第四章工艺流程计算.
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华鲁恒升低温甲醇洗工艺手册
低温甲醇洗工序第一章概述第二章理论基础第三章工艺流程说明及工艺流程图第四章工艺流程计算（物料衡算、热量衡算）第五章工艺流程特点第六章开停车及正常生产操作规程第七章全国相同装置工艺流程情况，以及在实际生产中改动情况，试车及生产过程中出现的问题第八章主要控制回路及操作要点第九章生产过程中一般事故及处理第十章安全生产规程第十一章主要设备一览表第十二章施工监理手册一、概述低温甲醇洗是一种基于物理吸收的气体净化方法，以工业甲醇为吸收剂。
该法用一种溶剂可同时或分段脱除气体中的H2S、CO2等酸性组分和各种有机硫化物，NH3、C2H2、C3及C3以上的气态烃，胶质及水汽等，能达到很高的净化度。
例如：能把总硫脱至＜0.2mg/m3，同时能把二氧化碳脱至10×10-8~20×10-6(体积)。
甲醇对氢、氮、一氧化碳（合成原料）的溶解度相当小，且在溶液加压闪蒸过程中优先解吸，可通过分级闪蒸来回收，因而有效组分损失很少。
随着温度降低，H2S、CO2以及别的易溶气体在甲醇中的溶解度增长很快，且分压越高，增长越快，而氢、氮变化不大。
随着吸收温度降低，甲醇对酸性组分的选择性提高。
因此此法在较低温度下操作，更宜于在酸性气体分压高时。
此外，为了减少损失（甲醇易挥发），吸收和解吸过程在较低温度下进行。
所以此法须设冷冻装置，制冷温度一般为-38℃左右。
低温甲醇洗的工业装置最初由德国两家公司------林德和鲁奇研究开发的，1954年，在南非一个以煤为原料合成液态燃料的工厂中，由鲁奇承包建成第一个工业规模的示范性装置，用于净化加压鲁奇炉制得的煤气。
脱除硫化物和不饱和烃类至1×10-6(体积)并脱CO2至10％。
林德公司最初建造的低温甲醇洗装置用于净化含硫转化气，并回收无硫的CO2供合成尿素。
硫化氢馏分与来自液氮洗装置的尾气一起送往附近的电站作燃料烧掉。
为满足环保要求，降低放空尾气中有毒物质，H2S等的含量，使其低于5×10-6(体积)；提高H2S馏分浓度以利于加工成硫和其它有用产品；甲醇液的再生过程和全流程组合也日趋合理、完善。
第四章化工工艺计算
设反应器入口至循环压缩机进口压降为450kpa，进口温度313k，压缩机出口压 力3500kpa，压缩过程的多变指数n=1.4，效率η=0.72，压缩因子Z=1，则每 kmol循环压缩机的理论功耗：
W= n P2 × ZRT ( ) ( n −1) / n − 1 n −1 P1
则：
x3 = 0.995(0.98x1 + 0.95x2) 0.90x3/2 = 0.95x2 0.99(0.98x1 + 0.95x2) = 200
(1) (2) (3)
联立（1）（2）得 x2 = 0.995(0.98x1 + 0.95x2) ×0.9/1.9 x2 = 0.837x1 联立 （3）（4） x1=113.8 x2=95.3 因此：Cl2流量=x1=113.8kmol/h C2H4=x1+x2=209.1kmol/h HCl循环量x3=0.995 ×(0.98×113.8+0.95 ×95.3)=201.1kmol/h 解（2） 直接迭代法 设以HCl的循环量x3作为迭代变量 （4）
（1）物料衡算提纲。 ）物料衡算提纲。
（2）工艺流程图及说明。 ）工艺流程图及说明。 （3）热量计算参数和设备计算数据（∆H、Cp、K、λ、 ）热量计算参数和设备计算数据（ 、 、 、 、 α等）。 等 （4）流体输送过程参数（粘度 、密度 、摩擦系数 ）流体输送过程参数（粘度µ、密度ρ、 等）。
（5）传质过程系数，相平衡数据。 ）传质过程系数，相平衡数据。 （6）冷冻过程的热力学参数。 ）冷冻过程的热力学参数。 （7）具体的工艺操作条件（温度 、压力 、流量 ） ）具体的工艺操作条件（温度T、压力P、流量G） （8）介质物性和材质性能，材质数据，腐蚀数据。 ）介质物性和材质性能，材质数据，腐蚀数据。 （9）车间平立面布置的参考资料。 ）车间平立面布置的参考资料。 （10）管道设计资料（管道配置、管道材质、架设方 ）管道设计资料（管道配置、管道材质、 式、管件、阀件等） 管件、阀件等） （11）环境保护、安全保护等规范和资料。 ）环境保护、安全保护等规范和资料。
工艺流程的计算
工艺流程的计算
《工艺流程的计算》
工艺流程的计算是制造过程中至关重要的一步。
它涉及到材料的选择、成本的考量、生产效率的提高等方面。
在工艺流程的计算中，需要考虑到原材料的成本、加工过程中的耗能、生产线的布局以及最终产品的质量等因素。
首先，工艺流程的计算需要考虑到原材料的成本。
