【正文】 ............................ 27 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 第 6章 離子交換器的選型 ..................................................................................... 29 工作原理 ...................................................................................................... 29 計(jì)算過(guò)程 ...................................................................................................... 29 再生離子的酸堿量消耗量 ................................................................ 30 進(jìn)酸堿管徑的計(jì)算 ............................................................................ 31 筒體高度的計(jì)算 ................................................................................ 31 第 7章 防凍液的配置及設(shè)備設(shè) 計(jì) ........................................................................... 32 配置說(shuō)明 ......................................................................................................... 32 配置流程 ........................................................................................................ 32 混合槽的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 32 槽體的尺寸設(shè)計(jì) ......................................................................................... 32 攪拌器的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 32 第 8章 工廠車(chē)間平面布置設(shè)計(jì) ............................................................................. 34 化工車(chē)間布置原則 ......................................................................................... 34 車(chē)間布置設(shè)計(jì)的程序 ..................................................................................... 34 平面布置的基本思路 ..................................................................................... 35 第 9章 設(shè)計(jì)總結(jié) ..................................................................................................... 36 致謝 .............................................................................................................................. 37 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 38 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 1 第一章 文章的綜述 選題的背景 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)人均生活水平正在逐年的提高。這樣而來(lái)，中國(guó)私家車(chē)也越來(lái)越普遍。因此，汽車(chē)行業(yè)也蓬勃發(fā)展，可是對(duì)于汽車(chē)至關(guān)重要的發(fā)動(dòng)機(jī)卻因?yàn)槔鋬鲆旱娜鄙俣艿较拗?。本章設(shè)計(jì)書(shū)主要是用新工藝解決原來(lái)生產(chǎn)冷凍液的缺點(diǎn)以及制備年產(chǎn)萬(wàn)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(chē)在寒冷的溫度下正常使用，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液中都要加入一些能夠降低冰點(diǎn)的化合物或者生物 基質(zhì)作為防凍劑。 圖 1 防凍液 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求也越來(lái)越高，不僅要求防凍液具有較低的冰點(diǎn)和較高的沸點(diǎn)，還應(yīng)具有較好的金屬防腐性、防氣蝕性、防結(jié)垢性，以及對(duì)環(huán)境污染小或不污染環(huán)境，且有較長(zhǎng)的使用壽命等等方面的綜合性能。 各國(guó)對(duì)此都做了大量的研究，不斷推出配方專(zhuān)利和優(yōu)良的防凍液商品。一些先進(jìn)國(guó)家的防凍液普及率達(dá)到了 100 %。國(guó)內(nèi)防凍液的普及率較低，市售的防凍液有相當(dāng)數(shù)量是進(jìn)口的，由于價(jià)格較高，一般用于進(jìn)口車(chē)輛。雖然近年來(lái)國(guó)產(chǎn)防凍液生產(chǎn)增長(zhǎng)很快，但不少產(chǎn)品由于缺乏嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)和 統(tǒng)一的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為此，必須吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)的實(shí)際，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)多功能的高效防凍液來(lái)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。 目前，世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的防凍液生產(chǎn) 95%以上采用乙二醇為主要原料，乙二醇是礦物質(zhì)石油的衍生物，資源緊缺不可再生。我國(guó)有眾多的工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)需要乙二醇原料，年需求量達(dá)到 800 多萬(wàn)噸，而我國(guó)乙二醇年產(chǎn)量不足 180 萬(wàn)噸， 70%甚至 80%以上被動(dòng)的依賴(lài)進(jìn)口，用乙二醇生產(chǎn)防凍液與基礎(chǔ)工業(yè)爭(zhēng)嘴，影響基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)資源的安全，致使合格的防凍液緊缺，一些高端汽車(chē)裝車(chē)只好依賴(lài)進(jìn)口。這種情況說(shuō)明用乙二醇為原料生產(chǎn)防凍液已經(jīng)難以適 應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求。世界各國(guó)也都存在同樣的問(wèn)題?，F(xiàn)存防凍液生產(chǎn)方式存在許多缺點(diǎn)和不足： （ 1）乙二醇是石油產(chǎn)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(chǎn)品上是一種資源的損失浪費(fèi)和無(wú)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(jià)格隨國(guó)際油價(jià)變動(dòng)波動(dòng)劇烈，用乙二醇生產(chǎn)防凍液利潤(rùn)較低，直接影響防凍液產(chǎn)量和市場(chǎng)穩(wěn)定，造成假冒偽劣橫行，為產(chǎn)品質(zhì)量低下的重災(zāi)區(qū)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 2 行業(yè)專(zhuān)家統(tǒng)計(jì)，發(fā)動(dòng) 機(jī)故障一半多來(lái)自冷卻防凍系統(tǒng)，原因是防凍液質(zhì)量差，造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不正常，耗油增大，動(dòng)力不達(dá)標(biāo)，浪費(fèi)能源，也使發(fā)動(dòng)機(jī)損耗加大，甚至提前報(bào)廢，每年造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 （ 2）其冰點(diǎn)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(shí)，水溶液中乙二醇濃度升高冰點(diǎn)降低，但濃度超過(guò) 60%后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點(diǎn)呈上升趨勢(shì)，粘度也會(huì)隨著濃度的升高而升高。