毕业设计方案说明指导书格式.doc

目 录

第1章 引 言 1
第2章 乌洛托品概况 2
2.1乌洛托品性质 2
2.2乌洛托品生产工艺和行业现实状况 3
2.3工艺设计思想 3
2.4工艺设计任务书 4
第3章 工艺步骤设计和工艺步骤 6
3.1合成路线 6
3.2工艺设计 6
3.3工艺步骤图 6
第4章 物料衡算 6
4.1 物料衡算依据 6
4.2部分生产原料性质 7
4.3物料衡算 7
4.3.1反应岗位 7
4.3.2浓缩岗位 8
4.3.3结晶、离心岗位 9
4.3.4干燥岗位 10
第5章 能量衡算 11
5.1 热量衡算目标 11
5.2 热量衡算依据 11
5.3 热量衡算基础数据计算和查取 12
5.3.1比热容计算 12
5.3.2 状态热计算 13
5.3.3 化学反应热计算 14
5.4热量衡算 16
5.4.1反应过程热量衡算 16
5.4.2浓缩过程热量衡算 19
5.4.3结晶、离心过程热量衡算 21
5.4.5 产品干燥岗位热量衡算 23
第6章 设备选型和计算 26
6.1 理论依据 26
6.2 关键设备选型和计算 26
（1）加成反应釜 26
（2）蒸发罐 27
（3）乌洛托品贮罐 28
（4）离心机 28
（5）干燥器 29
第7章 车间布局设计 30
7.1 设计依据 30
7.1.1 常见设计规范和要求 30
7.1.2 基础资料 30
7.2 车间部署 30
7.2.1厂房部署 30
第8章 工艺存在问题和提议 32
结 束 语 33
参考文件 34
附 录 35
附录一 生产原料及中间体性质 35
附录二 生产投料量 35
附录三 设备一览表 35
附录四 加成反应工艺步骤图 36
附录五 加成反应设备布局图 36
致 谢 37
3000t/a乌洛托品车间工艺初步设计
设计者： 指导老师： （讲师）
摘 要：此次设计为年产3000吨乌洛托品生产工艺设计。乌洛托品,又名六亚甲基四胺，关键用作树脂和塑料固化剂、氨基塑料催化剂和发泡剂、橡胶硫化促进剂、纺织品防缩剂等。六亚甲基四胺是有机合成原料，在医药工业中用来生产氯霉素。六亚甲基四胺可用作泌尿系统消毒剂，对革兰氏阴性细菌有效。其20%溶液可用于诊疗腋臭、汗脚、体癣等。它和氢氧化钠和苯酚钠混合，可做防毒面具中光气吸收剂。并用于制造农药杀虫剂。六亚甲基四胺和发烟硝酸作用，可制得爆炸性极强旋风炸药，简称RDX。六亚甲基四胺还可作为测定铋、铟、锰、钴、钍、铂、锂、铜、铀、铍、碲、溴化物、碘化物等试剂和色谱分析试剂等。
本设计所采取工艺路线为：由甲醛和氨缩合制得。将甲醛溶液置于反应器中，通氨，在碱性溶液中进行反应，反应温度保持在50-70℃，料液经冷却进入液膜真空蒸发器，于60-80℃下蒸发，使其浓度从24%提升到38%-42%，然后将反应液过滤，经真空蒸发结晶，干燥即得成品乌洛托品。
关键词：甲醛；乌洛托品；工艺路线；步骤；收率

