【正文】 可以用蓋斯定律來求。反應(yīng)釜的設(shè)計包括有：總體結(jié) 構(gòu)的設(shè)計，攪拌容器的設(shè)計，傳動系統(tǒng)的設(shè)計，有關(guān)零部件的設(shè)計。 代入數(shù)據(jù)得 ， V 實(shí)際 =V/υ= 罐體幾何尺寸的計算 確定反應(yīng)釜中的反應(yīng)物料為液 —液類型，因此可以選擇的 H/D 為 1—，在這里選擇 ，反應(yīng)釜的實(shí)際需要容積為 m3。 因此進(jìn) 行從新計算 ， V1=同上 ， Di=（ 4V/∏i） 1/3 代入數(shù)據(jù)知道 ， Di=2020 mm 圓整到公稱直徑系列標(biāo)準(zhǔn)為 2020 mm 此時的 V 封= m3 ， V1m =。 夾套幾何尺寸的計算 [2] 夾套的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)安裝和工藝兩方面來確定。通常 η=— η=—。 代入數(shù)據(jù)得出 Γ=4057**1000*㏑ 符合 實(shí)際的生產(chǎn)要求。在此，我選擇的設(shè)計工作壓力為 kpa。 已知 C=6 mm， 查表得出 C1= mm 假設(shè)成立 。 通過計算知道反應(yīng)釜筒體以及封頭的厚度均為 6 mm。 ，工藝對攪拌混合時間、沉降速度、分散度的控制要求，通過實(shí)驗(yàn)手段和計算機(jī)模擬設(shè)計，確定電動機(jī)功率、攪拌速度、攪拌器直徑。 如按剛性軸設(shè)計，在滿足強(qiáng)度條件下 n/nk≤ 如按柔性軸設(shè)計，在滿足強(qiáng)度條件下 n/nk= 尺 寸 DN、攪拌軸的擱軸型式及壓力等級、選擇安裝底蓋、凸緣底座 ，確定是否配置輔助支承。 已知攪拌的速度為 5080 r/m，考慮到粘度大，選擇 50 r/m。 計算功率準(zhǔn)數(shù)如下： 螺帶式攪拌器的混合時間與 轉(zhuǎn)速的關(guān)。已知葡萄糖的 μ=20 ，攪拌速度 N=50 r/m。 常用的攪拌器的類型有以下幾種 渦輪式攪拌器 槳式攪拌器 錨式攪拌器 旋槳式攪拌器 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 24 螺帶攪拌器 計算依據(jù) ： 50%葡萄糖溶液在 90℃ 時的粘度為 [4]20 ,粘度較大。如果按照實(shí)際工作扭矩來選擇減速機(jī)，則實(shí)際工作扭矩應(yīng)小于減速機(jī)許用扭矩。各種不同的攪拌過程需要由不同的攪拌裝置運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計選型時首先要根據(jù)工藝對攪拌作業(yè)的目的和要求，確定攪拌器型式、電動 機(jī)功率、攪拌速度，然后選擇減速機(jī)、機(jī)架、攪拌軸、軸封等各部件。 復(fù)核計算的 C1假設(shè)是否合理。 設(shè)備雙面腐蝕，假設(shè)使用年限為 10 年，那么求出腐蝕裕量為 C2=nλ 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 22 其中 λ為腐蝕速率， n表示使用年限 帶入相關(guān)的數(shù)據(jù)可以求出 C2=10*=2 mm 那么 σ1=σ+ C2+C1=++2= mm 已知鋼板的常用厚度為（ 2,3,4,6,8,10…… ）圓整到厚度為 6 mm。 反應(yīng)釜體的受力分析，根據(jù)生產(chǎn)過程的相關(guān)要求。飽和蒸汽的溫度為 120℃ ，已知傳熱系數(shù)為 K=16000W/(m2*℃ ),已知反應(yīng)的傳熱面積為 m2。通常給定裝料系數(shù)，或根據(jù)已知的操作容積和全容積進(jìn)行計算，即： η=操作容積 /全容積 。 通過上述的計算我們可以選擇用兩個內(nèi)徑為 2020 mm 高度為 2077 mm 的反 應(yīng)釜來進(jìn)行工作。 