2015-7-19南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)2015-7-19南華大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院課程設(shè)計(jì)年產(chǎn)8000年產(chǎn)8000噸脂肪酸甲酯工藝設(shè)計(jì)化工小馬2015化工小馬2015年10月7日年產(chǎn)8000噸脂肪酸甲酯工藝設(shè)計(jì)隊(duì)長(zhǎng)：參與隊(duì)員：專業(yè)班級(jí)：化學(xué)工程與工藝121班指導(dǎo)教師目錄第一篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第1章概述········································51.1概論1.2設(shè)計(jì)依據(jù)和原則1.3設(shè)計(jì)原則1.4項(xiàng)目背景1.5項(xiàng)目研究范圍.第2章市場(chǎng)預(yù)測(cè)分析·······························82.1脂肪酸甲酯的特性2.2脂肪酸甲酯的優(yōu)點(diǎn)2.3脂肪酸甲酯的用途2.4脂肪酸甲酯的市場(chǎng)分析2.4.1前言2.4.2國(guó)外脂肪酸甲酯的發(fā)展?fàn)顩r2.4.3國(guó)內(nèi)脂肪酸甲酯的發(fā)展?fàn)顩r2.4.4脂肪酸甲酯的總體發(fā)展趨勢(shì)第3章產(chǎn)品生產(chǎn)方案及規(guī)?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?13.1產(chǎn)品方案3.1.1產(chǎn)品方案的構(gòu)成3.1.2產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3.2生產(chǎn)規(guī)模.3.3脂肪酸甲酯原料選擇原則3.3.1選擇指標(biāo)3.4脂肪酸甲酯原料獲取性分析3.4.1油料作物3.4.2動(dòng)物油脂3.4.3廢棄油脂3.4.4糧食加工副產(chǎn)油脂3.4.5木本油料3.4.6其他原料——工程微藻第四章工藝方案的選擇及論證·····················164.1工藝方案的確定4.1.1物理法4.1.2化學(xué)法4.1.3酶交換法4.2工藝方案的選擇、4.3工藝的論證4.3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.3.2實(shí)驗(yàn)試劑4.3.3實(shí)驗(yàn)儀器4.3.4實(shí)驗(yàn)方法固定化脂肪酶的制備酯交換反應(yīng)4.3.5分析方法4.3.6脂肪酸甲醋的GC/MS分析4.3.7反應(yīng)結(jié)果分析4.3.8單因素試驗(yàn)結(jié)果與討論4.4工藝流程圖第5章廠址選擇································265.1廠址選擇的原則5.2選擇的方法5.3選址的結(jié)果及分析第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)第一章物料衡算·····································341.1物料衡算依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)1.2物料衡算任務(wù)1.3物料衡算1.3.1生產(chǎn)速率的計(jì)算1.3.2合成工段1.3.3脂肪酶催化菜籽油生成脂肪酸甲酯1.3.4脂肪酸甲酯精制工段能量衡算····································372.1概述2.2熱量衡算的原理和基準(zhǔn)2.3能量衡算任務(wù)（一）2.4能量衡算任務(wù)（二）2.5能量衡算表第3章塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)································443.1塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.2工藝流程及操作條件3.3塔徑的計(jì)算3.4塔高的計(jì)算3.5液體分布器計(jì)算3.6其他附屬塔內(nèi)件的選擇3.7吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算第4章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)說(shuō)明·····························474.1概述4.2換熱器類型4.3換熱器的設(shè)計(jì)4.3.1計(jì)算管程壓降4.3.2計(jì)算殼程壓降4.3.3估算設(shè)備尺寸4.4傳熱系數(shù)校核4.4.1管程對(duì)流傳熱系數(shù)α4.4.2總傳熱系數(shù)C4.4.3折流板4.4.4換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力4.5反應(yīng)器設(shè)計(jì)4.5.1確定筒體的直徑和高度4.5.2圓筒厚度的設(shè)計(jì)

4.5.3封頭厚度的設(shè)計(jì)4.5.4夾套設(shè)計(jì)4.5.5水壓試驗(yàn)及其強(qiáng)度校核4.5.6

擋板

4.6反應(yīng)釜攪拌器裝置

4.7傳動(dòng)裝置的選型與尺寸設(shè)計(jì)4.8反應(yīng)器附件的選型和尺寸設(shè)計(jì)第5章生產(chǎn)附屬設(shè)備計(jì)算說(shuō)明························835.1泵5.2冷凝器（以甲醇冷凝器計(jì)算為準(zhǔn)）5.3過(guò)濾機(jī)5.4離心過(guò)濾機(jī)第一篇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章概述1.1概論脂肪酸甲醋是重要的化工中間體，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如可用來(lái)合成多種表面活性劑;用作洗滌劑以及其他許多化學(xué)制品的原料;用作高級(jí)潤(rùn)滑油的添加劑、機(jī)械加工的切削油、冷卻液等。目前，脂肪酸甲最主要的作用就是作為生物柴油進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將脂肪酸或脂肪轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲醋用作生物柴油可為I}}水油等提供有效利用途徑，因而更具有重要的食品安全意義。脂肪酸甲醋一般通過(guò)動(dòng)植物油脂和甲醇的醋交換反應(yīng)獲得，根據(jù)催化劑性質(zhì)，可將脂肪酸甲醋的制備方法分為酸催化法、堿催化法和酶催化法等。酶催化具有能耗低、產(chǎn)品回收簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是最具潛力的制備方法之一。1.2計(jì)依據(jù)和原則（1）《化工建設(shè)項(xiàng)可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定》（化工部2005年修訂版）及有關(guān)專業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；（2）化工工廠初步設(shè)計(jì)文件內(nèi)容深度規(guī)定（HG/T20688一2000）；（3）項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告；1.3設(shè)計(jì)原則（1）建設(shè)化工下游產(chǎn)業(yè)基地，脂肪酸甲酯生產(chǎn)項(xiàng)目的發(fā)展要統(tǒng)籌安排，合理布局，逐步完善。（2）在設(shè)計(jì)中采用在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用的先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)和設(shè)備，引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備和先進(jìn)工藝，確保本項(xiàng)目能夠長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定、連續(xù)地運(yùn)行，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的正丁醇和辛醇及化工產(chǎn)品。（3）在滿足脂肪酸甲酯質(zhì)量要求的前提下，選擇先進(jìn)的工藝流程，力求取得最好的經(jīng)濟(jì)效益。（4）充分利用工業(yè)園區(qū)現(xiàn)有條件，結(jié)合公司現(xiàn)狀及裝置特點(diǎn)，努力做到布置合理、緊湊，充分利用公司公用工程及輔助設(shè)施的潛力，力求節(jié)省用地和節(jié)約投資。（5）滿足現(xiàn)代化企業(yè)對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，做到源頭治理和尾部處理相結(jié)合，充分治理三廢，防治污染，保護(hù)環(huán)境。（6）從符合黨和國(guó)家的基本方針和技術(shù)政策出發(fā)，禁止對(duì)國(guó)家明令禁止的項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)，禁止在設(shè)計(jì)中采用國(guó)家明令淘汰的工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)要符合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。(7)執(zhí)行國(guó)家基本建設(shè)方針，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格遵守國(guó)家、行業(yè)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)劃，規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。特別是涉及?；?、火災(zāi)、危險(xiǎn)性為甲類的化工品的設(shè)計(jì)。(8)認(rèn)真貫徹工廠不值一體化，總流程系統(tǒng)化，生產(chǎn)裝置的聯(lián)合化，露天化，建筑物輕型化，公用工程設(shè)施力求社會(huì)話等設(shè)計(jì)。（9）樹(shù)立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，帶著高度的責(zé)任感和責(zé)任心去完成設(shè)計(jì)作品，避免出現(xiàn)不可彌補(bǔ)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。（10）深入研究，精心設(shè)計(jì)，吸收國(guó)內(nèi)為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果及生產(chǎn)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)，選擇最可靠的建設(shè)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，美觀實(shí)用，設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)達(dá)到同類工廠的先進(jìn)水平。（11）整個(gè)系統(tǒng)必須可操作和可控制。（12）設(shè)計(jì)方案及深度要保證有關(guān)審批，驗(yàn)收工作能順利通過(guò)，如項(xiàng)目立項(xiàng)，許可審查，項(xiàng)目環(huán)評(píng)，安評(píng)，職業(yè)衛(wèi)生評(píng)價(jià)，安全設(shè)施審查，消防設(shè)計(jì)防火審查，防雷裝置設(shè)計(jì)審查，環(huán)保，安全，消防，職業(yè)防護(hù)設(shè)施驗(yàn)收等工作。1.4項(xiàng)目背景脂肪酸甲醋是重要的化工中間體，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如可用來(lái)合成多種表面活性劑;用作洗滌劑以及其他許多化學(xué)制品的原料;用作高級(jí)潤(rùn)滑油的添加劑、機(jī)械加工的切削油、冷卻液等。目前，脂肪酸甲醋最主要的作用就是作為生物柴油進(jìn)行開(kāi)發(fā)，將脂肪酸或脂肪轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲醋用作生物柴油可為I}}水油等提供有效利用途徑，因而更具有重要的食品安全意義。脂肪酸甲醋一般通過(guò)動(dòng)植物油脂和甲醇的醋交換反應(yīng)獲得，根據(jù)催化劑性質(zhì)，可將脂肪酸甲醋的制備方法分為酸催化法、堿催化法和酶催化法等。酶催化具有能耗低、產(chǎn)品回收簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，是最具潛力的制備方法之一。1.5項(xiàng)目研究范圍.首先對(duì)反應(yīng)體系進(jìn)行選擇，無(wú)溶劑體系、有機(jī)溶劑體系、水相體系、乳化反應(yīng)體系等；其次選擇甲醇的添加次數(shù)；最后通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)分析影響酯交換反應(yīng)的各個(gè)因素，在單因素的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化酶促合成脂肪酸甲酯的工藝條件。通過(guò)單因素試驗(yàn)分析影響固定化酶過(guò)程中的各個(gè)因素，并進(jìn)一步采用響應(yīng)面驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析方法對(duì)固定化酶催化酯交換反應(yīng)制備脂肪酸甲酯的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。后通過(guò)GC-MS對(duì)所得脂肪酸甲酯粗品進(jìn)行分析。所得脂肪酸甲酯粗產(chǎn)品中含有相當(dāng)部分的脂肪酸，因此采用堿煉工藝去除游離脂肪酸，達(dá)到初步純化的目的。第2章市場(chǎng)預(yù)測(cè)分析2.1脂肪酸甲酯的特性

脂肪酸甲酯的密度為0.86～0.90g/mL，粘度5～9mm/s，各組分的質(zhì)量含量為：十六烷指數(shù)≥49%，生物球菌0.3%，甲醇0.35%，甘油0.25%，水0.05%，硫0.02%

（1）密度比水小，相對(duì)密度在0.8724～0.8886之間；

（2）具有“老化”傾向，加熱不宜超過(guò)80℃，宜避光、避免與空氣接觸保存；

（3）潤(rùn)滑性能好；（4）含水率較高，最大可達(dá)30%～45%。水分有利于降低油的黏度、提高穩(wěn)定性，但降低了油的熱值；

（5）pH值低，故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料（制備方法不同的酸價(jià)不一樣）；

（6）優(yōu)良的環(huán)保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、脂肪酸甲酯的生物降解性高達(dá)98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大減輕意外泄漏時(shí)對(duì)環(huán)境的污染；

