【正文】 熱量用于組分的汽化和升溫，其中升溫過程的熱量可用下面方法計算得到。通過調(diào)節(jié)篩板層數(shù)和篩板間距，可調(diào)整固體停留時間；篩板的轉(zhuǎn)動降低了生物質(zhì)顆粒的動態(tài)休止角，使得未熱解的生物質(zhì)易于流入下級篩板繼續(xù)分解。a. 熱解蒸汽理想氣體狀態(tài)方程： ()nRTPV?式中 P－為氣體壓強， Pa； V－為氣體體積，m 3； N－為氣體的物質(zhì)的量，mol； T－為體系溫度，K； R－為比例系數(shù) (mol噴淋塔的高徑比按 3：1 計算。mDS0⑥分別計算管程和殼程的傳熱系數(shù)每程管側(cè)的流路面積為 ()nNdaTt24??. mt ?? ()taWG?s)/(?kg ()?d?Re武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計43..35Re????查管內(nèi)傳熱因子圖 [25]，得 HJ ()??pc?? 忽略黏度的校正， ?w? ())(Pr)??wpHGcJh?)/(. 23/21 smWh ?????? ()??24/.22DPeT??m19. ()0dCT??.? 折流板間距 ? ()TsPBDa??./? ()sWGs?)/(? ()?ssDe?查管內(nèi)傳熱因子圖 [25]，得 0?HJ忽略黏度的校正， 1w?武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計44 ()?????????????wphCDeJ??)/(?⑦總的傳熱系數(shù)管內(nèi)糠醛粗液的污垢系數(shù) Kr/)(??管外水的污垢系數(shù)為 072平均直徑 ? ()wlr?? ()101010 ???????????wdrrdhK W/(m2c由此可以計算出 εf 和 εmf。重量 較輕 重一般來說，對于物系無特殊工藝特性要求，且生產(chǎn)能力不是過小的精餾操作，宜采用板式塔。本設(shè)計的精餾過程是將三組分精餾提純，則可使用 2 個塔進行操作。循環(huán)流化床(快速床) 中的顆粒的平均速度(氣流方向上的)并不是流化床中的氣流的速度，因而氣體的停留時間比顆粒短很多?！?所得傳熱系數(shù) K 滿足要求 [25]，故計算合理。武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計40表 噴淋塔氣相組分參數(shù)組分 分子量 組成，wt% 質(zhì)量，kg 物質(zhì)的量，mol 體積，m 3 溫度，℃二氧化碳 44 450一氧化碳 28 450甲烷 16 450氫氣 2 450CnHm(n=2) 28 450CnHm(n=3) 42 450CnHm(n=4) 56 450H2O 18 450糠醛 96 450乙酸 60 450∑ － 100 －b. 回流液體積表 噴淋塔回流液組分參數(shù)組分 組成（ wt%） 流量（kg/h） 質(zhì)量(kg) 密度（kg/m3） 體積(m 3)糠醛 50 乙酸 20 H2O 30 ∑ 100 － － c. 塔高及塔徑校正氣體體積 ??校 正總體積 35..416?總噴淋塔值徑計算 ()hdV2π??武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計41 換熱器設(shè)備計算①計算定性溫度，確定物理常數(shù)表 特性數(shù)據(jù)項目 管程 殼程定性溫度( ℃) 62 μ（) ρ（kg/m3) Cp（kJ/kg.℃） λ(W/m.℃) ②計算對數(shù)平均溫差 )()(1 ????mt ???tS傳熱量 ())(21TcWQp sJ/????冷卻水量 ())(122tcp?skgW/)35( ???③溫差修正系數(shù)設(shè)定管程數(shù)為多程，單程殼程。計算熱解蒸汽體積，采用公式()，壓力取 。未完全熱解的生物質(zhì)由篩孔進入下級篩板繼續(xù)分解?！?；piC－表示升溫前后的溫度差，K。故求得 ?空空氣升溫所需的熱量為 ??空空 ?式中 －表示細砂在升溫過程中的平均比熱容，J/(kg ?b. 物料離開設(shè)備帶走的熱量 Q4使用公式() 。木質(zhì)素的燃燒熱為 (－kJ/g) 。Q 2 正值表示需對設(shè)備加熱；負值表示需冷卻。由于 Q1（Q 4）的絕對值是無法計算的，因而需要找一個計算基準情況，即25℃及 105Pa 為計算基準。武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計22表 精餾塔物料衡算結(jié)果編號 組分 進料量 進料比例 餾出液 餾出液比例 釜液 釜液比例1 水 % % %2 乙酸(LK) % % %3 糠醛(HK) % % %－ 總計 1 1 1再求得 Nm[20]為： () ????????????????????m ()????????w （摩爾分數(shù)） (),?Wxw與前一次計算結(jié)果相當，因而可認為這種分割方法合理同理，用該方法計算精餾塔，結(jié)果如表 所示。表 噴淋塔進出口物料衡算一覽表進口 出口組分組成 wt% 流量 kg/h 組成 wt% 流量 kg/hCO2 CO CH4 H2 CnHm(n=2) CnHm(n=3) CnHm(n=4) H2O — —糠醛 — —乙酸 605 — —氣相∑ — —H2O 糠醛 乙酸 ∑ 不凝氣武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計20 流化床物料衡算流化床利用細砂作為循環(huán)，砂石循環(huán)量為 ，參照 節(jié)中反應(yīng)器的計算得到。這樣致使我國的糠醛生產(chǎn)規(guī)模普遍過小，最大的也只有 3000 噸的生產(chǎn)能力。秸稈來源最主要的三大農(nóng)作物分別是玉米、小麥和稻谷。水解的方法是一種反應(yīng)效率比較低，并且產(chǎn)品精細化比較困難的一種生產(chǎn)方法。反應(yīng)后，反應(yīng)產(chǎn)物分為氣、固兩相。木質(zhì)素的一次熱解一般發(fā)生在熱軟化溫度 200℃，由其氫鍵斷裂和芳香基失穩(wěn)所引起。武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計11 催化熱解生產(chǎn)糠醛工藝原理及流程 反應(yīng)機理秸稈主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素這三類物質(zhì)組成其有機部分。熱解 冷凝 干燥 氣柜 燃燒供能催化劑 秸稈熱砂回收粗產(chǎn)品 渣漿提純 糠醛 產(chǎn)品包裝 渣漿 催化熱解工藝流程催化熱解生產(chǎn)糠醛的反應(yīng)原理是：生物質(zhì)熱解時，纖維素和半纖維素單體間糖苷鍵容易斷裂。