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Molekularsieb-Dehydrierung

Höchst effizient und einfach im Betrieb.

Ethanoltrocknung mittels Molekularsieb

Wasser und Ethanol bilden ein sogenanntes Azeotrop, das begrenzt, wie viel Wasser durch konventionelle Destillation gewonnen werden kann.

Das Molekularsiebverfahren von Vogelbusch entfernt Wasser aus jenem Gemisch von Ethanol- und Wasserdampf, welches die Rektifikationskolonne verlässt. Das Produkt ist nahezu wasserfreies Ethanol. Der Wassergehalt kann auf den spezifischen Bedarf des Kunden zugeschnitten werden - von Bioethanol mit einem Wassergehalt von 0,5 % bis hin zu Ethanol für pharmazeutische oder industrielle Anwendungen mit einem Wassergehalt von 0,01 % oder weniger.

Ausführungsvarianten

Abhängig von der Beschaffenheit des Rohstoffs (wasserhaltiges Ethanol) und dem Vorhandensein einer Alkoholdestillationsanlage gibt es zwei Optionen für die Entwässerungseinheit: integriert oder eigenständig.

Kennzahlen zum Bau einer Dehydrierungsanlage finden Sie bei unseren
» FAQ's
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Integrierte Einheiten für dampfförmige Beschickung

sind mit einer Destillation verknüpft und erhalten wasserhaltige Ethanoldämpfe direkt aus der Rektifikationskolonne. Der Regenerations- oder Purgestrom wird zur Rückgewinnung von Ethanol in die Rektifikationskolonne zurückgeführt.

Der größte Vorteil des integrierten Systems ist eine erhebliche Reduzierung des Energieverbrauchs im Vergleich zu ungekoppelten Systemen. Die energieeffiziente Wärmeintegration der Trocknung mit Destillation / Rektifikation / Eindampfung - ein von Vogelbusch eingeführtes System - minimiert auch die Investitionskosten.

Der feuchte Ethanoldampf am Eingang erfordert einen Mindestdruck von 0,5 barg.

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Eigenständige Anlagen für flüssigen Ethanol

werden zur Trocknung von flüssigem, wasserhaltigen Ethanol aus einem Lagertank verwendet. Das wasserhaltige Ethanol wird in einer kleinen Regenerationskolonne verdampft. Der Regenerations- oder Purgestrom wird zur Rückgewinnung von Ethanol in diese Kolonne zurückgeführt.

Der Energieverbrauch der Anlage wird durch eine optimale Auslegung der Wärmerückgewinnung unter Berücksichtigung von Einsatzmaterial und Einsatzbedingungen minimiert.

Prozessprinzip

Die Molekularsieb-Trocknung ist ein Adsorptionsverfahren unter Verwendung von synthetischem Zeolith als Adsorbens, einem kristallinen, hochporösen Material. Der Prozess basiert auf dem Prinzip, dass sich die Affinität von Zeolith zu Wasser bei verschiedenen Drücken ändert. Die Wasserbeladung des Zeoliths hängt daher vom Partialdruck des Wassers im Dampf ab, der durch Änderung des Betriebsdrucks beeinflusst werden kann.

2 molsieve beds
PSA - Druckwechseladsorptionsverfahren

Das Molekularsiebbett wird mit überhitztem Dampf beschickt, so dass keine Kondensation auftritt. Wassermoleküle werden in den Poren des Zeoliths adsorbiert und Ethanoldampf tritt durch das Bett hindurch.

Sobald das Molekularsiebbett mit Wasser gesättigt ist oder ein Wasserdurchbruch bevorsteht, muss der Zeolith regeneriert werden. Die Wassermoleküle desorbieren vom Zeolith, indem der Betriebsdruck verringert wird.

Die kontinuierliche Produktion wird durch Verwendung eines Druckwechseladsorptionssystems mit zwei Molekularsiebbetten realisiert. Ein Bett ist im Trocknungsschritt, während das andere Bett unter Vakuum regeneriert wird. Bei der Regeneration wird der Druck abgesenkt und das zuvor adsorbierte Wasser wird mittels Einleitung eines Teils der Produktdämpfe aus dem Bett desorbiert und wegtransportiert. Dieser Regenerations- oder Purgestrom wird dann kondensiert und zur Rückgewinnung von Ethanol wieder zur Regenerationskolonne gepumpt.

Der Prozess ist voll automatisiert.

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Zeolith-Tests

Um beste Qualität anbieten zu können, untersuchen wir Molekularsiebmaterialien verschiedener Hersteller. In einem von Vogelbusch entwickelten standardisierten Schnelltest werden die wesentlichen Leistungsparameter analysiert und verglichen. Dieser Schnelltest wird bei jeder Charge von Molekularsiebmaterial durchgeführt, bevor es in die Behälter einer Trocknungsanlage eingefüllt wird.

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Vormontierte Lieferung

Um die Installation zu vereinfachen und Montagezeit und -kosten zu reduzieren, kann Vogelbusch vorgefertigte Molekularsiebeinheiten liefern. Sie sind kompakt zu transportieren und können vor Ort einfach wieder zusammengebaut werden.

Mehr über » Modulsysteme

2 molsieve tharaldson
BEISPIEL

Doppelte Einheiten von Molekularsiebbehältern mit einer täglichen Dehydratisierungskapazität von 1,3 Millionen Liter Ethanol.

Referenzprojekte mit Molekularsiebanlagen

FAQ

Frequently asked questions on the installation of a molecular sieve unit:

Die wirtschaftliche Mindestkapazität einer Dehydratationsanlage liegt bei etwa 10.000 Litern pro Tag.

