第十九章工藝衡算

第四章

工藝衡算第一節(jié)

物料衡算一、物料衡算的意義發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)中的物料衡算是對(duì)整個(gè)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(jì)算，可以確定各種主要物料的需要量、采購(gòu)運(yùn)輸量和倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存量，并對(duì)生產(chǎn)過程所需設(shè)備和勞動(dòng)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(jìn)行的，即凡引入某一系統(tǒng)或設(shè)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(gè)運(yùn)算法則，既適用于每一個(gè)單元操作過程，也適合于整個(gè)生產(chǎn)過程，既可進(jìn)行總物料衡算，也可對(duì)混合物中某—組分作部分物料衡算。一、物料衡算的意義工廠設(shè)計(jì)進(jìn)行物料衡算時(shí)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。二、物料衡算的步驟各類型發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)中，其物料衡算各有特點(diǎn)，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(jìn)行：(1)弄清題意，并充分了解具體項(xiàng)目對(duì)物料衡算的要求。(2)畫出物料衡算流程示意圖。對(duì)規(guī)定物料衡算的系統(tǒng)應(yīng)繪出物料流程示意圖，并用箭頭標(biāo)示各股物料的進(jìn)出方向、數(shù)量、組成，以及溫度和壓力等條件，并用恰當(dāng)符號(hào)標(biāo)明待求的未知量。

二、物料衡算的步驟(3)收集有關(guān)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)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(biāo)及消耗定額等。設(shè)計(jì)所用的工藝指標(biāo)，原材料清耗定額及其他經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可根據(jù)所用的生產(chǎn)方法、工藝流程和設(shè)備，對(duì)照同類型生產(chǎn)工廠的實(shí)際水平來確定，這必須是先進(jìn)而又可行的，它是衡量設(shè)計(jì)水平高低的標(biāo)志。二、物料衡算的步驟(5)選定計(jì)算基準(zhǔn)。計(jì)算基準(zhǔn)是工藝計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)，選擇正確能使計(jì)算結(jié)果合理，而且可使計(jì)算大為簡(jiǎn)化。在工業(yè)生產(chǎn)上，常用的基準(zhǔn)有：以單位時(shí)間產(chǎn)品量或單位時(shí)間原料量作為計(jì)算基準(zhǔn)，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(jì)算基準(zhǔn)，以加入設(shè)備的一批次物料量為計(jì)算基準(zhǔn)。二、物料衡算的步驟(6)計(jì)算。由已知數(shù)據(jù)進(jìn)行物料銜算。根據(jù)物料衡算式和待求項(xiàng)的數(shù)目列出數(shù)學(xué)關(guān)系式。關(guān)系式數(shù)目應(yīng)等于未知項(xiàng)數(shù)目，當(dāng)關(guān)系式數(shù)目少于未知項(xiàng)數(shù)時(shí)，可用試差法求解。