【正文】 設(shè)攪拌器的直徑為 D=，螺板寬度為 b=，螺距為 s=，混合時間可以查得為 tb=40s。所以可以考慮選擇螺帶式攪拌器，因?yàn)槁輲綌嚢杵鬟m合于高粘度的流體的攪拌。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 23 d 和攪拌軸系支承方式選擇與 d 相同型號規(guī)格的機(jī)架、聯(lián)軸器 do 尺寸、安裝容納空間及工作壓力、工作溫度選擇軸封型式 ，設(shè)計(jì)選擇攪拌軸結(jié)構(gòu)型式，并校檢其強(qiáng)度、剛度。 具體步驟方法如下： 、攪拌目的和要求，選擇攪拌器型式，選擇攪拌器型式時應(yīng)充分掌握攪拌器的動力特性和攪拌器在攪拌過程中所產(chǎn)生的流動狀態(tài)與各種攪拌目的的因果關(guān)系。 已知 C=6 mm 查表得出 C1= mm 假設(shè)成立 。 復(fù)核計(jì)算的 C1假設(shè)是否合理。筒體主要受到的壓力為蒸氣提供的，查表得 110℃ 水的飽和蒸汽壓約為 kpa，因此設(shè)計(jì)時可以根據(jù)工藝要求選擇大于這個壓力的工作壓力。 已知傳熱面積的計(jì)算式為 Γ=mCp*㏑【 (Tt1)/(Tt2)】 /kA 已知 50%葡萄糖液的平均比熱容為 Cp=*+*= kj/kg℃ 。 若是裝料系數(shù)沒有給定，則進(jìn)行合理的選用裝料系數(shù)，盡可能提高設(shè)備的利用率。選擇橢圓封頭，查找相關(guān)的手冊可以得到封頭取直徑為 D 封頭 =2020 mm，曲邊高度為 h1=500 mm，直邊高度 h2=25 mm。通過分析，我認(rèn)為可以選擇兩個反應(yīng)釜來完成這個反應(yīng)過程，這樣有利于增加表面積，有利于傳熱以及反應(yīng)的徹底進(jìn)行。 反應(yīng)釜的實(shí)際容積計(jì)算可以從有關(guān)書上查到計(jì)算式 V 實(shí)際 =V/υ V 實(shí)際 —反應(yīng)釜的實(shí)際需要容積 V——反應(yīng) 釜的有效容積 υ—裝料系數(shù) 反應(yīng)釜的一般選擇的裝料系數(shù)為 —，但是一般情況選擇 —，在這里選擇裝料系數(shù)為 。工藝條件主要包括有：全容積，最大工作壓力，工作溫度，介質(zhì)的腐蝕性，傳熱面積，攪拌形式，轉(zhuǎn)速等等。s℃ ) 加熱到 110℃ 時的加氫產(chǎn)物比熱為 cp= kj/(kg 熱量衡算總方程式 在實(shí)際的傳熱設(shè)備熱量衡算可以總結(jié)為下面的公式 [1]表示 ， Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 Q1——所處理物料帶入設(shè)備的熱量， kj Q2—由加熱劑或者冷卻劑傳給設(shè)備和與物料傳遞的熱量（加熱劑加入的熱量可以規(guī)定為 “+”，冷卻劑吸收的熱量就為 “—”）， kj Q3—過程的熱效應(yīng)包括物理與化學(xué)學(xué)熱效應(yīng)（過程放出的熱量可以規(guī)定為 “+”，過程吸收的熱量就為 “—”） Q4——物料離開設(shè)備的物料， kj Q5—各部件所消耗的熱量， kj Q6——設(shè)備向周圍散失的熱量， kj 計(jì)算過程中選擇以 273k為基準(zhǔn)溫度進(jìn)行計(jì)算，并且以液態(tài)為基準(zhǔn)物態(tài) 。 相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化銨的量為 kg 因?yàn)樗粎⑴c反應(yīng)所以出料的理論含水量為 ,但是考慮到過程中會有水長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 16 分蒸發(fā)出去設(shè)為總水量的 1/20。 計(jì)算含有量已知葡萄糖含有量為 50% ， 甲酸鈉為 30%。 工藝流程圖 具體的工藝流程圖見圖見下， 加入 50%的葡萄糖 加入 30%甲酸鈉溶液 加入催化劑 加熱到 90℃ 加熱到 110℃ 反應(yīng)兩小時 濾液 脫鹽液體 混合液 加入相關(guān)助劑 濾渣 交換廢液 反應(yīng)釜 過濾機(jī) 離子交換器 反應(yīng)釜 防凍液母液 混合槽 工業(yè)產(chǎn)品 回收處理設(shè)備 回收處理設(shè)備 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 15 第 3 章 物料衡算 計(jì)算根據(jù) 生產(chǎn)能力 ： 年產(chǎn)萬噸 生物質(zhì)基 主原料 ： 50%的葡萄糖水溶液 ； 30%的甲酸鈉 ； 相轉(zhuǎn)移催化劑： 十六烷基三甲基溴化銨 反應(yīng)溫度 90—110℃ 葡萄糖轉(zhuǎn)化 率為 100% 葡萄糖的相對分子質(zhì)量 180 甲酸鈉的相對分子質(zhì)量 68 加氫產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量 182 草酸鈉的相對分子質(zhì)量 134 對反應(yīng)體系進(jìn)行物料衡算，可由下列公式計(jì)算 ∑G 進(jìn) =∑G 出 +∑G 損 其中 G 進(jìn) 表示進(jìn)入系統(tǒng)的原料的質(zhì)量 /kg 其中 G 出 表示反應(yīng)結(jié)束系統(tǒng)的排出量 /kg 其中 G 損 表示系統(tǒng)的總損失量 /kg 計(jì)算基準(zhǔn) 理想反應(yīng)時間為三小時每批次 ， 設(shè)年操作時間為 7500 小時反應(yīng)效率按照反應(yīng)釜中 100%轉(zhuǎn)化率進(jìn)行計(jì)算。