年产100吨利眠宁中间体氨基酮车间缩合工段工艺设计(编辑修改稿)

年产100吨利眠宁中间体氨基酮车间缩合工段工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

量平 衡方程式： 1 2 3 4 5 6Q Q Q Q Q Q     （ 41） 式中 1Q — 物料带入设备的热量， KJ。 2Q — 加热剂或冷却剂传给设备或所处理物料的热量， KJ。 3Q — 过程热效应 KJ。 （放热为正，吸热为负） 4Q — 物料离开设备所带走的热量， KJ。 5Q — 加热或冷却设备所消耗的热量， KJ。 6Q — 设备向环境散失的热量， KJ。 热量衡算的目的是为了计算出 2Q ，从而确定加热剂或冷却剂的量。 为了求出 2Q 必须知道式（ 41）中的其他项。 1. 1Q 与 4Q 的计算： 1 4 2 0( ) ( )pQ Q m c t t   （ 42） 式中 m  输 入 或 输 出 设 备 的 各 种 物 料 的 质 量 ，Kg ； pc 物 料 的 定 压 比 热 容 ，KJ /Kg .℃ )； 02t 基 准 温 度 ， ℃ ； （ 以 0 ℃ 为 基 准 ）t 物 料 的 实 际 温 度 ， ℃。 2. 5Q 与 6Q 的计算：根据经验，（ 5Q + 6Q ）一般为（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 5%10%，具体取值依过程而定。 3. 3Q 的计算： 过程热效应包括化学反应热与状态变化热。 内蒙古工业大学课程设计说明书 13 （ 1） 化学反应热 cQ 的计算 标准反应热： ..rfq vq 某一温度下的反应热 ： . ( 2 5 ) ( )tr r pq q t v C    （ 43） 式中 . /rq K J m o l标 准 反 应 热 ， ； . /fq K J m ol标 准 生 成 热 ， ； v  反 应 方 程 中 化 学 计 量 系 数 ， ( 反 应 物 为 正 ， 生 成 物 为 负 ) ； t 反 应 温 度 ， ℃ ； /pC K J m o l反 应 物 或 生 成 物 在 温 度 范 围 内 的 平 均 比 热 容 ， （ ℃ ）。 （ 2） 状态变化热 sQ 的计算 状态变化热包括相变热，熔解热，稀释热等。 大多化合物的 相变热，熔解热，稀释热 的数据可从有关手册和参考文献中查得。 综合得：过程热效应： 3= csQ Q Q。 （ 44） 缩合釜热量衡算 解图 根据工艺过程可知，缩合 釜的温度变化过程如下图所示： 图 41 缩合釜的温度变化过程解图 由 缩合釜的温度变化过程解图可知，缩合釜的热量衡算分为四个过程，要对每个过程都进行热量衡算。 20 OC 出料 25 OC 水析用水 25 OC 苄腈 25 OC 对硝 25 OC 乙醇、 氢氧化钠 30 OC 35 OC 68 OC 过程 4 过程 3 过程 1 过程 2 内蒙古工业大学课程设计说明书 14 热量衡算涉及的基础数据 1. 缩合反应工段涉及 液态有机物的平均比热容表如下： 表 41 缩合釜液态有机物料的平均比热容表 ［单位： KJ/（ Kg OC）］ 物质名称 温度 /OC 20 25 30 35 55 68 乙醇（ 90%） 乙醇（ 100%） 对氯硝基苯 苯乙腈 异噁唑 2. 缩合釜的各种 固态物质 的平均比热容 如下： 表 43 缩合釜的各种固态物质的平均比热容表 [单位： KJ/（ Kg OC） ] 物质 对氯硝基苯 片碱 异噁唑 氰化钠 平均比热容 3. 缩合釜的各种水溶液的平均比热容 如下： 表 42 缩合釜的各种水溶液的平均比热容表 [单位： KJ/（ Kg OC） ] 溶液名称 氢氧化钠 二组分水溶液 (氢氧化钠 氰化钠 ) 70%水溶液 60%水溶液 30%水溶液 35%含水量 64%含水量 平均比热容 纯水不同温度的平均比热容为 kJ/（ KgOC）。 4. 缩合釜的 所需气态物质 的平均比热容 如下 : 表 44 缩合釜的所需气态物质的平均比热容表 [单位： KJ/（ Kg OC） ] 物质 乙醇 水 平均比热容 5. 缩合釜的 所需计算物质 汽化热 如下： 内蒙古工业大学课程设计说明书 15 表 45 缩合釜的所需计算物质 68 OC 汽化热表 [单位： KJ/Kg] 物质 乙醇 水 汽化热 qvb 6. 