A Technology Design For 3000 Tons Urotropine Produced per Year
Author: Liu Wenqing Instructor: Zhang Xiuyun (Lecturer)
Abstract: The design for the annual production capacity of 3000 tons Urotropine production process design. Urotropine, also known as hexamethylenetetramine, mainly used for plastic resin and curing agent, catalyst and amino-plastic foam, rubber vulcanization promoting agent, anti-shrinking agent for textiles. Hexamethylenetetramine is the organic synthesis of raw materials, used in the pharmaceutical industry in the production of chloramphenicol. Hexamethylenetetramine urinary system can be used as a disinfectant effective against gram-negative bacteria. 20% of the solution can be used for the treatment of armpit odor, sweat feet, such as tinea corporis. Phenol with sodium hydroxide and sodium mixture of gas masks can be absorbent phosgene. And pesticides used in the manufacture of pesticides. Hexamethylenetetramine nitrate and the role of smoke can be obtained highly explosive whirlwind of explosives, referred to as RDX. Hexamethylenetetramine can be measured as bismuth, indium, manganese, cobalt, thorium, platinum, lithium, copper, uranium, beryllium, tellurium, bromide, iodide and other reagents and reagents, such as chromatography.
Used in the design process route is: from the condensation of formaldehyde and ammonia obtained. Will be placed in formaldehyde solution reactor, pass ammonia in alkaline solution to the reaction temperature maintained at 50-70 ℃, the cooling liquid into the liquid membrane by a vacuum evaporator, evaporation in the next 60-80 ℃ to concentration from 24% to 38% -42%, and then reaction solution is filtered by vacuum evaporation of the crystallization of a product that is Urotropine dry.

Key words: Formaldehyde; Urotropine; Technolo -gical route；Process；Yiel
第1章 引 言
乌洛托品，又称六亚甲基四胺，性状为白色结晶粉末或无色有光泽晶体，几乎无臭味，对皮肤有刺激作用。在空气中燃烧为无色火焰，在263℃时升华并部分分解。可溶于水、乙醇、氯仿、不溶于乙醚。溶于水时易分解为甲醛和氨。
六亚甲基四胺关键用作树脂和塑料固化剂、氨基塑料催化剂和发泡剂、橡胶硫化促进剂（促进剂H）、纺织品防缩剂等。六亚甲基四胺是有机合成原料，在医药工业中用来生产氯霉素。六亚甲基四胺可用作泌尿系统消毒剂，其本身无抗菌作用，内服后遇酸性尿分解产生甲醛而起杀菌作用，用于轻度尿路感染, 对革兰氏阴性细菌有效；其20%溶液可用于诊疗腋臭、汗脚、体癣等。它和氢氧化钠和苯酚钠混合，可做防毒面具中光气吸收剂。并用于制造农药杀虫剂。六亚甲基四胺和发烟硝酸作用，可制得爆炸性极强旋风炸药，简称RDX。六亚甲基四胺可作为测定铋、铟、锰、钴、钍、铂、镁产、锂、铜、铀、铍、碲、溴化物、碘化物等试剂和色谱分析试剂等。另外，乌洛托品还是一个常见缓蚀剂,用于减缓金属材料腐蚀。
由此能够看出，乌洛托品在工业、医药行业中起着很关键作用。此次设计根据设计任务书要求，依据车间设计基础理论，经过大量查阅工艺文件、化工工具数，经过一步一步计算而完成，因为时间和知识水平所限，还有就是理论知识和实践经验欠缺，其中难免有很多瑕疵，期望老师能够给指正。

设 计 者：刘文清
5月13日

第2章 乌洛托品概况
2.1乌洛托品性质
（1）产品名称：
汉字名：乌洛托品
俗名：四氮六甲环　六胺　胺仿
化学名：六亚甲基四胺
英文名：hexamethylenetetramine
英文名称2： Urotropine
（2）化学结构式、分子式及分子量：
①化学结构式：

②分子式：
③分子量：140.18
（3）理化性质：
外观和性状： 白色细粒状结晶，味初甜后苦。
熔点(℃)： 263(升华)
相对密度(水=1)： 1.27
燃烧热(kJ/mol)： 239.7
溶解性： 溶于水、乙醇、氯仿、四氯化碳，不溶于乙醚、石油醚、芳烃
（4）质量指标：

