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附錄八： 熱量衡算
一、硫辛酸工藝過程熱量衡算
1．環(huán)合工序
（1）比熱容【kJ/(kg.℃)】
查《化學(xué)化工物性手冊 有機(jī)卷》，《化學(xué)化工物性手冊 無機(jī)卷》，《化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊》得以下物質(zhì)比熱容：
乙醇：Cp=2.395；水：Cp=4.18；硫化鈉：Cp=0.955；硫磺：Cp=0.706
利用科普定律計(jì)算得以下物質(zhì)比熱容：
二硫化鈉：
四丁基溴化銨：
氯化鈉：
6,8-二氯辛酸乙酯：
（75℃）
（50℃）
（25℃）
硫辛酸乙酯：
（75℃）
（50℃）
（25℃）
（2）物理變化熱
汽化熱 乙醇：845.2 KJ/kg
（3）燃燒熱及反應(yīng)生成熱
6,8-二氯辛酸乙酯：C10H18O2Cl2+6.5O2
10CO2+8H2O+2HCl
X=26
6,8-二氯辛酸乙酯各基團(tuán)a、b值
基團(tuán)（液）
a
b
正烷基基數(shù)
23.86
218.05
氯
-1.26
-1.34
酯
67.41
-1.76
合計(jì)
90.01
214.95
燃燒熱：qc1=∑a+X∑b=90.01+26×214.95=5893.66 kJ/mol
硫辛酸乙酯：C10H18S2O2+7.75O2
10CO2+9H2O+2SO2
X=31
硫辛酸乙酯各基團(tuán)a、b值
基團(tuán)（液）
a
b
正烷基基數(shù)
23.86
218.05
二硫化物
-401.93
0
酯
67.41
-1.75
合計(jì)
-310.66
216.29
燃燒熱：qc2=∑a+X∑b=-310.66+31216.29=6394.33kJ/mol
標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱：==-5893.66+6394.33=500.67 KJ/mol
75℃的反應(yīng)熱：
qr75℃=-（t-25）（）
反應(yīng)熱效應(yīng)Q3= -n·qr75℃=-502.95×557.31=-2.80×105 KJ
（4）熱量計(jì)算
純化水 287.73kg；硫化鈉 82.79kg
a)反應(yīng)釜 升溫至60℃
Q1=0；Q3=0
Q4==(60-25)×(287.73×4.18+82.79×0.955)=4.49×104 kJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)；
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=4.94×104kJ
需要加熱提供熱量4.94×104kJ
b)反應(yīng)釜，反應(yīng)階段:分批加入硫磺 39.37kg 持續(xù)1.5h 25℃~60℃
Q4=∑mCpΔt=35×39.37×0.706=972.83KJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3 =1.775×10×(60-25)×5400=3354.75KJ
Q2=972.83+3354.75=4327.58KJ
需要加熱提供熱量4327.58KJ
乙醇 463.14kg，四丁基溴化銨 20.84kg，（25℃—75℃）
硫磺 5.4 kg，二硫化鈉 116.75kg，水 287.73kg（60℃—75℃）
c)反應(yīng)釜，升溫至75℃
Q1=0；Q3=0
Q4==(75-25)×(463.14×2.395+20.84×1.61)+(75-60)×(5.4×0.706+116.75×0.883+287.73×4.18) =7.68×104KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=Q4=8.45×104KJ
需要加熱劑提供熱量8.45×104KJ
6，8-二氯辛酸乙酯 235.57kg（25—75℃）緩慢滴加2h，加熱回流8h
d)反應(yīng)釜 反應(yīng)階段
Q4==(75-25）×231.57×1.684=19498.19KJ
反應(yīng)熱 Q0=-2.80×105KJ