筒體高度的計算 式 為 H=(VV 封 )/V1m 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 20 式中 V 封 ——封頭容積 V1m ——1m高筒體容積 帶入數(shù)據(jù)計算 ， H=（ ） /5=2660 mm 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可以看出所要選擇的反應(yīng)釜題型較大而且與之對應(yīng)的橢圓封頭較少而且較難制備，其次反應(yīng)釜所具有的傳熱表面積也不大。 根據(jù)以上的信息可以算出反應(yīng)釜的容積量 ， V=G/ρ= / 因?yàn)榉磻?yīng)釜中的反應(yīng)為間歇操作，所以一次性投入的物質(zhì)量的總體積就是反應(yīng)的有效容積 V= m3。 那么，已知過程氣化得水蒸氣為 kg 水蒸氣在 110℃ 的汽化熱可以通過下面的公式計算得出 ， △ H vb=Tb*（ ㏒ Tb） /M 其中 Tb為沸點(diǎn)溫度 M 為物質(zhì)的相對分子質(zhì)量 帶入數(shù)據(jù)計算 △ Hvb=373*（ *㏒ 10373 *373） = kj/kg 所以過程的物理熱效應(yīng)為 Qp=*=723178 kj Q3=Qr+Qp= kj+（ 723178 kj） （ 4） 通過 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6知道 ， Q2= Q4+Q5+Q6（ Q1+Q3） 并且結(jié)合（ 1）（ 2）（ 3）（ 4）可以計算得出 ， Q2= (Q4Q1Q3)/= kj 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 19 第 5 章 反應(yīng)釜的設(shè)計 反應(yīng)釜的機(jī)械設(shè)計是在工藝設(shè)計之后進(jìn)行的，設(shè)計依據(jù)是工藝提出要求和條件。℃ ) 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 18 式中 t1 —表示部件的初溫度， ℃ 式中 t2—部件的終溫度， ℃ Q6的計算式可以用下面的公式來表示： Q6=∑Aɑt（ twt0） τ*103 A—設(shè)備散熱的表面積， m2 ɑt—散熱表面向四周介質(zhì)的聯(lián)合給熱系數(shù) ,kj/(m2℃ ) 查表得出 25℃ 甲酸鈉的比熱容為 cp= kj/(kg這樣才能對加熱和冷卻設(shè)備進(jìn)行選型以及確定加熱介質(zhì)的或冷卻介質(zhì)的 量。 年出產(chǎn)量加氫產(chǎn)物為 10000000 kg， 年出產(chǎn)量草酸鈉為 3775000 kg。 年需要的葡萄糖原料量為 10142500kg年需要的甲酸鈉原料量為 3832020kg 年需要的催化劑為 65000kg。 得到的母液與水通過不同比例進(jìn)行混合，然后加入必要的抗氧劑，防繡劑、緩蝕劑、消泡劑等助劑，通過攪拌器進(jìn)行攪拌可以得到防凍液產(chǎn)品。 9. 回收系統(tǒng)。水從上而下通過交換樹脂層進(jìn)入 ， 然后進(jìn)行清洗，正洗水量一般按照運(yùn)行流量的三分之二左右進(jìn)行控制，正洗終點(diǎn)是：設(shè)備出水電導(dǎo)率合格。用 ph試紙測試中排出水中性為置換合格。自上而下通過陽離子樹脂層置換樹脂中吸附的離子，為避免酸液進(jìn)入到陰離子樹脂層污染陰離子樹脂，應(yīng)當(dāng)稍微打開進(jìn)料閥進(jìn)入少量的料液頂住酸液。第二個過程為進(jìn)堿液過程。目的是較徹底地清除樹脂壓脂層的污物和樹脂分層，反洗產(chǎn)物根據(jù)分層的效果決定。 5. 