【正文】 ① 17ɑ21碘羥基黃體酮 kg ② 醋酸鉀（ ） a純品 kg b含水 kg ③ 反應(yīng)混合物（ ） a產(chǎn)物 計(jì)算過(guò)程 ： (1) Q1的計(jì)算： 1Q =?mtCp （以 0℃ 為基準(zhǔn)） ① Cp 的求?。海矗?0℃ ～ 25℃ 之間的平均比熱容） ⅰ 17ɑ21碘羥基黃體酮 可根據(jù) ―科普法則 ‖估算而得； ⅱ 醋酸鉀可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》； 則所得各物質(zhì)的 Cp 值 見(jiàn)下表： 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 A 17α－ 21—碘羥基黃體酮 B醋酸鉀 90℃ ② 各物質(zhì)的 Q1： AQ?1 =90 = BQ?1 = 90 = KJ 所以 1Q = AQ?1 ＋ BQ?1 =＋ = KJ 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 注：雜質(zhì)的 1Q 忽略不計(jì) （ 2） 4Q 的計(jì)算： 4Q =?mtCp （以 0℃ 為基準(zhǔn)） ① Cp 的求?。? ⅰ 產(chǎn)物的 Cp 可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》； 則所得各物質(zhì)的 Cp 值見(jiàn)下表： 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 A產(chǎn)物 90℃ ② 各物質(zhì)的 Q4： A4Q =90= 4Q = A4Q = （ 3） Q3的計(jì)算： ① 狀態(tài)變化熱： ⅰ 熔解熱： a 17α－ 21—碘羥基黃體酮 的熔解熱可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 可得： KJ/kg b 醋酸鉀 的熔解熱可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 可得： KJ/kg 所以： SQ =＋ = KJ 注：各液體的熔解熱可忽略不計(jì) ⅱ 稀釋熱：忽略不計(jì) ② 化學(xué)反應(yīng)熱： 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 ⅰ 各物質(zhì)生成熱的求?。? a 中間產(chǎn)物 ： C21H29O3I+ 2x O2→21CO2+14H2O+HI x=53 根據(jù) ―理查德法 ‖，則有： 表 a、 b 值一覽表 基團(tuán) a b 基數(shù) 甲基 ? 2 ? 2 羥基 環(huán)戊烯 環(huán)己烷 ? 2 ? 2 酮 環(huán)己烯 ?a = ?b = cq =?a ＋ ?bx kJ/mol 所以： 1cq = ＋ 53=元素燃燒熱： ? 0cenq = 21＋ 30+= KJ/mol ∴ qf1== KJ/mol b 醋酸鉀（查閱《化工 工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》） 可得： 2fq = KJ/mol c 終產(chǎn)物 ： C21H31O5+ 2x O2→21CO2+15H2O x=52 根據(jù) ―理查德法 ‖，則有： cq =?a ＋ ?bx kJ/mol 表 a、 b 值一覽表 基團(tuán) a b 基數(shù) 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 甲基 ? 3 ? 3 羥基 環(huán)戊烯 酯 環(huán)己烷 ? 2 ? 2 酮 環(huán)己烯 ?a = ?b =219 所以： 3cq =＋ 52219= KJ/mol 元素燃燒熱： ? 0cenq =21＋ 31= KJ/mol ∴ 3fq = =ⅱ 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反 應(yīng)熱的求取 rq =?fvq =[( 1fq ＋ 2fq )+（ 3fq + 4fq )] = KJ/mol ⅲ 求反應(yīng)溫度 100℃ 下的化學(xué)反應(yīng)熱： trq = rq －（ t25）（ ?vCp ） kJ/mol ① Cp 的求取：（即： 0℃ ～ 100℃ 之間的平均比熱容） ⅰ Cp 值可根據(jù) ―科普法則 ‖估算而得； 表 物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 A產(chǎn)物 90℃ ② 反應(yīng)溫度為 100℃ 下的化學(xué)反應(yīng)熱 即： trq == kJ/mol ∴ rQ =由上可知： 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 3Q = sQ ＋ rQ =+= （ 4） 5Q ＋ 6Q 的計(jì)算 : 據(jù)工藝要求，可以有： 