汽化熱 Q01=463.16×30%×845.2=117433.78KJ
Q=19498.19+2.80×105+117433.78=4.59×105 KJ
水 287.73kg；乙醇 463.14 kg；四丁基溴化銨 20.84kg；硫辛酸乙酯 130.41kg；氯化鈉 65.20kg；6,8-二氯辛酸乙酯 97.26kg；二硫化鈉 55.45kg；硫磺 5.4kg
需要加熱劑提供熱量4.59×105 KJ
e)反應(yīng)釜 降至25℃
Q4=∑mCpΔt=（75-25）×（287.73×4.18+463.14×2.395+20.84×1.61+130.41×1.765+65.2×4.03+97.26×1.684+55.45×0.883+5.4×0.706）=1.53×105 KJ
Q總=1.1 Q4=1.683×105KJ
需要加熱劑提供熱量1.683×105KJ
1．水解工序
（1）比熱容【KJ/(kg.℃)】
查得：氫氧化鈉：Cp =4.18；水：Cp=4.18；乙酸乙酯：Cp=1.96；
算得：硫辛酸： （60℃）
(25℃)
平均比熱容
（2）物理變化熱
鹽酸積分溶解熱：2mol/L的鹽酸加入到反應(yīng)釜后稀釋到0.01mol/L的鹽酸中的熱量。
2mol/L鹽酸中HCl摩爾數(shù)
n1=0.01×714.43+(0.18×231.57×103)/40=7.1443+961.07=968.21mol；
H2O摩爾數(shù)nH2O=(1000/2)/18=27.78mol
0.01 mol/L鹽酸中HCl摩爾數(shù)n2=0.01×714.43=7.1443mol
H2O摩爾數(shù)nH2O=(100×103/18)=5.56×103mol
ΔH稀釋熱=n1ΔHs1-n2ΔHs2=968.21×70.91-7.1443×72.65=6.81×104KJ
汽化熱：乙醇845.2kJ/kg；乙酸乙酯366.12 kJ/kg
（3）化學(xué)反應(yīng)熱
硫辛酸： C8H14O2S2+6.25O2
8CO2+7H2O+2SO2
X=25
硫辛酸各基團(tuán)的a、b值
基團(tuán)（液）
a
B
正烷烴基數(shù)
23.86
218.05
二硫化物
-401.93
0
酸
-15.91
-0.04
合計(jì)
-393.98
218.01
燃燒熱：qc3=＋=-398.98+25×218.01=5056.27KJ/mol
乙醇：2CO2+3H2O
C2H6O+302
X=6
乙醇各基團(tuán)的a、b值
基團(tuán)（液）
a
b
正烷烴基數(shù)
23.86
218.05
伯醇
38.52
-0.21
合計(jì)
62.38
217.84
燃燒熱：qc4=＋=62.38+6×217.84=1365.5 KJ/mol
前一階段算得硫辛酸乙酯燃燒熱：qc4 =6394.33KJ/mol
標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱：==-6394.33+5056.27+1365.5=27.44 KJ/mol
60℃的反應(yīng)熱：
=27.70 KJ/mol
反應(yīng)熱效應(yīng)Q3= -n·qr75℃=-27.70×501.57=-1.39×104KJ
中和熱：NaCl+H2O
NaOH+HCl
ΔH=-57.3KJ/mol
W=231.57kg
ΔH中和熱=nΔH=-57.3×540.49=-3.1×104 KJ
Q3=ΔH稀釋熱+ΔH中和熱=6.81×104+3.1×104=9.91×104KJ
（4）熱量計(jì)算
水 287.73kg；乙醇 463.14 kg；四丁基溴化銨 20.84kg；硫辛酸乙酯 130.41kg；氯化鈉 65.20kg；6,8-二氯辛酸乙酯 97.26kg；二硫化鈉 55.45kg；硫磺 5.4kg；20%氫氧化鈉 208.41kg
a)反應(yīng)釜，升溫至60℃
Q1=0；Q3=0
Q4=∑mCpΔt
=(60-25)×(287.73×4.18+5.4×0.706+55.45×0.883+463.14×2.395+20.84×1.61+97.26×1.684+130.41×1.765+65.2×4.03+208.41×4.18)=1.37×105KJ
Q2=1.1Q4=1.51×105KJ
需要加熱劑提供熱量1.51×105KJ
b)反應(yīng)釜 反應(yīng)3h