離子交換過程， A 反應(yīng)產(chǎn)物通過泵加壓，打開進(jìn)料液閥，將產(chǎn)物送入到混合離子交換器的頂部，物料通過混合離子交換器后從底部流出進(jìn)入到脫鹽水槽即為產(chǎn)品加氫產(chǎn)物。 3. 反應(yīng)過程，向反應(yīng)釜中加入已知量的 50%的葡萄糖溶液，然后通過水蒸氣加熱使得溫度升高到 90 攝氏度，加熱過程還要一邊攪拌這樣有助于加熱作用，當(dāng)溫度達(dá)到 90 攝氏度后往兩個反應(yīng)釜中加入另一種物質(zhì)即 30%的甲酸鈉溶液。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 13 第 2 章 生產(chǎn)基防凍液的工藝流程 工藝流程中的步驟 1. 配置好溶液，主要有溶液 為 50%葡萄糖，往配料槽中加入 已知 量的葡萄糖，然后 往槽中加水，攪拌使葡萄糖完全溶于水中 ， 測定葡萄糖的一些性質(zhì)。30 20 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 最后，隨著化石能源的迅速耗竭，世界上全球變暖問題的趨勢日益明顯。10 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 3 鋼 177。 表 8 防凍液的技術(shù)指標(biāo)表 序號 檢驗(yàn)項目 技術(shù)要求 檢驗(yàn)結(jié)果 單項結(jié)論 1 顏 色 有醒目的顏色 紅色 符合標(biāo)準(zhǔn) 2 氣 味 無異味 符合 符合標(biāo)準(zhǔn) 3 密 度（ 20℃ ）kg30） 30/70 深紅() 7 9 75 118 紫銅 ，黃銅 ，鋼 ，鐵，焊錫 ，鑄鋁 13 40/60 棕紅() 7 9 63 115 紫銅 ，黃銅 ，鋼 ，鐵，焊錫 ，鑄鋁 17 50/50 橙紅() 7 9 51 112 紫銅 ，黃銅 ，鋼 ，鐵，焊錫 ，鑄鋁 20 60/40 橙黃() 7 9 39 110 紫銅 ，黃銅 ，鋼 ，鐵，焊錫 ，鑄鋁 22 70/30 黃色() 79 28 108 紫銅 ，黃銅 ，鋼 ，鐵，焊錫 ，鑄鋁 24 中試制備過程 在反應(yīng)釜中加入葡萄糖 30 公斤，控制攪拌速度 ，將混合液加溫到 90℃ ，均勻加入配比好的甲酸鈉溶液，升溫到 110℃ 時加入催化劑 187 g，相轉(zhuǎn)移劑 400 g，恒溫反應(yīng) 2 小時后取出樣品，自然降溫到 25℃ ，過濾后，用離子樹脂交換去除鈉鹽、催化劑及雜質(zhì)等，制成生物質(zhì)基防凍液母液。10，鋼 177。10 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 5 焊 錫 177。 表 6 防凍液母液對金屬銹蝕檢驗(yàn)結(jié)果 序號 檢驗(yàn)項目 技術(shù)要求 檢驗(yàn)結(jié)果 單項結(jié)論 1 紫 銅 177。 2 催化劑的篩選 主要選用鎳鹽為催化劑，有醋酸鎳、檸檬酸鎳、甲酸鎳、乙酰丙酮鎳等，綜合比較，醋酸鎳為主催化劑時，反應(yīng)得到的產(chǎn)物的冰點(diǎn)最高，達(dá)到 75℃ 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 1 反應(yīng)用主要原料的選擇 生物質(zhì)單糖，廣泛存在于植物的果實(shí)、莖桿中，是大自然賜予的豐富資源，可以廣泛的選擇和利用。 利用溫度計測定產(chǎn)物的沸點(diǎn)。 