【正文】 .. 27 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 第 6章 離子交換器的選型 ..................................................................................... 29 工作原理 ...................................................................................................... 29 計算過程 ...................................................................................................... 29 再生離子的酸堿量消耗量 ................................................................ 30 進酸堿管徑的計算 ............................................................................ 31 筒體高度的計算 ................................................................................ 31 第 7章 防凍液的配置及設備設 計 ........................................................................... 32 配置說明 ......................................................................................................... 32 配置流程 ........................................................................................................ 32 混合槽的設計 ................................................................................................. 32 槽體的尺寸設計 ......................................................................................... 32 攪拌器的設計 .............................................................................................. 32 第 8章 工廠車間平面布置設計 ............................................................................. 34 化工車間布置原則 ......................................................................................... 34 車間布置設計的程序 ..................................................................................... 34 平面布置的基本思路 ..................................................................................... 35 第 9章 設計總結 ..................................................................................................... 36 致謝 .............................................................................................................................. 37 參考文獻 ...................................................................................................................... 38 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 1 第一章 文章的綜述 選題的背景 隨著中國經濟的發(fā)展，國內人均生活水平正在逐年的提高。這樣而來，中國私家車也越來越普遍。因此，汽車行業(yè)也蓬勃發(fā)展，可是對于汽車至關重要的發(fā)動機卻因為冷凍液的缺少而受到限制。本章設計書主要是用新工藝解決原來生產冷凍液的缺點以及制備年產萬噸的防凍液。防凍液，冬季氣溫特別低（尤其是北方），為了能使汽車在寒冷的溫度下正常使用，發(fā)動機冷卻液中都要加入一些能夠降低冰點的化合物或者生物 基質作為防凍劑。 圖 1 防凍液 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對發(fā)動機的性能要求也越來越高，不僅要求防凍液具有較低的冰點和較高的沸點，還應具有較好的金屬防腐性、防氣蝕性、防結垢性，以及對環(huán)境污染小或不污染環(huán)境，且有較長的使用壽命等等方面的綜合性能。 各國對此都做了大量的研究，不斷推出配方專利和優(yōu)良的防凍液商品。一些先進國家的防凍液普及率達到了 100 %。國內防凍液的普及率較低，市售的防凍液有相當數量是進口的，由于價格較高，一般用于進口車輛。雖然近年來國產防凍液生產增長很快，但不少產品由于缺乏嚴格的質量檢驗和 統一的檢驗標準。為此，必須吸收國外的先進技術并結的實際，開發(fā)生產多功能的高效防凍液來滿足日益增長的市場需求。 目前，世界各國標準的防凍液生產 95%以上采用乙二醇為主要原料，乙二醇是礦物質石油的衍生物，資源緊缺不可再生。我國有眾多的工業(yè)行業(yè)生產需要乙二醇原料，年需求量達到 800 多萬噸，而我國乙二醇年產量不足 180 萬噸， 70%甚至 80%以上被動的依賴進口，用乙二醇生產防凍液與基礎工業(yè)爭嘴，影響基礎工業(yè)生產資源的安全，致使合格的防凍液緊缺，一些高端汽車裝車只好依賴進口。這種情況說明用乙二醇為原料生產防凍液已經難以適 應我國現代化建設的需求。世界各國也都存在同樣的問題?，F存防凍液生產方式存在許多缺點和不足： （ 1）乙二醇是石油產品的衍生品，屬于不能再生的稀缺資源，不能持續(xù)發(fā)展；乙二醇用途廣泛，是化工工業(yè)合成的主要原料，用在防凍液產品上是一種資源的損失浪費和無奈之舉；乙二醇有毒，人若誤服體重千分之一的量即可致死，需加人工警示色素；乙二醇不易分解，廢棄防凍液排放后污染環(huán)境；乙二醇價格隨國際油價變動波動劇烈，用乙二醇生產防凍液利潤較低，直接影響防凍液產量和市場穩(wěn)定，造成假冒偽劣橫行，為產品質量低下的重災區(qū)。 