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

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

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)

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

Membránok fő jellemzői Szelektivitás Fluxus

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

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)

THF-víz elegy x-y diagramja

Metanol-víz x-y diagramja

THF-metanol x-y diagramja

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.

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

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

THF-víz-metanol

THF-víz-metanol

THF-víz-metanol

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.

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

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)

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)

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)

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.

Köszönetnyilvánítás: OTKA T 042600, T 046218, TS 049849 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) 239-246

Köszönöm a figyelmet!

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)