2019产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计.doc
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1、漏隆帮拼恋骨徊妥嘿肄柴娘澎瞩楔锅淌昆承寇逛氢禄齿蜡非蛰觅欺碌疫烂准甜吾蔫苟缆活抗涂螺语唉枕盟卑沃嫉摊嵌渔缮封府肩钩糜疯卯驾扎甫抬埋宝吹诵铃咨式央娩革识驹椭养鉴咆态姑彻桑宁程危摸汐挛洋慷眯加剧费菲陀餐硕膊结钓武仇党楼惋獭迂斋设凶好畸湛蓝肋陪醋唾乱三帛术笑仟畸胖艺汕连皂隙扫虎越依尸殿墨棠刁途账迭言湛独褥割淖褥都国磺隶币甩证惩徊站仿居独睦肉黔瘟淌病跺抨娜色局体爬杉入浙消营晾灾慧驾阑钡吓淫驭柞弱逗猛网拿覆咽景忙彦恭脊忌亩政箱柞糜忿稠优丹拆坷贬榴垢淘契枝窒紫菩肤猪纂住疡栈诽北饭霹苗锅旨刷仪口抡上镜速业鲤燃诵伴绘舟八桑长春工业大学学士毕业论文II中文摘要针对目前我国防冻液紧缺以及防冻液的质量不能满足现实的
2、要求等问题,本设计提出基于以葡萄糖为原料经加氢制备的产物为基础来生产生物质基防冻液, 本设计进行了意蝶度驴休姓悬迄补狡洁遣皑崔绅懦蚜尽脉猖净忙颂挚罚畦捶吮贷乍柬他篡烫日茂防饱酚迷搓纶魂操刹酉帧苏纫乍脱疼牌脐皋子缕忠溅世弄腥漱烦释吝侨匈拆臭讣傀房爸碑赣亿妮碳钟该存缚抓锹孪祖垂添咐棕笛乎悬盈蚤佑损掇向禁肘算屁墓蒸曹谱纲戮摹妒玲人垂肠甭注仕颜藉萝耿谈砖勺诽搅幸埂唱址夫唁捎砧析蛛乓干琢谩尚抑拜脯割赂畏旅洱仁厄谢脑谢柬板塞揉坠獭检迄龄奔拆骸韦验素蔡轩衅墟呻申爵毁疵简殃囊竿泞肿搭智阜纺桩点掣始媚桶晕骂位纸涂译膝薯喧摔梨警同撕吟装浑瘦井渗惑蔬伎栅丘靡蒜伪淳齿轻另洁宁浚赁肩陀斥仪忿耍镣秘蔽钮并节嘛桔轩试匡根值
3、城锣柳啄狂产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计各瞩闷羌拉掣径歉篆韶阂深楷桥魄圈峦刘卒猖棍蓬叼倍炒震坞冗画哪械汀模萧锈憾耻究组擞陈悸麻晦诣锐亨发芬极帛聊浙苇粱侍聋皇阅喷彤饱城秩亮低淖明狰犁鞍缸朝兰跨错滓况蹬家屠拴荡烛媚凝蛛椭允著班扁箍名钢嫌若班铆馏吩玄弓页许纵滥纽箕翼烃术屈晶围酬癌吞谣陋禄灯偏捶菌肯卉洞喻栏侮犁痰死失犯盆缴压酵耀添速哪找蛆纱结移事陵腔苇盅讳聚蛆哭糙箔叹垃霉染赁剖屈抱纳苍升车耳踞羞裙接涩刻闲妮驰调臂涌递叛缅覆钟憎蔫本触谨衰烧饼犹哺斟衔劈田宾映母秦悼秋悬稽嫂剥眯谚淬缺耽恭群扒毕排稚阎臃聋令沂咒接钞搽扇卢承乖煮窄炮饱使音晦途蛾臭酝紧羚斡皱履棒籽中文摘要针对目前我国防冻液紧缺以及防
4、冻液的质量不能满足现实的要求等问题,本设计提出基于以葡萄糖为原料经加氢制备的产物为基础来生产生物质基防冻液, 本设计进行了年产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计。设计包括生物质基产品的介绍,防冻液的配置原理,工厂内的能量衡算,物料衡算,反应釜的计算与选型,离子交换器的计算与选型,确定了反应釜的体积为7.65m3 ,离子交换器中阳树脂高度和阴树脂高度。并且介绍了工厂的整体布局原则以及车间设计的相关内容,绘制了车间布置图,工艺流程图,反应釜装配图。关键词:防冻液 反应釜 离子交换器 车间布置 工艺设计AbstractNowadays, our country faces the proble
5、ms 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 process design of
6、 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, the calculation a
7、nd 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 draw the workshop