（7）較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能；

（8）較好的安全性能：閃點(diǎn)高，運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用方面安全；

（9）十六烷值高，燃燒性能好于柴油；

（10）無(wú)須改動(dòng)柴油機(jī)，可直接添加使用，同時(shí)無(wú)需另添設(shè)加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備及人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練。

2.2脂肪酸甲酯的優(yōu)點(diǎn)1.具有較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能。無(wú)添加劑冷濾點(diǎn)達(dá)-20℃。

2.具有較好的潤(rùn)滑性能。使噴油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長(zhǎng)。3.具有優(yōu)良的環(huán)保特性。主要表現(xiàn)在由于脂肪酸甲酯中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可減少約30%(有催化劑時(shí)為70%)；脂肪酸甲酯中不含對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對(duì)人體損害低于柴油。檢測(cè)表明，與普通柴油相比，使用脂肪酸甲酯可降低90%的空氣毒性，降低94%的患癌率；由于脂肪酸甲酯含氧量高，使其燃燒時(shí)排煙少，一氧化碳的排放與柴油相比減少約10%(有催化劑時(shí)為95%)；脂肪酸甲酯的生物降解性高。

4.具有較好的安全性能。由于閃點(diǎn)高，脂肪酸甲酯不屬于危險(xiǎn)品。因此，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用方面的安全性又是顯而易見(jiàn)的。

5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的使用壽命加長(zhǎng)。

6.具有可再生性能。作為可再生能源，與石油儲(chǔ)量不同，其通過(guò)農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)家的努力，可供應(yīng)量不會(huì)枯竭。

7.無(wú)須改動(dòng)柴油機(jī)，可直接添加使用，同時(shí)無(wú)需另添設(shè)加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備及人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練。

8.脂肪酸甲酯以一定比例與石化柴油調(diào)和使用，可以降低油耗、提高動(dòng)力性，并降低尾氣污染。脂肪酸甲酯的優(yōu)良性能使得采用脂肪酸甲酯的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放指標(biāo)不僅滿足目前的歐洲II號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實(shí)施的更加嚴(yán)格的歐洲Ⅲ號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。而且由于脂肪酸甲酯燃燒時(shí)排放的二氧化碳遠(yuǎn)低于該植物生長(zhǎng)過(guò)程中所吸收的二氧化碳，從而改善由于二氧化碳的排放而導(dǎo)致的全球變暖這一有害于人類的重大環(huán)境問(wèn)題,因而脂肪酸甲酯是一種真正的綠色柴油。2.3脂肪酸甲酯的用途

脂肪酸甲酯用途廣泛，主要的應(yīng)用范圍有：直接作為車(chē)用優(yōu)質(zhì)柴油使用，即100%脂肪酸甲酯（B100）；與石油柴油調(diào)配使用，品種有2%、5%、10%和20%，即B2、B5、B10、B20柴油；非車(chē)用柴油的替代品，如取暖、船用、農(nóng)用、發(fā)電等；用作機(jī)械加工潤(rùn)滑劑；優(yōu)質(zhì)的溶劑，如用作脫漆劑（代替二氯甲烷）、印刷油墨、清洗劑。世界各國(guó)大多使用20%脂肪酸甲酯和80%石油柴油混配?？捎糜谌魏尾裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)和直接利用現(xiàn)有的油品貯存、運(yùn)輸、分銷。脂肪酸甲酯的使用主要集中在城市公車(chē)、空調(diào)設(shè)備、柴油引擎、柴油發(fā)電廠、農(nóng)林業(yè)設(shè)備引擎等。

2.4脂肪酸甲酯的市場(chǎng)分析

2.4.1前言

脂肪酸甲酯也稱生化柴油，它是由可再生的動(dòng)、植物油脂與甲醇(或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)而得到的長(zhǎng)鏈脂肪酸甲(乙)酯，是一種可以替代普通(石化)柴油的可再生的清潔燃料。脂肪酸甲酯的主要原料是天然植物油、動(dòng)物油甚至賓館飯店廢棄的地溝油都可以用來(lái)煉制脂肪酸甲酯，其資源一般不會(huì)枯竭。大量研究表明，脂肪酸甲酯是最重要的清潔燃料之一，是最有發(fā)展前途的柴油機(jī)替代燃料。由于石油價(jià)格不斷上漲、石油資源逐漸枯竭，全世界都面臨著能源短缺的危機(jī)，同時(shí)隨著人們生活水平的提高和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到石油作為燃料所造成的空氣污染的嚴(yán)重性，特別是光化學(xué)煙霧、酸雨的頻繁出現(xiàn)對(duì)人體健康造成了極大的危害，C02產(chǎn)生的溫室效應(yīng)嚴(yán)重破壞了生態(tài)平衡。因此，國(guó)際石油組織認(rèn)為開(kāi)發(fā)一種新的能源來(lái)替代石油燃料己迫在眉睫。

2.4.2國(guó)外脂肪酸甲酯的發(fā)展?fàn)顩r

100多年前，Rudolf就開(kāi)始研究用植物油直接代替石化柴油作燃料。20世紀(jì)70年代，在世界范圍內(nèi)發(fā)生了石油危機(jī)，石油供給不足，美國(guó)、法國(guó)、意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)始成立了專門(mén)的脂肪酸甲酯研究機(jī)構(gòu)，以尋求替代石油的新能源。近十幾年來(lái)，脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)在世界各國(guó)發(fā)展很快，一些國(guó)家和地區(qū)已開(kāi)始建立商品化脂肪酸甲酯基地。美國(guó)是最早研究脂肪酸甲酯的國(guó)家，20世紀(jì)90年代初開(kāi)始了商品化生產(chǎn)，美國(guó)是以大豆油為原料的。經(jīng)歷了一百年的演變，現(xiàn)在世界上其他一些國(guó)家也在根據(jù)本國(guó)資源的情況開(kāi)發(fā)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)：在日本脂肪酸甲酯生產(chǎn)能力己達(dá)到約40萬(wàn)噸/年；泰國(guó)也于2001年7月發(fā)布了發(fā)展脂肪酸甲酯的計(jì)劃，泰國(guó)石油公司承諾每年收購(gòu)7萬(wàn)噸棕櫚油和2萬(wàn)噸椰子油用于脂肪酸甲酯的生產(chǎn)，國(guó)家對(duì)脂肪酸甲酯實(shí)施稅收減免，泰國(guó)第一套脂肪酸甲酯裝置已經(jīng)投入運(yùn)行。馬來(lái)西亞采用棕櫚油和廢油也生產(chǎn)出了脂肪酸甲酯，但整個(gè)國(guó)家的用量不大；巴西第一個(gè)脂肪酸甲酯廠Soyminas2005年在米納斯州卡西歐市建成，年產(chǎn)量為1萬(wàn)噸，原料采用大豆油；另外菲律賓、保加利亞、韓國(guó)、印度等國(guó)也在最近向國(guó)民推廣使用脂肪酸甲酯。由此我們那可以知道脂肪酸甲酯使用最多的地區(qū)是歐洲，份額已占到成品油市場(chǎng)的5%。目前在歐洲用于生產(chǎn)脂肪酸甲酯的原料主要為菜籽油。歐現(xiàn)生產(chǎn)脂肪酸甲酯70萬(wàn)t/a，目標(biāo)是2010年達(dá)830萬(wàn)t/a。

2.4.3國(guó)內(nèi)脂肪酸甲酯的發(fā)展?fàn)顩r

近年來(lái)，在政府部門(mén)的推動(dòng)下，我國(guó)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)開(kāi)始加速發(fā)展。隨著石油等傳統(tǒng)能源的日益緊缺。開(kāi)發(fā)脂肪酸甲酯技術(shù)已經(jīng)引起了我國(guó)政府和眾多企業(yè)的關(guān)注。自2000年開(kāi)始經(jīng)中國(guó)工程院、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)牽頭，中石化集團(tuán)、中國(guó)油品檢驗(yàn)中心等進(jìn)行了多次論證和研究，已經(jīng)經(jīng)歷了幾年的發(fā)展，并完成了“節(jié)能和新能源關(guān)鍵技術(shù)”國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)的重大突破。在我國(guó)，許多研究機(jī)構(gòu)已致力于脂肪酸甲酯的研究開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已研制出利用菜籽油、大豆油、地溝油等為原料生產(chǎn)脂肪酸甲酯的工藝，進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，海南正和生物能源公司、福建卓越新能源發(fā)展公司已開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，分別建成了年產(chǎn)上萬(wàn)噸脂肪酸甲酯的工廠。另外，還有四川古杉化學(xué)有限公司、西安藍(lán)田生物工程有限公司等也規(guī)模化生產(chǎn)脂肪酸甲酯。目前。我國(guó)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)已具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。就目前而言，中國(guó)脂肪酸甲酯生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)該處于初級(jí)階段?；谥舅峒柞ニ哂械沫h(huán)保、可再生以及為調(diào)整當(dāng)前農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)可能帶來(lái)的機(jī)遇，脂肪酸甲酯將具有廣闊的發(fā)展前景。從目前可以獲得的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)資料來(lái)看，柴油的供需平衡問(wèn)題將是我國(guó)未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間石油市場(chǎng)發(fā)展的焦點(diǎn)問(wèn)題。近幾年來(lái)，盡管煉化企業(yè)通過(guò)持續(xù)的技術(shù)改造，生產(chǎn)柴汽比不斷提高，但仍不能滿足消費(fèi)柴汽比的要求。因此，開(kāi)發(fā)脂肪酸甲酯不僅與目前石化行業(yè)調(diào)整油品結(jié)構(gòu)提高柴汽比的方向相契合，同時(shí)由于其作為可再生能源因而意義深遠(yuǎn)。

2.4.4脂肪酸甲酯的總體發(fā)展趨勢(shì)

由于石油資源逐漸走向枯竭，也由于環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，各國(guó)政府都加大了開(kāi)發(fā)環(huán)保型、可再生能源的力度，增加了研究經(jīng)費(fèi)。脂肪酸甲酯是一種理想的柴油替代燃料，它具有可生物降解性、排放污染小、生產(chǎn)原料來(lái)源廣泛等特點(diǎn)，脂肪酸甲酯以其良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值受到越來(lái)越多的關(guān)注，是一種值得大力推廣的替代性燃料。目前脂肪酸甲酯的研究還是向著如何降低成本、節(jié)能降耗、充分利用資源和連續(xù)化生產(chǎn)的方向發(fā)展；此外，產(chǎn)品質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。在未來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大企業(yè)及研究領(lǐng)域應(yīng)主

