【文章內(nèi)容簡介】 47水解工段物料衡算①進(jìn)料量單位：kg化合物3進(jìn)料量= 甲醇投料量=化合物3進(jìn)料量質(zhì)量比= 10％氫氧化鈉投料量=化合物3進(jìn)料量質(zhì)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(zhì)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(zhì)量=甲醇投料量純甲醇投料量= 中和反應(yīng)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(diào)PH到5用鹽酸量=（甲醇中含有的雜質(zhì)量+10％氫氧化鈉投料量）*鹽酸密度/1/(鹽酸物質(zhì)量濃度1） 純鹽酸的總投料量=（中和反應(yīng)的純鹽酸量+調(diào)PH到5用純鹽酸量14％）= 14％鹽酸投料量=中和反應(yīng)的純鹽酸量/14％+調(diào)PH用鹽酸量= 鹽酸中含有的雜質(zhì)量=14％鹽酸投料量純鹽酸的總投料量= 中和反應(yīng)的鹽酸量=中和反應(yīng)的純鹽酸量/14％ 中和反應(yīng)的鹽酸中的雜質(zhì)量=中和反應(yīng)的鹽酸量中和反應(yīng)的純鹽酸量= ②出料量化合物3的反應(yīng)量=化合物3進(jìn)料量水解轉(zhuǎn)化率= 化合物3的殘留量=化合物3進(jìn)料量化合物3的反應(yīng)量= 甲醇的產(chǎn)量=化合物3的反應(yīng)量甲醇分子量/化合物3分子量= 甲醇的排出量=甲醇的產(chǎn)量+純甲醇投料量= 氯化鈉生產(chǎn)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(chǎn)量=化合物3的反應(yīng)量替米沙坦分子量/化合物3的分子量= 水解工段總雜質(zhì)量=氫氧化鈉中雜質(zhì)量+鹽酸中的雜質(zhì)量+甲醇中的雜質(zhì)量= 殘鹽酸的排出量=水的產(chǎn)量=氯化鈉的生產(chǎn)量*水的分子量/氯化鈉的分子量甲醇的產(chǎn)量*水的分子量/甲醇的分子量=③水解工段進(jìn)出料平衡通過計(jì)算，環(huán)合工段的各種物料進(jìn)出量見表48。表48水解工段進(jìn)出料平衡進(jìn)料物名稱質(zhì)量/kg含量出料物名稱質(zhì)量/kg含量甲醇?xì)埢衔?冷NaOH殘甲醇冷鹽酸氯化鈉化合物3替米沙坦鹽酸雜質(zhì)水合計(jì)1合計(jì)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(jìn)料，替米沙坦出料量=替米沙坦進(jìn)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(jìn)料量收率= 物料流程框圖 見附錄三。第五章 能量衡算 計(jì)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(shè)備的熱負(fù)荷。根據(jù)設(shè)備熱負(fù)荷的大小、所處理物料的性質(zhì)及工藝要求再選擇傳熱面的形式、計(jì)算傳熱面積、確定設(shè)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(fù)荷的大小為依據(jù)而進(jìn)行計(jì)算的。 能量衡算的依據(jù)及必要條件能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律。能量衡算是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)行車間能量衡算的首要條件。其次還必須收集有關(guān)物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，例如比熱容、相變熱、反應(yīng)熱等。本設(shè)計(jì)還將涉及到的所有物料的熱力學(xué)數(shù)據(jù)匯總成一張表格，以便于計(jì)算。 能量衡算基準(zhǔn)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(nèi)積累的能量。公式： kJ/（kg℃）式中 M——化合物的摩爾質(zhì)量；kg/kmol。 ——分子中i元素原子數(shù)；——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(shè)所有雜質(zhì)的比熱容 假設(shè)所有副產(chǎn)物的比熱容 液體有機(jī)化合物比熱的推算 公式： kJ/（㎏℃）式中 M——化合物的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；——分子中i種基團(tuán)的個(gè)數(shù)；——基團(tuán)的摩爾熱容；kJ/（kmol℃）有機(jī)化合物基團(tuán)的比熱容見表53。表53有機(jī)化合物基團(tuán)的比熱容基團(tuán)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(jī)化合物的比熱容見表54。表54 有機(jī)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(lián)苯2甲酸甲酯C15H13BrO2 二氯甲烷 物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱估算公式： Qc=+∑k△ kJ/mol式中：k——分子中同樣取代基的數(shù)目n——化合物在燃燒時(shí)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)目 △——取代基和鍵的熱量校正值查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊》P2884得如下表55：表55 標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱誤差取代基和鍵的性質(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)的燃燒熱見表56。