Q3=-1.39×104KJ
Q總=1.1Q3=1.53×104KJ
需要加熱劑提供熱量1.53×104KJ
蒸餾乙醇 486.21kg
c) 減壓濃縮釜
Q3=486.21×845.2=4.11×105KJ
Q總=1.1Q3=1.1×4.11×105=4.52×105KJ
水 454.46kg；四丁基溴化銨 20.84kg；硫辛酸乙酯 13.04kg；氯化鈉 65.20kg；6,8-二氯辛酸乙酯 97.26kg；二硫化鈉 55.45kg；硫磺 5.4kg；20%氫氧化鈉 21.62kg；硫辛酸鈉 114.36kg
需要加熱劑提供熱量4.52×105KJ
d)濃縮液降至室溫
Q4=∑mCpΔt
=（50-25）×（4.18×454.46+20.84×1.61+13.04×1.765+65.20×4.03+97.26×1.684+55.45×0.883+5.4×.706+21.62×4.18+114.36×1.762）=68185KJ
Q總=1.1Q4=1.1×68185=7.5×104KJ
需要加熱劑提供熱量7.5×104KJ
e)反應(yīng)釜 緩慢加入2mol/L鹽酸，pH=2
Q3=9.91×104KJ
乙酸乙酯 570.88kg；6,8-二氯辛酸乙酯 97.26kg；硫辛酸乙酯 13.04kg；硫辛酸103.32kg
需要加熱劑提供熱量9.91×104KJ
f)減壓濃縮釜 升溫至60℃
Q4=∑mCpΔt
=(60-25)×（570.88×1.96+97.26×1.684+13.04×1.765+103.32×1.762）=52072.3KJ
Q總=1.1Q4=1.1×52072.3=5.73×104KJ
需要加熱劑提供熱量5.73×104KJ
蒸出乙酸乙酯 402.26kg
g)減壓濃縮釜
Q3=402.26×366.02=1.47×105KJ
Q總=1.1Q3=1.1×155719.55=1.62×105KJ
乙酸乙酯168.62kg；6,8-二氯辛酸乙酯 97.26kg；硫辛酸乙酯 13.04kg；硫辛酸103.32kg
需要加熱劑提供熱量1.62×105KJ
h)結(jié)晶罐 降溫至10℃
Q4=∑mCpΔt
=(60-10)×(168.62×1.96+97.26×1.684+13.04×1.765+103.32×1.762)=34967.5KJ
Q總=-1.1Q4=-38464.25KJ
需要冷卻帶走熱量38464.25KJ
i)結(jié)晶罐 結(jié)晶過程
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=0.875×10×(25-10)×1800×10-3=236KJ
乙酸乙酯25.83kg；硫辛酸103.32kg
k)干燥器 升溫至60℃
Q4=∑mCpΔt =(60-25)×(103.32×1.762+25.83×1.96)=8143.68KJ
Q總=1.1Q4 =8958.048KJ
需要加熱劑提供熱量8958.048KJ。
蒸出乙酸乙酯25.83kg
l)干燥器 汽化過程
Q3=25.83×366.02=9454.3KJ
Q總=1.1Q3 =10399.73KJ
需要加熱劑提供熱量10399.73KJ
3.精制工序
(1)比熱容 KJ/(kg.℃)
乙酸乙酯：Cp=1.96；硫辛酸：Cp=1.762。
(2)物理變化熱
乙酸乙酯汽化熱：366.02KJ/kg
(3)熱量計(jì)算
硫辛酸粗品 103.32kg；乙酸乙酯 309.96kg
a)脫色罐 升溫至77℃
Q4=∑mCpΔt=（77-25）×（103.32×1.762+309.96×1.96）=41057.64 KJ
Q2=1.1Q4=1.1×41057.64=45163.40KJ
需要加熱劑提供熱量45163.40KJ
b)脫色罐 回流2h
設(shè)回流量為30%，所需熱量Q=30%×309.96×366.02=34035.47KJ
Q總=1.1Q=1.1×34035.47=37439.02KJ
需要加熱劑提供熱量37439.02KJ
硫辛酸粗品 102.29kg；乙酸乙酯 306.76kg
c)結(jié)晶罐 降溫至10℃
Q4=∑mCpΔt=（77-10）×（102.29×1.762+306.76×1.96）=52359.47KJ
Q總=1.1Q4=1.1×52359.47=57595.41KJ
需要加熱劑提供熱量57595.41KJ
硫辛酸 102.29kg；乙酸乙酯 18.50kg