二、物料衡算的步驟(7)整理計(jì)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(jiǎn)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(duì)所設(shè)計(jì)的工廠、車間或工段的生產(chǎn)狀況進(jìn)行分析，也可為確定實(shí)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(jìn)生產(chǎn)提供依據(jù)。三、計(jì)計(jì)算實(shí)實(shí)例(一)6000t／a味精工工廠發(fā)發(fā)酵車車間的的物料料衡算算1．味味精發(fā)發(fā)酵工工藝流流程示示意圖圖味精發(fā)發(fā)酵采采用淀淀粉原原料，，雙酶酶法或或水解解法制制糖，，中糖糖發(fā)酵酵，一一次等等電點(diǎn)點(diǎn)提取取的工工藝，，其工工藝流流程示示意圖圖如圖圖4——l所示。。2．工工藝技技術(shù)指指標(biāo)及及基礎(chǔ)礎(chǔ)數(shù)據(jù)據(jù)(1)主要要技術(shù)術(shù)指標(biāo)標(biāo)如如表表4——l所示。。(2)主要要原材材料質(zhì)質(zhì)量指指標(biāo)淀淀粉原原料中中淀粉粉含量量為80％％，含含水14％％。(3)二級(jí)級(jí)種子子培養(yǎng)養(yǎng)基(g/L)配方如如下。。3．味味精發(fā)發(fā)酵車車間的的物料料衡算算以生產(chǎn)產(chǎn)1000kg純度100％的的味精精，需需耗用用的原原輔材材料及及其他他物料料量為為例。。(1)發(fā)酵酵液量量4．6000t／a味精廠廠發(fā)酵酵車間間的物物料衡衡算表表由上述述生產(chǎn)產(chǎn)1000kg味精(100％％純度度)的的物料料衡算算結(jié)果果，可可求得得6000t／a味精廠廠發(fā)酵酵車間間的物物料平平衡計(jì)計(jì)算，，具體體計(jì)算算結(jié)果果如表表4——2。。第二節(jié)節(jié)熱熱量量衡算算一、熱熱量衡衡算的的意義義熱量衡衡算的的目的的是在在于定定量研研究生生產(chǎn)，，為過過程設(shè)設(shè)計(jì)和和操作作最佳佳化提提供依依據(jù)。。(1)通過過對(duì)發(fā)發(fā)酵過過程的的熱量量衡算算，計(jì)計(jì)算生生產(chǎn)過過程能能耗定定額指指標(biāo)。。應(yīng)用用蒸汽汽等能能量消消耗的的指標(biāo)標(biāo)，可可對(duì)工工藝設(shè)設(shè)計(jì)的的多種種方案案進(jìn)行行比較較，選選定先先進(jìn)的的生產(chǎn)產(chǎn)工藝藝；或或?qū)σ岩淹懂a(chǎn)產(chǎn)的生生產(chǎn)系系統(tǒng)提提出改改造或或革新新方案案，根根據(jù)少少產(chǎn)過過程的的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，分分析過過程的的合理理性和和先進(jìn)進(jìn)什，，并找找出生生產(chǎn)上上存在在的問問題。。一、熱熱量衡衡算的的意義義(2)熱量量衡算算的數(shù)數(shù)據(jù)是是設(shè)備備類型型選擇擇及確確定其其尺寸寸和臺(tái)臺(tái)數(shù)的的依據(jù)據(jù)。(3)熱量量衡算算是組組織管管理生生產(chǎn)，，進(jìn)行行經(jīng)濟(jì)濟(jì)核算算和實(shí)實(shí)行最最優(yōu)化化的基基礎(chǔ)。。熱量量衡算算的結(jié)結(jié)果有有助于于工藝藝流程程和設(shè)設(shè)備的的改進(jìn)進(jìn)，達(dá)達(dá)到節(jié)節(jié)約能能源、、降低低生產(chǎn)產(chǎn)成本本的目目的。。二、熱熱量衡衡算的的步驟驟對(duì)工廠廠的熱熱量街街算，，一般般都把把整個(gè)個(gè)生產(chǎn)產(chǎn)流程程分開開逐個(gè)個(gè)計(jì)算算，以以便簡(jiǎn)簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算過過程，，有利利于指指導(dǎo)工工作和和進(jìn)行行生產(chǎn)產(chǎn)控制制。