Đồ án Thiết kế hệ thống tháp hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA Ñoäc laäp – Töï do – Haïnh phuùc Thaønh phoá Hoà Chí Minh Khoa: Coâng ngheä Hoùa & Thöïc phaåm Boä moân: Quaù trình vaø Thieát bò ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC: ÑOÀ AÙN CHUYÊN NGÀNH QT&TB MAÕ SOÁ: 605109 Hoï vaø teân sinh vieân: Vũ Tiến Dũng Lôùp: HC06MB Ngaønh (neáu coù): Quá Trình & Thiết Bị Ñaàu ñeà ñoà aùn: Thieát keá hệ thống tháp hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng Nhieäm vuï (noäi dung yeâu caàu vaø soá lieäu ban ñaàu): Noàng ñoä nhaäp lieäu: xF= 92%phaàn khoái löôïng Noàng ñoä saûn phaåm cồn khan: xW = 99,5% phaàn khoái löôïng Nguoàn naêng löôïng vaø caùc thoâng soá khaùc töï choïn Noäi dung caùc phaàn thuyeát minh vaø tính toaùn: Xem ôû phaàn muïc luïc Caùc baûn veõ vaø ñoà thò (loaïi vaø kích thöôùc baûn veõ): Goàm 2 baûn veõ A1: baûn veõ quy trình coâng ngheä vaø baûn veõ chi tieát thieát bò Ngaøy giao ñoà aùn: 5/07/2010 Ngaøy hoaøn thaønh ñoà aùn: 4/9/2010 Ngaøy baûo veä hay chaám: 7/9/2010 Ngaøy 4 thaùng 09 naêm 2010 CHUÛ NHIEÄM BOÄ MOÂN NGÖÔØI HÖÔÙNG DAÃN (Kyù vaø ghi roõ hoï teân) (Kyù vaø ghi roõ hoï teân) NHAÄN XEÙT ÑOÀ AÙN Caùn boä höôùng daãn. Nhaän xeùt: Ñieåm: Chöõ kyù: Caùn boä chaám hay Hoäi ñoàng baûo veä. Nhaän xeùt: Ñieåm: Chöõ kyù: Ñieåm toång keát: Mục Lục Kết Luận Tài Liệu tham khảo Chương 1 TỔNG QUAN I. Mục đích đề tài 1. Tính thực tiễn của đề tài Các nhà khoa học cho biết, chúng ta đang sống trong một giai đoạn lịch sử mới cảu trái đất – kỷ nguyên loại người – khi chúng ta là nguồn lực chính của trái đất. Nhưng hiện nay sự thành công thái quá của con người đã gây ra những áp lực chưa từng thấy cho hệ sinh thái trái đất và đe dọa chính loài người . Theo các chuyên gia, chúng ta đang phải đối mặt với sáu vấn đề có liên quan tới nhau và rất cấp bách: Lương thực: Cứ sáu người thì có một người bị đói và suy dinh dưỡng trong khi đó quá trình công nghiệp hóa và dân số tăng đang làm giảm diện tích trồng cây lương thực Nước: Đến năm 2025, 2/3 dân số thế giới phải sống trong vùng thiếu nước sạch Năng lượng: Hiện nay nguồn năng lượng chính của chúng ta đến từ dầu mỏ và khí đốt, trong khi đó nguồn nhiên liệu hóa thạch này đang khan hiếm dần và dự đoán sẽ hết trong một tương lai rất gần Biến đổi khí hậu: Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra trên toàn thế giới, nó có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống con người trên trái đất Đa dạng sinh học: Nhiều nhà khoa học cho rằng thế giới đang bước vào cuộc “đại tuyệt chủng” lần thứ 6 do các vấn đề về ô nhiễm môi trường và tăng dân số Ô nhiễm: Các chất được cho là ô nhiễm đã có trong tự nhiên từ rất lâu nhưng hiện giờ chúng đang có nồng độ cao đến mức báo động, nó đang gây ra nhưng thiệt hại và biến đổi to lướn đối với con người và sinh vật trên trái đất. Như trên đã nêu, năng lượng và ô nhiễm là hai vấn đề quan trọng cấp bách cần giải quyết nhanh chóng Thực tế cho thấy, cùng với sựu phát triển mạnh mẽ của nền đại công nghiệp thì kéo theo là lượng năng lượng cần cho nó cũng tăng lên rất lớn. Trong khi đó nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, theo như dự báo của các nhà khoa học thì trữ lượng xăng dầu của toàn thế giới chỉ đủ cho khoảng 50 năm nữa Mặt khác việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra rất nhiều khí