2.2乌洛托品生产工艺和行业现实状况
乌洛托品研究在中国起步较晚，1956年开始工业化生产，1975年产量突破l万t，1997年中国有70多个生产厂家，装置能力为3．5万t／a，实际年产约2万t。伴随塑料工业、橡胶工业发展，尤其是矿山开采业发展，对乌洛托品需求量不停增加，在“九五”末，中国需求量达成3．5万t／a，现在装置能力可满足中国需求。因为发达国家塑料产量增加，促进了乌洛托品消费，在国际市场上仍很紧俏，是一个很好出口创汇产品。为了使中国在乌洛托品国际市场上占有一定地位，应该深入对现有装置进行技术改造，提升生产能力，同时合适扩建一批优异生产装置，提升出口能力，方便取得更大经济效益和社会效益。
2.3工艺设计思想
乌洛托品工业制造方法分为液相法和气相法，所用原料是甲醛气(或甲醛水溶液)、氨气(或液氨)。所以，在合成氨厂、甲醇厂生产乌洛托品有原料易得、成本低优势。
此次合成工艺设计以成熟工艺路线为基础，将合格甲醛水溶液和氨气送入反应釜中，反应热由冷却器移除，然后将反应生成乌洛托品料液引入汽化器，使部分水汽化，料液被浓缩至乌洛托品含量约为38％后送入结晶器中，乌洛托品被深入冷却结晶后送入离心机，在此分离出乌洛托品晶体，湿乌洛托品在干燥器中用热风干燥，最终收率约为79.36%。
本工艺含有技术路线成熟、技术难度小、控制简单、操作工段少等特点。以中间体为原料能够在较小投资和建厂规模条件下，大量合成乌洛托品。
2.4工艺设计任务书
一、课题名称
3000t/a乌洛托品车间工艺初步设计
二、工艺条件
生产能力：3000吨/年
年工作日：300天
原料：甲醛
关键设备：反应釜，原料储罐，原料计量罐，离心机，换热器，离心泵，干燥器等
操作压力：反应为常压，蒸发锅保持-0.06Mpa以下
操作温度：-5至110℃
控温方法：反应釜夹套换热
三、设计关键任务
1、确定合成路线，设计工艺步骤，绘制工艺步骤图；
2、依据年生产任务和年工作日进行物料衡算；
3、依据年生产任务和年工作日进行能量衡算；
4、依据物料、能量衡算数据及操作条件进行设备选型及其计算；
5、依据计算相关数据及相关标准设计设备布局；
6、绘制设备布局图。
四、关键符号说明
D：反应釜 F：储罐 E：换热器 L：离心机 J：离心泵
五、参考文件
见开题汇报
附：计划进度

发题：4月1日
文件调研： 1周
工艺路线确实定： 1周
物料衡算： 2周
能量恒算： 2周

设备选型及相关计算：2周
绘图： 1周
撰写设计说明书： 1周
答辩、评分： 1

第3章 工艺步骤设计和工艺步骤
3.1合成路线

3.2工艺设计
本设计生产工艺操作方法采取是间歇操作，整个工艺总体上分为三个工段，包含反应、浓缩、结晶、干燥等一系列单元过程。步骤图框表示单元过程及单元反应，以箭头表示物料和载能介质流向，该设计生产工艺步骤框图见下图：
反应釜
蒸发器
结晶釜
离心机
干燥器
成品包装
氨气
甲醛水溶液
汽
热风
放空
过滤器

3.3工艺步骤图
[见附录四]
第4章 物料衡算
4.1 物料衡算依据
设计任务
1、 设计项目：3000t/a乌洛托品车间工艺初步设计
2、 产品名称：乌洛托品
3、产品规格：纯度99.4%
4、工作日： 300 天／年
5、年生产能力：年产3000吨乌洛托品

6、收率：79.36%
基准：物料衡算以天计算,物料单位为千克。
4.2部分生产原料性质
表4—1 反应原料用量表
物料名称
分子式
分子量
相对密度
纯度
含水量
杂质含量
性状
甲醛
HCHO
30.03
1.083
36.5%
63.5%
0
溶液
氨气
NH3
17.031
0.7081g/L
99%
0
1.0%
气体
4.3物料衡算
4.3.1反应岗位
（1）化学方程式：

