【正文】 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。 攪拌器的選型和計算 攪拌裝置的設(shè)計選型與攪拌作業(yè)目的緊密結(jié)合。 已知 C=6 mm 查表得出 C1= mm 假設(shè)成立 。 反應(yīng)釜體封頭的厚度計算 受 的內(nèi)壓時， σ2=Pc*Di/(2【 σ】 tΦ ) 帶入數(shù)據(jù)計算得出 σ= mm 同上步驟，可以算出反應(yīng)釜的厚度 σ2=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。 復(fù)核計算的 C1 假設(shè)是否合理。 確定筒體的厚度 選擇 16MnR銅板，在表中查出許用應(yīng)力【 σ】 t=113 Mpa，焊縫接頭系數(shù)選擇Φ=，則筒體的厚度可以通過下面的計算式 [3]求 σ=Pc*Di/(2【 σ】 tΦ Pc) 帶入數(shù)據(jù)計算 σ=*20xx/(2*113*)= 由表查出 σ= mm，假設(shè)鋼板的負(fù)偏差為 。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)計時可以根據(jù)工藝要求選擇大于這個壓力的工作壓力。 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計算 [3] 當(dāng)夾套反應(yīng)釜幾何尺寸確定后，要根據(jù)已知的公稱直徑，設(shè)計壓力和設(shè)計溫度進(jìn)行強(qiáng)度計算，以確定筒體以及封頭的厚度。 已知傳熱面積的計算式為 Γ=mCp*㏑【 (Tt1)/(Tt2)】 /kA 已知 50%葡萄糖液的平均比熱容為 Cp=*+*= kj/kg℃ 。 夾套高度 H2 按照下式進(jìn)行計算 ， 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 21 H2=(ηVV 封 ） / V1m 式中 V 封 ——封頭容積 V1m ——1m高筒體容積 夾套所包圍的罐體表面積（筒體表面積 F 筒體 +封頭表面積 F 封頭 ）一定要大于工藝要求的傳熱面積 F，即 F ≦ F 筒體 +F 封頭 則表面積 ， F 筒體 =H2*F1m F1m——表示 1m高內(nèi)表面積 m2 F 封頭 可以通過查表得到 ， 則帶入數(shù)據(jù)得出總傳熱面積 ， F= F 筒體 +F 封頭 =*+= m2 傳熱面積的校核反應(yīng)開始階段用飽和水蒸氣將葡萄糖加熱，從 25℃ 加熱到 90℃ 。 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。夾套內(nèi)徑 D2 可根據(jù)筒體內(nèi)徑D1，按 下表選取 表 11 夾套內(nèi)徑 D2 D1 500——600 700——1800 20xx——3000 D2 D1+50 D1+100 D1+200 夾套高 H2 由傳熱面積決定，不能低于料液的高度。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 =20xx mm，曲邊高度為 h1=500 mm，直邊高度 h2=25 mm。 筒體高度的計算也同樣用 H=(VV 封 )/V1m 帶入數(shù)據(jù)得 ， H=（ ） /= mm 向上圓整到 2077 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)釜的筒體直徑可以按照下式計算 ， Di=（ 4V/∏i） 1/3 其中 Di—筒體內(nèi)徑 V—反應(yīng)釜的有效容積 i—長徑比 帶入相關(guān)的數(shù)據(jù)得出 ， Di=（ 4*） 1/3=2540 mm 圓整到公稱直徑系列標(biāo)準(zhǔn)可以取 Di=2600 mm。 反應(yīng)釜的實(shí)際容積計算可以從有關(guān)書上查到計算式 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 。 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 計算依據(jù)：投入反應(yīng)釜的質(zhì)量為 G 進(jìn)料 為 kg ， 反應(yīng)釜中混合物的密度。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。已知反應(yīng)過程為吸熱反應(yīng)，而且反應(yīng)熱為 △ H= kj/mol 所以過程的總熱量為 Qr=*1000*4057/180= kj 已知反應(yīng)過程過程的物理熱效應(yīng)有溶解熱，溶度變化熱，混溶熱，汽化熱在過程中主要水蒸氣的汽化熱為主其他反應(yīng)熱可以忽略 。s℃ ) 依據(jù)上面的數(shù)據(jù)可以帶入計算式中計算 ， Q1=*4057*25+**25+**25= kj （ 1） 同理計算 Q4 Q4=4080*110*+**110*+**110= kj （ 2） Q5 的計算依據(jù) Q5=micpi（ t2t1） 式中的 mi—第 i種部件的質(zhì)量， kg 式中 cpi—第 i種部件平均等壓比熱容 kj/(kg℃ ) 加熱到 110℃ 時的加氫產(chǎn)物比熱為 cp= kj/(kg℃ ) 公式中 t —表示物料的溫度， ℃ 公 式中 t0—計算得基準(zhǔn)溫度， ℃ 用 Missenard 法計算得到葡萄糖的 cp 值 ， cp=（ 5*44++++4*） /180= 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 計算過程中選擇以 273k 為基準(zhǔn)溫度進(jìn)行計算，并且以液態(tài)為基準(zhǔn)物態(tài) 。 