工藝衡算培訓教材課件

第四章

工藝衡算第四章

工藝衡算1第一節(jié)

物料衡算第一節(jié)

物料衡算2一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設計中的物料衡算是對整個發(fā)酵生產(chǎn)過程(即由原料至成品)物料變化的汁算。它包括產(chǎn)品的原輔材料、半成品和成品等的平衡計算，可以確定各種主要物料的需要量、采購運輸量和倉庫儲存量，并對生產(chǎn)過程所需設備和勞動定員及包裝材料用量等提供依據(jù)。物料衡算就是我們通常說的“收人＝支出”的關(guān)系。一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設計中的物料衡算是對整個發(fā)3一、物料衡算的意義在發(fā)酵生產(chǎn)中，物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律來進行的，即凡引入某一系統(tǒng)或設備的物料質(zhì)量m，必等于所得到的產(chǎn)物質(zhì)量mp和物料損失量md之和，即m＝mp十md。

這個運算法則，既適用于每一個單元操作過程，也適合于整個生產(chǎn)過程，既可進行總物料衡算，也可對混合物中某—組分作部分物料衡算。一、物料衡算的意義在發(fā)酵生產(chǎn)中，物料衡算是根據(jù)質(zhì)量4一、物料衡算的意義工廠設計進行物料衡算時有兩種情況：一種是在給定生產(chǎn)規(guī)模下，算出生產(chǎn)過程所需要的原料量，以及副產(chǎn)品和“三廢”生成量；另一種是在已知原料量的情況下，算出產(chǎn)品、副產(chǎn)品和“三廢”生成量，從而確定原料消耗定額。一、物料衡算的意義工廠設計進行物料衡算時有兩種情況5二、物料衡算的步驟各類型發(fā)酵工廠設計中，其物料衡算各有特點，要求也不盡相同，但都大同小異，其原理是相同的，通常按下列步驟來進行：(1)弄清題意，并充分了解具體項目對物料衡算的要求。(2)畫出物料衡算流程示意圖。對規(guī)定物料衡算的系統(tǒng)應繪出物料流程示意圖，并用箭頭標示各股物料的進出方向、數(shù)量、組成，以及溫度和壓力等條件，并用恰當符號標明待求的未知量。

二、物料衡算的步驟各類型發(fā)酵工廠設計中，其物料衡算6二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設計基礎數(shù)據(jù)和物化常數(shù)，一般包括生產(chǎn)規(guī)模，年生產(chǎn)天數(shù)，原料、輔料和產(chǎn)品的規(guī)格、組成及質(zhì)量等，以及密度、比熱等物化常數(shù)。(4)確定上藝指標及消耗定額等。設計所用的工藝指標，原材料清耗定額及其他經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可根據(jù)所用的生產(chǎn)方法、工藝流程和設備，對照同類型生產(chǎn)工廠的實際水平來確定，這必須是先進而又可行的，它是衡量設計水平高低的標志。二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設計基礎數(shù)據(jù)和物7二、物料衡算的步驟(5)選定計算基準。計算基準是工藝計算的出發(fā)點，選擇正確能使計算結(jié)果合理，而且可使計算大為簡化。在工業(yè)生產(chǎn)上，常用的基準有：以單位時間產(chǎn)品量或單位時間原料量作為計算基準，以單位質(zhì)量、單位體積或單位物質(zhì)的量的產(chǎn)品或原料量為計算基準，以加入設備的一批次物料量為計算基準。二、物料衡算的步驟(5)選定計算基準。計算基準是工8二、物料衡算的步驟(6)計算。由已知數(shù)據(jù)進行物料銜算。根據(jù)物料衡算式和待求項的數(shù)目列出數(shù)學關(guān)系式。關(guān)系式數(shù)目應等于未知項數(shù)目，當關(guān)系式數(shù)目少于未知項數(shù)時，可用試差法求解。二、物料衡算的步驟(6)計算。由已知數(shù)據(jù)進行物料銜9二、物料衡算的步驟(7)整理計算結(jié)果。將物料衡算的結(jié)果加以整理，列成物料衡算表，或繪制成物料流程圖。物料流程圖是物料衡算結(jié)果的一種簡單表示方法，它能清楚地表示出各種物料在流程中的位置、相互關(guān)系以及物料變化情況等。通過上述物料衡算，可對所設計的工廠、車間或工段的生產(chǎn)狀況進行分析，也可為確定實際生產(chǎn)能力，衡量操作水平，尋找薄弱環(huán)節(jié)，挖掘生產(chǎn)潛力，開展技術(shù)革新，改進生產(chǎn)提供依據(jù)。二、物料衡算的步驟(7)整理計算結(jié)果。將物料衡算的10三、計算實例(一)6000t／a味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算1．味精發(fā)酵工藝流程示意圖味精發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法或水解法制糖，中糖發(fā)酵，一次等電點提取的工藝，其工藝流程示意圖如圖4—l所示。三、計算實例(一)6000t／a味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算112．工藝技術(shù)指標及基礎數(shù)據(jù)(1)主要技術(shù)指標如表4—l所示。(2)主要原材料質(zhì)量指標淀粉原料中淀粉含量為80％，含水14％。(3)二級種子培養(yǎng)基(g/L)配方如下。2．工藝技術(shù)指標及基礎數(shù)據(jù)12工藝衡算培訓教材13工藝衡算培訓教材14工藝衡算培訓教材15工藝衡算培訓教材163．味精發(fā)酵車間的物料衡算以生產(chǎn)1000kg純度100％的味精，需耗用的原輔材料及其他物料量為例。(1)發(fā)酵液量3．味精發(fā)酵車間的物料衡算17工藝衡算培訓教材18工藝衡算培訓教材19工藝衡算培訓教材20工藝衡算培訓教材21工藝衡算培訓教材22工藝衡算培訓教材234．6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表由上述生產(chǎn)1000kg味精(100％純度)的物料衡算結(jié)果，可求得6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料平衡計算，具體計算結(jié)果如表4—2。4．6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表24工藝衡算培訓教材25第二節(jié)

