【文章內容簡介】 47水解工段物料衡算①進料量單位：kg化合物3進料量= 甲醇投料量=化合物3進料量質量比= 10％氫氧化鈉投料量=化合物3進料量質量比= 純甲醇投料量=甲醇投料量含量= 純氫氧化鈉投料量=10％氫氧化鈉投料量含量= 氫氧化鈉中雜質量=10％氫氧化鈉投料量純氫氧化鈉投料量= 甲醇中含有的雜質量=甲醇投料量純甲醇投料量= 中和反應的純鹽酸量=純氫氧化鈉投料量鹽酸的分子量/氫氧化鈉的分子量= 調PH到5用鹽酸量=（甲醇中含有的雜質量+10％氫氧化鈉投料量）*鹽酸密度/1/(鹽酸物質量濃度1） 純鹽酸的總投料量=（中和反應的純鹽酸量+調PH到5用純鹽酸量14％）= 14％鹽酸投料量=中和反應的純鹽酸量/14％+調PH用鹽酸量= 鹽酸中含有的雜質量=14％鹽酸投料量純鹽酸的總投料量= 中和反應的鹽酸量=中和反應的純鹽酸量/14％ 中和反應的鹽酸中的雜質量=中和反應的鹽酸量中和反應的純鹽酸量= ②出料量化合物3的反應量=化合物3進料量水解轉化率= 化合物3的殘留量=化合物3進料量化合物3的反應量= 甲醇的產量=化合物3的反應量甲醇分子量/化合物3分子量= 甲醇的排出量=甲醇的產量+純甲醇投料量= 氯化鈉生產量=純氫氧化鈉投料量氯化鈉分子量/氫氧化鈉的分子量= 替米沙坦產量=化合物3的反應量替米沙坦分子量/化合物3的分子量= 水解工段總雜質量=氫氧化鈉中雜質量+鹽酸中的雜質量+甲醇中的雜質量= 殘鹽酸的排出量=水的產量=氯化鈉的生產量*水的分子量/氯化鈉的分子量甲醇的產量*水的分子量/甲醇的分子量=③水解工段進出料平衡通過計算，環(huán)合工段的各種物料進出量見表48。表48水解工段進出料平衡進料物名稱質量/kg含量出料物名稱質量/kg含量甲醇殘化合物3冷NaOH殘甲醇冷鹽酸氯化鈉化合物3替米沙坦鹽酸雜質水合計1合計1 粉碎包裝工序的物料衡算粉碎包裝工序物料衡算見表49。表49粉碎包裝工序物料衡算1. 粉碎工段的物料衡單位：kg替米沙坦精品進料，替米沙坦出料量=替米沙坦進料量收率=2. 對包裝工段的物料衡算替米沙坦出料量=替米沙坦進料量收率= 物料流程框圖 見附錄三。第五章 能量衡算 計算方法與原則 能量衡算的目的及意義能量衡算的主要目的是為了確定設備的熱負荷。根據設備熱負荷的大小、所處理物料的性質及工藝要求再選擇傳熱面的形式、計算傳熱面積、確定設備的主要工藝尺寸。傳熱所需的加熱劑或冷卻劑的用量也是以熱負荷的大小為依據而進行計算的。 能量衡算的依據及必要條件能量衡算的主要依據是能量守恒定律。能量衡算是以車間物料衡算的結果為基礎而進行的，所以，車間物料衡算表是進行車間能量衡算的首要條件。其次還必須收集有關物質的熱力學數據，例如比熱容、相變熱、反應熱等。本設計還將涉及到的所有物料的熱力學數據匯總成一張表格，以便于計算。 能量衡算基準能量衡算的基本方程為：由環(huán)境輸入到系統(tǒng)的能量=由系統(tǒng)輸出到環(huán)境的能量+系統(tǒng)內積累的能量。公式： kJ/（kg℃）式中 M——化合物的摩爾質量；kg/kmol。 ——分子中i元素原子數；——元素原子摩爾熱容；kJ/（kmol℃）元素原子的比熱容見表51。表51 元素原子的比熱容元 素固態(tài)的 Ci液態(tài)的 Ci鈉 Na氮 N碳 C氫 H氧 O硫 S氯 Cl其他元素化合物的比熱容見表52：表52 化合物的比熱容化合物比熱容（單位：KJ/Kg176。C)活性炭C（固） 無水硫酸鎂MgSO4（固） 氫氧化鈉NaOH(液） 鹽酸HCl（液） 叔丁醇鉀 KOBut（固） 水H2O（液） 溴化氫HBr（液） 氯化鈉NaCl 假設所有雜質的比熱容 假設所有副產物的比熱容 液體有機化合物比熱的推算 公式： kJ/（㎏℃）式中 M——化合物的摩爾質量，kg/kmol；——分子中i種基團的個數；——基團的摩爾熱容；kJ/（kmol℃）有機化合物基團的比熱容見表53。表53有機化合物基團的比熱容基團溫度/℃0255075100—H—CH3—CH2——CH——C——CO——OH—COOH—NH2—CN—C6H5—Cl—O——COO——FO=P——C=C——C=N——N—有機化合物的比熱容見表54。表54 有機化合物的比熱容物料名稱溫度，176。