【正文】 (4 （ 1）汽化熱 任何溫度、壓強下，化合物的汽化熱均可按下式計算 ： )] } k J / k g(1/ [0 .6 2l g { TTTPq RCRRv ????? ）（ （ 4 標準反應(yīng)熱的數(shù)據(jù)可以在 《化學工程手冊》（第一冊）或《化學工藝設(shè)計手冊》（下）中查到；當缺乏數(shù)據(jù)時用標準生成熱或標準燃燒熱求得。9 ） 式中 fq —標準生成熱 kJ/mol； cq —標準燃燒熱 kJ/mol； n化合物中同種元素的原子數(shù)； ceq 元素標準燃燒熱 kJ/（ g ② 化學反應(yīng)熱 因為此過程沒有化學變化 ，所以化學反應(yīng)熱為 0KJ/mol。） 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 公稱容積： 2500L 實際容積： 2775L 電機功率： 傳熱面積： 公稱直徑： 1450mm 總高度： 3450mm 設(shè)備總重： 2726kg (2) 校核計算 ① 裝 料系數(shù)校核： 根據(jù)以上選型可知，每臺釜每批的進料體積為 V=，則? =,則符合要求。 綜合裝料系數(shù)校核和傳熱面積校核得，所選的環(huán)釜是滿足生產(chǎn)工藝要求?！?）。 碘化反應(yīng)罐的選型與計算 (1)設(shè)備選型 生產(chǎn)周期 :2h 查的資料， 17ɑ羥基黃體酮 ，（ B1）密度為 , 氯仿（ B2）密度 ； 氯化鈣 甲醇溶液密度為 g/cm3 體積： V=m/? 17ɑ羥基黃體酮 （ B1）投料量： ，約合為 氯仿（ B2）每批投料量為： 1454kg ,約合為 氯化鈣 甲醇的（ B3）量： ，約合為 則 V 總 =++= 對于不起泡的物理 或化學過程，一般裝料系數(shù) =～ ； 對于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學過程，一般裝料系數(shù) =～ ； 流體的計量及儲存設(shè)備，一般裝料系數(shù) =～ ； 裝料系數(shù)取 ? =,則計算出反應(yīng)罐的容積為 V=V 總 /=。 化學反應(yīng)的熱量衡算 A B ③ C 圖 碘化反應(yīng) A 17ɑ—羥基黃體酮 純品 B碘 （ ） C中間產(chǎn)物 碘化鈣 計算過程： （ 1） 1Q 的計算： 1Q =?mtCp （以 0℃ 為基準） 碘 代 反 應(yīng) 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 Cp 的求?。海矗?0℃ ～ 25℃ 之間的平均比熱容） A 17ɑ—羥基黃體酮 可根據(jù) ―科普法則 ‖估算而得； B碘可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 則所得各物質(zhì)的 Cp 值見下表： 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 17ɑ—羥基黃體酮 碘 30℃ ⑴ 各物質(zhì) Q1 AQ?1 =30= BQ?1 =30= 所以 1Q = AQ?1 ＋ BQ?1 =+ = 雜質(zhì)的 1Q 忽略不計 （ 2） 4Q 的計算： 4Q =?mtCp （以 0℃ 為基準） Cp 的求?。海矗?0℃ ～ 25℃ 之間的平均比熱容） ① 中間產(chǎn)物的 Cp 可根據(jù) ―科普法則 ‖估算而得； ② 碘化鈣的 Cp 可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 則所得各物質(zhì)的 Cp 值見下表： 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 中間產(chǎn)物 碘化鈣 30℃ 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 ① 各物質(zhì)的 Q4： AQ4 =30= BQ?4 =30= 所以 4Q = AQ4 ＋ BQ?4 = KJ （ 3） 3Q 的計算： ① 狀態(tài)變化熱： ⅰ 熔解熱： 17α－羥 基黃體酮 的熔解熱可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》 SQ = KJ/kg ⅱ 稀釋熱：忽略不計 ② 化學反應(yīng)熱： 各物質(zhì)生成熱的求取： ⅰ 17ɑ—羥基黃體酮： C21H29O3+ 2x O2→21CO2+ x= 根據(jù) ―理查德法 ‖，則有： cq =?a ＋ ?bx kJ/mol 表 a、 b 值一覽表 基團 a b 基數(shù) 甲基 ? 3 ? 3 ? 3 環(huán)戊烷 酮 環(huán)己烷 ? 2 ? 2 ? 2 C H 3OO HC H 2 OO HC H 2 IOO HCa O + H 2 O Ca (O H)2 Ca 2 + + 2 O H + OH I + I , Ca 2+ + Ca I2北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 乙酰 環(huán)己烯 ?a = ?b = 所以： 1cq =＋ =元素燃燒熱： ? 0cenq = 21＋ 29 = KJ/mol 所以： 1fq ==ⅱ 碘（查閱《化工工藝設(shè)計手冊》） 可得： 2fq = KJ/mol ⅲ 碘化鈣（查閱《化工工藝設(shè)計手冊》） 可得： 3fq = KJ/mol ⅳ 中間產(chǎn)物 ： C21H29O3I+ （ x/2） O2→21CO2+14H2O+HI x=53 根據(jù) ―理查德法 ‖，則有： qc ＋ xb kJ/mol 表 4. 7 a、 b 值一覽表 基團 a b 基數(shù) 甲基 ? 2 ? 2 ? 2 環(huán)戊烷 酮 環(huán)己烷 ? 