年產(chǎn)1萬噸生物質(zhì)基防凍液的生產(chǎn)工廠的工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、中文摘要針對(duì)目前我國(guó)防凍液緊缺以及防凍液的質(zhì)量不能滿足現(xiàn)實(shí)的要求等問題，本設(shè)計(jì)提出基于以葡萄糖為原料經(jīng)加氫制備的產(chǎn)物為基礎(chǔ)來生產(chǎn)生物質(zhì)基防凍液， 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了年產(chǎn)一萬噸生物質(zhì)基防凍液的生產(chǎn)工廠的工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)包括生物質(zhì)基產(chǎn)品的介紹，防凍液的配置原理，工廠內(nèi)的能量衡算，物料衡算，反應(yīng)釜的計(jì)算與選型，離子交換器的計(jì)算與選型，確定了反應(yīng)釜的體積為7.65m3 ，離子交換器中陽樹脂高度和陰樹脂高度。并且介紹了工廠的整體布局原則以及車間設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，繪制了車間布置圖，工藝流程圖，反應(yīng)釜裝配圖。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)abstractnowadays, our countr

2、y faces the problems of shortage of antifreezer and the poor quality of antifreezer. in order to solve these problems, the thesis is based on the principle of the glucose as raw material to generate biomass-based antifreezer with the reaction of hydrogenation. the thesis is something about a factory

3、 process design of an annual output of ten thousand tons of antifreezer.the thesis includes the introduction of biomass-based products ，the principle of the preparation of antifreezer, the energy calculation of factory, the material balance calculations, the calculation and selection of the reactor,

4、 the calculation and selection of ion exchanger. finally i determine the volume of the reactor for 7.65 m3 and the height of cationic resin and anion resin that filled in the ion exchanger .and then the thesis introduces the principle and the overall layout of the workshop design and in the thesis i

5、 draw the workshop layout and process diagram, the reactor assembly drawing.key words: antifreeze the reactor ion exchanger workshop layout process design 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材

6、料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外

7、，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄第一章 文章的綜述11.1 選題的

8、背景11.2 生物質(zhì)基產(chǎn)品的工業(yè)意義21.3設(shè)計(jì)依據(jù)的技術(shù)說明：51.3.1 生物質(zhì)基防凍液母液的生產(chǎn)原理61.3.2 制備葡萄糖基防凍液的反應(yīng)機(jī)理61.3.3 生物質(zhì)基防凍液制備過程61.3.4 主要原料性質(zhì)及來源71.3.5主要實(shí)驗(yàn)裝置81.3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論81.4 中試制備過程111.5 中試結(jié)果數(shù)據(jù)分析111.5.1 優(yōu)化的中試工藝條件111.5.2 中試產(chǎn)品的質(zhì)量111.5.3由中試產(chǎn)品配制的防凍液的技術(shù)指標(biāo)：11第2章 生產(chǎn)基防凍液的工藝流程132.1 工藝流程中的步驟132.2工藝流程圖14第3章 物料衡算153.1計(jì)算根據(jù)153.2 計(jì)算基準(zhǔn)153.3 反應(yīng)釜中的混合物的

9、密度計(jì)算16第4章 熱量衡算174.1 熱量衡算總方程式17第5章 反應(yīng)釜的設(shè)計(jì)195.1總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)195.2 罐體幾何尺寸的計(jì)算195.3夾套幾何尺寸的計(jì)算205.4 夾套反應(yīng)釜的強(qiáng)度計(jì)算215.5 攪拌器的選型和計(jì)算225.6 反應(yīng)釜的傳動(dòng)裝置245.6.1常用的電機(jī)245.6.2電機(jī)功率的計(jì)算245.6.3減速器的計(jì)算和選型255.6.4凸緣法蘭255.6.5安裝底蓋255.6.6 機(jī)架與聯(lián)軸器255.6.7 反應(yīng)釜的軸封裝置265.7 反應(yīng)釜的其他附件265.7.1 支座265.7.2 人孔和手孔265.7.3 設(shè)備接口與視鏡265.8主要數(shù)據(jù)得計(jì)算結(jié)果一覽表27第6章 離子交換器

10、的選型296.1 工作原理296.2 計(jì)算過程296.2.1再生離子的酸堿量消耗量306.2.2進(jìn)酸堿管徑的計(jì)算316.2.3 筒體高度的計(jì)算31第7章 防凍液的配置及設(shè)備設(shè)計(jì)327.1配置說明327.2 配置流程327.3混合槽的設(shè)計(jì)327.3.1 槽體的尺寸設(shè)計(jì)327.3.2攪拌器的設(shè)計(jì)32第8章 工廠車間平面布置設(shè)計(jì)348.1化工車間布置原則348.2車間布置設(shè)計(jì)的程序348.3平面布置的基本思路35第9章 設(shè)計(jì)總結(jié)36致謝37參考文獻(xiàn)38第一章 文章的綜述1.1 選題的背景隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)人均生活水平正在逐年的提高。這樣而來，中國(guó)私家車也越來越普遍。因此，汽車行業(yè)也蓬勃發(fā)展，可

