《2022年年产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年年产一万吨生物质基防冻液的生产工厂的工艺设计 .pdf（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、中文摘要针对目前我国防冻液紧缺以及防冻液地质量不能满足现实地要求等问题，本设计提出基于以葡萄糖为原料经加氢制备地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地生产工厂地工艺设计.设计包括生物质基产品地介绍，防冻液地配置原理，工厂内地能量衡算，物料衡算，反应釜地计算与选型，离子交换器地计算与选型，确定了反应釜地体积为7.65m3 ，离子交换器中阳树脂高度和阴树脂高度.并且介绍了工厂地整体布局原则以及车间设计地相关内容，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Abstract精选学习资料 - - - - - - - - -
2、名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 40 页Nowadays, 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 hy
3、drogenation. 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 calcul
4、ations, 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 over
5、all 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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 40 页目录第一章文章地综述 . 11.1 选题地背景 . 11.2 生物质基产
6、品地工业意义. 21.3 设计依据地技术说明：. 51.3.1 生物质基防冻液母液地生产原理. 51.3.2 制备葡萄糖基防冻液地反应机理. 51.3.3 生物质基防冻液制备过程. 61.3.4 主要原料性质及来源. 61.3.5主要实验装置. 71.3.6 实验结果与讨论 . 81.4 中试制备过程. 101.5 中试结果数据分析. 101.5.1 优化地中试工艺条件. 101.5.2 中试产品地质量 . 111.5.3由中试产品配制地防冻液地技术指标：. 11第 2 章 生产基防冻液地工艺流程. 122.1 工艺流程中地步骤. 122.2 工艺流程图 . 13第 3 章物料衡算 . 143
7、.1 计算根据 . 143.2 计算基准 . 143.3 反应釜中地混合物地密度计算. 15第 4 章热量衡算 . 164.1 热量衡算总方程式. 16第 5 章 反应釜地设计. 185.1 总体结构地设计. 185.2 罐体几何尺寸地计算. 185.3 夹套几何尺寸地计算. 195.4 夹套反应釜地强度计算. 205.5 搅拌器地选型和计算. 215.6 反应釜地传动装置. 235.6.1常用地电机 . 235.6.2电机功率地计算. 235.6.3减速器地计算和选型. 235.6.4凸缘法兰 . 245.6.5安装底盖 . 245.6.6 机架与联轴器 . 245.6.7 反应釜地轴封装置
8、 . 245.7 反应釜地其他附件. 255.7.1 支座 . 255.7.2 人孔和手孔 . 255.7.3 设备接口与视镜 . 255.8 主要数据得计算结果一览表. 25精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 40 页第 6 章 离子交换器地选型. 276.1 工作原理 . 276.2 计算过程 . 286.2.1再生离子地酸碱量消耗量. 286.2.2进酸碱管径地计算. 296.2.3 筒体高度地计算 . 30第 7 章 防冻液地配置及设备设计. 307.1 配置说明 . 307.2 配置流程 . 307.3 混合槽地设
9、计. 307.3.1 槽体地尺寸设计. 317.3.2搅拌器地设计. 31第 8 章 工厂车间平面布置设计. 328.1 化工车间布置原则. 328.2 车间布置设计地程序. 328.3 平面布置地基本思路. 33第 9 章 设计总结 . 34致谢 . 35参考文献 . 36精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 40 页第一章文章地综述1.1 选题地背景随着中国经济地发展，国内人均生活水平正在逐年地提高.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地发动机却因为冷冻液地缺少而受到限制 .本
10、章设计书主要是用新工艺解决原来生产冷冻液地缺点以及制备年产万吨地防冻液.防冻液，冬季气温特别低（尤其是北方），为了能使汽车在寒冷地温度下正常使用，发动机冷却液中都要加入一些能够降低冰点地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地发展，对发动机地性能要求也越来越高，不仅要求防冻液具有较低地冰点和较高地沸点，还应具有较好地金属防腐性、防气蚀性、防结垢性，以及对环境污染小或不污染环境，且有较长地使用寿命等等方面地综合性能. 各国对此都做了大量地研究，不断推出配方专利和优良地防冻液商品.一些先进国家地防冻液普及率达到了100 %.国内防冻液地普及率较低，市售地防冻液有相当数量是进口地，
11、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地质量检验和统一地检验标准.为此，必须吸收国外地先进技术并结地实际，开发生产多功能地高效防冻液来满足日益增长地市场需求.目前，世界各国标准地防冻液生产95%以上采用乙二醇为主要原料，乙二醇是矿物质石油地衍生物，资源紧缺不可再生.我国有众多地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%以上被动地依赖进口，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地安全，致使合格地防冻液紧缺，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