要致力于尋找合適的脂肪酸甲酯原料，研究新的生產(chǎn)工藝和開(kāi)發(fā)新的高附加值產(chǎn)品，以提高脂肪酸甲酯的競(jìng)爭(zhēng)力，這對(duì)于推廣脂肪酸甲酯對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，推進(jìn)能源替代，減輕環(huán)境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。到2010年，我國(guó)柴油需求量將突破1億t，2015年市場(chǎng)需求量將達(dá)到13億t左右。因此，開(kāi)發(fā)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)對(duì)調(diào)整油品結(jié)構(gòu)具有重要意義。我國(guó)已經(jīng)把發(fā)展脂肪酸甲酯列入了國(guó)家能源計(jì)劃中，經(jīng)過(guò)多年的努力!國(guó)內(nèi)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)有了一定的競(jìng)爭(zhēng)力!并預(yù)計(jì)近10年內(nèi)將會(huì)有更大的發(fā)展。但是，我國(guó)對(duì)于脂肪酸甲酯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的研究還相對(duì)滯后，我們應(yīng)參考國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)中國(guó)目前脂肪酸甲酯的生產(chǎn)和使用情況!制訂適宜的脂肪酸甲酯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為脂肪酸甲酯的發(fā)展提供技術(shù)與法規(guī)的保障。促進(jìn)脂肪酸甲酯產(chǎn)業(yè)健康快速的發(fā)展。第3章產(chǎn)品生產(chǎn)方案及規(guī)模3.1產(chǎn)品方案3.1.1產(chǎn)品方案的構(gòu)成方案主要由酯化反應(yīng)部分，脂肪酸甲酯精致部分，甘油精致部分。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)分析及預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，為吉化建立一座以工程微藻油為原料制生物柴油的裝置，年運(yùn)行天數(shù)8000小時(shí)，年產(chǎn)8000噸。3.1.2產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3.2生產(chǎn)規(guī)模本廠年生產(chǎn)時(shí)間為8000h，年生產(chǎn)能力8000噸a，脂肪酸甲酯含量為99.96%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）3.3脂肪酸甲酯原料選擇原則3.3.1選擇指標(biāo)含油率含油率是進(jìn)行脂肪酸甲酯原料的首要標(biāo)準(zhǔn)。含油率的高低決定了能源植物利用的價(jià)值大小。不含油成分，就不是油料植物；含油率不高，達(dá)不到利用程度，也就談不上油料植物的開(kāi)發(fā)利用。生物產(chǎn)量能源植物的生物產(chǎn)量，決定了其作為脂肪酸甲酯原料的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和潛力。生物產(chǎn)量越大，開(kāi)發(fā)利用的價(jià)值也就越高，開(kāi)發(fā)利用的可行性也越大。決定某種能源植物生產(chǎn)的因素主要有：（1）單位面積產(chǎn)量的高低或結(jié)實(shí)形狀的好壞。對(duì)于已人工栽培的植物而言，其單位面積產(chǎn)量越高，其生物產(chǎn)量也越大；對(duì)于尚未栽培的野生種來(lái)說(shuō)，若有好的結(jié)實(shí)形狀，在經(jīng)人工種植后，生物產(chǎn)量可能會(huì)較高。（2）適生區(qū)域的大小。適生區(qū)域越大，分布面積相對(duì)也越大，供開(kāi)發(fā)利用的區(qū)域范圍越廣，可收獲的生物量也越大。（3）繁殖的難以程度。某種能源植物若含油率很高，但是種子的發(fā)芽率很低、無(wú)性繁殖或移栽不易成活，很難繁殖，不能規(guī)?；亟⒅舅峒柞サ脑匣?，其生物產(chǎn)量也不可能打到很高。采集、提取和加工的難易程度作為脂肪酸甲酯的原料，起含油器官要易于采集油樣要容易提取和加工，這樣就能控制脂肪酸甲酯的制取成本。必須適合中國(guó)的國(guó)情山地多，耕地少，要充分利用發(fā)揮山地資源優(yōu)勢(shì)，大力地規(guī)模栽培木本油料植物。（1）調(diào)查方法確定結(jié)實(shí)量的辦法:結(jié)實(shí)果枝占樹(shù)冠總枝條的百分?jǐn)?shù)；果實(shí)在結(jié)果枝上分布的均勻程度3.4脂肪酸甲酯原料獲取性分析3.4.1油料作物我國(guó)的油料作物有近30種，油菜、花生、大豆、棉花和向日葵是我國(guó)五大食用油料作物，其中油菜和花生的產(chǎn)量居世界第一。2008年，大豆、油菜籽、花生及棉油自產(chǎn)5474萬(wàn)噸，榨油消耗3200萬(wàn)噸，包括芝麻、玉米胚芽等在內(nèi)，2008年我國(guó)自產(chǎn)植物油總計(jì)940萬(wàn)噸(見(jiàn)表1)。表2給出了2008年我國(guó)植物油進(jìn)出口情況，進(jìn)口數(shù)量最大的有豆油(包括大豆)、棕櫚油、菜籽油(包括油菜籽)。植物油進(jìn)口總量1560．4萬(wàn)噸，而出口量較小，總計(jì)24．76萬(wàn)噸植物油表觀消費(fèi)量達(dá)N2475．64萬(wàn)噸。進(jìn)口量占表觀消費(fèi)量的69％，由此可看出我國(guó)植物油缺口很大?？紤]國(guó)家當(dāng)前“不與民爭(zhēng)油”保證食用油供應(yīng)安全等政策，植物油不作為脂肪酸甲酯的原料。3.4.2動(dòng)物油脂我國(guó)的動(dòng)物油主要是豬肉、牛肉、羊肉、禽肉類等的副產(chǎn)。我國(guó)肉類產(chǎn)量一般在9000萬(wàn)噸／年以上，副產(chǎn)油脂800萬(wàn)噸／年以上(其中豬油占75％左右)，除70％左右食用外，其他是油脂化工生產(chǎn)的原料。由于動(dòng)物油脂含有大量的飽和脂肪酸，生產(chǎn)的脂肪酸甲酯冷濾點(diǎn)高，冬季應(yīng)用困難，一般不適宜作為脂肪酸甲酯原料。3.4.3廢棄油脂廢棄油脂包括廢棄食用油脂、油脂生產(chǎn)工業(yè)副產(chǎn)的酸化油及糧食加工副產(chǎn)的低品質(zhì)油脂。廢棄油脂原料組成及性能變化大，需要進(jìn)行預(yù)處理，可以作為現(xiàn)階段發(fā)展生物柴油的原料資源。2008年我國(guó)廢棄油脂資源合計(jì)999萬(wàn)噸，其中，地溝油、泔水油295萬(wàn)噸，酸化油、非食用標(biāo)準(zhǔn)植物油318萬(wàn)噸，非食用動(dòng)物~1386萬(wàn)噸。1)廢棄食用油脂廢棄食用油脂俗稱地溝油，我國(guó)目前食用油消費(fèi)量約為2500萬(wàn)噸／年(包括動(dòng)物油脂)，并且每年還在不斷增加，估計(jì)每年廢棄食用油的數(shù)量大約在375～625萬(wàn)噸。過(guò)去廢棄食用油的主要用途是生產(chǎn)脂肪酸，目前社會(huì)上已開(kāi)始用于生產(chǎn)脂肪酸甲酯，而且比例越來(lái)越高。2)酸化油酸化油是利用油脂精制中產(chǎn)生的膠質(zhì)和皂腳經(jīng)酸化分離產(chǎn)生的油脂。食用油生產(chǎn)加工過(guò)程中約副產(chǎn)10％左右的皂腳油，全國(guó)皂腳油產(chǎn)量約150～200萬(wàn)噸／年，一般情況下每噸皂腳油能加工生產(chǎn)0.4噸酸化油。酸化油中游離脂肪酸含量一般在50％以上，可皂化組分在85％以上?？勺鳛橹参锊裼驮?。3.4.4糧食加工副產(chǎn)油脂糧食加工副產(chǎn)的油脂利用最成功的是玉米加工副產(chǎn)的玉米胚芽油，可加工生產(chǎn)高品質(zhì)的食用油。我國(guó)每年稻谷加工中將副產(chǎn)米糠5000多萬(wàn)噸，包括稻殼、稻糠等，米糠含油量一般在11％左右，如果全部加工可生產(chǎn)500萬(wàn)噸／年左右米糠油。而米糠油易酸敗，對(duì)加工食用油影響很大，但對(duì)脂肪酸甲酯影響小，因此米糠油作為生物柴油原料很有發(fā)展前景。3.4.5木本油料我國(guó)現(xiàn)已查明的油料植物(種子植物)種類為151~697屬1554種，其中種子含油量在40％以上的植物有154種。目前，可用作建立良種供應(yīng)基地的脂肪酸甲酯木本植物僅幾種，如：大戟科的麻瘋樹(shù)，漆樹(shù)科的黃連木，無(wú)患子科的文冠果，山茱萸科的光皮樹(shù)等。表3給出了有代表性的主要木本油料樹(shù)種的含油以及分布情況。木本油料植物在我國(guó)分布不均勻。以秦嶺、太行山為大致區(qū)分南北的界限，則油脂植物的1／4種類分布于我國(guó)北方，3／4的種類分布于南方。北方的少數(shù)種類則常常占有廣大的分布區(qū)。以目前種植面積最大的麻瘋樹(shù)為代表分析木本油料作為脂肪酸甲酯原料的種植以及成本情況。麻瘋樹(shù)，又名小桐子、小油桐，屬大戟科麻瘋樹(shù)屬，落葉小喬木或灌木，樹(shù)高2～5米，全株有灰白色乳汁，內(nèi)含大量毒蛋白。種植3年后開(kāi)始結(jié)果，5年成熟，可持續(xù)20年。目前，對(duì)麻瘋樹(shù)資源的開(kāi)發(fā)利用，大多還停留在野生資源的利用階段，優(yōu)良種子的培育還在育苗、栽培階段，大面積種植雖已開(kāi)始，但是規(guī)?；_(kāi)花掛果還需要時(shí)問(wèn)。麻瘋樹(shù)抗災(zāi)能力不強(qiáng)，在貴州省羅甸有些種苗在前幾年冰凍時(shí)被凍死?！笆晃濉蔽覈?guó)要建設(shè)能源林示范基地1200萬(wàn)畝；到2020年，能源林達(dá)到2億畝，可以提供600萬(wàn)噸脂肪酸甲酯。3.4.6其他原料——工程微藻微藻是指一些微觀的單細(xì)胞群體，是最低等的、自養(yǎng)的放氧植物，是水生植物的一種。含油微藻是微藻的一類，化學(xué)成分除油脂外，還有纖維素、木質(zhì)素和蛋白質(zhì)等，通過(guò)溶劑浸漬或超臨界CO，萃取技術(shù)，可以獲得微藻細(xì)胞中的油脂。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外有許多科學(xué)家在探索新的藻種，并研制“工程微藻”，希望能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；B(yǎng)殖，降低成本，為獲得油脂資源提供一條可靠的途徑。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)通過(guò)現(xiàn)代生物技術(shù)制成“工程微藻”，實(shí)驗(yàn)室條件下脂肪質(zhì)含量高達(dá)60％，戶外生產(chǎn)也可達(dá)40％，而一般自然微藻的脂肪質(zhì)含量為5％～20％。預(yù)計(jì)每英畝(1英畝=6．07畝)“工程微藻”可年產(chǎn)40～100桶脂肪酸甲酯。清華大學(xué)等通過(guò)異養(yǎng)轉(zhuǎn)化細(xì)胞工程技術(shù)獲得了高脂含量的異養(yǎng)小球藻細(xì)胞，其脂類化合物含量高達(dá)細(xì)胞干重的55％；中國(guó)科學(xué)院植物研究所和中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，通過(guò)基因工程在較短的時(shí)問(wèn)內(nèi)也開(kāi)發(fā)出了高產(chǎn)的油藻品種；青島海洋大學(xué)通過(guò)十幾年的淡水及海水藻類物質(zhì)的研究，已積累了海洋藻類研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)。表4為海藻與幾種農(nóng)作物產(chǎn)油量的對(duì)比。由表4可知，海藻的產(chǎn)油量是大豆的223倍，因此含油微藻的開(kāi)發(fā)具有重要意義，被稱為第三代生物燃料。微藻油脂生產(chǎn)擺脫了對(duì)耕地資源的依賴，而且可以實(shí)現(xiàn)工廠化操作，有利于集中生產(chǎn)大量油脂，建設(shè)大型脂肪酸甲酯裝置，但微藻油脂實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問(wèn)題。