化學工藝學概論工藝過程的管理與指標第1頁/共62頁2

1．工藝過程

工藝過程指的是化工原料加工成化工產品的生產程序，該程序由若干工藝車間及其工段、生產崗位組成。確定工藝過程首先應對產品的生產原理有一定的認識。例如化學反應過程，化學反應基礎是實現產品生產的理論依據。對于已經實現了工業化生產的化工產品，在一定的反應條件下，反應已具有可能性和現實意義，再運用物理化學的基本方法來討論過程的反應原理，具有以下實際意義。第2頁/共62頁3①從化學反應平衡條件的分析，了解其平衡產率，即反應進行的最大限度是進行工藝過程經濟分析的基礎之一，并可找到提高實際產率的條件和依據。②研究更優良的催化劑，有選擇地提高主反應的化學反應速率，緩和工藝條件，使反應過程具有更好的經濟價值。③熱力學原理可提供各種物化數據，從而依據反應過程的焓變來判斷過程的能量變化，作出其能量平衡，為合理地使用能量、節約能源提供理論依據。對其他的分離、提純、混料等生產過程，同樣需要分析其過程基本原理來指導生產。第3頁/共62頁4不論生產哪種化工產品，或哪種類型的化工企業，工藝過程討論的內容，一般都要包括下列幾個方面的問題。（1）投料方式指原料的加入和產品的生產過程是采用分批投料的間歇式操作，還是過程穩定的連續式操作。選擇哪種方式的主要根據是生產過程的需要和工藝特點。（2）工藝流程的組織工藝流程是根據產品生產的需要，選擇適宜的化工單元過程和化工單元操作，并按一定順序組合，即用化工管道與管件按流程順序將生產所需的化工設備、控制系統、測量儀表等連接起來，組成了化工生產過程的工藝流程。流程組織是否合理直接關系到是否方便于操作、控制；物料和能量利用是否充分、合理；生產管理所需數據測量是否準確、可靠等。第4頁/共62頁5（3）化工設備的選擇化工設備的類型、規格和臺數都要服從于工藝需要，根據工藝計算結果來確定。設備材質一定要滿足耐腐蝕、不污染物料以及符合強度等方面的要求。（4）操作條件的選擇和控制方案溫度、壓力、物料流量及物料組成等工藝參數對反應過程和精餾、吸收等化工單元操作過程的正常進行與效果都有很大影響，因此，生產上要根據產品的實際影響規律來確定適宜范圍，并擬定控制方案。第5頁/共62頁62．生產輔助部門動力車間動力車間要為化工企業生產系統和生活系統提供所有的公用工程：首先要保證生產和生活用電的供應及用電設備的檢修；其二要根據生產控制的溫度和加熱、蒸發的需要提供熱源（如高壓或低壓蒸汽、燃料油或燃料氣等）；其三要提供降溫用的冷源（如循環冷卻水、低溫水、冷凍鹽水等）；其四提供生產和生活用水（如工藝用的無離子純水、軟水、自來水、深井水）；以及各種氣源（儀表用空氣、壓縮空氣、安全置換用氮氣等）。第6頁/共62頁7機修車間工藝人員對化工設備只負責操作和使用，而機修車間卻要保證所有生產線上的運轉及備用設備隨時處于可正常使用的完好狀態。為此除平時要注意設備運行情況的巡回檢查，作必要的維護保養之外，還要按計劃進行化工設備的大、小修理。儀表車間工藝過程中不論是自動、手動還是電子計算機的控制系統，工藝人員同樣也只是按規定的指標使用儀表來進行操作控制，保證工藝條件穩定在適宜范圍。而儀表系統一旦出現故障，就必須由儀表車間來負責檢修，以保證儀表控制系統的正常運行。儀表人員平時要堅持對儀表運行情況進行巡回檢查，注意維護、保養，避免因儀表故障而出現的生產事故。第7頁/共62頁83．其他管理部門為了使生產系統管理有序，各負其責，化工廠必須設立一些擔負各種專門職能的管理部門來完成一些組織管理工作，其中主要部門如下。生產技術部門負責全廠生產的組織、計劃、管理，一般下設調度室來協調全廠生產及其他部門的關系，保證生產正常進行。并設有工藝技術組負責全廠的工藝技術管理工作，定期作出全廠的物料平衡及工藝核算。質量檢查部門負責全廠原料、中間產品、目的產品中重要項目的質量分析，提供實驗結果作為調整工藝參數的依據及產品出廠的質量指標。第8頁/共62頁9機械動力部門

