清洁生产概论复习提纲(化学工业出版社)

第三节清洁生产的发展

?一、美国

?二、欧盟

?三、联合国等国际组织

?四、中国

第四节清洁生产与可持续发展

问题讨论：

１、谈谈你对可持续发展的理解。

２、中国实现可持续发展的障碍主要有哪些？

一、可持续发展的含义及其提出

?（一）可持续发展的定义

?联合国可持续发展委员会1997年通过了可持续发展的定义：指既满足当代人的需

要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。

?（二）可持续发展的内容

?1、不否认经济增长，但需要审视经济增长方式

?2、以自然资源为基础，同环境承载力相协调

?3、以提高人民生活水平为目标

?4、承认并要体现环境资源的价值。

?（三）可持续发展的战略要求

?1、对生产的要求：以人与自然相和谐的方式进行生产

?2、对政策的要求：把环境与发展作为一个相容整体以此为依据制定社会经济可持

续发展政策

?3、对生产方式和能源结构的要求：发展社会科学技术，改革生产方式和能源结构

?4、对消费和工业生产模式的要求：以不损害环境为前提，控制适度的消费和工业

发展的生态规模

?5、对管理的要求：一是从环境与发展最佳相容性出发确定管理目标和优先次序；

二是加强和发展资源环境保护的管理

?6、对意识形态的要求：发展绿色文明和生态文化

二、我国可持续发展面临的问题

?1、高污染、高消耗的产业比重较大

?2、重末端、轻预防

?3、环境管理的有效性不高

?根源：重经济发展、轻环保，尤其是部分地方主要官员的环境意识低下

三、推行清洁生产是实现可持续发展的内在要求

?1、资源的约束

?2、环境的压力

?3、人口的增加

?4、经济发展的现实需要

试简要论述清洁生产与可持续发展的关系。

第五节清洁生产与生态工业和循环经济

一、生态工业

（一）生态工业的含义

?1、概念：它是按照生态经济原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能

力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型、进化型工业，它通过两个或者两个以上的生态体系或者环节之间的系统耦合使物质和能量多级利用、高效产出和持续利用。

?2、生态工业的组合、孵化和设计原则：

横向耦合

纵向闭合

区域整合

柔性结构

功能导向

软硬结合

自我调节

增加就业

人类生态和信息网络

3、生态工业的主要形式-生态工业园

生态工业园：它通过工业园区内物质和能源的正确设计模拟自然生态系统，形成企业间的共生网络，一个企业的废物成为另一个企业的原材料，企业间能量及水资源梯级利用。

（二）各国建立的生态工业园

1、国外

代表：卡伦堡生态工业园

?2、中国

?如：广西桂港生态工业园

a)甘蔗→制糖→废糖蜜制酒精→酒精废液制复合肥→复合肥回施甘蔗田

b)甘蔗→制糖→蔗渣→造纸→碱回收

（三）生态工业的内涵

?1、横向共生

?2、与自然生态学的关系

?3、与资源化的关系

二、循环经济

（一）循环经济的含义

?1、概念：是对物质闭环流动型经济的简称，即：资源→产品→再生资源。

?传统经济模式：资源→产品→废物

?2、实际操作原则(“3R”原则)：

?减量(reduce)

?再用(reuse)

?循环(recycling)

