【正文】 尺寸設計 ......................................................................................... 32 攪拌器的設計 .............................................................................................. 32 第 8章 工廠車間平面布置設計 ............................................................................. 34 化工車間布置原則 ......................................................................................... 34 車間布置設計的程序 ..................................................................................... 34 平面布置的基本思路 ..................................................................................... 35 第 9章 設計總結 ..................................................................................................... 36 致謝 .............................................................................................................................. 37 參考文獻 ...................................................................................................................... 38 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 1 第一章 文章的綜述 選題的背景 隨著中國經濟的發(fā)展，國內人均生活水平正在逐年的提高。因此，汽車行業(yè)也蓬勃發(fā)展，可是對于汽車至關重要的發(fā)動機卻因為冷凍液的缺少而受到限制。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)動機冷卻液中都要加入一些能夠降低冰點的化合物或者生物 基質作為防凍劑。 各國對此都做了大量的研究，不斷推出配方專利和優(yōu)良的防凍液商品。國內防凍液的普及率較低，市售的防凍液有相當數(shù)量是進口的，由于價格較高，一般用于進口車輛。為此，必須吸收國外的先進技術并結的實際，開發(fā)生產多功能的高效防凍液來滿足日益增長的市場需求。我國有眾多的工業(yè)行業(yè)生產需要乙二醇原料，年需求量達到 800 多萬噸，而我國乙二醇年產量不足 180 萬噸， 70%甚至 80%以上被動的依賴進口，用乙二醇生產防凍液與基礎工業(yè)爭嘴，影響基礎工業(yè)生產資源的安全，致使合格的防凍液緊缺，一些高端汽車裝車只好依賴進口。世界各國也都存在同樣的問題。 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 2 行業(yè)專家統(tǒng)計，發(fā)動 機故障一半多來自冷卻防凍系統(tǒng)，原因是防凍液質量差，造成發(fā)動機運行不正常，耗油增大，動力不達標，浪費能源，也使發(fā)動機損耗加大，甚至提前報廢，每年造成巨大的經濟損失。當濃度達到 99,9%時，其冰點上升至 ℃ 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。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。有鑒于此，那些需要良好保障條件的高檔汽車，都會青睞丙三醇型防凍液。 生物質基產品的工業(yè)意義 生物基產品（ biobaseproduct）主要指除糧食以外的秸稈等木質纖維素類農林廢棄物。生物產品及綠色能源問題已經成為世界科技領域的前沿。作為研究對象的生物質，主要包括是指農業(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。轉化儲藏于動植物體的能量和生命物質是人類獲取能量和營養(yǎng)的來源，農業(yè)向來是專門從事動植物生產的產業(yè)。因此利用生物質廢棄物作為原材料生產生物基產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。中國是一個農業(yè)大國，根據(jù)中國能源網查得的數(shù)據(jù)如下 (1)農林廢棄物包括農業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物。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一次制品時產生的廢物，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品時產生的廢物。世界上產生的農林廢棄物總共約為 30 億噸，米的殘余物最多，約為 億噸。 世界原木料的生產量為 108m3，其中 108m3為工業(yè)用途。世界上的木質廢棄物的產生、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》相關聯(lián)的，針對由于木材的經久耐用造成的碳元素儲量變化，有的締約國已經采取行動公布其數(shù)據(jù)，從而有可能逐漸了解相應木質廢料現(xiàn)狀。在歐美，用木質類生物質進行發(fā)電和熱能利用等也得到了大力推進。 由于清潔、高效、可再生等突出特點，氫氣作為能源日益受到人們的重視。從生物制氫的成本角度考慮，利用這些單一基質制取氫氣的費用比較高，而利用工農業(yè)有機廢水等廉價的復雜基質來制取氫氣，能使廢物質得到資源化處理，降低它的生長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 4 產成本。 (3)、禽畜糞便 禽畜糞便也是一種重要的生物質能源。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。 