負責全廠化工機器、化工設備的統一管理，建立設備及其運轉情況的檔案，定期提出設備維修及舊設備更新計劃。安全部門負責貫徹執行安全管理規程，進行日常的安全巡回檢查，及時發現不安全隱患，并協同有關部門采取措施，杜絕事故的發生，保證安全生產。還要負責對全廠職工、新職工及一切進入生產現場的人員進行安全教育。環境保護部門負責監測生產過程排放的所有廢料必須符合國家規定的“三廢”排放標準。同時要監督和組織有關部門重視物料的回收和綜合利用，治理污染，化害為利，保護環境，造福人類。第9頁/共62頁10供應及銷售部門

負責全廠所有原材料的采購以及產品和副產品的銷售，必要時還要配合有關部門做好市場調查及技術服務，為產品的推廣應用做好宣傳工作。綜上所述，化工工藝技術人員在化工廠的生產組織管理中占據了主導地位，起到了決定性作用。生產一線工藝車間的主任、工段長、技術組的技術管理、核算、改造、安全等工作均由工藝技術人員來承擔；生產技術，安全、環保部門及部分銷售的技術服務等管理科室更是需要有經驗的工藝技術人員；開發新產品的試驗、改造設計等工作仍然要由工藝人員來完成。所以，化工廠需要大量有真才實學、有實踐經驗又具有良好職業道德的工藝技術人員來組織和實施工藝過程的管理工作。第10頁/共62頁11二、化工生產管理與工藝管理化工生產管理是化工企業管理的重要組成部分，是對化工企業日常生產技術活動實施計劃、組織和控制，是與產品制造密切相關的各項管理工作的總稱。具體地說，生產管理就是指企業內部產品制造過程的組織管理工作，是以實現產品的產量和進度為目標的管理。其內容是生產計劃和生產作業計劃的安排，生產控制和調度等日常管理工作。從廣義上講，生產管理還應包括生產技術管理，內容之一是要根據用戶要求和企業水平，規定產品生產的品種、產量、質量、進度、消耗等技術經濟指標；之二是制定有關原料、材料、燃料和動力、設備和裝置、儀器儀表、測試手段、工藝規程等技術要求及其有關的標準。化工過程的工藝管理工作是指化工企業日常活動中的工藝組織管理工作。工藝管理是生產技術管理的一部分，其任務是穩定工藝操作指標，力求將新技術應用于化工過程，實現化工過程最優化。化工生產過程的工藝管理工作主要由工廠的生產、技術部門和各工藝生產車間的工藝技術人員來實施完成。第11頁/共62頁12三、工藝管理的內容工藝管理的內容有兩個：一是貫徹工藝文件，進行遵守工藝紀律的宣傳教育和監督檢查；二是對產品的生產工藝進行整頓和改造。第12頁/共62頁131．工藝文件的貫徹和執行工藝管理應貫徹實施的工藝文件包括：生產工藝技術規程、安全技術規程、崗位操作法、生產控制分析化驗規程、操作事故管理制度、工藝管理制度等。各項工藝文件中，生產工藝技術規程是重點和核心，其余各項工藝文件都要依據生產工藝技術規程來制定，它也是各級生產指揮人員、技術人員和工人實施生產共同的技術依據。生產工藝技術規程是用文字、表格和圖示等將產品、原料、工藝過程、化工設備、工藝指標、安全技術要求等主要內容給以具體的規定和說明，是一項綜合性的技術文件，對本企業具有法規作用。每一個企業，每一種產品都應當制定相應的生產工藝技術規程。第13頁/共62頁14化工生產過程的特點之一是要有嚴格的安全生產制度。