乙醇在制冷技术中的应用

科技信息科教前沿口 SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2008年第16期乙醇在制冷技术中的应用吴保明毕永伟刘权卫河南天冠燃料乙醇公司河南南阳473000)【摘要】通过对乙醇溶液在实际制冷系统中作为冷媒应用及运行中应注意问题的分析,表明乙醇作为作为一种冷媒在乙醇生产中是完全可用的。【关键词】乙醇溶液;制冷;冷媒;冷效应0引言随着工业技术的迅猛发展,制冷技术被广泛地运用到各个行业,配;(2)制冷剂蒸发压力的确定。下面以河南天冠燃料乙醇有限公司制对作为传递冷效应的物体一冷媒的要求也越来越高。在实际生产中,冷站为例加以说明:如何选择一种合适的冷媒将是一门新的研究课题本文主要介绍乙醇河南天冠燃料乙醇有限公司制冷站总制冷量达5400多万大卡,作为冷媒在乙醇生产中的应用及运行中应注意的一些问题是目前国内较大的制冷站,主要由7台大连冷冻机股份有限公司生产1.乙醇可作为冷媒运用于工业生产的J2KA31.5螺杆氨制冷压缩机组和长沙远大空调有限公司生产的冷媒是传递冷效应的物体,作为冷媒的物体必须具备下面几个条4台B800.6机组组成,其中7台螺杆氨制冷机组所用的冷媒就是件:(1)冰点低;(2)热容量大;(3)对设备的腐蚀性小;(4价格低廉。工业浓度为30%()40%()的乙醇溶液。工艺要求冷媒温度为-5℃-上对零度以下的冷媒常用水如 Nacl CcChMgcl等的水溶液,但盐10℃产中,采用乙醇水溶液作为冷媒更有着不可替代的优势:-120-117℃-1103.5-10054394354.1842.643.343142252263.0902.5802.0-7015-60-49.9℃500540300102030405060708090100(浓度-20图3不同浓度乙醇溶液的粘度曲线-100102030405060708090100(液度(pa×10)7.06.941.1乙醇溶液的冰点点随其浓60如图1所示,乙醇溶液的冰点随其浓度的增加而降低,浓度在5.030%以上时,即可达-25℃,可满足一般工业用冷对冷媒的要求。1.2乙醇溶液的比热曲线40405乙醇溶液的比热随其浓度的变化曲线如图2所示。3.0267120L85454.394.354143.643.343.14282552.26 Lo1351.040.830.6830%度⊥010203040506070802.5图4同一浓度乙醇溶液的粘度曲线20111醇水溶液的粘度曲线由图(三可知乙醇水溶液在浓度40%以下0.5102030405060708090100(浓度)度最大,故在选作冷媒时,应尽量避免选用这一区域浓度。由图(四)可2不同浓度乙醇溶液的比热曲线知,同一浓度的乙醇水溶液粘度随温度的升高而降低应尽量选择较高的温度,故生产中我们在满足生产工艺要求的前提下,尽量使冷媒知道作为冷媒的介质,其比热越大,传热能力就越强。40%的温度接近-5以减少管道及换热器中的阻力损失从而降低溶我们()以下的稀乙醇溶液,其比热都在4KJ/KgK以上,为了增强传热效泵的负荷提高制冷效率。率,应选择浓度为40%(V)以下的稀乙醇溶液。2.2制冷剂蒸发压力的确定1.3乙醇的腐蚀性剂制冷剂蒸发压力的高低是由冷媒温度的高低来决定的。一般制冷采用乙醇水溶液可有效避免对设备的腐蚀。在乙醇脱水工序中,剂蒸发压力所对应的蒸发温度应低于冷媒温度5-7℃,由于工艺要求换热器较多,换热管多采用无缝钢管,如采用乙水溶液作冷媒,可冷媒的温度-10℃时,取低温-10℃,可知,蒸发温度应在-5℃减少对设备的腐蚀,一方面可大大延长设备的使用寿命;另一面,采17℃之间。