在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場的糞便是更便于集中開發(fā)、規(guī)模化利用的。 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 含 量 % 折標煤系數(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)模的擴大和城市化進程的加速，中國城鎮(zhèn)垃圾的產生量和堆積量逐年增加。 1995 年中國城市總數(shù)達 640 座，垃圾清運量 10750 萬噸。中國大城市的垃圾構成已呈現(xiàn)向現(xiàn)代化城市過渡的趨勢，有以下特點：一是垃圾中 有機物含量接近 1/3 甚至更高；二是食品類廢棄物是有機物的主要組成部分；三是易降解有機物含量高。 目前生物基所具有的產品有沼氣，生產生物柴油，乙醇，以及四氫呋喃等一列的化學有化工產品。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，同時建設約 1000 個生物質轉化工廠，其生產能力可相當于年產石油 5000萬噸，相當于一個大慶（年產石油 4800 萬噸）。其中，將大分子多糖降解為可生物利用的還原糖是目前最大的技術屏障。上述三方面的技術突破，將使我國有望率先較經濟地生產燃料乙醇，降低聚乳酸前體乳酸的生產成本，使生態(tài)塑料聚乳酸樹脂具備與石油基塑料競爭的經濟性。 中石化公司副總裁曹湘洪院士分析了我國石油產需的突出矛盾，農林生物質豐富的資源潛力和國外利用生物質生產車用燃料和化工產品的現(xiàn)狀及動態(tài)，提出我國應實施 “政府推動、企業(yè)參與、選準目標、企學研結合，著力提高經濟性，適時實現(xiàn)企業(yè)化 ”的生物質產業(yè)發(fā)展策略，宜在車用乙醇燃料和乙醇下游產品開發(fā)、生物柴油、聚乳酸樹脂、 1， 3丙二醇等四個方面重點突破。美國計劃到 2020 年生物基產品由目前占總產品量的 5%增加到 12%，燃料酒精則由占運輸燃料總量的 %提高到 4%； 2020 年歐洲的生物柴油年產量已達 214 萬噸 。 設計依據(jù)的技術說明： 總反應式： C6H12O6+NaCOOH 催化劑 C6H13O6+NaOOCCOONa 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 6 生物質基防凍液母液的生產原理 采用生物質基單糖為原料，在催化劑、相轉移劑、氫轉移劑及抗氧劑等，用在常壓、低溫下進行氫轉移催化轉化，制備出紅色透明略帶香氣的液體，經離子交換處理后，獲得比重 ，冰點－ 70℃ 到－ 75℃ ，沸點 110℃ 到 118℃ ， PH 值 7－ 8，中性無腐蝕，可作為配制防凍液的母液，利用此母液進行復配，以調制不同型號不同標準不同行業(yè)使用的防凍液產品。 制備葡萄糖基防凍液的反應機理 葡萄糖分子末端醛基（及其結構）被氫還原為醇羥基，一般認為是山梨糖醇，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；分子內直接加氫，還原生成部分山梨醇，冰點為 ―24 ℃ （含 70%山梨醇的水溶液冰點只能達到－ 15℃ 左右，一般－ 10℃ 以內即難以從包裝桶中倒出）。 已知葡萄糖加氫反應除影響糖結構醛基外，也應注意到糖分子中羥基也可受到加氫影響，形成脫氧糖，故存在另一種加氫反應模式。 如果氫化完全 , 則理論上不存在氧化聚合，故轉移氫化生成的具有部分山梨醇結構及含有亞甲基結構的多元醇，可考慮為抗凍成分，實際上機制可能更復雜，尚需要更進一步的分析確證。 生物質基 防凍液制備過程 按配比，向帶有加熱控溫、攪拌裝置的反應釜中加入質量濃度為 % 的葡萄糖或淀粉水溶液，質量濃度為 %的甲酸鈉溶液，催化劑醋酸鎳，相轉移催化劑，+ H2O R1 HCOH (HCOH)3 R2 [2H] R1 HCH (CHOH)3 R2 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 7 再加入熱穩(wěn)定劑，抗氧化劑，攪拌，在 90110℃ 下反應 24 小時，降溫到 30℃ ，經離子交換后，制得一種生物質基防凍液母液，它是微紅色透明的液體，冰點為7075℃ 。 冰點凝點測試儀 ：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。 . 利用冰點測定儀檢測產物的冰點的變化。 利用酸堿滴定測定反應體系的酸值。 利用銹蝕測試儀測定產物及所配制的防凍液對金屬的腐蝕情況。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；對其它原料也進行了初步實驗，也獲得了成功，目前沒有進行系統(tǒng)的實驗研究工作，所制備的生物質基防凍液母液質量及冰點、沸點目前還不如葡萄糖原料所得產品的高，所以目前首先選擇葡萄糖或淀粉為基礎原料。易于運輸儲存，無易燃易爆危險，價格及資 源較為豐富。 表 4 不同催化劑對產物冰點的影響 催化劑種類 反應溫度 /℃ 反應時間 /h 檢測冰點 /℃ 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 相轉移催化劑的選擇 PPG200、 PPG400、 PPG600 和季銨鹽均可用作反應的相轉移劑，從反應的實際情況看， PPG400 的使用效果更好些。 相轉移劑的種類 反應時間 /h 反 應 現(xiàn) 象 冰點 PPG200 少量黑色聚合物、粘度中等 50 PPG400 無黑色聚合物、液體色澤透亮 70 PPG600 有較多黑色聚合物、液體粘稠 35 PEG400 有較多黑色聚合物、液體粘稠 35 長春工業(yè)大學學士畢業(yè)論文 10 用金屬銹蝕儀測定了防凍液母液對金屬的腐蝕情況（見表 6），實驗結果表明：性能完全符合并高于國家標準的要求。1 0 高于國家標準 2 黃 銅 177。10 高于國家標準 4 鑄 鐵 177。30 符合國家標準 6 鑄 鋁 177。10，黃銅 177。10，鑄鐵 177。30，鑄鋁 177。 中試結果數(shù)據(jù)分析 優(yōu)化的中試工藝條件 經反復的中試條件試驗研究，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量的 ~%；（ 3）相轉移劑為 PPG400，其用量為原料質量的 %（ 4）抗氧劑為對硝基苯酚、吩噻嗪或 4010NA，用量為原料質量的 %（ 5）助劑甲酸鈉用量為原料質量的 %。具體結果見下表 8 和 表 9 。m3 1068~1088 1072 符合標準 4 冰點 ℃ 不高于－ － （未凝） 符合標準 5 沸點 ℃