?3、循环经济起源

只有放错地方的资源，没有绝对无用的垃圾

（二）国外的循环经济

?德国

?日本

?美国

?我国

☆《中华人民共和国循环经济促进法》（2008年8月29日颁布，2009年1月1日起执行）（三）循环经济的具体活动

?3层次：

企业层次——提高生态效率

企业群落层次——建立企业间的废物输入-输出关系

国民经济层次——生活垃圾的无害化、减量化、资源化

（四）循环经济的指导思想与操作

?1、指导思想：源削减

?2、操作：

?减量→再用→循环→安全处置

（五）循环经济在保持和提高国际竞争力方面的作用

?1、循环经济的标志：优质资源总量不减少

?2、循环经济在提高国际竞争力方面的作用

三、清洁生产、工业生态、循环经济的共同点

?（一）都是对传统环保观念的冲击和突破

?（二）提升了环境保护对经济发展的指导作用

?（三）体现了人类对环境保护和可持续发展认识的深入和成熟

清洁生产、工业生态、循环经济有何区别与联系？

第六节绿色化学与清洁生产

绿色化学的起源

一、绿色化学的含义

?绿色化学，也叫可持续的化学、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，它是一

种给予能力的或可操作的科学，利用它可使经济与环境的发展协调地进行。

二、绿色化学的原则及发展预测

?预防：输入端方法

?原子经济：类似于生态效率

?无害或少害的化学合成：减少副反应

?设计无危险的化学品：产品使用的安全

?安全的溶剂和助剂：减少或避免挥发、爆炸、燃烧等

?设计要有能效

?使用可再生的原料

?减少衍生物

?催化作用

?设计要考虑降解

?预防污染进行实时分析：如过程分析化学即是为其服务的

?防止事故发生的本质上安全的化学

三、绿色生产过程的基本途径

四、绿色化学在中国的兴起与发展

?（一）化学工业对环境的影响

?（二）绿色化学在中国的发展概况

五、绿色化学的实现途径

（一）采用环境友好型催化剂

?更重视催化剂的选择性

?环境友好型催化剂的主要类型：

固体酸催化剂

烃类晶格氧催化剂选择氧化

酶催化

纳米材料催化剂

（二）采用无毒无害介质

√传统介质的危害

采用无毒无害介质

（三）强化绿色化工的过程与设备

（四）环境友好化工材料的应用

?1、环境友好化工材料的定义

?2、实现途径

绿色精细化工产品

可降解塑料

绿色涂料

绿色润滑剂

（五）清洁燃料能源生产

?1、概述

?2、实现途径

采用清洁燃油

采用天然气、液化石油汽、含氧化合物、氢气等替代燃料 燃料电池的应用

第二章清洁生产的步骤与实施

第一节政府在清洁生产实施中的任务

?明确实行清洁生产的职责并制定特殊的鼓励政策

?对现有的环境法律和政策补充与完善

?支持企业清洁生产示范项目

?产业和行业结构调整

?提高公众的清洁生产意识

第二节企业实行清洁生产的步骤

一、准备阶段

（一）领导决策

?领导职责

?签署形式文件

（二）组建工作小组

（三）制定审核工作计划

（四）开展宣传教育，克服障碍

?开展宣传教育

?克服障碍

（五）物质准备

二、审计阶段

（一）确定审计对象和目标

?1、企业现状调研、考察：

?企业发展历史

?企业所处的自然环境条件

?企业规模、产值、利润及发展规划

?企业生产、排污情况

?涉及的相关环保法规和标准

?污染治理现状

?废物回用和再用情况

?同类产品和工艺生产的国内外水平状况及可借鉴的技术设备

?2、现场考察

?工艺中最明显的废物产生点和废物流失点

?能耗和水耗最多的环节和数量

?原材料的输入和输出、物料管理状况

?生产量、成品率和损失率

?管线、仪表和设备的维修与清洗

?3、确定审计对象

?（1）确定备选审计对象：

?超标严重的部位

?污染物毒性大和难于处理的部位

?生产效率低、构成企业生产“瓶劲”的部位

?容易迅速见效的部位

?能耗水耗明显过大的部位

?公众反映大的部位

?（2）确定审计对象