主要原料性質(zhì)及來源 表 3 原料規(guī)格及來源 序號 原料名稱 質(zhì)量規(guī)格 原料理化 性質(zhì) 來源產(chǎn)地及公司 1 葡萄糖 （ C6H12O6） 工業(yè)一級≥99% 白色結(jié)晶溶于水 ，無毒，分子中醛基有還原性 大成集團(tuán)長春糖業(yè)公司 2 淀粉 (C6H1005)n 工業(yè)一級 ≥ 99% 植物中的多糖，葡糖的高聚體食用工業(yè)用無毒 大成集團(tuán)長春淀粉公司 3 甲酸鈉 （ CHNaO2） 工業(yè)一級≥% 白色結(jié)晶溶于水吸潮對人體無毒無腐蝕性不易燃 吳江市南風(fēng)化工有限公司 4 十六烷基三甲基溴胺 （ C51H106BrN） 工業(yè)一級≥99% 白色結(jié)晶溶于水耐熱酸堿有毒明火可燃 廈門諾威化工有限公司 5 甲酸鎳 （ HCOO） 2Ni?2H2O 優(yōu)純級GR98% 綠色晶體溶于水，未顯示對人體有害 和危險性 北京中遠(yuǎn)化工有限公司 6 PPG200、 PPG400、 PPG600 工業(yè)優(yōu)級98% 無色油狀透明液體，溶于水無毒日化醫(yī)藥原料 佛山盈智化學(xué)試劑有限公司 7 硝基苯酚 （ NO2C6H4OH） 試劑 % 無色或微黃結(jié)晶芳香甘甜味動物毒性鼠神經(jīng)略刺激 上?？婆d生化科技有限公司 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 8 8 聚乙二醇 400 HO(CH2CH2O)nH 試劑 99% 無色粘稠液體 江蘇嘉豐化學(xué)股份有限公司 9 阻聚劑 MMA C12H18O 產(chǎn)品 無色液體，耐高 溫抗氧劑 南京大唐化工有限公司 10 抗氧化劑 BHA （丁基羥基茴香醚） C10H12O5 食品添加劑 白色結(jié)晶狀物，無毒 上海易利生物化工有限公司 主要實(shí)驗(yàn)裝置 761 型恒溫水浴反應(yīng)器 ：上海新諾儀器有限公司，配 1000ml 三口燒瓶，加溫控制和蒸餾回流裝置。利用氫轉(zhuǎn)移加氫改性手段使其具有較強(qiáng)的抗凍能力，并克服殘留易變基團(tuán)的不穩(wěn)定性，部分采用高分子化學(xué)方法，最終實(shí)現(xiàn)合成防凍液母液新品種，反應(yīng)原理方程式應(yīng)為： 整個反應(yīng)在加熱脫水過程中完成，加氫脫水形成亞甲基結(jié)構(gòu)， 其中 R R2 為CH2OH 結(jié)構(gòu)，其中－ CHO 基團(tuán)，也轉(zhuǎn)換為－ CH2OH基團(tuán)，脫氧分子仍可形成醇分子結(jié)構(gòu)，而使抗結(jié)冰能力增強(qiáng)?；蜃鳛槿谘?、融冰劑及用作國防軍工行業(yè)中特殊標(biāo)準(zhǔn)防凍劑使用。 數(shù)字表明，生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)前景樂觀。盡管我國生物質(zhì)技術(shù)整體水平較低，但恰恰在以上有關(guān)植物生物質(zhì)生物利用關(guān)鍵技術(shù)難題方面有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢。 根據(jù)我國生物質(zhì)資源特點(diǎn)和技術(shù)潛在優(yōu)勢，可以將燃料乙醇、生物柴油、生物塑料，以及沼氣發(fā)電和固化成型燃燒作為主產(chǎn)品。 城鎮(zhèn)生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑垃圾等廢棄物所構(gòu)成的混合物，成分比較復(fù)雜，其構(gòu)成主要受居民生活水平、能源結(jié)構(gòu)、城市建設(shè)、綠化面積以及季節(jié)變化的影響。我國目前大中型牛、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(biāo)煤。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。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。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)對木材等生物質(zhì)能 源的利用達(dá)到總資源的 30%的倡議。此外，根莖作物殘余物為 億噸，麥殘余物為 億噸，