通通常按按下列列步驟驟進(jìn)行行：(1)畫出出單元元設(shè)備備的物物料流流向和和變化化示意意圖。。二、熱熱量衡衡算的的步驟驟二、熱熱量衡衡算的的步驟驟(3)合理理確定定計(jì)算算基準(zhǔn)準(zhǔn)。取不同同的基基準(zhǔn)溫溫度，，計(jì)算算出的的數(shù)據(jù)據(jù)就不不同；；一一般選選擇——個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)溫溫度，，而且且每一一物料料的進(jìn)進(jìn)出口口基堆堆必須須一致致。通通常取取0℃℃為基基準(zhǔn)溫溫度進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，這樣樣可以以簡(jiǎn)化化計(jì)算算。基準(zhǔn)也也可視視計(jì)算算需要要任意意確定定，主主要考考慮盡盡量減減少計(jì)計(jì)算工工作量量而選選擇恰恰當(dāng)?shù)牡幕讯选＠缈煽砂?00kg或1000kg原料，，單位位時(shí)間間、每每批進(jìn)進(jìn)料量量等為為基準(zhǔn)準(zhǔn)。二、熱熱量衡衡算的的步驟驟(4)收集集數(shù)據(jù)據(jù)。主要收收集已已知物物理量量，工工藝條條件和和有關(guān)關(guān)物性性的數(shù)數(shù)據(jù)等等，這這些可可以從從專門門的手手冊(cè)中中查閱閱，或或依工工廠的的實(shí)際際數(shù)據(jù)據(jù)選定定。(5)熱量量計(jì)算算。具體計(jì)計(jì)算熱熱量應(yīng)應(yīng)運(yùn)用用的公公式和和程序序，可可參閱閱物理理化學(xué)學(xué)的化化學(xué)反反應(yīng)熱熱計(jì)算算及化化工原原理的的傳熱熱計(jì)算算等相相關(guān)內(nèi)內(nèi)容。。二、熱熱量衡衡算的的步驟驟(6)計(jì)算算設(shè)備備熱負(fù)負(fù)荷與與冷卻卻劑消消耗量量。(7)將熱熱量衡衡算結(jié)結(jié)果匯匯總，，列成成表格格，對(duì)對(duì)衡算算結(jié)果果進(jìn)行行檢查查和分分析。。三、計(jì)計(jì)算實(shí)實(shí)例30000t／a啤酒廠廠糖化化車間間熱量量衡算算下面就就以二二次煮煮出糖糖化法法的糖糖化工工藝為為基準(zhǔn)準(zhǔn)來進(jìn)進(jìn)行糖糖化車車間的的熱量量衡算算。其其工藝藝流程程示意意圖如如圖4—6所示示，其其中的的投料料量為為糖化化一次次的用用料量量。三、計(jì)算算實(shí)例第三節(jié)供供水衡衡算一、概述述發(fā)酵工廠廠生產(chǎn)工工藝過程程需要大大量生產(chǎn)產(chǎn)用水，，設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)設(shè)置置多大的的給水能能力，要要通過計(jì)計(jì)算確定定。習(xí)慣慣上采用用“單位位產(chǎn)品耗耗水量定定額”來來估算生生產(chǎn)車間間的用水水量。但但對(duì)同一一產(chǎn)品而而言，其其單位產(chǎn)產(chǎn)品的耗耗水量因因地區(qū)不不同，原原料情況況差異，，工藝條條件不同同以及設(shè)設(shè)備條件件、生產(chǎn)產(chǎn)能力、、管理水水平。工人素質(zhì)質(zhì)實(shí)際情情況的不不同而有有較大幅幅度的變變化，因因此，此此法只是是較粗略略的計(jì)算算。一、概述述為了使生生產(chǎn)車間間用水量量能合理理控制，，節(jié)約用用水，可可按工藝藝流程的的各個(gè)工工序逐個(gè)個(gè)進(jìn)行計(jì)計(jì)算、通通過給水水平衡可可為輸水水管徑和和水泵的的選用提提供依據(jù)據(jù)。對(duì)于發(fā)酵酵工廠設(shè)設(shè)計(jì)，水水的平衡衡計(jì)算是是十分重重要的設(shè)設(shè)計(jì)步驟驟。因?yàn)闉樗馑闼?、熱量量衡算等等工藝?jì)計(jì)算以及及設(shè)備的的計(jì)算與與選型、、產(chǎn)品成成本、技技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)等之間間均有密密切關(guān)