?方法：

?审计小组成员投票方法：适用于工艺简单企业

?权重加和排序法：适用于生产工艺较复杂企业。

?操作：确定受观注的主要因素→按重要程度列出权重值(R)→对各个要素打分(W)→

计算备选对象中各要素得分(W×R)→计算备选对象总的得分（∑W×R ）→备选对象按照得分高低进行排序→得分最大的对象为审计对象

?4、设置清洁生产目标

清洁生产目标的特点：

?企业发展的重要组成部分

?动态目标

制定清洁生产目标时要考虑的因素：

?环保法规和标准

?区域、行政区总量控制规定

?企业生产能力发展前景

?生产工艺水平以及与国内外水平的差距

?5、提出和实施易行的清洁生产方案

（二）实施审计

?1、绘制审计对象的工艺流程图

?工艺流程图：以图解形式描述企业从原料投入到产品产出、废品生成的生产全过程，

是审计对象实际生产状况的形象说明。

?2、测算审计对象的物料、能量平衡

?（1）确定输入和输出物流

?（2）编制物料-能量平衡图

?3、分析物料、能量损失原因

?原辅料和能源

?生产工艺设备

?管理

?产品

?废弃物

三、制订方案

?（一）征集方案

?1、原辅材料的选择与使用方面

?2、产品方面

?3、工艺路线方面

?4、加强生产过程控制

?（二）筛选方案

?1、方案分类：

? ? 2、方案优选

? 3、重点方案可行性分析

? （1）方案简述

? 主要内容：方案名称、类型、基本内容、实施要求及实施后对生产和环境的影响 ? （2）技术可行性分析

? 分析预定条件下拟采用的工程技术是否具有：

? 先进性

? 实用性

? 可实施性

? 参照标准：

? 同行业国内外最佳实用技术

? 相关行业的清洁生产标准

? 专业技术人员的判断

? （3）环境可行性分析

? 比较方案实施前后：

? 废水、废气、固废、噪声和能源有何差别

? （4）经济可行性分析

? 投资回收期（N ）

N=总投资费用（I ）÷净现金流量（F ）

其中：总投资费用=投资总汇－总补贴

净现金流量=净利润+折旧费

=产品销售收入－总成本－各类税

=年净现金流入量－年净现金流出量

折旧费=总投资费/使用年限

? 净现值（NPV ）：指项目经济寿命期内，年净现金流入和流出之差，按照一定贴现率

折算到项目实施开始的基准年数值。计算式：

式中：n ——项目经济寿命期；F ——年净现金流量；I ——项目总投资；i ——规定的贴现率；j ——计算年份；贴现系数——查年贴现系数表 ()I

F I i F NPV n i j -?=-+=∑=贴现系数11

贴现：以未到期票据向银行通融资金，银行扣取自提款日至到期日的利息后以票面余额付给持票人。

判断：

当NPV>0时，项目投资可行；

当NPV≤0时，项目投资不可行。

辅助指标：净现值率（NPVR ）

NPVR=（NPV/I ）×100%

当两方案的NPV 相等时，NPVR 越大，项目经济效益越好。

内部收益率（IRR ）：指项目在经济寿命期内，各年净现值（NPV ）为零时的贴现率，IRR 反映投资效益，是项目投资的最高盈利率。

式中：NPV 1——贴现率为i 1时的净现值；

NPV 2——贴现率为i 2时的净现值；

i 1

——净现值NPV 1为接近于零的正值时的贴现率；

i 2——净现值NPV 2为接近于零的负值时的贴现率；

i 1, i 2通过查表试算得到。

判断：当IRR ＞贷款利率（基准收益率）时方案可行；当IRR≤贷款利率时方案不可行。

四、实施方案

? （一）统筹安排，按计划实施

? 1、制定实施计划：对所有可行的方案，进行时间排序，量力而行制定切实可行的

实施计划和进度安排。如某建材厂清洁生产方案的进度表：

? 2、资金筹措

? 企业自有资金

? 贷款

? 滚动资金

? 3、按计划组织实施

? （二）评估清洁生产实施效果

? （三）持续清洁生产

? 1、制定持续的预防污染的计划和削减废物的措施

? 2、研究与开发预防污染技术

211211)

