Setacci molecolari per disidratazione dell'etanolo.
Dopo la distillazione, l'etanolo ha una purezza di ~ 96% in volume. Per alcune applicazioni, il contenuto residuo di acqua deve essere rimosso ulteriormente.
Etanolo anidro
99% di purezza
Adatto per PSA (Adsorbimento a Pressione Variabile).
Cosa succede quando la distillazione non è sufficiente?
A una concentrazione di etanolo del 96,5% in volume, etanolo e acqua formano un azeotropo. Questo significa che entrambe le sostanze in questa miscela hanno il stesso punto di ebollizione, rendendo impossibile una ulteriore separazione tramite distillazione.
Quando è richiesta una purezza di almeno il 99% di etanolo in volume, entra in gioco un ulteriore passaggio del processo:
Adsorbimento utilizzando setacci molecolari
Ecco come funziona l' adsorbimento dell'acqua residua.
Grandi impianti industriali utilizzano Adsorbimento a Pressione Variabile (PSA). Il sistema è composto da due recipienti di adsorbimento riempiti con materiale di setaccio molecolare, che operano in un ciclo alternato.
Adsorbimento
L'etanolo gassoso e umido scorre attraverso il recipiente attivo. I granuli di setaccio molecolare intrappolano le molecole d'acqua all'interno dei loro pori (adsorbimento) fino a quando non viene raggiunto il livello di purezza desiderato.
Una piccola porzione del vapore di etanolo ad alta purezza (10–25%) viene deviata per servire come gas di purga secco per la rigenerazione.
Rigenerazione
Il recipiente precedentemente attivo e ora saturo di umidità viene depressurizzato, causando il rilascio delle molecole d'acqua dal setaccio molecolare (desorbimento). Il gas di purga deviato scorre attraverso il recipiente e porta via l'umidità rilasciata.
I granuli vengono così rigenerati e pronti per essere utilizzati nuovamente per l'adsorbimento nel ciclo successivo.
Il giusto setaccio molecolare.
Con poche eccezioni, i setacci molecolari sono zeoliti sintetici con una superficie costituita da numerosi pori. Questi pori hanno dimensioni di apertura precisamente definite.
Di conseguenza, solo le molecole più piccole delle aperture dei pori possono entrare nell'interno dei pori. Tutte le altre molecole, più grandi, passano oltre il setaccio molecolare senza essere influenzate.
È necessario un materiale che possa legare l'acqua senza influenzare l'etanolo.
Diametro molecolare dell'etanolo: 4,3 Å
Diametro molecolare dell'acqua: 2,6 Å
Il giusto setaccio molecolare.
Fatte salve poche eccezioni, i setacci molecolari sono zeoliti sintetici, la cui superficie è composta da numerosi pori. Questi pori hanno aperture di poro esattamente grandidefinite..
Pertanto, possono entrare nelle porosità solo le molecole che sono più piccole dell'apertura. Tutte le altre molecole, più grandi, scorrono intatte oltre il setaccio molecolare.
È necessario un materiale che possa trattenere l'acqua, ma non influenzare l'etanolo.
Diametro molecolare dell'etanolo: 4,3 Å
Diametro molecolare dell'acqua: 2,6 Å
Perché i tipi 4A, 5A e 13X non sono adatti:
Per le varianti 5A e 13X, la decisione viene presa rapidamente. Con aperture porose di 5 Å e 10 Å, sono già così grandi che adsorbirebbero non solo l'acqua indesiderata ma anche l'etanolo stesso.
Con il tipo 4A le zeoliti, il diavolo è davvero nei dettagli.
In teoria e in condizioni ottimali, le aperture porose 4A sono precisamente definite come 4 Å. In pratica, tuttavia, si fa una distinzione tra la dimensione porosa effettiva e la dimensione porosa reale.
La dimensione porosa reale tiene conto del fatto che le zeoliti sono influenzate da vari fattori durante il funzionamento, portando a deviazioni dai valori teorici. Di conseguenza, il setaccio molecolare 4A ha un apertura porosa reale di 4,2 Å.
Sebbene questo sia ancora troppo piccolo per l'etanolo (4,3 Å), la differenza è solo marginale. In determinate circostanze, l'etanolo potrebbe comunque essere adsorbito, il che rappresenta un fattore critico per questa specifica applicazione.
Pertanto, il setaccio molecolare 3A offre la soluzione ottimale per l'essiccazione dell'etanolo.
CAGESPHERE® 3A
Setaccio Molecolare Tipo 3A
Adsorbe praticamente nessun'altra molecola
- Dimensione effettiva dei pori: 3 Å / 0,3 nm
- Dimensione dei pori efficace: 3,8 Å / 0,38 nm
- Densità apparente 0,67kg/l
- Resistenza alla frattura >70N
- Tasso di usura <0,25%
- Capacità di adsorbimento dell'acqua >210ml/kg
- Temperatura di rigenerazione 300°C