Fabricante de condensadores de etanol en China que proporciona soluciones de condensación de vapor para instalaciones de producción de etanol

China Fabricante de condensadores de etanol que proporciona soluciones de condensación de vapor para instalaciones de producción de etanol

Respondiendo a la pregunta central:¿Qué proporciona un condensador de etanol de Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd. a una planta de producción de etanol?Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) diseña y fabrica condensadores de cáscara y tubo, placas y enfriados por aire para destilación, rectificación, deshidratación y destilación de etanol.y el deber de recuperación de vaporEl diseño parte de las constantes físicas que rigen el servicio: el etanol hierve a 78.37°C a presión atmosférica con un calor latente de vapor de 846 kJ/kg, y el sistema etanol-agua forma un azeótropo a 95,6% de peso de etanol y 78,2 °C, lo que establece el límite práctico de la destilación ordinaria.Los condensadores están construidos según la división 1 de la norma ASME VIII con capas clasificadas por TEMA., dimensionado para una temperatura de aproximación de 5 a 10 °C frente a agua de refrigeración a 25 a 33 °C.

1Tamaño y diseño de un condensador de etanol

El rendimiento del condensador está determinado por el balance térmico y por tres decisiones de diseño, cada una de las cuales tiene una consecuencia mensurable para el rendimiento de la planta y la pérdida de producto:

• Calculo del derecho y límite de azeotropo:La carga del condensador es Q = m·lambda más subenfriamiento sensible, donde m es el caudal de masa de vapor y lambda es 846 kJ/kg para el etanol a presión atmosférica.Por lo tanto, se requiere aproximadamente 2 000 kg/h de vapor de etanol de 95% en peso..4 MW de carga de condensación, más 100-300 kW de subenfriamiento para reducir el destilado por debajo de su punto de burbuja y evitar pérdidas repentinas en el receptor.el azeótropo imposibilita una mayor separación por destilación, por lo que las plantas agregan deshidratación por tamiz molecular, destilación extractiva o pervaporación, cada una de las cuales coloca un condensador adicional o un condensador de regeneración en el flujo de vapor.
• Temperatura de aproximación y medio de enfriamiento:El área del condensador sigue A = Q/(U·LMTD), por lo que la temperatura de aproximación, la diferencia entre la temperatura de condensación y la salida de agua de enfriamiento, impulsa directamente el costo de capital.Un enfoque de 5°C da una alta eficiencia termodinámica y una baja pérdida de vapor, pero un gran intercambiadorEl método de 15°C es más barato de fabricar, pero aumenta la pérdida de ventilación del vapor de etanol, que a tasas de producción típicas vale más que el acero extra en un año.El agua de refrigeración a 25-33°C es estándarSe utiliza agua refrigerada a 5-15 °C cuando la columna funciona bajo vacío, y se eligen enfriadores de aire cuando el agua es escasa a pesar de una huella 20-40% mayor.
• No condenados y ventilación:Incluso un condensador bien diseñado acumula gases no condensables del aire disuelto en el alimento, del CO2 derivado de la fermentación y de las fugas bajo vacío.Estos gases cubren la superficie del tubo y pueden reducir el coeficiente efectivo de transferencia de calor en un 30-60%La respuesta correcta es una conexión de ventilación dedicada en el punto más frío de la cáscara,ventilación continua o automática de un depurador o unidad de recuperación, y un condensador de ventilación o una trampa refrigerada para capturar el etanol transportado con el flujo de ventilación en lugar de perderlo a la atmósfera.

2Tipos de condensadores y materiales para el servicio de etanol

Tres tipos de condensadores sirven a las plantas de etanol, y la selección del material depende de la composición del flujo y la presencia de ácidos orgánicos.

• Conchas y tubos con enfriamiento por agua:Un intercambiador TEMA BEU o BEM con vapor en el lado de la cáscara y agua en los tubos da U de 600-1.400 W/m2·K y maneja cargas de 500 kW a 20 MW en una sola cáscara.Se prefiere el vapor en el lado de la cáscara porque minimiza la caída de presión en el flujo de vapor de baja presión y proporciona una buena distribución en todo el hazEl diseño debe incluir una placa de empuje de entrada de vapor para evitar la erosión del tubo, conexiones de ventilación adecuadas y una salida de condensado de tal tamaño que evite inundar los tubos inferiores.que reduciría el área efectiva.
• Condensadores refrigerados por aire:Elegido cuando el agua sea escasa, cuando el vertido de efluentes sea limitado o cuando la temperatura del agua de enfriamiento sea demasiado alta para alcanzar la temperatura de condensación requerida.Las unidades refrigeradas por aire tienen un coeficiente global más bajo, por lo general 300-600 W/m2·K se refiere a la superficie del tubo desnudo, por lo que son físicamente más grandes y su rendimiento varía mucho con la temperatura ambiente:una planta diseñada para un aire de diseño de 35 °C puede tener dificultades durante una ola de calor de 45 °CLa mitigación incluye el aumento del tamaño en un 15-25%, ventiladores de velocidad variable con control de temperatura y preenfriamiento adiabático del aire de entrada durante las condiciones pico.
• Condensadores de vacío para la integración de energía:El funcionamiento de las columnas de rectificación y deshidratación bajo vacío a 10-30 kPa absoluta reduce el punto de ebullición, lo que reduce la degradación térmica,permite la integración de calor de recompresión de vapor y multi-efecto, y reduce el consumo de vapor en un 20-40%. También reduce la temperatura de condensación, por lo que el condensador necesita agua fría o un área más grande,y el sistema de vacío debe dimensionarse para la carga no condensableLa economía suele favorecer el funcionamiento al vacío en las plantas de etanol de combustible, donde el coste de la energía domina y la especificación del producto es menos exigente.
• Selección del material y contaminación:El acero al carbono es adecuado para el vapor de agua de etanol limpio, pero se especifica 304 o 316L para el condensado en contacto con el producto y para los flujos que contienen ácidos orgánicos,porque el entorno de fermentación y destilación contiene ácidos acéticos y otros ácidos orgánicos que atacan el acero al carbono y contaminan el producto con hierro.El cobre y las aleaciones de cobre deben evitarse en el servicio de etanol. Los factores de incrustación de 0,0001-0,0002 m2·K/W se aplican típicamente al lado del agua, con un programa de tratamiento de agua y, para plantas más grandes,un sistema de limpieza en línea para mantener el rendimiento entre las limpiezas mecánicas programadas.