不同的材料在市场上的价格会有所不同，因此在制定工艺流程时需要综合考虑成本与性能的平衡。
有的时候，低成本的材料可能会降低产品的质量，因此需要进行成本与性能的权衡。
其次，工艺流程的计算还需要考虑到加工过程中的耗能。
不同的加工方式会产生不同的能耗，而能源的成本又会直接影响到生产成本。
因此在制定工艺流程时，需要进行能源消耗的计算，以确保生产过程中的能源利用效率。
另外，工艺流程的计算也需要考虑到生产线的布局。
合理的生产线布局可以有效提高生产效率，减少生产过程中的浪费。
通过对生产线布局的计算，可以优化生产过程，提高生产效率，降低生产成本。
最后，工艺流程的计算也需要考虑到产品的质量。
通过对生产过程中各个环节的计算，可以确保产品的质量符合相关标准，提高产品的竞争力。
综上所述，工艺流程的计算涉及多个方面，需要综合考虑成本、能源消耗、生产效率和产品质量等因素。
只有通过科学的计算，才能够制定出最优的工艺流程，提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。
化工工艺学第四章催化加氢与脱氢过程
④溶剂的影响 （液相加氢反应） 采用溶剂目的： ➢反应物与生成物有固体存在时，使用溶剂可使分散均匀。 ➢稀释反应物，移走反应热，减小热效应。 常用溶剂：乙醇、 甲醇 、醋酸、环己烷、乙酸乙酯等 反应速率和选择性—溶剂效应
3）催化剂
• 1、要求：转化率高、选择性好、使用寿命长、价廉易得。
• 2、元素分布：是第Ⅵ和第Ⅷ族的过渡元素，这些元素对 氢有较强的亲合力。最常采用的元素有铁、钴、镍、铂、 钯和铑，其次是铜、钼、锌、铬、钨等，其氧化物或硫化 物也可作加氢催化剂。
①加氢物质的级数为0→1级，PA↑, r ↑ (主要) 0级，PA与 r无关
负值时，PA↑, r ↓ (个别) ②若产物在催化剂上是强吸附，就会占据一部分催化剂的活性中心，抑 制了加氢反应的进行，产物分压越高，加氢反应速率就越慢。
※液相加氢，PH2↑,r↑
③氢用量比的影响 一般采用氢过量。 ☺ 氢过量不仅可以提高被加氢物质的平衡转化率和加快反应速率，且可 提高传热系数，有利于导出反应热和延长催化剂的使用寿命。有时还 可以提高选择性。 但氢过量太多，将导致产品浓度下降，增加分离难度。
温可反应
适用于各类加氢 过程
需较高的反应温 度，耐热性欠佳 需较高的反应温 度，原料气不必 预脱硫，用于含 硫化合物的氢解 催化剂与产物难
分离
二、催化脱氢反应的一般规律
1）热力学分析
①温度的影响
烃类脱氢反应是吸热反应 ，△ H >0，T↑ ， 平衡常数KP ↑，平衡转化率xe ↑
②压力的影响 脱氢反应，分子数增多，P↓ ，平衡转化率xe ↑
甲醇为重要的化工原料，合成甲醇所用原料为CO 和 H2（合成气）
➢1923年，德国BASF公司以合成气为原料实现高压法 （T>380℃ ，P=30MPa）工业化生产 ； ➢1966年，英国ICI低压法(T>230~270℃ ，P=5~10MPa )； ➢1971年，德国鲁奇（Lurgi）低压法 总生产能力4000万吨，其产量和消耗仅次于乙烯、乙烷、苯
3）催化剂
• 1、要求：转化率高、选择性好、使用寿命长、价廉易得。
• 2、元素分布：是第Ⅵ和第Ⅷ族的过渡元素，这些元素对 氢有较强的亲合力。最常采用的元素有铁、钴、镍、铂、 钯和铑，其次是铜、钼、锌、铬、钨等，其氧化物或硫化 物也可作加氢催化剂。
①加氢物质的级数为0→1级，PA↑, r ↑ (主要) 0级，PA与 r无关
负值时，PA↑, r ↓ (个别) ②若产物在催化剂上是强吸附，就会占据一部分催化剂的活性中心，抑 制了加氢反应的进行，产物分压越高，加氢反应速率就越慢。
※液相加氢，PH2↑,r↑
③氢用量比的影响 一般采用氢过量。 ☺ 氢过量不仅可以提高被加氢物质的平衡转化率和加快反应速率，且可 提高传热系数，有利于导出反应热和延长催化剂的使用寿命。有时还 可以提高选择性。 但氢过量太多，将导致产品浓度下降，增加分离难度。
温可反应
适用于各类加氢 过程
需较高的反应温 度，耐热性欠佳 需较高的反应温 度，原料气不必 预脱硫，用于含 硫化合物的氢解 催化剂与产物难
分离
二、催化脱氢反应的一般规律
1）热力学分析
①温度的影响
烃类脱氢反应是吸热反应 ，△ H >0，T↑ ， 平衡常数KP ↑，平衡转化率xe ↑
②压力的影响 脱氢反应，分子数增多，P↓ ，平衡转化率xe ↑
甲醇为重要的化工原料，合成甲醇所用原料为CO 和 H2（合成气）
➢1923年，德国BASF公司以合成气为原料实现高压法 （T>380℃ ，P=30MPa）工业化生产 ； ➢1966年，英国ICI低压法(T>230~270℃ ，P=5~10MPa )； ➢1971年，德国鲁奇（Lurgi）低压法 总生产能力4000万吨，其产量和消耗仅次于乙烯、乙烷、苯