（2）投料：
表4—2反应原料用量表
原料名称
规格
日投料量
分子量
甲醛
纯度36.5%

44120.08 Kg
44341.79 L
30.03
氨
99%
6145.12 Kg
17.031
（3）计算过程：
乌洛托品理论产量：

实际产量：9940kg
损失量：12525.2-9940=2585.2kg (因为收率不可能达成100%所致)
纯甲醛日投料量
kg
甲醛原料日投料量：
kg
纯氨气日投料量
kg
氨气原料日投料量
kg
反应生成水量：
kg
总水量：甲醛原料含水量+反应生成水量
=44120.08×(1-36.5%)+9662.3
=37678.55 kg
纯甲醛余量:16103.83×(1-79.36%)=3323.83 kg
纯氨气余量6145.12×(1-79.36%)=1268.35 kg
4.3.2浓缩岗位

浓缩
反应液
蒸出气体
浓缩液

反应液44120.08+6145.12-3323.83=46941.37 kg
蒸出气体46941.37-26157.89=20783.48 kg
其中：
水蒸气 19744.31 kg
氨气1039.17 kg
浓缩液 kg
其中：
乌洛托品9940 kg
氨气229.18 kg
水15988.71 kg
4.3.3结晶、离心岗位

离心、过滤
浓缩液
母液
滤饼

浓缩液26157.89 kg
其中：
乌洛托品9940 kg
杂质229.18 kg
水15988.71 kg
滤饼 26157.89-9940-7194.92=14260.79 kg
其中：
水9022.97-229.18=8793.79 kg
乌洛托品9940×55%=5467 kg
母液 11897.10 kg
其中：
乌洛托品4473 kg
水7194.92 kg
杂质229.18 kg
4.3.4干燥岗位

干燥
滤饼
水蒸气
产品

滤饼：14260.79 kg
水蒸汽：8760.79 kg
产品：5500 kg
其中：
乌洛托品5467 kg
杂质：10.86 kg
水：22.14kg
第5章 能量衡算
5.1 热量衡算目标
热量衡算得关键目标是为了确定设备热负荷，依据设备热负荷大小、所处理物料性质及工艺要求再选择传热面型式、计算传热面积、确定设备关键工艺尺寸。
5.2 热量衡算依据
热量衡算关键依据是能量守恒定律，以车间物料衡算结果为基础而进
行,所以，车间物料衡算表是进行车间热量衡算首要条件。
设备热量平衡方程式
对于有传热要求设备，其热量平衡方程式为：
Q1＋Q2＋Q3=Q4＋Q5＋Q6
式中 Q1—物料带入到设备热量kJ；
Q2—加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料热量kJ；
Q3—过程热效应kJ；
Q4—物料离开设备所带走热量kJ；
Q5—加热或冷却设备所消耗热量kJ；
Q6—设备向环境散失热量kJ。
（1）Q1和Q4
Q1和Q4均可用下式计算：
Q1（Q4）=ΣmtCp kJ
式中 m—输入（或输出）设备物料量kg；
Cp—物料平均比热容kJ/kg·℃；
t—物料温度℃。
该式计算基准是标准状态，即0℃及1.013×105Pa 为计算基准。因为物料比热容是温度函数，上式中物料比热容是指进、出口物料定压平均比热容，对于进口物料取基准温度和物料进口温度平均温度下比热容；对于出口物料取基准温度和物料出口温度平均温度下比热容。对于不一样物料比热容可查《化学工程手册》（第1 册）或《化学工艺设计手册》（下），若查不到，多种估算方法求出对应温度下比热容值。
（2）过程热效应Q3
化学过程热效应包含化学反应热和状态改变热。纯物理过程只产生状态改变热；而对于化学反应过程，在产生化学反应同时，往往还伴有状态改变热。在热量衡算中，过程热效应Q3符号为：放热为正；吸热为负。
（3）Q5和Q6确实定
依据工艺操作经验，（Q5＋Q6）通常为（Q4＋Q5＋Q6）5%～10%，只要计算出Q4，就能够确定（Q5＋Q6），从而计算出Q2。
（4）Q2计算
由以上计算过程得到Q1、Q3、Q4、Q5、Q6后，依据热量平衡方程式求出设备
热负荷Q2。Q2正值表示需对设备加热；负值表示需冷却。
5.3 热量衡算基础数据计算和查取
在热量衡算中，大部分物料物性常数可经过相关物性常数手册查取，如《化学工程师技术全书》（上、下册），《化工工艺设计手册》（第三版），《纯物质热化学数据手册》（上、下册）。当碰到手册中数据不全情况时，就需经过部分公式来估算这些物性常数。在本设计中包含物性计算有比热容、汽化热、熔融热、溶解热、浓度改变热效应、燃烧热等，以下介绍它们计算方法。
5.3.1比热容计算
（1）气态物质比热容计算
对于压强低于5×105Pa 气体或蒸汽均可作理想气体处理，其定压比热容
为 Cp=4.187·（2n＋3）/M kJ/（kg·℃）
式中 n—化合物分子中原子个数；
M—化合物分子量。
（2）液体比热容计算
对于绝大多数有机化合物，其比热容可依据《化工工艺设计手册》（第三版）
查到。先依据化合物分子结构，将多种基团结构摩尔热容数值加和，求出摩尔热容，再由化合物分子量换算成比热容。另外，假如作为近似计算，液体比热容也可根据计算固体比热容科普定律求取，其具体计算过程见固体比热容计算。
(3)固体比热容计算
固体比热容可应用科普定律来计算：

