第四章 工艺流程设计

二、发酵工厂工艺设计的主要内容

发酵工厂工艺设计大致包括工艺 流程设计和车间布置设计两个 主要内容，它们决定着车间的功 能和生产合理与否。决定工厂的 工艺计算、车间组成、生产设备 及其布置的关键步骤。一般工艺 流程设计开始在先，车间布置设 计是在工艺流程设计的基础上进 行的。



（一）产品方案的确定；（全年要生产的 产品品种和各产品的数量、规格标准、产 期、生产班次等的计划。） （二）主要产品及综合利用产品的工艺流 程确定； （三）物料衡算； （四）生产车间设备生产能力计算和设备 选型；


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；

它通常在图纸中出现，是我们工艺人员必 须掌握和在设计中要绘制的图纸之一。生 产工艺设备流程图进一步可根据它是不是 带有控制点而分为一般的生产工艺物料流 程图及带控制点的工艺流程图。关于控制 点在设备流程图上怎样表示，我们将在流 程图要点中详细介绍。
（一）分类

1.工艺流程示意图：配合可行性 论证中对设计方案的论证要求， 粗线条地勾划并作出工艺流程设 想的示意图。该图要能定性地标 出物料由原料转变成为成品的路 线，以及采用的各设备，物料流 向用箭头表示，设备用方块图表 示。



3.尽量减少三废排放量，有完善的三废治理 措施，以减少或消除对环境的污染，并做 好三废的回收和综合利用。 4.确保安全生产，以保证人身和设备安全。 5.生产过程中尽量采用机械化和自动化，实 现稳产、高产。



5.非定型产品的工艺路线，要待成熟以后方 可采用； 6.新产品的加工路线，必需经过中试放大， 确认能够符合大批量生产的要求，方可用 于设计中； 7.对于改进后的新工艺，必需经过鉴定认可 后，方可用于设计中。

2.工艺流程草图：在进行物料计算、设备计算与 选型以后，即可做出工艺流程草图，该图除表明 物料流向，设备的名称及特性，数量之外，与示 意图不同的是图中设备要用轮廓图形来表示，一 般从左到右按工艺过程逐个绘制。 3.正式工艺流程图；待设备设计全部完成后，再 修改，充实工艺流程草图。根据流程草图和设备 设计进行车间布置设计，根据车间布置图再来修 改工艺流程草图，最后得出生产工艺流程图。



① 先将各层地平线用细双线条画 出，并注上标高； ②将设备示意图按厂房内布置的相 对高度用细实线画上，而平面位置 采用由左向右展开式。设备之间留 有一定的间隔距离； ③将物料流程管线用粗实线画出， 用箭头表明流向； ④将其它管线（水、汽、真空、压 缩空气等动力管线）用细实线画出， 并标出流向； ⑤画出设备和管道上必要的附件、
第三节 主要产品的工艺流程设计与 确定


一、工艺路线的选择
选择工艺路线就是选择生产方法，它 是决定设计质量的关键。因为不同的 方案，即使原料相同，如果所确定的 工艺路线和加工条件不同，它们所代 表的技术水平不同，那么所生产出的 产品质量都将有很大差别。 当产品方案得以确定以后，就可以进 一步着手各主要产品（包括综合利用 产品）的工艺流程的设计工作。
Байду номын сангаас
（二）工艺流程图设计步骤：
搜集资料，调查研究
落实设备
画工艺流程图
3.全面对比


1、 搜集资料调查研究
（1）技术路线特点，工艺参数。 （2）原材料及公用工程单耗， 产品的质量。 （3）三废治理。 （4）各种技术路线的发展情况 与动向等。




2、 落实设备
（1）研究各技术路线设备情况。 （2）分清设备供货类型。 ①国产 ②引进 ③重新设计





生产工艺流程示意图一般由下列三部分组 成： （1）物料流程； （2）图例； （3）设备一览表。


物料流程包括：
① 设备示意图，由于未进行物料计算与设 备设计，只要绘出大致的设备几何形状， 甚至方块图也行，设备的相对高低位置也 不要求准确； ②设备流程号； ③物料的全部及溶剂、蒸汽、水、真空等 部分管线及流向箭头； ④必要的文字注解。
二、工艺流程图的绘制