机械制造工艺学第四章 机械加工工艺规程设计
（3）应尽量减小加工面积 支座底面设计为中凹可减少加工量，提高支撑精度和稳定性。
三、要考虑生产类型与加工方法
箱体零件： 单件小批时（a），其同轴孔的直径应设计成单向递减的，以便 在镗床上通过一次安装就能逐步加工出各孔。 大批生产时（b），为提高生产率，一般用双面联动组合机床加 工，这时应采用双向递减的孔径设计，用左、右两镗杆各镗两 端孔，以缩短加工工时。
床身导轨面自为基准
（4）互为基准原则
对工件上的两个相互位置精度要求很高的表面，互相作为 定位基准，反复进行加工。
优点： 可使两个加工表面间获得高的位置精度。 如：内外圆面同轴度要求比较高的套类零件的加工安排
第二节 机械加工工艺路线的制订
一、定位基准的选择
2、粗基准的选择原则 （1）保证位置精度原则
0.16-0.01
加工方法 钻 扩
铰 拉
镗
孔的加工方法
加工性质
加工经济精度(IT)
实心材料
12-11
粗扩
12
精扩
10
半精铰
11-10
精铰
9-8
细铰
7-6
粗拉
10-9
精拉
9-7
粗镗
12
半精镗
11
精镗
10-8
细镗
7-6
表面粗糙度Ra
20-2.5 20-10 10-2.5 10-5 5-1.25 1.25-0.32 5-2.5 2.5-0.63 20-10 10-5 5-1.25 1.25-0.32
加工方法
外圆加工的方法
加工性质
加工经济精度(IT) 表面粗糙度Ra（um）
车 外磨 研磨 超精加工
粗车 半精车
精车 金刚石车
第四章工艺计算
第四章工艺计算
第一节物料平衡计算
一、物料衡算的意义、方法和步骤 物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺
计算工作中开始得最早，并且是最先完成 的项目。当生产方法确定并完成了工艺流 程示意图设计后，即可进行物料平衡计算， 设计工作即从定性分析发展到定量计算。
（一）物料衡算的意义
物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引 入某一系统或设备的物料质量m，必等于 所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和， 即：
3.写出生物反应方程式
根据工艺过程发生的生物反应，写出主反应和副 反应的方程式。对复杂的反应过程，可写出反应 过程通式和反应物组成。需要注意的是，生物反 应往往很复杂，副反应很多，这时可把次要的所 占比重很小的副反应略去。但是，对那些产生有 毒物质或明显影响产品质量的副反应，其量虽小， 但不能忽略，因为这是精制分离设备设计和三废 治理设计的重要依据。
1.生产规模（t/a） 2.生产方法 3.生产天数（d/a） 4.产品日产量（t /d）
5.产品年产量（t/a） 6.副产品年产量（t/a） 7.产品质量 8.总回收率（％）
9.原材料单耗 （1）主原料（t /t产品） （2）辅料（t /t产品） （3）水（t /t产品） （4）电（kWh/t产品） （5）蒸汽（t /t产品） （6）冷量（kJ/t产品）
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
4.收集设计基础数据和有关物化常数
需收集的数据资料一般应包括：生产规 模，年生产天数，原料、辅料和产品的规 格、组成及质量等；。
常用的物化常数如密度、比热容等，可 在相应的化工、生化设计手册中查到。
5.确定工艺指标及消耗定额等
设计所用的工艺指标、原材料消耗定额及 其他经验数据，可根据所用的生产方法、 工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的 实际水平来确定，这必须是先进而又可行 的，它是衡量企业设计水平高低的标志。
第一节物料平衡计算
一、物料衡算的意义、方法和步骤 物料衡算是工艺计算的基础，在整个工艺
计算工作中开始得最早，并且是最先完成 的项目。当生产方法确定并完成了工艺流 程示意图设计后，即可进行物料平衡计算， 设计工作即从定性分析发展到定量计算。
（一）物料衡算的意义
物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引 入某一系统或设备的物料质量m，必等于 所得到的产物质量mp和物料损失量mt之和， 即：
3.写出生物反应方程式
