กระบวนการคายน้ำแบบแบ่งส่วนตะแกรงโมเลกุลอะเซทิลีน

ตะแกรงโมเลกุล(หรือเรียกอีกอย่างว่าซีโอไลต์สังเคราะห์) เป็นผลึกอะลูมิโนซิลิเกตที่มีรูพรุนขนาดเล็ก เป็นโครงสร้างพื้นฐานโครงกระดูกที่ประกอบด้วยซิลิคอนและอะลูมิเนียมเชื่อมต่อกันผ่านสะพานออกซิเจน โครงสร้างมีรูพรุนจำนวนมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนสม่ำเสมอ และมีโพรงที่จัดเรียงอย่างประณีตโดยมีพื้นที่ผิวภายในขนาดใหญ่ มีไอออนบวกของโลหะ (เช่น Na+, K+ ฯลฯ) อยู่ในโครงตาข่ายคริสตัลเพื่อปรับสมดุลประจุลบส่วนเกินในคริสตัล การดูดซับสารด้วยตะแกรงโมเลกุลคือการดูดซับทางกายภาพ มีขั้วที่แข็งแกร่งและสนามคูลอมบ์อยู่ภายในรูพรุนของคริสตัล และแสดงให้เห็นความสามารถในการดูดซับที่แข็งแกร่งสำหรับโมเลกุลที่มีขั้ว (เช่น น้ำ) และโมเลกุลที่ไม่อิ่มตัว

เนื่องจากโมเลกุลของน้ำสูญเสียอย่างต่อเนื่องหลังจากการให้ความร้อน แต่โครงสร้างโครงกระดูกคริสตัลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง จึงมีโพรงจำนวนมากเกิดขึ้น และโพรงเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยไมโครพอร์จำนวนมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน โดยดูดซับโมเลกุลที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนภายในโพรง และแยกโมเลกุลที่ใหญ่กว่ารูพรุนออกไป จึงแยกโมเลกุลที่มีขนาดต่างกันและบรรลุหน้าที่ในการคัดกรองโมเลกุล จึงเรียกกันอย่างชัดเจนว่า "ตะแกรงโมเลกุล"

ในกระบวนการนี้ อะเซทิลีนและไฮโดรเจนคลอไรด์จะถูกทำให้แห้งแยกจากกัน
อะเซทิลีนที่ส่งมาจากกระบวนการผลิตอะเซทิลีนประกอบด้วยความชื้นและสิ่งสกปรกจำนวนมาก และสิ่งสกปรกจะถูกกำจัดออกก่อนผ่านหอล้างน้ำหรือตัวกรองทราย
จากนั้นใช้น้ำ 0 องศาในการแช่แข็งและทำให้แห้ง นั่นคือโดยใช้หลักการที่ว่าความดันไออิ่มตัวของน้ำในก๊าซจะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง ความดันบางส่วนของน้ำในช่วงก๊าซจะลดลงโดยการลดอุณหภูมิลง และความชื้นในแก๊สก็ถูกกำจัดออกไป สามารถกำหนดปริมาณน้ำในก๊าซได้ตามการคำนวณความดันไออิ่มตัวของก๊าซที่อุณหภูมิ
จากนั้น การดูดซึมน้ำของตะแกรงโมเลกุล 3A จะถูกนำมาใช้เพื่อขจัดน้ำปริมาณเล็กน้อยออกจากอะเซทิลีนเพิ่มเติม ในเวลาเดียวกัน จะใช้วิธีการเพิ่มอุณหภูมิเพื่อทำให้น้ำกลายเป็นไอในระหว่างกระบวนการสร้างตะแกรงโมเลกุลใหม่ และตะแกรงโมเลกุลจะถูกระบายออกตามการไหลของอากาศ การสร้างตะแกรงโมเลกุลใหม่จะดำเนินการในสี่ขั้นตอนโดยใช้ไนโตรเจนเย็นและร้อน