工艺流程一般有两种表示方法：一种 是用框图的形式表示，另一种是所谓 的生产工艺流程图的形式。 框图的优点是步骤明确、易懂，能 清晰显现工艺的原理，但缺点是不详 细，一般多在科技论文叙述中予以采 用。 工艺的设备流程图是一种直观性的表 示方式，它以形象的图形、符号、代 号表示发酵加工设备、输送路线、控 制仪表等、借以表达发酵生产过程和 物料流向。


生产工艺流程草图由五部分组成：
（1）物料流程； （2）图例； （3）设备一览表； （4）图鉴； （5）图框。


生产工艺流程草图的各部分的内容和流程 示意图中相应的组成部分的内容是不同的。 前者是定性的，而后者是定量的。流程草 图中各部分的具体要求分述如下：



（1）物料流程
物料流程要求包括： ①厂房各层地平线及标高；


在工艺流程图和后面还要讲述的 车间设备工艺布置中控制点的表 示用下述的一些图形符号及标注 方法去表示，用不着直接画仪表 或仪器的实际外形进行示意。 表示控制点的图形符号是一个细 实线园圈，只要在这个圆中标写 出所要监测的参量代号、仪表的 编号及仪表的功能代号。就大体 可以对仪表有一个基本的了解。
设备分类 代号 B 反应器、 F 转化器 换热器类 H 工业炉类 L 泵类 设备分类 代 号 贮罐（槽） R 提升、输送 Q 设备 T 塔 器 压缩机、风 J 机



ii带控制点工艺流程图，要标明有 关控制点。 控制点就是生产线上用来监测或 同时可控制工艺条件参数的仪器 或仪表的安装测控位置。 控制点分为单纯监测和具有监测 调节双重作用两种形式。



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。






⑥标上设备流程号和辅助线； i（图中设备除画出其轮廓图形外，还需对每一 台设备按类别编出位号和名称标柱在其图形附 近。 例如：B— 201 a~b（见书274页~275页） 同样设备的分序号 设备序号 工段（或车间分区）序号 设备的分类序号（可用大写拼 音字母表示）见下表
部分设备分类代号表示
（三）工艺流程图的设计
（三）工艺流程图的设计

1.生产工艺流程示意图——在物
料衡算前进行，定性地表明原料变成 产品的路线和顺序，以及应用的各种 化工单元过程及设备。在设计工艺流 程示意图时，首先要清楚原料变成产 品要经过哪些单元操作，其次要确定 采用何种操作方式—连续或间歇。它 可以用简单的设备流程图来表示。甚 至可以用文字示意图表达。 在设计流程示意图时，力求在主要线 路上做到技术先进，经济合理。


第一阶段设备设计完成后，即开展工艺流 程草图的设计，并进行第二阶段设备设计 与水、电、汽等能量计算。第二阶段的设 备设计主要解决生物反应过程和化工单元 操作的技术问题，如过滤面积、传热面积 等，对专业设备和通用设备进行设计或选 型。至此，所有设备的规格、型号、尺寸、 台数等均已求出，据此对工艺流程草图进 行修改和充实，并进行初步平面布置。
第四章
工艺设计流程
第一节 概述


一、概述
按设计任务的职责范围将工厂设计分 为“工艺设计”及“非工艺设计”之 惯例。 工艺设计就是按工艺过程的要求进行 的设计工作。工艺设计事实上就是生 产车间的工艺设计问题，而工艺设计 的所有工作都应由发酵工程专业的技 术人员去承担完成。