11、是對(duì)于汽車至關(guān)重要的發(fā)動(dòng)機(jī)卻因?yàn)槔鋬鲆旱娜鄙俣艿较拗?。本章設(shè)計(jì)書主要是用新工藝解決原來生產(chǎn)冷凍液的缺點(diǎn)以及制備年產(chǎn)萬噸的防凍液。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(dòng)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。圖1防凍液隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求也越來越高，不僅要求防凍液具有較低的冰點(diǎn)和較高的沸點(diǎn)，還應(yīng)具有較好的金屬防腐性、防氣蝕性、防結(jié)垢性，以及對(duì)環(huán)境污染小或不污染環(huán)境，且有較長(zhǎng)的使用壽命等等方面的綜合性能。 各國(guó)對(duì)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。一些先進(jìn)國(guó)家的防凍液普及率達(dá)到了100 %。國(guó)

12、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(jià)格較高，一般用于進(jìn)口車輛。雖然近年來國(guó)產(chǎn)防凍液生產(chǎn)增長(zhǎng)很快，但不少產(chǎn)品由于缺乏嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)和統(tǒng)一的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。為此，必須吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)的實(shí)際，開發(fā)生產(chǎn)多功能的高效防凍液來滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。目前，世界各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的防凍液生產(chǎn)95%以上采用乙二醇為主要原料，乙二醇是礦物質(zhì)石油的衍生物，資源緊缺不可再生。我國(guó)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(guó)乙二醇年產(chǎn)量不足180萬噸，70%甚至80%以上被動(dòng)的依賴進(jìn)口，用乙二醇生產(chǎn)防凍液與基礎(chǔ)工業(yè)爭(zhēng)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

13、車裝車只好依賴進(jìn)口。這種情況說明用乙二醇為原料生產(chǎn)防凍液已經(jīng)難以適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的需求。世界各國(guó)也都存在同樣的問題?，F(xiàn)存防凍液生產(chǎn)方式存在許多缺點(diǎn)和不足：（1）乙二醇是石油產(chǎn)品的衍生品，屬于不能再生的稀缺資源，不能持續(xù)發(fā)展；乙二醇用途廣泛，是化工工業(yè)合成的主要原料，用在防凍液產(chǎn)品上是一種資源的損失浪費(fèi)和無奈之舉；乙二醇有毒，人若誤服體重千分之一的量即可致死，需加人工警示色素；乙二醇不易分解，廢棄防凍液排放后污染環(huán)境；乙二醇價(jià)格隨國(guó)際油價(jià)變動(dòng)波動(dòng)劇烈，用乙二醇生產(chǎn)防凍液利潤(rùn)較低，直接影響防凍液產(chǎn)量和市場(chǎng)穩(wěn)定，造成假冒偽劣橫行，為產(chǎn)品質(zhì)量低下的重災(zāi)區(qū)。行業(yè)專家統(tǒng)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障一半多來自冷卻防凍系

14、統(tǒng)，原因是防凍液質(zhì)量差，造成發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不正常，耗油增大，動(dòng)力不達(dá)標(biāo)，浪費(fèi)能源，也使發(fā)動(dòng)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。（2）其冰點(diǎn)隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在60%以下時(shí)，水溶液中乙二醇濃度升高冰點(diǎn)降低，但濃度超過60%后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點(diǎn)呈上升趨勢(shì)，粘度也會(huì)隨著濃度的升高而升高。當(dāng)濃度達(dá)到99,9%時(shí)，其冰點(diǎn)上升至-13.2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。 3，乙二醇本身是相對(duì)活躍的物質(zhì)，容易聚合成高分子聚合物，進(jìn)一步氧化成聚合物有機(jī)酸（通常所說的油泥），形成十分粘重的物質(zhì)，沉積后容易結(jié)垢；