表 10 物料衡算表為： 進(jìn)料物料名稱 百分含量 折純量 實(shí)際進(jìn)料 /批次 葡萄糖 50% 4057kg 4057kg 甲酸鈉 30% 催化劑 100% 出料名稱 —— —— —— 加氫產(chǎn)物 —— 4000kg 4000kg 草酸鈉 —— 催化劑 —— 反應(yīng)釜中的混合物的密度計算 查 表知道 ρ 葡萄糖 =1554 kg/m3 ， ρ 甲酸鈉 =1919 kg/m3， ρ 草酸鈉 =2270 kg/m3 因?yàn)榧託洚a(chǎn)物的密度可與葡萄糖相似 所以 ρ50%葡萄糖 =*1554 kg/m3+*996 kg/m3=1275kg/m3 ρ30%甲酸鈉 =*1554 kg/m3 +*996 kg/m3= kg/m3 ρ 進(jìn)料混合 =1275* kg/m3+* kg/m3= kg/m3 ρ 出料混合 =1275*+(*2270 kg/m3+*996 kg/m3)* = kg/m3 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士畢業(yè)論文 17 第 4 章 熱量衡算 生產(chǎn)工程中包含有化學(xué)和物理工程，往往伴隨有能量變化，所以有必要進(jìn)行能量衡算。 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。 出料產(chǎn)物的量有 :加氫產(chǎn)物的量為 4000 kg ， 草酸鈉為 kg 。 計算含有量已知葡萄糖含有量為 50% ， 甲酸鈉為 30%。 根據(jù)上面要求可進(jìn)行如下的運(yùn)算 ， 已知總反應(yīng)方程式： 2C6H12O6+2NaCOOH 催化劑 2C6H13O6+NaOOCCOONa 360 132 362 134 4057 4080 如上計算可以得出理想每小時投入的葡萄糖量為 4057kg，甲酸鈉的量為 投入的相催化劑十六烷基三甲基溴化銨的量為： 噸 /批次 = 。 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)行計算。 10. 配液過程。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。將 10%左右的氨水加入氨水儲槽，開計量泵，調(diào)整劑量泵，將氨水加入到混床出口的水中，跳整 ph值合格。操作時間約為 15 分鐘左右。 8. 正洗過程 正洗過程同運(yùn)行過 程一樣，初級純水閥從閥一進(jìn)入，從閥 2 排出。 7. 混合過程。關(guān)閉溶酸和溶堿閥，有酸液和堿液噴射閥同時送水，打開閥 9 和閥 6 供水從中部排出，對樹脂進(jìn)行置換。進(jìn)酸液的過程也保持 45 分鐘。進(jìn)堿液完成后關(guān)閉進(jìn)溶堿閥，堿噴射器和閥 9. 進(jìn)酸液過程，酸液通過再生水泵和噴射器混合后從底部今年入交換器經(jīng)過交換器后從中部閥 排出。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。操作時間一般要在 30 分鐘左右。排水口不能帶有正常顆粒的樹脂為準(zhǔn)。 B 再生過程，在生過程包括反洗分成，來自料液的產(chǎn)物從交換器的底部進(jìn)入上部排出，對混床進(jìn)行反洗分程。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。 4. 經(jīng)過過濾的產(chǎn)物存放在中間的儲藏槽中 準(zhǔn)備進(jìn)行下一步離子交換過程。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。選擇蒸發(fā)器制備飽和水蒸氣，然后加熱完的水蒸氣通過回流在進(jìn)入蒸發(fā) 器產(chǎn)生水蒸氣如此循環(huán)。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)。相信在未來的發(fā)展中會取得驕人的成果 。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)。30 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 6 鑄 鋁 177。10 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 4 鑄 鐵 177。10 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 2 黃 銅 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 ㎎ 具體 結(jié)果見下表 8 和 表 9 。 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 %。30，鑄鋁 177。10，鑄鐵 177。10，黃銅 177。30 符合國家標(biāo)準(zhǔn) 6 鑄 鋁 177。10 高于國家標(biāo)準(zhǔn) 4 鑄 鐵 177。10 高于國家標(biāo)準(zhǔn) 2 黃 銅 177。