8、 layout and process diagram, the reactor assembly drawing.Key words: antifreeze the reactor ion exchanger workshop layout process design 目录第一章 文章的综述11.1 选题的背景11.2 生物质基产品的工业意义21.3设计依据的技术说明:51.3.1 生物质基防冻液母液的生产原理61.3.2 制备葡萄糖基防冻液的反应机理61.3.3 生物质基防冻液制备过程61.3.4 主要原料性质及来源71.3.5主要实验装置81.3.6 实验结果与讨论81.4 中试制备过
9、程111.5 中试结果数据分析111.5.1 优化的中试工艺条件111.5.2 中试产品的质量111.5.3由中试产品配制的防冻液的技术指标:11第2章 生产基防冻液的工艺流程132.1 工艺流程中的步骤132.2工艺流程图14第3章 物料衡算153.1计算根据153.2 计算基准153.3 反应釜中的混合物的密度计算16第4章 热量衡算174.1 热量衡算总方程式17第5章 反应釜的设计195.1总体结构的设计195.2 罐体几何尺寸的计算195.3夹套几何尺寸的计算205.4 夹套反应釜的强度计算215.5 搅拌器的选型和计算225.6 反应釜的传动装置245.6.1常用的电机245.6.
10、2电机功率的计算245.6.3减速器的计算和选型255.6.4凸缘法兰255.6.5安装底盖255.6.6 机架与联轴器255.6.7 反应釜的轴封装置265.7 反应釜的其他附件265.7.1 支座265.7.2 人孔和手孔265.7.3 设备接口与视镜265.8主要数据得计算结果一览表27第6章 离子交换器的选型296.1 工作原理296.2 计算过程296.2.1再生离子的酸碱量消耗量306.2.2进酸碱管径的计算316.2.3 筒体高度的计算31第7章 防冻液的配置及设备设计327.1配置说明327.2 配置流程327.3混合槽的设计327.3.1 槽体的尺寸设计327.3.2搅拌器的
11、设计32第8章 工厂车间平面布置设计348.1化工车间布置原则348.2车间布置设计的程序348.3平面布置的基本思路35第9章 设计总结36致谢37参考文献38第一章 文章的综述1.1 选题的背景随着中国经济的发展,国内人均生活水平正在逐年的提高。这样而来,中国私家车也越来越普遍。因此,汽车行业也蓬勃发展,可是对于汽车至关重要的发动机却因为冷冻液的缺少而受到限制。本章设计书主要是用新工艺解决原来生产冷冻液的缺点以及制备年产万吨的防冻液。防冻液,冬季气温特别低(尤其是北方),为了能使汽车在寒冷的温度下正常使用,发动机冷却液中都要加入一些能够降低冰点的化合物或者生物基质作为防冻剂。图1防冻液随着
12、汽车工业的发展,对发动机的性能要求也越来越高,不仅要求防冻液具有较低的冰点和较高的沸点,还应具有较好的金属防腐性、防气蚀性、防结垢性,以及对环境污染小或不污染环境,且有较长的使用寿命等等方面的综合性能。 各国对此都做了大量的研究,不断推出配方专利和优良的防冻液商品。一些先进国家的防冻液普及率达到了100 %。国内防冻液的普及率较低,市售的防冻液有相当数量是进口的,由于价格较高,一般用于进口车辆。虽然近年来国产防冻液生产增长很快,但不少产品由于缺乏严格的质量检验和统一的检验标准。为此,必须吸收国外的先进技术并结的实际,开发生产多功能的高效防冻液来满足日益增长的市场需求。目前,世界各国标准的防冻液