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 2 行業(yè)專家統計，發(fā)動 機故障一半多來自冷卻防凍系統，原因是防凍液質量差，造成發(fā)動機運行不正常，耗油增大，動力不達標，浪費能源，也使發(fā)動機損耗加大，甚至提前報廢，每年造成巨大的經濟損失。 （ 2）其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在 60%以下時，水溶液中乙二醇濃度升高冰點降低，但濃度超過 60%后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點呈上升趨勢，粘度也會隨著濃度的升高而升高。當濃度達到 99,9%時，其冰點上升至 ℃ 這就是濃縮型防凍液（防凍液母液）為什么不能直接使用的一條重要原因，必須引起使用者的注意。 3，乙二醇本身是相 對活躍的物質，容易聚合成高分子聚合物，進一步氧化成聚合物有機酸（通常所說的油泥），形成十分粘重的物質，沉積后容易結垢；另乙二醇與氧氣反應，生成微量的甲酸和乙酸 當然現行的防凍液還有丙三醇型防凍液，丙三醇型防凍液采用丙三醇與軟水按不同比例混合而成。丙三醇與乙二醇相類似，也是一種無色、粘稠而有甜味的液體。丙三醇型防凍液的缺點是冷卻降溫效能低、甘油配比大，使用成本較高。有鑒于此，那些需要良好保障條件的高檔汽車，都會青睞丙三醇型防凍液。 鑒于此，亟需找到一種乙二醇以及丙三醇為原料的替代品，標準是：資源豐富可持續(xù)使 用；價格低廉經濟性好；制備工藝簡捷容易實現，產品質量及性能更能適應發(fā)動機及其它行業(yè)的不同需要。 生物質基產品的工業(yè)意義 生物基產品（ biobaseproduct）主要指除糧食以外的秸稈等木質纖維素類農林廢棄物。以其為原料生產環(huán)境友好的化工產品和綠色能源是人類實現可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生物產品及綠色能源問題已經成為世界科技領域的前沿。生物基產品主要有：沼氣、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料、防凍劑。作為研究對象的生物質，主要包括是指農業(yè)和林業(yè)廢棄物品，如玉米和水稻秸稈、稻殼、鋸木屑、甘蔗渣、花生殼、及大量 的城市垃圾。生物質基化工產品及綠色能源問題已經逐步成為世界科技發(fā)展領域的前沿。轉化儲藏于動植物體的能量和生命物質是人類獲取能量和營養(yǎng)的來源，農業(yè)向來是專門從事動植物生產的產業(yè)。而與傳統農業(yè)產業(yè)不同之處在于，現代農業(yè)產業(yè)則是利用現代生物或者是化學科技將農作物秸稈、家禽以及家畜糞便等各種生物質原材料加工生產出種類繁多的清潔能源產品等生物基產品。因此利用生物質廢棄物作為原材料生產生物基產品能可以極大地提高這些廢棄物作為原材料的綜合利用效率。甚至可以解決環(huán)境污染。中國是一個農業(yè)大國，根據中國能源網查得的數據如下 (1)農林廢棄物包括農業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物。 農業(yè)廢棄物指的是農作物收獲時農田中產生的殘余物，可以利用的有谷物、根莖作物和甘蔗殘余物等。林業(yè)廢棄物指的是木材加工部門從原材料制造各種木質一次制品時產生的廢物，以及木材利用部門以一次制品為原料形成建筑物等二次產品時產生的廢物。 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 3 農業(yè)廢棄物產生的方式和量隨產生的地點的不同而不同，對應于收獲量的殘余物產生比率，米為 140%、麥為 130%、玉米為 100%、根莖作物為 40%。世界上產生的農林廢棄物總共約為 30 億噸，米的殘余物最多，約為 億噸。此外，根莖作物殘余物為 億噸，麥殘余物為 億噸，玉米殘余物為 億噸。 世界原木料的生產量為 108m3，其中 108m3為工業(yè)用途。現在和將來每年在生產和廢棄物時也可能產生相同程度的廢料量。世界上的木質廢棄物的產生、可再生資源化的狀況不是很清楚，但是，與《氣候變化框架組織條約》相關聯的，針對由于木材的經久耐用造成的碳元素儲量變化，有的締約國已經采取行動公布其數據，從而有可能逐漸了解相應木質廢料現狀。為了減輕氣球變暖，制止大氣中的二氧化碳濃度的上升，政府間氣候變化委員話提出了促進對木材等生物質能 源的利用達到總資源的 30%的倡議。在歐美，用木質類生物質進行發(fā)電和熱能利用等也得到了大力推進。 表 1 九大作物的秸稈產量及產熱量 農作物 作物產量 /t 谷草比 秸稈量 /t 折標煤系數 折標煤量 /t 稻谷 18603 1: 11590 4972 小麥 10930 1: 14930 7465 玉米 15230 1:2 30460 16113 雜糧 869 1:1 869 435 豆類 1720 1: 2580 1401 薯類 2808 1: 1404 682 油料 2569 1:2 5137 2718 棉花 762 1:3 2287 1242 甘蔗 11295 1: 1130 498 (2)、有機污水 有機污水指的是豐富有機物質的排放廢水，其中包括工業(yè)污水、農業(yè)污水以及生活污水等。 由于清潔、高效、可再生等突出特點，氫氣作為能源日益受到人們的重視。目前制取氫氣的方法有：水電解法、熱化學法、光電化學法、等離子化學法、生物 制氫法。從生物制氫的成本角度考慮，利用這些單一基質制取氫氣的費用比較高，而利用工農業(yè)有機廢水等廉價的復雜基質來制取氫氣，能使廢物質得到資源化處理，降低它的生長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 4 產成本。利用混合菌種產氫技術逐步成熟，并取得了較大成果。 (3)、禽畜糞便 禽畜糞便也是一種重要的生物質能源。除在牧區(qū)有少量的直接燃燒外，禽畜糞便主要是作為沼氣的發(fā)酵原料。中國主要的禽畜是雞、豬和牛，根據這些禽畜品種、體重、糞便排泄量等因素，可以估算出糞便資源量。根據計算，目前我國禽畜糞便資源總量約 億噸，折合 7840 多萬噸標煤，其中牛糞 億噸 ， 4890 萬噸標煤，豬糞 億噸， 2230 萬噸標煤，雞糞 億噸， 717 萬噸標煤。 在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場的糞便是更便于集中開發(fā)、規(guī)?；玫摹Ｎ覈壳按笾行团?、豬、雞場約 6000 多家，每天排出糞尿及沖洗污水 80 多萬噸，全國每年糞便污水資源量 億噸，折合 萬噸標煤。 表 2 牛豬雞排糞量及可開發(fā)資源量 種類 體重 / Kg 飼養(yǎng)周期 / 天 一晝夜排糞量 Kg/頭 一年排糞量 t/頭 年飼養(yǎng)數量 / 萬只 糞便資源 / 萬 t 糞便收集系數 糞便可收集量 / 萬 t 干物質