據(jù)新加坡化學(xué)與工程研究院介紹，在現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)格條件下，微藻生物質(zhì)原料成本5000美元／噸，而現(xiàn)行的原油價(jià)格為500～600美元／噸。海藻生物質(zhì)燃料應(yīng)重點(diǎn)研究，是重要的脂肪酸甲酯資源。雖然脂肪酸甲酯的原料來(lái)源比較多樣，但各種原料是非常有限的，就算把他們加起來(lái)也難以滿足人類對(duì)燃油的需求。拿產(chǎn)量最大的油料作物來(lái)說(shuō)，雖然我國(guó)現(xiàn)有油料作物年產(chǎn)油脂1000萬(wàn)噸以上，但尚不足以滿足國(guó)內(nèi)食油消費(fèi)市場(chǎng)需求，近幾年油脂進(jìn)口逐年增加，成為全球最大的食用油進(jìn)口國(guó)。與此同時(shí)，我國(guó)的交通運(yùn)輸，每年大概要6400萬(wàn)噸燃油，而且還在以每年30%的速度遞增。如果想用脂肪酸甲酯完全替代石油燃料來(lái)滿足我國(guó)的運(yùn)輸需求，那需要種植多少油料作物見(jiàn)下表（表4）從上表不難發(fā)現(xiàn)，只有微藻才可能將石化柴油完全替代掉。作為新一代柴油原料，微藻擁有很多優(yōu)勢(shì)種類繁多廣泛分布于淡水和海水中。全球已經(jīng)鑒定的微藻大約有40000種，而且其數(shù)量還在不斷的增加。相對(duì)于傳統(tǒng)油料作物，微藻具有生物量大、生長(zhǎng)周期短。微藻的生長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸生作物，一般微藻在24h內(nèi)其生物量就可以加倍，在指數(shù)生長(zhǎng)期的生物量倍增時(shí)間一般為3.5h。微藻油的成分與植物油相似，是植物油的替代品，可直接運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)生物柴油。一般微藻的含油量都可達(dá)20%~50%，部分微藻的含油量可以超過(guò)其干質(zhì)量的80%（見(jiàn)表5）微藻能用海水培養(yǎng)，能耐受沙漠、干旱地、半干旱地的極端環(huán)境，不占用耕地，因此不會(huì)對(duì)糧食作物的生產(chǎn)構(gòu)成威脅。微藻能吸收并利用工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中排放的大量二氧化碳和氮化物或從廢水中取得氮、磷等，有利于改善環(huán)境。微藻盡管是在液體中培養(yǎng)，但與傳統(tǒng)的油料作物比較，只需要少量的灌溉用水。微藻的生物化學(xué)成分可以通過(guò)環(huán)境條件的改變加以調(diào)節(jié)，從而提高含油量。能生產(chǎn)出有高附加值的副產(chǎn)品，如生物高聚物、蛋白質(zhì)、色素、動(dòng)物飼料、酒精、氫氣等。綜上述，本次設(shè)計(jì)選用的原料為工程微藻所產(chǎn)出的油脂。第四章工藝方案的選擇及論證4.1工藝方案的確定4.1.1物理法直接混合法就是將植物油脂與石化柴油直接混合由于柴油代用燃料。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)直接使用植物油脂作燃料存在著很多問(wèn)題，諸如燃料中的積碳和潤(rùn)滑油污染等。以油脂作為燃料，另一個(gè)缺點(diǎn)就是植物油脂尤其是動(dòng)物油脂的粘度很高，通常是石化燃料的11~17倍。因此，直接以動(dòng)植物油脂與石化柴油混合為燃料動(dòng)力的柴油機(jī)并沒(méi)有在世界范圍內(nèi)推廣使用。4.1.2化學(xué)法化學(xué)法制備脂肪酸甲醋是采用動(dòng)植物油脂與甲醇，在酸性或堿性催化劑和高溫下發(fā)生醋交換反應(yīng)，生成脂肪酸甲醋和甘油。酸催化醋交換反應(yīng)要比堿催化醋交換反應(yīng)慢，所用酸有硫酸、鹽酸、磷酸、有機(jī)磺酸、固體超強(qiáng)酸等。當(dāng)用作脂肪酸甲醋的原料酸值較高時(shí)，一般選用酸催化醋交換反應(yīng)。YanLi}}}等采用一種超強(qiáng)催化劑5042-/Zr02-Ti02/La3十，在原料油游離脂肪酸含量高達(dá)60%時(shí)候，能同時(shí)有效的催化醋交換反應(yīng)和醋化反應(yīng)。當(dāng)醇油摩爾比是15:1、催化劑用量為5%、反應(yīng)溫度2000C、反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)時(shí)，將產(chǎn)品進(jìn)行GC-MS分析，脂肪酸甲醋含量達(dá)到%.24%oSatoshiFuruta}lo]究研了固體超強(qiáng)酸催化劑硫酸錫、氧化錯(cuò)、鎢酸錯(cuò)等催化大豆油與甲醇進(jìn)行醋交換反應(yīng)。結(jié)果顯示鎢酸錯(cuò)一鋁是一種很有前景的酸催化劑，在溫度200-3000C、常壓下，酉旨交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%。徐偉等采用固體超強(qiáng)酸5042一/Ti02-Fe}04為催化劑，選用餐飲廢油脂為原料與甲醇醋交換反應(yīng)制備脂肪酸甲醋，結(jié)果表明，在溫度700C、反映時(shí)間5小時(shí)條件下，酉旨轉(zhuǎn)化率達(dá)82.9%，建立了餐飲廢油生產(chǎn)脂肪酸甲醋的綠色工藝。堿催化醋交換反應(yīng)是目前工業(yè)上用得最多的脂肪酸甲醋的制備方法。其中所用堿包括NaOH,KOH、各種碳酸鹽及鈉和鉀的醇鹽等。堿催化醋交換反應(yīng)，產(chǎn)物脂肪酸甲醋收率很高，但是對(duì)原料的要求比較苛刻，特別要求原料的水分含量要很低。SanjibKK等以KOH為催化劑，催化不可食用的Pongaiapinnata油與甲醇醋交換反應(yīng)，結(jié)果在醇油摩爾比10:1,溫度600C條件下，甲醋得率高達(dá)92%。以四氫吠喃作共溶劑時(shí)，甲醋得率增加到95%。劉偉偉等]以橡膠籽油為原料，采用高溫氣相醋化酒旨交換法制備脂肪酸甲醋。在催化劑(KOH)用量為油重的1.0%、甲醇用量為油重的5%、反應(yīng)溫度600C條件下反應(yīng)90分鐘，酉旨交換轉(zhuǎn)化率達(dá)到93.0%。劉學(xué)軍等研究了以甲醇鈣固體堿催化劑催化菜籽油和甲醇醋交換反應(yīng)制備脂肪酸甲醋的反應(yīng)性能，分析了甲醇鈣的比表面積、總孔體積、平均孔徑和熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，甲醇鈣熱穩(wěn)定性好，堿性強(qiáng);在催化劑用量為2.0%、反應(yīng)溫度650C,醇油摩爾比為22:1、反應(yīng)時(shí)間2.5小時(shí)的條件下，脂肪酸甲酉旨產(chǎn)率達(dá)95%o可見(jiàn)，化學(xué)法制備脂肪酸甲醋的醋交換率可高達(dá)90%以上，盡管化學(xué)法有這么高的產(chǎn)率，但是用化學(xué)法制備脂肪酸甲醋存在能耗高、甲醇用量大、對(duì)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)。4.1.3酶交換法工業(yè)上脂肪酸甲醋的制備方法主要是醋交換法。在醋交換反應(yīng)中，油脂(直鏈脂肪酸三甘油醋)與甲醇在催化劑的作用下發(fā)生醋交換反應(yīng)得到脂肪酸甲醋和甘油。酉旨交換反應(yīng)分為化學(xué)法(酸催化、堿催化)、酶催化法、超臨界醋交換等。酉旨交換反應(yīng)如式1.1所示。醋交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，分三步進(jìn)行，如式(C1.2)一((1.4)所示。按化學(xué)計(jì)量式計(jì)算，1moL三甘油醋需要3moL甲醇，由于是可逆反應(yīng)，為提高轉(zhuǎn)化率，醇油摩爾比一般應(yīng)大于3。酶催化法即用脂肪酶為催化劑，催化動(dòng)植物油脂與甲醇進(jìn)行醋交換反應(yīng)，生成脂肪酸甲醋和甘油。目前，酶法是最具有前景的脂肪酸甲醋制備方法，吸引了眾多國(guó)內(nèi)外研究者的注意力?，F(xiàn)將各方法的特點(diǎn)比較如下表1.1所示。4.2工藝方案的選擇目前，脂肪酸甲酯的生產(chǎn)工藝歸結(jié)起來(lái)主要有三種方法：物理法、化學(xué)法和高溫裂解法。在物理法脂肪酸甲酯生產(chǎn)技術(shù)方面，主要是利用了動(dòng)植物油脂具有高能量密度和可燃燒的特性用于柴油代用燃料。與物理方法不同，化學(xué)法脂肪酸甲酯技術(shù)就是將動(dòng)植物油脂進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化，改變其分子結(jié)構(gòu)，使主要組成為脂肪酸甘油酯轉(zhuǎn)換成為分子量?jī)H為其1/3的脂肪酸低碳烷基酯，使其從根本上改善流動(dòng)性和年度，適合用作脂肪酸甲酯內(nèi)燃機(jī)的燃料。酯化和酯交換是脂肪酸甲酯的主要生產(chǎn)方法。酯交換法主要包括均相催化法、非均相催化法、生物催化法和超臨界發(fā)等。由于物理方法生產(chǎn)的脂肪酸甲酯是一種分散的多相體系，一直存在穩(wěn)定性的問(wèn)題，而且其物化性能指標(biāo)難以控制，因此物理法生產(chǎn)脂肪酸甲酯在物柴油產(chǎn)業(yè)中所占比重很小。化學(xué)法生產(chǎn)的脂肪酸甲酯完全改變了物理法生產(chǎn)脂肪酸甲酯的物性狀況，成為完全均勻的液態(tài)產(chǎn)品，年度也得到大幅度降低，而且能與石化柴油以任意比互溶，形成單一的均相體系，其使用技術(shù)更多地體現(xiàn)在脂肪酸甲酯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范上。因此，選酯交換法制備脂肪酸甲酯.4.3工藝的論證4.3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由于游離脂肪酶在使用過(guò)程中，存在一些不足，如:酶的穩(wěn)定性較差在溫度、pH和無(wú)機(jī)離子等外界因素的影響下，容易變性失活;酶與底物反應(yīng)結(jié)束后，即使酶仍有較高的活力，也難于回收利用，這樣一次性使用酶的方式，不僅使成本較高，而且難于連續(xù)化生產(chǎn);游離酶反應(yīng)結(jié)束后成為雜質(zhì)與產(chǎn)物混在一起，給進(jìn)一步的分離純化帶來(lái)一定的困難。固定化脂肪酶則具有可以回收、重復(fù)利用、穩(wěn)定性高、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。因此，本章才用固定化脂肪酶催化菜籽油與甲醇進(jìn)行酷交換反應(yīng)制備脂肪酸甲酷。4.3.2實(shí)驗(yàn)試劑固定化脂肪酶:實(shí)驗(yàn)室自制;菜籽油(鯉魚(yú)牌):市售;甲醇、聚乙烯醇(聚合度1799、氫氧化鉀，95%乙醇、硫代硫酸鈉、氫氧化鈉、硫酸、碘化鉀、高碘酸鉀、可溶性淀粉、無(wú)水乙醇、乙醚等均為分析純。4.3.3實(shí)驗(yàn)儀器BT423S精密天平，SHA-B恒溫振蕩培養(yǎng)箱，JJ-2組織勻漿搗碎eppendorf,Centrifuge5810R高速離心機(jī)。4.3.4實(shí)驗(yàn)方法4.3.4.1固定化脂肪酶的制備取1OmL質(zhì)量濃度為1.25%的海藻酸鈉溶液，再加入SmL脂肪酶酶液，兩者混勻后，用注射器滴入到12%的氯化鈣溶液中，浸泡1個(gè)小時(shí)后，真空抽濾，用緩沖溶液洗滌凝膠表面鈣離子，再用蒸餾水洗滌，干燥，得球狀固定化脂肪酶。酯交換反應(yīng)將9.06克菜籽油與一定量2%的聚乙烯醇溶液經(jīng)組織搗碎機(jī)勻漿乳化，向1OOmL具塞三角瓶加入該乳化液和適量的甲醇，置于自動(dòng)控溫的搖床中加熱，至一定溫度后加入適量的固定化脂肪酶開(kāi)始反應(yīng)，一定時(shí)間后終止反應(yīng)。將混合液移入分也漏斗中進(jìn)行分離，分出下層甘油層。上層甲酷層首先進(jìn)行常壓蒸餾回收過(guò)量甲醇，然后10000r/min高速離心，分出上層甲酷層。4.3.3分析方法在有水分存在的微乳液反應(yīng)體系中，油脂既可以和甲醇發(fā)生醇解反應(yīng)生成甘油和脂肪酸甲酷，又可以發(fā)生部分水解反應(yīng)生成甘油和脂肪酸，脂肪酸又能和甲醇發(fā)生酷化反應(yīng)生成脂肪酸甲酷和水。