根据工艺过程发生的生物反应，写出主反应和副 反应的方程式。对复杂的反应过程，可写出反应 过程通式和反应物组成。需要注意的是，生物反 应往往很复杂，副反应很多，这时可把次要的所 占比重很小的副反应略去。但是，对那些产生有 毒物质或明显影响产品质量的副反应，其量虽小， 但不能忽略，因为这是精制分离设备设计和三废 治理设计的重要依据。
1.生产规模（t/a） 2.生产方法 3.生产天数（d/a） 4.产品日产量（t /d）
5.产品年产量（t/a） 6.副产品年产量（t/a） 7.产品质量 8.总回收率（％）
9.原材料单耗 （1）主原料（t /t产品） （2）辅料（t /t产品） （3）水（t /t产品） （4）电（kWh/t产品） （5）蒸汽（t /t产品） （6）冷量（kJ/t产品）
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
4.收集设计基础数据和有关物化常数
需收集的数据资料一般应包括：生产规 模，年生产天数，原料、辅料和产品的规 格、组成及质量等；。
常用的物化常数如密度、比热容等，可 在相应的化工、生化设计手册中查到。
5.确定工艺指标及消耗定额等
设计所用的工艺指标、原材料消耗定额及 其他经验数据，可根据所用的生产方法、 工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的 实际水平来确定，这必须是先进而又可行 的，它是衡量企业设计水平高低的标志。
第四章 工艺计算3
二 计算的方法和步骤
• 压缩空气消耗量，通常用单位时间耗用的 常压空气体积表示，即m3/h（105Pa）。 • 计算压缩空气的体积和压强。 • 1、通气发酵罐通风量计算 • 2、通气搅拌用的压缩空气的压强计算 • 3、压送物料时无菌空气消耗量
1、通气发酵罐通风量计算
• 好氧发酵，合适供氧速率。 体积溶氧系数 • 供氧和耗氧速率相等。 h-1或s-1 溶氧速率 • molO /(m3· OTR=OUR h） 2 • OTR=KLa (c*-c） 微生物活 微生物比 细胞浓度 呼吸速率 • 3 OUR=qo2· x kg/m3 molO2/m h • OUR=Q (cin-cout）÷V
普通液体搅拌
压强为105Pa的空气消耗量 V=kFPτ F----液体容器的截面积(m2) K----搅拌强度系数,缓和24,中等48,剧烈 60 • τ----每次搅拌所需时间(h) • • • •
3 压送液体物料时无菌空气耗量
• • • • • • • • • • 种液, 灭菌的消泡剂,补料液(尿素,糖液) (1)所需压缩空气的压强P P=10[Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)＋P0] P----通风搅拌用的压缩空气压强(Pa) H----压送静压高度,即设备间液面垂直距离 (m) ρ----被输送液体的密度(kg/m3) W----管道中空气流速(m/s) Σξ----总阻力系数 P0----液面上的压强(Pa) 通常Hρ+ρW2/2g×(1+Σξ)=20%~50%Hρ
2）设备中液体部分压出
• • • • • • • • V=[V0（2-φ)+VL]P×10-5÷2 V’=5×10-5[V0(2-φ)+VL]P/τ V----所需空气量（m3） V’----每小时所需空气量（m3/h） τ----每次压送时间（h） V0----设备容积（m3） P----所需压缩空气的压强（Pa） VL----一次压送液体的体积（m3）
选煤厂设计-第四章工艺流程的计算
查F(t)-t 分布表(教材P365), 得到分配率;
根据分配率对各产品进行预测。
优缺点：适用范围广，可在任意情况下预测； 精确度差。
F-t 函数
可以看出，即使用式计算出t值，F（t）的计算 也是比较麻烦的。在实际计算时，可以采用近 似计算方法。
设x2 t 2 / 2 ，则 dt 2dx ，代入式
第三节 脱水作业--流程之一
单 层 筛 计 算
单 层 筛 计 算 用 的 符 号 涵 义
斗 子 捞 坑 示 意 图
斗 子 捞 坑 计 算
脱 泥 筛 计 算
离 心 机 计 算
计 算 循 环 量
脱水作业计算--流程之二
弧 形 筛 计 算
双 层 筛 计 算
双 层 筛 计 算 符 号 的 涵 义
灰分 10.71 24.09 69.28 23.69 23.69 31.67 24.05 24.05 18.39 23.69 23.58
五第 、二 选节
煤 产 品 实 际 平 衡 表
第 二 六节 、 煤 泥 在 产 品 中
分
配 的 原 则
煤 泥 分 配 原 则 （ 续 ）
第三节 产品脱水流程计算
2).重介选差值接近零 3).此关系只给出参考的取值范围, 计算时,由此开始试算几次, 找出最佳值.
