第四章工艺计算

6.选定计算基准 在工业上，常用的基准有以下三种： （1）以单位时间产品量或单位时间原料量作为计
算基准。这类基准适用于连续操作过程及设备的 计算。 （2）以单位质量、单位体积或单位物质的量的产 品或原料为计算基准。对于固体或液体常用单位 质量（t或kg），对于气体常用体积或物质的量 （L,m3或mol），热量一般以焦耳为单位(J)。 （3）以加入设备的一批物料量为计算基准。如啤 酒生产，味精、酶制剂、柠檬酸生产，均可以投 入糖化锅、发酵罐的每批次物料量为计算基准。
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）
三、计算实例
（一）100 000t/a淀粉原料燃料酒精厂全厂总物 料衡算
1.全厂物料衡算主要内容
生产过程全厂总物料衡算，主要有：
（1）原料消耗的计算 主要原料为薯干，其他 原料有淀粉酶、糖化酶、硫酸、硫酸铵等。
（2）中间产品蒸煮醪、酒母醪、发酵醪量等。 （3）成品、副产品以及废气、废水、废渣即酒精、
杂醇油、二氧化碳和废糟等。
2.工艺流 程示意图 －工艺采 用双酶法 糖化、间 歇（连续） 发酵和三 塔蒸馏流 程，如图4 －1。
(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。
7.由已知数据，根据上述（4－1）式进行 物料衡算
此物料衡算式既适用整个生产过程，也适 用于某一工序和设备；既可进行总物料衡 算，也可对其中某一组分进行衡算。
根据物料衡算式和待求项的数目列出数学 关联式，关联式数目应等于未知项数目。 当关联式数目小于未知项数时，可用试差 法求解。
8.校核与整理计算结果，列出物料衡算表
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1000kg（或kL）成品或半成品的 原材料消Fra Baidu bibliotek定额及原料总回收率。
（2）生产1000kg(或kL)成品所产生的排出 物，包括副产物、废水、废气、废渣等。
（3）生产1000kg(或kL)成品的水、蒸汽、 空气及冷量等消耗定等。
（二）主要技术经济指标内容
通常，生产企业主要技术经济指标包含下 述各项内容：
10.总投资（万元） （1）设备价值 （2）材料费 （3）运杂费 （4）建筑工程费 （5）工资 （6）其他
11．劳动生产率 （1）生产人员 （2）商品产值（万元） （3）全员劳动生产率[万元/(人·a) ] （4）工人实物劳动生产率[t/(人·a)］
12.单位成本（元/t） 13.利润 （1）单位产品利润（元/t） （2）总利润（万元/a） 14.投资回收年限（a） 15.全厂设备总质量（t） 16.全厂主要管件、管材总质量（t） 17.钢铁、水泥、木材单耗
何种计算方法。例如，要作一个生产过程设计， 当然就要对整个过程和其中的每一个设备作详细 的物料平衡和能量平衡计算，计算项目要全面、 细致，以便为后一步设备设计提供可靠依据。而 当设计计算只是为了求取某个单项指标时，则可 简化步骤，用简便可行的方法，直接求解。
2.绘出物料衡算流程示意图
为了使研究的问题形象化和具体化，使计算的 目的正确、明了，通常使用框图和线条图显示所 研究的系统。图形表达方式宜简单，但代表的内 容应准确、详细。主要物料（原料或主产品）和 辅助物料（辅助原料或副产品）都应在图上表示 清楚，并尽可能标出各物料的流量、组成、温度 和压力等参数，不得有错漏，故必须反复核对。
9.绘出物料流程图
二、主要技术经济指标的确定
（一）技术经济指标确定的意义
建厂的基本目的是生产目的产物和获取利 润，而技术经济指标则是衡量工厂设计的 合理性和先进性的主要依据。先进的、合 理的技术经济指标是工厂生产成功的基础。
物料衡算和能量衡算是确定生产过程技术经济指 标的关键数据。通过生产全过程总物料衡算、能 量衡算和各阶段的物料衡算、能量衡算，就可以 求出：
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：
m＝mp＋mt （4－1）
根据物料衡算结果，可进一步完成下列的 设计：
（1）确定生产设备的容量、个数和主 要尺寸。
（2）工艺流程草图的设计。
（3）水、蒸汽、热量、冷量等平衡计 算。
（二）物料衡算的方法和步骤 对于较复杂的物料平衡计算，通常可按下述方法
和步骤进行： 1.弄清题意和计算的目的要求 要充分了解物料衡算的目的要求，从而决定采用