ô nhiễm như COx, NOx, SOx, các hợp chất hydrocacbon… Gây nên nhiều hiệu ứng xấu đến môi trường sống, ảnh hưởng lơn đến chất lượng cuộc sống Vì vậy việc tìm ra nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường là điều rất quan trọng và cần thiết. Bên cạnh việc sử dụng các nguồn năng lượng như năng lượng thủy điện, năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều…Thì năng lượng có nguồn gốc sinh học đang rất được quan tâm. Ethanol là nhiên liệu đi từ nguồn gốc sinh học đang được cả thế giới quan tâm. Và hiện nay Ethanol được sử dụng như một phụ gia để pha vào xăng tạo thành một loại nhiên liệu được gọi là gasohol hay gasoline – alcohol Đặc biệt nước ta là một nước có nền kinh tế nông nghiệp là chủ yếu với thế mạnh chính là các ngành trồng trọt và chăn nuôi đặc biệt là ngành trồng lúa gạo. Nước ta là nước có sản lượng lúa gạo xuất khẩu đứng thứ hai trên thế giới với những năm gần đây kim nghạch xuất khẩu gạo tăng liên tục. Bên cạnh đó ngành trồng trọt rau củ quả cũng phát triển rất mạnh. Tất cả các yếu tố trên cho thấy việc sản xuất Ethanol pha xăng từ các phụ phẩm của sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam là rất khả thi Vì những lý do trên, đề tài “ Thiết kế phân xưởng tinh luyện cồn tuyệt đối dùng để pha xăng” là công đoạn cuối cùng của dây chuyền sản xuất cồn pha xăng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của loại nhiên liệu mới này 2. Lợi ích của việc dùng gasohol Xét về mặt năng lượng thì cồn tinh luyện không có lợi hơn so với xăng (năng lượng sinh ra khi đốt cháy cồn chỉ bằng 62% khi đốt cháy xăng) nhưng việc ứng dụng gasohol vào thực tế sẽ mang nhiều lợi ích kinh tế: Tiết kiệm được lượng xăng nhập khẩu nếu pha thêm 10% Ethanol vào xăng mà bảo đảm động cơ vẫn hoạt động bình thường thì có nghĩa là ta sẽ giảm được 10% lượng xăng nhập khẩu qua đó tiết kiệm được rất nhiều ngân sách dành cho việc nhập khẩu xăng. Ethanol có chỉ số octane cao, nên khi pha thêm Ethanol vào xăng làm tăng thêm chỉ số này và cũng đồng thời tăng chất lượng xăng Tận dụng các nguồn phụ phế phẩm của nông nghiệp để sản xuất cồn như rơm rạ, mật rỉ, ngô, sắn…Đồng thời tạo công ăn việc làm cho nhân dân. Hàng năm nước ta có khoảng 31 triệu tấn rơm rạ, ngoài việc sản xuất nấm rơm ra thì đây là ngồn sản xuất cồn rất lớn, rất có triển vọng Giúp ổn định vấn đề về an ninh năng lượng và giảm bớt phụ thuộc năng lượng vào các quốc gia khác II. Những đặc tính của cồn tinh luyện 1. Các phương pháp sản xuất cồn 1.1. Hydrat hóa ethylen Ethanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp và thông thường nó được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydat hóa ethylen trên xúc tác axit, được trình bày theo phản ứng hóa học sau. Cho ethylen hợp nước ở 3000C áp suất 70 – 80 atm với xúc tác là axit photphoric: H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH 1.2. Phương pháp lên men Ethanol sử dụng trong đồ uống chứa cồn cũng như phần lớn ethanol sử dụng trong công nghiệp, nhiên liệu… được sản xuất theo phương pháp lên men: quá trình này là chuyển hóa đường thành ethanol bằng nấm men (người ta thường dùng loại Saccharomyses cerevisiae) trong điều kiện không có oxy hay điều kiện yếm khí, phản ứng hóa học tổng quát được viết như sau: C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2CO2 Quá trình nuôi cấy men rượu được gọi là ủ men. Sau