2019产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计.doc

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 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 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, 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 draw the workshop 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245.6.2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，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32.75×108m3，其中15.26×108m3为工业用途。现在和将来每年在生产和废弃物时也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109301:1.366149300.57465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1.5600.10.00672643843590.62615800.6431345蛋鸡1.53650.10.036524804890540.65432800.64372794(4)、生活垃圾随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991和1995年，全国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克(1000千卡/千克)左右。目前生物基所具有的产品有沼气，生产生物柴油，乙醇，以及四氢呋喃等一列的化学有化工产品。 根据我国生物质资源特点和技术潜在优势，可以将燃料乙醇、生物柴油、生物塑料，以及沼气发电和固化成型燃烧作为主产品。如能利用全国每年50的作物秸秆、40的畜禽粪便、30的林业废弃物，以及开发5、约550万公顷边际性土地种植能源植物，同时建设约1000个生物质转化工厂，其生产能力可相当于年产石油5000万吨，相当于一个大庆（年产石油4800万吨）。 根据我国农业生态区资源特点，可建设以甜高粱和林区废弃物为主体的东北绿色油田、以旱生灌草和甜高粱为主体的西北绿色油田、以甜高粱为主体的华北绿色油田、以麻疯树和甜高粱为主体的西南绿色油田，以及以多种木本和草本能源植物为主体的东南绿色油田 在生物质生物利用过程中，国际公认的3个需要解决的重大技术问题是：克服木质纤维素分子对生物转化的抗性，将大分子多糖降解为可发酵糖；通过微生物代谢工程和基因工程研究，由可发酵糖进行生物转化；简捷、高效的下游过程技术产物分离。其中，将大分子多糖降解为可生物利用的还原糖是目前最大的技术屏障。尽管我国生物质技术整体水平较低，但恰恰在以上有关植物生物质生物利用关键技术难题方面有独到的技术优势。上述三方面的技术突破，将使我国有望率先较经济地生产燃料乙醇，降低聚乳酸前体乳酸的生产成本，使生态塑料聚乳酸树脂具备与石油基塑料竞争的经济性。 我国自行培育的甜高粱、麻风树等优良能源植物，具有自主知识产权的创新木质纤维素水解技术、和燃料乙醇、生物柴油、生物基塑料生产技术，可建设相当于一个大庆的年产5000万吨“绿色油田”。 中石化公司副总裁曹湘洪院士分析了我国石油产需的突出矛盾，农林生物质丰富的资源潜力和国外利用生物质生产车用燃料和化工产品的现状及动态，提出我国应实施“政府推动、企业参与、选准目标、企学研结合，着力提高经济性，适时实现企业化”的生物质产业发展策略，宜在车用乙醇燃料和乙醇下游产品开发、生物柴油、聚乳酸树脂、1，3-丙二醇等四个方面重点突破。数字表明，生物质产业前景乐观。