本文通過(guò)測(cè)定反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品酸價(jià)計(jì)算產(chǎn)物中脂肪酸甲酷含量。(1)轉(zhuǎn)化率的測(cè)定利用皂化一高碘酸氧化法測(cè)定產(chǎn)物中的甘油含量。由于甘油產(chǎn)率等于原料的轉(zhuǎn)化率，采用下式計(jì)算得到原料和產(chǎn)品中的甘油含量。4.3.4脂肪酸甲醋的GC/MS分析色譜條件:色譜柱為Rtx-SMS(3OmX0.25mmX0.25um);汽化室溫度:2800C;程序溫:160℃保持2分鐘，以80C/分鐘升到2500C，保持16分鐘;分流比:30:1;載氣為氮?dú)?，?1.OOmL/min，進(jìn)樣量:luL。質(zhì)譜條件:質(zhì)量掃描范圍:55-SSOu;電離方式:EI,70eV;離子源溫度:2000C，傳輸線溫度:2800C;溶劑延長(zhǎng)時(shí)間:3.Smin。4.3.5反應(yīng)結(jié)果分析4.3.5.1單因素試驗(yàn)結(jié)果與討論(1)水分含量對(duì)酷交換反應(yīng)的影響為考察水分含量對(duì)酷交換反應(yīng)的影響，選取固定化脂肪酶400ILT/g、反應(yīng)時(shí)間16h,反應(yīng)溫度400C、醇油摩爾比6:1，不同水分含量對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)換率、產(chǎn)品酸價(jià)、甲酷得率的影響。結(jié)果如表4.1所示。從圖4.1可以看出，當(dāng)水分含量低于35%時(shí)，隨著水分含量的增加，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率增大，酸價(jià)變化不大，甲酷得率逐漸增加，當(dāng)水分含量超過(guò)35%時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率變化不明顯，酸價(jià)變化加大，甲酷得率反而逐漸減小。這是因?yàn)檫m量的水分可以使甲醇分子分散的接近酶分子，降低了甲醇對(duì)酶分子的毒性，有利于酷交換反應(yīng)的進(jìn)行;適量的水分可以降低酷交換反應(yīng)產(chǎn)物甘油的濃度，有利于可逆反應(yīng)向右進(jìn)行;當(dāng)水分過(guò)量時(shí)，增加了副反應(yīng)水解反應(yīng)的進(jìn)行，不利于酷交換反應(yīng)。但是過(guò)量水的加入則加大了油脂發(fā)生酶促水解反應(yīng)的可能，因此水分含量對(duì)反應(yīng)的影響很顯著，當(dāng)水分含量35%時(shí)，甲酷得率最高。(2)醇油摩爾比對(duì)酷交換反應(yīng)的影響為了考察醇油摩爾比對(duì)酷交換反應(yīng)的影響，選取固定化脂肪酶400ILT/g、反應(yīng)時(shí)間16h、反應(yīng)溫度400C，水分含量35%，同醇油摩爾比對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品酸價(jià)、甲酷得率的影響。結(jié)果如表4.2所示。從圖4.2可以看出，當(dāng)反應(yīng)體系中水分含量一定時(shí)，隨著甲醇用量的增加，轉(zhuǎn)化率先逐漸增大，當(dāng)醇油摩爾比達(dá)到6:1時(shí)，轉(zhuǎn)化率最大，此時(shí)產(chǎn)品酸價(jià)也較大，再增加甲醇用量時(shí)，轉(zhuǎn)化率則逐漸減小，產(chǎn)品酸價(jià)也隨著甲醇用量的增加而逐漸減小，當(dāng)醇油摩爾比8:1時(shí)候，甲酷得率最大。這是因?yàn)檫m量的增加甲醇用量有利于酷交換反應(yīng)的進(jìn)行，但甲醇過(guò)量的話，則會(huì)體現(xiàn)出短鏈醇對(duì)酶的毒害作用。由圖還可看出，雖然反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨著甲醇用量的增大而減小，但減小得不明顯，說(shuō)明甲醇對(duì)固定化酶的毒害不如游離酶那么明顯。(3)溫度對(duì)酷交換反應(yīng)的影響為了考察溫度對(duì)甲酷得率的影響，選取水分含量35%、固定化脂肪酶400ILT/g、反應(yīng)時(shí)間16h、醇油摩爾比8:1，不同溫度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品酸價(jià)、甲酷得率的影響。結(jié)果如表4.3所示。從圖4.3可以看出，溫度對(duì)酷交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率影響顯著，對(duì)酸價(jià)影響不明顯。隨著反應(yīng)溫度的升高，酉旨交換反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、甲酷得率隨著增高，當(dāng)溫度達(dá)到450C時(shí)，轉(zhuǎn)化率、甲酷得率達(dá)到最高。當(dāng)溫度超過(guò)450C時(shí)，轉(zhuǎn)化率、甲酷得率隨著溫度的升高而降低，這是由于在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度的升高，使得反應(yīng)底物碰撞頻率增大，，酶促酷交換反應(yīng)速度加快，但超過(guò)一定范圍，高溫使脂肪酶蛋白變性失活;同時(shí)高溫使甲醇對(duì)酶的毒性增加;高溫使甲醇容易揮發(fā)等，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率逐漸下降。因此反應(yīng)溫度選取450C時(shí)，甲酉旨得率最高。(4)固定化酶用量對(duì)酷交換反應(yīng)的影響為了考察固定化酶用量對(duì)酷交換反應(yīng)的影響，選取水分含量35%、反應(yīng)時(shí)間16h,醇油摩爾比8:1、反應(yīng)溫度450C，不同脂肪酶用量對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品酸價(jià)、甲酷得率的影響。結(jié)果如表4.4所示。由圖4.4可知，當(dāng)固定化酶用量低于400IU/g時(shí)，酉旨交換反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品酸價(jià)、甲酷得率都隨著固定化酶用量的增加而增大，當(dāng)酶用量達(dá)到400IU/g時(shí)，再增加酶量，各反應(yīng)指標(biāo)不再有明顯的變化。這是因?yàn)槊复倏峤粨Q反應(yīng)時(shí)，在一定的酶濃度范圍內(nèi)，由圖4.5可知，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間低于20h時(shí)，酉旨交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、甲酷得率均隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，產(chǎn)品酸價(jià)變化不明顯，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超20h時(shí)，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，各反應(yīng)指標(biāo)變化均趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)椋?dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后，反應(yīng)體系中的反應(yīng)底物甲醇和甘油三酷濃度都減小，再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，酉旨交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和甲酷得率也不會(huì)有太大變化。因此反應(yīng)時(shí)間選20h最佳。4.4工藝流程圖（ASPENPLUS)第五章廠址選擇5.1廠址選擇的原則1、符合國(guó)家和地區(qū)工業(yè)布局以及地方的城市規(guī)劃要求；2、廠址所在地應(yīng)原料、公用工程供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)；3、廠址應(yīng)有良好的水源、水質(zhì)，能夠滿足工廠的生活用水和工業(yè)用水需要；4、廠址應(yīng)有良好的交通運(yùn)輸條件，具有良好的水運(yùn)、鐵路和公路運(yùn)輸路線；5、選廠應(yīng)注意節(jié)約用地，合理布局，并應(yīng)有發(fā)展的可能性；6、廠址應(yīng)盡量靠近熱電供應(yīng)地，盡量滿足工廠的供電供熱要求；7、選廠應(yīng)注意環(huán)保，并對(duì)工廠投產(chǎn)后對(duì)于環(huán)境可能造成的影響作出預(yù)評(píng)價(jià)；8、盡量要有污水處理廠或排污河流，滿足工廠排水要求；9、廠址選擇還應(yīng)應(yīng)綜合考慮建設(shè)成本和營(yíng)運(yùn)成本問(wèn)題；10、地形、地質(zhì)和氣候條件滿足建廠要求。5.2選擇的方法廠址選擇通常分為兩個(gè)階段：1、確定選址范圍和建廠地點(diǎn)。側(cè)重考慮廠址的外部區(qū)域經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，包括：距離原材料、燃料動(dòng)力基地和消費(fèi)地的遠(yuǎn)近；與各地聯(lián)系的交通運(yùn)輸條件；當(dāng)?shù)氐膹S際生產(chǎn)協(xié)作條件；供水、排水及電源的保證程度；原有城鎮(zhèn)基礎(chǔ)和職工生活條件；有否可供工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展、工業(yè)成組布局和城鎮(zhèn)發(fā)展的場(chǎng)地；是否與城鎮(zhèn)規(guī)劃及區(qū)域規(guī)劃相協(xié)調(diào)；土地使用費(fèi)用、建筑材料來(lái)源及施工力量等。2、確定廠址最后具體位置。主要考慮項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和廠區(qū)總平面布置的有關(guān)要求及投資約束條件。包括：廠址場(chǎng)地條件，如建設(shè)用地的面積與外形、地勢(shì)坡度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況、地震裂度、災(zāi)害性威脅（如土石方量、洪水、泥石流等），土地征用的數(shù)量、質(zhì)量及處理難度，廠址下有無(wú)礦藏等；距水源地的遠(yuǎn)近和給排水的揚(yáng)程；修建鐵路專用線、廠外公路等交通設(shè)施的工程量與投資；供電、供熱設(shè)施的工程量及投資；距已有城鎮(zhèn)生活區(qū)與公共服務(wù)設(shè)施的遠(yuǎn)近；“三廢”排放對(duì)城鎮(zhèn)和周?chē)h(huán)境的影響及環(huán)保費(fèi)用等。廠址一經(jīng)選定，不僅對(duì)所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)建設(shè)和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，而且直接關(guān)系到新建項(xiàng)目的基本建設(shè)投資和建廠速度，并長(zhǎng)期影響企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、管理等經(jīng)濟(jì)效果。5.3選址結(jié)果及分析初步設(shè)定廠址位于衡陽(yáng)市。衡陽(yáng)市，是湖南省所屬地級(jí)市，因地處南岳衡山之南而得此名。因“北雁南飛，至此歇翅?；亍?，棲息于市區(qū)回雁峰，故雅稱“雁城”。2011年，衡陽(yáng)城市建成區(qū)面積達(dá)158平方公里，中心城區(qū)戶籍人口180萬(wàn)，步入中國(guó)特大型城市行列，是湖南省、華南北部地區(qū)（湘中南、贛南、粵北、桂北）中心城市、湘南經(jīng)濟(jì)文化中心。衡陽(yáng)市現(xiàn)為湖南省廣場(chǎng)最多的城市，是湖南省重要的交通、商貿(mào)、科教城市、國(guó)家老工業(yè)基地、中國(guó)優(yōu)秀旅游城市。