(NPV NPV i i NPV i IRR +-+=

?3、不断对企业职工进行清洁生产培训与教育

?4、对已经实施的清洁生产项目进行跟踪

?5、进一步完善清洁生产的组织和管理制度

五、编写清洁生产报告

?（一）清洁生产阶段报告

?（二）清洁生产总结报告

?1、前言

?2、准备阶段

?3、清洁生产审计

?4、制定清洁生产方案

?5、实施清洁生产方案

?6、小结

第四节企业清洁生产的实施

一、组织保证

?（一）提高领导认识：“推行清洁生产是企业实施可持续发展战略的保证”

?（二）广泛宣传

?（三）岗位培训

二、转变传统观念

?有产量就有效益→“降耗、节省、减污、增效，降低生产成本，提高市场竞争力”

三、完善管理措施

?（一）转变传统的环境管理模式

?标本兼治，以治本为主

?经济效益与环境效益双赢

?输入和生产过程的清洁

?非产品循环利用

?环境管理与生产管理的结合

?（二）将清洁生产纳入生产管理全过程

?达标管理

?总量管理

?环保工作承包合同

?（三）实施经济承包制的奖惩制度

四、加强原料、燃料管理

五、改进、完善工艺与设备

?（一）提高设备的使用率和完好率

?例：山西太原化工集团公司化工厂

?通过检修、更新，恢复冷凝器回收回流液：生产硝酸

?（二）改进设备，提高生产效率

?例：山东德州建材厂

?粉煤灰输送系统：露天——封闭输送

?更换电收尘系统：改为抗拮露型

?（三）优化工艺，完善工艺条件

?例：某酒厂

优化酒精出成品工序：常压两塔半蒸馏——两塔三段蒸馏

六、更新设备

七、综合利用

（一）废弃物综合利用

①原料替代

②资源化利用

（二）资源综合利用

八、扩大资金来源

?（一）滚动发展

?（二）控制非生产性开支

?（三）争取外援

九、企业实施清洁生产遇到的主要问题

?（一）认识问题

?1、清洁生产培训及审核阶段——积极支持

?2、清洁生产深入持续阶段

?（1）持续开展清洁生产

?成立清洁生产常设机构

?对中、高费方案分期分批实施

?建立建全生产管理制度

?（2）浅尝则止

?（二）资金问题

?关键：解决对清洁生产的认识问题，尤其是企业决策者对清洁生产的认识

?（三）技术与知识信息问题

第三章清洁生产审计

第一节清洁生产审计程序

一、企业清洁生产审计的概念

它是对现在的或者计划进行的工业生产实行预防污染分析和评估，在分析和评估过程中制定并实施减少能源、水和原材料使用，消除或减少生产过程中有害物质的使用，减少各种废弃物排放及其毒性的方案。

二、清洁生产审计的总体思路

三、清洁生产审计的目的和意义

（一）目的：判明企业生产中不符合清洁生产的地方和做法，提出方案并解决这些问题，实现清洁生产。

（二）意义：

有助于了解现状

有助于发现问题

有助于形成清洁生产方案

四、企业清洁生产审计程序

按照《企业清洁生产审计手册》，清洁生产审计程序分为：

1.策划与组织

2.预评估

3.方案产生与筛选

4.可行性分析

5.方案的实施

6.持续清洁生产

第二节行业清洁生产审计要点说明

一、策划与组织

（一）目的：通过宣传动员使企业从上到下对推行清洁生产，实现从源头削减废物的作用和意义有正确的认识和了解，消除思想观念上的障碍，便于清洁生产审计工作的顺利开展。（二）内容要点