khi chuyển hóa hết đường người ta lọc lấy dung dịch và đem chưng cất để nâng cao nồng độ ethanol 2. Tính chất và ứng dụng của cồn 2.1. Tính chất vật lý Ethanol là chất lỏng không màu, mùi thơm, dễ cháy, dễ hút ẩm, có độ phân cực mạnh. Ethanol có thể hòa tan nhiều chất vô cơ cũng như hữu cơ nên được sử dụng làm dung môi rất tốt. Ethanol dễ cháy và có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí. Ethanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước ở 89,4% mol, nhiệt độ sôi của hỗn hợp này ở 1 atm là 78,40C Nhiệt độ sôi của ethanol nguyên chất 78,390C, tỷ trọng d154 = 0,794, nhiệt dung riêng đẳng áp Cp(160C -210C) = 2,42 J.g-1.K-1, nhiệt cháy 1370,82 kJ/mol 2.2. Ứng dụng Cồn là hỗn hợp Ethanol và nước có ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội: Cồn pha với nước thành đồ uống, chế biến thức ăn, chế biến các loại hương Trong y tế cồn là nguyên liệu trung gian để sản xuất nhiều loại thuốc, cồn còn làm chất sát trùng Trong ngành công nghiệp sơn cồn dùng làm dung môi Trong công nghiệp hương liệu và nước hoa cồn dùn làm dung môi Trong hóa học cồn là chất trung gian sản xuất ra các hóa chất khác như: axit acetic, andehyt acetic, etyl acetat… Dùng làm nhiên liệu pha xăng E10, E20, E85, E100… III. Cồn nhiên liệu 1. Lịch sử phát triển Từ những năm 20 của thế kỉ XX cồn đã được nghiên cứu, sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ ôtô xe máy thay thế cho xăng dầu. Điển hình cho hướng đi tiên phong này là Mỹ và Brasil. Tuy nhiên với việc phát hiện ra các mỏ dầu có trữ lượng lớn cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp lọc hóa dầu đã sản xuất ra sản phẩm xăng dầu chất lượng cao giá thành hạ đã làm cho cồn nhiên liệu bị đẩy lùi Năm 1973 với cuộc khủng hoảng năng lượng thì vấn đề dùng cồn nhiên liệu lại được đề cập nhưng phải đến đầu thế kí XXI hì hướng phát triển cồn nhiên liệu mới được ưu tiên phát triển tuy vậy nó vẫn chỉ đóng vai trò thứ yếu so với các nhiên liệu hóa thạch, nhưng trong tương lai nó có thể là nguồn năng lượng chính khí dầu mỏ cạn kiệt. Trên thế giới hiện nay có các nước Mỹ, Tây Âu, Brasil, Trung Quốc, Nhật Bản đang là các nước sản xuất cồn nhiên liệu nhiều nhất 2. Yêu cầu về chất lượng Thực ra cồn cũng là hợp chất cacbuahydro như dầu mỏ nên có tính cháy nổ tốt. Vì vậy về nguyên tắc với cồn khan 99,5% trở lên là có thể cho vào động cơ chạy được, tuy nhiên cồn có nhiều đặc tính như ăn mòn kim loại, lăm hư các chi tiết cao su hay nhựa trong động cơ nên nếu không cải tiến động cơ thì không thể thay thế hoàn toàn xăng bằng cồn khan để chạy động cơ được. Đối với ôtô, xe gắn máy thông thường chỉ được sử dụng xăng pha cồn với nồng độ tối đa là 10% (xăng E10). Với xăng E10 không cần cải tiến hay thay đổi động cơ mà có thể chạy hoàn toàn bình thường so với việc dùng 100% xăng. Cồn pha xăng ngày nay đã được tiêu chuẩn hóa về chất lượng, tùy theo quốc gia quy định, sau đây là một số tiêu chuẩn điển hình Bảng 1: Yêu cầu kỹ thuật của cồn nhiên liệu STT Tên chỉ tiêu Giới hạn 1 Ethanol, % thể tích, min 92,1 2 Methanol, % thể tích, max 0,5 3 Hàm lượng nhựa đã rửa qua dung môi, mg/100ml, max 5,0 4 Hàm lượng nước, % thể tích, max 1,0 5 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích, min – max 1,96 – 5,0 6 Hàm lượng Clorua vô cơ, mg/l, max 32 7 Hàm lượng đồng, mg/kg, max 0,1 8 Độ axit (axit acetic), mg/l, max 0,007 