式中 Ca—元素原子比热容kJ/kg·℃，其值见4—2；
n—固体分子中同种原子个数；
M—化合物分子量。
表5—1 元素原子比热容
元素
(kcal/kg·℃)
元素
(kcal/kg·℃)

液态
固态

液态
固态
碳C
2.8
1.8
硫S
7.4
5.5
氢H
4.3
2.3
磷P
7.4
5.4
硼B
4.7
2.7
氯CL
8.0
6.2
硅Si
5.8
3.8
氮N
8.0
2.6
氧O
6.0
4.0
其它元素
8.0
6.2
氟F
7.0
5.0

注：1Kcal=4.187kJ
上述公式计算出是20℃时比热容，不在20℃时各化合物比热容将和算出比热容有出入。凡高于20℃时化合物，比热容可依据上述公式计算所得结果再加大20～25%。
5.3.2 状态热计算
状态热通常也称为潜热。它包含汽化热、熔融热、熔解热等，下面分别加以叙述。
（1）汽化热
任何温度、压强下，化合物汽化热均可按下式计算：

式中 PR—对比压强（实际压强和临界压强之比值）；
TR—对比温度（实际温度和临界温度之比值）；
TC—临界温度 K。
液体在沸点下汽化热可按下式计算：

式中 Tb—液体沸点K；
M—液体分子量。
（2）熔融热
不一样物质熔融热可依据以下公式粗略求出求出，（见《化工工艺设计手册》第三版，上册第二篇P887）：

其中：K取值：元素：2-3，可取2.2
无机物：5-7
有机物：10-16，可取13.5
（3）溶解热
气态溶质溶解热可取蒸发潜热负值；固态溶质溶解热则近似可取其熔融热值。
5.3.3 化学反应热计算
为计算多种温度下反应热，要求当反应温度为298K 及标准大气压时反应热数值为标准反应热，习惯上用ΔH°表示，负值表示放热，正值表示吸热。这和在热量衡算中所要求符号恰好相反，为避免犯错，现用符号q°r表示标准反应热，放热为正，吸热为负，则q°r=－ΔH°。标准反应热数据能够在《化学工程手册》（第一册）或《化学工艺设计手册》（下）中查到；当缺乏数据时用标准生成热或标准燃烧热求得。
（1）用标准生成热求q°r，其公式为

式中 v—反应方程中各物质化学计量数，反应物为负、生成物为正；

（2）用标准燃烧热求q°r，其公式为

式中 ν—反应方程中各物质化学计量数，反应物为负、生成物为正；

（3）标准燃烧热计算
理查德认为：有机化合物燃烧热和完全燃烧该有机化合物所需氧原子数成直线关系。即：Richard认为：有机化合物燃烧热和完全燃烧该有机化合物所需氧原子数成直线关系。即：