该制冷机组的制冷剂为R717,查R717热力性质表可知,其用稀乙醇溶液作冷媒,在维修时也利于保持系统的清洁度,避免用盐对应的蒸发压力(绝对压力)为0.23-0.217pa放应在实际操作中,机水等作冷媒时因泄漏系统而造成系统清洗的困难。组的吸气压力应控制在0.217Mpa以上,以达到最佳制冷效果。2采用乙醇溶液作冷媒在生产操作中应注意的几个因素2.3乙醇水溶液浓度的确定由图1可知:只有浓度大于30%(V)的乙醇水溶液(下转第23页)科技信息科教前沿 SCIENCE& TECHNOLOGY INFORMATION2008年第16期大,达到了75.9%。由此可以看出,虽然在乙腈溶液中,酶分子与底物酶的结合又会降低乙腈从复合物上解离的解离常数估计乙腈分子既的亲和力增加了,但V的显著降低使酶促反应最后表现出显的抑可以进入并结合到酶的活性中心,又可以结合到酶分子其他部位上,制效果,为非竞争性和竞争性的混合抑制作用。改变酶分子的构象,使得ESI三元复合物不能分解出产物。同时乙腩2.4光谱分析对a-淀粉酶构象的改变也体现在最大反映速度的降低上。a-淀粉酶-淀粉酶经乙作用后的紫外光谱和荧光发射光谱见图5和图能产生紫外吸收和荧光,主要原因是Tp和Tr残基的存在分析1a%6从图5可以看出a-淀粉酶经1%和6%乙处理后,其紫外吸收光和6%浓度处理下的紫外吸收光谱,可知乙腈的加入使原来埋藏在分在峰型与缓冲液中酶本一致。279mm处的吸光值随乙浓度的增子内部的T暴露于酶分子表面,酶分子的部分残基与乙形成氢加而上升,229m处的吸光值随乙浓度的增加先降低后升高。说明键,而酶分子本身氨基酸之间的氢键相应减少因此1%和6%乙腈溶酶分子在极低浓度乙中构型上没有发生改变,随着乙睛浓度增加,液中酶在279nm处的吸收值都有所增加。荧光光谱也示了酶在不酶分子构型发生轻度的变化。从图6中可以看出,1%、10%、20%乙腈同浓度乙腈溶液中的构象变化。经过10%和20%乙腈处理后,荧光发中发射峰分别红移了2nm、7nm、7nm。各个浓度乙中酶的荧光强度射峰位置向长波长方向移动了3nm,这可能与分子表面的Tp残基暴都比缓冲液中酶低随着乙腈浓度的增加荧光强度呈现先降后升的露于比缓冲液极性小的溶剂中有关。荧光强度的降低可能是因为乙腈趋势。Abs与酶分子表面的Tyr残基形成氢键的缘故但是20%乙腈溶液中酶的荧光强度又比10%的处理高,可能是因为肽链结构变得更加松散,较多的Tp残基暴露于极性环境中,改变了Tyr和Trp残基的微环境,破坏了原先残基之间的氢键,使处于猝灭状态的Ty荧光恢复。在乙2溶液中,酶活力的丧失速度大于构象变化速度,产生这种现象的原因可能是乙首先破坏的是酶活性中心的空间构象或者必须氨基酸的微环境而整个酶分子的空间构象尚未发生明显变化,这与a-淀粉酶的高级结构是由两个相对独立的领域构成的特点有关科5乙中a淀图6乙中a-淀粉酶的紫外吸收光谱参考文献】粉酶的紫外差示光谱1]白坤于德贵,周冬颖a-淀酶的性质及其液化作用中国酿1995.573讨论10.涌明五种淀粉酶测活方法的比较研究微生物学报在2]史水昶,姜涌明五种a-淀粉酶测活方法的比较研究微生物学通报从酶促反应环境动力学和光分析三个方面进行分析发现在97-3有机溶剂中,a-淀粉酶活性降低是由于三级结构从紧密向松散状态【3]史永明吴燕一些理化因子对a淀粉酶构象与活力的影响生物的变化。