硫辛酸 102.29kg
乙酸乙酯 18.50kg
硫辛酸 102.29kg
乙酸乙酯 18.50kg
d)干燥器 升溫至60℃
Q4=∑mCpΔt =(60-25)×(102.29×1.762+18.50×1.96)=216.49kJ
Q總=1.1Q4 =238.14kJ
需要加熱劑提供熱量238.14kJ
蒸出乙酸乙酯 18.5kg
e)干燥器 汽化過程
Q3=18.5×366.02=6771.37kJ
Q總=1.1Q3 =7448.51kJ
需要加熱劑提供熱量7448.51kJ
二、依非韋倫工藝工程熱量衡算
1．加成工序
（1）比熱容 KJ/(kg.℃)
乙基鋅：Cp=1.23；丙酮Cp=2.15;環(huán)丙基乙炔鋰：Cp=1.55；
4-氯-2-(三氟乙?；?苯胺：Cp=1.31;加成物：Cp=1.48。
（2）化學(xué)變化熱
查文獻(xiàn)得以下物質(zhì)生成熱：
環(huán)丙基乙炔鋰：-225.23kJ/mol；4-氯2-（三氟乙?；┍桨罚?522.47kJ/mol；水：286kJ/mol；加成物：1399.28 kJ/mol；氫氧化鋰：486.76 kJ/mol
該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：qr=-∑vqf=-(-1522.47+225.23-286+1399.28+486.76)=302.8kJ
反應(yīng)的收率為78%，所以反應(yīng)的熱效應(yīng)為Q3=78% qr=0.78×302.8=236.18kJ
（3）熱量計(jì)算
乙基鋅 86.13kg；丙酮 86.13kg
A）配液罐，升溫至30℃，攪拌混合約0.5h.
Ⅰ：Q1=0；Q3=0；
Q4=∑mCpΔt=30-25）×（1.23×86.13+2.15×86.13）=1455.60kJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)，Q2=Q4=1455.6=1617.33kJ
環(huán)丙基乙炔鋰 74.64kg；丙酮 95.70kg
需要加熱劑提供熱量1617.33kJ
Ⅱ：Q1=0;Q3=0;
Q4=∑mCpΔt=（30-25）×（1.55×74.64+2.15×95.70）=1607.24kJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)，Q2=Q4=1607.24=1785.82kJ
需要加熱劑提供熱量1785.82kJ
4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?91.39kg；丙酮 191.39kg
Ⅲ： Q1=0；Q3 =0；
Q4=∑mCpΔt=(30-25)×(191.39×1.31+191.39×2.15)=3311.05kJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)，Q2=Q4=3311.05=3678.94kJ
丙酮564.61kg；A物質(zhì)13.40kg；B物質(zhì)91.87kg；乙基鋅86.13kg；環(huán)丙基乙炔鋰74.64kg
需要加熱劑提供熱量3678.94kJ
B）反應(yīng)釜，
將Ⅰ，Ⅱ液體加入反應(yīng)液中的熱量計(jì)算。保持釜內(nèi)溫度為0℃，共6.5h。
Q1=0；Q3=0；
Q4=∑mCpΔt=(0-25)×(382.78×2.15+13.4×4.18+91.87×2.69)+(0-30)×(1.23×6.13+2.15×86.13+1.55×74.64+95.7×2.15)=-46530.62kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×1.8×(0-25)×6.5×3600×10-3=-10530 kJ
Q2=Q4+Q6=-46530.62-10530=57060.63kJ
需要冷卻帶走熱量57060.63kJ
4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?91.39kg；丙酮755.99kg；A物質(zhì)13.40kg；B物質(zhì)91.87kg；乙基鋅86.13kg；環(huán)丙基乙炔鋰74.64kg
將Ⅲ液體加入反應(yīng)釜中的熱量計(jì)算，升溫至40℃，共5h.