熱量衡算第二節(jié)

熱量衡算26一、熱量衡算的意義熱量衡算的目的是在于定量研究生產(chǎn)，為過程設計和操作最佳化提供依據(jù)。(1)通過對發(fā)酵過程的熱量衡算，計算生產(chǎn)過程能耗定額指標。應用蒸汽等能量消耗的指標，可對工藝設計的多種方案進行比較，選定先進的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)提出改造或革新方案，根據(jù)少產(chǎn)過程的經(jīng)驗，分析過程的合理性和先進什，并找出生產(chǎn)上存在的問題。一、熱量衡算的意義熱量衡算的目的是在于定量研究生產(chǎn)27一、熱量衡算的意義(2)熱量衡算的數(shù)據(jù)是設備類型選擇及確定其尺寸和臺數(shù)的依據(jù)。(3)熱量衡算是組織管理生產(chǎn)，進行經(jīng)濟核算和實行最優(yōu)化的基礎。熱量衡算的結(jié)果有助于工藝流程和設備的改進，達到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。一、熱量衡算的意義(2)熱量衡算的數(shù)據(jù)是設備類型選擇及28二、熱量衡算的步驟對工廠的熱量街算，一般都把整個生產(chǎn)流程分開逐個計算，以便簡化計算過程，有利于指導工作和進行生產(chǎn)控制。通常按下列步驟進行：(1)畫出單元設備的物料流向和變化示意圖。二、熱量衡算的步驟對工廠的熱量街算，一般都把整個生29二、熱量衡算的步驟