（1）取得企业领导的支持

（2）组建审计小组

（3）制定审计工作计划

（4）开展宣传教育

二、评估

（一）目的：本阶段通过实测审计重点生产工艺、单元操作的输入-输出物料流，建立、评估和完善物料平衡，分析废物产生的原因，为下一步方案的产生打下坚实的基础。

（二）内容要点

1、汇总审计重点资料

①划分工艺单元

②绘制工艺方框图

③编制设备流程图

2、实测输入和输出物流

（1）制定实测计划

（2）实测输入和输出物流

工艺输入：包括原料、添加剂、催化剂、工艺水、能源等。

工艺输出：包括产品、副产品、中间产品及废水、废气、固废及废液等。

3、建立物料平衡

（1）做出单元操作的输入和输出数据汇总表

（2）根据各单元操作汇总资料，编制产品全生产工艺的物料平衡流程图

（3）核定单元与总物料平衡：确定缺少的数据，初步判断输入与输出是否基本平衡

（4）进行物料平衡误差计算：查找物料不平衡的原因并对可能出现的不准确数据或者计算错误，重新测定和计算。

4、分析废物产生的原因

（1）找问题：确定应该重点削减的废物流、判断出废物的主要来源及产生的原因，对无法

解释的损失，查明超标排放的操作

（2）分析原因：从原料投入、贮运、生产工艺技术、工艺操作优化等方面进行分析

（3）计算“三废”造成的经济损失：包括废物处理处置费、资源能源费、产品流失和原料流失损失等费用

5、提出并实施无费/低费方案

三、方案的产生和筛选

（一）目的：提出备选方案、筛选排除不合理或者不适用的方案，最后提出3个以上有前途的方案供下一阶段可行性分析。同时总结已经实施的无费/低费方案。

（二）内容要点

1、产生方案

（1）召开有车间主任、技术人员、操作人员和技术、环保有关主管科室人员参加的专题会议，或者以书面方式广泛征求对废物削减的建议；

（2）收集研究国内外同行业企业污染预防、清洁生产的信息资料；

（3）创造畅所欲言的氛围，鼓励提出创造性见解，独立思考，人人参与，不拒绝任何一种建议方案；

（4）引入经济激励机制，对提出重大可行性建议者根据实施效果给予必要的物质奖励。

2、方案汇总和筛选方案

（1）方案汇总：将全部方案编号、填写备选方案汇总表（内容包括编号、方法类型、方案名称、方案简介、预期环境改善和经济效益）

（2）方案的初步分析和分类：将其分为无/低费方案、初步可行的中/高费方案和不可行方案三大类。

（3）方案筛选：对初步可行的中/高费方案可以采用权重总和法进行评分筛选，择优选择三个以上方案进行下一步可行性分析，对无/低费方案立即实施。筛选过程的有关的评判基准

3、继续实施无费低费方案和核定汇总实施效果

结合工厂、车间具体情况，继续实施低费方案，并对实施效果进行核定汇总，包括实际投资与运行费用及取得的环境改善和经济效益。

4、编写清洁生产中期审计报告

对前三个阶段的工作进行简述，并对可能存在的问题进行分析、提出解决办法。

将初步审计结果向工厂车间、科室领导和有关人员报告，进一步征求意见。中期报告应该经过厂领导认可。

和权重范围

四、可行性分析

（一）目的：可行性阶段分析的任务是对上述筛选出的有前途的污染预防方案进行详细的技术、环境和经济的可行性分析评估，以确定其削减废物的实际可行性并提出优先实施的顺序。

