科技信息O科教前沿OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION008年第16期乙醇在制冷技術(shù)中的應(yīng)用吳保明畢永偉劉權(quán)衛(wèi)(河南天冠燃料乙醇公司河南南陽473000)摘要】通過對乙醵溶液在實(shí)際制冷系姚中作為冷媒應(yīng)用及運(yùn)行中應(yīng)注意問題的分析,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【關(guān)鍵詞】乙醇溶液;制冷;冷媒;冷效應(yīng)0引言采用乙醇溶液作冷媒最關(guān)鍵的因素有兩點(diǎn):)乙醇溶液濃度的選隨著工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,制冷技術(shù)被廣泛地運(yùn)用到各個行業(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(yīng)的物體一冷媒的要求也越來越高。在實(shí)際生產(chǎn)中,冷站為例加以說明:如何選擇一種合適的冷媒將是一門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(dá)5400多萬大卡,作為冷媒在乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用及運(yùn)行中應(yīng)注意的一些問題是目前國內(nèi)較大的制冷站,主要由7臺大連冷凍機(jī)股份有限公司生產(chǎn)1乙醇可作為冷媒運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)的JZ2KA315螺桿氨制冷壓縮機(jī)組和長沙遠(yuǎn)大空調(diào)有限公司生產(chǎn)的冷媒是傳遞冷效應(yīng)的物體,作為冷媒的物體必須具備下面幾個條4臺BS8006機(jī)組組成其中7臺螺桿氨制冷機(jī)組所用的冷媒就是件:(1)冰點(diǎn)低;(2)熱容量大;(對設(shè)備的腐蝕性小;4)價格低廉。工業(yè)濃度為30%(v)-40%0的乙醉溶液。工藝要求冷媒溫度為5℃上對零度以下的冷媒常用鹽水,如 Nacl. CaCI2,Mgl2等的水溶液但鹽10℃水對金屬的腐蝕性較大,影響換熱器使用壽命。尤其是在乙醇工藝生2.1乙醇一水溶液的粘度產(chǎn)中,采用乙醇水溶液作為冷媒更有著不可替代的優(yōu)勢117℃454343541B40363343825226圖3不同濃度乙醇溶液的粘度曲線濃瘦)B×10)圖1不同濃度乙醇溶液的冰點(diǎn)曲線1.1乙醇溶液的冰點(diǎn)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5030%以上時,即可達(dá)-25℃可滿足一般工業(yè)用冷對冷媒的要求2乙醇溶液的比熱曲線乙醇溶液的比熱隨其濃度的變化曲線如圖2所示L854.5104080.6830m粘度圖4同一濃度乙醇溶液的粘度曲線圖3與圖4是不同濃度的乙醇水溶液的粘度曲線和同一濃度乙醇水溶液的粘度曲線,由圖(三)可知,乙醇水溶液在濃度40%(v以下其粘度是隨著濃度的上升而上升的,40%-50%(V)之間乙醇溶液的粘90100(濃度為)度最大故在選作冷媒時,應(yīng)盡量避免選用這一區(qū)域濃度。由圖(四)可圖2不同濃度乙醇溶液的比熱曲線知,同一濃度的乙醇水溶液粘度隨溫度的升高而降低,應(yīng)盡量選擇較高的溫度,故生產(chǎn)中我們在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,盡量使冷媒我們知道,作為冷媒的介質(zhì),其比熱越大,傳熱能力就越強(qiáng)。40%的溫度接近-5℃,以減少管道及換熱器中的阻力損失,從而降低溶液(V以下的稀乙醇溶液,其比熱都在4 K/Kg. K以上,為了增強(qiáng)傳熱效泵的負(fù)荷提高制冷效率率,應(yīng)選擇濃度為40%(V以下的稀乙醇溶液。22制冷劑蒸發(fā)壓力的確定制冷劑蒸發(fā)壓力的高低是由冷媒溫度的高低來決定的。一般制冷采用乙醇水溶液可有效避免對設(shè)備的腐蝕。