年产 260 吨利眠宁中间体氨基车间还原工段的车间工艺设计(3)

2019-03-11 08:16

课程设计说明书

(4)反应工序的物料衡算表 综合以上计算得:

表2-4 反应工序的物料衡算一览表

反应/分水 物料名称 质量(kg) 质量百分比 密度(kg) 体积(L)

进 料

异噁唑 940.40 17.55% 3.61 260.50 铁粉 471.33 8.79% 7.86 59.97 盐酸 197.45 3.68% 1.18 167.33 甲苯 1814.49 33.86% 0.87 2085.62 水 1907.41 35.6% 1.00 1907.41 杂质 26.32 0.49% 1.00 26.32 总量 5357.4 100.0% 1.19 4502.02

分 水 出 料

氨基酮 888.87 27.27% 3.51 253.24 异噁唑 59.25 1.81% 3.61 16.41

甲 铁粉 140.45 4.31% 7.86 17.87 苯 甲苯 1735.82 53.26% 0.87 1995.20 层 氢氧化亚铁56.96 1.74% 3.40 16.75 水

甲苯 78.67 3.43% 0.87 90.43 氢氧化亚铁46.38 2.02% 3.40 13.64 氯化亚铁 285.60 12.45% 2.70 105.78 铁粉 116.60 5.08% 7.86 14.83 氯化亚铁 57.64 1.76% 2.70 21.35 水杂质 319.70 9.81% 1.00 319.70 总计 3258.69 100.0% 1.29 2526.12

层 水杂质 1765.68 77% 1.00 1765.68

总计 2292.93 100.0% 1.14 2011.34

2.3.2压滤工序(收率:100%)

(1)进料量

与反应工序的甲苯层的物料含量一致,见表 2-4 中相关数据

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(2)出料量

除未反应完的铁粉及生成的氢氧化亚铁视为不溶物被压滤出去,其余物料的损 失量不计,与进料量一致。 压滤工序的物料衡算表如下:

表2-5 压滤工序的物料衡算一览表 出料

进料

物料名称 质量(kg) 质量百分比 物料名称 质量(kg) 质量百分比 氨基酮 888.87 27.27% 1.滤液 3061.28 93.94% 异噁唑 59.25 1.81% 氨基酮 888.87 29.03% 铁粉 140.45 4.31% 异噁唑 59.25 1.93% 甲苯 1735.82 53.26% 甲苯 1735.82 56.7% 氢氧化亚铁 56.96 1.74% 氯化亚铁 57.64 1.88% 氯化亚铁 57.64 1.76% 水杂质 319.70 10.44% 水杂质 319.70 9.81% 2.滤渣 197.41 6.05%

氢氧化亚铁 56.96 28.85% 铁粉 140.45 71.14% 总计 3258.69 100.0%

总计 3258.69 100.0%

2.3.3水洗结晶工序(收率:100%)

(1) 进料量

与压滤工序的滤液的物料含量一致,见表 2-5 中相关数据。此外,在每次水洗过 程要加2000kg 的自来水,共洗 3 次。 (2) 出料量

水洗主要是洗去甲苯层中的水溶性无机杂质,有机物料的损失忽略不计。而 且认为氨基酮是 100%的结晶,析晶前、后的含水杂质量不变。则水洗析晶 后氯化亚铁被洗除,其他物料含量不变。

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综合以上计算得:

表2-6 水洗结晶工序的物料衡算一览表 进料 出料

物料名称 质量(kg) 质量百分比 物料名称 质量(kg) 质量百分比 氨基酮 888.87 17.65% 1. 结晶液 3003.64 59.34% 异噁唑 59.25 1.17% 氨基酮 888.87 29.59% 甲苯 1735.82 34.29% 异噁唑 59.25 1.97% 氯化亚铁 57.64 1.14% 甲苯 1735.82 57.76% 水杂质 319.70 6,32% 水杂质 319.70 10.04% 水洗用水 2000.00 39.51% 2.水洗液 2057.64 40.65%