Die Investitionsausgaben hängen stets von der Anlagenkapazität und -konfiguration sowie den örtlichen Gegebenheiten ab. Die Kosten für die Prozessanlage (ohne Gebäude, Nebenanlagen und Infrastruktur) liegen zwischen 500.000 und mehreren Millionen Euro.

Dieser Wert dient nur als allgemeine Orientierung, da jedes Projekt seine Besonderheiten aufweist, die berücksichtigt werden müssen.

Wasserhaltiger Alkohol mit einem Wassergehalt von bis zu 15 % kann im Molekularsieb wirtschaftlich verarbeitet werden.

Rohstoffe mit höherem Wassergehalt können durch den Einbau einer Rektifikationskolonne verarbeitet werden.

Die Integration einer Molekularsieb-Dehydrierungseinheit in die Ethanolanlage spart Energie und Investitionskosten. Erstens kann die Kondensationswärme des dehydrierten Ethanols im Prozess genutzt werden, z. B. zum Vorwärmen der Maische oder zum Betrieb eines Verdampfungseffekts. Zweitens kann der Regenerations- bzw. Spülstrom in der vorhandenen Rektifikationskolonne wiederaufbereitet werden, sodass keine zusätzliche Rückführungskolonne erforderlich ist.

Eigenständige Anlagen eignen sich für die Dehydratisierung von zugekauftem Ethanol oder die zentrale Verarbeitung von wasserhaltigem Ethanol aus verschiedenen Quellen. Sie können auch eine Option sein, wenn der verfügbare Platz in einer Ethanolanlage begrenzt ist oder die Dehydratisierung nur selten durchgeführt wird.

Für hochtrockenes Ethanol für pharmazeutische oder industrielle Anwendungen empfiehlt sich eine eigenständige Lösung. Für die Produktion von Bioethanol kann die Trinkalkoholanlage durch eine integrierte Dehydratationseinheit erweitert werden. Konzentrierter Ethanoldampf mit ausreichendem Druck wird der Dehydratation aus einer Rektifikations- oder Aufreinigungskolonne zugeführt. Die Produktspezifikation von Bioethanol ermöglicht einen geringeren Aufwand für die Entfernung von Nebenprodukten im Vergleich zur Trinkalkoholproduktion. Daher verfügt die Rektifikationsanlage über Kapazitätsreserven für die Rückführung des Regenerationsstroms der Dehydratationseinheit. Die Kondensationswärme des Produkts kann in einem zusätzlichen Dehydratationskolonnenverdampfer zur Reduzierung des Dampfverbrauchs genutzt werden.

Unsere kompakten, vormontierten Einheiten umfassen die gesamte Prozessausrüstung in einem Stahlrahmen.

Sie sind einfach zu installieren und erfordern nur wenige Anschlüsse vor Ort. Dadurch reduzieren sich Montagezeit und -kosten.

Wir haben komplette Dehydrationsanlagen in Skid-Modulen mit Kapazitäten von bis zu 400.000 Liter Ethanol pro Tag geliefert.

Für größere Kapazitäten können ausgewählte Prozesskomponenten, darunter Behälter, Pumpen und kleinere Wärmetauscher sowie die dazugehörigen Rohrleitungen, auf Skid-Modulen montiert werden.

Zeolithe sind kristalline, hochporöse Materialien aus Aluminosilikaten. Diese synthetischen Kristalle zeichnen sich durch ein dreidimensionales Porensystem aus. Die Poren lassen sich auf präzise, ​​gleichmäßige Öffnungen einstellen, wodurch Moleküle, die kleiner als ihr Porendurchmesser sind, adsorbiert werden können, während größere Moleküle ausgeschlossen werden – daher die Bezeichnung Molekularsiebe.

Synthetische Zeolithe sind mit Öffnungen von 3 bis 10 Å erhältlich. Bei der Ethanol-Dehydratation werden 3-Å-Zeolithe (= mit einem Porendurchmesser von 3 Å) zur Trennung von Wasser und Ethanol eingesetzt. Die kleinen Wassermoleküle mit einem Durchmesser von 2,5 Å werden durch Adsorption in den Kristallen zurückgehalten, während die größeren Ethanolmoleküle (4 Å) nicht eindringen und das Bett passieren können.

Dank sorgfältig ausgewählter Qualität der Zeolithe sowie schonendem Umgang mit dem Material – unser Prozessdesign hält den mechanischen Abrieb auf einem Minimum – unsere Kunden berichten von einer Lebensdauer von 15 Jahren und mehr.

Zeolithe müssen mechanisch stabil sein und ein charakteristisches Eigenschaftsprofil aufweisen, das vor der Beladung der Behälter in unserem Labor geprüft wird.

Unsere wichtigsten Auswahlkriterien für Zeolithe sind eine hohe Adsorptionskapazität für Wasser und eine geringe CO-Adsorption von Ethanol bzw. eine hohe Selektivität für Wasser bei der Wasser/Ethanol-Trennung.

Für eine professionelle Bewertung Ihres Projektes senden Sie uns bitte Ihren ausgefüllten » Planungsfragebogen.

 

 

Neuigkeiten

FEW - International Fuel Ethanol Workshop & Expo
09.06.2025

09. - 11. Juni 2025 in Omaha, Nebraska, USA

GEMA - Grain Manufacturer's Association
07.06.2025

18. - 19. Juli, New Delhi, Indien

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