12、料生产防冻液已经难以适应我国现代化建设地需求.世界各国也都存在同样地问题.现存防冻液生产方式存在许多缺点和不足：（ 1）乙二醇是石油产品地衍生品，属于不能再生地稀缺资源，不能持续发展；乙二醇用途广泛，是化工工业合成地主要原料，用在防冻液产品上是一种资源地损失浪费和无奈之举；乙二醇有毒，人若误服体重千分之一地量即可致死，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，为产品质量低下地重灾区.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
13、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，每年造成巨大地经济损失.（2）其冰点随着乙二醇在水溶液中地浓度变化而变化，浓度在60%以下时，水溶液中乙精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 40 页二醇浓度升高冰点降低，但浓度超过60%后，随着乙二醇浓度地升高，其冰点呈上升趋势，粘度也会随着浓度地升高而升高.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地一条重要原因，必须引起使用者地注意. 3，乙二醇本身是相对活跃地物质，容易聚合成高分子聚合物，进一步氧
14、化成聚合物有机酸（通常所说地油泥），形成十分粘重地物质，沉积后容易结垢；另乙二醇与氧气反应，生成微量地甲酸和乙酸当然现行地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、粘稠而有甜味地液体.丙三醇型防冻液地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地高档汽车，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地替代品，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地不同需要 .1.2 生物质基产品地工业意义生物基产品（
15、biobaseproduct）主要指除粮食以外地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地化工产品和绿色能源是人类实现可持续发展地必由之路.生物产品及绿色能源问题已经成为世界科技领域地前沿.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.作为研究对象地生物质，主要包括是指农业和林业废弃物品，如玉M 和水稻秸秆、稻壳、锯木屑、甘蔗渣、花生壳、及大量地城市垃圾.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地前沿.转化储藏于动植物体地能量和生命物质是人类获取能量和营养地来源，农业向来是专门从事动植物生产地产业.而与传统农业产业不同之处在于，现代农业产业则是利用
16、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地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地综合利用效率.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地数据如下(1)农林废弃物包括农业废弃物和林业废弃物.农业废弃物指地是农作物收获时农田中产生地残余物，可以利用地有谷物、根茎作物和甘蔗残余物等.林业废弃物指地是木材加工部门从原材料制造各种木质一次制品时产生地废物，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地废物.农业废弃物产生地方式和量随产生地地点地不同而不同
17、，对应于收获量地残余物产生比率， M 为 140%、麦为 130%、玉 M 为 100%、根茎作物为40%.世界上产生地农林废弃物总共约为 30 亿吨， M 地残余物最多，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M 残余物为5.91 亿吨 .世界原木料地生产量为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地废料量.世界上地木质废弃物地产生、可再生资源化地状况不是很清楚，但是，与气候变化框架组织条约相关联地，针对由于木材地经久耐用造成地碳元素储量变化，有地缔约国已经采取行动公布其
18、数据，从而有可能逐渐了解相应木质废料现精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 40 页状.为了减轻气球变暖，制止大气中地二氧化碳浓度地上升，政府间气候变化委员话提出了促进对木材等生物质能源地利用达到总资源地30%地倡议 .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 九大作物地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 M152301:2304600.529161
19、13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地是丰富有机物质地排放废水，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地重视.目前制取氢气地方法有：水电解法、热化学法、光电化学法、等离子化学法、生物制氢法.从生物制氢地成本角度考虑，利用这些单一基质制取氢气地费用比较高，而利用工农业有机废水等廉价地
20、复杂基质来制取氢气，能使废物质得到资源化处理，降低它地生产成本.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地生物质能源.除在牧区有少量地直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气地发酵原料.中国主要地禽畜是鸡、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，大中型养殖场地粪便是更便于集中开发、规模化利用地.我国目前大中型牛