9 Độ pH, min – max 6,5 – 9,0 10 Lưu huỳnh, mg/kg, max 30 11 Sulfat, mg/kg, max 4 12 Khối lượng riêng ở 150C, kg/m3 - 13 Ngoại quan Trong Bảng 2: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Mỹ năm 2003 STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn 1 Tỷ trọng tại 15,60C, max g/ml 0,796 2 Nồng độ ethanol ở 15,60C, min % tt 99,5 3 Tính kiềm - Không có 4 Axit qui về axit acetic, max % KL 0,006 5 Lượng chất rắn còn lại khi bốc hơi nguyên liệu, max % KL 0,005 6 Lượng aldehyde qui về CH3COOC2H5 g/100ml 0,10 7 Chì (Pb), max g/100ml Không có 8 Methyl alcohol Ppm Thỏa mãn các yêu cầu môi trường 9 Ketones, isopropyl, tertiary butyl Ppm Thỏa mãn các yêu cầu môi trường 10 Các hợp chất chứa lưu huỳnh % tt Không có Bảng 3: Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu của Ấn Độ STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn 1 Tỷ trọng tại 15,60C, max g/ml 0,7961 2 Nồng độ ethanol ở 15,60C, min % tt 99,5 3 Tính kiềm - Không có 4 Axit qui về axit acetic, max mg/l 30 5 Lượng chất rắn còn lại khi bốc hơi nguyên liệu, max %KL 0,005 6 Lượng aldehyde qui về CH3COOC2H5, max mg/l 60 7 Đồng (Cu), max mg/kg 0,1 8 Methyl alcohol, max mg/kg 300 9 Khả năng dẫn điện, max microS/m 300 3. Các phương pháp pha cồn vào xăng Cồn có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho vào động cơ ở nhiều dạng khác nhau, cụ thể là pha lẫn với xăng với tỷ lệ nào đó hoặc sử dụng 100% cồn. Qua việc thử nghiệm trên các loại động cơ với nhiên liệu có cồn người ta thấy rằng nếu tỉ lệ cồn không quá 10%tt thì không cần thay đổi kết cấu động cơ Hiện nay trên thị trường đang lưu hành các loại xăng pha cồn như E5, E7, E10, E15, E20, E85, E95, E100. Ký hiệu E có nghĩa là xăng pha cồn còn chỉ số có nghĩa là phần trăm thể tích của cồn trong xăng 4. Ưu nhược điểm của xăng pha cồn với xăng truyền thống Ethanol có chỉ số octane cao RON = 120 – 135, MON = 100 – 106, thường được pha vào xăng với tỉ lệ 10%tt – 15%tt. Khi pha vào xăng do bản thân ethanol có chỉ số octane cao nên nó cũng làm tăng chỉ số octane chung của xăng Mặt khác, do bản thân quá trình cháy trong động cơ là cháy cưỡng bức trong điều kiện thiếu oxy nên một số chất không cháy hoàn toàn và sinh ra CO gây độc hại. Khi đưa ethanol vào thì sẽ có các ưu điểm sau: Đốt cháy hoàn toàn các chất trong hỗn hợp cháy nhờ có thêm oxy trong ethnol giảm tiêu hao năng lượng do cháy không hết Oxy hóa các khí độc hại trong quá trình cháy lên số oxy hóa cao nhất ít độc hại hơn với môi trường Bên cạnh đó sử dụng ethanol pha xăng cũng có những nhược điểm: Ethanol khan rất háo nước do đó quá trình bảo quản sẽ khó khăn Ethanol khó bay hơi hơn phần nhẹ trong xăng nên khi nhiệt độ xuống thấp sẽ khó khởi động động cơ Nước có trong cồn pha xăng có thể làm tách lớp Giá cồn hiện nay tương đối cao Ngoài nhược điểm trên, do ethanol chủ yếu được sản xuất từ nông nghiệp nên cần phải cân đối hợp lý giữa việc sử dụng lương thực để làm nguyên liệu sản xuất cồn và thực phẩm sinh hoạt IV. Các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu Ethanol thu được sau quá trình lên men rỉ đường, tinh bột hoặc xenllulo có nồng độ khoảng 10%tt – 12%tt. Để thu được cồn có nồng độ lớn hơn nồng độ tại điểm đẳng phí thông thường phải trải qua các giai đoạn chính sau: Giai đoạn 1: Sử dụng các phương pháp chưng cất thông thường để nâng cao độ cồn tới gần điểm đẳng phí (96,4%tt) Giai đoạn 2: Sử dụng các phương pháp đặc biệt khác để tinh chế, làm khan cồn. Để làm khan cồn hiện nay người ta thường sử dụng các phương pháp: Chưng luyện: Chưng luyện đẳng phí Trích ly muối rắn Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua màng Phương pháp hấp phụ 1. Phương pháp chưng luyện 1.1. Phương pháp chưng luyện đẳng phí Nguyên tắc của phương pháp này là cho thêm cấu tử thứ ba vào hỗn hợp để phá điểm đẳng phí, cấu tử thứ ba này sẽ tạo thành với cấu tử dễ bay hơi thành một dung dịch đẳng phí có độ bay hơi lớn hơn và sản phẩm đáy tháp sẽ ở dạng nguyên chất. Cấu tử thứ ba thường dùng là Benzene, Clorofom, toluene… 1.2. Phương pháp trích ly với muối rắn Trong một vài hệ nào đó khi độ hòa tan cho phép thì ta có thể hòa tan muối vào trong pha lỏng, đúng hơn là thêm vào chất lỏng như là một tác nhân riêng cho quá trình chưng luyện trích ly. Khi đó muối sẽ làm thay đổi thành phần hỗn hợp ở trạng thái cân bằng mà không làm thay đổi hỗn hợp ở trạng thái đầu, đối với hệ ethanol – nước khi thêm muối khan làm cho độ bay hơi thay đổi đáng kể 2. Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua màng Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua màng lọc dựa trên nguyên tắc sử dụng màng có khả năng hút nước cao, có khả năng thẩm thấu ngược để tách nước ra khỏi hỗn hợp các cấu tử. Bay hơi qua màng rất hiệu quả cho quá trình phân tách hỗn hợp lỏng ví dụ như loại nước ra khỏi hỗn hợp ethanol – nước để sản xuất cồn cao độ. Kích thước của màng phụ thuộc lưu lượng chảy qua màng. Phương pháp này màng lọc rất dễ bị ngộ độc hay mất dần khả năng thầm thấu nên thường xuyên thay màng Hình 1. Nguyên tắc của phương pháp thẩm thấu qua màng 3. Phương pháp hấp phụ (rây phân tử) Rây phân tử (hay còn gọi là sàng phân tử) là quá trình sử dụng các chất hấp phụ chọn lọc để phân riêng hỗn hợp có nồng độ thấp. Khi cho một hỗn hợp các cấu tử có kích thước khác nhau đi qua chất hấp phụ thì cấu tử có kích thước nhỏ hơn kích thước mao quản chất hấp phụ sẽ được giữ lại còn cấu tử có kích thước lớn hơn sẽ đi ra ngoài và ta thu được dòng vật chất có nồng độ cao hơn. Lợi dụng tính chất này của các chất hấp phụ người ta đã sử dụng để làm khan hỗn hợp ethnol – nước, với chất hấp phụ thường dùng là zeolite, than hoạt tính, silicagel… Kích thước động học của ethanol và nước được biết hiện nay là: Kích thước động học của nước 2,57 A0 Kích thước động học của ethnol 4,46 A0 Do đó vật liệu hấp phụ có kích thước mao quản nằm trong khoảng 2,57 A0 – 4,46 A0 sẽ có khả năng làm khan được cồn và người ta thường dùng Zeolite 3A hoặc 4A để làm chất hấp phụ. Tuy vậy vẫn chưa có kết luận cuối cùng nào cho thấy zeolite 3A hay 4A có khả năng làm khan cồn tốt hơn. Khi nhả hấp phụ thì sẽ dùng khí Nitơ nóng hoặc dùng trực tiếp cồn khan để nhả hấp… Trong công nghệ làm khan cồn bằng chất hấp phụ lại được thực hiện bằng rất nhiều cách: hấp phụ cồn dưới dạng hơi, cồn dạng lỏng, thực hiện hấp phụ bằng hai tháp hay ba tháp, tháp tầng cố định hoặc tầng sôi…Dưới đây là sơ đồ công nghệ của các phương pháp trên Hình 2. Sơ đồ hấp thụ cồn dạng hơi sử dụng hai tháp Hình 3. Sơ đồ hấp thụ cồn dạng hơi sử dụng ba tháp 4. Phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp 4.1. Phương pháp chưng luyện đẳng phí Ưu điểm: Là phương pháp tách hiệu quả hệ hai hay nhiều cấu tử có tạo thành điểm đẳng phí khi tiến