（二）内容要点

1、进行技术评估

（1）技术的先进性（与国内外先进技术对比分析，或者与本行业清洁生产标准对照）（2）技术的安全可靠性

（3）技术的成熟性，有无实施先例？

（4）产品质量是否受到影响

（5）对装置的生产能力的影响

（6）车间现场是否有空间供安装废物减量设备？

（7）原有的公用工程设施是否可用，还是必须重建？

（8）新设备、物料或操作程序与原有的操作程序、工序流程及生产能力是否相容？

（9）新系统安装如需要停产，其工期长短如何？

（10）对生产管理的影响

（11）新系统运转维护是否需要有特别经验的工人，设备制造销售厂家能否提供相应的服务？

（12）施工许可证的申请如何？

2、进行环境评估

（1）是否能减少废物产生量？

（2）生产过程中废物排放量和污染物毒性的变化如何？

（3）污染物从一种环境介质向其他介质转移的可能性多大？是否产生新污染问题？有无二次污染或交叉污染？

（4）污染物性质（如可降解性、可回收性）有无变化？

（5）替代原料和工艺改革对环境有何影响？

（6）能源消耗的变化？

（7）新系统对操作工人是否安全？生产安全性有何变化？

（8）现行环境法规方面是否有障碍？

3、进行经济评估

（1）评价的内容

总投资费用。包括固定资产投资、流动资金及相关的附加费用

年运行费总节省金额。由三部分组成：

①直接费用的节省；

②间接费用的节省；

③难以确定的效益

（2）评价指标

①投资偿还期

②净现值

③内部收益率

（3）方案可行性评估标准

?投资偿还期：应该尽可能短，一般中小项目＜1~5年；大型项目＜10年。

?净现值：按照行业或公司要求的投资收益率计算出的净现值＞0，则可以考虑。在选择方案时，应该选择净现值大的方案；当各方案投资不同时，可以采用净现值率来衡量。

?内部收益率：求出的内部收益率（IRR）应该与部门或者行业的基准收益率（ic）比较。当IRR ＞ic时，则认为项目在财务上是可以考虑的。

五、方案实施

（一）目的：通过推荐实施可行的清洁生产方案，使企业实现技术进步，获得显著的经济效益和环境效益；通过评估已实施方案的成果，激励企业进一步推行清洁生产。

（二）内容要点

1、组织实施

（1）进行工艺详尽设计，编制招标文件或设备清单；

（2）选择施工队伍和设备材料采购；

（3）设备安装；

（4）人员培训；

（5）试车和验收。

2、汇总评估已经实施清洁生产方案的成果

六、持续清洁生产

（一）目的：使清洁生产在企业中长期持续推行，以实现可持续发展。（二）内容要点

1、建立和完善清洁生产组织

2、建立和完善清洁生产管理制度

3、制定持续清洁生产计划

其中，维持和改进预防污染计划的主要方式有以下几种：

（1）将清洁生产结合到企业整体规划之中。

（2）制定员工教育培训计划。

（3）促进内部信息交流。

（4）鼓励在清洁生产上做出重要贡献的员工。

（5）扩大清洁生产信息的交流和教育。

4、编制清洁生产审计报告

第三节清洁生产审计实例

一、策划与组织

1、组建审计小组

2、开展宣传教育

二、预评估

1、现场调研、现场考察

产出：

核准各种输入、输出数据

各车间废物流向平面图

2、确定审计重点

3、设置预防污染目标

（1）污染预防目标

（2）实施目标的依据及可能性

三、评估

（一）编制审计重点的工艺流程图和单元操作流程图

（二）实测输入-输出物流

（三）进行物料和能量衡算，建立物料平衡

（四）物料平衡评估和废物产生的原因分析

1、物料平衡的评估

2、原材料投入的评估

3、生产工艺及工艺优化过程评估

4、运行及维护管理的评估

5、产品的评估

6、废物的评估

?（1）废气处理

?（2）酒精废糟液

?（3）废渣

?（4）节约用水

7、评估结果

?（1）酒精车间存在的主要污染问题

①酒精部分废糟液因蛋白质饲料设备及成本原因而未能投产，固液分离后排放的清液

COD、BOD超标；

②沼气发酵后的消化液，COD、BOD排放仍未达标；

③酒精一级真空冷却水未能很好地加以回收利用，而排入了下水道，同时糖化、发酵

等工序还有相当的部分冷却水未回收利用而直接排放。

?（2）酿酒车间废物产生的原因

①原料中掺杂质；

②原料配水比不稳定，未达到工艺最佳值；

③设备运行维护力量不足，生产过程自动化控制、计量、监测水平较低；

④工艺技术及装备水平较低，出酒率偏低；

⑤用水用汽的节约意识不强，回收和循环利用方面仍有很大的潜力可挖。

四、备选方案的产生及筛选

（一）备选方案的产生

通过组织发动全厂职工参与，针对酒精生产从原材料、生产及设备管理、技术方案调研及向同行专家技术咨询，共产生了102个备选方案，立即得到解决的有18个，共归纳整理出16个备选方案做进一步分析。对于低费无费的方案，在审计过程中分步实施。