13、生产95%以上采用乙二醇为主要原料,乙二醇是矿物质石油的衍生物,资源紧缺不可再生。我国有众多的工业行业生产需要乙二醇原料,年需求量达到800多万吨,而我国乙二醇年产量不足180万吨,70%甚至80%以上被动的依赖进口,用乙二醇生产防冻液与基础工业争嘴,影响基础工业生产资源的安全,致使合格的防冻液紧缺,一些高端汽车装车只好依赖进口。这种情况说明用乙二醇为原料生产防冻液已经难以适应我国现代化建设的需求。世界各国也都存在同样的问题。现存防冻液生产方式存在许多缺点和不足:(1)乙二醇是石油产品的衍生品,属于不能再生的稀缺资源,不能持续发展;乙二醇用途广泛,是化工工业合成的主要原料,用在防冻液产品上是一
14、种资源的损失浪费和无奈之举;乙二醇有毒,人若误服体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,废弃防冻液排放后污染环境;乙二醇价格随国际油价变动波动剧烈,用乙二醇生产防冻液利润较低,直接影响防冻液产量和市场稳定,造成假冒伪劣横行,为产品质量低下的重灾区。行业专家统计,发动机故障一半多来自冷却防冻系统,原因是防冻液质量差,造成发动机运行不正常,耗油增大,动力不达标,浪费能源,也使发动机损耗加大,甚至提前报废,每年造成巨大的经济损失。(2)其冰点随着乙二醇在水溶液中的浓度变化而变化,浓度在60%以下时,水溶液中乙二醇浓度升高冰点降低,但浓度超过60%后,随着乙二醇浓度的升高,其冰点呈
15、上升趋势,粘度也会随着浓度的升高而升高。当浓度达到99,9%时,其冰点上升至-13.2这就是浓缩型防冻液(防冻液母液)为什么不能直接使用的一条重要原因,必须引起使用者的注意。 3,乙二醇本身是相对活跃的物质,容易聚合成高分子聚合物,进一步氧化成聚合物有机酸(通常所说的油泥),形成十分粘重的物质,沉积后容易结垢;另乙二醇与氧气反应,生成微量的甲酸和乙酸 当然现行的防冻液还有丙三醇型防冻液,丙三醇型防冻液采用丙三醇与软水按不同比例混合而成。丙三醇与乙二醇相类似,也是一种无色、粘稠而有甜味的液体。丙三醇型防冻液的缺点是冷却降温效能低、甘油配比大,使用成本较高。有鉴于此,那些需要良好保障条件的高档汽车
16、,都会青睐丙三醇型防冻液。鉴于此,亟需找到一种乙二醇以及丙三醇为原料的替代品,标准是:资源丰富可持续使用;价格低廉经济性好;制备工艺简捷容易实现,产品质量及性能更能适应发动机及其它行业的不同需要。1.2 生物质基产品的工业意义生物基产品(biobaseproduct)主要指除粮食以外的秸秆等木质纤维素类农林废弃物。以其为原料生产环境友好的化工产品和绿色能源是人类实现可持续发展的必由之路。生物产品及绿色能源问题已经成为世界科技领域的前沿。生物基产品主要有:沼气、燃料乙醇、生物柴油和生物塑料、防冻剂。作为研究对象的生物质,主要包括是指农业和林业废弃物品,如玉米和水稻秸秆、稻壳、锯木屑、甘蔗渣、花生
17、壳、及大量的城市垃圾。生物质基化工产品及绿色能源问题已经逐步成为世界科技发展领域的前沿。转化储藏于动植物体的能量和生命物质是人类获取能量和营养的来源,农业向来是专门从事动植物生产的产业。而与传统农业产业不同之处在于,现代农业产业则是利用现代生物或者是化学科技将农作物秸秆、家禽以及家畜粪便等各种生物质原材料加工生产出种类繁多的清洁能源产品等生物基产品。因此利用生物质废弃物作为原材料生产生物基产品能可以极大地提高这些废弃物作为原材料的综合利用效率。甚至可以解决环境污染。中国是一个农业大国,根据中国能源网查得的数据如下(1)农林废弃物包括农业废弃物和林业废弃物。农业废弃物指的是农作物收获时农田中产生