5Q ＋ 6Q =5%～ 10%（ Q5＋ 6Q ＋ 4Q ） 故取 5Q ＋ 6Q =7%（ 5Q ＋ 6Q ＋ 4Q ） ∴∴ 5Q ＋ 6Q =7/934Q =7/93 = KJ （ 5） Q2的計(jì)算 ∵ 1Q ＋ 2Q ＋ 3Q = 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q ∴ 2Q = 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q － 1Q － 3Q =＋ － = KJ 冷卻過(guò)程能量衡算： ① ↓90℃ ② ↓10℃ 圖 冷卻過(guò)程 ① 上工段帶進(jìn)來(lái)的 Q4即： KJ ② 置換反應(yīng)后的混合物 ( kg) 產(chǎn)物 醋酸鉀 含水 計(jì)算過(guò)程： （ 1） 1Q 的計(jì)算： 1Q 為上工段進(jìn)來(lái)的 4Q 即： （ 2） 4Q 的計(jì)算： 4Q =? pmtC （以 0℃ 為基準(zhǔn)） ① Cp 的求取 冷卻過(guò)程 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 ⅰ 醋酸鉀 的 Cp 可查閱《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》； 表 各物質(zhì)的 Cp 值一覽表 物質(zhì) 溫度 中間產(chǎn)物 醋酸鉀 水 90℃ ② 各物質(zhì)的 4Q AQ?4 =10= B4?Q =10=975 KJ C4?Q =10= KJ 4Q = AQ?4 + B4?Q + C4?Q = （ 3） 3Q 的計(jì)算 ① 狀態(tài)變化熱 狀態(tài)變化熱忽略不計(jì)，所以為 0KJ/mol。這與在熱量衡北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 算中所規(guī)定的符號(hào)正好相反，為避免出錯(cuò)，現(xiàn)用符號(hào) rq 表示標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，放熱為正，吸熱為負(fù)，則 rq =－ ΔH176。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 4. 1 Missenard 基團(tuán)貢獻(xiàn)法的基團(tuán)參數(shù)值 基團(tuán) T,K 0 298 323 348 基團(tuán)參考值 —H —CH3 —CH2— —CH— C —O— —CO—(酮 ) —OH —COO—(酯 ) —COOH （ 3） 固體的比熱容的計(jì)算 固體的比熱容可應(yīng)用科普定律來(lái)計(jì)算： C= MCan? ( kJ/kg℃ ； t—物料的 溫度 ℃ 。加入 DMF 總量的 3/4,使其溶解，降溫到 10 ℃ 左右，加入新配制的醋酸鉀液，逐步升溫反應(yīng)到 90 ℃ ,再保溫反應(yīng) ，冷卻到－ 10 ℃ ,過(guò)濾，用水洗滌，干燥得醋酸化合物。但由于經(jīng)驗(yàn)、理論和實(shí)踐知識(shí)的不足，導(dǎo)致 設(shè)計(jì)中還存在 著 大量 的不足之處，請(qǐng)老師 指出和修正。加入預(yù)冷至－ 10℃ 的氯化銨溶液，靜置，分出氯仿層，減壓回收氯仿到結(jié)晶析出，加入甲醇 ，攪拌均勻，減壓濃縮至干，即為 17α羥基 21碘代黃體酮。 我國(guó) 以 薯蕷皂素 生產(chǎn)氫 化可的松的企業(yè)及藥廠眾多，為更好的工業(yè)化半合成氫化可的松 。工藝資料包括各部反應(yīng)化學(xué)方程式、原輔料配比、操作條件、操作周期、各步收率及原輔料、中間體、成品等物料性質(zhì)等等。由此確定外供的公用工程消耗，如蒸汽、冷卻水、循環(huán)水等等用量。 2Q 正值表示需對(duì)設(shè)備加熱；負(fù)值表示需冷卻。 （ 1）汽化熱 任何溫度、壓強(qiáng)下，化合物的汽化熱均可按下式計(jì)算： )] } k J / k g(1/ [0 .6 2l g { TTTPq RCRRv ????? ）（ （ 49 ） 式中 fq —標(biāo)準(zhǔn)生成熱 kJ/mol； cq —標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/mol； n化合物中同種元素的原子數(shù)； ceq 元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 kJ/（ g） 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 公稱 容積： 2500L 實(shí)際容積： 2775L 電機(jī)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(jì)算 ① 裝料系數(shù)校核： 根據(jù)以上選型可知，每臺(tái)釜每批的進(jìn)料體積為 V=，則? =,則符合要求。 