第二节、分选作业计算
二. 计算中p和I(E)的选取-1
2. I,Ep 值的选取(P83 表)
跳汰选的不完善度 I 值
入选方式
作业名称
主
矸石段
不分级跳汰
选
中煤段
再
选
主
矸石段
块煤跳汰
选
中煤段
再
选
主
矸石段
第四章 水泥生产工艺流程
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谢谢 再见
五、硅酸盐水泥生产的工序
1、原料、燃料、材料的选择及入厂
2、原料、燃料、材料的加工处理与准备
3、原材料的配合 4、生料粉磨
5、生料的调配、均化与储存
6、熟料在回转窑或立窑中煅烧 7、熟料、石膏、混合材料的储存、准备
8、熟料、石膏、混合材料的配合及粉磨
9、水泥储存、包装及发运
把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破 碎分别储存于石灰石库和粘土库中，将石灰石和 粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀 的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨，粉磨后的 生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空 气搅拌均化生料和储存生料。均化库中的生料经 卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预 热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回 转窑煅烧熟料。
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工艺流程简图
硅质原料 破碎 石灰石 锤式破碎机 预均化堆场 配料站 立式生料磨 化均库 预热器 分解炉 回转窑 冷却机 熟料库 水泥磨 水泥库 包装机 成品库 商品熟料出厂 水泥散装库 储库 储库 烘干 校正原料 储库 煤 破碎 均化堆场 煤磨 煤粉仓 破碎 破碎 石膏 混合材
袋装水泥出厂
散装水泥出厂
第四章 水泥生产工艺流程
新型干法水泥生产线全景
新型干法水泥生产线全景
一、硅酸盐水泥的生产方法简介 （新型干法生产技术）
新型干法水泥技术是以悬浮预热和预分解技术为核心，把 现代科学技术和工业生产的最新成果广泛地应用于水泥生 产的全过程，形成一套具有现代高科技特征和符合优质、 高产、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方 法。
四、硅酸盐水泥生产工原煤经过烘干兼 粉磨后。制成煤粉并储存于煤粉仓中供给。熟料 经过蓖式冷却机后，由输送机、计量称、提升机 送入熟料库内储存。熟料、石膏经过定量喂料机 送入水泥磨中粉磨，粉磨时也可 根据产品要求加 入适量的混合材料与熟料、石膏一起粉磨，粉磨 后的水泥经过空气输送泵送至水泥库储存，一部 分水泥经包装机包装为袋装水泥，另一部分水泥 由散装专用车散装出厂。
第四章 工艺流程计算 4-6-3 悬浮液性质的确定
中国矿业大学
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
悬浮液的粘度和稳定性
加重质的品种，细度及悬浮液密度已经确定的情况 下，悬浮液的粘度和稳定性主要取决于悬浮液中非 磁性物的含量rc 。 rc过小，悬浮液稳定性差，rc 过大，悬浮液粘度增加。为此，系统中规定了工作 介质的允许最大煤泥量rcmax，则rc 应在不超过 rcmax的前提下，尽可能地大，以减轻净化回收作业 的负担。
中国矿业大学
选矿厂设计
第四章 工艺流程计算 4-6-3 悬浮液性质的确定
中国矿业大学
第四章 工艺பைடு நூலகம்程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
加重质 重介分选中使用的磁铁矿粉的磁性物含量应在95
％以上，细度要求为：块煤分选时，-200目（即0.074mm）含量>=80％； 选末煤时，-325 目（-0.045mm）的含量>＝80％。
中国矿业大学
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
工作悬浮液密度与分选密度的差值 工作悬浮液的密度由所需分选密度决定。分
选块煤时，一般取悬浮液密度等于分选密度。 用重介旋流器分选末煤时，取悬浮液密度低于 分选密度。 入料粒度大、磁铁矿粉粒度较细时，差值在 0.12-0.18 间。反之，取0.18-0.22。 对三产品旋流器，差值应在0.01-0.02间。
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
悬浮液的粘度和稳定性
加重质的品种，细度及悬浮液密度已经确定的情况 下，悬浮液的粘度和稳定性主要取决于悬浮液中非 磁性物的含量rc 。 rc过小，悬浮液稳定性差，rc 过大，悬浮液粘度增加。为此，系统中规定了工作 介质的允许最大煤泥量rcmax，则rc 应在不超过 rcmax的前提下，尽可能地大，以减轻净化回收作业 的负担。
中国矿业大学
选矿厂设计
第四章 工艺流程计算 4-6-3 悬浮液性质的确定
中国矿业大学
第四章 工艺பைடு நூலகம்程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