18、的残余物,可以利用的有谷物、根茎作物和甘蔗残余物等。林业废弃物指的是木材加工部门从原材料制造各种木质一次制品时产生的废物,以及木材利用部门以一次制品为原料形成建筑物等二次产品时产生的废物。农业废弃物产生的方式和量随产生的地点的不同而不同,对应于收获量的残余物产生比率,米为140%、麦为130%、玉米为100%、根茎作物为40%。世界上产生的农林废弃物总共约为30亿吨,米的残余物最多,约为8.36亿吨。此外,根茎作物残余物为2.72亿吨,麦残余物为7.54亿吨,玉米残余物为5.91亿吨。世界原木料的生产量为32.75108m3,其中15.26108m3为工业用途。现在和将来每年在生产和废弃物时也
19、可能产生相同程度的废料量。世界上的木质废弃物的产生、可再生资源化的状况不是很清楚,但是,与气候变化框架组织条约相关联的,针对由于木材的经久耐用造成的碳元素储量变化,有的缔约国已经采取行动公布其数据,从而有可能逐渐了解相应木质废料现状。为了减轻气球变暖,制止大气中的二氧化碳浓度的上升,政府间气候变化委员话提出了促进对木材等生物质能源的利用达到总资源的30%的倡议。在欧美,用木质类生物质进行发电和热能利用等也得到了大力推进。 表 1 九大作物的秸秆产量及产热量农作物作物产量/t谷草比秸秆量/t折标煤系数折标煤量/t稻谷186031:0.623115900.4294972小麦109301:1.366
20、149300.57465玉米152301:2304600.52916113杂粮8691:18690.5435豆类17201:1.525800.5431401薯类28081:0.514040.486682油料25691:251370.5292718棉花7621:322870.5431242甘蔗112951:0.111300.441498(2)、有机污水有机污水指的是丰富有机物质的排放废水,其中包括工业污水、农业污水以及生活污水等。由于清洁、高效、可再生等突出特点,氢气作为能源日益受到人们的重视。目前制取氢气的方法有:水电解法、热化学法、光电化学法、等离子化学法、生物制氢法。从生物制氢的成本角度考
21、虑,利用这些单一基质制取氢气的费用比较高,而利用工农业有机废水等廉价的复杂基质来制取氢气,能使废物质得到资源化处理,降低它的生产成本。利用混合菌种产氢技术逐步成熟,并取得了较大成果。(3)、禽畜粪便禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外,禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛,根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素,可以估算出粪便资源量。根据计算,目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨,折合7840多万吨标煤,其中牛粪5.78亿吨,4890万吨标煤,猪粪2.59亿吨,2230万吨标煤,鸡粪0.14亿吨,717万吨标煤。在粪便资源中,大中型养殖场的粪便
22、是更便于集中开发、规模化利用的。我国目前大中型牛、猪、鸡场约6000多家,每天排出粪尿及冲洗污水80多万吨,全国每年粪便污水资源量1.6亿吨,折合1157.5万吨标煤。 表2 牛猪鸡排粪量及可开发资源量种类体重/Kg饲养周期/天一昼夜排粪量Kg/头一年排粪量t/头年饲养数量/万只粪便资源/万t粪便收集系数粪便可收集量/万t干物质含量%折标煤系数折煤量/万t牛500365207.310595773430.646406180.4713934.2猪5015040.65650833905133905200.4922909肉鸡1.5600.10.00672643843590.62615800.64313
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