水含量 2000.00 97.19% 氯化亚铁 57.64 2.80%

总计 5061.28 100% 总计 5061.28 100%

2.3.4离心甩料工序(收率:98%)

(1)进料量

该工序的进料量与水洗结晶工序的结晶液的含量一致,见表 2-6相关数据。 (2)出料量

计算过程说明:

① 先由收率算出甩出料中氨基酮的净含量,占甩出料总量的 75%,从而算出甩出

料的总量。甩出料中含水量为 8%,其余 17%为甲苯、杂质、异噁唑。 ② 甩出料中甲苯、杂质、异噁唑的量计算方法如下:先算出其总量,视其在结晶

液中的浓度为均一不变,根据进料中的含量,便可逐一算出。

③ 甩出的母液中各物料的含量用进料总量减去甩出料中各物料的含量即得。 计算过程: 甩出的物料含量:

氨基酮的量:888.87×98%=871.09kg 甩出物料总量:871.09/75%=1161.46kg

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水杂质的量:

1161.46×8%+1161.46×17%×319.70/(1735.82+59.25+319.70)=122.77kg 异噁唑的量:

1161.46×17%×59.25/(1735.82+59.25+319.70)=5.53kg

甲苯的量: 1161.46×17%×1735.82/(1735.82+59.25+319.70)=162.49kg 离心母液的物料含量:

氨基酮的量:888.87×2%=17.78kg 异噁唑的量:59.25-5.53=53.72kg 水杂质的量:319.70-122.77=196.93kg 甲苯的量:1735.82-162.49=1573.33kg

总量:17.78+53.72+196.93+1573.33=1841.76kg 离心甩料工序的物料衡算表 综合以上计算得:

表2-7离心甩料工序的物料衡算一览表

物料名称 质量(kg) 质量百分比 物料名称 质量(kg) 质量百分比 氨基酮 888.87 29.59% 1.甩出料 1162.29 38.69% 异噁唑 59.25 1.97% 氨基酮 871.09 74.94% 甲苯 1735.82 57.79% 异噁唑 5.53 0.48% 水杂质 319.70 10.64% 甲苯 162.49 13.98% 水杂质 122.77 10.65% 2.母液 1841.76 61.3%

进料 出料

异噁唑 53.72 2.92%

甲苯 1573.33 85.42% 水杂质 196.93 10.69%

总量 3003.64 100.0% 总量 3004.05 100.0%

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第三章 还原工段的热量衡算

说明:

下列计算时所用的数据均根据第三章中物料衡算的结果,以日生产总量为准。 有关各物质的物化参数均一总表述,后面只作直接引用。

下列计算过程中单位均按以下的标准: 质量:kg;能量:KJ/(kg· ℃); 溶解热/汽化热/燃烧热:KJ/mol;温度:℃

3.1 热量衡算依据及原则

3.1.1 热量衡算的主要依据

能量衡算是以车间物料衡算的结果为基础进行的,所以,车间物料衡算 表是进行车间能量衡算的首要条件。

能量衡算的主要依据是能量守恒定律,其数学表达形式为能量守恒基本方 程:

由环境输入到系统的能量=由系统输出到环境的能量+系统内积累的能量

对于车间工艺设计中的能量衡算,许多项目可以忽略,而且车间能量衡算的 目的是要确定设备的热负荷,所以,能量衡算可简化为热量衡算。

3.1.2 设备的热量平衡方程式

对于有传热要求的设备,其热量平衡方程式为: Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 +Q6

Q1 物料带入到设备的热量 KJ;

(3-2)

Q2 加热剂或冷却剂传给设备和所处理物料的热量 KJ; Q3 过程热效应 KJ;

Q4 物料离开设备所带走的热量 KJ; Q5 加热或冷却设备所消耗的热量 KJ ; Q6 设备向环境散失的热量 KJ 。

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