美国计划到2010年生物基产品由目前占总产品量的5%增加到12%，燃料酒精则由占运输燃料总量的0.5%提高到4%；2004年欧洲的生物柴油年产量已达214万吨; 日本尽管生物质资源匮乏，但在生物质利用技术研究方面所取得的专利已占世界的52%，其中生物能源领域的专利占了81%。1.3设计依据的技术说明：总反应式： C6H12O6+NaCOOH 催化剂 C6H13O6+NaOOCCOONa1.3.1 生物质基防冻液母液的生产原理采用生物质基单糖为原料，在催化剂、相转移剂、氢转移剂及抗氧剂等，用在常压、低温下进行氢转移催化转化，制备出红色透明略带香气的液体，经离子交换处理后，获得比重1.12，冰点70到75，沸点110到118，PH值78，中性无腐蚀，可作为配制防冻液的母液，利用此母液进行复配，以调制不同型号不同标准不同行业使用的防冻液产品。或作为融雪、融冰剂及用作国防军工行业中特殊标准防冻剂使用。1.3.2 制备葡萄糖基防冻液的反应机理葡萄糖分子末端醛基（及其结构）被氢还原为醇羟基，一般认为是山梨糖醇，属多元醇，虽具有一定的抗冻能力，但不能满足较高抗冻能力；分子内直接加氢，还原生成部分山梨醇，冰点为24（含70%山梨醇的水溶液冰点只能达到15左右，一般10以内即难以从包装桶中倒出）。但我们通过氢转移催化反应生成的物质经测试，冰点达到75，故能满足高级防冻液生产的需求。已知葡萄糖加氢反应除影响糖结构醛基外，也应注意到糖分子中羟基也可受到加氢影响，形成脱氧糖，故存在另一种加氢反应模式。利用氢转移加氢改性手段使其具有较强的抗冻能力，并克服残留易变基团的不稳定性，部分采用高分子化学方法，最终实现合成防冻液母液新品种，反应原理方程式应为：+ H2OR1HCOH(HCOH)3 R22HR1HCH(CHOH)3 R2整个反应在加热脱水过程中完成，加氢脱水形成亚甲基结构，其中R1、R2为CH2OH结构，其中CHO基团，也转换为CH2OH基团，脱氧分子仍可形成醇分子结构，而使抗结冰能力增强。如果氢化完全, 则理论上不存在氧化聚合，故转移氢化生成的具有部分山梨醇结构及含有亚甲基结构的多元醇，可考虑为抗冻成分，实际上机制可能更复杂，尚需要更进一步的分析确证。本项目发明的常压低温氢转移催化氢解技术，对比玉米加工生产多元醇普遍使用的高压反应加氢的技术，有着明显的优势：主要体现在设备投资少，工艺简捷容易实现，实施过程安全，不存在易燃易爆危险，生产成本低。1.3.3 生物质基防冻液制备过程按配比，向带有加热控温、搅拌装置的反应釜中加入质量浓度为45.0% 的葡萄糖或淀粉水溶液，质量浓度为35.0%的甲酸钠溶液，催化剂醋酸镍，相转移催化剂，再加入热稳定剂，抗氧化剂，搅拌，在90-110下反应2-4小时，降温到30，经离子交换后，制得一种生物质基防冻液母液，它是微红色透明的液体，冰点为-70-75。1.3.4 主要原料性质及来源表3原料规格及来源序号原料名称质量规格原料理化性质来源产地及公司1葡萄糖（C6H12O6）工业一级99%白色结晶溶于水，无毒，分子中醛基有还原性大成集团长春糖业公司2淀粉(C6H1005)n工业一级 99%植物中的多糖，葡糖的高聚体食用工业用无毒大成集团长春淀粉公司3甲酸钠（CHNaO2）工业一级98.5%白色结晶溶于水吸潮对人体无毒无腐蚀性不易燃吴江市南风化工有限公司4十六烷基三甲基溴胺（C51H106BrN）工业一级99%白色结晶溶于水耐热酸碱有毒明火可燃厦门诺威化工有限公司5甲酸镍（HCOO）2Ni2H2O优纯级GR98%绿色晶体溶于水，未显示对人体有害和危险性北京中远化工有限公司6PPG200、PPG400、PPG600工业优级98%无色油状透明液体，溶于水无毒日化医药原料佛山盈智化学试剂有限公司7硝基苯酚（NO2C6H4OH）试剂99.8%无色或微黄结晶芳香甘甜味动物毒性鼠神经略刺激上海科兴生化科技有限公司8聚乙二醇400HO(CH2CH2O)nH试剂99%无色粘稠液体江苏嘉丰化学股份有限公司9阻聚剂MMAC12H18O 产品无色液体，耐高温抗氧剂南京大唐化工有限公司10抗氧化剂BHA （丁基羟基茴香醚）C10H12O5食品添加剂白色结晶状物，无毒上海易利生物化工有限公司1.3.5主要实验装置76-1型恒温水浴反应器：上海新诺仪器有限公司，配1000ml三口烧瓶，加温控制和蒸馏回流装置。