乙醇在制冷技術(shù)中的應用

科技信息科教前沿口 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2008年第16期乙醇在制冷技術(shù)中的應用吳保明畢永偉劉權衛河南天冠燃料乙醇公司河南南陽(yáng)473000)【摘要】通過(guò)對乙醇溶液在實(shí)際制冷系統中作為冷媒應用及運行中應注意問(wèn)題的分析,表明乙醇作為作為一種冷媒在乙醇生產(chǎn)中是完全可用的?！娟P(guān)鍵詞】乙醇溶液;制冷;冷媒;冷效應0引言隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,制冷技術(shù)被廣泛地運用到各個(gè)行業(yè),配;(2)制冷劑蒸發(fā)壓力的確定。下面以河南天冠燃料乙醇有限公司制對作為傳遞冷效應的物體一冷媒的要求也越來(lái)越高。在實(shí)際生產(chǎn)中,冷站為例加以說(shuō)明:如何選擇一種合適的冷媒將是一門(mén)新的研究課題本文主要介紹乙醇河南天冠燃料乙醇有限公司制冷站總制冷量達5400多萬(wàn)大卡,作為冷媒在乙醇生產(chǎn)中的應用及運行中應注意的一些問(wèn)題是目前國內較大的制冷站,主要由7臺大連冷凍機股份有限公司生產(chǎn)1.乙醇可作為冷媒運用于工業(yè)生產(chǎn)的J2KA31.5螺桿氨制冷壓縮機組和長(cháng)沙遠大空調有限公司生產(chǎn)的冷媒是傳遞冷效應的物體,作為冷媒的物體必須具備下面幾個(gè)條4臺B800.6機組組成,其中7臺螺桿氨制冷機組所用的冷媒就是件:(1)冰點(diǎn)低;(2)熱容量大;(3)對設備的腐蝕性小;(4價(jià)格低廉。工業(yè)濃度為30%()40%()的乙醇溶液。工藝要求冷媒溫度為-5℃-上對零度以下的冷媒常用水如 Nacl CcChMgcl等的水溶液,但鹽10℃產(chǎn)中,采用乙醇水溶液作為冷媒更有著(zhù)不可替代的優(yōu)勢:-120-117℃-1103.5-10054394354.1842.643.343142252263.0902.5802.0-7015-60-49.9℃500540300102030405060708090100(濃度-20圖3不同濃度乙醇溶液的粘度曲線(xiàn)-100102030405060708090100(液度(pa×10)7.06.941.1乙醇溶液的冰點(diǎn)點(diǎn)隨其濃60如圖1所示,乙醇溶液的冰點(diǎn)隨其濃度的增加而降低,濃度在5.030%以上時(shí),即可達-25℃,可滿(mǎn)足一般工業(yè)用冷對冷媒的要求。1.2乙醇溶液的比熱曲線(xiàn)40405乙醇溶液的比熱隨其濃度的變化曲線(xiàn)如圖2所示。3.0267120L85454.394.354143.643.343.14282552.26 Lo1351.040.830.6830%度⊥010203040506070802.5圖4同一濃度乙醇溶液的粘度曲線(xiàn)20111醇水溶液的粘度曲線(xiàn)由圖(三可知乙醇水溶液在濃度40%以下0.5102030405060708090100(濃度)度最大,故在選作冷媒時(shí),應盡量避免選用這一區域濃度。由圖(四)可2不同濃度乙醇溶液的比熱曲線(xiàn)知,同一濃度的乙醇水溶液粘度隨溫度的升高而降低應盡量選擇較高的溫度,故生產(chǎn)中我們在滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的前提下,盡量使冷媒知道作為冷媒的介質(zhì),其比熱越大,傳熱能力就越強。40%的溫度接近-5以減少管道及換熱器中的阻力損失從而降低溶我們()以下的稀乙醇溶液,其比熱都在4KJ/KgK以上,為了增強傳熱效泵的負荷提高制冷效率。率,應選擇濃度為40%(V)以下的稀乙醇溶液。2.2制冷劑蒸發(fā)壓力的確定1.3乙醇的腐蝕性劑制冷劑蒸發(fā)壓力的高低是由冷媒溫度的高低來(lái)決定的。一般制冷采用乙醇水溶液可有效避免對設備的腐蝕。