Chine Fabricant de condensateurs d'éthanol fournissant des solutions de condensation de vapeur pour les installations de production d'éthanol

Chine Fabricant de condensateurs d'éthanol fournissant des solutions de condensation de vapeur pour les installations de production d'éthanol

Pour répondre à la question fondamentale:Qu'est-ce qu'un condensateur d'éthanol de Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd fournit à une usine de production d'éthanol?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) conçoit et fabrique des condensateurs à coque et à tube, des plaques et des condensateurs refroidis à l'air pour la distillation, la rectification, la déshydratation et la transformation de l'éthanolet de récupération de vapeurLa conception part des constantes physiques qui régissent le service: l'éthanol fait bouillir à 78 °C.37°C à pression atmosphérique avec une chaleur latente de vaporisation de 846 kJ/kg, et le système éthanol-eau forme un azéotrope à 95,6% en poids d'éthanol et à 78,2°C, ce qui fixe la limite pratique de la distillation ordinaire.Les condensateurs sont construits selon la division 1 de l'ASME VIII avec des coques classées TEMA, dimensionné pour une température d'approche de 5 à 10 °C contre de l'eau de refroidissement à 25 à 33 °C.

1. La taille et la conception d'un condensateur d'éthanol

Les performances du condensateur sont déterminées par le bilan thermique et par trois décisions de conception, chacune ayant une conséquence mesurable sur le débit de l'installation et la perte de produit:

• Calcul du droit et limite d'azéotrope:La charge du condensateur est Q = m·lambda plus le sous-refroidissement sensible, où m est le débit de masse de vapeur et lambda est 846 kJ/kg pour l'éthanol à pression atmosphérique.Pour un volume de 95 kg/h de vapeur d'éthanol en poids %, il faut donc environ 2.4 MW de charge de condensation, plus 100 à 300 kW de sous-refroidissement pour amener le distillat en dessous de son point de bulle et prévenir les pertes éclair dans le récepteur.l'azeotrope rend impossible une séparation ultérieure par distillation, donc les plantes ajoutent la déshydratation par tamis moléculaire, la distillation extractive ou la pervaporation, chacune d'entre elles plaçant un condensateur supplémentaire ou un condensateur de régénération sur le flux de vapeur.
• Température d'approche et milieu de refroidissement:La surface du condensateur suit A = Q/ ((U·LMTD), de sorte que la température d'approche, la différence entre la température de condensation et la sortie de l'eau de refroidissement, influence directement le coût du capital.Une approche de 5°C donne une efficacité thermodynamique élevée et une faible perte de vapeur, mais un échangeur important; une approche de 15°C est moins coûteuse à construire mais augmente la perte d'évent de vapeur d'éthanol, qui à des taux de production typiques vaut plus d'un an que l'acier supplémentaire.L'eau de refroidissement à 25-33°C est standard, l'eau refroidie à 5-15°C est utilisée lorsque la colonne fonctionne sous vide, et les refroidisseurs à air sont choisis lorsque l'eau est rare malgré une empreinte de 20 à 40% plus grande.
• Les personnes non condamnées et les ventilateurs:Même un condensateur bien conçu accumule des gaz non condensables provenant de l'air dissous dans l'alimentation, du CO2 dérivé de la fermentation et des fuites sous vide.Ces gaz recouvrent la surface du tube et peuvent réduire le coefficient de transfert de chaleur effectif de 30 à 60%, qui est la cause la plus fréquente d'un condensateur qui fonctionne bien au démarrage et se dégrade au cours d'un changement.ventilation continue ou automatique d'une unité d'épuration ou de récupération, et un condensateur d'aération ou un piège réfrigéré pour capturer l'éthanol transporté avec le courant d'aération plutôt que de le perdre dans l'atmosphère.

2Types de condensateurs et matériaux pour le service d'éthanol

Trois types de condensateurs servent les usines d'éthanol, et la sélection du matériau dépend de la composition du flux et de la présence d'acides organiques.

• Carcasse et tube avec refroidissement par eau:Un échangeur TEMA BEU ou BEM avec vapeur sur le côté de la coque et eau dans les tubes donne U de 600 à 1400 W/m2·K et gère des charges de 500 kW à 20 MW dans une seule coque.La vapeur située sur le côté de la coque est préférable car elle minimise la chute de pression sur le flux de vapeur à basse pression et offre une bonne répartition dans le faisceau. la conception doit comporter une plaque d'impact de l'entrée de vapeur pour empêcher l'érosion du tube, des connexions de ventilation adéquates et une sortie de condensat de taille à éviter d'inonder les tubes inférieurs,qui réduirait la surface effective.
• Condensateurs refroidis par air:Sélectionné lorsque l'eau est rare, lorsque le rejet des effluents est limité ou lorsque la température de l'eau de refroidissement est trop élevée pour atteindre la température de condensation requise.Les unités refroidies à l'air ont un coefficient global inférieur, généralement de 300 à 600 W/m2·K par rapport à la surface du tube nu, elles sont donc physiquement plus grandes et leurs performances varient fortement avec la température ambiante:une installation conçue pour une température d'air de conception de 35 °C peut avoir des difficultés pendant une vague de chaleur de 45 °CL'atténuation comprend une surdimension de 15 à 25%, des ventilateurs à vitesse variable avec contrôle de température et un pré-refroidissement adiabatique de l'air d'entrée pendant les conditions de pointe.
• Condensateurs sous vide pour intégration d'énergie:Le fonctionnement des colonnes de rectification et de déshydratation sous vide à une température absolue de 10 à 30 kPa abaisse le point d'ébullition, ce qui réduit la dégradation thermique,permet l'intégration de la chaleur à effet multiple et de la chaleur de recompression par vapeur, et réduit la consommation de vapeur de 20 à 40%. Il réduit également la température de condensation, de sorte que le condensateur a besoin d'eau froide ou d'une plus grande surface,et le système à vide doit être dimensionné pour la charge non condensableL'économie privilégie généralement le fonctionnement sous vide dans les usines d'éthanol où le coût de l'énergie domine et où les spécifications du produit sont moins exigeantes.
• Sélection du matériau et pollution:L'acier au carbone est adapté à la production de vapeurs d'eau et d'éthanol propres, mais 304 ou 316L sont spécifiés pour le condensat en contact avec le produit et pour les flux contenant des acides organiques.parce que l'environnement de fermentation et de distillation contient des acides acétiques et d'autres acides organiques qui attaquent l'acier au carbone et contaminent le produit avec du ferLe cuivre et les alliages de cuivre doivent être évités dans le service de l'éthanol.,un système de nettoyage en ligne pour maintenir les performances entre les nettoyages mécaniques programmés.