冰点凝点测试仪：吉林吉分仪器有限公司、测试范围到075锈蚀测试仪：吉林吉分仪器有限公司，测红铜、黄铜、铸铝、焊锡、铸铁、钢在防冻液中的锈蚀。PH测试仪： 北京科达仪器公司糖度测试仪：北京中远科技仪器有限公司粘度检测仪：上海地学仪器研究所比重计：厦门群隆仪器有限公司 分析方法：利用糖度仪测定反应过程中糖度的变化。.利用冰点测定仪检测产物的冰点的变化。利用温度计测定产物的沸点。利用酸碱滴定测定反应体系的酸值。利用比重计测定母液的比重。利用锈蚀测试仪测定产物及所配制的防冻液对金属的腐蚀情况。1.3.6 实验结果与讨论1 反应用主要原料的选择生物质单糖，广泛存在于植物的果实、茎杆中，是大自然赐予的丰富资源，可以广泛的选择和利用。分别选择了葡萄糖、玉米淀粉、薯类淀粉、木薯淀粉、秸秆糖浆等不同的原料，根据其含单糖量的不同和分子量的不同确定与催化剂等辅助材料的添加量，经过筛选，因葡萄糖及玉米淀粉含量及分子量较适合，所以作为首选；对其它原料也进行了初步实验，也获得了成功，目前没有进行系统的实验研究工作，所制备的生物质基防冻液母液质量及冰点、沸点目前还不如葡萄糖原料所得产品的高，所以目前首先选择葡萄糖或淀粉为基础原料。 助剂原料选择甲酸钠；分子式HCOONa，白色结晶粉末，物化性质：密度1.429g/cm3熔点253（分解温度），溶于水，能溶于乙醇，无毒无腐蚀，有还原性。易于运输储存，无易燃易爆危险，价格及资源较为丰富。2 催化剂的筛选主要选用镍盐为催化剂，有醋酸镍、柠檬酸镍、甲酸镍、乙酰丙酮镍等，综合比较，醋酸镍为主催化剂时，反应得到的产物的冰点最高，达到-75。表4 不同催化剂对产物冰点的影响催化剂种类反应温度/反应时间/h检测冰点/醋酸镍105-1102.0-75甲酸镍105-1104.0-50柠檬酸镍105-1104.0-35乙酰丙酮镍105-1104.0-35反应条件：葡萄糖100g，50%甲酸钠溶液：50 g ， PPG-400：1.5 g 抗氧剂4010-NA：0.5 g 催化剂的加入量为：0.6 g3相转移催化剂的选择PPG200、PPG400、PPG600和季铵盐均可用作反应的相转移剂，从反应的实际情况看，PPG400的使用效果更好些。表5 不同相转移剂对反应过程的影响相转移剂的种类反应时间/h反 应 现 象冰点PPG-2002.0少量黑色聚合物、粘度中等-50PPG-4002.0无黑色聚合物、液体色泽透亮-70PPG-6002.0有较多黑色聚合物、液体粘稠-35PEG-4002.0有较多黑色聚合物、液体粘稠-35反应条件：淀粉100 g，50%甲酸钠溶液：50 g ， 相转移剂：1.5 g 抗氧剂4010-NA：0.5 g，催化剂醋酸镍的加入量为：0.6 g，反应温度105-110.4 抗氧化剂的筛选抗氧剂选用4 010NA .吩噻嗪或硝基苯酚等。用金属锈蚀仪测定了防冻液母液对金属的腐蚀情况（见表6），实验结果表明：性能完全符合并高于国家标准的要求。 表6 防冻液母液对金属锈蚀检验结果序号检验项目技术要求检验结果单项结论1紫 铜±102.3高于国家标准2黄 铜±101.0高于国家标准3钢±103.0高于国家标准4铸 铁±108.6符合国家标准5焊 锡±3027.1符合国家标准6铸 铝±3020符合国家标准5产品的冰点曲线按不同比例向母液中添加纯净水，并进行冰点和沸点测试，根据冰点及沸点检测数据获得冰点-浓度关系曲线如图： 图2 母液的浓度与冰点的关系曲线防冻液母液的产品指标：外 观：深红色透明液体PH值：7 - 9冰 点：-75 沸 点: 118 比 重: 1.196 由母液配制防冻液的实验过程及产品检验将生物质基防冻液母液按比例加入净软水，再加入一定比例防锈剂、缓蚀剂、消泡剂等助剂，制成生物质基防冻液产品，经试验检验指标见表7： 表7防冻液母液与水配比对产物的性质对的影响水/液比例助剂添加量/%外观(比重)PH值冰点/沸点/锈蚀情况（标准：紫铜±10，黄铜±10，钢±10，铸铁±10，焊锡±30，铸铝±30）30/700.01深红(1.18)7- 9-75118紫铜1.2，黄铜0.4，钢1.0，铁7.0，焊锡25.0，铸铝1340/600.02棕红(1.16)7- 9-63115紫铜1.8，黄铜0.7，钢2.0，铁8.0，焊锡26.1，铸铝1750/500.03橙红(1.14)7- 