安全技術規程是根據產品生產過程中所涉及物料的易燃、易爆、毒性等性質以及生產過程中的不安全因素，對有關物料的儲存、運輸、使用，生產過程中的電氣、儀表、設備應有的安全裝置、現場人員應具備的安全措施等作出的嚴格規定，用以確保安全生產。崗位操作法是根據目的產品生產過程的工藝原理、工藝控制指標和實際生產經驗總結編制而成的。其中對工藝生產過程的開、停車步驟、維持正常生產的方法以及工藝流程中每一個設備、每一項操作都要結合本崗位配管流程圖明確規定具體的操作步驟和要領。對生產過程可能出現的事故隱患、原因、處理方法要一一列舉分析。工藝操作人員應嚴格按照崗位操作法進行操作，確保安全。正常地完成生產任務。第14頁/共62頁15生產控制分析化驗規程、操作事故管理制度和工藝管理制度則分別是分析人員進行原材料、中間產品及產品質量的分析依據，操作事故的處理及工藝管理過程等的有關規定。為了保證工藝規程等工藝文件的貫徹執行，必須保持工藝文件的嚴肅性和相對穩定性。操作人員和技術人員都應熟練掌握并嚴格遵守有關規定。企業要加強對職工的技術教育和技能培訓，不斷提高他們的業務能力，增強其遵守職業道德和職業紀律的自覺性。生產管理部門還應建立嚴格的檢查制度，以保證各種工藝文件的正確執行。第15頁/共62頁162．工藝文件的優化管理產品的工藝規程一般是在產品投入生產前，根據科研試驗、新產品試制的結果和相關實際生產經驗，綜合制定出來的。但是，一個產品的生產工藝規程并不是一成不變的，可根據實際的需要，以及市場變化對產品質量、規格有新的要求，隨著生產的發展，新的科學技術的出現，工藝技術規程都應進行必要的補充和修訂，使之不斷得以優化。第16頁/共62頁17工藝管理工作還應該不斷總結生產實踐中的經驗和教訓，集中職工的智慧，從合理化建議中找到改進工藝技術、操作方法的措施。工藝技術人員有責任幫助職工從理論上找到合理化建議的依據，并通過正常的渠道從組織上保證合理化建議得以試驗及提高其成功的可能性。若有必要，還可以在修訂工藝規程時，補充到有關的工藝文件中去。為了既能保持工藝規程的相對穩定性，又能及時地將新的科技成果和來自生產實踐的經驗、技術革新項目等納人工藝規程，一般都規定工藝規程使用一段時間之后要定期修改，并納入工藝技術管理內容，形成制度。在特殊情況下，如果由于產品標準、設備、原材料有重大變化，或是很重大的技術革新成果必須及時推廣，也可以破例修改工藝規程。第17頁/共62頁18制定和修改工藝技術規程必須按照一定的程序嚴肅地進行。一般是以生產技術部門（或工藝部門）為主，組織有關車間、有關方面的技術人員共同研討提出初稿，提供有關車間、工段職工討論，廣泛征求意見，再作補充與修改。經過有關職能部門如有關車間，生產技術、質量檢查、設備動力等負責人簽字，最后由總工程師和生產技術副廠長審批后方可實施。重大工藝路線的變更，還必須按規定報請主管部門審批后才能有效。生產工藝技術規程一經編制或修訂確認以后，即可作為審核、修訂上述其他各項工藝文件的依據。此外還有一些如：設備維修檢查制度、崗位責任制、原始記錄制度、崗位交接班制度、巡回檢查制度等一系列技術或管理文件均可在此基礎上逐步健全并貫徹執行。第18頁/共62頁19四、化工企業質量管理與標準化按照GB／T6583—1994（idtISO8402-1994）《質量管理和質量保證術語》給出的定義，質量是“反映實體滿足明確和隱含需要的能力的特性總和”。“明確需要”是指在合同、標準、規范、圖樣和技術要求以及其他文件中已經作出規定的需要，“隱含需要”是指顧客或社會對產品或服務的期望以及被人們公認的、不言而喻的、不必作出規定的需要。