Matrice de comparaison des types de condensateurs d'éthanol

Questions fréquemment posées

Q: Comment calculer la surface de condensation requise pour les vapeurs d'éthanol?

R: Utiliser l'équation standard de l'échangeur de chaleur A = Q/(U·LMTD·F), en commençant par la charge. Pour la condensation d'une vapeur pure ou presque azéotrope à température constante, Q = m·lambda, donc 10,000 kg/h d'éthanol à 846 kJ/kg donne 2On détermine ensuite la DTML à partir de la température de condensation et des températures d'entrée et de sortie de l'eau de refroidissement: avec une vapeur à 78,4°C et une eau passant de 28°C à 38°C, la DTML est d'environ 44°C.d'une puissance de sortie supérieure ou égale à 900 W/m2·K, la surface requise est d'environ 60 m2. Ajouter une zone de sous-refroidissement de 10 à 20% de la surface, appliquer le facteur de correction LMTD approprié pour la configuration de la coque et du tube et ajouter un facteur d'encrassement de 0.- Je ne sais pas.0,0002 m2·K/W du côté de l'eau.

Q: Pourquoi la distillation de l'éthanol s'arrête-t-elle à environ 95% de pureté?

R: Parce que l'éthanol et l'eau forment un azéotrope d'ébullition minimale à 95,6% en poids d'éthanol et à 78,2 °C à pression atmosphérique.aucune quantité de reflux supplémentaire ou d'étapes théoriques n'augmentera la concentration d'éthanol; la vapeur sortant du haut de la colonne a la même résistance que le liquide en ébullition dans la chaudière, produisant de l'éthanol anhydre supérieur à 99.5 wt% nécessite donc la rupture de l'azeotrope par un mécanisme différent: adsorption par tamis moléculaire, qui est la voie industrielle la plus courante; distillation extractive avec un solvant tel que l'éthylène glycol; distillation azéotrope avec un entraineur tel que le cyclohexane;ou par évaporation par membraneChaque route ajoute des coûts d'équipement et d'énergie, c'est pourquoi l'éthanol de qualité carburant est généralement spécifié à environ 99,5% en poids et de qualité industrielle à 95% en poids.

Q: Qu'est-ce qui cause une perte de performance d'un condensateur d'éthanol au fil du temps?

R: Quatre causes, par ordre de fréquence.l'air et le CO2 dérivé de la fermentation s'accumulent sur le côté de la coque et forment une couche isolante qui peut réduire la valeur effective d'U de 30 à 60%La pollution de l'eau par l'écaille, la croissance biologique,ou solides en suspension réduit le coefficient du côté du tube et est géré par un traitement de l'eau et un nettoyage périodiqueL'inondation de condensat se produit lorsque la sortie est trop petite ou que le piège tombe en panne, submergeant les tubes qui devraient être la vapeur de condensation.la corrosion ou les dépôts du côté de la vapeur réduisent le coefficient de condensation, qui est généralement une question de sélection des matériaux et indique que 304 ou 316L aurait dû être spécifié sur l'acier au carbone.

Q: Le condensateur d'éthanol doit-il être monté au-dessus ou au-dessous de la colonne?

R: La plupart des usines montent le condensateur sur une plate-forme basse ou sur une plate-forme située à côté de la colonne, avec le récepteur de condensat en dessous, car cette disposition permet de maintenir le drainage libre de la coque.simplifie l'entretien et le retrait du faisceau de tubes, et évite les travaux d'acier lourds et élevés et la longue conduite de vapeur requise pour un condensateur monté en haut.qui augmente légèrement la pression de fonctionnement de la colonne, et la nécessité d'une pompe à condensat pour fournir le reflux.Les condensateurs montés en haut ou intégrés éliminent la longue conduite de vapeur et la pompe de reflux, mais nécessitent une structure surélevée et un retrait compliqué du faisceau, elles sont donc généralement réservées aux petites colonnes ou lorsque l'espace de la parcelle est sévèrement limité.