A分子筛对异丙醇水溶液脱水的工业设计说明文档格式.docx

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苗第四章可知，3A分子筛对异丙醇和水的混合蒸汽对水选择性吸附系数较高，从分离优化角度考虑，应该用混合蒸汽进行吸附。

在生产工艺过程中，产生出来的异丙醇废料，一般都含有杂质（色素），需要先用一个精谕塔对其进行处理。

由于常压下异丙醇与水在80.4-C形成共沸，其中杲丙醉含呈为87.9%（质量分数）1约，所以经精馆塔稱惚后在耕馆塔顶得到含水12%（质屋比）左右的高浓度异丙醇与水的混合蒸汽，一部分经过塔顶冷凝器冷却后直按回流到塔中，另一部分，直接气相采出经过分子筛装置进行吸附。

工业上为了操作简单，处理成本低，一般都追求连续化生产，所以考虑一边吸附一边再生。

又由于为了使分子筛吸附柱在再生前达到最大吸附量，一般采用串联一级

分子筛吸附柱。

工艺流程见图5-1。

1-异丙醇常压精馆塔，2-1#吸附柱，3-2#吸附柱，4-蹄吸附柱，5-成品异丙醇收集罐，6-冷凝器，7-冷凝器。

图57气态吸附工艺流程图

Fig・5一1Flowchartofadsorptioningasphase

工艺流程说明：

1冋收的异丙醇水溶液，经过1（异丙醇精憎塔〉精馆，从塔顶得到含水12%（质量比）左右的高浓度异丙醇和水的混合蒸汽。

2异丙醇蒸汽经过2（1#分子筛吸附柱）吸附后，再进入3（2#分子筛吸附柱）进行吸附，吸附后直接得到髙浓度（含水0.5%以下）的异丙醇蒸汽。

3吸附后的异丙醇蒸汽再经过7（冷凝器）冷却后，进入异丙醇成品罐。

4当冲分•子筛吸附柱吸附饱和后，通过阀门切换，从异丙諄精馆塔采出的异丙醇和水的混合蒸汽先进湍分子筛吸附柱吸附，再进入閃分子筛吸附柱吸附。

同时对1#分子筛吸附柱进行再生。

5当2#分子筛吸附柱吸附饱和后，通过絢门切换"

从异丙醇精惚塔采出的异丙醇和水的混合蒸汽先进3#分子筛吸附柱吸附，再进入1#分子筛吸附柱吸附。

同时对2#分子筛吸附柱进行再生。

6当加分子筛吸附柱吸附饱和后，通过阀门切换，从异丙醇精幡塔采出的异丙醇和水的混合蒸汽先进1#分子筛吸附柱吸附，再进入2#分子筛吸附柱吸附。

同时对3#分子筛吸附柱进行再生。

如此塑复下去，达到连续处理废异丙醇的目的。

5.2.1.23A分子筛对含水量较低的异丙酵水漕液进行处理

当需要处理的异丙醇料液含水虽较低（低于12%）的异丙薛水溶液,可以用5.2.1.1的方法进行处理，只需把1（异丙醇精慟塔）换成一个闪蒸罐就行.由于生产过程中产生的异丙醇废液，一般都含有各种各样的有机杂质，这些有机杂质通常沸点比较高,所以经过一级闪蒸就能把这些有机杂质去掉。

去掉有机杂质的蒸汽直接按上面介绍的方法就能得到高浓度的异丙醇。

52.23A分子筛对液态异丙醇水落液的吸附工艺流程

由前面可知，3A分子筛对异丙醇水溶液进行吸附时，分离效果差，异丙醇的一次收率低。

但在实际生产过程中，可能有含水量较低，且无杂质的异丙醇水溶液，量也比较小。

此时，需考虑设备投资的问题，也可以直接用液态吸附实现。

工艺流程如图5-2所示。

1-废异丙醇储擔，2-沖吸附柱，3-離吸附柱"

4-成品异丙醉收集鐵，5-循环泵.