工藝條件： 進(jìn)，出料溫度 25℃ 36℃ ，設(shè)計(jì)冷卻水進(jìn)，出口溫度 60℃ 70℃ 。 表 元素標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱一覽表 元素的燃燒過(guò)程 元素燃燒熱 kJ/（ g （ 2）熔融熱 不同物質(zhì)的熔融熱可根據(jù)以下公式求出： 元 素 Fq =（ ～ ） FT （ 4當(dāng)遇到手冊(cè)中數(shù)據(jù)不全的情況時(shí)，就需通過(guò)一些公式來(lái)估算這些物性常數(shù)。 衡算依據(jù) 熱量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，以車間物料衡算的結(jié)果為基礎(chǔ)而進(jìn)行的 ,所以車間物料衡算表是進(jìn)行車 間熱量衡算的首要條件。 工藝過(guò)程及工序劃分 ① Δ5,16孕甾二烯 3β－醇－ 20酮－ 3醋酸酯的制備 ② 16α－ 17α－環(huán)氧黃體酮的制備 ③ 17α－羥基黃體酮的制備 ④ Δ4孕甾烯－ 17α， 21二醇－ 3,20二酮的制備 ⑤ 氫化可的松的制備 化學(xué)反應(yīng)方程式及各步收率 各步反應(yīng)收率：由于設(shè)計(jì)是根據(jù)終產(chǎn)物的量推算所需各階段的原輔料量，我所做設(shè)計(jì)為第三階段，只需知道第四、五階段的收率即可?；趯?duì)氫化可的松的了解與 認(rèn)識(shí)，同時(shí)結(jié)合專業(yè)課的深入學(xué)習(xí)及 老師的悉心教導(dǎo)，我開(kāi)始 了對(duì)氫化可的松的車間工藝設(shè)計(jì)。將碘溶于其余 2/3 量氯化鈣 甲醇液中，慢慢滴入反應(yīng)罐，保待 T=0177。設(shè)計(jì) 成果包括了工藝流程設(shè)計(jì)、物料衡算、能量衡算、工藝設(shè)備選型計(jì)算、車間布置設(shè)計(jì)、管道計(jì)算選型、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)、查閱英文并翻譯、 并 繪制相應(yīng)的工藝圖。將碘溶于其余 2/3 的氯化鈣－甲醇溶液 中，慢慢滴入反應(yīng)罐中，保持溫度在 0177。 （ 1） 1Q ( 4Q ) 1Q 與 4Q 均可用下式計(jì)算： 1Q（ 4Q ） =?mtCp kJ (4先根據(jù)化合物的分子結(jié)構(gòu)，將各種基團(tuán)結(jié)構(gòu)的摩爾熱容數(shù)值加和，求出摩爾熱容，再由化合物的分子量換算成比熱容。 為計(jì)算各種溫度下的反應(yīng)熱，規(guī)定當(dāng)反應(yīng)溫度為 298K及標(biāo)準(zhǔn)大氣 壓時(shí)反應(yīng)熱的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，習(xí)慣上用 ΔH176?！?； t 反應(yīng)溫度 ℃ 。h2) 對(duì)于不起泡的物理或化學(xué)過(guò)程，一般裝料系數(shù) =～ ； 對(duì)于沸騰的或有泡沫產(chǎn)生的物理或化學(xué)過(guò)程，一般裝料系 數(shù) =～ ； 流體的計(jì)量及儲(chǔ)存設(shè)備，一般裝料系數(shù) =～ ［ 9］ 。 （ 3）標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的計(jì)算 理查德認(rèn)為：有機(jī)化合物的燃燒熱與完全燃燒該有機(jī)化合物所需的氧原子數(shù)成直線關(guān)系 ［ 7］ 。凡高于 20℃ 時(shí)的化合物，比熱容可根據(jù)上述公式計(jì)算所得結(jié)果再加大20～ 25%。在熱量衡算中，過(guò)程熱效應(yīng) 3Q 的符號(hào)為：放熱為正；吸熱為負(fù)。362=； 注： 3 362 分別是 17ɑ羥基黃體酮和氫化可的松的分子量。并在停藥后半年內(nèi)使用促腎上腺皮質(zhì)激素。 關(guān)鍵詞 :氫化可的松 車間工藝設(shè)計(jì) 加成 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 Annual output of 50 tons of hydrocortisone Process Design Workshop Δ4 progesterone ene17α, 21 diol 3,20 – dioPreparation Abstract The design process route is mainly used: in the reaction tank into chloroform and calcium chloride methanol solution of 1 / 3 volume, stirring into 17αhydro