C25化合物1 C12H14N2O2 N—甲基鄰苯二甲胺C7H10N2 1,2—丙二醇C3H8O2 無水乙醇 C2H6O DMF C3H7NO 甲醇 CH4O 化合物2 C19H20N4 化合物3 C34H28N4O2 替米沙坦 C33H30N4O2 4’溴甲基聯苯2甲酸甲酯C15H13BrO2 二氯甲烷 物質標準燃燒熱估算公式： Qc=+∑k△ kJ/mol式中：k——分子中同樣取代基的數目n——化合物在燃燒時的電子轉移數目 △——取代基和鍵的熱量校正值查《化工工藝設計手冊》P2884得如下表55：表55 標準燃燒熱誤差取代基和鍵的性質結構式熱量校正值Δ/(KJ/mol)羧基—COOH 芳族伯胺Ar—NH2 脂肪族中的氯R—Cl 脂肪族或芳香族中的醚(Ar)R—O—R(Ar) 脂肪族的酯R—COOR 伯型脂基與羥基之間的鍵R—OH 仲型脂基與羥基之間的鍵R2CH—OH 各物質的燃燒熱見表56。表56 各物質的燃燒熱物料名稱n值燃燒熱，KJ/mol化合物166 N—甲基鄰苯二甲胺46 化合物2112 4’溴甲基聯苯2甲酸甲酯68 化合物3176 替米沙坦174 甲醇6 假設氯化鈉的燃燒熱 假設氯化氫的燃燒熱 假設氫氧化鈉的燃燒熱 假設溴化氫的燃燒熱 假設純化水的燃燒熱 物質溶解熱估算 溶質溶解時不發(fā)生解離作用，溶劑與溶質間無化學作用時，物質溶解熱可按下述原則和公式進行估算：(1)溶質是氣態(tài)，則溶解熱為其冷凝熱(2)溶質是固態(tài)，則溶解熱為其熔融熱(3)溶質是液態(tài)，如形成理想溶液，則溶解熱為0（假設都形成理想溶液）熔融熱計算公式： 單位： kJ/kg Tm——熔點，K M——摩爾質量，kg/kmol K1——常數，無機物取6，有機物取12 各工段各物質參數匯總各工段各物質參數匯總見表57。表57 各工段各物質參數匯總崗位物質比熱，KJ/(Kg.。C)標準燃燒熱，KJ/Kmol溶解熱（kJ/kg）熔點(K）環(huán)縮合N甲基鄰苯二胺化合物11，2丙二醇無水乙醇活性炭冰水取代反應DMF化合物2叔丁醇鉀4’溴甲基聯苯2甲酸甲酯二氯甲烷MgSO4水水解甲醇冷NaOH冷鹽酸化合物3水氯化鈉替米沙坦假設或經驗數據見表58。 表58假設或經驗數據 Q5+Q6=Q總填料系數=傳熱模系數=1080KJ/(m2h℃)換熱面積=1m3 各工段熱量衡算： 能量衡算的主要依據是能量守恒定律，其數學表達式為： 其中：——物料帶入到設備的能量，KJ。 ——加熱劑或冷卻劑傳給設備和所處理物料的能量，KJ。 ——過程熱效應，KJ 。 ——物料離開設備所消耗的能量，KJ。 ——加熱或冷卻設備所消耗的能量，KJ。 ——設備向環(huán)境散失的能量，KJ 。 式中，——輸入或輸出設備的物料質量，kg； ——物料的平均比熱容，KJ/(kg?℃)； ——物料的溫度 Q5=∑MC(t2t1)KJ 式中，——設備各部件的質量，kg； ——設備各部件的比熱容，KJ/(kg?℃)； ——設備各部件的初始溫度，℃； ——設備各部件的最終溫度，℃ 假設所有物料在室溫下均=25℃假設物料所含雜質比熱與純物料相同假設形成溶液均為理想溶液假設無機物反應熱全都忽略不計物質升溫(降溫)熱量計算公式： 式中：C——物質比熱，kJ/(kg℃) m——物質質量，kg △t——升溫(降溫)前后溫差反應熱計算公式： 式中： ——標準燃燒熱 ——不同溫度下反應熱 ——標準反應熱，kJ/mol t——反應溫度,℃ ——反應方程式中化學計量數，反應物為負，生成物為正 ——反應物或生成物在(25~t)℃范圍內的品均比熱容 放熱為正，吸熱為負，此處忽略無機物的燃燒熱。 環(huán)縮合工序：一、環(huán)縮合工段的熱量衡算表59 化合物2合成反應釜物料衡算物料名稱溫度（。C)質量（kg)比熱容，KJ/(Kg.。C)標準燃燒熱（KJ/Kg)溶解熱（kJ/kg）進料原料A25 化合物125 1，2丙二醇25 無水乙醇25 活性炭25 冰水0 雜質25 出料活性炭25 殘原料A25 殘化合物125 殘1,2丙二醇25 化合物225 水25 無水乙醇25 雜質25 生成的水25 物料帶入熱量Q1的計算(KJ)Q1= 過程熱效應Q3的計算（KJ)Q3= 物料離開設備帶走的熱量Q4的計算(KJ)Q4= Q5與Q6之和的計算（KJ）Q5+Q6= 設備熱負荷Q2的計算(KJ)Q2= 表510 環(huán)縮合崗位熱量平衡計算結果熱量類型數量/KJ熱量類型數量/KJQ1 Q4 Q2 Q5+Q6 Q3 取代反應崗位：二、取代反應工段的熱量衡算表511 化合物3合成反應釜物料衡算物料名稱溫度（。C)質量（kg)