Q4=∑mCpΔt=40×(755.99×2.15+13.4×4.18+91.87×2.69+1.23×86.13+1.55×4.64+191.39×1.31)= 77463.38kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×1.8×40×5×3600×10-3=12960 kJ
Q=77463.38+12960=90423.38kJ
需要加熱劑提供熱量90423.38kJ
蒸出丙酮755.99kg
C）減壓濃縮釜
Q1=0;Q4=0
Q3=755.99×512.41=3.87×105kJ
乙酸乙酯574.17kg；A物質(zhì)13.40kg；B物質(zhì)91.87kg；乙基鋅86.13kg；4-氯-2-（三氟乙?；┍桨?8.27kg；環(huán)丙基乙炔鋰18.91kg；冰水177.46kg；加成產(chǎn)物224.20kg；氫氧化鋰18.53kg
需要加熱劑提供熱量3.87×105kJ
D）減壓濃縮釜
Q3=236.18kJ;
4-氯-2-（三氟乙酰基）苯胺191.39kg
丙酮755.99kg
A物質(zhì)13.40kg
B物質(zhì)91.87kg
乙基鋅86.13kg
環(huán)丙基乙炔鋰74.64kg
Q4=37×(13.4×4.18+91.87×2.69+86.13×1.23+74.64×1.55+191.39×1.31)+574.17×1.96×25=39653.73kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×1.8×37×3600×10-3=2397.6kJ
Q2=Q4+Q6-Q3=39653.73+2397.6-236.18=41815.15 kJ
需要加熱劑提供熱量41815.15 kJ
蒸出乙酸乙酯 325.38kg；物質(zhì)B 91.87kg
E）減壓濃縮釜
Q1=0
Q3=-91.87×1109+325.38×366.02=-220979.42kJ
Q4=∑mCpΔt=360.27×2×(60-25)+91.87×2.69×(50.7-25)+574.17×1.96×(60-25)=70958.21kJ
Q2=Q4-Q3=70958.21+220979.42=2.92×105kJ
加成反應(yīng)液360.27kg；乙酸乙酯 248.79kg
需要加熱劑提供熱量2.92×105kJ
F）結(jié)晶釜，降溫至10℃
Q2=Q4=∑mCpΔt=(360.27×2+248.79×1.96)×(10-50)=-48326.74KJ
需要冷卻帶走熱量48326.74KJ
加成產(chǎn)物224.2 kg；乙酸乙酯56.05kg
G）真空干燥器 0.5h
Q3=-56.05×366.02=-20515.42kJ
Q4=∑mCpΔt=(224.2×2+56.05×1.96)×(33.5-25)=4745.193kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×0.7×30×0.5×3600×10-3=441kJ
Q2=Q4+Q6-Q3=4745.193+441+20515.42+441=25701.6kJ
需要加熱劑提供熱量25701.6kJ
2．環(huán)合工序
(1)相關(guān)物質(zhì)比熱容 kJ/(kg.℃)
加成物：Cp=1.48；氯甲酸甲酯：Cp=1.53；碳酸鈉：Cp=1.04；依非韋倫：Cp=1.42；甲醇：Cp=2.69；氯化鈉：Cp=0.89；碳酸氫鈉：Cp=1.11
(2)物理變化熱
汽化熱：乙酸乙酯：366kJ/kg；氯甲酸甲酯：320.32 kJ/kg；甲醇：1109 kJ/kg
(3)化學(xué)變化熱
查文獻(xiàn)得以下物質(zhì)生成熱：
反應(yīng)物：加成物：1139.28kJ/mol；氯甲酸甲酯：665.04 kJ/mol；碳酸鈉：1129.85 kJ/mol；
生成物：依非韋倫：1412.83 kJ/mol；甲醇：200.47 kJ/mol；氯化鈉：410.60 kJ/mol；碳酸氫鈉：946.77 kJ/mol。
反應(yīng)熱為=-∑vqf=946.77+410.60+200.47+1412.83-1139.28-665.04-1129.85=-145.28kJ/mol
氯甲酸甲酯61.77kg;乙酸乙酯672.6kg;碳酸鈉144.09kg;純化水1121kg;加成產(chǎn)物35.91kg;甲醇20.8kg;氯化鈉38.01kg;碳酸氫鈉54.6;依非韋倫207.67kg
(4)熱量計(jì)算
A)環(huán)合釜，控制溫度35℃
Q1=0;Q5=0
Q3= qr=-145.28 kJ/mol
Q4=∑mCpΔt=（61.77×1.53+144.09×1.04+1121×4.18+35.91×1.48+20.8×2.69+38.01×0.89+54.6×1.11+207.67×1.42）×10=54285.1kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×1.55×10×6×3600=3348 kJ