所以，對企業來說，質量主要是指產品質量，同時也包括市場信息、經營管理、商品研究開發和設計的質量，原材料、人的素質、檢測手段的質量，售后服務的質量等。第19頁/共62頁20質量管理是企業管理的組成部分和中心環節，按照GB／T6583—1994（idtlSO8402-1994）《質量管理和質量保證術語》給出的定義，質量管理是：“確定質量方針、目標和職責并在質量體系中通過諸如質量策劃、質量控制、質量保證和質量改進，使其實施的全部管理職能的所有活動”。對于企業來說，主要就是產品質量和工作質量，產品質量主要是產品的性能、壽命、可靠性、安全性和經濟性等綜合指標；工作質量是企業行為，如成本、交貨期、產量以及企業領導和全體職工的服務質量等，工作質量亦是工作水平，即組織水平、技術水平和管理水平等。產品質量是各項工作質量的綜合反映，工作質量則是達到產品質量的保證。第20頁/共62頁21作為一個企業總是要用盡可能低的成本并滿足質量要求來為用戶服務，而標準化是衡量質量的標桿，是產品性能的具體化。所以，標準化工作與企業提高產品質量和服務質量是極為密切相關的，也是企業活動的基準。中國化工行業是1979年開始推行全面質量管理的，并取得了明顯的效果，由于科學技術的發展，質量管理工作也有了迅速的提高，特別是采用國際標準IS09000族系列標準后，與國際慣例接軌，開展質量認證等均取得了迅速發展。第21頁/共62頁22第二節評價化工生產效果的常用指標在化工生產過程中，要想獲得好的生產效果，最主要的:一是要提高產品產量，二是要提高產品質量，三是要提高原料的利用率，四是要降低生產過程的能量消耗。本節重點討論影響反應效果的指標。第22頁/共62頁23一、生產能力和生產強度1．生產能力指一定時間內直接參與企業生產過程的固定資產，在一定的工藝組織管理及技術條件下，所能生產規定等級的產品或加工處理一定數量原材料的能力。對某一臺設備或某一套裝置（某一生產系統）其生產能力是指該設備或該系統在單位時間內生產的產品或處理的原料數量；工業企業的生產能力是指企業內部各個生產環節以及全部生產性固定資產（包括生產設備和廠房面積），在保持一定比例關系條件下所具有的綜合生產能力。第23頁/共62頁24生產能力一般有兩種表示方法，一種是以產品產量表示，即在單位時間（年、日、小時、分等）內生產的產品數量。如年產30萬噸乙烯裝置表示該裝置生產能力為每年可生產乙烯30萬噸，而中國目前單臺管式裂解爐生產能力已達年產乙烯5萬噸。另一種是以原料處理量表示，此種表示方法也稱為“加工能力”。如一個處理原油規模為每年500萬噸的煉油廠，也就是該廠生產能力為每年可處理原油500萬噸，將它煉制成各種品牌的油品。第24頁/共62頁25生產能力可以分為三種，即設計能力、查定能力和現有能力。設計能力是指在設計任務書和技術文件中所規定的生產能力，根據工廠設計中規定的產品方案和各種設計數據來確定。查定能力一般是指老企業在沒有設計能力數據，或雖原有設計能力，但由于企業的產品方案和組織管理、技術條件等發生了重大變化，致使原設計能力已不能正確反映企業實際生產能力可達到的水平，此時重新調整和核定的生產能力。現有能力又稱計劃能力，指在計劃年度內，依據現有的生產技術組織條件及計劃年度內能夠實現的實際生產效果按計劃期產品方案計算確定的。這三種生產能力在實際生產中各有不同的用途，設計能力和查定能力是用作編制企業長遠規劃的依據，現有能力是編制年度生產計劃的重要依據。