15、另乙二醇與氧氣反應(yīng)，生成微量的甲酸和乙酸 當(dāng)然現(xiàn)行的防凍液還有丙三醇型防凍液，丙三醇型防凍液采用丙三醇與軟水按不同比例混合而成。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。丙三醇型防凍液的缺點(diǎn)是冷卻降溫效能低、甘油配比大，使用成本較高。有鑒于此，那些需要良好保障條件的高檔汽車，都會(huì)青睞丙三醇型防凍液。鑒于此，亟需找到一種乙二醇以及丙三醇為原料的替代品，標(biāo)準(zhǔn)是：資源豐富可持續(xù)使用；價(jià)格低廉經(jīng)濟(jì)性好；制備工藝簡(jiǎn)捷容易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量及性能更能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)及其它行業(yè)的不同需要。1.2 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

16、物。以其為原料生產(chǎn)環(huán)境友好的化工產(chǎn)品和綠色能源是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生物產(chǎn)品及綠色能源問題已經(jīng)成為世界科技領(lǐng)域的前沿。生物基產(chǎn)品主要有：沼氣、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料、防凍劑。作為研究對(duì)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)基化工產(chǎn)品及綠色能源問題已經(jīng)逐步成為世界科技發(fā)展領(lǐng)域的前沿。轉(zhuǎn)化儲(chǔ)藏于動(dòng)植物體的能量和生命物質(zhì)是人類獲取能量和營(yíng)養(yǎng)的來源，農(nóng)業(yè)向來是專門從事動(dòng)植物生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)。而與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)不同之處在于，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)則是利用現(xiàn)代生物或者是化學(xué)科技將農(nóng)作物秸稈、家禽以及家畜糞便等各種生物質(zhì)原材料加工生

17、產(chǎn)出種類繁多的清潔能源產(chǎn)品等生物基產(chǎn)品。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。甚至可以解決環(huán)境污染。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，根據(jù)中國(guó)能源網(wǎng)查得的數(shù)據(jù)如下(1)農(nóng)林廢棄物包括農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物。農(nóng)業(yè)廢棄物指的是農(nóng)作物收獲時(shí)農(nóng)田中產(chǎn)生的殘余物，可以利用的有谷物、根莖作物和甘蔗殘余物等。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(shí)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(shí)產(chǎn)生的廢物。農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生的方式和量隨產(chǎn)生的地點(diǎn)的不同而不同，對(duì)應(yīng)于收獲量的殘余物產(chǎn)生比率，米為140%、麥為130%、玉米為100%、

18、根莖作物為40%。世界上產(chǎn)生的農(nóng)林廢棄物總共約為30億噸，米的殘余物最多，約為8.36億噸。此外，根莖作物殘余物為2.72億噸，麥殘余物為7.54億噸，玉米殘余物為5.91億噸。世界原木料的生產(chǎn)量為32.75108m3，其中15.26108m3為工業(yè)用途。現(xiàn)在和將來每年在生產(chǎn)和廢棄物時(shí)也可能產(chǎn)生相同程度的廢料量。世界上的木質(zhì)廢棄物的產(chǎn)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(guān)聯(lián)的，針對(duì)由于木材的經(jīng)久耐用造成的碳元素儲(chǔ)量變化，有的締約國(guó)已經(jīng)采取行動(dòng)公布其數(shù)據(jù)，從而有可能逐漸了解相應(yīng)木質(zhì)廢料現(xiàn)狀。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

19、進(jìn)對(duì)木材等生物質(zhì)能源的利用達(dá)到總資源的30%的倡議。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)。 表 1 九大作物的秸稈產(chǎn)量及產(chǎn)熱量農(nóng)作物作物產(chǎn)量/t谷草比秸稈量/t折標(biāo)煤系數(shù)折標(biāo)煤量/t稻谷186031:0.623115900.4294972小麥109301:1.366149300.57465玉米152301:2304600.52916113雜糧8691:18690.5435豆類17201:1.525800.5431401薯類28081:0.514040.486682油料25691:251370.5292718棉花7621:322870.5431242甘蔗112951:0.1

20、11300.441498(2)、有機(jī)污水有機(jī)污水指的是豐富有機(jī)物質(zhì)的排放廢水，其中包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及生活污水等。由于清潔、高效、可再生等突出特點(diǎn)，氫氣作為能源日益受到人們的重視。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。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(jià)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，降低它的生產(chǎn)成本。利用混合菌種產(chǎn)氫技術(shù)逐步成熟，并取得了較大成果。(3)、禽畜糞便禽畜糞便也是一種重要的生物質(zhì)能源。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。中國(guó)主要的禽畜是雞

21、、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。根據(jù)計(jì)算，目前我國(guó)禽畜糞便資源總量約8.5億噸，折合7840多萬噸標(biāo)煤，其中牛糞5.78億噸，4890萬噸標(biāo)煤，豬糞2.59億噸，2230萬噸標(biāo)煤，雞糞0.14億噸，717萬噸標(biāo)煤。在糞便資源中，大中型養(yǎng)殖場(chǎng)的糞便是更便于集中開發(fā)、規(guī)?；玫?。我國(guó)目前大中型牛、豬、雞場(chǎng)約6000多家，每天排出糞尿及沖洗污水80多萬噸，全國(guó)每年糞便污水資源量1.6億噸，折合1157.5萬噸標(biāo)煤。 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

