Hibrid eljárás tervezése tetrahidrofurán regenerálására

Az előadások a következő témára: "Hibrid eljárás tervezése tetrahidrofurán regenerálására"— Előadás másolata:

1 Hibrid eljárás tervezése tetrahidrofurán regenerálására
Koczka Katalin Témavezető: Dr. Mizsey Péter

2 Előadás vázlata A téma jelentősége a környezetvédelemben Pervaporáció
Iparban használt technológiák rövid ismertetése Új hibrid eljárások kidolgozása A különböző technológiák gazdaságossági összehasonlítása Összefoglalás

3 A téma jelentősége a környezetvédelemben
Földünk anyag- és energiakészlete nem kimeríthetetlen (fenntartható fejlődés) Környezetszennyezés csökkentése: Termelési folyamat, technológia változtatása Regenerálás, újrafelhasználás Vegyi és rokoniparban a hulladékvizek szennyezettségét a magas szerves oldószer tartalom is jellemzi ( lehetőség pervaporáció alkalmazására)

4 Pervaporáció Mechanizmusa: Szelektív szorpció a membrán primer oldalán
Szelektív diffúzió a membránon át Deszorpció a gőzfázisba

5 Membránok fő jellemzői
Szelektivitás Fluxus

6 Pervaporáció alkalmazása
Ígéretes felhasználási területei: Azeotrop elegyek elválasztása Illékony vegyületek, oldószernyomok kinyerése vízből Közeli forráspontú anyagok elegyének elválasztása Elválasztás alapja a komponensek oldhatósági és diffuzivitási különbsége

7 Vizsgált ipari elegyek:
THF - víz 630 t /év (93 w% THF – 7 w% víz) THF – víz - metanol 540 t /év (78 w% THF – 16 w % víz – 6 w% metanol)

8 THF-víz elegy x-y diagramja

9 Metanol-víz x-y diagramja

10 THF-metanol x-y diagramja

11 THF-víz elválasztás 1983-ban publikálta Schoenmakers az azeotrop desztillációval egybekötött NaOH-val töltött oszlop rendszert, melyben a THF víztartalma 0,5 w%-ra csökkenthető 1.

12 2. Szakaszos üzemmód, termék a fejben
A recirkuláltatott áram a betáplálás 45%-a (ipari eljárás) 3. Szakaszos üzemmód, termék a fenékben A recirkuláltatott áram a betáplálás 30%-a

13 4. Folyamatos üzemmód, termék a fenékben
A recirkuláltatott áram a betáplálás 10%-a 5. Pervaporációval összekapcsolt desztilláció A permeát áram a betáplálás 12%-a

14 THF-víz-metanol

15 THF-víz-metanol

16 THF-víz-metanol

17 THF-víz-metanol elegy
6. NaOH-val az elegy víztartalma 0,5w%-ra csökkenthető, metanol is távozik a rendszerből. Az alkoholtartalom csökkenthető szakaszos desztillációval, recirkuláltatott áram a betáplálás 75%-a.

18 Új hibrid eljárás: extraktív desztilláció-pervaporáció-desztilláció
7. Az eljárás megvalósítható két desztillációs oszlop (az egyik extraktív) és egy pervaporációs egység alkalmazásával.

19 Eljárások éves üzemeltetési költségének összehasonlítása
2. Szakaszos, termék a fejben 3. Szakaszos, termék a fenékben 4. Folyamatos, termék a fenékben 5. Pervaporáció és desztilláció 6. Szakaszos, termék a fejben (MeOH) 7. Extr. desztilláció, pervaporáció, desztilláció (MeOH)

20 Eljárások beruházási költségének összehasonlítása
2. Szakaszos, termék a fejben 3. Szakaszos, termék a fenékben 4. Folyamatos, termék a fenékben 5. Pervaporáció és desztilláció 6. Szakaszos, termék a fejben (MeOH) 7. Extr. desztilláció, pervaporáció, desztilláció (MeOH)

21 Eljárások éves össz-költségének összehasonlítása
2. Szakaszos, termék a fejben 3. Szakaszos, termék a fenékben 4. Folyamatos, termék a fenékben 5. Pervaporáció és desztilláció 6. Szakaszos, termék a fejben (MeOH) 7. Extr. desztilláció, pervaporáció, desztilláció (MeOH)

22 Összefoglalás A hagyományos NaOH alapú eljárások lúgfogyasztása jelentős, melyet felhasználás után semlegesíteni is kell A lúgos eljárások lényegesen költségesebbek a nagy THF veszteség miatt Harmadik anyag (metanol) esetén szükséges a hagyományos desztilláció extraktív desztillációval történő kiváltása, melyet ha pervaporációval kombinálunk ~90%-val csökkenthetők a regenerálási költségek.

23 Köszönetnyilvánítás:
OTKA T , T , TS MTA-BME Műszaki Kémiai Kutatócsoport K. Koczka, J. Manczinger, P. Mizsey, Z. Fonyo: Novel hybrid separation processes based on pervaporation for THF recovery, Chemical Engineering and Processing 46 (2007)

24 Köszönöm a figyelmet!

25

26 Eljárások éves össz-költségének összehasonlítása
2. Szakaszos, termék a fejben 3. Szakaszos, termék a fenékben 4. Folyamatos, termék a fenékben 5. Pervaporáció és desztilláció 6. Szakaszos, termék a fejben (MeOH) 7. Extr. desztilláció, pervaporáció, desztilláció (MeOH)