第25頁/共62頁262．生產強度生產強度指的是單位特征幾何量的生產能力，例如單位體積或單位面積的設備在單位時間內生產得到的目的產品數量（或投入的原料量），單位是㎏／（h·m3）、t／（d·m3）或㎏／（h·m2）、t／（d·m2）等。對同一類型（具有相同的物理或化學過程）的設備，生產強度是衡量其生產效果優劣的指標。催化化學反應設備的生產強度常用催化劑的空時產率（或稱時空收率）來表示，即單位時間內，單位體積（或單位質量）催化劑所能獲得的目的產物的數量，可表示為㎏／（h·m3催化劑）、t／（d·m3催化劑）或kg／（h·㎏催化劑）、t／（d·㎏催化劑）等。第26頁/共62頁27二、轉化率1、轉化率轉化率指的是在化學反應體系中，參加化學反應的某種原料量占通入反應體系該種原料總量的百分率，用“X”表示。轉化率數值的大小說明該種原料在反應過程中轉化的程度，轉化率愈大，則說明通人原料中該種原料參加反應的量就愈多。一般情況下，通人反應系統中的每一種原料都難于全部參加化學反應，所以轉化率常是小于100％的。很多反應過程由于受反應本身的能力或催化劑性能等條件所限，原料通過反應器時的轉化率不可能很高，往往把未反應的原料從反應后的混合物中分離出來循環使用，以提高原料的利用率。因此，即使是對于同一種原料，如果選擇不同的“反應體系范圍”，就將對應于不同的“通入反應體系的原料總量”，所以轉化率也就相應地有單程轉化率和總轉化率的區別。第27頁/共62頁282．平衡轉化率平衡轉化率指某一化學反應到達平衡狀態時，轉化為產物的某種原料量占該種原料量的百分數。平衡轉化率數值大小與溫度、壓力、反應物組成等平衡條件有關，平衡轉化率只說明在一定條件下，某種原料參加某一種化學反應的最高轉化率。然而，一般的化學反應要達到平衡狀態都需要相當長的時間（尤其是有機化學反應），所以，平衡轉化率一般只在理論研究時去探討，實際生產過程不可能去追求最高的轉化率。第28頁/共62頁293．實際轉化率單程轉化率和總轉化率反映的是實際生產過程的效果，都是生產過程中的實際轉化率，有別于平衡轉化率。①單程轉化率以反應器為研究對象，參加反應的原料量占通人反應器原料總量的百分數就稱為單程轉化率。②總轉化率以包括循環系統在內的反應器和分離器的反應體系為研究對象，參加反應的原料量占通人反應體系原料總量的百分數就稱為總轉化率。第29頁/共62頁30【例3-1】乙炔與醋酸氣相合成醋酸乙烯，圖3-1所示為原料乙炔的循環過程。在連續生產過程中，已知每小時流經各物料線的物料中所含乙炔的量各為：A點600kg，B點5000kg，C點4450kg，D點4400kg，E點50kg。求原料乙炔的單程轉化率和總轉化率。第30頁/共62頁31解在該反應器中每小時內參加反應的乙炔量為550kg，所以該反應系統中乙炔的單程轉化率總轉化率

第31頁/共62頁32實際轉化率是在化學反應體系中，某一種原料在一定條件下參加各種主、副反應總的轉化結果。更具體地說，單程轉化率是表示某種原料在反應器中參與化學變化的那一部分物料量的多少，反映出原料通過反應器之后，產生化學變化的程度。而總轉化率反映了生產過程中某一種原料經循環使用等工藝措施之后，參與化學變化的利用程度。但是，不論是單程轉化率還是總轉化率，由于都是某一種原料參加主、副反應的總效果，因此，它們都不能真正說明原料參與主反應而生成目的產物的有效利用程度，用其衡量反應效果時有一定的局限性。在兩種以上原料參與的化學反應過程中，各種原料參與主、副反應的情況和數量各不相同，因而各自的轉化率數值也不一樣。