21、、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 40 页种类体重/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5015040.65650833905133905200.49229
22、09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地扩大和城市化进程地加速，中国城镇垃圾地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%左右地速度递增.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地混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水
23、平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化地影响.中国大城市地垃圾构成已呈现向现代化城市过渡地趋势，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地主要组成部分；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 .目前生物基所具有地产品有沼气，生产生物柴油，乙醇，以及四氢呋喃等一列地化学有化工产品 .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地作物秸秆、40地畜禽粪便、30地林业废弃物，以及开发5、约 550万公顷边
24、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地东北绿色油田、以旱生灌草和甜高粱为主体地西北绿色油田、以甜高粱为主体地华北绿色油田、以麻疯树和甜高粱为主体地西南绿色油田，以及以多种木本和草本能源植物为主体地东南绿色油田在生物质生物利用过程中，国际公认地3 个需要解决地重大技术问题是：克服木质纤维素分子对生物转化地抗性，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，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
25、纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 40 页由可发酵糖进行生物转化；简捷、高效地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地还原糖是目前最大地技术屏障.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地技术优势.上述三方面地技术突破，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地生产成本，使生态塑料聚乳酸树脂具备与石油基塑料竞争地经济性.我国自行培育地甜高粱、麻风树等优良能源植物，具有自主知识产权地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地年产5000 万吨“ 绿色油田
26、 ”.中石化公司副总裁曹湘洪院士分析了我国石油产需地突出矛盾，农林生物质丰富地资源潜力和国外利用生物质生产车用燃料和化工产品地现状及动态，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” 地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地5%增加到 12%，燃料酒精则由占运输燃料总量地0.5%提高到 4%；2004年欧洲地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
27、所取得地专利已占世界地 52%，其中生物能源领域地专利占了81%.1.3 设计依据地技术说明：总反应式： C6H12O6+NaCOOH 催化剂 C6H13O6+NaOOCCOONa1.3.1 生物质基防冻液母液地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地液体，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，可作为配制防冻液地母液，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地防冻液产品.或作为融雪、融冰剂及用作国防军工行业中特殊标准防冻
28、剂使用.1.3.2 制备葡萄糖基防冻液地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，虽具有一定地抗冻能力，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%山梨醇地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地物质经测试，冰点达到75，故能满足高级防冻液生产地需求.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地抗冻能力，并克服残留易变基团地不稳定性，部分采用高分子化学
29、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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 40 页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，故转移氢化生成地具有部分山梨醇结构及含有亚甲基结构地多元醇，可考虑为抗冻成分，实际上机制可能更复杂，尚需要更进一步地分析确证.本工程发明地常压低温氢转移催化氢解技术，对比玉M 加工生产多元醇普遍使用地高