衡陽(yáng)市轄5區(qū)5縣，代管2縣級(jí)市，是湖南省域副中心城市，是中南地區(qū)重要的工業(yè)城市，是國(guó)家承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移示范區(qū)以及全國(guó)加工貿(mào)易重點(diǎn)承接地。衡陽(yáng)歷史悠久，人文景觀與自然景觀遍布，是中國(guó)優(yōu)秀旅游城市、中國(guó)抗戰(zhàn)紀(jì)念城。衡陽(yáng)交通便利，瀕臨湘江，多條公路、鐵路干線在此交會(huì)，衡陽(yáng)南岳機(jī)場(chǎng)也將在2014年6月通航，衡陽(yáng)是湖南省以及中南地區(qū)重要的交通樞紐之一。衡陽(yáng)位于中國(guó)中南地區(qū)中心，東鄰株洲，南抵郴州，西南接永州，西北挨邵陽(yáng)，北達(dá)婁底、湘潭，面積15310平方公里；衡陽(yáng)景色迷人、氣候溫和，是江南湘江流域一個(gè)交通、商貿(mào)、文教發(fā)達(dá)的區(qū)域中心城市。相傳北方的大雁因懼怕塞外凜冽的寒風(fēng)，便成群結(jié)隊(duì)往南遷徙，飛越千山萬(wàn)水，來(lái)此氣候溫和，風(fēng)景秀麗之地，安營(yíng)扎寨、停歇棲息，這就是雁城衡陽(yáng)。大雁經(jīng)常聚集在回雁峰下的湘江灘岸上，即瀟湘八景之“平沙落雁”。今回雁峰石刻載：某年冬天有群大雁棲息于衡陽(yáng)某山，因一雄雁被獵人射死，一雌雁也撞死山頭，故不肯飛走，整日在城市上空哀鳴，發(fā)出很凄切悲涼之聲。人們不知怎么回事？過(guò)了冬，怎么驅(qū)趕都不飛走。時(shí)任縣令就貼出一張懸賞榜來(lái)解決。后來(lái)，回雁峰某長(zhǎng)者聽(tīng)出了大雁的哀鳴聲很悲傷，就到大雁經(jīng)常棲息的地方走訪獵戶。看有誰(shuí)有沒(méi)有射死大雁，并找到那獵人揭了榜。于是，縣令懲罰了那個(gè)獵人，并頒布法令：不準(zhǔn)射殺大雁，且在山上雕筑大雁像立碑挽詩(shī)及在雁峰寺焚香三日超渡，那群大雁才飛走。此后每年大雁南飛，飛經(jīng)雁峰山仿佛都聽(tīng)到那雙死去大雁哀鳴招喚聲，都不再南飛，便棲息在雁峰上渡冬。不少文人墨客都在寺內(nèi)題寫(xiě)不少挽雁詩(shī)。故范仲淹詞云：“衡陽(yáng)雁去無(wú)留意”，至今衡陽(yáng)民間有不準(zhǔn)射殺大雁的習(xí)俗。衡陽(yáng)“雁城”之名由來(lái)已久，有關(guān)詩(shī)詞也是很多，比較著名的有初唐四杰之一的王勃《滕王閣序》中“漁舟唱晚，響窮彭蠡之濱；雁陣驚寒，聲斷衡陽(yáng)之浦”、范仲淹的《漁家傲》中“塞下秋來(lái)風(fēng)景異，衡陽(yáng)雁去無(wú)留意”、王安石亦有“萬(wàn)里衡陽(yáng)雁，尋常到此回”。衡陽(yáng)市處于湖南省凹形面軸帶部分。周?chē)h(huán)繞著古老宕層形成的斷續(xù)環(huán)帶的嶺脊山地，內(nèi)鑲大面積白堊系和下第三系紅層的紅色丘陵臺(tái)地，構(gòu)成典型的盆地形勢(shì)。衡陽(yáng)盆地南高北低。盆地南面地勢(shì)較高，1000米以上的山中東西連綿數(shù)十公里；盆地北面相對(duì)偏低，衡山山脈雖較高，但各峰呈峰林狀屹立于中間，其東西兩側(cè)都有較低的向北通道，其東側(cè)的湘江河谷兩岸海拔高度均在100米以下。整個(gè)地形由西南向東北復(fù)合傾斜，而盆地由四周向中部降低，呈現(xiàn)1000米、800-700米、400-300米、150米四級(jí)夷為平面。四周山丘圍繞，中部平崗丘交錯(cuò)自然氣候氣候條件衡陽(yáng)市上半年氣溫延續(xù)近10年來(lái)偏高的特點(diǎn)，主要原因是冬季偏暖，而春季氣溫也一再偏高。這有利于越冬、春作物的播種，同時(shí)影響環(huán)境和人類及各種生物的生活規(guī)律，如：候鳥(niǎo)提前北歸、作物過(guò)早發(fā)芽。入春后降水較集中，影響春收和春插。下半年氣候基本趨勢(shì)：夏秋季節(jié)雨水充沛，比較涼爽，雨季結(jié)束不明顯，與上半年的暖冬事件有較好的相關(guān)性，是厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致氣候異常變化的重要表現(xiàn)。自然資源衡陽(yáng)資源豐富、物產(chǎn)眾多、開(kāi)發(fā)前景誘人，是全國(guó)著名的“有色金屬之鄉(xiāng)”、“非金屬之鄉(xiāng)”和“魚(yú)米之鄉(xiāng)”。以紅壤、紫色土為主的土地資源極為適合農(nóng)、林、漁業(yè)的發(fā)展。全市糧食、油料、經(jīng)濟(jì)作物共有10余類、1100多個(gè)品種；在林木資源中，現(xiàn)有原始次森林多處，以岐山原始次森林一直為學(xué)術(shù)界所關(guān)注，并作為教學(xué)研究基地。全市有樹(shù)種1047種，其中珍稀樹(shù)種12種；其中楠木為國(guó)家一級(jí)保護(hù)樹(shù)種;屬國(guó)家二級(jí)保護(hù)的有香果樹(shù)、伯樂(lè)樹(shù)、蓖子三尖杉、金錢(qián)松、傘花木等樹(shù)種。花卉植物有茶花、芙蓉等240余種；藥用植物有丹皮、白芍等500余種。全市水能資源理論蘊(yùn)藏量約88萬(wàn)千瓦，可開(kāi)發(fā)點(diǎn)有544處，可開(kāi)發(fā)量約為64萬(wàn)千瓦。經(jīng)濟(jì)概況工業(yè)發(fā)展衡陽(yáng)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期被定位為國(guó)家裝備工業(yè)基地，20世紀(jì)50-80年代，與唐山、徐州、綿陽(yáng)、錦州為中國(guó)五大二類工業(yè)重鎮(zhèn)、湖南工商業(yè)中心，是外地人的“工作首選地”。90年代，衡陽(yáng)國(guó)有大中型企業(yè)紛紛步入困境，企業(yè)破產(chǎn)，職工下崗，被衡陽(yáng)人戲稱“消失的十年”。隨著國(guó)企改制的推進(jìn)，以特變電工為代表的外來(lái)資本紛紛兼并重組衡陽(yáng)本地企業(yè)，緊接著伴隨著國(guó)企整合的大趨勢(shì)下，中鋼集團(tuán)投資20億元整合衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械廠；中建材總投資50億元在衡陽(yáng)打造以水泥、玻璃、陶瓷、石膏板材四大產(chǎn)業(yè)為重點(diǎn)的高附加值新能源建材基地；五礦集團(tuán)增資10億使得千年老礦水口山進(jìn)入央企，在衡陽(yáng)投資50億元新上年產(chǎn)40萬(wàn)噸電解銅項(xiàng)目，新增產(chǎn)能200億元，打造南中國(guó)有色金屬基地。招商局物流集團(tuán)湘臺(tái)會(huì)上簽約入衡。與此同時(shí)，中鹽、中核、中油、國(guó)電等16家央企和富士康、歐姆龍、中興通訊紛紛來(lái)衡落戶。輸變電制造、鹽鹵化工及精細(xì)化工、有色金屬冶煉及深加工、鋼鐵冶煉及管材深加工、汽車(chē)及零部件等為衡陽(yáng)五大產(chǎn)業(yè)集群和機(jī)械裝備制造、輕紡及釀酒食品加工、電子信息及新材料、生物制藥、非金屬及建材等為衡陽(yáng)五大特色產(chǎn)業(yè)。大型企業(yè)全球最大的無(wú)縫鋼管生產(chǎn)基地——衡鋼集團(tuán)全球最大的IT代工企業(yè)生產(chǎn)基地一一富士康衡陽(yáng)工業(yè)園(富士康工業(yè)新城)全球知名的自動(dòng)化控制及電子設(shè)備制造廠商一一歐姆龍精密電子衡陽(yáng)有限公司中國(guó)最大的特高壓輸變電設(shè)備的研發(fā)制造基地和系統(tǒng)集成基地——特變電工衡陽(yáng)變壓器有限公司世界鉛都、中國(guó)鉛鋅工業(yè)的搖籃——水口山有色金屬集團(tuán)有限公司中國(guó)裝備制造業(yè)大型骨干企業(yè)——中鋼集團(tuán)衡陽(yáng)重機(jī)有限公司中國(guó)最大的50家交通運(yùn)輸企業(yè)之一、湖南省最大的運(yùn)輸企業(yè)——衡汽集團(tuán)中國(guó)重要核原料生產(chǎn)基地——中核集團(tuán)二七二鈾業(yè)有限責(zé)任公司（原中核二七二廠）中南地區(qū)最大的銅陽(yáng)極板生產(chǎn)基地、湖南省有色金屬行業(yè)10強(qiáng)企業(yè)——衡陽(yáng)市金虎銅業(yè)有限公司湖南省最大的火力發(fā)電廠——大唐集團(tuán)耒陽(yáng)電廠中南地區(qū)鑄鋼件生產(chǎn)能力最大的廠家——衡陽(yáng)中鋼衡重鑄鍛有限公司全國(guó)最大的陶瓷生產(chǎn)基地——衡利豐陶瓷有限公司全國(guó)最大的梳篦生產(chǎn)企業(yè)——衡陽(yáng)市天天見(jiàn)梳篦實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司亞洲規(guī)模最大的小蘇打生產(chǎn)企業(yè)——湖南裕華化工集團(tuán)有限公司工業(yè)園區(qū)衡陽(yáng)市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)衡陽(yáng)白沙洲工業(yè)園區(qū)（深圳工業(yè)園）衡陽(yáng)松木工業(yè)園區(qū)衡陽(yáng)鋼管深加工產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)耒陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)衡陽(yáng)西渡經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)衡陽(yáng)南岳旅游經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)衡陽(yáng)云集工業(yè)園衡陽(yáng)大浦工業(yè)園區(qū)衡山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)水口山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)祁東經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)社會(huì)事業(yè)教育截至2013年底，衡陽(yáng)市的本科院校有南華大學(xué)、衡陽(yáng)師范學(xué)院、湖南工學(xué)院、湖南交通工程學(xué)院、衡陽(yáng)師范學(xué)院南岳學(xué)院、南華大學(xué)船山學(xué)院、長(zhǎng)沙醫(yī)學(xué)院衡陽(yáng)校區(qū)等。專科院校有湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院、衡陽(yáng)財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖南工商職業(yè)學(xué)院、衡陽(yáng)技師學(xué)院、衡陽(yáng)廣播電視大學(xué)、中鋼集團(tuán)衡陽(yáng)重機(jī)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、衡陽(yáng)工業(yè)職工大學(xué)、湖南工業(yè)科技職工大學(xué)等。2012年衡陽(yáng)市學(xué)前三年教育毛入學(xué)率為70%、小學(xué)生輟學(xué)率0.22%，初中生輟學(xué)率1.37%。全市中等職業(yè)教育學(xué)校40所，在校學(xué)生數(shù)居全省第二，其中有3所國(guó)家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范校，8所國(guó)家級(jí)重點(diǎn)中等職業(yè)學(xué)校，8所省級(jí)示范性中等職業(yè)學(xué)校，5所省示范性縣級(jí)職教中心。全市共有各類民辦教育機(jī)構(gòu)1311所，在校學(xué)生35.08萬(wàn)人，教職工2.27萬(wàn)人，事業(yè)發(fā)展規(guī)模居全省第二?？萍?012全年衡陽(yáng)市完成高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)增加值286.3億元，增長(zhǎng)38.9%。專利申請(qǐng)量、授權(quán)量分別達(dá)1853件、867件，增長(zhǎng)54.2%、3.7%。