加重质 重介分选中使用的磁铁矿粉的磁性物含量应在95
％以上，细度要求为：块煤分选时，-200目（即0.074mm）含量>=80％； 选末煤时，-325 目（-0.045mm）的含量>＝80％。
中国矿业大学
第四章 工艺流程的计算
第六节 介质流程计算
计算悬浮液的基本特性：
工作悬浮液密度与分选密度的差值 工作悬浮液的密度由所需分选密度决定。分
选块煤时，一般取悬浮液密度等于分选密度。 用重介旋流器分选末煤时，取悬浮液密度低于 分选密度。 入料粒度大、磁铁矿粉粒度较细时，差值在 0.12-0.18 间。反之，取0.18-0.22。 对三产品旋流器，差值应在0.01-0.02间。
第四章 工艺流程设计
图例只要求标出管线图例即可。
设备一览表只要包括：
①序号； ②流程号； ③设备名称； ④备注。 生产工艺流程示意图的画法采用由左至右展开式， 先为物料流程，次为图例，最后为设备一览表。
2.工艺流程草图的设计
完成工艺流程示意图后，即开展物料平衡计算。 通过物料平衡计算，求出原料、半成品、产品、 副产品以及与物料计算有关的废水、废料等的规 格、重量和体积等，并据此开始设备设计。 设备设计通常分两阶段进行。第一阶段的设计内 容是：计算、确定计量和贮存设备的容积以及决 定这些容积型设备的尺寸和台数等。
4.根据各种产品的设计产量，确定班次产量 及生产班次数； 天产量=各产品生产规模/预计生产天数 班产量=天产量/班次 班产量的单位有：吨/班、公斤/班。
5.产品方案比较： （1）主要产品年产值的比较； （2）每天所需生产工人数的比较； （3）劳动生产率的比较（年产量t/工人总数） （4）每天工人最多最少之差的比较； （5）平均每人每年产量的比较（元/人· 年）； （6）季节性的比较；
第二节 产品方案的确定
一、概念:
概念：产品方案又称生产纲领， 它实际上就是工厂对全年要生产 的产品品种和各产品的数量、产 期、生产班次等的计划安排。
二、安排产品方案计划要遵循的原则 和要求：四个满足和五个平衡。 四个满足为：
1.满足主要产品产量的要求； 2.满足原料综合利用的要求； 3.满足淡旺季平衡生产的要求； 4.满足经济效益的要求。
（三）工艺流程图的设计
（三）工艺流程图的设计
《生物工厂设计》练习答案
《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉与到整个工业企业的，称总体设计。
凡是设计的范围不涉与整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。
总体设计与局部设计的审批程序不同。
3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。
3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。
如节能环保等。
4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。
2. 设计工作必须认真进行调查研究。
设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。
3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。
尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。
4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。
5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。
6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。
5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
参阅P65 Product-process Matrix 及表4-2 生产系统决策与竞争优势
第四章生产过程选择及工艺流程设计
第二节 产品工艺流程设计
如何把投入变换成产出，是流程设计 要解决的问题，问题的答案可能会多种多 样。因为一个产品的制造和一项服务的提 供需要物料、设备、人力等多种资源要素 的组合，不同组合方式可以生产出同一种 产品和服务，但生产运作的经过－－产品 或服务的质量、成本、交货期却可能不同。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
2. 服务生产的组织设计
服务生产组织所关注的焦点是顾客， 所有的经营决策和相关的经营活动都是围 绕顾客进行的。 ¨服务生产能力的确定（强调应变能力） ¨服务生产组织设计构成要素 ¨服务生产经营策略 ¨服务生产水平与绩效的衡量
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3rew
Changes in Attributes
Product focus (steel, glass, cement)
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3. 生产过程选择
¨ 项目型单件/小批量（Project，Job Shop） ¨ 批量生产（Batch Production） ¨ 装配流水线(Assembly Line) ¨ 连续性生产（Continuous Flow）