hành chưng ở điều kiện thường Với việc lựa chọn dung môi hợp lý quá trình chưng cất sẽ đơn giản dễ vận hành Nhược điểm: Bằng việc thêm vào Benzene, cyclohexane trong sản phẩm sẽ còn lại một lượng dư lượng nhỏ những chất này, nhưng đây là những chất rất độc hại với cơ thể con người Yêu cầu về năng lượng nhiệt cao Giá thành sản phẩm tương đối cao 4.2 Phương pháp chưng luyện trích ly với muối khan Ưu điểm Chưng luyện trích ly có thể tao ra độ sạch cao hơn các tháp làm sạch thông thường. Cả vốn đầu tư và chi phí vận hành đều giảm Phương pháp này sử dụng tác nhân là muối tương đối dễ kiếm và rẻ tiền , thiết bị vận hành đơn giản, nông độ sản phẩm cao Nhược điểm Riêng với cồn nhiên liệu người ta đòi hỏi hàm lượng chất rắn hoà tanrất ít vì vậy có thể phải có công đoạn tách muối Sự có mặt của muối dẫn đến độ ăn mòn vật liệu cao, phải chê tao thiết bị chịu ăn mòn tốt 4.3. Phương pháp rây phân tử Ưu điểm Có thể nâng cao độ cồn lên tới 99,9% tt với phương pháp hấp phụ phù hợp Có thể thay thế các thông số vận hành trong khoảng rộng Không có các tác nhân độc hại Có thể sử dụng chất hấp phụ sau nhiều lần tái sinh Thiết bị cấu tạo đơn giản dễ vận hành Nhược điểm Phương pháp này chỉ áp dụng với nồng độ đầu vào của cồn cao,thường là ngay tại gần điểm đẳng phí. Bởi vì nếu lượng nước chứa trong hỗn hợp cồn nhiều sẽ làm cho lớp hấp phụ nhanh chóng bị bão hòa năng suất sẽ thấp, quá trình tái sinh tốn nhiều năng lượng V. Vật liệu hấp phụ Zeolite 1. Cấu trúc của zeolite Zeolite là vật liệu xốp được biết đến đầu tiên vào năm 1756 bởi nhà khoáng vật học người Thụy Điển A.F. Cronsteds. Zeolite tự nhiên được hình thành trong quá trình hoạt động của núi lửa và là các Aluminosilicat tinh thể cấu trúc mao quản rất đồng đều cho phép chúng sàng lọc những phân tử theo cấu trúc xác định. Hiện nay có hơn 40 loại Zeolite được tìm thấy trong tự nhiên và có khoảng 100 loại zeolite tổng hợp với kích thước mao quản nằm trong khoảng 3A0 – 30A0. Kích thước mao quản dùng để đặt tên cho vật liệu này và nó cũng là yếu tố quyết định đến tính chất của zeolite. Thành phần cơ bản của zeolite như sau: (M+)x.(AlO2)x.(SiO2)y.zH2O Trong đó: M: là cation bù trừ điện tích khung x: là số cation bù trừ điện tích z: Số phân tử nước kết tinh trong Zeolite 2. Phân loại Zeolite 2.1. Phân loại theo kích thước mao quản Theo kích thước mao quản thì zeolite được chia làm ba loại sau đây: Zeolite mao quản rộng: đường kính mao quản lớn hơn 8A0 Zeolite mao quản trung bình: đường kính nằm trong khoảng 5A0 – 8A0 Zeolite mao quản nhỏ: đường kính mao quản nhỏ hơn 5A0 2.2.Phân loại Zeolite theo tỉ lệ Si/Al Tùy thuộc vào hàm lượng Si và Al có trong thành phần zeolite mà chúng được phân loại như sau: Loại giàu Al: theo quy tắc của Lowenstain thì hàm lượng Si trong Zeolite lớn hơn của Al, tức là tỉ số Si/Al luôn lớn hơn một, dựa vào tỉ số này ta phân loại. Trong loại giàu Al thì điển hình là các zeolite 3A, 4A, 5A với các cation bù trừ điện tích lần lượt là Na, K, và Ca Loại có hàm lượng Al trung bình: với tỉ số Si/Al trong khoảng 1,2 – 2,5 ta có các zeolite thuộc loại này là zeolite họ X, Y Loại giàu Si (ít Al): loại này có tỉ lệ Si/Al lớn hơn 2,5, tiêu biểu cho loại này có ZSM – 5, ZSM- 11 3. Xác định bề mặt riêng của zeolite Để xác định bề mặt riêng của zeolite ta dựa vào công thức Sr = nm.N.Sm m2/g Trong đó: Sr: diện tích bề mặt riêng của