乙醇在制冷技术中的应用

科技信息O科教前沿OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION008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】通过对乙醵溶液在实际制冷系姚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引言采用乙醇溶液作冷媒最关键的因素有两点:)乙醇溶液浓度的选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JZ2KA315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BS8006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;(对设备的腐蚀性小;4)价格低廉。工业浓度为30%(v)-40%0的乙醉溶液。工艺要求冷媒温度为5℃上对零度以下的冷媒常用盐水,如 Nacl. CaCI2,Mgl2等的水溶液但盐10℃水对金属的腐蚀性较大,影响换热器使用寿命。尤其是在乙醇工艺生2.1乙醇一水溶液的粘度产中,采用乙醇水溶液作为冷媒更有着不可替代的优势117℃454343541B40363343825226图3不同浓度乙醇溶液的粘度曲线浓瘦)B×10)图1不同浓度乙醇溶液的冰点曲线1.1乙醇溶液的冰点如图1所示,乙醇溶液的冰点随其浓度的增加而降低,浓度在5030%以上时,即可达-25℃可满足一般工业用冷对冷媒的要求2乙醇溶液的比热曲线乙醇溶液的比热随其浓度的变化曲线如图2所示L854.5104080.6830m粘度图4同一浓度乙醇溶液的粘度曲线图3与图4是不同浓度的乙醇水溶液的粘度曲线和同一浓度乙醇水溶液的粘度曲线,由图(三)可知,乙醇水溶液在浓度40%(v以下其粘度是随着浓度的上升而上升的,40%-50%(V)之间乙醇溶液的粘90100(浓度为)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)可图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,尽量使冷媒我们知道,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,从而降低溶液(V以下的稀乙醇溶液,其比热都在4 K/Kg. K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。22制冷剂蒸发压力的确定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,剂蒸发压加所对应的背度应任干冷温57℃,由于工艺要求换热器较多,换热管多采用无缝钢管,如采用乙醇水溶液作冷媒,可冷媒的温中国煤化工燕发温度应在-5℃减少对设备的腐蚀,一方面可大大延长设备的使用寿命;另一方面采17℃之间7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CNMH敕应在实际操作中,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0217Mpa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23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O科教前沿OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION008年第16期大,达到了75%%。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明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。同时乙膀24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a-淀粉酶经乙腈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Tyr残基的存在。分析1%6。从图5可以看出,α-淀粉酶经1%和6%乙腈处理后,其紫外吸收光和6%浓度处理下的紫外吸收光谱,可知乙腩的加入使原来埋藏在分谱在峰型与缓冲液中酶基本一致。279mm处的吸光值随乙腈浓度的增子内部的Tyr暴露于酶分子表面,酶分子的部分残基与乙腈形成氢加而上升,229m处的吸光值随乙腈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腈中构型上没有发生改变,随着乙贿浓度增加,液中酶在279mm处的吸收值都有所增加。荧光光谱也显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2mm、m、mm。各个浓度乙腈中酶的荧光强度射峰位置向长波长方向移动了3m,这可能与分子表面的Tp残基暴都比缓冲液中酶低。随着乙腩浓度的增加,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Ty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T残基暴露于极性环境中改变了Tyr和T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Tyr荧光恢复。在乙睛溶液中,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腈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图5乙腈中∝-淀图6乙贖中∝-淀【参考文献】粉酶的紫外吸收光谱粉酶的紫外差示光谱[]坤于德费周冬颖a-淀粉酶的性质及其液化作用门中国酿造19955)73讨论从酶促反应环境、动力学和光谱分析三个方面进行分析,发现在2】史永昶,姜涌明,五种a-淀粉酶测活方法的比较研究微生物学通报,有机溶剂中,a-淀粉酶活性降低是由于三级结构从累密向松散状态(3史水姜涌明吴燕一些理化因子对a淀粉酶构象与活力的影响门生物的变化。a-淀粉酶是一种水溶性酶从其一级结构和高级结构可知,化学杂志,9511205-209分布在活性中心的多为带负电荷的酸性氨基酸,活性中心呈狭缝状。[4]谷军a淀粉酶的生产与应用门生物技术199443:1-5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豌水[5]松井都夫a-淀粉酶的活性中心囚日本农艺化学会志1988(69):1037基团包埋于内部。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200307发挥催化功能所必需的状态(Kban,1997)。当在纯水体系中加入了7 )saraiva,endnickx. Thermal inactivation kinetics of suspensions of极性比水低的乙腩后,体系的极性会降低,非极性基团翻出到表面,而Bilm且乙睛的加入会减少与酶分子形成分子间氢键的水分于,从而导致酶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)。[8]Klibanow A M. 1997. Whyenzymes less active in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,乙脯的[9ahsA. Klibanow A M Enzymatic catalysis in organie media at100c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腈 Science1984222:124-1251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,但随着乙腩浓度的增加K值作者简介:王霞,女,项士,2007年毕业于华南农业大季生物化季与分于生是增大的,估计是因为乙腈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。现在广东茂名职业术学院机电化工展工作他合位高向不利于与底物结合的构象改变,分子与底物的。们鸡*大”衣太平焦化术支淀粉的亲和力,但随着乙腈浓度的升高酶分子活性中心构象的改变亲和力下降。底物淀粉和乙腈可同时与a-淀粉酶结合,两者之间没有竞争作用,但由于乙睛和酶的结合,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具有极其广阔的应用前景由图2可知:乙醇水溶液的比热在其浓度小于40%(V)以下比热较高,均在4Kkgk以上,故应选择40%(V以下的乙醇水溶液作冷【參考文献】媒,以降低冷媒温度的波动,提高换热效率,从而节约能源]章克昌,吴佩踪编酒精工业手册,198912轻工业出版杜出版由图3可知:乙醇水溶液的粘度在40%(V)以下是逐渐增高的,在(2]李兴华陈大舟编酒精密度浓度和温度常用数据表1991,中国计量出版40%)其粘度达到蜂值,其后粘度逐渐下降,故在选择乙醇水溶液时,杜故在实际操作中,在满足工艺要求情况下尽可能将冷媒温度控制在春,毕业后进入河南天冠企业集固二氧化碳厂工作至现任副厂长联降低溶液泵的负荷,应尽量避开粘度较高的区域由图4可知:同一浓度乙醇水溶液的粘度随温度的降低而增大作者简介:毕永伟:男,35岁,中粪党员,1995年毕业于华中科技大学动力美保明:男,33岁,中共党员,199年毕业于华中科技大季动力系,举业后较高温度,以降低冷媒的粘度,节约能耗进入河面综合图1、图2及图3可知:我们选择的乙醇水溶液的浓度应在中国煤化工比科长职务机电系,现任河南天冠全304%之间。机组的蒸发压力(绝对压力)应在0236-027Mp之业集二利CNMHG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