na sicie molekularnym i regenerację sita molekularnego

RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 184532 (21) Numer zgłoszenia: 308288 (22) Data zgłoszenia: 21.04.1995 (13) B1 (51) IntCl7 C07C 29/76 (54) 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 regeneraję sita molekularnego (30) Pierwszeństwo: 22.04.1994,FR,9404899 (73) Uprawniony z patentu: MAGUIN SA, Charmes, FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: 30.10.1995 BUP 22/95 (72) Twórcy wynalazku: Genevieve Doreau, Thiais, FR Pierre Poizat, Brou sur Chantereine, FR (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.11.2002 WUP 11/02 (74) Pełnomocnik: Ginter Marek, GINTER & GINTER, Kancelaria Rzecznikowska s.c. PL 184532 B1 1. Sposób odwadniania mieszaniny woda/etanol przez adsorpcję wody na sicie mo lekularnym 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, znamienny 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.

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 Zastrzeżenia patentowe 1. 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, znamienny 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. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przegrzewanie części odwodnionego etanolu prowadzi się w temperaturze od 120 C do 150 C. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperaturę sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 90 C do 130 C, a korzystnie 110 C. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że różnicę temperatur pomiędzy wejściem a wyjściem sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się poniżej 5 C. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 1,5 104Pa do 3,5 104Pa. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odparowanie i przegrzewanie mieszaniny woda/etanol prowadzi się w temperaturze od 110 C do 130 C. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie mieszaniny woda/etanol w fazie pary utrzymuje się w zakresie od 1,4 105Pa do 2,0 105Pa. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przegrzewa się część, w ilości od 10% do 20%, odwodnionego etanolu. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że adsorpcję i regenerację prowadzi się z zachowaniem przeciwnych kierunków przepływu. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę woda/etanol zawierającą co najmniej 90% objętościowych alkoholu. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że adsorpcję i regenerację prowadzi się w dwóch złożach sit molekularnych pracujących naprzemiennie. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że adsorpcję i regenerację prowadzi się w czasie od 3 do 6 minut. 13. 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 których na przemian prowadzona jest adsorpcja wody oraz regeneracja sit, a także przewody odprowadzające połączone z tymi dwoma zbiornikami, którymi po adsorpcji wypływa odwodniony

184 532 3 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, znamienne tym, że w przewody powrotne (11a, 11b) połączone z przewodami odprowadzającymi (8a, 8b) wychodzącymi ze zbiorników (7a, 7b) włączony jest przegrzewacz odwodnionego etanolu (12) oraz, że zawiera dolne przewody (13a, 13b) łączące przegrzewacz odwodnionego etanolu (12) ze zbiornikami (7a, 7b) i górne przewody (14a, 14b) odprowadzające wypływającą po regeneracji ciecz ze zbiorników (7a, 7b) i ewentualnie kolumnę destylacyjną (16). 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że kolumna destylacyjna (16) połączona jest dodatkowym przewodem (15) z górnymi przewodami (14a, 14b) zbiorników (7a, 7b) oraz przewodem powrotnym (17) z przewodem doprowadzającym (2). * * * 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. 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. 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. 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. 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 103Pa; (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. Jednak sposób ten nie jest w pełni zadowalający i to z wielu powodów. Przede wszyst-

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. 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. 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. Korzystnie, przegrzewanie części odwodnionego etanolu prowadzi się w temperaturze od 120 C do 150 C. Korzystnie, temperaturę sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 90 C do 130 C, a korzystnie 110 C. Korzystnie, różnicę temperatur pomiędzy wejściem a wyjściem sita molekularnego w fazie regeneracji utrzymuje się poniżej 5 C. Korzystnie, ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego w fazie regeneracji utrzymuje się w zakresie od 1,5 104Pa do 3,5 104Pa. Korzystnie, odparowanie i przegrzewanie mieszaniny woda/etanol prowadzi się w temperaturze od 110 C do 130 C. Korzystnie, ciśnienie mieszaniny woda/etanol w fazie pary utrzymuje się w zakresie od 1,4 105Pa do 2,0 103Pa. Korzystnie, przegrzewa się część, w ilości od 10% do 20%, odwodnionego etanolu. Korzystnie adsorpcję i regenerację prowadzi się z zachowaniem przeciwnych kierunków przepływu. Korzystnie, stosuje się mieszaninę woda/etanol zawierającą co najmniej 90% objętościowych alkoholu. f Korzystnie, adsorpcję i regenerację prowadzi się w dwóch złożach sit molekularnych pracujących naprzemiennie. Korzystnie, adsorpcję i regenerację prowadzi się w czasie od 3 do 6 minut. 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 których

184 532 5 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. Korzystnie, kolumna destylacyjna połączona jest dodatkowym przewodem z górnymi przewodami zbiorników oraz przewodem powrotnym z przewodem doprowadzającym dostarczającym mieszaninę woda/etanol do przerobu. 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. 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. 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. 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. 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. Uzyskuje się wydajność adsorpcji od 0,4% do 0,8% na ładunek sita i na cykl. 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). Sposób według wynalazku zostanie wyjaśniony przykładowo w oparciu o schemat urządzenia przedstawiony na rysunku. 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 3Å (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.

6 184 532 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. 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. 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. 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. 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.

184 532 7 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. 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 1jako 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. Przykład 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 3Å (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 paiy (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.

184 532 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.