式中 a、b—常数，和化合物结构相关，其值见《化工工艺设计手册》（上册第二篇P884-888表21-119）；
X—化合物完全燃烧时所需氧原子数

因反应恒定在t℃温度下进行，而且反应物及生成物在（25～t）℃范围内
均无相改变，则qtr计算公式为

Cp—反应物或生成物在（25～t）℃范围内平均比热容 kJ/kg·℃；
t—反应温度 ℃。
表5—2 元素标准燃烧热一览表

5.4热量衡算
5.4.1反应过程热量衡算
（1）甲醛原料 44120.08 Kg（25℃）
甲醛：16103.83Kg
水：28016.25Kg
（2）氨气原料6145.12Kg（25℃）
氨气：6083.67Kg
杂质：61.45Kg
（3）母液50265.2 Kg（60℃）
乌洛托品9940 Kg
甲醛3323.83 Kg
氨气1268.35 Kg
水37678.55 Kg
杂质：61.45Kg
计算过程
(1)Q1计算：
Q1=ΣmtCp（以0℃为基准）
Cp 求取：（即：0℃～25℃之间平均比热容）
A甲醛Cp 可查阅《化学数据速查手册》第107页；
B氨气Cp 可查阅《化学数据速查手册》第74页；
C水Cp 可查阅《化学数据速查手册》上册第70页；
D杂质Cp用以上物质平均值估算
表5-3物质Cp 值一览表

物质
温度
A
甲醛
B
氨气
C
水
D
杂质
25℃
1.4476
2.7043
4.1828
2.7782
由以上计算可知：
Q1-A=16103.83×1.4476×25=582797.61KJ
Q1-B=6083.67×2.7043×25=411301.72KJ
Q1-C=28016.25×4.1828×25=2929659.26KJ
Q1-D=61.45×2.7782×25=4268.01KJ
所以：Q1= Q1-A＋Q1-B＋Q1-C＋Q1-D =3928026.60kJ
（2）Q4计算：
Q4=ΣmtCp（以0℃为基准）
Cp 求取：
A乌洛托品 Cp可依据“科普法则”估算而得；

=
=1.455158 kJ/Kg·℃
B甲醛Cp 可查阅《化学数据速查手册》第107页；
C氨气Cp 可查阅《化学数据速查手册》第74页；
D水Cp 可查阅《化学数据速查手册》上册第70页；
E杂质Cp用以上物质平均值估算
表5-4物质Cp 值一览表
物质
温度
A
乌洛托品
B
甲醛
C
氨气
D
水
E
杂质
60℃
1.7462
1.7371
3.2452
5.0194
2.9370
由以上计算可知：
Q4-A =9940×1.7462×60=1041457.54KJ
Q4-B =3323.83×1.7371×60=346433.50KJ
Q4-C =1268.35×3.2452×60=246959.92KJ
Q4-D =37678.55×5.0194×60=11347332.41KJ
Q4-E =61.45×2.9370×60=10828.72KJ
所以：Q4=Q4-A+ Q4-B+Q4-C+Q4-D+Q4-E =12993012.09kJ
(3)Q3计算：
化学反应热：

A 各物质标准生成热：

B乌洛托品标准生成热估算：
查阅《化学工程师技术手册》，可得：=4212.00kJ/mol

标准状态下反应热求取

因反应恒定在t℃温度下进行，而且反应物及生成物在（25～t）℃范围内
均无相改变，则qtr计算公式为

表5-5物质Cp 值一览表
物质
温度
A
甲醛
B
氨气
C
乌洛托品
D
水
25℃
1.4476
2.7043
1.4552
4.1828
取反应温度为60℃则：

（4）Q5＋Q6计算
据工艺要求，能够有：Q5＋Q6=5%～10%（Q5＋Q6＋Q4）
故取Q5＋Q6=8%（Q5＋Q6＋Q4）

（5）Q2计算
∵Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5＋Q6
∴Q2 =Q4＋Q5＋Q6－Q1－Q3
=12993012.09+1129827.14-3928026.60-71122976.17
=-60928163.54kJ
（6）冷却剂消耗量：