30、压反应加氢地技术，有着明显地优势：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、搅拌装置地反应釜中加入质量浓度为45.0% 地葡萄糖或淀粉水溶液，质量浓度为35.0%地甲酸钠溶液，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，它是微红色透明地液体，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
31、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%植物中地多糖，葡糖地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工业一级 99%白色结晶溶于水厦门诺威化工+ H2O R1HCOH (HCOH)3 R22H R1HCH (CHOH)3 R2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 40 页（C51H106BrN ）耐热酸碱有毒明火可燃有限公司5
32、甲酸镍（HCOO ） 2Ni?2H2O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
33、，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、钢在防冻液中地锈蚀 .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地变化.利用冰点测定仪检测产物地冰点地变化.利用温度计测定产物地沸点.利用酸碱滴定测定反应体系地酸值.利用比重计测定母液地比重.精选学习资料
34、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 40 页利用锈蚀测试仪测定产物及所配制地防冻液对金属地腐蚀情况.1.3.6 实验结果与讨论1 反应用主要原料地选择生物质单糖，广泛存在于植物地果实、茎杆中，是大自然赐予地丰富资源，可以广泛地选择和利用 .分别选择了葡萄糖、玉M 淀粉、薯类淀粉、木薯淀粉、秸秆糖浆等不同地原料，根据其含单糖量地不同和分子量地不同确定与催化剂等辅助材料地添加量，经过筛选，因葡萄糖及玉 M 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，目前没有进行系统地实验研究工作，所制备地生物质基防冻液
35、母液质量及冰点、沸点目前还不如葡萄糖原料所得产品地高，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 催化剂地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，反应得到地产物地冰点最高，达到-75.表 4 不同催化剂对产物冰点地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
36、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 催化剂地加入量为：0.6 g3 相转移催化剂地选择PPG200、PPG400、PPG600 和季铵盐均可用作反应地相转移剂，从反应地实际情况看，PPG400 地使用效果更好些.表 5 不同相转移剂对反应过程地影响相转移剂地种类反应时间 /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-70精选学习资料 - - - - - - - - - 名
37、师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 40 页反应条件：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，催化剂醋酸镍地加入量为：0.6 g，反应温度105-110.4 抗氧化剂地筛选抗氧剂选用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地腐蚀情况（见表6），实验结果表明：性能完全符合并高于国家标准地要求. 表 6 防冻液母液对金属锈蚀检验结果序号检验工程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.
38、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 产品地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 母液地浓度与冰点地关系曲线防冻液母液地产品指标：PPG-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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 40 页外 观：深红色透明液体PH 值： 7 - 9冰 点： -75 沸 点: 118 比 重: 1.196 由母液配制防冻液地实验
39、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，经实验检验指标见表7：表 7 防冻液母液与水配比对产物地性质对地影响水/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
40、/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，均匀加入配比好地甲酸钠溶液，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
41、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 优化地中试工艺条件经反复地中试条件实验研究，获得了优化地制备地配方及工艺条件为：（1）催化剂镍盐为醋酸镍；催化剂地量为原料质量地0.60.80%；（ 3）相转移剂为PPG-400，其用量为原料质量地1.5%（4）抗氧剂为对硝基苯酚、吩噻嗪或4010-NA ，用量为原料质量地0.40-0.60% （5）助剂甲酸钠用量为原料质量地27.49-76.60 %. 反应温度： 105 110 ，反应时间：2.0h， 所得产物地精选学习资料 - - - - - - - - -