而非工艺设计，一句话它是除工艺设计任 务以外关于其他公用系统或设施的全部设 计工作。例如：给排水、供电和仪表、制 冷、通风、供暖、环境保护等等即属于其 范畴，以上这些非工艺工程进一步还需要 不同的专业工种技术人员承担。



（一）工艺流程和工艺流程设计：
1.工艺流程：就是各种产品生产所采用的方 法、步骤和途径及其各环节必需的技术参 数。 2.工艺流程设计：是确定生产过程的具体内 容、顺序和组合方式，并最后以工艺流程 图的形式表示出整个生产过程的全貌。



（二）工艺路线选择的原则和要求
1.保证产品质量符合国家标准,外销产品还 必须满足销售地区的质量要求. 2.尽量用成熟、可靠、先进的的技术和设备。 努力提高原料利用率、劳动生产率，降低 生产成本，使工厂建成后能迅速投产，在 短期内达到设计生产能力和产品质量要求， 并做到生产稳定、安全、可靠。


五个平衡为：
1.产品产量与原料供应量应平衡； 2.生产季节性与劳动力应平衡； 3.生产班次要平衡； 4.设备生产能力要平衡； 5.水、电、汽负荷要平衡。




二、制定产品方案的步骤




制定产品方案首先应根据设计任 务书的要求 1.确定产品的种类及包装规格；、 2.根据设计规模，市场情况，确 定各种产品在总产量中所占比例 及产量； 3.原料的选择要仔细考虑.
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。



（7）设备平衡情况的比较； （8）水、电、汽耗量的比较； （9）组织生产难易情况的比较； （10）基建投资的比较； （11）社会效益的比较； （12）经济效益（利税元/年）的比较； （13）结论。

6.产品方案表达，可以是文字叙述的方式， 也可以用图表表达的形式。两相比，图表 的形式较明确、清晰，也能较容易地发现 方案安排中的疏漏和问题，特别对检查生 产的衔接和均衡，计算每天劳动力所需要 量的变化等尤为方便。




②设备示意图（设备外形尺寸须 按比例画，（尺寸大小应适当相 称且大致形似，还要画出设备各 管口等）； ③设备流程号； ④画出设备的物料及水、汽、真 空、压缩空气、冷凝剂等管线和 流动方向； ⑤管线上主要的阀门等； ⑥必要设备及管道上的附件，如 阻火器、管道过滤器、冷凝水排



⑦必要的计量——控制仪表，如 转子流量计、玻璃计量管、压力 表、真空表、温度计等； ⑧必要的文字注解，如废水的下 水道、废料、废气及半成品、副 产品的去向等。 物料流程的比例一般采用1：100。 如设备过小或过大，则比例相应 采用1：50或1：200。物料流程 的画法是采用由左至右展开式， 其步骤如下：
（五）生产过程蒸汽用量及耗水量的估算； （六）生产车间设备的工艺布置； （七）管路设计 (八）向非工艺设计提出的要求和提供的技 术参数： 1.工艺对全厂总平面布置中建筑物相对位置 的要求； 2.工艺对车间建筑在土建、采光、通风及卫 生方面的要求；




3.生产车间水、电、汽、冷的消耗量计算； 4.生产工艺对用水水质的要求； 5.对三废（废水、废渣、废气）排放的要求； 6.关于各种仓库建筑面积的计算及对仓库在 保温、防潮、防鼠、防虫等方面的特殊要 求。 （九）设计文件的编写。




3、 全面比较
（1）几种工艺在国内外采用情况及发展 趋势。 （2）产品质量情况。 （3）生产能力及产品规格。 （4）原材料及能源消耗情况。


（5）建设费用及产品最终成本。 （6）三废的产生和治理情况。 生产工艺流程示意图→物料平衡计算→设 备设计及计算→设备选型→绘制工艺流程 草图→车间布置设计→草图的修改和完整 →正式绘制生产工艺流程图。