在乙醇脫水工序中,劑蒸發(fā)壓加所對應(yīng)的背度應(yīng)任干冷溫57℃,由于工藝要求換熱器較多,換熱管多采用無縫鋼管,如采用乙醇水溶液作冷媒,可冷媒的溫中國煤化工燕發(fā)溫度應(yīng)在-5℃減少對設(shè)備的腐蝕,一方面可大大延長設(shè)備的使用壽命;另一方面采17℃之間7熱力性質(zhì)表可知,其用稀乙醇溶液作冷媒,在維修時也利于保持系統(tǒng)的清潔度,避免用鹽對應(yīng)的蒸CNMH敕應(yīng)在實(shí)際操作中,機(jī)水等作冷媒時因泄漏系統(tǒng)而造成系統(tǒng)清洗的困難組的吸氣壓力應(yīng)控制在0217Mpa以上,以達(dá)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(yīng)注意的幾個因素23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(zhuǎn)第23頁)科技信息O科教前沿OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION008年第16期大,達(dá)到了75%%。由此可以看出,雖然在乙腈溶液中,酶分子與底物酶的結(jié)合又會降低乙腈從復(fù)合物上解離的解離常數(shù)。估計乙腈分子既的親和力增加了,但ⅴ—的顯著降低使酶促反應(yīng)最后表現(xiàn)出明顯的抑可以進(jìn)入并結(jié)合到酶的活性中心,又可以結(jié)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(gòu)象,使得ESI三元復(fù)合物不能分解出產(chǎn)物。同時乙膀24光譜分析對a-淀粉酶構(gòu)象的改變也體現(xiàn)在最大反映速度的降低上。a-淀粉酶a-淀粉酶經(jīng)乙腈作用后的紫外光譜和熒光發(fā)射光譜見圖5和圖能產(chǎn)生紫外吸收和熒光主要原因是Tp和Tyr殘基的存在。分析1%6。從圖5可以看出,α-淀粉酶經(jīng)1%和6%乙腈處理后,其紫外吸收光和6%濃度處理下的紫外吸收光譜,可知乙腩的加入使原來埋藏在分譜在峰型與緩沖液中酶基本一致。279mm處的吸光值隨乙腈濃度的增子內(nèi)部的Tyr暴露于酶分子表面,酶分子的部分殘基與乙腈形成氫加而上升,229m處的吸光值隨乙腈濃度的增加先降低后升高。說明鍵,而酶分子本身氨基酸之間的氫鍵相應(yīng)減少,因此1%和6%乙腈溶酶分子在極低濃度乙腈中構(gòu)型上沒有發(fā)生改變,隨著乙賄濃度增加,液中酶在279mm處的吸收值都有所增加。熒光光譜也顯示了酶在不酶分子構(gòu)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(gòu)象變化。經(jīng)過10%和20%乙腈處理后熒光發(fā)中發(fā)射峰分別紅移了2mm、m、mm。各個濃度乙腈中酶的熒光強(qiáng)度射峰位置向長波長方向移動了3m,這可能與分子表面的Tp殘基暴都比緩沖液中酶低。隨著乙腩濃度的增加,熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)先降后升的露于比緩沖液極性小的溶劑中有關(guān)。熒光強(qiáng)度的降低可能是因?yàn)橐译孚厔?。Abs與酶分子表面的Ty殘基形成氫鍵的緣故,但是20%乙腈溶液中酶的熒光強(qiáng)度又比10%的處理高,可能是因?yàn)殡逆溄Y(jié)構(gòu)變得更加松散,較…多的T殘基暴露于極性環(huán)境中改變了Tyr和T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Tyr熒光恢復(fù)。在乙睛溶液中,酶活力的喪失速度大于構(gòu)象變化速度,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是乙腈首先破壞的是酶活性中心的空間構(gòu)象或者必須氨基酸的微環(huán)境,而整個酶分子的空間構(gòu)象尚未發(fā)生明顯變化,這與a-淀粉酶的高級結(jié)構(gòu)是由兩個相對獨(dú)立的領(lǐng)域構(gòu)成的特點(diǎn)有關(guān)圖5乙腈中∝-淀圖6乙贖中∝-淀【參考文獻(xiàn)】粉酶的紫外吸收光譜粉酶的紫外差示光譜[]坤于德費(fèi)周冬穎a-淀粉酶的性質(zhì)及其液化作用門中國釀造19955)73討論從酶促反應(yīng)環(huán)境、動力學(xué)和光譜分析三個方面進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在2】史永昶,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,有機(jī)溶劑中,a-淀粉酶活性降低是由于三級結(jié)構(gòu)從累密向松散狀態(tài)(3史水姜涌明吳燕一些理化因子對a淀粉酶構(gòu)象與活力的影響門生物的變化。a-淀粉酶是一種水溶性酶從其一級結(jié)構(gòu)和高級結(jié)構(gòu)可知,化學(xué)雜志,9511205-209分布在活性中心的多為帶負(fù)電荷的酸性氨基酸,活性中心呈狹縫狀。