2 ? 2 ? 2 乙酰 環(huán)己烯 ?a = ?b = 3cq =+53= KJ/mol 燃燒熱： ? 0cenq = 21＋ 28= KJ/mol 所以： 4fq == KJ/mol 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 rq =?fvq [( 1fq ＋ 2fq )+ 3fq + 4fq ] = KJ/m ⑶ 求反應(yīng)溫度（ 25℃ ～ 33℃ ）下的化學反應(yīng)熱：取反應(yīng)溫度為 30℃ 則： trq = rq －（ t25）（ ?vCp ） kJ/mol ACp 的求取：（即： 0℃ ～ 25℃ 之間的平均比熱容） ⅰ 17α－羥基黃體酮 、中間產(chǎn)物的 Cp 值可根據(jù) ―科普法則 ‖估算而得； ⅱ 碘 、碘化鈣的 Cp可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； 表 4. 8 物質(zhì)的 Cp 值一覽 表 物質(zhì) 溫度 17α－羥基黃體酮 碘 中間產(chǎn)物 碘化鈣 30℃ B反應(yīng)溫度為 30℃ 下的化學反應(yīng)熱即： qtr= trq =（ ＋ ＋ ） = kJ/mol ∴ rQ = = 由上可知： 3Q = sQ ＋ rQ =＋ = KJ （ 4） 5Q ＋ 6Q 的計算 : 據(jù)工藝要求，可以有： 5Q ＋ 6Q =5%～ 10%（ 5Q ＋ 6Q ＋ 4Q ） 故取 5Q ＋ 6Q =7%（ 5Q ＋ 6Q ＋ 4Q ） ∴ 5Q ＋ 6Q =7/934Q =7/93 = KJ （ 5） 2Q 的 計算 ∵ 1Q ＋ 2Q ＋ 3Q = 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 ∴ 2Q = 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q － 1Q － 3Q =＋ － = 濃縮過程能量衡算 ① ③ ② 100℃ ④ 圖 濃縮罐 ① 上工段帶進來的 4Q 即： ② 17ɑ21碘羥基黃體酮： ③ 甲醇（ kg） ④ 廢氣（ kg） 計算過程 ： （ 1） 1Q 的計算： 1Q 為上工段進來的 4Q 即： （ 2） 4Q 的計算： 4Q =?mtCp （以 0℃ 為基準） ① Cp 的求?。矗?0℃ ～ 100℃ 之間的平均比熱容） ⅰ 甲醇 的 Cp 可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》； ⅱ 、 17α—21－碘羥基黃體酮 Cp 可根據(jù) ―科普法則 ‖法估算而得； ⅲ 、廢氣的 Cp 可查閱《化工工藝設(shè)計手冊》 ； 表 各物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 A甲醇 B 17α－ 21—碘羥基黃體酮 C 廢氣 濃縮罐 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 100℃ ② 各物質(zhì)的 4Q AQ?4 （甲醇） =100= KJ B4Q （ 17α21碘羥基黃體酮） =100= KJ C4?Q （廢氣） =100= KJ 4Q = AQ?4 + B4Q + C4?Q = （ 3） 3Q 的計算 ① 狀態(tài)變化熱： 汽化熱： 甲醇（查閱《化學原理》第 449 頁） 可得 qv =1101KJ/kg 則 Q1v = ② 此過程沒有化學變化，因此化學變化熱為 0。即 ： cq =?a ＋ ?bx kJ/mol （ 4表示，負值表示放熱，正值表示吸熱。 狀態(tài)熱一般也稱為潛熱。另外，如果作為近似計算，液體的比熱容也可按照計算固體比熱容的科普定律求取，其具體計算 過程見固體的比熱容計算。 （ 3） 5Q 與 6Q 的確定 根據(jù)工藝操作經(jīng)驗，（ 5Q ＋ 6Q ）一般為（ 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q ）的 5%～ 10%，只要計算出 4Q ，就可以確定 5Q ＋ 6Q ，從而計算出 2Q 。2) 式中 m—輸入（或輸出）設(shè)備的物料量 kg； Cp—物料的平均比熱容 kJ/kg 原輔料、產(chǎn)物及配比關(guān)系 主要原料： 17ɑ羥基黃體酮，主要輔料有氯仿、氯化鈣 甲醇、氧化鈣、氯化銨、甲醇、 DMF、醋酸鉀 產(chǎn)物： 17ɑ， 21—二醇 —3， 20—二醇 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 表 工段原料用量（投料及配比） 注：查閱相關(guān)資料得知，且以上配 17ɑ羥基黃體酮為基準 ⑵ 各單元的物料衡算： ① 碘化反應(yīng)單元 A B C D E F 圖 碘化反應(yīng) A17ɑ羥基黃體酮 () 純品 B氧化鈣 （ ） 純品 C碘 （ ） 純品 D氯仿 （ 1454kg） 純品 1454kg 雜質(zhì) E的氯化鈣 甲醇溶液 （ ） 純品 水 = F反應(yīng)后混合物 () 中間產(chǎn)物 17ɑ21碘羥基黃體酮為 碘化鈣： 碘 : 原料名稱 規(guī)格 配比 批投料量 分子量 17ɑ羥基黃體酮 純度 100% 330 氯仿 純度 98% 1454 119 氯化鈣 甲醇溶液 純度 45% 氧化鈣 純度 100% 56 碘 純 度 100% 127 氯化銨 純度 42% 甲醇 純度 % 32 DMF（ 2， 5二甲基呋喃） 純度 99% 73 醋酸鉀 純度 65% 98 添加水 密度 2908 18 碘 代 反 應(yīng) 北京化工大學北方學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 雜質(zhì)