22、收集量/萬t干物質(zhì)含量%折標(biāo)煤系數(shù)折煤量/萬t牛500365207.310595773430.646406180.4713934.2豬5015040.65650833905133905200.4922909肉雞1.5600.10.00672643843590.62615800.6431345蛋雞1.53650.10.036524804890540.65432800.64372794(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(guó)城鎮(zhèn)垃圾的產(chǎn)生量和堆積量逐年增加。1991和1995年，全國(guó)工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量分別為5.88億噸和6.45億噸，同期城鎮(zhèn)生活垃圾量以每年10%左右的速度遞增。

23、1995年中國(guó)城市總數(shù)達(dá)640座，垃圾清運(yùn)量10750萬噸。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。中國(guó)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(shì)，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。目前中國(guó)城鎮(zhèn)垃圾熱值在4.18兆焦/千克(1000千卡/千克)左右。目前生物基所具有的產(chǎn)品有沼氣，生產(chǎn)生物柴油，乙醇，以及四氫呋喃等一列的化學(xué)有化工產(chǎn)品。 根據(jù)我國(guó)生物質(zhì)資源特點(diǎn)和技術(shù)潛在優(yōu)勢(shì)，可以

24、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。如能利用全國(guó)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(shí)建設(shè)約1000個(gè)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(gè)大慶（年產(chǎn)石油4800萬噸）。 根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)資源特點(diǎn)，可建設(shè)以甜高粱和林區(qū)廢棄物為主體的東北綠色油田、以旱生灌草和甜高粱為主體的西北綠色油田、以甜高粱為主體的華北綠色油田、以麻瘋樹和甜高粱為主體的西南綠色油田，以及以多種木本和草本能源植物為主體的東南綠色油田 在生物質(zhì)生物利用過程中，國(guó)際公認(rèn)的3個(gè)需要解決的重大技術(shù)問題是

25、：克服木質(zhì)纖維素分子對(duì)生物轉(zhuǎn)化的抗性，將大分子多糖降解為可發(fā)酵糖；通過微生物代謝工程和基因工程研究，由可發(fā)酵糖進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化；簡(jiǎn)捷、高效的下游過程技術(shù)產(chǎn)物分離。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(shù)屏障。盡管我國(guó)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(shì)。上述三方面的技術(shù)突破，將使我國(guó)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(jìng)爭(zhēng)的經(jīng)濟(jì)性。 我國(guó)自行培育的甜高粱、麻風(fēng)樹等優(yōu)良能源植物，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新木質(zhì)纖維素水解技術(shù)、和燃料乙醇、生物柴油、生物基塑料生產(chǎn)技術(shù)，可建設(shè)相

26、當(dāng)于一個(gè)大慶的年產(chǎn)5000萬噸“綠色油田”。 中石化公司副總裁曹湘洪院士分析了我國(guó)石油產(chǎn)需的突出矛盾，農(nóng)林生物質(zhì)豐富的資源潛力和國(guó)外利用生物質(zhì)生產(chǎn)車用燃料和化工產(chǎn)品的現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)，提出我國(guó)應(yīng)實(shí)施“政府推動(dòng)、企業(yè)參與、選準(zhǔn)目標(biāo)、企學(xué)研結(jié)合，著力提高經(jīng)濟(jì)性，適時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)化”的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略，宜在車用乙醇燃料和乙醇下游產(chǎn)品開發(fā)、生物柴油、聚乳酸樹脂、1，3-丙二醇等四個(gè)方面重點(diǎn)突破。數(shù)字表明，生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)前景樂觀。美國(guó)計(jì)劃到2010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0.5%提高到4%；2004年歐洲的生物柴油年產(chǎn)量已達(dá)214萬噸; 日本盡管生物質(zhì)資源匱乏，但