實(shí)現(xiàn)了全市省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)零的突破。衡陽(yáng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)升級(jí)為國(guó)家高新區(qū)，西渡經(jīng)開(kāi)區(qū)升級(jí)省級(jí)高新園區(qū)，中南大學(xué)國(guó)家技術(shù)轉(zhuǎn)移中心設(shè)立衡陽(yáng)分中心。截至2012年底，衡陽(yáng)市已經(jīng)建成國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心3家，省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室11家，省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心19家，省級(jí)工程技術(shù)研究中心7家。公用工程和輔助設(shè)施方案總圖布6.1.1設(shè)計(jì)依據(jù)1、《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50489-20092、《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50187—20133、《石油化工企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計(jì)規(guī)》SH/T3053—20024、《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版）化學(xué)工業(yè)出版社，2009年5、《化工企業(yè)建設(shè)節(jié)約用地若干規(guī)定》GB50187—20136、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160—20087、《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)工程規(guī)定》HG20546—20098、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016—2010工廠總平面布置原則1、廠區(qū)布置應(yīng)充分考慮安全布局，嚴(yán)格遵守防火、衛(wèi)生等安全相關(guān)規(guī)定；2、工廠總平面布置應(yīng)考慮工廠發(fā)展的可能性、和分期建設(shè)的問(wèn)題；3、工廠總平面布置應(yīng)考慮自然條件和周?chē)h(huán)境的影響；4、工廠總平面布置應(yīng)為施工安裝創(chuàng)造有利條件。5、工廠總平面布置必須貫徹節(jié)約用地的原則；6、工廠總平面布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝、公用設(shè)施和運(yùn)輸要求；總體布局本項(xiàng)目的廠區(qū)總平面布置是嚴(yán)格遵照6.1.2所列設(shè)計(jì)規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)的。根據(jù)本項(xiàng)目的生產(chǎn)特性、工藝要求、火災(zāi)危險(xiǎn)性、運(yùn)輸及安全衛(wèi)生要求，結(jié)合各種自然條件和當(dāng)?shù)貤l件，需要合理布置全廠建、構(gòu)筑物，各種設(shè)施，交通運(yùn)輸路線。所以在進(jìn)行化工廠總平面布置之前，分析了全廠生產(chǎn)流程順序、各部分的生產(chǎn)特點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)性，同時(shí)考慮了廠區(qū)地形和風(fēng)向，選擇了合理的朝向，使人員集中的建筑物有良好的采光及自然通風(fēng)條件。根據(jù)廠區(qū)總平面布置要求，合理的利用和改造廠區(qū)的豎向布置和土方調(diào)配規(guī)劃；正確選擇廠內(nèi)外各種運(yùn)輸方式，合理的組織運(yùn)輸系統(tǒng)和處理人流、物流；合理的綜合布置廠內(nèi)室外地上、地下各種工程技術(shù)管線以及廠區(qū)的綠化美化設(shè)計(jì)。根據(jù)本項(xiàng)目的生產(chǎn)功能，可將廠區(qū)劃分為四個(gè)部分：生產(chǎn)裝置區(qū)、儲(chǔ)運(yùn)區(qū)、輔助生產(chǎn)及公用工程區(qū)、生活與管理區(qū)。（1）生產(chǎn)裝置區(qū)主要包括：生產(chǎn)車(chē)間、生產(chǎn)車(chē)間和生產(chǎn)車(chē)間。（2）儲(chǔ)運(yùn)區(qū)主要為：原料罐區(qū)、產(chǎn)品罐區(qū)、裝卸臺(tái)，倉(cāng)庫(kù)等。（3）輔助生產(chǎn)及公用工程區(qū)：消防站、產(chǎn)品檢驗(yàn)中心、機(jī)修室、廢水處理站控制中心、公用工程站、鍋爐房、配電站、冷凍站等。（4）生活與管理區(qū)：包括行政樓、停車(chē)場(chǎng)、員工活動(dòng)中心、生活多功能樓（醫(yī)療室、食堂、職工宿舍等）。廠區(qū)面積廠區(qū)布置為矩形，東西方向長(zhǎng)為502.5m，南北方向?qū)挒?62.5m，總面積為131906.25m2，建筑面積43161.3m2。廠區(qū)西側(cè)為總廠公路，北側(cè)與通往園區(qū)鐵路裝卸站的公路主干道相連。生產(chǎn)裝置區(qū)的布置根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，生產(chǎn)工藝裝置集中布置在廠區(qū)的東側(cè)，形成一個(gè)或幾個(gè)裝置街區(qū)。這樣可以使工藝生產(chǎn)流程順暢，布置緊湊合理，銜接短捷，與相鄰的儲(chǔ)運(yùn)區(qū)、消防站等相關(guān)設(shè)施很好的協(xié)調(diào)，并有利于生產(chǎn)管理施工、安裝、檢修和安全防護(hù)。輔助生產(chǎn)及公用工程區(qū)的布置輔助生產(chǎn)及公用工程區(qū)主要分為輔助生產(chǎn)區(qū)和公用工程區(qū)。輔助生產(chǎn)區(qū)布置在生產(chǎn)裝置區(qū)的西側(cè)，離儲(chǔ)運(yùn)區(qū)較遠(yuǎn)，并緊臨生產(chǎn)裝置區(qū)，這可以保證該區(qū)的安全和縮短物料的管道運(yùn)輸距離。公用工程區(qū)位于生活與管理區(qū)的東側(cè)，緊鄰輔助生產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)裝置區(qū)，這可以最大化地合理利用管道布置，更合理的利用土地資源，減少管道回轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)省管線。儲(chǔ)運(yùn)區(qū)的布置儲(chǔ)運(yùn)區(qū)布置在廠區(qū)的東北部，是廠區(qū)邊緣的安全地帶，可分為罐區(qū)和運(yùn)輸裝卸區(qū)。罐區(qū)與生產(chǎn)裝置區(qū)相鄰，運(yùn)輸裝卸區(qū)靠近北門(mén)，便于原料、燃料和產(chǎn)品等的交通運(yùn)輸。原料、燃料、材料、成品及半成品的倉(cāng)庫(kù)、堆場(chǎng)及儲(chǔ)罐，應(yīng)按其儲(chǔ)存物料的性質(zhì)、數(shù)量、包裝及運(yùn)輸方式等條件，按不同類別，相對(duì)集中布置，并宜靠近相關(guān)裝置和運(yùn)輸線路，且應(yīng)符合防火、防爆、安全、衛(wèi)生的規(guī)定，為管理創(chuàng)造有利條件。生活與管理區(qū)由于生活與管理區(qū)流動(dòng)人員密集，所以該區(qū)布置在廠區(qū)的西側(cè)，處于全年主導(dǎo)方向的上風(fēng)側(cè)，環(huán)境條件好，交通以及對(duì)外聯(lián)絡(luò)方便。生活與管理區(qū)主要包括行政樓、停車(chē)場(chǎng)、員工活動(dòng)中心、醫(yī)療室、食堂、職工宿舍等。為了提高土地利用率，所以將行政樓、員工活動(dòng)中心、醫(yī)療室、食堂、職工宿舍有效組合成綜合性多功能建筑。第二篇設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)第一章物料衡算1.1物料衡算依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)基于質(zhì)量守恒定律，物料平衡方程是首先滿足的。即任何過(guò)程必須遵循質(zhì)量守衡，質(zhì)量既不會(huì)創(chuàng)造也不會(huì)消滅。因此進(jìn)行物料衡算時(shí)，首先必須確定衡算的體系。子系統(tǒng)或系統(tǒng)等物質(zhì)必須滿足:對(duì)一般體系，均可表示為：（物料積聚率）=（物料進(jìn)入率）-（物料流出率）+（反應(yīng)生成率）-（反應(yīng)消耗率）當(dāng)系統(tǒng)無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)：（物料的積聚率）=（物料進(jìn)入率）-（物料流出率）在穩(wěn)定狀態(tài)下有：（物料進(jìn)入率）=（物料流出率）2.2物料衡算任務(wù)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)整體以及部分主要工段的詳細(xì)物料衡算，得到主、副產(chǎn)品的產(chǎn)量，原料的消耗量，“三廢”的排放量以及最后產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)等關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)所選工藝路線、設(shè)計(jì)流程進(jìn)行定量評(píng)述，為后階段的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2.3物料衡算2.3.1生產(chǎn)速率的計(jì)算擬定為8000噸/年脂肪酸甲酯項(xiàng)目。甲醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%,脂肪酸甲酯產(chǎn)率和選擇性達(dá)到90%,脂肪酸甲酯粗品純度達(dá)90%。按開(kāi)工天數(shù)年300天計(jì)算，每天24小時(shí)生產(chǎn)，平均計(jì)算得為：脂肪酸甲酯的生產(chǎn)速率：則生成脂肪酸甲酯消耗的甲醇的量為：則由甲醇消耗脂肪酶催化菜籽油的量為：換算成摩爾流量可知脂肪酶催化菜籽油摩爾流量為：按照反應(yīng)方程式:按照反應(yīng)方程式分別計(jì)算得CO2、甲醇的流量都為：31.4276kmol/h。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，合成氣中脂肪酶催化菜籽油與水的摩爾配比一般控制在1:1~1.2:1之間，所以水的摩爾流量為37.7131kmol/h。2.3.2合成工段將甲醇體與脂肪酶催化菜籽油送入第一個(gè)反應(yīng)器，操作壓力為2.25MPa，溫度為165℃，然后再進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)器，操作壓力為2.25MPa，溫度為165℃的反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)2.3.3脂肪酶催化菜籽油生成脂肪酸甲酯由甲醇水解生成脂肪酸甲酯工段。利用離子液體作為新型催化劑，溫度為165℃，壓力為2.25MPa。2.3.4脂肪酸甲酯精制工段來(lái)自收集槽和脫氣器的脂肪酸甲酯進(jìn)入前塔,分餾后，重組分由塔釜送往辛醇精制塔,輕組分冷凝后一部分。進(jìn)入前塔餾出物接受器，一部分回流，其余送出。由前塔釜采出的液體進(jìn)入精制塔,精制后的產(chǎn)品辛醇由塔側(cè)線采出,送至產(chǎn)品接受槽,最后送往罐區(qū)貯槽。第2章熱量衡算2.1概述通過(guò)能量衡算，以分析工程設(shè)計(jì)和操縱中能量的利用是否經(jīng)濟(jì)合理，以提高能量的利用水平。能量核算的主要思想是能量守恒，在我們的設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行能量衡算的主要設(shè)備有泵、換熱器、反應(yīng)器、精餾塔。

