【文章內(nèi)容簡介】 以熱負荷的大小為依據(jù)而進行計算的。 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(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)，例如比熱容、相變量、反應熱等。本設計還涉及到的所有物料的熱力學數(shù)據(jù)繪成一張表格，以便于計算。 能量衡算的基本方程為：有環(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 式中 M—化合物分子量； N—分子中同種元素原子數(shù)； —元素的原子比熱容 查《藥廠反應設備及車間工藝設計》P209，表65得元素 碳 C氫 H氧 O氟 F硫 S其他元素 活性炭（C） 碳原子數(shù)=1 C== 諾氟沙星（）碳原子數(shù)=16 氫原子數(shù)=18 氧原子數(shù)=3 氮原子數(shù)=3 氟原子數(shù)=1 C== 培氟沙星（） 碳原子數(shù)=17 氫原子數(shù)=20 氧原子數(shù)=3 氮原子數(shù)=3 氟原子數(shù)=1 C== 甲烷磺酸鹽（） 碳原子數(shù)=18 氫原子數(shù)=24 氧原子數(shù)=6 氮原子數(shù)=3 氟原子數(shù)=1 硫原子數(shù)=1 C== 甲酸銨（） 分子量=碳原子數(shù)=1 氫原子數(shù)=5 氧原子數(shù)=2 氮原子數(shù)=1 C== 99%的甲烷磺酸銨溶液（） 碳原子數(shù)=1 氫原子數(shù)=4 氧原子數(shù)=3 硫原子數(shù)=1 C== C== （用燃燒需氧原子mol數(shù)法） 各物質(zhì)燃燒熱的估算（由燃燒需氧原子mol數(shù)法算得） （kJ/mol） 1kcal/mol= 查《化工工藝設計手冊》P2884 名 稱 狀 態(tài)基本數(shù)值液 烷烴支鏈液 氮萘液2 酮液 酸液 氟液 環(huán)己烷液 仲胺液叔胺1液20 磺胺固59 成鹽和水化合物 酯液 鹽諾氟沙星（），包含結(jié)構(gòu)：基本數(shù)值1液、支鏈1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、環(huán)己烷1液、仲胺1液、叔胺1液 需氧X= 甲基物（），包含結(jié)構(gòu)：基本數(shù)值1液、支鏈1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、環(huán)己烷1液、叔胺2液 需氧X= 甲氟（），包含結(jié)構(gòu)：基本數(shù)值1液、支鏈1液、氮萘1液、酮1液、酸1液、氟1液、環(huán)己烷1液、叔胺2液、磺酸1固、成鹽和水化合物。 需氧X= = 甲酸銨（）包含結(jié)構(gòu)：基本數(shù)值1液、酯1液、鹽 需氧X= = 甲烷磺酸（），包含結(jié)構(gòu)：基本數(shù)值1液、磺酸1固 需氧X=3 = 某些物質(zhì)熔解熱的估算：對于溶質(zhì)在溶解過程中不發(fā)生解離作用，溶劑和溶質(zhì)之間無化學作用及絡合物的形成，則固態(tài)溶質(zhì)可以取其熔融熱的數(shù)值為其熔解熱。 對于有機化合物 =（~46） ——熔融熱 ——熔點 K崗位物質(zhì)名稱比熱摩爾熱容標準燃燒汽化熱溶解熱熔點 甲基化諾氟沙星224甲酸甲醛乙醇活性炭水氨甲酸銨成鹽甲基物273甲烷磺酸乙醇活性炭水精制甲氟粗品283乙醇活性炭水 假設或經(jīng)驗工藝參數(shù) %； 在甲基化結(jié)晶崗位中假設氨發(fā)揮量站起投入總量的1%； %； %； 在甲基化回流崗位中假設甲醛揮發(fā)量站起投入總量的100%。 甲基化工段能量衡算：諾氟沙星升溫需的吸收的熱量= kJ甲酸升溫需吸收的熱量= kJ甲醛升溫吸收的熱量= kJ乙醇升溫需吸收的熱量= kJ活性炭升溫需吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ諾氟沙星溶解需吸收的熱量= = kJ升溫總的吸收熱量= kJ 反應總的吸收熱量= kJ假設僅有甲酸會留，其回流量為每秒鐘= mol/s回流總的吸收熱量=每秒鐘回流量3600汽化熱 =3600= kJ升溫+回流總的吸收熱量= kJ物質(zhì)名稱進料溫度/回流溫度/吸收熱/kJ溶解熱/kJ升溫總的吸收熱/kJ諾氟沙星25100甲酸甲醛乙醇活性炭水每年393噸甲磺酸培氟沙星原料車間設計正文：標準摩爾反應熱（KJ/mol)= 反應熱（KJ/mol)=反應供需的吸收熱（KJ)=液體回流需要熱量化（KJ）：（假設結(jié)晶之前無晶體析出）甲基物開升溫需吸收的熱量= kJ甲酸升溫需吸收的熱量= kJ乙醇升溫需要吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ甲酸氣化吸熱量=甲酸汽化量汽化熱= kJ乙醇氣化吸熱量=乙醇汽化量汽化熱= kJ水氣化吸熱量=水汽化量汽化熱= kJ物質(zhì)名稱進料溫度/回流溫度/吸收熱/kJ汽化熱/kJ總吸熱量/kJ甲基物 