【正文】 1 3 . 1= + ) ( + )Q Q Q Q Q Q??（ 4 5 3 8 8 . 2 7 4 0 8 4 9 4 .3 9 1 5 1 8 0 8 . 4 9 4 3 9 8 6 1 . 4 6? ? ? ? ?? (6)冷卻劑用量計算： 由 0Q＜ ，說明過程 1 需要冷卻 ,用冷卻水冷卻 ,進口溫度為 25℃ ,出口溫度為33℃ ,查《化工原理》上冊得， 25℃ — 33℃之間的平均比熱容為 /KJ Kg?℃ 。 20 OC 出料 25 OC 水析用水 25 OC 芐腈 25 OC 對硝 25 OC 乙醇、 氫氧化鈉 30 OC 35 OC 68 OC 過程 4 過程 3 過程 1 過程 2 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 14 熱量衡算涉及的基礎數(shù)據(jù) 1. 縮合反應工段涉及 液態(tài)有機物的平均比熱容表如下： 表 41 縮合釜液態(tài)有機物料的平均比熱容表 ［單位： KJ/（ Kg 1. 1Q 與 4Q 的計算： 1 4 2 0( ) ( )pQ Q m c t t? ? ? （ 42） 式中 m ? 輸 入 或 輸 出 設 備 的 各 種 物 料 的 質 量 ，Kg ； ?pc 物 料 的 定 壓 比 熱 容 ，KJ /Kg .℃ )； ??02t 基 準 溫 度 ， ℃ ； （ 以 0 ℃ 為 基 準 ）t 物 料 的 實 際 溫 度 ， ℃ 。 1． 進出料框圖 圖 31 離心水洗 進出料框圖 其中反應液中總水量為 ，除 異噁唑外其他總雜質為 . 2． 計算過程 （ 1） 離心操作 母液： 異 噁 唑 3 6 0 .7 6 2 .0 % 7 .2 2 kg? ? ? 水 = 5 6 . 5 5 + 1 8 9 . 3 7 + 1 0 3 1 . 6 5 7 0 % = 8 9 4 . 3 0 kg?（ ） 其他物質 = 2 5 8 4 .8 1 7 0 .0 % 1 8 0 9 .3 7 kg?? （ 2） 水洗甩料操作 水洗用水 用量： 312 78 17 .68 18 10 10 31 .65 12 69 .07 kg?? ? ? ? 濾餅 ： 異惡唑 = 3 6 0 .7 6 9 8 .0 % 3 5 3 .5 4 kg?? 根據(jù) 異噁唑 凈含量為 70%，求 得濾餅濕重為 水 = 2 9 .3 % 5 0 5 .0 6 = 1 4 7 .9 8 kg? 雜質 0 .7 % 5 0 5 .0 6 =3 .5 4kg? 水洗母液中水 =水洗用水 +濾餅中水 出料中水 純化水水洗用水 反應釜中所出物料 離心機 %的異惡唑 %的酒精回收液 廢液 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 10 1 2 6 9 . 0 7 ( 5 6 . 5 5 1 8 9 . 3 7 1 0 3 1 . 6 5 ) 3 0 % 1 4 7 . 9 8 1 5 0 4 . 3 6 kg? ? ? ? ? ? ? 其它雜質 ? ?+= 25 84 .8 1 30 % 50 5. 06 0. 7%= 77 1. 90 kg??為 母 液 中 雜 質 量 出 料 中 乙 醇 出 料 中 苯 乙 腈 干燥工序物料衡算 進出料框圖如 圖 33 圖 33 干燥工序 進出料框圖 1． 進料 濾餅 ： 異噁唑 水 雜質 2. 出料 （ 1） 干燥水汽 = 濾餅中含水量 成品中含水量 3 5 3 .5 4= 1 4 7 .9 8 0 .5 %9 8 .5 %= 1 4 6 .1 9 kg ? （ 2） 異噁唑 成品 異噁唑 水 雜質 縮合工段物料平衡一覽表 縮合工段物料平衡表 如表 34 所示 濾餅 氣流干燥器 水 汽 異噁唑 粗品 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 11 表 34 縮合工段 物料平衡一覽表 進料 出料 序號 物料名稱 組成 （ %） 數(shù)量 （ kg ） 序號 物料名稱 數(shù)量 （ kg ） 1 對硝基氯苯工業(yè)品 100 1 異噁唑 成品 （ 1） 對硝基苯 98 （ 1） 異噁唑 純品 （ 2） 水 （ 2） 水 （ 3） 雜質 (3) 雜質 2 苯乙腈工業(yè)品 100 2 干燥水汽 （ 1） 苯乙腈 96 3 水洗母液 （ 2） 水 2 (1) 水 （ 3） 雜質 2 （ 2） 其他雜質 3 片堿 100 4 離心母液 （ 1） 氫氧化鈉 96 （ 1） 異噁唑 （ 2） 水 (2) 水 （ 3） 雜質 (3) 其他雜質 4 乙醇工業(yè)品 100 （ 1） 乙醇 90 （ 2） 水 8 （ 3） 雜質 2 5 水析 用水 100 6 水洗 用水 100 合計 合計 由 表 34 可知縮合工段物料 守恒 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 12 第 4 章 熱量衡算 熱量 衡算的依據(jù) 當內(nèi)能、動能、勢能的變化量可以忽略且無軸功時，根據(jù)能量守恒方程式可以得出以下熱量平 衡方程式： 1 2 3 4 5 6Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? （ 41） 式中 1Q — 物料帶入設備的熱量， KJ 。 