[4]谷軍a淀粉酶的生產(chǎn)與應(yīng)用門生物技術(shù)199443:1-5在純水溶液中帶電基團(tuán)與極性基團(tuán)一般分布在酶表面非極性豌水[5]松井都夫a-淀粉酶的活性中心囚日本農(nóng)藝化學(xué)會志1988(69):1037基團(tuán)包埋于內(nèi)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(gòu)象的三級結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是酶[6]羅貴民酶工程M北京:化學(xué)工業(yè)出版社200307發(fā)揮催化功能所必需的狀態(tài)(Kban,1997)。當(dāng)在純水體系中加入了7 )saraiva,endnickx. Thermal inactivation kinetics of suspensions of極性比水低的乙腩后,體系的極性會降低,非極性基團(tuán)翻出到表面,而Bilm且乙睛的加入會減少與酶分子形成分子間氫鍵的水分于,從而導(dǎo)致酶構(gòu)象的改變或者活性中心數(shù)量的變化,使酶活力降低(羅貴民,2003)。[8]Klibanow A M. 1997. Whyenzymes less active in而且在酶促反應(yīng)過程中,水分子是作為質(zhì)子供體直接參與的,乙脯的[9ahsA. Klibanow A M Enzymatic catalysis in organie media at100c加入必然會導(dǎo)致參與酶促反應(yīng)的水分子減少。這種抑制作用隨著乙腈 Science1984222:124-1251濃度的增加而愈加明顯。從動力學(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,但隨著乙腩濃度的增加K值作者簡介:王霞,女,項(xiàng)士,2007年畢業(yè)于華南農(nóng)業(yè)大季生物化季與分于生是增大的,估計是因?yàn)橐译娴拇嬖谠黾恿嗣阜肿拥娜嵝约哟罅嗣概c物學(xué)專業(yè)蛋白質(zhì)方向?，F(xiàn)在廣東茂名職業(yè)術(shù)學(xué)院機(jī)電化工展工作他合位高向不利于與底物結(jié)合的構(gòu)象改變,分子與底物的。們雞*大”衣太平焦化術(shù)支淀粉的親和力,但隨著乙腈濃度的升高酶分子活性中心構(gòu)象的改變親和力下降。底物淀粉和乙腈可同時與a-淀粉酶結(jié)合,兩者之間沒有競爭作用,但由于乙睛和酶的結(jié)合,使得底物的解離常數(shù)降低,淀粉和責(zé)任編輯:張艷芳](上接第41頁)的冰點(diǎn)才可低于-17℃,故應(yīng)選擇的乙醇水溶液濃度應(yīng)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具有極其廣闊的應(yīng)用前景由圖2可知:乙醇水溶液的比熱在其濃度小于40%(V)以下比熱較高,均在4Kkgk以上,故應(yīng)選擇40%(V以下的乙醇水溶液作冷【參考文獻(xiàn)】媒,以降低冷媒溫度的波動,提高換熱效率,從而節(jié)約能源]章克昌,吳佩蹤編酒精工業(yè)手冊,198912輕工業(yè)出版杜出版由圖3可知:乙醇水溶液的粘度在40%(V)以下是逐漸增高的,在(2]李興華陳大舟編酒精密度濃度和溫度常用數(shù)據(jù)表1991,中國計量出版40%)其粘度達(dá)到蜂值,其后粘度逐漸下降,故在選擇乙醇水溶液時,杜故在實(shí)際操作中,在滿足工藝要求情況下盡可能將冷媒溫度控制在春,畢業(yè)后進(jìn)入河南天冠企業(yè)集固二氧化碳廠工作至現(xiàn)任副廠長聯(lián)降低溶液泵的負(fù)荷,應(yīng)盡量避開粘度較高的區(qū)域由圖4可知:同一濃度乙醇水溶液的粘度隨溫度的降低而增大作者簡介:畢永偉:男,35歲,中糞黨員,1995年畢業(yè)于華中科技大學(xué)動力美保明:男,33歲,中共黨員,199年畢業(yè)于華中科技大季動力系,舉業(yè)后較高溫度,以降低冷媒的粘度,節(jié)約能耗進(jìn)入河面綜合圖1、圖2及圖3可知:我們選擇的乙醇水溶液的濃度應(yīng)在中國煤化工比科長職務(wù)機(jī)電系,現(xiàn)任河南天冠全304%之間。機(jī)組的蒸發(fā)壓力(絕對壓力)應(yīng)在0236-027Mp之業(yè)集二利CNMHG間3結(jié)論[責(zé)任編輯:韓銘通過以上分析可知,對于溫度要求在-25℃以上的冷媒,選用合適