9-51112紫铜2.3，黄铜1.0，钢3.0，铁8.6，焊锡27.1，铸铝2060/400.04橙黄(1.12)7- 9-39110紫铜2.8，黄铜2.0，钢4.0，铁9.0，焊锡28.1，铸铝2270/300.05黄色(1.10)7-9-28108紫铜3.2，黄铜3.0，钢5.0，铁9.4，焊锡29.1，铸铝241.4 中试制备过程在反应釜中加入葡萄糖30公斤，控制搅拌速度50-90r.p.m，将混合液加温到90，均匀加入配比好的甲酸钠溶液，升温到110时加入催化剂187 g，相转移剂400 g，恒温反应2小时后取出样品，自然降温到25，过滤后，用离子树脂交换去除钠盐、催化剂及杂质等，制成生物质基防冻液母液。1.5 中试结果数据分析1.5.1 优化的中试工艺条件 经反复的中试条件试验研究，获得了优化的制备的配方及工艺条件为：（1）催化剂镍盐为醋酸镍；催化剂的量为原料质量的0.60.80%；（3）相转移剂为PPG-400，其用量为原料质量的1.5%（4）抗氧剂为对硝基苯酚、吩噻嗪或4010-NA，用量为原料质量的0.40-0.60%（5）助剂甲酸钠用量为原料质量的27.49-76.60 %。反应温度：105 110 ，反应时间：2.0h， 所得产物的冰点为-70-75 1.5.2 中试产品的质量 最佳中试条件下获得的防冻液母液的产品指标： 外观：深红色透明液体 PH值：8.0 冰 点：-75 沸 点: 118 比 重: 1.191.5.3由中试产品配制的防冻液的技术指标：将中试生产的防冻液母液，按照配方和工艺制备的防冻液经吉林省产品质量监督检验院检验，防冻液产品的质量标准和性能完全符合SH0521-1999防冻液国家标准的要求。具体结果见下表8和 表9 。表 8 防冻液的技术指标表序号检验项目技术要求检验结果单项结论1颜 色有醒目的颜色红色符合标准2气 味无异味符合符合标准3密 度（20）kg·m-3106810881072符合标准4冰点不高于40.040.0（未凝）符合标准5沸点 不低于107.5108.5符合标准6PH值7.5 11.08.0符合标准表9防冻液的腐蚀试验结果（腐蚀试验片变化值 ·片-1）序号检验项目技术要求检验结果单项结论1紫 铜±102.3符合国家标准2黄 铜±101.0符合国家标准3钢±103.0符合国家标准4铸 铁±108.6符合国家标准5焊 锡±3027.1符合国家标准6铸 铝±3020符合国家标准最后，随着化石能源的迅速耗竭，世界上全球变暖问题的趋势日益明显。加上生物基产品的迅猛发展，一个新兴的行业正在崛起生物质为原料的与生产流通以及产品的市场有关的产业。虽然利用生物质(主要是废弃物)生产生物基产品依旧存在着许多的问题，但是生物基产品具有其他能源所不可相提并论的优点，发展前景广阔。相信在未来的发展中会取得骄人的成果。 第2章 生产基防冻液的工艺流程 2.1 工艺流程中的步骤1. 配置好溶液，主要有溶液为50%葡萄糖，往配料槽中加入已知量的葡萄糖，然后往槽中加水，搅拌使葡萄糖完全溶于水中，测定葡萄糖的一些性质。然后用同样的方法配置出30%的甲酸钠水溶液，测定甲酸钠的相关性质。2. 加热装置，选择用饱和蒸汽来加热反应釜，为反应装备提供能量。选择蒸发器制备饱和水蒸气，然后加热完的水蒸气通过回流在进入蒸发器产生水蒸气如此循环。3. 反应过程，向反应釜中加入已知量的50%的葡萄糖溶液，然后通过水蒸气加热使得温度升高到90摄氏度，加热过程还要一边搅拌这样有助于加热作用，当温度达到90摄氏度后往两个反应釜中加入另一种物质即30%的甲酸钠溶液。继续搅拌加热使温度上升到110摄氏度，此时向反应釜中加入相转移催化剂十六烷基三甲基溴化钠固体。反应进行两小时后，反应完成，往反应釜中加入冷却水，冷却产物到25摄氏度，放出反应釜中的物料进入到过滤机中进行过滤，然后重复前面的过程准备第二次的反应。4. 经过过滤的产物存放在中间的储藏槽中准备进行下一步离子交换过程。5. 离子交换过程，A 反应产物通过泵加压，打开进料液阀，将产物送入到混合离子交换器的顶部，物料通过混合离子交换器后从底部流出进入到脱盐水槽即为产品加氢产物。当运行到了每个周期的终点时，离子交换树脂会因为吸附了足够的杂质离子而饱和，不再有交换能力，所以必须对离子交换树