是生產(chǎn)無水乙醇,普通的蒸餾系統(tǒng)可以獲得95％(w/w)左右的乙醇,由95％(w/w)左右的乙醇生產(chǎn)無水乙醇最初采用的方法是恒沸蒸餾、萃取蒸餾、加鹽萃取等。這些方法能耗較高,最近興起了分子篩法、

2、膜分離法和生物質(zhì)吸附法。用生物質(zhì)吸附劑生產(chǎn)燃料乙醇是一種新的、成本比較低的方法。
　　本實(shí)驗(yàn)采用的是鄭州大學(xué)生化中心開發(fā)的一種新型球形生物質(zhì)吸附劑。本實(shí)驗(yàn)主要對固定床內(nèi)吸附劑的吸附性能進(jìn)行了研究。固定床由三段φ100×5,每段1米的不銹鋼管連接而成。分別做出了兩種粒徑吸附劑在脫附空氣溫度在85℃~95℃范圍內(nèi),柱內(nèi)壓力在0.01MPa~0.08MPa范圍內(nèi)、原料氣速質(zhì)量流量在78.44 g/min~188.73g/min范圍內(nèi)等條

3、件下床層的穿透曲線,通過穿透曲線來考察吸附劑的吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)脫附空氣溫度和吸附柱壓力均對吸附有影響:低的脫附空氣溫度有利于吸附,但如果脫附空氣流量相同時(shí)脫附時(shí)間會增加。
　　壓力在一定的范圍內(nèi)增高有利于吸附,繼續(xù)增高對穿透點(diǎn)前的吸附效果影響不大,但可以提高穿透點(diǎn)后的吸附性能。原料氣速增大使傳質(zhì)區(qū)增長,床層壓降增大,穿透時(shí)間縮短,可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和單位時(shí)間的產(chǎn)品產(chǎn)量;過高的原料氣速將導(dǎo)致所得產(chǎn)品酒精的濃度下降,產(chǎn)量減少。研究了吸

4、附過程中床層的溫度變化和壓降變化。吸附過程中床層的溫度不斷升高,最終趨于穩(wěn)定;壓降變化則呈現(xiàn)出隨機(jī)性,而且較小,可以忽略。
　　本實(shí)驗(yàn)在脫附空氣溫度為85℃,柱內(nèi)壓力為0.035MPa,原料氣速質(zhì)量流量為78.44g/min條件下,用小粒徑吸附劑裝填的吸附柱得到了1000mL平均濃度為99.79％(w/w)的無水酒精。吸附過程中床層的壓降變化很小,可以忽略,大粒徑的床層壓降小于小粒徑的床層壓降。吸附過程為放熱反應(yīng),各點(diǎn)溫度隨時(shí)間增

5、加而增加,當(dāng)吸附劑接近飽和時(shí)各點(diǎn)溫度基本不變。對脫附的研究主要集中在脫附時(shí)間上:固定加熱蒸汽量,采用不同的脫附空氣流量。同時(shí)也研究了脫附過程中的床層壓降。脫附空氣在高溫高流量下可以增大床層的溫度梯度,單位時(shí)間內(nèi)可以帶走更多的水分,加快脫附速度;在加熱蒸汽量一定的情況下,脫附時(shí)間隨空氣流量的增大先減少后增加。蒸汽冷凝量為70g/min,脫附空氣流量為56m~3/h時(shí),大粒徑脫附最短時(shí)間是45min。小粒徑的最短脫附時(shí)間是51min。