1 引言 酒精工業是十分重要的有機基礎化學工業之一,又是新興的能源工業之一。酒精在食品、醫藥、化工、燃料和國防工業等方面都有著廣泛的用途。在酒精生產中,
冷卻器的用量很大,根據各廠的管理水平、生產工藝、設備選型及原料的不同,每生產一噸酒精用水量從幾十噸到一百多噸不等。在生產過程中,水除了部分用于工藝配料外,大部分是用于冷卻物料,如:糖化醪的冷卻;酒母、發酵醪的冷卻;酒精蒸餾的冷凝、冷卻等,可見在酒精生產中使用冷卻器的工序、部位很多,在設計過程中,冷卻器選型和設計將對酒精廠節約用水產生重要的影響�！ �2 冷卻器的選擇原則 冷卻器的種類很多,如何合理地使用冷卻器,以獲得較好的傳熱效果,通過多年的設計實踐,我認為在選擇冷卻器時應注意以下幾點: 必須符合工藝要求;換熱效率要高;結構簡單,使用可靠,成本低廉;安裝、檢修、清洗方便�！ �3 酒精廠常用冷卻器的種類及應用特性 以往酒精廠常用的冷卻器主要有三種,即:沉浸蛇管式冷卻器、噴淋蛇管式冷卻器和列管式冷卻器。這些冷卻器都不同程度的存在傳熱效率低、易結垢、不易清洗、體積較大、材料耗量大等缺點。隨著技術的不斷進步與完善,如螺旋板式冷卻器、板式冷卻器這些傳熱效率高的設備正逐步應用于酒精生產中,并取得了良好的實際效果見表一�！ ∩吖芾鋮s器、噴淋冷卻器、列管式冷卻器已在酒精生產中使用多年,下面著重談談本人在設計中對螺旋板式冷卻器和板式冷卻器的應用�！ �4 螺旋板式冷卻器的應用 由于螺旋板式冷卻器具有傳熱效率高,可實現完全逆流,不易結垢,特別適用帶有懸浮物、流體物料換熱的突出優點,而酒精生產中糖化醪和發酵醪具有固形物含量高的特點,因此,在淀粉酒精廠設計中,采用螺旋板式冷卻器取代噴淋冷卻器來冷卻糖化醪,以解決傳熱效率低,易沉淀堵塞等問題,取得較好效果。 以3000t/年淀粉酒精廠為例:根據熱量平衡原理: FK△tm = GC1 ( T2 - T1)換熱面積F =GC ( T2 - T1)/K△tm(1)平均溫度差△tm =( T2 - t1) - ( T1 - t2)/ln(T2 - t1/T1 - t2)(2)耗水量 W =GC1 ( T2 - T1)/C2 (t2 - t1)(3) 根據式(1)、(2)、(3)及工藝物料衡算,計算比較了螺旋板式冷卻器與噴淋冷卻器的各使用參數,見表2。 從表2可以看出,使用螺旋板式冷卻器不僅可以節省換熱面積,節約投資,而且可以大大節約冷卻水,其用水量僅為噴淋冷卻器的6512 % ,以3000t/年淀粉酒精廠為例,按年生產300天計,每年可以節約用水量43920t。同時,由于螺旋板式冷卻器結構緊湊,其占地面積僅為噴淋冷卻器的十分之一,可使車間設備布置更加合理緊湊�！ τ谝幠］^大的酒精廠,采用螺旋板式冷卻器取代發酵罐內冷卻蛇管進行罐外循環冷卻,不僅可以節約用水,而且發酵罐內無死角,清洗方便,同時增加了發酵罐的有效容積,提高了設備利用率。目前,由于云南省內酒精廠規模偏小,尚無采用發酵罐外循環冷卻方法。國內一些規模較大的酒精廠,如邯鄲酒廠(發酵罐容積V = 230m3)、杜康酒廠(發酵罐容積V= 500m3) ,安徽宿縣酒精廠等都先后采用了螺旋板式冷卻器對發酵醪液進行罐外循環冷卻,節約了大量設備投資和冷卻用水,為酒精廠提高經濟效益創造了有利條件。在使用螺旋板式冷卻器時應注意原料的除雜清選,以減少通道堵塞和磨損,提高冷卻效率。在選擇螺旋板式冷卻器時,最好采用可拆式,它檢修方便,對除垢、除砂,只需打開端蓋,用較簡單的方法即可處理,同時在設計管道時,使物料和水兩個通道能夠互換使用,以達到一定程度的自清洗作用,使冷卻器保持在高效的傳熱效率下工作�！ �5 板式冷卻器的應用 長期以來,酒精生產中一般都采用列管式冷卻器作為酒精蒸餾過程中的預熱器、冷凝器、及冷卻器,由于列管式冷卻器換熱效率不高,且所占空間大,特別在一些擴建工程中,因規模擴大,需更換蒸餾塔、冷凝器、
冷卻器,由于老車間層高過低,空間不夠,常需打穿樓板才能放置冷凝器或冷卻器以滿足工藝要求,這無疑給設計帶來一定的難度,也給以后的操作、維修帶來不便。由于板式冷卻器換熱效率比列管式冷卻器高2～4倍,特別適用于迅速加熱或冷卻的換熱過程,而且可以通過增減板片達到所需要的換熱面積,使用方便,易于清洗、修理。因此在漫林糖廠酒精車間(酒精規模由16000L/日擴建至45000L/日)技改中,采用了板式冷卻器取代列管式冷卻器作為酒精冷卻器,不僅解決了因車間層高低需打穿三樓樓面才能放置冷卻器的問題,而且冷卻器面積由50m2降至20m2 ,大大減少了冷卻面積,同時將板式冷卻器放置三樓,改善了蒸餾間二樓擁擠的狀況,投產使用后,效果很好,這為使用板式冷卻器在酒精生產中的應用做了一次有益的嘗試。 6 結語 螺旋板式冷卻器及板式冷卻器雖然應用于酒精生產的時間不長,但早已廣泛應用于化工、石油、醫藥、冶金、紡織、造紙、食品等行業,從目前國內外廠家使用的情況看,無論從節約用水,節約投資,操作和效果分析,都較為合理可行,因此,在我國酒精行業推廣使用螺旋板式冷卻器及板式冷卻器是十分有必要的,它可以改善眾多酒精廠耗水量大,效益低的問題�？傊�,在酒精廠設計過程中,所采用的工藝流程及設備選型是否先進合理、可靠,對酒精廠生產過程中能源的消耗(水耗、電耗、汽耗)是一個十分關鍵的因素。
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