二、熱量衡算的步驟30二、熱量衡算的步驟(3)合理確定計算基準。取不同的基準溫度，計算出的數(shù)據(jù)就不同；一般選擇—個設計溫度，而且每一物料的進出口基堆必須一致。通常取0℃為基準溫度進行計算，這樣可以簡化計算。基準也可視計算需要任意確定，主要考慮盡量減少計算工作量而選擇恰當?shù)幕选＠缈砂?00kg或1000kg原料，單位時間、每批進料量等為基準。二、熱量衡算的步驟(3)合理確定計算基準。31二、熱量衡算的步驟(4)收集數(shù)據(jù)。主要收集已知物理量，工藝條件和有關(guān)物性的數(shù)據(jù)等，這些可以從專門的手冊中查閱，或依工廠的實際數(shù)據(jù)選定。(5)熱量計算。具體計算熱量應運用的公式和程序，可參閱物理化學的化學反應熱計算及化工原理的傳熱計算等相關(guān)內(nèi)容。二、熱量衡算的步驟(4)收集數(shù)據(jù)。32二、熱量衡算的步驟(6)計算設備熱負荷與冷卻劑消耗量。(7)將熱量衡算結(jié)果匯總，列成表格，對衡算結(jié)果進行檢查和分析。二、熱量衡算的步驟(6)計算設備熱負荷與冷卻劑消耗量。33三、計算實例30000t／a啤酒廠糖化車間熱量衡算下面就以二次煮出糖化法的糖化工藝為基準來進行糖化車間的熱量衡算。其工藝流程示意圖如圖4—6所示，其中的投料量為糖化一次的用料量。三、計算實例30000t／a啤酒廠糖化車間熱量衡算34三、計算實例三、計算實例35工藝衡算培訓教材36工藝衡算培訓教材37工藝衡算培訓教材38工藝衡算培訓教材39工藝衡算培訓教材40工藝衡算培訓教材41工藝衡算培訓教材42工藝衡算培訓教材43工藝衡算培訓教材44工藝衡算培訓教材45工藝衡算培訓教材46工藝衡算培訓教材47工藝衡算培訓教材48工藝衡算培訓教材49工藝衡算培訓教材50工藝衡算培訓教材51工藝衡算培訓教材52工藝衡算培訓教材53第三節(jié)

供水衡算第三節(jié)

供水衡算54一、概述發(fā)酵工廠生產(chǎn)工藝過程需要大量生產(chǎn)用水，設計時應設置多大的給水能力，要通過計算確定。習慣上采用“單位產(chǎn)品耗水量定額”來估算生產(chǎn)車間的用水量。但對同一產(chǎn)品而言，其單位產(chǎn)品的耗水量因地區(qū)不同，原料情況差異，工藝條件不同以及設備條件、生產(chǎn)能力、管理水平。工人素質(zhì)實際情況的不同而有較大幅度的變化，因此，此法只是較粗略的計算。一、概述發(fā)酵工廠生產(chǎn)工藝過程需要大量生產(chǎn)用水，設計55一、概述為了使生產(chǎn)車間用水量能合理控制，節(jié)約用水，可按工藝流程的各個工序逐個進行計算、通過給水平衡可為輸水管徑和水泵的選用提供依據(jù)。對于發(fā)酵工廠設計，水的平衡計算是十分重要的設計步驟。因為水衡算、熱量衡算等工藝計算以及設備的計算與選型、產(chǎn)品成本、技術(shù)經(jīng)濟等之間均有密切關(guān)系。此外，發(fā)酵生產(chǎn)的廢液排放量也與水的用量密切相關(guān)。一、概述為了使生產(chǎn)車間用水量能合理控制，節(jié)約用水，可56二、計算實例年產(chǎn)5萬噸12。P啤酒用水量計算1．糖化用水量每100kg混合原料糖化用水量420kg，混合原料每次投料量為4947kg，糖化用水時間每次0．5h。二、計算實例年產(chǎn)5萬噸12。P啤酒用水量計算57二、計算實例二、計算實例58二、計算實例二、計算實例59二、計算實例二、計算實例60二、計算實例二、計算實例61二、計算實例二、計算實例62二、計算實例二、計算實例63二、計算實例二、計算實例64演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！65第四章

工藝衡算第四章

工藝衡算66第一節(jié)

物料衡算第一節(jié)

物料衡算67一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設計中的物料衡算是對整個發(fā)酵生產(chǎn)過程(即由原料至成品)物料變化的汁算。它包括產(chǎn)品的原輔材料、半成品和成品等的平衡計算，可以確定各種主要物料的需要量、采購運輸量和倉庫儲存量，并對生產(chǎn)過程所需設備和勞動定員及包裝材料用量等提供依據(jù)。物料衡算就是我們通常說的“收人＝支出”的關(guān)系。一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設計中的物料衡算是對整個發(fā)68一、物料衡算的意義在發(fā)酵生產(chǎn)中，物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守恒定律來進行的，即凡引入某一系統(tǒng)或設備的物料質(zhì)量m，必等于所得到的產(chǎn)物質(zhì)量mp和物料損失量md之和，即m＝mp十md。

