Vojnotehnički Glasnik (Apr 2017)
Kinetics of the non-isothermal desorption of ethanol absorbed onto CMS-3A / Неизотермическая кинетика десорбции этанола, абсорбированного на углеродном молекулярном сите CMS-3А / Neizotermna kinetika desorpcije etanola adsorbovanog na ugljeničnom molekulskom situ CMS-3A
Abstract
The kinetics of the desorption of ethanol previously absorbed onto carbon molecular sieves (CMS-3A) was studied using the non-isothermal thermogravimetric technique. The dependence of activation energy (Ea,α) for a particular degree of desorption (α) was established. It was confirmed that the non-isothermal desorption of ethanol was a kinetically complex process. A novel mathematical model for the kinetics of non-isothermal desorption for the absorbed ethanol is established. This model is based on the proposed dependence of the specific desorption rate on time/temperature. The correlation dependences of the model parameters β and η on heating rates were established. A general kinetic equation for the non-isothermal desorption of ethanol was developed. It was found that the specific desorption rate at every single heating rate increases, whereas Ea, decreases during the desorption process. / В данной статье описаны проведенные исследования по кинетике десорбции эталона, абсорбированного на углеродном молекулярном сите CMS-3A. Главным источником биоэтанола являются: сахар, кукуруза и лигноцеллюлозные материалы. Выработанный биоэтанол содержит определенное количество воды. Для его очистки используются различные сеперационные методы, которые в настоящий момент еще недостаточно испытаны. Главная проблема очистки биоэтанола заключается в высокой стоимости процедуры и больших затратах энергии – на 50% превышающих производимую биоэтанолом энергию. Селективная адсорбция этанола на цеолите значительно снижает затраты энергии при производстве, но, к сожалению, данный метод требует много времени. В целях улучшения кинетики десорбции могут применятся различные технологии, однако они на сегодняшний день недостаточно испытаны. Одним из самых практичных и наиболее экономичных методов очистки биоэтанола является десорбция этанола на углеродном молекулярном сите, при этом вода остается на поверхности углеродного молекулярного сита. С учетом того, что данный метод недостаточно испытан, необходимо полагаться на знания о кинетике десорбции этанола на цеолитах. Хотя на сегодняшний день опубликовано малое количество научных работ, посвященных исследованиям кинетики десорбции этанола на цеолитах. В данной работе применена неизотермическая термогравиметрическая техника. В ходе исследования была утверждена полная зависимость энергии активации от степени десорбции, а также установлена модель процесса десорбции. Данная модель основана на полной зависимости скорости десорбции от времени и температуры. Благодаря применению данной модели можно повлиять на скорость процесса десорбции и энергию активации с температурой. Математическая модель, описанная в данной работе основана на полной зависимости скорости процесса десорбции и энергии активации от температуры. Данная модель также отражает последовательность этапов процесса десорбции. Настоящая модель кинетики процесса десорбции этанола может значительно улучшить технологию производства биоэтанола и уменьшить производственные затраты. / U ovom radu proučavana je kinetika desorpcije etanola prethodno adsorbovanog na ugljeničnom molekulskom situ CMS-3A. Glavni izvori bioetanola su fermentabilni šećeri, kukuruz i lignocelulozni otpadni materijal. Proizvedeni bioetanol sadrži određenu količinu vode, a da bi se prečistio koriste se razne separacione metode koje još nisu dovoljno ispitane. Glavni problem pri prečišćavanju bioetanola je visoka cena, kao i znatan utrošak energije koji predstavlja više od 50% energije koju bioetanol proizvodi. Selektivna adsorpcija etanola sa zeolita znatno smanjuje utrošak energije pri proizvodnji. Nažalost, ova metoda je veoma spora. Radi poboljšanja kinetike desorpcije koriste se različite tehnike, koje nisu dovoljno ispitane. Jednu od praktičnijih i jeftinijih metoda koja se koristi pri prečišćavanju bioetanola predstavlja desorpcija etanola sa ugljeničnog molekulskog sita, pri čemu voda ostaje zadržana na ugljeničnom molekulskom situ. Međutim, ova metoda nije dovoljno ispitana, a radi poboljšanja proizvodnje (brzine proizvodnje) potrebno je poznavati kinetiku desorpcije etanola sa zeolita . Malo je naučnih radova i literature koji proučavaju kinetiku desorpcije (brzinu desorpcije) etanola sa zeolita Za određivanje kinetike desorpcije u ovom radu je korišćena neizotermna termogravimetrijska tehnika. Ustanovljena je kompleksna zavisnost energije aktivacije od stepena desorpcije, kao i matematički model po kojem se desorpcija odigrava. Ovaj model zasnovan je na kompleksnoj zavisnosti brzine desorpcije od vremena i temperature. Zbog kompleksnosti modela dolazi do promene brzine desorpcije i energije aktivacije sa temperaturom. Matematički model ustanovljen u ovom radu zasniva se na kompleksnoj zavisnosti brzine desorpcije i energije aktivacije od temperature i pokazuje na koji način se desorpcija odigrava u nekoliko stupnjeva. Poznavanje kinetike procesa desorpcije etanola može doprineti boljoj i ekonomičnijoj proizvodnji bioetanola.
Keywords