Tipo de condensador de etanol Matriz de comparación

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Cómo se calcula la superficie de condensador requerida para el vapor de etanol?

R: Utilice la ecuación estándar del intercambiador de calor A = Q/(U·LMTD·F), comenzando con la carga. Para la condensación de un vapor puro o casi azeotrópico a temperatura constante, Q = m·lambda, por lo tanto 10,000 kg/h de etanol a 846 kJ/kg se obtiene 2Luego se determina el LMTD a partir de la temperatura de condensación y las temperaturas de entrada y salida del agua de refrigeración: con vapor a 78,4 °C y agua que sube de 28 a 38 °C, el LMTD es de aproximadamente 44 °C.Con una potencia de U de 900 W/m2·K, la superficie requerida es de aproximadamente 60 m2. añadir una zona de subenfriamiento del 10-20% de la superficie, aplicar el factor de corrección LMTD apropiado para la configuración de la cáscara y el tubo e incluir un factor de incrustación de 0.Se trata de un.0002 m2·K/W en el lado del agua.

P: ¿Por qué la destilación de etanol se detiene a una pureza de aproximadamente 95%?

R: Debido a que el etanol y el agua forman un azeótropo de mínimo de ebullición a 95,6% de peso de etanol y 78,2 ° C a presión atmosférica.por lo que ninguna cantidad de reflujo adicional o las etapas teóricas aumentará la concentración de etanolEl vapor que sale de la parte superior de la columna tiene la misma fuerza que el líquido que hierve en la caldera, produciendo etanol anhidro por encima del 99.Por lo tanto, el 5% en peso requiere que el azeótropo se rompa mediante un mecanismo diferente.: adsorción mediante tamiz molecular, que es la vía industrial más común; destilación extractiva con un disolvente como el etilenoglicol; destilación azeotrópica con un entrainer como el ciclohexano;o pervaporación por membranaCada ruta agrega el costo de los equipos y la energía, por lo que el etanol de calidad de combustible se especifica típicamente en aproximadamente el 99,5% en peso y el grado industrial en el 95% en peso.

P: ¿Qué hace que un condensador de etanol pierda rendimiento con el tiempo?

R: Cuatro causas, en orden de frecuencia. La cubierta de gas no condensable es la más común:el aire y el CO2 derivado de la fermentación se acumulan en el lado de la cáscara y forman una capa aislante que puede reducir el valor efectivo de U en un 30-60%, y se fija mediante una ventilación adecuada en el punto más frío de la cáscara.o sólidos en suspensión reduce el coeficiente del lado del tubo y se gestiona mediante tratamiento del agua y limpieza periódicaLa inundación de condensado ocurre cuando la salida es de tamaño insuficiente o la trampa falla, sumergiendo los tubos que deberían estar condensando vapor.la corrosión o los depósitos en el lado del vapor reducen el coeficiente de condensación, que suele ser una cuestión de selección de materiales e indica que 304 o 316L debería haber sido especificado sobre el acero al carbono.

P: ¿Se debe montar el condensador de etanol por encima o por debajo de la columna?

R: La mayoría de las plantas colocan el condensador en un nivel o en una plataforma baja junto a la columna, con el receptor de condensado debajo de él, porque esta disposición mantiene el drenaje libre de la cáscara.Simplifica el mantenimiento y la retirada del paquete de tubos, y evita el trabajo de acero elevado pesado y la larga línea de vapor necesaria para un condensador montado en la parte superior.que eleva ligeramente la presión de funcionamiento de la columna, y la necesidad de una bomba de condensado para proporcionar reflujo.Los condensadores montados en la parte superior o integrados eliminan la larga línea de vapor y la bomba de reflujo, pero requieren una estructura elevada y una complicada eliminación del haz, por lo que generalmente están reservados para columnas pequeñas o donde el espacio de la parcela está severamente restringido.