a-淀粉酶是一种水溶性酶,从其一级结构和高级结构可知,化19905-209米15分布在活性中心的多为带电的酸性酸活快心用生在纯水溶液中,带电基团与极性基团一般分布在酶表面,非极性硫水[5]松井都夫a-淀粉酶的活性中心日本农艺化学会志1998869):1037-基团包于内部。体系中的水分子与酶分子之间形成分子间氢键维1040.持a-淀粉酶在纯水溶液中具有一定构象的三级结构这种结构是酶[6罗贵民酶工程[M北京:化学工业出版社200320. of suspensions of发挥催化功能所必需的状态(,1997)。当在纯水体系中加入了7Saraiva Oliveirn HendrickxThermal inactivation kin Bacillus amyloliquefaciens a-Amylase in hydrophobic organic solvents极性比水低的乙腈后,体系的极性会降低,非极性基团翻出到表面,而--35且乙睛的加入会减少与酶分子形成分子间氢键的水分子,从而导致Klibanov97.Why are enaymes less active in organie solvents than in构象的改变或者活性中心数量的变化,使酶活力降低(罗贵民2003) water Trends Biotechnol-而且在酶促反应过程中,水分子是作为质子供体直接参与的,乙Zaks KlibanovEnuymatic catalysis in organic media at00加入必然会导致参与酶促反应的水分子减少。这种抑制作用随着乙 Science1942):291251浓度的增加而愈加明显。从动力学的角度进行分析,在10%和20%浓度处理中的K值比缓冲液中酶都低,但随着乙腈浓度的增加,K值作者简介:王,女,项士,2007年业于华南农业大学生物化学与分子生是增大的,估计是因为乙的存在增加了酶分子的柔性加大了酶与物学专业,蛋白质方向现在广东茂名职业技术学院机电化工系工作主越大,使结合位点向不利于与底物结合的构象改变,酶分子与底物的现在广东广州华南农业大手工作亲和力下降。底物淀粉和乙可同时与a-淀粉酶结合,两者之间没有竞争作用,但由于乙和酶的结合,使得底物的解离常数降低,淀粉和责任编辑:张艳芳]上接第41页)的冰点才可低于-17℃,故应选择的乙醇水溶液浓度应浓度的乙醇水溶液作为冷媒是完全可行的,尤其在乙醇工业生产中更大于30%(V由图2可知:乙醇水溶液的比热在其浓度小于40%以下比热具有极其广阔的应前景均在kgk以上,放应选40下的乙水溶液作冷(章克昌参考文献】40%()其度达到峰值,其后粘度逐渐下降,故在选择乙醇的,在昌编酒精工业92杜出版作者简介:毕永伟男,35岁,中共党页,1995年业于华中科技大学动力由图4可知:同一浓度乙醇水溶液的粘度随温度的降低而增大,系后进入河南天企业集团二氧化厂工作至今,现任厂长职务故在实际操作中,在满足工艺要求情况下,尽可能将冷媒温度制在保明:.33岁,中共员1997年业于华中科技大学动力系,业后较高温度,以降低冷媒的粘度,节约节约能耗。进入河天冠企业集团二氧化碳厂工作至今,现任技设科长职务。综合图1、图2及图3可知:我们选择的乙醇水溶液的浓度应在刘权卫:男,25岁2005年毕业于河南极工业学院机电系,现任河南天30-40%()之间机组的蒸发压力(绝对压力)应在0.236-.217mp之业集团二氧化厂技术间。3结论[责任编辑:韩铭】通过以上分析可知,对于温度要求在-25℃以上的冷媒,选用合适