在乙醇脫水工序中,劑蒸發(fā)壓力所對應的蒸發(fā)溫度應低于冷媒溫度5-7℃,由于工藝要求換熱器較多,換熱管多采用無(wú)縫鋼管,如采用乙水溶液作冷媒,可冷媒的溫度-10℃時(shí),取低溫-10℃,可知,蒸發(fā)溫度應在-5℃減少對設備的腐蝕,一方面可大大延長(cháng)設備的使用壽命;另一面,采17℃之間。該制冷機組的制冷劑為R717,查R717熱力性質(zhì)表可知,其用稀乙醇溶液作冷媒,在維修時(shí)也利于保持系統的清潔度,避免用鹽對應的蒸發(fā)壓力(絕對壓力)為0.23-0.217pa放應在實(shí)際操作中,機水等作冷媒時(shí)因泄漏系統而造成系統清洗的困難。組的吸氣壓力應控制在0.217Mpa以上,以達到最佳制冷效果。2采用乙醇溶液作冷媒在生產(chǎn)操作中應注意的幾個(gè)因素2.3乙醇水溶液濃度的確定由圖1可知:只有濃度大于30%(V)的乙醇水溶液(下轉第23頁(yè))科技信息科教前沿 SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION2008年第16期大,達到了75.9%。由此可以看出,雖然在乙腈溶液中,酶分子與底物酶的結合又會(huì )降低乙腈從復合物上解離的解離常數估計乙腈分子既的親和力增加了,但V的顯著(zhù)降低使酶促反應最后表現出顯的抑可以進(jìn)入并結合到酶的活性中心,又可以結合到酶分子其他部位上,制效果,為非競爭性和競爭性的混合抑制作用。改變酶分子的構象,使得ESI三元復合物不能分解出產(chǎn)物。同時(shí)乙腩2.4光譜分析對a-淀粉酶構象的改變也體現在最大反映速度的降低上。a-淀粉酶-淀粉酶經(jīng)乙作用后的紫外光譜和熒光發(fā)射光譜見(jiàn)圖5和圖能產(chǎn)生紫外吸收和熒光,主要原因是Tp和Tr殘基的存在分析1a%6從圖5可以看出a-淀粉酶經(jīng)1%和6%乙處理后,其紫外吸收光和6%濃度處理下的紫外吸收光譜,可知乙腈的加入使原來(lái)埋藏在分在峰型與緩沖液中酶本一致。279mm處的吸光值隨乙濃度的增子內部的T暴露于酶分子表面,酶分子的部分殘基與乙形成氫加而上升,229m處的吸光值隨乙濃度的增加先降低后升高。說(shuō)明鍵,而酶分子本身氨基酸之間的氫鍵相應減少因此1%和6%乙腈溶酶分子在極低濃度乙中構型上沒(méi)有發(fā)生改變,隨著(zhù)乙睛濃度增加,液中酶在279nm處的吸收值都有所增加。熒光光譜也示了酶在不酶分子構型發(fā)生輕度的變化。從圖6中可以看出,1%、10%、20%乙腈同濃度乙腈溶液中的構象變化。經(jīng)過(guò)10%和20%乙腈處理后,熒光發(fā)中發(fā)射峰分別紅移了2nm、7nm、7nm。各個(gè)濃度乙中酶的熒光強度射峰位置向長(cháng)波長(cháng)方向移動(dòng)了3nm,這可能與分子表面的Tp殘基暴都比緩沖液中酶低隨著(zhù)乙腈濃度的增加熒光強度呈現先降后升的露于比緩沖液極性小的溶劑中有關(guān)。熒光強度的降低可能是因為乙腈趨勢。Abs與酶分子表面的Tyr殘基形成氫鍵的緣故但是20%乙腈溶液中酶的熒光強度又比10%的處理高,可能是因為肽鏈結構變得更加松散,較多的Tp殘基暴露于極性環(huán)境中,改變了Tyr和Trp殘基的微環(huán)境,破壞了原先殘基之間的氫鍵,使處于猝滅狀態(tài)的Ty熒光恢復。在乙2溶液中,酶活力的喪失速度大于構象變化速度,產(chǎn)生這種現象的原因可能是乙首先破壞的是酶活性中心的空間構象或者必須氨基酸的微環(huán)境而整個(gè)酶分子的空間構象尚未發(fā)生明顯變化,這與a-淀粉酶的高級結構是由兩個(gè)相對獨立的領(lǐng)域構成的特點(diǎn)有關(guān)科5乙中a淀圖6乙中a-淀粉酶的紫外吸收光譜參考文獻】粉酶的紫外差示光譜1]白坤于德貴,周冬穎a-淀酶的性質(zhì)及其液化作用中國釀1995.573討論10.涌明五種淀粉酶測活方法的比較研究微生物學(xué)報在2]史水昶,姜涌明五種a-淀粉酶測活方法的比較研究微生物學(xué)通報從酶促反應環(huán)境動(dòng)力學(xué)和光分析三個(gè)方面進(jìn)行分析發(fā)現在97-3有機溶劑中,a-淀粉酶活性降低是由于三級結構從緊密向松散狀態(tài)【3]史永明吳燕一些理化因子對a淀粉酶構象與活力的影響生物的變化。