图5-2液态吸附工艺流程图

Fig.5~2Flowchartofadsorptioninliquidphase

异丙醇水溶液直接从i（废异丙醇储罐）用泵按一定流速逆流经过2（1目吸附柱）,再回流到1中。

井丙醇水溶液中的水不断的被3A分子筛吸附，经过30分钟后检测1中异丙醇的水分，如果水分小于0.5%（质量比），直接把异丙醇打入4（成品异丙醇储罐）中，把1中的异丙醇打完后，在1中重新进入含水异丙醇，再用泵按一定流速逆流经过2（1#吸附柱）继续吸附。

如果30分钟后，异丙醇中的水分无变化，则说明3A分子筛已经达到吸附饱和。

需要通过阀门切换，到3（2#吸附柱）进行吸附，即异丙醇水溶液宜接从1（废异丙醇储繙）用泵按一定流速逆流经过3（2#吸附柱），再回流到1中，同时把2中的异丙醉水溶液通过阀门把异丙醇水溶液全部放回1中，并对2进行再生。

当3中的分子筛吸附饱和后，再切换到2中的分子筛吸附，以此形成循环。

5.2.3分子筛装賈再生工艺潼程

5.2.3.1分子筛装■再生条件

由前面的实验可知，分子筛装进再生需要两个条件：

一个是使装置达到一定的温

度（250U以上力另一个是需要达到一定的真空（达SIJ-O.Q95Mpa以上儿

5.2.3.2分子端装置导热介质

在工业化应用中，如果用正辛醇蒸汽对装置进行再生，对设备的要求较高：

需耐离温，还需耐疋压和负压。

另外，正辛醇蒸汽又是可燃液体,其蒸汽具有爆炸威险，对生产场所的安全有更高的要求。

从能耗方面考虑，分子筛装置进行再生时，需使正辛醇汽化以后，再加热到一定压力，需要大量的热量B而当分子筛再生好以后，需要对其降温操作，使正辛醇蒸汽全部冷凝下来以后才能进行吸附，使该部分能量白白浪费。

则用3A分子筛装竟处理异丙醉水溶液的的再生成本比较高。

如果能找到一种液体，在2509左右时是液态，从低温到閒温只是显热，而不是汽化热，当分子筛再生好以后，把该液体在高温下直接放岀，而只对装置进行降温，放出的高温液体能宜接进入另外一台3A分子筛吸附柱进行再生。

则装置的再生成本将能犬大的降低。

现在有这样的物质就是髙温导热油，高温导热油具有以下优点：

♦可在低压力下，以液相输送岛温热能.

♦可广泛用于间接加热或冷却的循环系统。

♦无味、无壽、无腐蚀性、无环境污染。

♦在循环系统中无须采取包封措诫，降低设备投资。

♦可精确地控制运行温度，满足工艺要求.

♦有良好的抗氧化件，在高温工作环境中热稳定性好，使用寿命长。

附表11是一个导热油生产厂家的型号和参数，从表中可以看出，我们选择WD300型导热油就可以。

由于酸度较低没有腐蚀性"

在导热油系统，我们材质选择廉价的碳钢就行，循环泵选用耐高温的化工泵，阀门选用耐高温的普通阀门。

5.2.3.33A分子筛装置再生工艺流程

根据实验结果J我设计了如图5-3的工艺流程。

1T#分子筛吸附柱，2「2口分子筛吸附柱,3-冷凝器，4-低浓度异丙醇收集罐，5-高温导热油加热装置，6-循环泵

图5-3分子筛装置再生工艺流程

Fig.5-3Flowchartfortheregenerationofmolecularseive

当1#分子筛吸附柱需要再生时：

1关闭异丙醇侧的柱底阀门，打开柱顶与真空系统连接的阀门。

2打开冷却水的排放阀门"

使分子筛吸附柱中的冷却水全部排出，并与大气相连，已避免再生时，冷却水管中形成高温高压水蒸汽，造成设备损坏。

3关闭导热油测的排放阀门，打开导热油的进出口阀门。

4开启导热油的循环泵"