Th：冷却剂初温为-5℃；
Tk：放出冷却剂末温为15℃；
C：冷却剂比热容（-5℃和15℃之间平均比热容），可查阅《化工工艺设计手册》第647 页
可得：2.8197KJ/kg·℃
则：
所需冷冻盐水量为：1391244.54Kg。

5.4.2浓缩过程热量衡算
（1）母液46941.37Kg：（25℃）
乌洛托品9940 Kg
氨气1268.35 Kg
水35733.02 Kg
（2）蒸出气体：20783.48 Kg
水19744.31 Kg
氨气1039.17 Kg
（3）剩下液：26157.89 Kg（含%）
乌洛托品9940 Kg
氨气229.18 Kg
水15988.71 Kg

表5-6 物质Cp 值一览表

物质
温度
A
乌洛托品
B
氨气
C
水
25℃
1．4522
2.7043
4.1828
60℃
1.7462
3.2452
5.0194
计算过程
(1) Q1计算：
Q1=0kJ
（2）Q4计算：
Q4=ΣmtCp（以25℃为基准）
Q4-A=9940×1.7462×(60-25)=607502.98 kJ
Q4-B=1268.35×3.2452×(60-25)=144061.73 kJ
Q4-C=35733.02×5.0194×(60-25)=6277541.22 kJ
Q4= Q4-A＋Q4-B＋Q4-C =7029105.93 kJ
（3）Q3计算：
① 化学反应热：此过程没有发生化学反应，故化学反应热为0KJ；
② 状态改变热(除汽化外，没有其它状态改变，即求汽化热。)：
水：qv=-2432.65kJ/Kg（查《化工工艺设计手册》第三版上册第二篇P819）

Q3=-48030995.72 kJ
（4）Q5＋Q6计算
据工艺要求，能够有：Q5＋Q6=5%～10%（Q5＋Q6＋Q4）
取Q5＋Q6=8%（Q5＋Q6＋Q4）

（5）Q2计算：
∵Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5＋Q6
∴Q2 =Q4＋Q5＋Q6－Q1－Q3
=7029105.93+611226.60-0- (-48030995.72)
=55671328.25kJ
（6）水蒸气消耗量（间接加热）
可按以下公式计算：

式中W：蒸汽消耗量，Kg或Kg/h；

H：蒸气热焓：2253.02KJ/kg（查阅《化工工艺设计手册》第三版上册716页）；
T：冷凝水温度，为80℃；
η：加热效率。对保温设备可取0.97-0.98，不保温设备取0.93-0.95。

即：所需水蒸汽消耗量为27007.20Kg。
5.4.3结晶、离心过程热量衡算
浓缩液26157.89 Kg
乌洛托品9940 Kg
杂质229.18 Kg
水15988.71 Kg
滤饼 5754.74 Kg
水287.74 Kg
乌洛托品9940×55%=5467 Kg
母液 20430.15 Kg
乌洛托品4473 Kg
水15700.97 Kg
杂质229.18 Kg
计算过程
（1）Q1计算：
Q1即上工段带来Q4 所以：Q1= 7029105.93
（2）Q4计算：
Q4=ΣmtCp（以25℃为基准）
所以： Q4=－0.2 Q1=-1405821.19kJ
（3）Q3计算：
① 化学反应热：此过程没有发生化学反应，故化学反应热为0KJ；
② 状态改变热：
结晶热：（有5467kg 乌洛托品结晶出来）
乌洛托品结晶热能够近似采取其熔融热，对于有机物：

依据文件记载：乌洛托品熔点为130～134℃，用405.15K计算，系数取13.5：

所以：Q3=6361266.73kJ
（4）Q5＋Q6计算
据工艺要求，能够有：Q5＋Q6=5%～10%（Q5＋Q6＋Q4）
取Q5＋Q6=8%（Q5＋Q6＋Q4）

（5）Q2计算：
∵Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5＋Q6
∴Q2 =Q4＋Q5＋Q6－Q1－Q3
=-1405821.19+(-122245.32)-7029105.93-6361266.73=-12106796.79kJ
（6）冷却剂消耗量：