27、在生物質(zhì)利用技術(shù)研究方面所取得的專利已占世界的52%，其中生物能源領(lǐng)域的專利占了81%。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)的技術(shù)說明：總反應(yīng)式： c6h12o6+nacooh 催化劑 c6h13o6+naooccoona1.3.1 生物質(zhì)基防凍液母液的生產(chǎn)原理采用生物質(zhì)基單糖為原料，在催化劑、相轉(zhuǎn)移劑、氫轉(zhuǎn)移劑及抗氧劑等，用在常壓、低溫下進(jìn)行氫轉(zhuǎn)移催化轉(zhuǎn)化，制備出紅色透明略帶香氣的液體，經(jīng)離子交換處理后，獲得比重1.12，冰點(diǎn)70到75，沸點(diǎn)110到118，ph值78，中性無腐蝕，可作為配制防凍液的母液，利用此母液進(jìn)行復(fù)配，以調(diào)制不同型號(hào)不同標(biāo)準(zhǔn)不同行業(yè)使用的防凍液產(chǎn)品?；蜃鳛槿谘?、融冰劑及用作國(guó)防軍工行業(yè)中特殊

28、標(biāo)準(zhǔn)防凍劑使用。1.3.2 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）。但我們通過氫轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)生成的物質(zhì)經(jīng)測(cè)試，冰點(diǎn)達(dá)到75，故能滿足高級(jí)防凍液生產(chǎn)的需求。已知葡萄糖加氫反應(yīng)除影響糖結(jié)構(gòu)醛基外，也應(yīng)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(yīng)模式。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

29、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：+ h2or1hcoh(hcoh)3 r22hr1hch(choh)3 r2整個(gè)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r1、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)。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。本項(xiàng)目發(fā)明的常壓低溫氫轉(zhuǎn)移催化氫解技術(shù)，對(duì)比玉米加工生產(chǎn)多元醇普遍使用的高壓反應(yīng)加氫的技術(shù)，有著明顯的優(yōu)勢(shì)：主要體現(xiàn)在設(shè)備投

30、資少，工藝簡(jiǎn)捷容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)施過程安全，不存在易燃易爆危險(xiǎn)，生產(chǎn)成本低。1.3.3 生物質(zhì)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(yīng)釜中加入質(zhì)量濃度為45.0% 的葡萄糖或淀粉水溶液，質(zhì)量濃度為35.0%的甲酸鈉溶液，催化劑醋酸鎳，相轉(zhuǎn)移催化劑，再加入熱穩(wěn)定劑，抗氧化劑，攪拌，在90-110下反應(yīng)2-4小時(shí)，降溫到30，經(jīng)離子交換后，制得一種生物質(zhì)基防凍液母液，它是微紅色透明的液體，冰點(diǎn)為-70-75。1.3.4 主要原料性質(zhì)及來源表3原料規(guī)格及來源序號(hào)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(jí)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(zhǎng)

31、春糖業(yè)公司2淀粉(c6h1005)n工業(yè)一級(jí) 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(zhǎng)春淀粉公司3甲酸鈉（chnao2）工業(yè)一級(jí)98.5%白色結(jié)晶溶于水吸潮對(duì)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(jí)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）2ni2h2o優(yōu)純級(jí)gr98%綠色晶體溶于水，未顯示對(duì)人體有害和危險(xiǎn)性北京中遠(yuǎn)化工有限公司6ppg200、ppg400、ppg600工業(yè)優(yōu)級(jí)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99

32、.8%無色或微黃結(jié)晶芳香甘甜味動(dòng)物毒性鼠神經(jīng)略刺激上?？婆d生化科技有限公司8聚乙二醇400ho(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mmac12h18o 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1.3.5主要實(shí)驗(yàn)裝置76-1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。冰點(diǎn)凝點(diǎn)測(cè)試儀：吉林吉分儀器有限公司、測(cè)試范圍到075銹蝕測(cè)試儀：吉林吉分儀器有限公司，測(cè)紅銅、黃銅、鑄鋁、焊錫、鑄鐵、鋼在防凍液中的銹蝕

33、。ph測(cè)試儀： 北京科達(dá)儀器公司糖度測(cè)試儀：北京中遠(yuǎn)科技儀器有限公司粘度檢測(cè)儀：上海地學(xué)儀器研究所比重計(jì)：廈門群隆儀器有限公司 分析方法：利用糖度儀測(cè)定反應(yīng)過程中糖度的變化。.利用冰點(diǎn)測(cè)定儀檢測(cè)產(chǎn)物的冰點(diǎn)的變化。利用溫度計(jì)測(cè)定產(chǎn)物的沸點(diǎn)。利用酸堿滴定測(cè)定反應(yīng)體系的酸值。利用比重計(jì)測(cè)定母液的比重。利用銹蝕測(cè)試儀測(cè)定產(chǎn)物及所配制的防凍液對(duì)金屬的腐蝕情況。1.3.6 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。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

34、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(duì)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。 助劑原料選擇甲酸鈉；分子式hcoona，白色結(jié)晶粉末，物化性質(zhì)：密度1.429g/cm3熔點(diǎn)253（分解溫度），溶于水，能溶于乙醇，無毒無腐蝕，有還原性。易于運(yùn)輸儲(chǔ)存，無易燃易爆危險(xiǎn)，價(jià)格及資源較為豐富。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(shí)，反應(yīng)得