Q2= Q6+Q4+Q5-Q1-Q3=54285.1+3348+145.28=58291.48 KJ
需要加熱劑提供熱量58291.48 KJ
甲醇20.8kg;乙酸乙酯369.51kg;氯甲酸甲酯61.77kg;加成產(chǎn)物35.91kg;依非韋倫207.67kg;乙酸乙酯437.61kg
B)濃縮釜
根據(jù)克-克方程求乙酸乙酯沸點(diǎn)60℃時(shí)，濃縮釜內(nèi)的壓力：
P1=58.15kPa
此條件下氯甲酸甲酯的沸點(diǎn)由克-克方程求得：53.9℃，甲醇沸點(diǎn)50.7℃。
Q3=-(20.8×1109+66.77×320.34+367.76×366)=-177454.76kJ
Q4=∑mCpΔt=(35.91×4.2+205.59×1.42)×60+20.8×2.69×50.7+61.77×1.53×53.9+807.12×1.96×60=129413.65 kJ
Q2=Q4-Q3=129413.65+177454.76=306868.41 KJ
加成產(chǎn)物35.91kg;依非韋倫207.67kg;乙酸乙酯437.61kg
需要加熱劑提供熱量306868.41 KJ
C)結(jié)晶釜
Q1=∑mCpΔt=（50-5）×（35.91×1.48+205.59×1.42+439.36×1.96）=54280.36 kJ
Q損=5% Q1=2856.86 kJ
Q2=Q1+ Q損=54280.36+2856.86=57137.22 kJ
需要加熱劑提供熱量57137.22 kJ
依非韋倫207.67kg;乙酸乙酯51.92kg
D)真空干燥器
真空度為0.08Mpa，所以罐內(nèi)絕壓為21.325kPa,由克-克方程可計(jì)算得在此壓力下乙酸乙酯的沸點(diǎn)：
T2=306.8K=33.8℃
Q3=-51.92×366.02=-19003.758kJ
Q4=∑mCpΔt=(51.92×1.96+207.67×1.42)×(33.8-25)=3490.56kJ
Q損=387.84 kJ
Q總= Q4 +Q損-Q3=3490.56+387.84+19003.758=22882.16 kJ
需要加熱劑提供熱量22882.16 kJ
3．精制工序
(1)比熱容 KJ/(kg.℃)
環(huán)合粗品：Cp=1.42；乙酸乙酯：Cp=1.96；活性炭：Cp=0.942
(2)物理變化熱
乙酸乙酯汽化熱：366.02kJ/kg
依非韋倫207.67kg;乙酸乙酯394.57kg;活性炭31.15kg
(3)熱量計(jì)算
a)脫色釜
Q4=∑mCpΔt =(207.67×1.42+394.57×1.96+31.15×0.942)×77=84514.58 kJ
Q6=∑AαT（tT-t0）τ×10-3=10×(77-25)×1.13×5×3600=10596.800 kJ
Q2=Q4+Q6=10596.800+84514.58=95091.38 kJ
設(shè)回流量為30%，則需要的熱量Q=30%×394.57×366.02=43326.15 kJ
Q總= Q2+Q=95091.38+43326.15=138417.53 kJ
依非韋倫207.67kg;乙酸乙酯394.57kg
需要加熱劑提供熱量138417.53 kJ
b)結(jié)晶釜，緩慢冷卻至5℃
Q4=∑mCpΔt =(207.67×1.42+394.57×1.96)×(50-5)=48071.18kJ
Q2=1.1 Q4=1.1×48071.18=53412.42 kJ
依非韋倫196.30kg;乙酸乙酯49.07kg
需要加熱劑提供熱量53412.42 kJ
c)真空干燥器
計(jì)算乙酸乙酯在干燥器內(nèi)沸點(diǎn)方法與環(huán)合工序相同，即沸點(diǎn)為33.8℃。
Q3=-49.07×366.02=-17960.601kJ
Q4=∑mCpΔt=(49.07×1.96+196.30×1.42)×(33.8-25)=3299.32kJ
Q總= Q4 -Q3=3299.32+17960.601=21259.921kJ
需要加熱劑提供熱量21259.921kJ
三、纈沙坦工藝過程熱量衡算
1.氫化還原工序
（1）比熱容 KJ/(kg·℃)
查得：醋酸異丁酯 Cp=2.05；氫氣Cp=7.243；乙酸乙酯：Cp=1.96；
N—正戊酰基纈氨酸甲酯比熱容計(jì)算：
纈沙坦比熱容計(jì)算：
（2）物理變化熱
汽化熱查得：醋酸異丁酯38.60 KJ/mol；乙酸乙酯32.04 KJ/mol；
（3）化學(xué)變化熱
基數(shù)值
相態(tài)
a
b
液態(tài)
23.86
218.05
氣態(tài)
23.06
219.72
C24H27N503+17.25O2
12CO2+13.5H2O+2.5N2
N-正戊?；i氨酸甲酯燃燒值：
X=69
N-正戊?；i氨酸甲酯各基團(tuán)a、b值