Th：冷却剂初温为-25℃；
Tk：放出冷却剂末温为-10℃；
C：冷却剂比热容（-15℃和-10℃之间平均比热容）：选择25%NaCl冷冻盐水，（见《化工工艺设计手册》上册，第二篇P847
可得：C=3.3022KJ/kg·℃
则：
所需冷冻盐水量为：244418.81Kg。
5.4.4 产品干燥岗位热量衡算
（1）滤饼：（5754.74kg）: a ：5754.74×95%=5467Kg
b杂质：10.86Kg
c.水：276.88Kg
（2）水蒸汽：254.74Kg
（3）粗品(5500)： a ：5467Kg
b杂质：10.86Kg
c 水：22.14kg
表5-7物质Cp 值一览表

物质
温度
A
乌洛托品
B
水
C
水蒸汽
D
杂质
150℃
1.7462
4.1828
1.87
2.5997

计算过程
（1）Q1计算（以25℃为基准）：
Q1=0kJ
（2）Q4计算：
Q4=ΣmtCp（以25℃为基准）：
Q4-A=5467×1.7462×(150-25)= 1193309.43KJ
Q4-B=22.14×4.1828×(150-25) =11575.90KJ
Q4-C=254.87×1.87×(150-25)= 59575.86KJ
Q4-D=10.86×2.5997×(150-25)= 3529.09KJ
则：Q4= Q4-A＋Q4-B＋Q4-C＋Q4-D
=1193309.43+11575.90+59575.86+3529.09=1267990.28kJ
（3）Q3计算：
a.化学反应热：此过程没有发生化学反应，故化学反应热为0KJ
b.状态改变热：
汽化热：
水：qv=-2432.65kJ/Kg（查《化工工艺设计手册》第三版上册第二篇P819）

Q3=-69.51kJ
（4）Q5＋Q6计算
据工艺要求，能够有：Q5＋Q6=5%～10%（Q5＋Q6＋Q4）
取Q5＋Q6=8%（Q5＋Q6＋Q4）

（5）Q2计算：
∵Q1＋Q2＋Q3 = Q4＋Q5＋Q6
∴Q2 =Q4＋Q5＋Q6－Q1－Q3
=1267990.28+110260.02-0- (-69.51)
=1998259.81kJ
（6）水蒸气消耗量（间接加热）
可按以下公式计算：

式中W：蒸汽消耗量，Kg或Kg/h；

H：蒸气热焓：2253.02KJ/kg（查阅《化工工艺设计手册》第三版上册716页）；
T：冷凝水温度，为80℃；
η：加热效率。对保温设备可取0.97-0.98，不保温设备取0.93-0.95。

即：所需水蒸汽消耗量为1000.01Kg。

第6章 设备选型和计算
6.1 理论依据
设备所需台数依据以下公式计算：

式中：
式Vd—依据生产任务，经过物料衡算确定天天处理物理量，m3/d；
Va—设备名义容积，m3；
Vp—设备有效容积，m3；
ε=Vp/Va—设备装料系数；
T—设备每一生产周期连续时间，h（生产过程连续时间T 包含反应时间T1和辅助过程时间T2）；
a—天天总操作批数；
β—天天每台设备操作批数；
np—需用设备台数；
n—实际安装设备台数；
δ—设备生产能力后备系数，%
实际上，往往因为设备检修及其它原因，不能连续地进行生产，所以，还
得考虑设备后备系数δ，故实际安装设备台数为：

对于不起泡物理或化学过程，通常装料系数=0.7～0.8；
对于沸腾或有泡沫产生物理或化学过程，通常装料系数=0.4～0.6；
流体计量及储存设备，通常装料系数=0.85～0.9；
6.2 关键设备选型和计算
（1）反应釜
设备选型
生产周期：T=5.5h
因为反应料液不发生泡沫、不沸腾，取装料系数：ε=0.80。
从加成反应工段物料衡算表3—2 可知，加成反应釜天天处理物料总量为：
Vd=40738.76 L
依据公式： 计算，得：

依据《化学工程师技术全书》