預(yù)熱解階段（溫度為 150～275℃） ，物料的熱反應(yīng)比較明顯，化學(xué)組成開始變化，生物質(zhì)中的不穩(wěn)定成分如半纖維素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)?？傮w上來說，一步法中四種方法優(yōu)點是：工藝簡單、投資少、易操作，而其缺點是包括糠醛收率低、蒸汽消耗量大、原料利用不夠充分、產(chǎn)生大量廢渣和廢水。副產(chǎn)品回收率低，能耗高，成本高。其中一步法是目前國內(nèi)外糠醛生產(chǎn)使用較多的方法，催化熱解工藝作為本項目使用的糠醛制備工藝，具有許多優(yōu)勢。s（25℃）乙酸在常溫下是一種有強烈刺激性酸味的無色液體。當加熱至約 250℃，糠醛會分解為呋喃和一氧化碳，有時會爆發(fā)性的分解，若與酸一起加熱，糠醛會變成堅硬的熱固性樹脂。2021 年上半年糠醛出口形勢良好，導(dǎo)致擴產(chǎn)、擴能現(xiàn)象比比皆是。表 列出了 1997~2021 年我國糠醛的生產(chǎn)和銷售情況。歐盟曾是中國糠醛主要市場(1992 年歐盟進口中國糠醛 萬噸)，受制裁的影響，歐盟減少了從中國進口糠醛的數(shù)量?？啡┛纱婕兹┡c苯酚縮合，制造酚醛樹脂。 Catalytic pyrolysis。 糠醛的生產(chǎn)方法有兩種：生物質(zhì)水解和催化裂解。 Balance calculation武漢工程大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計III目 錄摘 要 ........................................................................................................................IAbstract..........................................................................................................................II第一章 概述 ..................................................................................................................1 糠醛的應(yīng)用和市場前景 ......................................................................................1 糠醛的應(yīng)用 ...................................................................................................1 糠醛的市場 ...................................................................................................1 糠醛及其副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) ..........................................................................5 糠醛 ...............................................................................................................5 副產(chǎn)物 ...........................................................................................................5 糠醛的生產(chǎn)工藝 ..................................................................................................7 一步法 ...........................................................................................................7 二步法 ...........................................................................................................8 催化熱解 .......................................................................................................8 水解和熱解工藝比較 ........................................................................................10 催化熱解生產(chǎn)糠醛工藝原理及流程 ................................................................11 反應(yīng)機理 ......................................................................................................11 生產(chǎn)工藝流程圖 .........................................................................................12 生產(chǎn)工藝流程簡述 .....................................................................................12 產(chǎn)品指標及執(zhí)行的標準 .............................................................................13 本設(shè)計的提出及意義 ........................................................................................14 設(shè)計的提出 ...................................................