35、到的產(chǎn)物的冰點(diǎn)最高，達(dá)到-75。表4 不同催化劑對(duì)產(chǎn)物冰點(diǎn)的影響催化劑種類反應(yīng)溫度/反應(yīng)時(shí)間/h檢測(cè)冰點(diǎn)/醋酸鎳105-1102.0-75甲酸鎳105-1104.0-50檸檬酸鎳105-1104.0-35乙酰丙酮鎳105-1104.0-35反應(yīng)條件：葡萄糖100g，50%甲酸鈉溶液：50 g ， ppg-400：1.5 g 抗氧劑4010-na：0.5 g 催化劑的加入量為：0.6 g3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。表5 不同相轉(zhuǎn)移劑對(duì)反應(yīng)過程的影響相轉(zhuǎn)移劑的種類反應(yīng)時(shí)間/h反 應(yīng) 現(xiàn)

36、 象冰點(diǎn)ppg-2002.0少量黑色聚合物、粘度中等-50ppg-4002.0無黑色聚合物、液體色澤透亮-70ppg-6002.0有較多黑色聚合物、液體粘稠-35peg-4002.0有較多黑色聚合物、液體粘稠-35反應(yīng)條件：淀粉100 g，50%甲酸鈉溶液：50 g ， 相轉(zhuǎn)移劑：1.5 g 抗氧劑4010-na：0.5 g，催化劑醋酸鎳的加入量為：0.6 g，反應(yīng)溫度105-110.4 抗氧化劑的篩選抗氧劑選用4 010na .吩噻嗪或硝基苯酚等。用金屬銹蝕儀測(cè)定了防凍液母液對(duì)金屬的腐蝕情況（見表6），實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：性能完全符合并高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。 表6 防凍液母液對(duì)金屬銹蝕檢驗(yàn)結(jié)果序號(hào)檢

37、驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)結(jié)果單項(xiàng)結(jié)論1紫 銅102.3高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2黃 銅101.0高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3鋼103.0高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4鑄 鐵108.6符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5焊 錫3027.1符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6鑄 鋁3020符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5產(chǎn)品的冰點(diǎn)曲線按不同比例向母液中添加純凈水，并進(jìn)行冰點(diǎn)和沸點(diǎn)測(cè)試，根據(jù)冰點(diǎn)及沸點(diǎn)檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得冰點(diǎn)-濃度關(guān)系曲線如圖： 圖2 母液的濃度與冰點(diǎn)的關(guān)系曲線防凍液母液的產(chǎn)品指標(biāo)：外 觀：深紅色透明液體ph值：7 - 9冰 點(diǎn)：-75 沸 點(diǎn): 118 比 重: 1.196 由母液配制防凍液的實(shí)驗(yàn)過程及產(chǎn)品檢驗(yàn)將生物質(zhì)基防凍液母液按比例加入凈軟水，再加入一定比例防銹劑、緩蝕劑、消泡劑等助劑，制成生

38、物質(zhì)基防凍液產(chǎn)品，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)指標(biāo)見表7： 表7防凍液母液與水配比對(duì)產(chǎn)物的性質(zhì)對(duì)的影響水/液比例助劑添加量/%外觀(比重)ph值冰點(diǎn)/沸點(diǎn)/銹蝕情況（標(biāo)準(zhǔn)：紫銅10，黃銅10，鋼10，鑄鐵10，焊錫30，鑄鋁30）30/700.01深紅(1.18)7- 9-75118紫銅1.2，黃銅0.4，鋼1.0，鐵7.0，焊錫25.0，鑄鋁1340/600.02棕紅(1.16)7- 9-63115紫銅1.8，黃銅0.7，鋼2.0，鐵8.0，焊錫26.1，鑄鋁1750/500.03橙紅(1.14)7- 9-51112紫銅2.3，黃銅1.0，鋼3.0，鐵8.6，焊錫27.1，鑄鋁2060/400.04橙黃(1.