工艺流程分析是指系统地对每个工序 操作和步骤进行研究和改进，涉及对各工 序生产能力和均衡程度进行调整，利用可 获得的生产资源来追求最大产出和最低成 本。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
工艺流程分析，一般对具有 以下特征的工序进行考察和分 析
¨ 工作条件不一致 ¨ 导致原材料浪费 ¨ 瓶颈状态 ¨ 耗费大量时间 ¨ 需要大量的搬运工作
facilitate low-volume, high-variety production
第四章生产过程选择及工艺流程设计
第二节 产品工艺流程设计
如何把投入变换成产出，是流程设计 要解决的问题，问题的答案可能会多种多 样。因为一个产品的制造和一项服务的提 供需要物料、设备、人力等多种资源要素 的组合，不同组合方式可以生产出同一种 产品和服务，但生产运作的经过－－产品 或服务的质量、成本、交货期却可能不同。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
2. 服务生产的组织设计
服务生产组织所关注的焦点是顾客， 所有的经营决策和相关的经营活动都是围 绕顾客进行的。 ¨服务生产能力的确定（强调应变能力） ¨服务生产组织设计构成要素 ¨服务生产经营策略 ¨服务生产水平与绩效的衡量
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3rew
Changes in Attributes
Product focus (steel, glass, cement)
第四章生产过程选择及工艺流程设计
3. 生产过程选择
¨ 项目型单件/小批量（Project，Job Shop） ¨ 批量生产（Batch Production） ¨ 装配流水线(Assembly Line) ¨ 连续性生产（Continuous Flow）
工艺流程分析是指系统地对每个工序 操作和步骤进行研究和改进，涉及对各工 序生产能力和均衡程度进行调整，利用可 获得的生产资源来追求最大产出和最低成 本。
第四章生产过程选择及工艺流程设计
工艺流程分析，一般对具有 以下特征的工序进行考察和分 析
¨ 工作条件不一致 ¨ 导致原材料浪费 ¨ 瓶颈状态 ¨ 耗费大量时间 ¨ 需要大量的搬运工作
facilitate low-volume, high-variety production
工艺流程设计
(2) 工艺流程草图的绘制与标注:
工艺流程草图由左至右展开, 设备轮廓线用细实线、物料管线用粗
实线、辅助管线用中实线画出。在图的下方或其他显著位置, 列出
各设备的位号。设备位号由四个单元组成, 分别为由设备分类代号、
设备所在主项的编号、主项内同类设备顺序号、相同设备的( 数量)
尾号组成。
16
(2) 工艺流程草图的绘制与标注:
衬里: 一般在金属容器内壁, 衬以一定厚度的有机或无机材料衬 里, 以隔断介质与金属的接触。有机衬里如橡胶、塑料或其他 有机高聚物, 主要为热固性的树脂; 无机衬里一般为玻璃、瓷砖、 耐腐水泥、辉绿岩板等。
在设备和管道外表面, 因为大气的腐蚀, 尤其在周围环境可能含 有酸性气体时更为严重, 所以外表面都要进行防腐处理。
图样采用展开图形式, 一般以车间为单位进行。按工艺流程顺序, 自左至右依次画出一系列设备的图形, 并配以物料流程线和必要的 标注与说明。在保证图样清晰的原则下, 图形不一定按比例。图纸 规格常采用A2 或A3。长边过长时, 幅面允许加长, 也可分张绘制。
19
(2) 工艺物料流程图的绘制: 1) 设备表示法: a)图形: 设备示意图用细实线画出设备简略外形和内部特征(如塔的 填充物、塔板、搅拌器和加热管等)。目前很多设备的图形已有统 一规定, 其图例可参见表4. 1。 b)标注: 图上应标注设备位号及名称。 ⅰ) 标注的内容: 设备在图上应标注位号和名称, 设备位号在整个系 统内不得重复, 且在所有工艺图上设备位号均须一致。位号组成如 图4. 4 所示。
18
二、工艺流程图的绘制 3. 工艺物料流程图(简图) (1) 工艺物料流程图的内容:
1) 图形: 设备的示意图和流程线。 2) 标注: 设备的位号、名称及特性数据等。 3) 物料平衡表: 物料代号、物料名称、组分、流量、压力、温度状 态及来源去向。 4) 标题栏: 包括图名、图号、设计阶段等。
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物料平衡图、表
（二）物料平衡表 物料平衡表是物料平衡计算的另一种表示 形式．其内容与平衡图相同。 表4-1 **阶段物料衡算表P59
ⅹх阶段物料衡算表
引入物料
序 物 含 号 料 量 名 /% 称 1 合 计
排出物料
物 密 体 序 物 组 物 密 体 料 度 积 号 料 成 料 度 积 量 /kg/ /L 名 /% 量 L /kg 称
（8）硫酸铵耗用量
硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源 用量为酒母量的0.1%
设酒母醪量为m0，则硫酸铵耗用量为：0.1%m0
5.蒸煮醪量的计算
双酶法糖化
间歇（连续）发酵 三塔蒸馏流程 图4-1P61
空气
空压机 过滤器 无菌空气
酵母种
斜面试管 摇床培养 小酒母罐 大酒母罐 酵母罐