這個運算法則，既適用于每一個單元操作過程，也適合于整個生產(chǎn)過程，既可進行總物料衡算，也可對混合物中某—組分作部分物料衡算。一、物料衡算的意義在發(fā)酵生產(chǎn)中，物料衡算是根據(jù)質(zhì)量69一、物料衡算的意義工廠設計進行物料衡算時有兩種情況：一種是在給定生產(chǎn)規(guī)模下，算出生產(chǎn)過程所需要的原料量，以及副產(chǎn)品和“三廢”生成量；另一種是在已知原料量的情況下，算出產(chǎn)品、副產(chǎn)品和“三廢”生成量，從而確定原料消耗定額。一、物料衡算的意義工廠設計進行物料衡算時有兩種情況70二、物料衡算的步驟各類型發(fā)酵工廠設計中，其物料衡算各有特點，要求也不盡相同，但都大同小異，其原理是相同的，通常按下列步驟來進行：(1)弄清題意，并充分了解具體項目對物料衡算的要求。(2)畫出物料衡算流程示意圖。對規(guī)定物料衡算的系統(tǒng)應繪出物料流程示意圖，并用箭頭標示各股物料的進出方向、數(shù)量、組成，以及溫度和壓力等條件，并用恰當符號標明待求的未知量。

二、物料衡算的步驟各類型發(fā)酵工廠設計中，其物料衡算71二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設計基礎數(shù)據(jù)和物化常數(shù)，一般包括生產(chǎn)規(guī)模，年生產(chǎn)天數(shù)，原料、輔料和產(chǎn)品的規(guī)格、組成及質(zhì)量等，以及密度、比熱等物化常數(shù)。(4)確定上藝指標及消耗定額等。設計所用的工藝指標，原材料清耗定額及其他經(jīng)驗數(shù)據(jù)，可根據(jù)所用的生產(chǎn)方法、工藝流程和設備，對照同類型生產(chǎn)工廠的實際水平來確定，這必須是先進而又可行的，它是衡量設計水平高低的標志。二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設計基礎數(shù)據(jù)和物72二、物料衡算的步驟(5)選定計算基準。計算基準是工藝計算的出發(fā)點，選擇正確能使計算結(jié)果合理，而且可使計算大為簡化。在工業(yè)生產(chǎn)上，常用的基準有：以單位時間產(chǎn)品量或單位時間原料量作為計算基準，以單位質(zhì)量、單位體積或單位物質(zhì)的量的產(chǎn)品或原料量為計算基準，以加入設備的一批次物料量為計算基準。二、物料衡算的步驟(5)選定計算基準。計算基準是工73二、物料衡算的步驟(6)計算。由已知數(shù)據(jù)進行物料銜算。根據(jù)物料衡算式和待求項的數(shù)目列出數(shù)學關(guān)系式。關(guān)系式數(shù)目應等于未知項數(shù)目，當關(guān)系式數(shù)目少于未知項數(shù)時，可用試差法求解。二、物料衡算的步驟(6)計算。由已知數(shù)據(jù)進行物料銜74二、物料衡算的步驟(7)整理計算結(jié)果。將物料衡算的結(jié)果加以整理，列成物料衡算表，或繪制成物料流程圖。物料流程圖是物料衡算結(jié)果的一種簡單表示方法，它能清楚地表示出各種物料在流程中的位置、相互關(guān)系以及物料變化情況等。通過上述物料衡算，可對所設計的工廠、車間或工段的生產(chǎn)狀況進行分析，也可為確定實際生產(chǎn)能力，衡量操作水平，尋找薄弱環(huán)節(jié)，挖掘生產(chǎn)潛力，開展技術(shù)革新，改進生產(chǎn)提供依據(jù)。二、物料衡算的步驟(7)整理計算結(jié)果。將物料衡算的75三、計算實例(一)6000t／a味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算1．味精發(fā)酵工藝流程示意圖味精發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法或水解法制糖，中糖發(fā)酵，一次等電點提取的工藝，其工藝流程示意圖如圖4—l所示。三、計算實例(一)6000t／a味精工廠發(fā)酵車間的物料衡算762．工藝技術(shù)指標及基礎數(shù)據(jù)(1)主要技術(shù)指標如表4—l所示。(2)主要原材料質(zhì)量指標淀粉原料中淀粉含量為80％，含水14％。(3)二級種子培養(yǎng)基(g/L)配方如下。2．工藝技術(shù)指標及基礎數(shù)據(jù)77工藝衡算培訓教材78工藝衡算培訓教材79工藝衡算培訓教材80工藝衡算培訓教材813．味精發(fā)酵車間的物料衡算以生產(chǎn)1000kg純度100％的味精，需耗用的原輔材料及其他物料量為例。(1)發(fā)酵液量3．味精發(fā)酵車間的物料衡算82工藝衡算培訓教材83工藝衡算培訓教材84工藝衡算培訓教材85工藝衡算培訓教材86工藝衡算培訓教材87工藝衡算培訓教材884．6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表由上述生產(chǎn)1000kg味精(100％純度)的物料衡算結(jié)果，可求得6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料平衡計算，具體計算結(jié)果如表4—2。4．6000t／a味精廠發(fā)酵車間的物料衡算表89工藝衡算培訓教材90第二節(jié)