此外，一般情況下沒有特別說明的轉化率數值多指單程轉化率。第32頁/共62頁33三、產率、選擇性和收率一般說來，產率指的是化學反應過程中得到目的產品的百分數，收率則泛指一般的反應過程及非反應過程中得到目的產品的百分數。常用的產率指標為理論產率。理論產率是以產品的理論產量為基礎來計算的產率，即化學反應過程中實際所得目的產品量占理論產量的百分數。一般情況下，實際得到的目的產品數量只會比理論產量小，因此理論產率總是小于100％。根據計算目的產品理論產量的基準不同，理論產率又有兩種不同的表示方法。第33頁/共62頁34目的產品的理論產量以參加反應的某種原料量為基準來計算的理論產率，這種理論產率又稱為選擇性，用“S”表示。

選擇性即參加主反應而生成目的產物所消耗的某種原料量在全部轉化了的該種原料量中所占的百分數。從選擇性可以看出，反應過程的各種主、副反應中主反應所占的百分數。選擇性愈高，說明反應過程的副反應愈少，當然這種原料的有效利用率也就愈高。第34頁/共62頁35目的產品的理論產量以通入反應器的某種原料量為基準來計算的理論產率。這種理論產率又稱為單程收率，簡稱收率，用“Y”表示。收率是指反應過程中生成目的產品消耗的某種原料量占通入反應器該種原料總量的百分數。收率高說明單位時間得到的目的產品產量大，即設備生產能力也大。第35頁/共62頁36理論產率是實際生產中得到產品的程度，與達平衡態時的平衡產率不同。對于一些非反應的生產工序，如分離、精制等，由于在生產過程中也會有物料損失，致使產品的收率下降。所以對由幾個工序組成的化工生產過程，可以分別用階段收率的概念來表示各工序產品的變化情況，而整個生產過程可以用總收率來表示其實際效果。非反應工序的階段收率是實際得到的目的產品量占投入該工序的此種產品總量的百分率，而總收率為各階段收率的乘積。第36頁/共62頁37【例3-2】已知丙烯氧化法生產丙烯酸的一段反應器，原料丙烯投料量為600kg／h，出料中有丙烯醛640kg／h，另有未反應的丙烯25kg／h，試計算原料丙烯的轉化率、選擇性及丙烯醛的收率。解反應器物料變化如圖3-2所示第37頁/共62頁38丙烯氧化生成丙烯醛的化學反應方程式：

丙烯轉化率

第38頁/共62頁39丙烯的選擇性

丙烯醛的收率

第39頁/共62頁40四、化學反應效果與化工生產效果單程轉化率和選擇性都只是從某一個方面說明化學反應進行的程度。轉化率愈高，說明反應進行得愈徹底，未反應原料量的減少可以減輕分離、精制和原料循環的負擔，一定程度上可以降低設備投資和操作費用，同時也提高了設備的生產能力。但是隨著單程轉化率的升高，原料濃度下降，主反應推動力下降，反應速率會減慢，若再提高轉化率，所需時間會過長，隨之副反應也會增多，致使選擇性下降。所以單純的轉化率高，反應效果不一定就好。第40頁/共62頁41選擇性愈高，說明消耗于副反應的原料量愈少，原料的有效利用率愈高，反應效果好。但如果僅僅是選擇性高而經過反應器后的原料參加反應的量太少，則設備的利用率太低，生產能力也不高，故也不經濟合理。所以必須綜合考慮單程轉化率和選擇性，二者都比較適宜時，才能求得較好的反應效果，才能作為確定合理的工藝控制指標的依據。第41頁/共62頁42總的說來，收率是單程轉化率和選擇性相乘的結果，可以綜合單程轉化率和選擇性的效果，收率高反映了設備生產能力大，未反應原料的循環量適當，原材料的消耗也可少一些，說明效果比較好，生產過程也比較經濟合理，因此生產上總是力求達到最高的收率。化學反應是化工生產過程的核心，好的化學反應效果是取得良好的化工生產效果的主要基礎。