使导热油从电加热装置经过循环泵，再经过1#分子筛吸附柱，再回流到电加热装置中。

5开启电加热装置，便导热油系统温度逐渐升高。

在温度升高的过程中，3A分子筛内吸附的异丙醇和水逐渐汽化经过真空系统中的冷凝器冷却后，进入低浓度异丙醇收集罐中。

6为系统温度达到25CTC时，开启真空泵，使系统真空达到-0.095Mpa,调节电加热装置的功率，使系统维持在2501左右，再生3个小时。

由于3A分子出来筛在加热到250*C时，分子筛表面粘附的异丙醇和少量的水能蒸发出来，此时用冷凝器进行冷却，效果好。

如果加热前就开真空泵，由于异丙醉的沸点较低，冷却困难，异丙醇的损耗将会加大。

所以选择当温度达到250时再开启真空泵。

7当坤分子筛吸附柱再生完毕后，关闭导热油进入1#分子筛吸附柱的进出口阀门，打开该柱的排油阀门，使装置内的导热油流回到电加热装置中。

8关闭冷却水侧的排空阀门，打开冷却水的进出口阀门，使1#分子筛吸附柱温度快速降到W0C以下时，关闭冷却水的进出口阀门。

由于3A分子筛在室温和80°

C时对异丙醇和水的混合物进行脫水时，分子筛吸水率变化不大，而8CTC左右对异丙醇和水的混合蒸汽进行吸附时，由于分子筛装置同异丙醉和水的混合蒸汽温度相近，用异丙醇蒸汽加热装置而被冷凝下来的异丙醇就少，从而3A分子筛吸附的异丙欝就相对较低。

9用M分子筛吸附柱进行异丙醉的吸附脱水。

当2#分子筛吸附柱需要再生时，按照上面的方法，只需把对应装这的阀门切换成2#分子筛吸附柱的就行。

从上血'

可知，分子筛吸附柱需要用高温导热油对苴进行加热，还需要冷却水冷却,还需要一定的体积,使装置尽可能多的装入分子筛，以达到更大的处理能力。

根据需要设计成图5-4的装置。

a-歼卿上进耙Io-折删M軻c-导鮒忡,d-删期,e-删机e一轴細必f-斛戕口

图5-4分子筛吸附柱简图

Fig.5-4Theadsorptioncolumnof2eolite

5,2.43A分子筛装置再生工艺的优化

由附录11可以看出当分子筛吸附柱再生好后利用其余热对另一支需要再生的吸附柱进行再生时，能大幅降低分子筛再生的成本。

再生工艺流程见图5-5。

1-WTmam柱3-冷範

图5-5装置利用余热再生工艺流程图

Fig.5一8Flowcharoftheregenerationofmolecularseiveusingresidulheat5.3结果与讨论

通过对10吨异丙醇处理的工艺设计（见附录11）,从工艺流程与处理成本方面进行了详细的论述，通过计算证明；

利用再生好后的高温3A分子筛吸附柱对另一个吸附柱进行预热，能降低单位处理成本27%左右。

由于本人的知识能力所限，本章中的部分数据和工艺流程仅供参考。

本文通过3A分子筛对异丙醇与水的混合物进行吸附脱水实验，在得到丈验数据的基础上，对异丙醇与水的混合物脱水系统进行了工业化设计，并对处理成本进行了计算，得到了以下结论：

1、3A分子筛对异丙醇和水的混合物进行吸附脱水后具有可再生性。

通过对3A分子筛在具空烤箱中进行再生，确定了3A分子筛的再生条件为：

真空-0.095帅°

、温度25（TC、再生时间为3个小时。

根据此再生条件，设计了集吸附与再生为一体的实验装賈，并通过此装置的不同条件下的吸附和再生，更进一步证实了3A分子筛吸附水以后，能进行再生。

2、3A分子筛在吸水的同时，也对异丙醇进行吸附。

通过改变异丙醇与水的混合物在不同状态下用实验装置进行吸附脱水时，3A分子筛在吸水的同时，也对异丙醇进行吸附。

用3A分子筛吸附液态异丙醉水溶液时或先吸附液态异丙醇的水溶液再吸附异丙醇与水的混合蒸汽，对异丙醇的吸附率为20%左右,用3A分子筛吸附异丙醇与水的混合蒸汽时，对异丙醇的吸附率为左右。

为工业化设计，确定了对分子筛进行吸附再生时，需考虑异丙醇的回收问题。

3、3A分子筛对异丙醇和水的混合蒸汽的分离效果好。

通过3A分子筛对异丙醇和水的混合物在不同状态吸附脱水时对水的相对吸附比例的计算，得到了3A分子縮对液态异丙醉水溶液和先液态吸附后对混合蒸汽逬行吸附的相对吸附比例为0.55左右，而3A分子筛对异丙醇和水的混合蒸汽进行吸附脱水时的相对吸附比例在1.4左右，尤其是实验装置温度接近吸附前混合蒸汽的沸点时较奇。

说明3A分子筛对异丙6?

和水的混合茂汽对水的选择吸附性大，即分离效果更好。

4、利用再生好后的高温热源对另一个吸附柱进行预热，能降低单位处理成本27%左右。

通过对10吨异丙醇处理的工艺设计和能耗计算，从工艺流程与处理成本方面进行了详细的计算，得出了利用再生好后的高温热源对另一个吸附柱进行预热，能降低单位处理成本27%左右。