分子筛无水酒精
钟延军
[摘 要]分子筛法无水酒精生产工艺有利于酒精脱水和水分子的脱析，其具有能够提高吸附脱水效率；可減少设备投资，生产运行耗电少；能够去除酒精中所含色素；分子筛可多次重复利用等优势，因此该工艺获得了广泛应用。基于此，本文首先对分子筛脱水原理进行了分析，并重点介绍了分子筛法无水酒精生产工艺流程，希望对相关人员有所帮助。
[关键词]分子筛；无水酒精；脱水原理；工艺流程
中图分类号：TQ017 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0363-01
引言
无水酒精作为一种基础化工原料，在化工、医药、农药、等行业中发挥着重要作用。近几年，随着世界上能源危机和石油资源的日趋紧张，无水酒精的需求迅速增长。分子筛气相脱水能够在最大响度上将酒精脱水，从而将吸附脱水的效率推向了一个崭新的高度。因此，人们有必要对分子筛无水酒精生产工艺进行深入研究，以便实现对该工艺的优化，促进酒精生产效率的进一步提升。
1 分子筛法无水酒精生产工艺原理
1.1 分子筛定义
分子筛是一种能分离不同大小分子的固体吸附剂。它是以SiO2和Al2O3为主要成分的结晶铝硅酸盐，其晶体中有许多一定大小的空穴，空穴之间有许多直径相同的孔相连。因此，其能够将那些直径比自身孔径小的分子吸附到孔穴内部，同时将直径比孔径大的分子留在外面，起到筛分分子的作用，因而人们形象地称之为“分子筛”。分子筛一般是白色晶状粉末，为了使用方便，人们通常会加入某些粘合剂将其制成颗粒或片状。
1.2 分子筛特征
分子筛不仅具有热稳定性、再生性和吸附性，同时还具有吸附速度快、抗破碎强度大、再生次数多、抗污染能力强、使用寿命强、利用率高等特征。其可以抵御600℃-700℃的高温，但是，持续时间不宜过长。分子筛可再生于无热的情况下，分子筛再生时温度不宜超过600℃，否则便会破坏分子筛的活性。分子筛与水互不相熔，然而却能够溶于强碱和强酸。因此，只要PH值在5-11之间时，都可以使用分子筛。由此可见，分子筛是一种比较良好的干燥剂。此外，随着分子筛使用次数的增多，其吸附水分的能力会逐渐下降，此时要将它反向脱水，除去分子筛中的水分，达到再生的要求。分子筛经过再生后便可继续进行吸附脱水。
1.3 分子筛的选择
水分子直径为2.6A（A是国际长度计量单位“埃”的简称，1m=1010A），是高度极性分子，具有很强的正负电子密度，很容易被分子筛吸附，即使在湿气相当低的情况下，水分子也很容易被吸附。此外，水分子一旦被吸附就会牢牢地固定在晶体上。酒精分子的直径为3.7A，依据水分子和酒精分子直径的不同，一般分子筛法无水酒精生产工艺选用的是3A的分子筛。
1.4 酒精气相脱水原理
分子筛对高温状态下的气相水分子的吸附能力较强，将体积分数为95%的酒精蒸汽加热至一定温度，并使其进入分子筛吸附塔，酒气中的水分子流经分子筛填料层过程中，因分子筛的微孔对水分子有很强的亲和力，水分子会被吸附在微孔内。这样，酒精蒸汽中绝大部分的水就被吸附除去，从而实现酒气脱水，从脱水装置排出的酒精气体再进行冷凝、冷却，就可以得到体积分数高达99.5%-99.9%的无水酒精。
2 分子筛法无水酒精生产工艺流程
2.1 工艺流程简述
分子筛无水酒精生产工艺流程图如图1所示，整个流程主要分为吸附以及解析两个阶段。
2.1.1 吸附系统
浓度95%（体积分数）的酒精在预热器内用锅炉蒸汽间接加热到100-120℃，然后再进入蒸发器内蒸发形成105-125℃的酒精蒸气，酒精蒸发器一般用锅炉蒸汽作为热源，产生的酒精蒸气再进入过热器，用高压蒸汽加热到过热状态，即130-145℃，过热酒精蒸气进入分子筛吸附塔Ⅰ，酒精蒸气中的气态水分子被分子筛吸附，吸附以后的酒精蒸气经过冷凝、冷却以后就可以得到浓度为99.5%（体积分数）以上的成品无水酒精。酒气冷凝系统采用循环水进行冷却，酒精冷却器夏季用通常需要使用冷冻水或温度较低的一次水进行冷却。
2.1.2 解析系统
经过分子筛Ⅰ塔吸附脱水后的气态无水酒精，用高压蒸汽作为热源，在过热器内加热到180-230℃作为分子筛再生载体，进入分子筛塔。要保障其所处的状态有低压、高温的特点，然后用酒精气体将分子筛内的水分去除掉，然后用循环水来进行冷却工作，所得到的是浓度较低，气味也较为寡淡的酒精，之后送到酒精蒸馏塔。再生系统后冷凝器尾气和真空系统之间是相连相辅的，能够共同作用，而真空泵能在最大限度上保持解析系统的真空程度。并且，两台分子筛床必须互相合作，充分发挥其作用，并且周而复始，保障生产过程的流畅性。
2.2 水电消耗情况
根据生产运行情况分析，用分子筛法生产无水酒精，采用酒精气相吸附、用酒精蒸气作为分子筛再生介质，每产出1t的无水酒精需要消耗2.5t的蒸汽。除此之外，每小时对电能源的消耗量达到50W，并消耗循环水400m3、机泵冷却水0.2t，同时，分子筛本身的消耗是2kg，还要消耗1t左右浓度在95%以上的酒精。
2.3 操作注意事项
分子筛无水酒精生产过程中，操作人员还要注意以下几点问题：第一，工艺正式开始之前，工作人员必须先进行分子筛置换再生，以保证系统的正常运行以及酒精的生产效率；第二，工作人员需要根据所生产产品的含水情况，对吸附和脱吸时间进行相应的调整，以满足产品需求；第三，工艺过程中，必须严格控制进入分子筛床的酒精蒸汽温度，保证分子筛吸附过程所需温度指标，防止在分子筛床形成液相酒精；第四，严格控制解析Ⅱ级冷凝器尾气温度，一旦温度过高，酒精便会随不凝气而损失掉，造成不必要的浪费；第五，必须将系统所受到的压力控制在合理的范围内，防止液相酒精进入分子筛床；第六，如果需要停机较长时间，工作人员应将分子筛床与外界彻底隔绝，防止分子筛吸附空气中的水分。
结束语
总而言之，分子筛无水酒精生产工艺在提升酒精生产效率与品质方面都有着重要意义。随着酒精在各行各业的广泛应用，对分子筛无水酒精生产工艺的研究就成为人们当前面临的首要课题。在该工艺的发展过程中，还需要相关人员在实际工作中不断总结经验，对工艺进行优化与完善，从而促进酒精生产行业的进一步发展。
参考文献
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