粗产物 同上 出料名称
出料组分 甘氨酸
干燥
产品 氯化铵 其他
甲醇 甲醇 氨 氨 水
水
续上
设备名称 进料名称 进料组分 母液 同上 出料名称
出料组分 甘氨酸 乌洛托品
氯化铵 精馏塔
氯化铵溶液
水 其他 甲醇
水 水 甲醇 甲醇 氨
氨
得到的产品总量为 9902.68+39.44+113.4=10055.52kg 纯品含量为 9902.68÷10055.52×100%=98.48% 其他杂质含量 113.4÷10055.52×100%=1.13% 氯化物的含量 39.44÷10055.52×100%=0.39% 产品符合标准
26- -
组分含量
组分含量% 组分含量
出料量
9902.68 39.44 113.4 500 1.27 240.27
进料量kg
出料量
1100.3 1740.4 7956.06 21634.05 1192.89 1239.23 10423.79 122684.11 244.39
实际年产量为 10055.52×3×330=9955吨
3.2 热量衡算
热量衡算按按能量守恒定律，在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量平衡，在实际中对传热设备的热量衡算可由下式表示[21]：
Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （3.1） Q1 —— 所处理的物料带入设备中的热量kJ
Q2 —— 加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“+”；冷却剂吸收热量为“-”）kJ
Q3 —— 过程的热效应（符号规定过程放热为“+”；过程吸收热量为“-”， 注意Q与热焓符号相反，即Q=-△H。）kJ
Q4 —— 离开设备带走的热量kJ Q5 —— 设备各部件所消耗的热量 Q6 —— 设备向四周散失的热量 取25℃为温度基准
3.2.1 计算Q1与Q4
Q1或Q4可用下列公式计算
Q1（Q4）=
?Gcpi(t?t) （3.2）
i0式中 Gi —— 物料的质量 kg
??pi—— 物料平均定压比热容 kJ/kg℃ c ?- 27 -
t —— 物料的温度℃ t0 —— 计算基准温度℃
固体和液体的热容可采用下式计算[22]（《化工生产中的间歇过程》）
C=4.184
?c??nM （3.3）
式中 ca —— 元素的原子比热容kJ/kg℃（见下表） n —— 分子中同一元素的原子数 M —— 化合物的分子量 g/mol
表3.2 元素的原子比热容 （0℃）
Table 3.2 elements of the atomic heat capacity (0 ℃) 元素 ca（固） 碳 氢 氧 硫 磷 按该式计算的是0℃的比热容，和常温下的比热容出入不大，如要求高温下的比热，可由结果放大5%——10%。
由 C=4.184
1.8 2.3 4.0 5.4 5.5 ca（液） 元素 ca（固） 2.8 4.3 6.0 7.4 2.0 硅 氟 硼 氮 其他 4.8 5.0 2.8 2.6 6.2-6.4 ca（液） 5.0 7.0 4.7 —— 8.0 ?c??nM得 25℃下
氯乙酸ClCH2COOH
C氯乙酸=4.184×
2.8?2?4.3?3?6.0?2?8.0
95.5 =1.69 kJ/kg℃
28- -
乌洛托品（CH2）6N4
C乌洛托品=4.184×
2.8?6?4.3?12140
=2.04 kJ/kg℃ 甘氨酸NH2CH2COOH
C甘氨酸=4.184×
2.8?2?6.0?2?4.3?6
75 =2.42 kJ/kg℃ 氯化铵NH4Cl
C氯化铵=4.184×
4.3?4?8.0
54.5 =1.94 kJ/kg℃ 查资料得
C氨=2.22 kJ/kg℃ C水=4.18 kJ/kg℃ Q1=
?Gcpi(t?t)=1.69×15286.91×25+4.18×21290.96+2.04×1758
i0 +2.22×5258.45×25 =3252279.25kJ
反应的温度在60-70℃左右 C甘氨酸=2.42×105%=2.54 kJ/kg℃ C乌洛托品=2.04×105%=2.14 kJ/kg℃
产生的少量杂质对热量的影响不大，现忽略不计，水在该温度下的比热容几乎没有变化。 Q4=
?Gcpi(t?t)
i0=2.54×11002.98×70+1740.4×2.14×70+2.22×249.40×70+4.18×21299.75×70 =8488106.2kJ
3.2.2 过程热效应Q3计算
过程热效应可分为两类，一类是化学过程热效应，另一类是物理过程热效应，即物理状态变化热，物料经历化学变化过程，除化学反应热效应外，往往伴随着物料状态变化热效应，则两者应结合在一起考虑，可用下式计算
Q3=Qr+Qp （3.4）
式中 Qr——是化学反应热效应 Qp——是物理过程热效应
- 29 -
氯乙酸与氨气反应，生成大量的热，氨溶解在水中，也放出大量的热。
ClCH2COOH+2NH3——> NH2CH2COOH+ NH4Cl
95.5 34 75 54.5 已知各物质的焓 △H氯化铵=-310.497kJ/mol △H甘氨酸=-528.61 kJ/mol △H氨=-44.27 kJ/mol △H氯乙酸=-726.8 kJ/mol 由公式 △H=
??H生成物???H反应物 （3.5）
而 Q=-△H
Qr=-（-310.497×7995.5÷54.5-528.61×11002.98÷75+44.27×4988.02÷34+726.8×14010.46÷95.5）×10 =9981436kJ
查表得氨的溶解热为△H=-36.84 kJ/mol Qp=-(-36.84×5237.416÷17)×10 =11349789kJ
Q3=Qr+Qp=9981436+11349789=21331225kJ
3
3
3.2.3 Q2的计算
Q5为设备各部件所消耗的热量，按占总热量的10%计 Q6为设备向四周散失的热量，现忽略不计，则 Q1+Q2+Q3=Q4+Q5
Q1+Q2+Q3=Q4+（Q1+Q2+Q3-Q4）×10% Q2=Q4-Q1-Q3+（Q1 +Q3-Q4）×10%+0.1×Q2 Q2=Q4-Q1-Q3+Q4÷0.9
=8488106.2-3252279.25-21331225+8488106.2÷0.9 =-6664168.94kJ Q2<0，需加入冷却剂
30- -