缩合釜的 所需计算 固态物质的熔融热 如下 表 46 缩合釜的所需计算固态物质的熔融热表 物质 片碱 对氯硝基苯 异噁唑 熔点 OC OC 117 OC 熔融热 qF. KJ/Kg KJ/Kg KJ/Kg 7. 缩合釜的物质的燃烧热及生成热 如下： 表 47 缩合釜的物质的燃烧热及生成热表 [单位： kJ/mol] 物质名称 异噁唑 对硝基氯苯 苯乙腈 氢氧化钠 水 氰化钠 燃烧热 — — — 生成热 热量衡算 1 热量衡算 于 25℃时投乙醇和片碱，自然升温至 68℃，并保温 然后于 68℃时降温，进入过程 ，故 0cQ。 但有片碱熔解热及乙醇的汽化热，则 p。 （ 1） 的计算：根据式（ 42）及表（ 41）所示 25℃时相关物料的平均比热容计算： 0()pQ mc t t  = ( )Q Q Q乙 醇 片 碱 水 杂 质 忽 略 不 计 = 2 0 6 3 . 3 0 2 .3 3 2 5 + 3 7 6 . 4 4 1 .3 1 2 5 + ( 1 8 3 . 4 0 + 0 . 7 8 ) 4 .1 9 2 5      = (2) 的计算： 氢氧化钠的熔解热等于其熔融热，设有 2%的乙醇进行汽化回流，内蒙古工业大学课程设计说明书 16 根据表 46及相应公式计算如下： = r vbQ Q Q 122%ENaO H vbm q m q = 3 7 6 . 4 4 1 0 6 7 . 5 + 2 % 2 0 6 3 .3 0 9 2 1 . 1 4    (3) 的计算：根据表 45所示 68℃比热容计算如下： 0()pQ mc t t  =乙 醇 70%的 碱 液 = 2 0 6 3 .3 0 2 .5 8 6 8 + ( 3 7 6 . 4 4 1 8 3 . 4 0 0 . 7 8 ) 1 . 2 2 6 8       (4) 的 计 算：根据经 验，（ 5Q + 6Q ）一般为（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 5%10%，在此（ 5Q + 6Q ）取（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 10%计算， 4. 1+ = 10% 90%Q Q Q （ ） = 4 0 8 4 9 4 .3 9 1 0 % 9 0 % = KJ (5) 的计算：根据式（ 41）热量守恒式得： 2 .1 5 . 1 6 . 1 4 .1 1 . 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)冷却剂用量计算： 由 0Q＜ ，说明过程 1 需要冷却 ,用冷却水冷却 ,进口温度为 25℃ ,出口温度为33℃ ,查《化工原理》上册得， 25℃ — 33℃之间的平均比热容为 /KJ Kg℃。 0= ( )pQ Wc t t 内蒙古工业大学课程设计说明书 17 1 0()p QW c t t  (3 3 25)   2. 过程 2 热量衡算 于 68℃时开始降温，至 35℃时投对硝基氯苯，然后继续降温，直至 30℃为止。 其间无化学反应，故 0cQ。 只有对硝基氯苯的熔解热，则 p。 (1) 的计算：根据式（ 42）及表 41 所示 25℃时相关 物料的平均比热容计算： 0()pQ mc t t  4 .1 ++Q Q Q 对 硝 基 氯 苯 对 硝 基 氯 苯 中 水 =4 0 8 4 9 4 . 3 9 + 2 6 9 . 5 8 1 .0 7 2 5 + 0 . 5 5 4 .1 9 2 5     (2) 的 计 算 ：对硝基氯苯的熔解热等于其熔融热，根据表 46 及对硝基氯苯的熔解热得： 1r EQ m q 对 硝 基 氯 苯 =   (3) 的 计 算 ：根据式（ 42）及表 41所示 25℃时相关物料的平均比热容计算： 0()pQ mc t t  =+Q Q Q Q乙 醇 70% 的 碱 液 对 硝 基 氯 苯 对 硝 基 氯 苯 中 水 = 2 0 6 3 . 3 0 2 . 3 6 3 0 + ( 3 7 6 . 4 4 + 1 8 3 . 4 0 + 0 . 7 8 + 2 . 8 4 ) 30+ 1 . 3 4 2 6 9 . 5 8 + 4 . 1 9 0 . 5 5 3 0 1 7 7 5 0 6 .5 8 KJ     (4) 的 计 算：根 据经验，（ 5Q + 6Q ）一般为（ 4Q + 5Q + 6Q ）的 5%10%，在此的 10%计算，在此， +（ ） 取 +)Q Q Q（ 的 5%计算 5 .2 6 .2 4 . 2+ ) 5% 95。