China Fabricante de condensadores de etanol que fornece soluções de condensação de vapor para instalações de produção de etanol

China Fabricante de condensadores de etanol que fornece soluções de condensação de vapor para instalações de produção de etanol

Respondendo à questão central:O que é que um condensador de etanol da Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd fornece a uma instalação de produção de etanol?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) projeta e fabrica condensadores de casca e tubo, placas e arrefecidos a ar para destilação, retificação, desidratação de etanol,e função de recuperação de vaporO projeto parte das constantes físicas que regem o serviço: o etanol ferve a 78.37°C a pressão atmosférica com um calor latente de vaporização de 846 kJ/kg, e o sistema etanol-água forma um azeótropo a 95,6% de etanol em peso e 78,2°C, o que define o limite prático da destilação ordinária.Os condensadores são construídos de acordo com a divisão 1 da ASME VIII com conchas classificadas pela TEMA, dimensionado para uma temperatura de aproximação de 5 a 10 °C contra água de arrefecimento a 25 a 33 °C.

1. Dimensão e conceção de um condensador de etanol

O desempenho do condensador é determinado pelo balanço térmico e por três decisões de projeto, cada uma das quais tem uma consequência mensurável para o rendimento da instalação e a perda de produto:

• Cálculo do direito e limite de azeotrópio:A carga do condensador é Q = m·lambda mais subresfriamento sensível, onde m é o caudal de massa do vapor e lambda é 846 kJ/kg para o etanol a pressão atmosférica.Por conseguinte, é necessária uma quantidade aproximada de 2 000 kg/h de vapor de etanol de 95% em peso..4 MW de carga de condensação, mais 100-300 kW de sub-resfriamento para reduzir o destilado abaixo do seu ponto de borbulha e evitar perdas repentinas no receptor.O azeotrópio impede a separação por destilação, então as plantas adicionam desidratação por peneira molecular, destilação extractiva ou pervaporação, cada uma das quais coloca um condensador adicional ou um condensador de regeneração no fluxo de vapor.
• Temperatura de aproximação e meio de arrefecimento:A área do condensador segue A = Q/(U·LMTD), de modo que a temperatura de aproximação, a diferença entre a temperatura de condensação e a saída de água de arrefecimento, determina diretamente o custo de capital.Uma abordagem de 5°C dá uma elevada eficiência termodinâmica e baixa perda de vapor, mas um grande trocadorA aproximação de 15°C é mais barata de construir, mas aumenta a perda de ventilação do vapor de etanol, que, a taxas de produção típicas, vale mais por mais de um ano que o aço extra.A água de arrefecimento a 25-33°C é padrãoA água refrigerada a 5-15°C é utilizada quando a coluna funciona sob vácuo, e os refrigeradores a ar são escolhidos quando a água é escassa, apesar de uma pegada 20-40% maior.
• Não condenáveis e ventilação:Mesmo um condensador bem concebido acumula gases não condensáveis do ar dissolvido na alimentação, do CO2 derivado da fermentação e do vazamento sob vácuo.Estes gases cobrem a superfície do tubo e podem reduzir o coeficiente de transferência de calor efetivo em 30-60%, que é a causa mais comum de um condensador que funciona bem no início e se degrada durante um turno. A resposta correta é uma conexão de ventilação dedicada no ponto mais frio da casca,ventilação contínua ou automática de um depurador ou unidade de recuperação, e um condensador de ventilação ou uma armadilha refrigerada para capturar o etanol transportado com o fluxo de ventilação em vez de perdê-lo para a atmosfera.

2Tipos de condensadores e materiais para o serviço de etanol

Três tipos de condensadores servem plantas de etanol, e a selecção do material depende da composição do fluxo e da presença de ácidos orgânicos.