40 100甲酸乙醇水（假設沒結(jié)晶之前無晶體析出）甲基物升溫需吸收的熱量= kJ甲酸升溫需吸收的熱量= kJ乙醇升溫需吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ氨升溫需吸收的熱量= kJ氨的揮發(fā)熱= kJ升溫的總吸收熱= kJ 反應的總放熱量= kJ中和的總吸收熱=升溫的總吸收熱=反應的總吸收熱=升溫總吸收熱+反應總吸收熱量=物質(zhì)的名稱進料的溫度/上升到的溫度/吸熱量/kJ揮發(fā)熱/kJ升溫的總熱量/kJ甲基物4045甲酸40乙醇40水40氨25標準摩爾反應熱= 反應熱= KJ/mmol 共需熱量= kJ總熱量= kJ假設晶體全部析出，結(jié)晶終態(tài)溫度為10 甲基物降溫放出的熱量= kJ甲酸銨降溫放出的熱量= kJ乙醇降溫放出的熱量= kJ水降溫放出的熱量= kJ結(jié)晶熱= 溶解熱= kJ總放熱量= +結(jié)晶熱= kJ物質(zhì)名稱結(jié)晶前溫度/結(jié)晶溫度/帶走熱量/kJ結(jié)晶熱/kJ帶走總熱量/kJ甲基物 45 10甲酸銨乙酸水甲基物升溫需要吸收的熱量= kJ甲烷升溫需要吸收的熱量= kJ乙醇升溫需吸收的熱量= kJ活性碳升溫需吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ甲基物常溶解需吸收的熱量== kJ升溫總吸收熱量== kJ 反應總吸收的熱量== 假設僅有乙醇回流，其回流量為每秒鐘= mol回流總吸收熱量== kJ成鹽總熱量=升溫總吸熱量+反應總吸收熱量+回流總吸熱量= kJ物質(zhì)名稱進料溫度/回流溫度/吸熱量/kJ溶解熱/kJ升溫總吸熱量/kJ甲基物 25 78甲烷磺酸乙醇活性碳水標準摩爾反應熱=反應熱= KJ/mol反應共需吸熱量= kJ液體回流需吸熱量= kJ總熱量= kJ（假設晶體全部析出，終態(tài)溫為了10 進料溫度為70 ）甲氯粗品降溫放出的熱量= kJ甲烷磺酸降溫放出的熱量= kJ乙醇降溫放出的熱量= kJ水降溫放出的熱量= kJ結(jié)晶熱= kJ總放熱量= kJ物質(zhì)名稱進料溫度/結(jié)晶溫度/帶走熱量/kJ結(jié)晶熱/kJ總放熱量/kJ甲氯粗品 70 10甲烷磺酸乙醇水：吸熱以乙醇和水為主，蒸餾溫度為80 進料溫度為室溫25 乙醇升溫需吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ乙醇汽化吸熱量=m汽化汽化熱= kJ水汽化吸收量= m汽化汽化熱= kJ總吸收熱量=乙醇升溫吸收的熱量+水升溫吸收的執(zhí)量+汽化總量= kJ甲氯粗品升溫需吸收的熱量= kJ乙醇升溫需吸收的量= kJ活性碳升溫需吸收的熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ甲氯粗品溶解吸收的熱量= = kJ升溫總吸收熱量= kJ假設僅有乙醇回流，其回流量為每秒= mol回流總吸收熱量=每秒鐘回流量3600汽化熱= kJ精制總吸收熱量=升溫總吸收熱量+回流總吸收熱量= kJ物質(zhì)名稱進進料溫度/回流溫度/吸熱量/kJ溶解熱/kJ升溫總吸熱量/kJ甲氯粗品 25 78乙醇活性碳水 假設晶體全部析出，終態(tài)溫度：10 進料溫度：70 甲氯粗品降溫放出的熱量= kJ水降溫放出的熱量= kJ結(jié)晶熱=m甲氟精品溶解熱= kJ總放熱量= kJ物質(zhì)名稱進料溫度/結(jié)晶溫度/帶走熱量/kJ結(jié)晶熱/kJ總放熱量/kJ甲氯粗品 70 10乙醇水吸熱以乙醇和水為主，蒸餾溫度為80 進料溫度為室溫25 乙醇升溫需吸收熱量= kJ水升溫需吸收的熱量= kJ乙醇汽化吸熱量== kJ水汽化吸熱量== kJ總吸熱量=乙醇升溫吸收的熱量+水升溫吸收的熱量+汽化總量= kJ六、 設備選型 選型方法和原理 設備選型的目的 化工生產(chǎn)是原料通過一系列的化學、物理變化的過程，其變化的條件是化工設備提供的。因此，選擇適當型號的設備、設計符合要求的設備，是完成生產(chǎn)任務、獲得良好效益的重要前提。 設備選型的依據(jù) 設備的選擇是根據(jù)物料衡算、 能量衡算的數(shù)據(jù)進行的， 根據(jù)物料衡算的數(shù)據(jù)可以從 《化工工藝設計手冊》上查取并選擇所需的設備型號，在根據(jù)其所對應的參數(shù)結(jié)合能量衡算的數(shù)據(jù)對所選設備進行校核，使其經(jīng)濟上合理，技術(shù)上先進，投資省，耗材料少，加工方便，采購容易，運行費用低，水電汽消耗少，操作清洗方便，耐用易維修。 設備選型基準 根據(jù)各單元操作反應的周期，計算出生產(chǎn)批次，在由總體積計算出單批生產(chǎn)體積，以此數(shù)據(jù)查找《化工工藝設計手冊》 ，對設備進行選擇。 假設或經(jīng)驗工藝參數(shù) 在甲基化反應崗位中假設甲酸每秒鐘的回流量為其總質(zhì)量的：% 在甲基化結(jié)晶崗位中假設氨揮發(fā)量占其投入總量