39、12)7- 9-39110紫銅2.8，黃銅2.0，鋼4.0，鐵9.0，焊錫28.1，鑄鋁2270/300.05黃色(1.10)7-9-28108紫銅3.2，黃銅3.0，鋼5.0，鐵9.4，焊錫29.1，鑄鋁241.4 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50-90r.p.m，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(shí)加入催化劑187 g，相轉(zhuǎn)移劑400 g，恒溫反應(yīng)2小時(shí)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。1.5 中試結(jié)果數(shù)據(jù)分析1.5.1 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

40、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0.60.80%；（3）相轉(zhuǎn)移劑為ppg-400，其用量為原料質(zhì)量的1.5%（4）抗氧劑為對(duì)硝基苯酚、吩噻嗪或4010-na，用量為原料質(zhì)量的0.40-0.60%（5）助劑甲酸鈉用量為原料質(zhì)量的27.49-76.60 %。反應(yīng)溫度：105 110 ，反應(yīng)時(shí)間：2.0h， 所得產(chǎn)物的冰點(diǎn)為-70-75 1.5.2 中試產(chǎn)品的質(zhì)量 最佳中試條件下獲得的防凍液母液的產(chǎn)品指標(biāo)： 外觀：深紅色透明液體 ph值：8.0 冰 點(diǎn)：-75 沸 點(diǎn): 118 比 重: 1.191.5.3由中試產(chǎn)品配制的防凍液的技術(shù)指標(biāo)：將中試生產(chǎn)的防

41、凍液母液，按照配方和工藝制備的防凍液經(jīng)吉林省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院檢驗(yàn)，防凍液產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和性能完全符合sh0521-1999防凍液國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。具體結(jié)果見下表8和 表9 。表 8 防凍液的技術(shù)指標(biāo)表序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)結(jié)果單項(xiàng)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）kgm-3106810881072符合標(biāo)準(zhǔn)4冰點(diǎn)不高于40.040.0（未凝）符合標(biāo)準(zhǔn)5沸點(diǎn) 不低于107.5108.5符合標(biāo)準(zhǔn)6ph值7.5 11.08.0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 片-1）序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求檢驗(yàn)結(jié)果單項(xiàng)結(jié)論1紫 銅102.3符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2黃

42、銅101.0符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3鋼103.0符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4鑄 鐵108.6符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5焊 錫3027.1符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)6鑄 鋁3020符合國(guó)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(shì)日益明顯。加上生物基產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，一個(gè)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(chǎng)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)。雖然利用生物質(zhì)(主要是廢棄物)生產(chǎn)生物基產(chǎn)品依舊存在著許多的問題，但是生物基產(chǎn)品具有其他能源所不可相提并論的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。相信在未來的發(fā)展中會(huì)取得驕人的成果。 第2章 生產(chǎn)基防凍液的工藝流程 2.1 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

43、后往槽中加水，攪拌使葡萄糖完全溶于水中，測(cè)定葡萄糖的一些性質(zhì)。然后用同樣的方法配置出30%的甲酸鈉水溶液，測(cè)定甲酸鈉的相關(guān)性質(zhì)。2. 加熱裝置，選擇用飽和蒸汽來加熱反應(yīng)釜，為反應(yīng)裝備提供能量。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)。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(gè)反應(yīng)釜中加入另一種物質(zhì)即30%的甲酸鈉溶液。繼續(xù)攪拌加熱使溫度上升到110攝氏度，此時(shí)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。反應(yīng)進(jìn)行兩小時(shí)后

44、，反應(yīng)完成，往反應(yīng)釜中加入冷卻水，冷卻產(chǎn)物到25攝氏度，放出反應(yīng)釜中的物料進(jìn)入到過濾機(jī)中進(jìn)行過濾，然后重復(fù)前面的過程準(zhǔn)備第二次的反應(yīng)。4. 經(jīng)過過濾的產(chǎn)物存放在中間的儲(chǔ)藏槽中準(zhǔn)備進(jìn)行下一步離子交換過程。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。當(dāng)運(yùn)行到了每個(gè)周期的終點(diǎn)時(shí)，離子交換樹脂會(huì)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(duì)離子交換樹脂進(jìn)行還原在生。當(dāng)混合離子交換器超過了一定的電導(dǎo)率就要進(jìn)行再生過程。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

45、部進(jìn)入上部排出，對(duì)混床進(jìn)行反洗分程。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。排水口不能帶有正常顆粒的樹脂為準(zhǔn)。一般情況下可以由視鏡處看到樹脂分層（陰樹脂在上層）為止。操作時(shí)間一般要在30分鐘左右。第二個(gè)過程為進(jìn)堿液過程。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。進(jìn)堿液過程保持45分鐘為適宜。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