a-淀粉酶是一種水溶性酶,從其一級結構和高級結構可知,化19905-209米15分布在活性中心的多為帶電的酸性酸活快心用生在純水溶液中,帶電基團與極性基團一般分布在酶表面,非極性硫水[5]松井都夫a-淀粉酶的活性中心日本農藝化學(xué)會(huì )志1998869):1037-基團包于內部。體系中的水分子與酶分子之間形成分子間氫鍵維1040.持a-淀粉酶在純水溶液中具有一定構象的三級結構這種結構是酶[6羅貴民酶工程[M北京:化學(xué)工業(yè)出版社200320. of suspensions of發(fā)揮催化功能所必需的狀態(tài)(,1997)。當在純水體系中加入了7Saraiva Oliveirn HendrickxThermal inactivation kin Bacillus amyloliquefaciens a-Amylase in hydrophobic organic solvents極性比水低的乙腈后,體系的極性會(huì )降低,非極性基團翻出到表面,而--35且乙睛的加入會(huì )減少與酶分子形成分子間氫鍵的水分子,從而導致Klibanov97.Why are enaymes less active in organie solvents than in構象的改變或者活性中心數量的變化,使酶活力降低(羅貴民2003) water Trends Biotechnol-而且在酶促反應過(guò)程中,水分子是作為質(zhì)子供體直接參與的,乙Zaks KlibanovEnuymatic catalysis in organic media at00加入必然會(huì )導致參與酶促反應的水分子減少。這種抑制作用隨著(zhù)乙 Science1942):291251濃度的增加而愈加明顯。從動(dòng)力學(xué)的角度進(jìn)行分析,在10%和20%濃度處理中的K值比緩沖液中酶都低,但隨著(zhù)乙腈濃度的增加,K值作者簡(jiǎn)介:王,女,項士,2007年業(yè)于華南農業(yè)大學(xué)生物化學(xué)與分子生是增大的,估計是因為乙的存在增加了酶分子的柔性加大了酶與物學(xué)專(zhuān)業(yè),蛋白質(zhì)方向現在廣東茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電化工系工作主越大,使結合位點(diǎn)向不利于與底物結合的構象改變,酶分子與底物的現在廣東廣州華南農業(yè)大手工作親和力下降。底物淀粉和乙可同時(shí)與a-淀粉酶結合,兩者之間沒(méi)有競爭作用,但由于乙和酶的結合,使得底物的解離常數降低,淀粉和責任編輯:張艷芳]上接第41頁(yè))的冰點(diǎn)才可低于-17℃,故應選擇的乙醇水溶液濃度應濃度的乙醇水溶液作為冷媒是完全可行的,尤其在乙醇工業(yè)生產(chǎn)中更大于30%(V由圖2可知:乙醇水溶液的比熱在其濃度小于40%以下比熱具有極其廣闊的應前景均在kgk以上,放應選40下的乙水溶液作冷(章克昌參考文獻】40%()其度達到峰值,其后粘度逐漸下降,故在選擇乙醇的,在昌編酒精工業(yè)92杜出版作者簡(jiǎn)介:畢永偉男,35歲,中共黨頁(yè),1995年業(yè)于華中科技大學(xué)動(dòng)力由圖4可知:同一濃度乙醇水溶液的粘度隨溫度的降低而增大,系后進(jìn)入河南天企業(yè)集團二氧化廠(chǎng)工作至今,現任廠(chǎng)長(cháng)職務(wù)故在實(shí)際操作中,在滿(mǎn)足工藝要求情況下,盡可能將冷媒溫度制在保明:.33歲,中共員1997年業(yè)于華中科技大學(xué)動(dòng)力系,業(yè)后較高溫度,以降低冷媒的粘度,節約節約能耗。進(jìn)入河天冠企業(yè)集團二氧化碳廠(chǎng)工作至今,現任技設科長(cháng)職務(wù)。綜合圖1、圖2及圖3可知:我們選擇的乙醇水溶液的濃度應在劉權衛:男,25歲2005年畢業(yè)于河南極工業(yè)學(xué)院機電系,現任河南天30-40%()之間機組的蒸發(fā)壓力(絕對壓力)應在0.236-.217mp之業(yè)集團二氧化廠(chǎng)技術(shù)間。3結論[責任編輯:韓銘】通過(guò)以上分析可知,對于溫度要求在-25℃以上的冷媒,選用合適