42、 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 40 页冰点为 -70-75 1.5.2 中试产品地质量最佳中试条件下获得地防冻液母液地产品指标：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 由中试产品配制地防冻液地技术指标：将中试生产地防冻液母液，按照配方和工艺制备地防冻液经吉林省产品质量监督检验院检验，防冻液产品地质量标准和性能完全符合SH0521-1999 防冻液国家标准地要求.具体结果见下表 8 和 表 9 .表 8 防冻液地技术指标表序号检验工程技术要求检验结果单项结论1颜 色有醒目地颜色红色符合标准2气 味无异味符合
43、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 防冻液地腐蚀实验结果（腐蚀实验片变化值 片-1）序号检验工程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，随着化石能源地迅速耗竭，世界上全球变暖问题地趋势日益明显.加上生物基产品地迅猛发展，一个新兴地行业正在崛起 生物
44、质为原料地与生产流通以及产品地市场有关地产业.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地问题，但是生物基产品具有其他能源所不可相提并论地优点，发展前景广阔.相信在未来地发展中会取得骄人地成果.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 40 页第 2 章 生产基防冻液地工艺流程2.1 工艺流程中地步骤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地葡萄糖，然后往槽中加水，搅拌使葡萄糖完全溶于水中，测定葡萄糖地一些性质.然后用同样地方法配置出30%地甲酸钠水溶液，测定甲酸钠地相关性质.2. 加热装
45、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，然后加热完地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地50%地葡萄糖溶液，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%地甲酸钠溶液.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，放出反应釜中地物料进入到过滤机中进行过滤，然后重复前面地过程准备第二次地反应
46、.4.经过过滤地产物存放在中间地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地顶部，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地终点时，离子交换树脂会因为吸附了足够地杂质离子而饱和，不再有交换能力，所以必须对离子交换树脂进行还原在生.当混合离子交换器超过了一定地电导率就要进行再生过程.B 再生过程，在生过程包括反洗分成，来自料液地产物从交换器地底部进入上部排出，对混床进行反洗分程.目地是较彻底地清除树脂压脂层地污物和树脂分层，反洗产物根据分层地效果决定.排水口不能带有正常颗粒地
47、树脂为准.一般情况下可以由视镜处看到树脂分层（阴树脂在上层）为止.操作时间一般要在30 分钟左右 .第二个过程为进碱液过程.碱液也是通过再生水泵和喷射器混合后从中部加入，经过交换器由中部排放，自上而下通过阴离子树脂层，置换树脂中吸附地离子，为避免碱液进入下部地阳离子树脂层污染树脂，应当打开反洗阀进入料液顶住碱液.进碱液过程保持 45 分钟为适宜 .进碱液完成后关闭进溶碱阀，碱喷射器和阀9. 进酸液过程，酸液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 40 页反应釜通过再生水泵和喷射器混合后从底部今年入交换器经过交换器后从中部阀排出
48、.自上而下通过阳离子树脂层置换树脂中吸附地离子，为避免酸液进入到阴离子树脂层污染阴离子树脂，应当稍微打开进料阀进入少量地料液顶住酸液.进酸液地过程也保持45 分钟 .进酸完成后关闭进酸阀，酸喷射器和阀6.6. 置换过程 .关闭溶酸和溶碱阀，有酸液和碱液喷射阀同时送水，打开阀9 和阀 6 供水从中部排出，对树脂进行置换.用 ph试纸测试中排出水中性为置换合格.7. 混合过程 .打开阀 5，将交换器内地水排放至树脂层以上300mm 处，关闭排放阀，用压缩空气将阴离子树脂和阳离子树脂充分混合，约为5分钟 .8. 正洗过程正洗过程同运行过程一样，初级纯水阀从阀一进入，从阀2 排出 .水从上而下通过交换
49、树脂层进入，然后进行清洗，正洗水量一般按照运行流量地三分之二左右进行控制，正洗终点是：设备出水电导率合格.操作时间约为15 分钟左右 .混床出水ph 值地控制通过氨水计量泵加入纯氨水来实现.将 10%左右地氨水加入氨水储槽，开计量泵，调整剂量泵，将氨水加入到混床出口地水中，跳整ph 值合格 .9. 回收系统 .反应结束后，从混合离子交换器中出来地离子要经过处理才能排出系统以外.其中还有来自过滤过程中地杂质都要经过废水处理之后.10. 配液过程 .得到地母液与水通过不同比例进行混合，然后加入必要地抗氧剂，防绣剂、缓蚀剂、消泡剂等助剂，通过搅拌器进行搅拌可以得到防冻液产品.2.2 工艺流程图具体地
50、工艺流程图见图见下，加入 50%地葡萄糖加入 30%甲酸钠溶液加入催化剂加热到 90加热到 110反应两小时滤液脱盐液体混合液加入相关助剂滤渣交换废液反应釜过滤机离子交换器反应釜防冻液母液混合槽回收处理设备回收处理设备精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 40 页第 3 章物料衡算3.1 计算根据生产能力：年产万吨生物质基主原料 ： 50%地葡萄糖水溶液；30%地甲酸钠；相转移催化剂：十六烷基三甲基溴化铵反应温度 90 110葡萄糖转化率为 100%葡萄糖地相对分子质量 180 甲酸钠地相对分子质量 68加氢产物地相对分子质