反應(yīng)結(jié)束后，從混合離子交換器中出來的離子要經(jīng)過處理才能排出系統(tǒng)以外。操作時間約為 15 分鐘左右。 7. 混合過程。進(jìn)酸液的過程也保持 45 分鐘。堿液也是通過再生水泵和噴射器混合后從中部加入，經(jīng)過交換器由中部排放，自上而下通過陰離子樹脂層，置 換樹脂中吸附的離子，為避免堿液進(jìn)入下部的陽離子樹脂層污染樹脂，應(yīng)當(dāng)打開反洗閥進(jìn)入料液頂住堿液。排水口不能帶有正常顆粒的樹脂為準(zhǔn)。當(dāng)運(yùn)行到了每個周期的終點(diǎn)時，離子交換樹脂會因?yàn)槲搅俗銐虻碾s質(zhì)離子而飽和，不再有 交換能力，所以必須對離子交換樹脂進(jìn)行還原在生。繼續(xù)攪拌加熱使溫度上升到 110 攝 氏度，此時向反應(yīng)釜中加入相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化鈉固體。然后用同樣的方法配置出 30%的甲酸鈉水溶液，測定甲酸鈉的相關(guān)性質(zhì)。加上生物基產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，一個新興的行業(yè)正在崛起 ——生物質(zhì)為原料的與生產(chǎn)流通以及產(chǎn)品的市場有關(guān)的產(chǎn)業(yè)。10 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 4 鑄 鐵 177。m3 1068~1088 1072 符合標(biāo)準(zhǔn) 4 冰點(diǎn) ℃ 不高于－ － （未凝） 符合標(biāo)準(zhǔn) 5 沸點(diǎn) ℃ 不低于 符合標(biāo)準(zhǔn) 6 PH 值 ~ 符合標(biāo)準(zhǔn) 表 9 防凍液的腐蝕試驗(yàn)結(jié)果（腐蝕試驗(yàn)片變化值 ㎎ 中試結(jié)果數(shù)據(jù)分析 優(yōu)化的中試工藝條件 經(jīng)反復(fù)的中試條件試驗(yàn)研究，獲得了優(yōu)化的制備的配方及工藝 條件為：（ 1）催化劑鎳鹽為醋酸鎳；催化劑的量為原料質(zhì)量的 ~%；（ 3）相轉(zhuǎn)移劑為 PPG400，其用量為原料質(zhì)量的 %（ 4）抗氧劑為對硝基苯酚、吩噻嗪或 4010NA，用量為原料質(zhì)量的 %（ 5）助劑甲酸鈉用量為原料質(zhì)量的 %。10，鑄鐵 177。30 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 6 鑄 鋁 177。1 0 高于國家標(biāo)準(zhǔn) 2 黃 銅 177。 表 4 不同催化劑對產(chǎn)物冰點(diǎn)的影響 催化劑種類 反應(yīng)溫度 /℃ 反應(yīng)時間 /h 檢測冰點(diǎn) /℃ 醋酸鎳 105110 75 甲酸鎳 105110 50 檸檬酸鎳 105110 35 乙酰丙酮鎳 105110 35 反應(yīng)條件：葡萄糖 100g， 50%甲酸鈉溶液： 50 g ， PPG400： g 抗氧劑 4010NA： g 催化劑的加入量為： g 3 相轉(zhuǎn)移催化劑的選擇 PPG200、 PPG400、 PPG600 和季銨鹽均可用作反應(yīng)的相轉(zhuǎn)移劑，從反應(yīng)的實(shí)際情況看， PPG400 的使用效果更好些。分別選擇了葡萄糖、玉米淀粉、薯類淀粉、木薯淀粉、秸稈糖漿等不同的原料，根據(jù) 其含單糖量的不同和分子量的不同確定與催化劑等輔助材料的添加量，經(jīng)過篩選，因葡萄糖及玉米淀粉含量及分子量較適合，所以作為首選；對其它原料也進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)，也獲得了成功，目前沒有進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究工作，所制備的生物質(zhì)基防凍液母液質(zhì)量及冰點(diǎn)、沸點(diǎn)目前還不如葡萄糖原料所得產(chǎn)品的高，所以目前首先選擇葡萄糖或淀粉為基礎(chǔ)原料。 利用酸堿滴定測定反應(yīng)體系的酸值。 冰點(diǎn)凝點(diǎn)測試儀 ：吉林吉分儀器有限公司、測試范圍到 0℃ —75℃ 銹蝕測試儀：吉林吉分儀器有限公司，測紅銅、黃銅、鑄鋁、焊錫、鑄鐵、鋼在防凍液中的銹蝕。 如果氫化完全 , 則理論上不存在氧化聚合，故轉(zhuǎn)移氫化生成的具有部分山梨醇結(jié)構(gòu)及含有亞甲基結(jié)構(gòu)的多元醇，可考慮為抗凍成分，實(shí)際上機(jī)制可能更復(fù)雜，尚需要更進(jìn)一步的分析確證。 制備葡萄糖基防凍液的反應(yīng)機(jī)理 葡萄糖分子末端醛基（及其結(jié)構(gòu)）被氫還原為醇羥基，一般認(rèn)為是山梨糖醇，屬多元醇，雖具有一定的抗凍能力，但不能滿足較高抗凍能力；分子內(nèi)直接加氫，還原生成部分山梨醇，冰點(diǎn)為 ―24 ℃ （含 70%山梨醇的水溶液冰點(diǎn)只能達(dá)到－ 15℃ 左右，一般－ 10℃ 以內(nèi)即難以從包裝桶中倒出）。