除此以外，還應管理好每一個生產環節，減少物料損失，節約能量，以求得高產、低耗的最佳生產效果。提高化學反應效果的途徑與化學反應器的結構是否合理、操作水平的高低和工藝參數溫度、壓力、原料配比、空間速度的選擇是否適宜等因素有關。第42頁/共62頁43第三節工藝技術經濟指標工藝技術管理工作的目標除了保證完成目的產品的產量和質量，還要努力降低消耗，因此各化工企業都根據產品設計數據和本企業的條件在工藝技術規程中規定了各種原材料的消耗定額，作為本企業的工藝技術經濟指標。所謂消耗定額指的是生產單位產品所消耗的各種原料及輔助材料——水、燃料、電力和蒸汽量等。在消耗定額的各個內容中，公用工程的消耗均影響產品成本，應努力減少消耗。然而最重要的是原料的消耗定額，因為原料成本在大部分化學過程中占產品成本的60％～70％。所以降低產品的成本，原料通常是最關鍵的因素之一。第43頁/共62頁44一、原料消耗定額如果將初始物料（一般不是100％的純物質）轉化為具有一定純度要求的最終產品，按化學反應方程式的化學計量為基礎計算的消耗定額，稱為理論消耗定額，用“A理”表示。它是生產單位目的產品時，必須消耗原料量的理論值，因此實際過程的原料消耗量絕不可能低于理論消耗定額。第44頁/共62頁45在實際生產過程中，由于有副反應發生，會多消耗一部分原料，在所有各個加工環節中也免不了損失一些物料（如隨廢氣、廢液、廢渣帶走的物料，設備及閥門等跑、冒、滴、漏損失的物料，由于生產工藝不合理而未能回收的物料以及由于操作事故而造成的物料損失等），因此，與理論消耗定額相比，自然要多消耗一些原料量。如果將原料損耗均計算在內，得出的原料消耗定額稱為實際消耗定額，用“A實”表示。理論消耗定額與實際消耗定額之間的關系為：（A理／A實）100％＝η＝1-原料損失率式中，η為原料利用率，是指生產過程中原料真正應用于生產目的產品的原料量占投入原料量的百分數，說明原料有效利用的程度。原料損失率指的是在投入原料中，由于上述原因無效多消耗的那一部分原料占投入原料的百分率。第45頁/共62頁46【例3-3】用原料生石灰、焦炭生產工業碳化鈣（電石），已知原料和成品的組成如表3-1所示，生產“工業碳化鈣實際原料消耗為：生石灰710㎏，焦炭536㎏。試計算生產工業碳化鈣的原料消耗定額及原料利用率。生石灰焦炭工業碳化鈣組成質量分數／％組成質量分數／％組成質量分數／％CaO

雜質96.53.5C灰分揮發物水89443CaC2CaOC

雜質781534表3-1原料和成品的組成第46頁/共62頁47解生成碳化鈣的化學反應方程式為：以1t工業碳化鈣成品為計算基準，已知A實生石灰＝710kg生石灰／t工業碳化鈣，A實焦炭＝536kg焦炭／t工業碳化鈣根據反應式化學計量關系，1t工業碳化鈣成品應消耗

CaO：1000X0.78X56／64＝682.5（kg）

C：1000X0.78X3X12／64=438.75（kg）第47頁/共62頁48即，A理生石灰＝682.5／0.965＝707.25（kg生石灰／t工業碳化鈣）A理焦炭＝438.75／0.89＝492.98（kg焦炭／t工業碳化鈣）所以，生石灰的原料利用率為：η生石灰＝（707.25／710）100％＝99.61％焦炭的原料利用率為：η焦炭＝（492.98／536）100％＝91.97％第48頁/共62頁49【例3-4】乙醛氧化法生產醋酸，已知原料投料量為純度99.4％的乙醛500kg／h，得到的產物為純度98％的醋酸580kg／h，試計算原料乙醛的理論消耗定額、實際消耗定額以及原料利用率。