基團(tuán)
a
b
基數(shù)值（液）
23.86
218.05
聯(lián)苯（液）
-129.79
1.55
酰胺（液）
-25.12
2.39
支鏈（液）
-15.49
0.38
四氮茂環(huán)（液）
205.15
1.34
酯（液）
67.41
-1.76
合計(jì)
126.02
221.95
qc=126.02+69×221.95=15440.57KJ/mol
纈沙坦燃燒值：
C24H29N503+17.75O2
12CO2+14.5H2O+2.5N2
X=71
纈沙坦各基團(tuán)a、b值
基團(tuán)（液）
a
b
基數(shù)值
23.86
218.55
聯(lián)苯
-129.79
1.55
酰胺
-25.12
2.39
酸
-19.68
0.29
四氮茂環(huán)
205.15
1.34
支鏈
-15.49
0.38
合計(jì)
38.93
224
qc=38.93+71×224=15942.93KJ/mol
氫氣標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱查得ΔH2=-285.8KJ/mol
氫化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱：
ΔHr0= ∑δi(ΔHc0)i-∑δi(ΔHc0)i=285.8+15440.57-15942.93=-216.56KJ/mol
qc0=-ΔHr0=216.56KJ/mol
38℃反應(yīng)熱：
=95505.562KJ
（4）熱量衡算
醋酸異丁酯 644.44kg；N-正戊?；i氨酸甲酯 161.11kg；
a)氫化反應(yīng)釜，升溫至75℃
Q1=0； Q3=0
Q4=∑mCpΔt=(644.44×2.13+161.11×1.43)×(75-25)=80420.216KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=10/9Q4-Q1=80420.216=88462.238KJ
醋酸異丁酯 1163.28kg；N-正戊酰基纈氨酸甲酯 290.82kg；
需要加熱劑提供熱量88462.238KJ
b)氫化反應(yīng)釜，降溫至38℃
Q1與上一階段Q4相等為80420.216KJ，Q3=0
Q4=∑mCpΔt=(644.44×2.13+161.11×1.43)×(38-25)=20909.26KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
醋酸異丁酯 644.44kg;N-正戊?；i氨酸甲酯 161.11kg;H2 0.74kg
醋酸異丁酯 644.44kg；纈沙坦 148.91kg；N-正戊?；i氨酸甲酯4.8kg；雜質(zhì) 8.14kg
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=10/9Q4-Q1-Q3=×20909.26-80420.216=-57187.71KJ
需要冷卻帶走熱量57187.71KJ
c)氫化反應(yīng)釜，保持溫度38℃，8h
Q1=∑mCpΔt=(644.44×2.13+4.8×1.43+0.74×7.243)×(38-25)=20909.26KJ
Q3=qc38℃=95505.562KJ
Q4=∑mCpΔt=(644.44×2.13+4.8×1.43+148.91×1.47)×(38-25)=20930.77KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)=3962.383KJ
Q2= Q4+Q5+Q6-Q1-Q3==×20930.77-20909.26-95505.562=-92075.29KJ
醋酸異丁酯 644.44kg;纈沙坦 148.91kg;N-正戊?；i氨酸甲酯4.8kg;雜質(zhì) 8.14kg
需要冷卻帶走熱量92075.29KJ
d)氫化反應(yīng)釜，降溫至25℃
Q1與上一階段Q4相等為20930.77KJ
Q3=0；Q4=0；Q5+Q6=0
Q2=-Q1=-20930.77KJ
醋酸異丁酯 644.44kg；纈沙坦148.91kg；N-正戊?；i氨酸甲酯4.8kg；雜質(zhì) 8.14kg
需要冷卻帶走熱量20930.77KJ
e)減壓濃縮釜，升溫至80℃
Q1=0
Q3=-38.6×(1105.7×1000)/116=-367931.21KJ
Q4=∑mCpΔt =（644.44×2.13+148.91×1.47+4.8×1.43)×(80-25) =88553.25KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=×88553.25=98392.5KJ
汽化所需熱量：
污泥濃縮池
箱式壓濾機(jī)
上清液
污泥濃縮池
箱式壓濾機(jī)
上清液
需要加熱提供熱量214442.97+98392.5=312835.47KJ