หออบแห้งอะเซทิลีนใช้โครงสร้างสามชั้นสำหรับการดูดซับ ชั้นที่สามทำหน้าที่เป็นชั้นป้องกันเพื่อป้องกันการซึมผ่านของหออบแห้ง เมื่อชั้นที่หนึ่งและสองของตะแกรงโมเลกุลถูกดูดซับและอิ่มตัว ตะแกรงโมเลกุลของหอคอยจะถูกกระตุ้นและสร้างใหม่
ตะแกรงโมเลกุลที่ใช้ในการอบแห้งอะเซทิลีนคือตะแกรงโมเลกุล 3A หรือที่เรียกว่าตะแกรงโมเลกุล KA
รูปแบบพื้นฐานของมันคือ: K8Na12[(AlO4)12·(SiO4)12]·27H2O.
เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลของน้ำคือ (2.1~3.1)×10-10 ม. อะเซทิลีนคือ 3.2×10-10 ม. และออกซิเจนคือ (3.4~3.84)×10-10 ม. เมื่อส่วนผสมของก๊าซข้างต้นผ่านตะแกรงโมเลกุล 3A จะดูดซับเฉพาะน้ำและอะเซทิลีนจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น และโมเลกุลอื่นๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 3×10-10 m จะไม่สามารถเข้าไปในโพรงคริสตัลของตะแกรงโมเลกุลได้
เมื่ออะเซทิลีนเปียกผ่านตะแกรงโมเลกุล 3A โมเลกุลของน้ำจะถูกเก็บไว้ในรูของตะแกรงโมเลกุลโดยไม่มีการดูดซับร่วมกับอะเซทิลีน และในที่สุดการอบแห้งอะเซทิลีนด้วยตะแกรงโมเลกุลก็เสร็จสมบูรณ์ในที่สุด

ตะแกรงโมเลกุล 3A มีลักษณะดังต่อไปนี้:
1.ผลกระทบของอุณหภูมิต่อการดูดซึมน้ำมีขนาดเล็กกว่าสารดูดความชื้นทั่วไป (เช่น ซิลิกาเจล) มาก
2. ความสามารถในการอบแห้งจะลดลงเมื่อปริมาณน้ำในตะแกรงโมเลกุลเพิ่มขึ้น
3 อัตราการไหลของอะเซทิลีนเปียกมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความสามารถในการดูดซับของตะแกรงโมเลกุล
④ ภายใต้สภาวะความชื้นเดียวกัน ความสามารถในการดูดซับน้ำจะมากกว่าสารดูดความชื้นอื่นๆ (เช่น ซิลิกาเจล)

ในระหว่างการใช้ตะแกรงโมเลกุล ควรคำนึงถึงสี่ประเด็นต่อไปนี้:
①ต้องเลือกขนาดรูพรุนของตะแกรงโมเลกุล 3A และทำตามเส้นผ่านศูนย์กลางโมเลกุลของก๊าซของวัสดุอบแห้งจริง ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญที่ส่งผลต่อการทำงานของกระบวนการอบแห้งตะแกรงโมเลกุล
2 ความแข็งแรงทางกลและเวลาในการงอกใหม่ของตะแกรงโมเลกุลเป็นตัวบ่งชี้สำคัญที่ส่งผลต่ออายุการใช้งาน ดังนั้นควรขยายเวลาการดูดซับหลักของตะแกรงโมเลกุลให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ควรลดจำนวนการฟื้นฟู การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและการสึกหรอทางกลในระหว่างกระบวนการสร้างใหม่ควรลดลง และควรลดปรากฏการณ์การผงของตะแกรงโมเลกุล .
3. ความสามารถในการอบแห้งของตะแกรงโมเลกุลนั้นไม่มีที่สิ้นสุด อายุการใช้งานและความสามารถในการประมวลผลของเครื่องอบแห้งแบบตะแกรงโมเลกุลคำนวณตามความสามารถในการรับน้ำหนักของตะแกรงโมเลกุลภายใต้แรงกดดันที่ออกแบบ เมื่อการดูดซึมน้ำเพิ่มขึ้น ความสามารถในการอบแห้งจะลดลงจนอิ่มตัว ซึ่งควรมั่นใจได้ เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างราบรื่น พยายามหลีกเลี่ยงปริมาณก๊าซดิบและน้ำส่วนเกินในระยะยาว หรือภาระของอุปกรณ์ส่วนเกินในระยะยาว
④ สิ่งเจือปน (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดฟอสฟอริก เกลือ ฯลฯ) ที่นำพาโดยก๊าซวัตถุดิบสามารถทำให้เกิดการอุดตันของรูพรุนของตะแกรงโมเลกุลได้อย่างง่ายดาย และลดความสามารถในการกำจัดน้ำของหออบแห้ง ดังนั้นควรล้างและกำจัดก๊าซวัตถุดิบให้สะอาดก่อนเข้าหออบแห้ง