美國計(jì)劃到 2020 年生物基產(chǎn)品由目前占總產(chǎn)品量的 5%增加到 12%，燃料酒精則由占運(yùn)輸燃料總量的 %提高到 4%； 2020 年歐洲的生物柴油年產(chǎn)量已達(dá) 214 萬噸 。上述三方面的技術(shù)突破，將使我國有望率先較經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)燃料乙醇，降低聚乳酸前體乳酸的生產(chǎn)成本，使生態(tài)塑料聚乳酸樹脂具備與石油基塑料競爭的經(jīng)濟(jì)性。如能利用全國每年 50％的作物秸稈、40％的畜禽糞便、 30％的林業(yè)廢棄物，以及開發(fā) 5％、約 550 萬公頃邊際性土地種植能源植物，同時建設(shè)約 1000 個生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工廠，其生產(chǎn)能力可相當(dāng)于年產(chǎn)石油 5000萬噸，相當(dāng)于一個大慶（年產(chǎn)石油 4800 萬噸）。中國大城市的垃圾構(gòu)成已呈現(xiàn)向現(xiàn)代化城市過渡的趨勢，有以下特點(diǎn)：一是垃圾中 有機(jī)物含量接近 1/3 甚至更高；二是食品類廢棄物是有機(jī)物的主要組成部分；三是易降解有機(jī)物含量高。 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(shù)量 / 萬只 糞便資源 / 萬 t 糞便收集系數(shù) 糞便可收集量 / 萬 t 干物質(zhì) 含 量 % 折標(biāo)煤系數(shù) 折煤量 / 萬 t 牛 500 365 20 10595 77343 46406 18 豬 50 150 4 56508 33905 1 33905 20 2909 肉雞 60 726438 4359 2615 80 1345 蛋雞 365 248048 9054 5432 80 72794 (4)、生活垃圾 隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大和城市化進(jìn)程的加速，中國城鎮(zhèn)垃圾的產(chǎn)生量和堆積量逐年增加。中國主要的禽畜是雞、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。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)廢水等廉價的復(fù)雜基質(zhì)來制取氫氣，能使廢物質(zhì)得到資源化處理，降低它的生長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 4 產(chǎn)成本。在歐美，用木質(zhì)類生物質(zhì)進(jìn)行發(fā)電和熱能利用等也得到了大力推進(jìn)。 世界原木料的生產(chǎn)量為 108m3，其中 108m3為工業(yè)用途。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(zhì)一次制品時產(chǎn)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(chǎn)品時產(chǎn)生的廢物。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。作為研究對象的生物質(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)纖維素類農(nóng)林廢棄物。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。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 2 行業(yè)專家統(tǒng)計(jì)，發(fā)動 機(jī)故障一半多來自冷卻防凍系統(tǒng)，原因是防凍液質(zhì)量差，造成發(fā)動機(jī)運(yùn)行不正常，耗油增大，動力不達(dá)標(biāo)，浪費(fèi)能源，也使發(fā)動機(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。我國有眾多的工業(yè)行業(yè)生產(chǎn)需要乙二醇原料，年需求量達(dá)到 800 多萬噸，而我國乙二醇年產(chǎn)量不足 180 萬噸， 70%甚至 80%以上被動的依賴進(jìn)口，用乙二醇生產(chǎn)防凍液與基礎(chǔ)工業(yè)爭嘴，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，一些高端汽車裝車只好依賴進(jìn)口。國內(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，由于價格較高，一般用于進(jìn)口車輛。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(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。 關(guān)鍵詞 ： 防凍液 反應(yīng)釜 離子交換器 車間布置 工藝設(shè)計(jì) 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 II Abstra