乙酸乙酯 563.89 kg;纈沙坦 148.91 kg;N-正戊?；i氨酸甲酯4.8kg;雜質(zhì) 8.14kg;
乙酸乙酯 （回收+廢氣）140.97kg
f)減壓濃縮
升溫至57℃：
Q1=0；Q3=0
Q4=∑mCpΔt=(563.89×2.09+148.91×1.47+4.8×1.43)×(57-25)=45309.82KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=10/9Q4=10/9×45309.82=50344.25KJ
汽化過程：
乙酸乙酯 422.92 kg；纈沙坦 148.91 kg；N-正戊酰基纈氨酸甲酯4.8 kg；雜質(zhì) 8.14 kg
需要加熱提供熱量50344.25+53504.52=103848.77KJ
g）結(jié)晶釜
Q1=∑mCpΔt
=(422.92×2.09+148.91×1.47+4.8×1.43)×(52-25) =30274.07KJ
Q3=0
Q4=∑mCpΔt =(422.92×2.09+148.91×1.47+4.8×1.43)×(5-25) =-22425.24KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2= Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=10/9Q4-Q1=-10/9×22425.24-30274.07=-55191.00KJ
纈沙坦141.08 kg;N-正戊?；i氨酸甲酯 3.8kg;雜質(zhì) 3.52 kg
汽化：乙酸乙酯 37.13kg
需要冷卻帶走熱量55191.00KJ
H）真空干燥器
真空度=0.08MPa,絕壓=0.02Mpa，由克-克方程得乙酸乙酯在此壓力下的沸點(diǎn)為34℃。
Q1=0；Q3=-33.4×=-14092.52KJ
Q4=∑mCpΔt=（141.08×1.47+3.8×1.43）×（34-25）=1961.98KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2= Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=16054.50KJ
需要加熱提供熱量16054.50KJ
2.精制工序
(1)比熱容 KJ/(kg·℃)
查得：丙酮Cp=2.15；算得：N-正戊酰基纈氨酸甲酯Cp=1.47；纈沙坦：Cp=1.43
（2）物理變化熱
汽化熱：丙酮515kJ/mol
纈沙坦粗品：纈沙坦 141.08 kg;N-正戊?；i氨酸甲酯3.8 kg;雜質(zhì) 3.52 kg；丙酮 644.44 kg;活性炭 16.11 kg
(3)熱量計(jì)算
a)脫色釜,升溫至57℃回流4h。
Q1=0；Q3=0
Q4=∑mCpΔt=(141.08×1.47+3.8×1.43+644.44×2.15)×(57-25)=51313.41KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3==57014.9KJ
設(shè)每小時(shí)回流量為30%，回流所需熱量644.44×30%×515=99565.98KJ
纈沙坦 141.08kg;N-正戊酰基纈氨酸甲酯3.8kg;雜質(zhì)3.52kg;丙酮 644.44kg
需要加熱提供熱量為51313.41+99565.98=150879.38KJ
b)結(jié)晶釜,緩慢降溫至5℃。
Q1=∑mCpΔt
=（133.05×1.47+5.0×1.43+560.22×2.15）×（52-25）=43295.69KJ
Q3=0
Q4=∑mCpΔt=（141.08×1.47+3.8×1.43+644.44×2.15）×（5-25）=-32070.88KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2= Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=10/9Q4=-10/9×32070.88-43295.69=-78930.0KJ
纈沙坦 138.89 kg；N-正戊?；i氨酸甲酯0.4 kg；雜質(zhì)0.3 kg；丙酮 34.89kg
需要冷卻帶走熱量78930.0 KJ
c)真空干燥器
取罐內(nèi)真空度為0.08MPa，絕壓為0.02MPa
丙酮沸點(diǎn)56.5℃下的汽化熱為29KJ/mol，由克-克方程得該壓力下丙酮沸點(diǎn)為13℃。
Q1=0；Q3=-29.87×34.98×1000/58=-17968.35KJ
Q4=∑mCpΔt =(138.89×1.47+0.4×1.43)×(13-25)=-2154.28KJ
Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)
Q2=Q4+Q5+Q6-Q1-Q3=15574.71KJ
需要加熱提供熱量15574.71KJ