薯干片
粉碎机
调浆罐
连续蒸煮器 蒸煮醪 糖化锅 糖化醪 发酵罐
α——淀粉酶
糖化酶
二氧化碳
双酶糖化间歇（连续）发 酵酒精流程示意图
废糟
成熟发酵罐
蒸馏 成品酒精 杂醇油
在物料计算时，计算对象可以是全厂、全车间、某一生 产线、某一产品，在一年或一月或一日或一个班次，也可以 是单位批次的物料数量。 一般新建工厂的工艺设计都是以“班”产量为基准。 例如： 每班耗用原料量(kg／班)＝单位产品耗用原料量 (kg/t)×班产量(t／班)； 每班耗用各种辅料量(kg／班)＝单位产品耗用各种辅 料量(kg／t)×班产量(t／班)； 每班耗用包装容器量(只／班)＝单位产品耗用包装容 器量(只／t)×班产量(t／班)×(1十0.1％损耗)。
物料平衡图、表
物料计算结果表示 （一）物料平衡图
物料平衡图是根据任何一种物料的重量与经过加工处理后
所得的成品及少量损耗之和在数值上是相等的原理来绘制的。 平衡图的内容包括：物料名称、质量、成品质量、物料的 流向、投料顺序等项。 绘制物料平衡图时，实线箭头表示物料主流向，必要时用
细实线表示物料支流向。
（8）酶用量
（10）硫酸用量5kg/t（酒精）
4.原料消耗计算
（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式：
糖化：（C6H10O5）n+nH2O=nC6H12O6
162 18 180
发酵：C6H12O6
180
2C2H5OH+2CO2
46×2 44×2
4.原料消耗计算
（2）生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量：
第四章
物料衡算
工艺计算
质量守恒定律 m=mp+mt
热量衡算
水平衡计算 耗冷量计算
无菌压缩空气量
抽真空量
第一节
物料平衡计算
一、物料衡算的意义
计算物料各组分成分、质量和体积 产品的原料消耗定额、日或年消耗量 成品、副产物、废物等排出量 确定生产设备的容量、个数和主要尺寸 工艺流程草图的设计 水、蒸汽、热量和冷量等平衡计算 劳动定员、生产班次、成本核算依据 革新改造、改进措施、提高效益
由以上两反应式可求得理论上生产1000kg无水 酒精所消耗的淀粉量为：
1000×162/92=1760.9（kg）
生产1000kg国标燃料酒精99.5%（体积分数） 相当于99.18%（质量分数）的理论淀粉消耗量： 表6 P365
1760.9 × 99.18%=1746.5 （kg）
生产过程各阶段淀粉损失P62
生产过程
损失原因
淀粉损失（%） 备注
原料处理
粉尘损失
淀粉残留及糖分 破坏 发酵残糖 巴斯德效应 酒汽自然蒸发与 被CO2带走 废糟带走等
脱水
0.4
0.40 1.30 4.00 0.30 1.60
加酒精捕集器
蒸煮 发酵 发酵 发酵 蒸馏 脱水
1.0
总计9.0%
（3）生产1000kg燃料酒精实际淀粉耗量 假定发酵系统设有酒精捕集器，则淀粉总 损失率为9.0%。故生产1000kg食用酒精淀 粉量为： 1746.5/（100%-9.0%）=1919.2（kg） 淀粉出酒率：1000÷1919.2=52.1%
3.工艺技术指标及基础数据
（1）生产规模：100000t/a酒精。 （2）生产方法：双酶糖化、间歇发酵、三塔蒸馏 （3）生产天数：每年300天 （4）日产量：334t （5）年产量：100200t
（6）产品质量：国标99.5%（V/V） （7）主要原料：薯干含淀粉68%，水分13%
α—淀粉酶：8u/g原料 糖化酶：100u/g原料 （9)硫酸铵用量8kgg原料。
2822.4×8/20000=1.129（kg）
（7）糖化酶耗量
若所用糖化酶活力为100 000u/g，使用 量为100u/g原料，则糖化酶消耗量为：
2822.4×100/100000=2.82（kg） 此外，酒母糖化酶用量按200u/g（原料） 计，且酒母用量为10%，则用酶量为： 2822.4×10%×70%×200/105=0.395 （kg） 式中70%为酒母的糖化液占70%，其余为 稀释水与糖化剂。 糖化酶用量： 2.82+0.395=3.215（kg）
二、物料计算的方法和步骤
1.弄清题意和计算的目的要求 2.绘出物料衡算流程示意图 3.写出生物反应方程式 4.收集设计基础数据和有关物化常数 5.确定工艺指标及消耗额等P59-60 6.选定计算基准 7.物料衡算 8.校核与整理计算结果，列出物料衡算表 9.绘出物料流程图
二、物料计算的方法和步骤
合 计
三、计算实例（一）
10000t/a燃料酒精厂全厂总物料衡算
1.全厂物料衡算主要内容
（1）原料消耗的计算 主要原料：薯干 其他原料：淀粉酶、糖化酶、硫酸、硫酸铵等。 （2）中间产品
蒸煮醪、糖化醪、酵母醪、发酵醪量等。
（3）成品、副产品以及废气、废水、废渣 酒精、杂醇油、二氧化碳和废糟。
2.工艺流程示意图
（4）生产1000kg酒精薯干原料消耗量 根据基础数据，薯干原料含淀粉65%，故1t 酒精耗薯干量为： 1919.2÷68%=2822.4（ kg ） 若液体曲（含淀粉量m1）为糖化剂，则故 1t酒精耗薯干量为： （1919.2-m1）÷68%=？？？（ kg ）
（5） α—淀粉酶消耗量
应用酶活力为20000u/g的α—淀粉酶使 淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗。 α—淀粉酶用量按8u/g原料计算。 用酶量为：