表56 各物質(zhì)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(lián)苯2甲酸甲酯68 化合物3176 替米沙坦174 甲醇6 假設(shè)氯化鈉的燃燒熱 假設(shè)氯化氫的燃燒熱 假設(shè)氫氧化鈉的燃燒熱 假設(shè)溴化氫的燃燒熱 假設(shè)純化水的燃燒熱 物質(zhì)溶解熱估算 溶質(zhì)溶解時(shí)不發(fā)生解離作用，溶劑與溶質(zhì)間無化學(xué)作用時(shí)，物質(zhì)溶解熱可按下述原則和公式進(jìn)行估算：(1)溶質(zhì)是氣態(tài)，則溶解熱為其冷凝熱(2)溶質(zhì)是固態(tài)，則溶解熱為其熔融熱(3)溶質(zhì)是液態(tài)，如形成理想溶液，則溶解熱為0（假設(shè)都形成理想溶液）熔融熱計(jì)算公式： 單位： kJ/kg Tm——熔點(diǎn)，K M——摩爾質(zhì)量，kg/kmol K1——常數(shù)，無機(jī)物取6，有機(jī)物取12 各工段各物質(zhì)參數(shù)匯總各工段各物質(zhì)參數(shù)匯總見表57。表57 各工段各物質(zhì)參數(shù)匯總崗位物質(zhì)比熱，KJ/(Kg.。C)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，KJ/Kmol溶解熱（kJ/kg）熔點(diǎn)(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(yīng)DMF化合物2叔丁醇鉀4’溴甲基聯(lián)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(shè)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表58。 表58假設(shè)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) Q5+Q6=Q總填料系數(shù)=傳熱模系數(shù)=1080KJ/(m2h℃)換熱面積=1m3 各工段熱量衡算： 能量衡算的主要依據(jù)是能量守恒定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 其中：——物料帶入到設(shè)備的能量，KJ。 ——加熱劑或冷卻劑傳給設(shè)備和所處理物料的能量，KJ。 ——過程熱效應(yīng)，KJ 。 ——物料離開設(shè)備所消耗的能量，KJ。 ——加熱或冷卻設(shè)備所消耗的能量，KJ。 ——設(shè)備向環(huán)境散失的能量，KJ 。 式中，——輸入或輸出設(shè)備的物料質(zhì)量，kg； ——物料的平均比熱容，KJ/(kg?℃)； ——物料的溫度 Q5=∑MC(t2t1)KJ 式中，——設(shè)備各部件的質(zhì)量，kg； ——設(shè)備各部件的比熱容，KJ/(kg?℃)； ——設(shè)備各部件的初始溫度，℃； ——設(shè)備各部件的最終溫度，℃ 假設(shè)所有物料在室溫下均=25℃假設(shè)物料所含雜質(zhì)比熱與純物料相同假設(shè)形成溶液均為理想溶液假設(shè)無機(jī)物反應(yīng)熱全都忽略不計(jì)物質(zhì)升溫(降溫)熱量計(jì)算公式： 式中：C——物質(zhì)比熱，kJ/(kg℃) m——物質(zhì)質(zhì)量，kg △t——升溫(降溫)前后溫差反應(yīng)熱計(jì)算公式： 式中： ——標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱 ——不同溫度下反應(yīng)熱 ——標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱，kJ/mol t——反應(yīng)溫度,℃ ——反應(yīng)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正 ——反應(yīng)物或生成物在(25~t)℃范圍內(nèi)的品均比熱容 放熱為正，吸熱為負(fù)，此處忽略無機(jī)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(yīng)釜物料衡算物料名稱溫度（。C)質(zhì)量（kg)比熱容，KJ/(Kg.。C)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱（KJ/Kg)溶解熱（kJ/kg）進(jìn)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(zhì)25 出料活性炭25 殘?jiān)螦25 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(zhì)25 生成的水25 物料帶入熱量Q1的計(jì)算(KJ)Q1= 過程熱效應(yīng)Q3的計(jì)算（KJ)Q3= 物料離開設(shè)備帶走的熱量Q4的計(jì)算(KJ)Q4= Q5與Q6之和的計(jì)算（KJ）Q5+Q6= 設(shè)備熱負(fù)荷Q2的計(jì)算(KJ)Q2= 表510 環(huán)縮合崗位熱量平衡計(jì)算結(jié)果熱量類型數(shù)量/KJ熱量類型數(shù)量/KJQ1 Q4 Q2 Q5+Q6 Q3 取代反應(yīng)崗位：二、取代反應(yīng)工段的熱量衡算表511 化合物3合成反應(yīng)釜物料衡算物料名稱溫度（。C)質(zhì)量（kg)