當(dāng)濃度達(dá)到 99,9%時(shí)，其冰點(diǎn)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(duì)活躍的物質(zhì)，容易聚合成高分子聚合物，進(jìn)一步氧化成聚合物有機(jī)酸（通常所說(shuō)的油泥），形成十分粘重的物質(zhì)，沉積后容易結(jié)垢；另乙二醇與氧氣反應(yīng)，生成微量的甲酸和乙酸 當(dāng)然現(xiàn)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(lèi)似，也是一種無(wú)色、粘稠而有甜味的液體。丙三醇型防凍液的缺點(diǎn)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(chē)，都會(huì)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(biāo)準(zhǔn)是：資源豐富可持續(xù)使 用；價(jià)格低廉經(jīng)濟(jì)性好；制備工藝簡(jiǎn)捷容易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量及性能更能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其它行業(yè)的不同需要。 生物質(zhì)基產(chǎn)品的工業(yè)意義 生物基產(chǎn)品（ biobaseproduct）主要指除糧食以外的秸稈等木質(zhì)纖維素類(lèi)農(nóng)林廢棄物。以其為原料生產(chǎn)環(huán)境友好的化工產(chǎn)品和綠色能源是人類(lèi)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生物產(chǎn)品及綠色能源問(wèn)題已經(jīng)成為世界科技領(lǐng)域的前沿。生物基產(chǎn)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(duì)象的生物質(zhì)，主要包括是指農(nóng)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(zhì)基化工產(chǎn)品及綠色能源問(wèn)題已經(jīng)逐步成為世界科技發(fā)展領(lǐng)域的前沿。轉(zhuǎn)化儲(chǔ)藏于動(dòng)植物體的能量和生命物質(zhì)是人類(lèi)獲取能量和營(yíng)養(yǎng)的來(lái)源，農(nóng)業(yè)向來(lái)是專(zhuān)門(mén)從事動(dòng)植物生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)。而與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)不同之處在于，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)則是利用現(xiàn)代生物或者是化學(xué)科技將農(nóng)作物秸稈、家禽以及家畜糞便等各種生物質(zhì)原材料加工生產(chǎn)出種類(lèi)繁多的清潔能源產(chǎn)品等生物基產(chǎn)品。因此利用生物質(zhì)廢棄物作為原材料生產(chǎn)生物基產(chǎn)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(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，根據(jù)中國(guó)能源網(wǎng)查得的數(shù)據(jù)如下 (1)農(nóng)林廢棄物包括農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物。 農(nóng)業(yè)廢棄物指的是農(nóng)作物收獲時(shí)農(nóng)田中產(chǎn)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(mén)從原材料制造各種木質(zhì)一次制品時(shí)產(chǎn)生的廢物，以及木材利用部門(mén)以一次制品為原料形成建筑物等二次產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的廢物。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 3 農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生的方式和量隨產(chǎn)生的地點(diǎn)的不同而不同，對(duì)應(yīng)于收獲量的殘余物產(chǎn)生比率，米為 140%、麥為 130%、玉米為 100%、根莖作物為 40%。世界上產(chǎn)生的農(nóng)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(chǎn)量為 108m3，其中 108m3 為工業(yè)用途?，F(xiàn)在和將來(lái)每年在生產(chǎn)和廢棄物時(shí)也可能產(chǎn)生相同程度的廢料量。世界上的木質(zhì)廢棄物的產(chǎn)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(guān)聯(lián)的，針對(duì)由于木材的經(jīng)久耐用造成的碳元素儲(chǔ)量變化，有的締約國(guó)已經(jīng)采取行動(dòng)公布其數(shù)據(jù)，從而有可能逐漸了解相應(yīng)木質(zhì)廢料現(xiàn)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(jìn)對(duì)木材等生物質(zhì)能 源的利用達(dá)到總資源的 30%的倡議。在歐美，用木質(zhì)類(lèi)生物質(zhì)進(jìn)行發(fā)電和熱能利用等也得到了大力推進(jìn)。 表 1 九大作物的秸稈產(chǎn)量及產(chǎn)熱量 農(nóng)作物 作物產(chǎn)量 /t 谷草比 秸稈量 /t 折標(biāo)煤系數(shù) 折標(biāo)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(lèi) 1720 1: 2580 1401 薯類(lèi) 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(jī)污水 有機(jī)污水指的是豐富有機(jī)物質(zhì)的排放廢水，其中包括工業(yè)污水、農(nóng)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(diǎn)，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(xué)法、光電化學(xué)法、等離子化學(xué)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(zhì)制取氫氣的費(fèi)用比較高，而利用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢水等廉價(jià)的復(fù)雜基質(zhì)來(lái)制取氫氣，能使廢物質(zhì)得到資源化處理，降低它的生長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 4 產(chǎn)成本。利用混合菌種產(chǎn)氫技術(shù)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(zhì)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(guó)主要的禽畜是雞、豬和牛，根據(jù)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(jù)計(jì)算，目前我國(guó)禽畜糞便資源總量約 億噸，折合 7840 多萬(wàn)噸標(biāo)煤，其中牛糞 億噸 ， 4890 萬(wàn)噸標(biāo)煤，豬糞 億噸， 2230 萬(wàn)噸標(biāo)煤，雞糞 億噸， 717 萬(wàn)噸標(biāo)煤。 在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便是更便于集中開(kāi)發(fā)、規(guī)?；玫?。我國(guó)目前大中型牛、豬、雞場(chǎng)約 6000 多家，每天排出糞尿及沖洗污水 80 多萬(wàn)噸，全國(guó)每年糞便污水資源量 億噸，折合 萬(wàn)噸標(biāo)煤。 表 2 牛豬雞排糞量及可開(kāi)發(fā)資源量 種類(lèi) 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(shù)量 / 萬(wàn)只 糞便資源 / 萬(wàn) t 糞便收集系數(shù) 糞便