• Concha e tubo com arrefecimento por água:O padrão para grandes cargas: um trocador TEMA BEU ou BEM com vapor no lado da casca e água nos tubos dá U de 600-1.400 W/m2·K e lida com cargas de 500 kW a 20 MW em uma única casca.O vapor do lado da concha é preferível porque minimiza a queda de pressão no fluxo de vapor de baixa pressão e dá uma boa distribuição em todo o feixeO projecto deve incluir uma placa de impingimento da entrada de vapor para evitar a erosão dos tubos, conexões de ventilação adequadas e uma saída de condensado de tamanho suficiente para evitar inundações dos tubos inferiores.que reduziria a área efetiva.
• Condensadores refrigerados a ar:Escolhido quando a água é escassa, quando a descarga de efluentes é limitada ou quando a temperatura da água de arrefecimento é demasiado elevada para alcançar a temperatura de condensação necessária.As unidades refrigeradas a ar têm um coeficiente global mais baixo, normalmente 300-600 W/m2·K referidos à área do tubo nu, por isso são fisicamente maiores e o seu desempenho varia fortemente com a temperatura ambiente:Uma instalação concebida para ar de projecto a 35 °C pode sofrer durante uma onda de calor de 45 °CA mitigação inclui a ampliação de 15-25%, ventiladores de velocidade variável com controlo de temperatura e pré-resfriamento adiabático do ar de entrada durante as condições de pico.
• Condensadores de vácuo para integração de energia:O funcionamento das colunas de retificação e de desidratação sob vácuo a uma temperatura absoluta de 10 a 30 kPa reduz o ponto de ebulição, o que reduz a degradação térmica,permite a integração de calor de multi-efeito e de recompressão de vapor, e reduz o consumo de vapor em 20-40%. Também reduz a temperatura de condensação, de modo que o condensador precisa de água refrigerada ou uma área maior,e o sistema de vácuo deve ser dimensionado para a carga não condensávelA economia geralmente favorece a operação a vácuo nas instalações de etanol de combustível, onde o custo da energia domina e a especificação do produto é menos exigente.
• Seleção de materiais e impureza:O aço de carbono é adequado para vapor de água puro de etanol, mas é especificado 304 ou 316L para condensado em contacto com o produto e para fluxos que contenham ácidos orgânicos,porque o ambiente de fermentação e destilação contém ácidos acéticos e outros ácidos orgânicos que atacam o aço carbono e contaminam o produto com ferroO cobre e as ligas de cobre devem ser evitados no serviço de etanol. Os fatores de impureza de 0,0001-0,0002 m2·K/W são tipicamente aplicados ao lado da água, com um programa de tratamento de água e, para as grandes instalações,Um sistema de limpeza em linha para manter o desempenho entre as limpezas mecânicas programadas.

Matriz de comparação dos tipos de condensadores de etanol

Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Como é calculada a área do condensador necessária para o vapor de etanol?

R: Utilize a equação do trocador de calor padrão A = Q/(U·LMTD·F), começando com a carga.000 kg/h de etanol a 846 kJ/kg dá 2Determine-se então a LMTD a partir da temperatura de condensação e das temperaturas de entrada e saída da água de arrefecimento: com vapor a 78,4°C e água a subir de 28°C para 38°C, a LMTD é de cerca de 44°C.Com um U de 900 W/m2·K, a área necessária é de cerca de 60 m2. Adicionar uma zona de subresfriamento de 10-20% da área, aplicar o fator de correcção LMTD adequado para a configuração da concha e do tubo e incluir um fator de impureza de 0.0001-00,0002 m2·K/W no lado da água.

P: Por que a destilação de etanol pára a cerca de 95% de pureza?

R: Porque o etanol e a água formam um azeótropo de ebulição mínima a 95,6% de etanol e 78,2°C a pressão atmosférica.Portanto, nenhuma quantidade de refluxo adicional ou estágios teóricos aumentará a concentração de etanol.O vapor que sai da parte superior da coluna tem a mesma força que o líquido que ferve na reboilera, produzindo etanol anidro acima de 99.5 wt% requer, por conseguinte, a quebra do azeotrópio por um mecanismo diferente: adsorção por peneira molecular, que é a via industrial mais comum; destilação extractiva com um solvente como o etilenoglicol; destilação azeotrópica com um entrainador como o ciclohexano;ou pervaporação da membranaCada rota adiciona custos de equipamento e energia, razão pela qual o etanol de qualidade de combustível é tipicamente especificado em cerca de 99,5% em peso e de qualidade industrial em 95% em peso.

P: O que faz com que um condensador de etanol perca desempenho ao longo do tempo?

R: Quatro causas, por ordem de frequência.O ar e o CO2 derivado da fermentação acumulam-se no lado da casca e formam uma camada isolante que pode reduzir o valor efetivo de U em 30-60%O problema é que, em alguns casos, o sistema de ventilação pode ser alterado, e é fixado por ventilação adequada no ponto mais frio da casca.ou sólidos em suspensão reduz o coeficiente do lado do tubo e é gerido através de tratamento de água e limpeza periódicaA inundação de condensado ocorre quando a saída é de tamanho insuficiente ou a armadilha falha, submergindo tubos que deveriam estar condensando vapor.corrosão ou depósitos no lado do vapor reduzem o coeficiente de condensação, que é geralmente uma questão de selecção de materiais e indica que 304 ou 316L deveria ter sido especificado sobre o aço carbono.

P: O condensador de etanol deve ser montado acima ou abaixo da coluna?

R: A maioria das plantas monta o condensador em um nível ou numa plataforma baixa ao lado da coluna, com o receptor de condensado por baixo dele, porque esta disposição mantém a casca livre de drenagem,Simplifica a manutenção e a retirada do conjunto de tubos, e evita o trabalho de aço pesado e elevado e a longa linha de vapor necessária para um condensador montado em cima.que eleva ligeiramente a pressão de funcionamento da coluna, e a necessidade de uma bomba de condensado para fornecer refluxo.Condensadores montados em cima ou integrados eliminam a longa linha de vapor e a bomba de refluxo, mas exigem uma estrutura elevada e remoção complicada do feixe, por isso são geralmente reservados para colunas pequenas ou onde o espaço da parcela é severamente restrito.