2.2熱量衡算依據(jù)

對(duì)于連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，如果沒(méi)有功的傳遞，并且動(dòng)能和位能也可以忽略不計(jì)，

則可得到熱量衡算的基本方程式：

∑Q=∑Hout-∑Hin

式中：∑Q—過(guò)程換熱量之和，包括熱損失；

∑Hout—離開(kāi)設(shè)備的各物料焓的總和；

∑Hin—進(jìn)入設(shè)備的各物料焓的總和；

熱量衡算就是計(jì)算在指定條件下進(jìn)出設(shè)備物料的焓值，從而確定過(guò)程傳遞的熱量，在化工廠，熱量是最常見(jiàn)最普遍最主要的能量傳遞的形式，因此能量衡算中熱量衡算占有重要地位。通過(guò)熱量衡算，可以確定傳入或傳出的熱量。從而求出加熱劑或冷卻劑的消耗量和各物流的溫度，并且結(jié)合設(shè)備計(jì)算還可以計(jì)算出傳熱面積的大小。2.3.能量衡算任務(wù)（一）（1）確定流程中機(jī)械所需的功率，為設(shè)備設(shè)計(jì)和選型提供依據(jù)。（2）確定精餾各工段操作中所需的熱量或冷量及傳遞速率，確定加熱劑和冷劑的用量，為后續(xù)換熱和公用工程的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。（3）確定反應(yīng)過(guò)程中的熱交換量，指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和選型。（4）最終計(jì)算出所需的能量和費(fèi)用，判定工藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性。2.4能量衡算任務(wù)（二）（1）確定流程中機(jī)械所需的功率，為設(shè)備設(shè)計(jì)和選型提供依據(jù)。（2）確定精餾各單元操作中所需的熱量或冷量及傳遞速率，確定加熱劑和冷劑的用量，為后續(xù)換熱和公用工程的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。（3）確定反應(yīng)過(guò)程中的熱交換量，指導(dǎo)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和選型。（4）最終計(jì)算出所需的能量和費(fèi)用，判定工藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)2.5能量衡算表表1-4-1脂肪酸甲酯反應(yīng)數(shù)據(jù)表表1-4-2脂肪酸甲酯反應(yīng)相平衡表1-4-3R1反應(yīng)質(zhì)量和能量平衡表1-4-4R2反應(yīng)質(zhì)量和能量平衡表1-4-5換熱器質(zhì)量和能量平衡表1-4-6分流器質(zhì)量和能量平衡表1-4-7反應(yīng)總衡算表1-4-8分流結(jié)果表1-4-9脂肪酸甲酯精餾塔表1-4-10閃蒸罐G1質(zhì)量和能量平衡表1-4-11閃蒸罐G2質(zhì)量和能量平衡表1-4-12精餾塔D1質(zhì)量和能量平衡表1-4-13精餾塔D2質(zhì)量和能量平衡第3章塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1T101塔設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.1.1工藝流程及操作條件T101塔為蒸餾塔，從離心分離來(lái)的混合液25844.01kmol/h，兩塔均常壓操作。填料選用聚丙烯階梯環(huán)形填料，規(guī)格50mm×25mm×1.5mm，堆積個(gè)數(shù)10204個(gè)/m3，堆積重量58.6kg/m3，比表面積110.7m2/m3，空隙率0.936，干填料因子135m-1。經(jīng)Aspen模擬得到如下結(jié)果：塔頂溫度76.081℃，CH4O量為66.152kmol/h，H2O量為0.0346kmol/h，F(xiàn)AME量為2.068×10?26kmol/h，甘油量為8.475×10?22kmol/h，OIL量為1.968×10?43kmol/h，F(xiàn)AME、甘油、OIL的含量忽略不計(jì)。塔底溫度174.634℃，CH4O量為4.235kmol/h，H2O量為2.265kmol/h，F(xiàn)AME量為57.571kmol/h，甘油量為19.203kmol/h，OIL量為3.741kmol/h。3.1.2塔徑的計(jì)算采用貝恩霍夫泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)式：對(duì)于塑料階梯環(huán)填料，A=0.204,K=1.75查石油化工實(shí)際手冊(cè)第三卷知Vs按塔內(nèi)最高流量計(jì)算。安全系數(shù)u/uf=0.73，符合要求D=0.9m合理。3.1.3塔高的計(jì)算經(jīng)Aspen模擬，T101理論塔板數(shù)NT=8，經(jīng)查得聚丙烯階梯環(huán)形填料的等板高度HETP=0.7~0.75，取0.75，則得到塔有效高度：料液在釜內(nèi)停留時(shí)間按15min考慮，裝料系數(shù)0.5。塔釜料液量：塔釜體積又因?yàn)樗詾榱藴p少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.2—1.5m，本設(shè)計(jì)取1.2m。裙座取1.5m，所以塔高H=6+4.1+1.2+1.5=12.8m3.1.4液體分布器計(jì)算液體分布器液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度（即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù)），各布液點(diǎn)的布液布液均勻性，各布液點(diǎn)上的液相組成的均勻性決定設(shè)計(jì)液體分布器主要是確定決定這些參數(shù)的結(jié)構(gòu)尺寸。為使液體分布器具有較好的分布性能，必須合理確定布液孔數(shù)，布液孔數(shù)應(yīng)依所用填料所需的質(zhì)量要求決定。在通常情況下，滿足各種填料質(zhì)量分布要求的適宜噴淋點(diǎn)見(jiàn)下表，在選擇填料的噴淋點(diǎn)密度時(shí)應(yīng)該遵循填料的效率越高，所需的噴淋點(diǎn)密度越大這一規(guī)律，依所選用的填料，確定單位面積的噴淋點(diǎn)后，在根據(jù)塔的截面積即可求得分布器的布液孔數(shù)。布液孔數(shù)按Eckert建議值,D≥750時(shí),噴淋點(diǎn)密度為50點(diǎn)/m2。布液點(diǎn)數(shù)為：n=0.785×0.92×50≈32點(diǎn)回流液分布器。流速系數(shù)?可取0.82~0.85，推動(dòng)力液柱高度H可取0.12~0.15m以上，本設(shè)計(jì)選用?=0.83，H=0.16m3.1.5其他附屬塔內(nèi)件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置,同時(shí)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴(yán)格,應(yīng)設(shè)除液沫裝置,為防止填料由于氣流過(guò)大而液泛,應(yīng)在填料上放置一個(gè)篩網(wǎng)裝置,防止填料上浮。填料支撐板填料支撐板用于支撐塔填料及其所特有的氣體、液體的質(zhì)量，同時(shí)起著氣液流道及其體均布作用，支撐板上氣液流動(dòng)阻力太大，將影響塔的穩(wěn)定操作甚至引起塔的液泛。支撐板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過(guò)的平板支撐板，板上有篩孔或?yàn)闁虐迨?；另一類斯氣體噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支撐板和梁式氣體噴射型支撐板。平板型支撐板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但自由截面分率小，且因氣液流同時(shí)通過(guò)板上篩孔或柵縫，故板上存在液位頭。氣體噴射性支撐板氣液分道，即有利于氣體的均勻分配，又避免了液體在板上聚集。梁式結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，裝卸方便，可提高大于塔截面的自由截面，且允許氣液負(fù)荷較大，其應(yīng)用日益受到重視。當(dāng)塔內(nèi)氣液負(fù)荷較大或負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)，塔內(nèi)填料將發(fā)生浮動(dòng)或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設(shè)壓板或床層限制板。填料壓板與床層限制板填料壓板系借自身質(zhì)量壓住填料但不致壓壞填料；限制板的質(zhì)量輕，需固定于塔壁上。為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng)，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。填料壓緊裝置有壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同的類型。對(duì)于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板，在其下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設(shè)一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵板固定；對(duì)于規(guī)整填料，通常選用壓緊柵板。設(shè)計(jì)中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過(guò)大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于70%。液體分布裝置液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤(pán)式、管式、槽式及槽盤(pán)式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式及槽盤(pán)式為主。管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開(kāi)孔管制成，其突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，供氣體流過(guò)的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分布器多用于中等以下液體負(fù)荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負(fù)荷較小，設(shè)計(jì)中通常用管式液體分布器。槽式液體分布器是由分流槽(又稱主槽或一級(jí)槽)、分布槽(又稱副槽或二級(jí)槽)構(gòu)成的。一級(jí)槽通過(guò)槽底開(kāi)孔將液體初分成若干流股，分別加人其下方的液體分布槽。分布槽的槽底(或槽壁)上設(shè)有孔道域?qū)Ч?，將液體均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場(chǎng)合，應(yīng)用范圍非常廣泛。槽盤(pán)式分布器是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10：1，用于各種液體噴淋量。近年來(lái)應(yīng)用非常廣泛，在設(shè)計(jì)中建議優(yōu)先選用。氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡(jiǎn)單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對(duì)除沫要求高時(shí)可采用旋流板除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取10～20m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進(jìn)出口氣速可取0.8～1.5m/s（必要時(shí)可加大些）管徑依氣速?zèng)Q定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)定進(jìn)行圓整。3.1.6吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)的計(jì)算吸收塔的壓力降氣體通過(guò)填料層的壓力降采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計(jì)算，其中橫坐標(biāo)為：查散裝填料壓降填料因子得：縱坐標(biāo)為查圖得填料層壓力降ΔP=490.5×22.5=11.04kPa氣體動(dòng)能因子吸收塔內(nèi)氣體動(dòng)能因子為：氣體動(dòng)能因子在常用的范圍內(nèi)。第四章?lián)Q熱器設(shè)計(jì)說(shuō)明4.1概述化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)器是化工生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節(jié)，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)往往占有重要的地位。反應(yīng)器設(shè)計(jì)所依據(jù)的是化學(xué)反應(yīng)工程理論，是化學(xué)反應(yīng)工程理論的實(shí)際應(yīng)用。由于化學(xué)反應(yīng)的多樣性，化學(xué)反應(yīng)工程理論在實(shí)際應(yīng)用方面尚處于發(fā)展之中，一個(gè)好的反應(yīng)器設(shè)計(jì)往往較多地倚重研究試驗(yàn)工作。根據(jù)本項(xiàng)目所涉及的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的