（二）备选方案的筛选

审计小组对备选方案先进行了初步的筛选，选出的重点方案进行“权重总和法”排序确定出首先方案。认为：F10、F11、F12基本是无费方案不必进行重点筛选；方案F5、F9、F14为低费方案、易于实施、技术成熟，这些方案已经开始实施；方案F6、F8与F2密切相关，可以归为以F2为主的组合方案；方案F7、F13与F4有密切关系，可归为以F4为主的组合方案。

经过对部分备选方案的简单评述与组合，对现有的F1、F2、F4、F15、F16等方案从技术、环境及经济的可行性三方面进行初步的筛选，如下表：

（三）实施简单易行的无费、低费方案

1、进行了职工岗位技术培训，严格工艺规程；

2、严格管理，杜绝跑、冒、滴、漏；

3、设备的定期维修保养制度化；

4、严格控制冲洗用水，减少废水的产生量；

5、回收冷却用水多次循环利用，提高利用率，节约深井用水，减少废水排放量；

6、精馏的废热水用于发酵罐杀菌；

7、严格控制原料的入库质量；

8、建造原料大棚，加强原料管理；

9、改进白酒精罐装机，准确计量。

第四章产品生产系统

第一节生产系统

一、系统

1、系统的定义

指由两个或者两个以上相互独立又相互制约、执行特定功能的元素或子系统组成的有机整体。每个子系统可包括若干个更小的子系统，也可以是一个比它更大的系统的子系统。2、系统分类

（1）按照成因分：

①自然系统

②人工系统

③复合系统

（2）按状态的时间过程特征分：

①动态系统

②稳定系统

（3）按照与周围环境的关系分：

①开放系统

②封闭系统

3、系统的特征

（1）集合性

（2）目的性

（3）相关性

（4）整体性

（5）适应性

二、生产系统

生产系统与自然环境和相关系统关系

第二节生产系统的物质流及物质平衡

一、生产系统的工艺流程

（一）工艺流程的概念

指原料预处理、原料反应、产物的后处理所采用的生产过程（含单元操作或生产工序）框图。

由此构成的工艺流程是以图解的方式整理、标示工艺过程，包括输入和输出系统的物流（含废弃物）和能量流。它包括了产品和产品生产过程各工序。

二、工艺设备流程

①工艺设备流程的概念：以图解的方式标示出一个工艺过程的主要工艺设备，包括输

入和输出这些工艺设备的物流（含废弃物）和能量流。

②特点：在流程中画出工艺设备。在工艺流程图中将主要的反应设备、生产设备和附

属设备或辅助设备都详细地在确切的位置标示出来，而且将各种设备之间的物质流和能量流都按照实际的生产过程标示出来。

③与工艺流程图的区别：更详细、具体、直观。但绘制过程更复杂。

三、化工生产中的转化率、产率、收率

1、转化率：参加反应的物料量与投入反应设备的原料量的百分比。

意义：转化率的大小说明参加反应的物料量的多少。转化率越高，参加反应的物料量越多；反之，越少。

转化率=参加反应的物料量×100%/投入反应设备原料量

2、产率

产率=生成目的产物消耗原料量×100%/参加反应的原料量

意义：用于衡量参加主副反应的原料量之间的相互关系。

3、收率

收率=生成目的产物的原料量×100%/投入反应设备原料量=原料转化率×原料的产率

意义：用于衡量原料转化为产品的效率。收率越高，原料的利用率越高。

例题：系统1投入的物料量为1000kg/h, 有800kg/h参加了反应，有600kg/h转化成了产品；系统2投入的物料量为2000kg/h, 有1400kg/h参加了反应，有1200kg/h转化成了产品；系统3投入的物料量为3000kg/h, 有2700kg/h参加了反应，有2400kg/h转化成了产品。试计