46、出。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。進(jìn)酸液的過程也保持45分鐘。進(jìn)酸完成后關(guān)閉進(jìn)酸閥，酸噴射器和閥6.6. 置換過程。關(guān)閉溶酸和溶堿閥，有酸液和堿液噴射閥同時(shí)送水，打開閥9和閥6供水從中部排出，對(duì)樹脂進(jìn)行置換。用ph試紙測(cè)試中排出水中性為置換合格。7. 混合過程。打開閥5，將交換器內(nèi)的水排放至樹脂層以上300mm處，關(guān)閉排放閥，用壓縮空氣將陰離子樹脂和陽離子樹脂充分混合，約為5分鐘。8. 正洗過程 正洗過程同運(yùn)行過程一樣，初級(jí)純水閥從閥一進(jìn)入，從閥2排出。水從上而下通過交換樹脂層進(jìn)入，然后進(jìn)行清

47、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。操作時(shí)間約為15分鐘左右。混床出水ph值的控制通過氨水計(jì)量泵加入純氨水來實(shí)現(xiàn)。將10%左右的氨水加入氨水儲(chǔ)槽，開計(jì)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。9. 回收系統(tǒng)。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。其中還有來自過濾過程中的雜質(zhì)都要經(jīng)過廢水處理之后。10. 配液過程。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。2.2工藝流程圖具體的工藝流程圖見圖見下，加入50%的葡萄糖

48、加入30%甲酸鈉溶液 加入催化劑反應(yīng)釜反應(yīng)釜反應(yīng)釜 加熱到90 加熱到110 防凍液母液離子交換器過濾機(jī)反應(yīng)兩小時(shí) 濾液 脫鹽液體 混合液 加入相關(guān)助劑 混合槽 濾渣 交換廢液 回收處理設(shè)備回收處理設(shè)備工業(yè)產(chǎn)品 第3章 物料衡算3.1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 90110 葡萄糖轉(zhuǎn)化率為 100%葡萄糖的相對(duì)分子質(zhì)量 180 甲酸鈉的相對(duì)分子質(zhì)量 68加氫產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量 182 草酸鈉的相對(duì)分子質(zhì)量 134對(duì)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(shù)進(jìn) 表示進(jìn)入系

49、統(tǒng)的原料的質(zhì)量/kg其中g(shù)出表示反應(yīng)結(jié)束系統(tǒng)的排出量/kg其中g(shù) 損表示系統(tǒng)的總損失量/kg3.2 計(jì)算基準(zhǔn) 理想反應(yīng)時(shí)間為三小時(shí)每批次，設(shè)年操作時(shí)間為7500小時(shí)反應(yīng)效率按照反應(yīng)釜中100%轉(zhuǎn)化率進(jìn)行計(jì)算?？偡磻?yīng)次數(shù)7500/3=2500次所以每批次產(chǎn)品的產(chǎn)量應(yīng)該為10000噸/2500=4噸=4000kg 考慮在反應(yīng)結(jié)束的處理過程中的損失，假設(shè)損失按應(yīng)得產(chǎn)物量的2%來計(jì)算，那么損失量g 損=4000*2%=80kg。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 1

50、532.8 4080 1510.3如上計(jì)算可以得出理想每小時(shí)投入的葡萄糖量為4057kg，甲酸鈉的量為1532.8kg投入的相催化劑十六烷基三甲基溴化銨的量為：0.0265噸/批次=26.5kg 。 年需要的葡萄糖原料量為 10142500kg年需要的甲酸鈉原料量為 3832000kg年需要的催化劑為 65000kg。計(jì)算含有量已知葡萄糖含有量為50% ，甲酸鈉為30%。所以計(jì)算出總含水量為7633.5 kg。出料產(chǎn)物的量有:加氫產(chǎn)物的量為4000 kg ，草酸鈉為1510.3 kg 。 年出產(chǎn)量加氫產(chǎn)物為 10000000 kg，年出產(chǎn)量草酸鈉為3775000 kg。相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲

51、基溴化銨的量為2.65 kg因?yàn)樗粎⑴c反應(yīng)所以出料的理論含水量為7633.5kg,但是考慮到過程中會(huì)有水分蒸發(fā)出去設(shè)為總水量的1/20。通過計(jì)算可以知道蒸發(fā)量為 7633.5*1/20=381.675 kg最后帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 g進(jìn)=g出 +g 損公式成立，總的物料守恒。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%4057kg4057kg甲酸鈉30%1532.8kg1532.8kg催化劑100%26.5kg26.5kg出料名稱加氫產(chǎn)物4000kg4000kg草酸鈉1510.3kg1510.3kg催化劑26.5kg26.5kg3.3 反應(yīng)釜中的混合物的密度計(jì)算查表知道葡萄糖=1554 kg/m3 ，甲酸鈉=1919 kg/m3， 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50%葡萄糖=0.5*1554 kg/m3+0.5*996 kg/m3=1275kg/m330%甲酸鈉=0.3*1554 kg/m3 +0.7*996 kg/m3=1163.4 kg/m3進(jìn)料混合=127