熱量衡算第二節(jié)

熱量衡算91一、熱量衡算的意義熱量衡算的目的是在于定量研究生產(chǎn)，為過程設計和操作最佳化提供依據(jù)。(1)通過對發(fā)酵過程的熱量衡算，計算生產(chǎn)過程能耗定額指標。應用蒸汽等能量消耗的指標，可對工藝設計的多種方案進行比較，選定先進的生產(chǎn)工藝；或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)提出改造或革新方案，根據(jù)少產(chǎn)過程的經(jīng)驗，分析過程的合理性和先進什，并找出生產(chǎn)上存在的問題。一、熱量衡算的意義熱量衡算的目的是在于定量研究生產(chǎn)92一、熱量衡算的意義(2)熱量衡算的數(shù)據(jù)是設備類型選擇及確定其尺寸和臺數(shù)的依據(jù)。(3)熱量衡算是組織管理生產(chǎn)，進行經(jīng)濟核算和實行最優(yōu)化的基礎。熱量衡算的結(jié)果有助于工藝流程和設備的改進，達到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。一、熱量衡算的意義(2)熱量衡算的數(shù)據(jù)是設備類型選擇及93二、熱量衡算的步驟對工廠的熱量街算，一般都把整個生產(chǎn)流程分開逐個計算，以便簡化計算過程，有利于指導工作和進行生產(chǎn)控制。通常按下列步驟進行：(1)畫出單元設備的物料流向和變化示意圖。二、熱量衡算的步驟對工廠的熱量街算，一般都把整個生94二、熱量衡算的步驟

二、熱量衡算的步驟95二、熱量衡算的步驟(3)合理確定計算基準。取不同的基準溫度，計算出的數(shù)據(jù)就不同；一般選擇—個設計溫度，而且每一物料的進出口基堆必須一致。通常取0℃為基準溫度進行計算，這樣可以簡化計算?；鶞室部梢曈嬎阈枰我獯_定，主要考慮盡量減少計算工作量而選擇恰當?shù)幕?。例如可?00kg或1000kg原料，單位時間、每批進料量等為基準。二、熱量衡算的步驟(3)合理確定計算基準。96二、熱量衡算的步驟(4)收集數(shù)據(jù)。主要收集已知物理量，工藝條件和有關(guān)物性的數(shù)據(jù)等，這些可以從專門的手冊中查閱，或依工廠的實際數(shù)據(jù)選定。(5)熱量計算。具體計算熱量應運用的公式和程序，可參閱物理化學的化學反應熱計算及化工原理的傳熱計算等相關(guān)內(nèi)容。二、熱量衡算的步驟(4)收集數(shù)據(jù)。97二、熱量衡算的步驟(6)計算設備熱負荷與冷卻劑消耗量。(7)將熱量衡算結(jié)果匯總，列成表格，對衡算結(jié)果進行檢查和分析。二、熱量衡算的步驟(6)計算設備熱負荷與冷卻劑消耗量。98三、計算實例30000t／a啤酒廠糖化車間熱量衡算下面就以二次煮出糖化法的糖化工藝為基準來進行糖化車間的熱量衡算。其工藝流程示意圖如圖4—6所示，其中的投料量為糖化一次的用料量。三、計算實例30000t／a啤酒廠糖化車間熱量衡算99三、計算實例三、計算實例100工藝衡算培訓教材101工藝衡算培訓教材102工藝衡算培訓教材103工藝衡算培訓教材104工藝衡算培訓教材105工藝衡算培訓教材106工藝衡算培訓教材10