氨基酮 的純度為 %， 則日產(chǎn)氨基酮純品量為 日產(chǎn)氨基酮純品量 = 1 0 0 9 9 .5 % 1 0 0 0= = 3 2 0 . 9 7 k g310??氨 基 酮 的 日 產(chǎn) 量 每天所需純 對硝基 氯苯 量為 日需對硝基 氯苯 3 2 0 . 9 7 1 5 7 . 5 5= = 2 6 9 . 5 8 k g2 3 1 . 6 8 9 8 % 9 1 . 8 % 9 0 %?? ? ?量 7. 基準 :物料衡算以天計算 ,物料單位為千克 。 縮合反應工段工藝流程設計 本設計設計縮合工段，包括 一個縮合單元反應和離心、水洗甩料與干燥兩個單元操作。 設計內(nèi)容主要包括全流程物料衡算 ,能量衡算 ,工藝設備選型與計算 ,車間布置設計 。利眠寧 ,屬苯二氮類藥物 ,又名 氯氮卓。C， 無臭 ,味苦 ，微溶于水，可溶于二氮甲烷， 氯仿 ， 乙 醚等 。降溫至 30℃ 左右時，將 苯乙腈 徐徐加入，控制加入速度，使其在 2h 內(nèi)加完，保溫反應 2h。 縮合工段物料衡算 1. 化學方程式 2. 反應的進出料框圖 %的乙醇 %片堿 %的 對硝基氯苯 %苯乙腈 水 縮合反應釜 乙醇 氫氧化鈉 對硝基氯苯 苯乙腈 水 雜質 異惡唑 氰化鈉 圖 31 縮合反應 進出料框圖 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 7 3. 進料 所需 各物質的摩爾數(shù) 對硝基氯苯 摩爾數(shù)為 2 6 9 .5 8 1 0 0 0 = 1 7 1 1 .0 81 5 7 .5 5An m o l?? 氰化芐 摩爾數(shù)為 1 . 1 1 1 7 1 1 . 0 8 1 8 9 9 . 3 0Bn m o l? ? ? 乙醇 摩爾數(shù)為 m ol? ? ? 氫氧化鈉 摩爾數(shù)為 5. 50 17 11 .0 8 94 10 .9 4Dn m ol? ? ? 總 水 摩爾數(shù)為 7 4 .7 1 7 1 1 .0 8 1 2 7 8 1 7 .6 8En m o l? ? ? 計算 出各物質日投料量，依據(jù)工業(yè)品規(guī)格計算出各物質所含雜質量和含水量 ，連同縮合反應的投料量列于表 33。（放熱為正，吸熱為負） 4Q — 物料離開設備所帶走的熱量， KJ 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 13 （ 1） 化學反應熱 cQ 的計算 標準反應熱： ..rfq vq??? 某一溫度下的反應熱 ： . ( 2 5 ) ( )tr r pq q t v C? ? ? ? （ 43） 式中 . /rq K J m o l?標 準 反 應 熱 ， ； . /fq K J m ol標 準 生 成 熱 ， ； v ? 反 應 方 程 中 化 學 計 量 系 數(shù) ， ( 反 應 物 為 正 ， 生 成 物 為 負 ) ； t ?反 應 溫 度 ， ℃ ； /pC K J m o l??反 應 物 或 生 成 物 在 溫 度 范 圍 內(nèi) 的 平 均 比 熱 容 ， （ ℃ ） 。 OC） ] 溶液名稱 氫氧化鈉 二組分水溶液 (氫氧化鈉 氰化鈉 ) 70%水溶液 60%水溶液 30%水溶液 35%含水量 64%含水量 平均比熱容 純水不同溫度的平均比熱容為 kJ/（ Kg只有對硝基氯苯的熔解熱，則 p? 。 0()pQW c t t? ?鹽 35 32 63 .25 62 63 .532. 82 [15 5 ] Kg???? （ ） 干燥工序 熱量衡算 根 據(jù) 工 藝 過 程可 知 ， 干 燥工 序 的 溫度 變 化 過程 如 下 圖 42 所示： 圖 42 干燥過程的溫度變化過程圖解 有干燥工序的溫度變化圖解可知，干燥工序的熱量衡算只有一個過程，即物料由25℃進料升溫至 90℃，直至水分含量符合檢驗標準為止。則每批的進料體積為： 3dVV? ? = 則Φ ? =ε=,符合要求。物料在干燥器內(nèi)的停留時間可調(diào)節(jié)（ 15— 500 秒），有利于熱敏物料的干燥?？傮w來說 本設計 能夠 依 任務書 內(nèi)容 設計 ， 對基本設計參數(shù)做出合適的選擇和確定，按時完成任務，還是體現(xiàn)了我們工藝設計能力。