第49頁/共62頁50解乙醛氧化法生產醋酸的化學反應方程式為：原料乙醛的理論消耗定額、實際消耗定額以及原料利用率為：A理＝（1000X0.98X44）／（60X0.994）＝723（kg原料乙醛／t成品醋酸）A實＝（1000X500）／580＝862.06（kg原料乙醛／t成品醋酸）η=（723／862.06）X100％=83.87％第50頁/共62頁51生產一種目的產品，若有兩種以上的原料，則每一種原料都有各自不同的消耗定額數據。對某一種原料，有時因為初始原料的組成情況不同，其消耗定額也不等，差別可能還會比較大。因此，在選擇原料品種時，還要考慮原料的運輸費用，以及不同類型原料的消耗定額的估算等，選擇一個最經濟的方案。第51頁/共62頁52二、公用工程的消耗定額公用工程指的是化工廠必不可少的供水、供熱、冷凍、供電和供氣等條件。第52頁/共62頁53除生活用水外，化工生產中所用的大量工業用水主要有兩種：工藝用水（原料用水和產品處理用水）和非工藝用水。生活用水應使用經過凈化處理的自來水。工藝用水直接與產品等物料接觸，對水質要求比較高，有明確的規定指標，否則雜質帶入生產物料系統會影響產品質量。具體指標要根據目的產品及其生產工藝要求來制定，如水的渾濁度、總硬度、鐵離子、氯離子等。工藝用水一般要經過比較復雜的處理，如過濾、軟化、離子交換、脫鹽等。非工藝用水在化工廠工業用水中占主要部分，冷卻水的水質也應有一定要求，如硬度、Fe2+、Cl-、SO2-、pH值、懸浮物等，以免產生水垢、泥渣沉積或腐蝕管道，促使生物或微生物生長等。此外對冷卻水的溫度要求應盡可能低一些。為了節約工業用水，化工廠應盡可能循環使用冷卻水，冷卻水在冷卻塔中一般可降低溫度5～10℃而重復使用。第53頁/共62頁54供熱條件在化工生產中也是不可缺少的，如用來加速化學反應，進行蒸發、蒸餾、干燥或物料預熱等操作。根據工藝生產溫度要求和加熱方法的不同，正確選擇熱源，充分利用熱能，對生產過程的技術經濟指標有很大影響。化工廠使用最廣的熱載體是飽和水蒸氣，具有使用方便、加熱均勻、快速和易控制的優點。中壓蒸汽（4MPa）加熱可達250℃，而加熱在200℃以下多用低壓蒸汽（1MPa）。其他熱載體還可用高溫載熱體，如：聯苯（26.5％）和聯苯醚（73.5％）的混合物（熔點12℃、常壓下沸點258℃，370℃時飽和蒸汽壓約為0.7MPa），用來加熱160～370℃間的物料，溫度較低時用液態聯苯混合物，溫度高時用聯苯混合物的蒸汽。但聯苯和聯苯醚有一定的毒性，有污染，因此應盡量采用一些高溫導熱油來取代此類熱載體。當加熱溫度在350～500℃范圍可用熔鹽混合物HTS（NaNO240％，KNO353％，NaNO37％，熔點142℃）。這些中間熱載體可以用直接熱源煙道氣或電加熱升溫后，再用于加熱物料。第54頁/共62頁55化工廠為了將物料溫度降到比水和周圍空氣溫度更低或是在此溫度下移出熱量，需要冷凍系統提供低溫冷卻介質（載冷劑）。常用的載冷劑有四種：低溫水（使用溫度≥5℃）；鹽水（0～-15℃常用NaCl水溶液，0～-45℃常用CaCl2水溶液）；有機物（乙醇、乙二醇、丙醇、F-11等）適用于更低的溫度范圍，但由于F-11等種類的氟氯烴（氟里昂）會對環境保護帶來很大危害，所以已被逐步淘汰；另一種常用的載冷劑是氨。第55頁/共62頁56化工車間用電一般最高為6kV，中小型電機只有380V，而車間用電通常由工廠變電所或由供電網直接供電，輸電網輸送的都是高壓電，一般為