算三系统的转化率、产率和收率。(试计算三个系统的三个指标)

四、系统的物质平衡——物料衡算

①物料衡算包括两种情况：一种是对已有的生产设备或装置，利用实际测定的数据，

计算另一些不能直接测定的物料量，用此计算结果，对生产情况进行分析、做出判断，提出改进措施；二是设计一种新的设备或装置，根据设计任务先做物料衡算，做出进出各设备的物料量，再做能量衡算，求出设备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个工艺流程。

②物料衡算的理论依据：质量守恒定律

1、物料衡算式

物料衡算的基本形式：

[输入的物料量]=[输出的物料量]+[系统积累的物料量]

有化学反应时：

[输入的物料量]±[反应生成或消耗的物料量]=[输出的物料量]+[系统积累的物料量]

（1）若系统内无物料积累，也无化学反应时：

[输入的物料量]=[输出的物料量]

（2）若系统为稳定状态，又有化学反应时：

[输入的物料量]±[反应生成或消耗的物料量]=[输出的物料量]

2、物料衡算的步骤

①搜集计算数据，在进行设计计算时，这些原始数据常常是定值；

②画出物料流程简图。标出所有的物料线，注明所有已知和未知的变量；若过程中有

许多流股，可将每个流股编号。

③确定衡算体系（即物料衡算的范围）。

④写出化学反应方程式，包括主反应和副反应，标出有用的分子量；若无反应，此步

骤可省；

⑤选择合适的计算基准，并在流程图上标明所用的基准值；

⑥列出物料衡算式，然后用数学方式求解；

⑦将计算结果列成输入-输出物料表。

3、物料衡算举例

邻二甲苯氧化制苯酐。已知邻二甲苯转化率70%，氧用量为理论量的150%，设邻二甲苯量为250kg。化学反应方程式为：

C8H10+3O2〓C8H4O3+3H2O

试对该系统进行物料衡算。

第三节系统的能量平衡

一、能量平衡

（一）电负荷平衡：系统的总电负荷包括电制冷、空调、电加热、照明和电机负荷。进行用电负荷分析时是指一般正常操作时的用电负荷，而不是指用电高峰时的用电负荷。操作负荷可用下式表示：

TL-(TOR+TOEH+TOAC+TOL)=TOM=ΣOM i

式中：TL：系统总操作负荷；TOR：系统总的制冷操作负荷；TOEH：系统中总的电加热操作负荷；TOAC：系统中总的空调操作负荷；TOL：照明总负荷；TOM：总的电机操作负荷；OM i：第i个工艺电机操作负荷。

二、热平衡

（一）热平衡模型：具有明确边界线的热平衡系统，以框图示出，称热平衡模型，如下图所示：

（二）热平衡式：系统的总输入热量应该等于系统总支出热量加上系统贮存能量的变化值，即

ΣQ sr= ΣQ zc+?Q ch

式中：ΣQ sr——系统的总输入热量；

ΣQ zc——系统总支出热量；

?Q ch——系统贮存能量的变化。

正常工作的热设备处于热稳定状态，故系统贮存的能量恒定，?Q ch＝0，所以在热稳定工况下，有

ΣQ sr= ΣQ zc

该式称为热平衡式

二、系统的热平衡指标

（一）能耗：分为单耗、综合能耗和可比能耗。

1、单耗：

单位产量能耗＝某种能总耗量/产品总产量

单位产值能耗＝某种能总耗量/产品净产值

注：某种能指某种一次能源或者某种二次能源

2、综合能耗：

单位产量综合能耗＝总综合能耗量/产品总产量

单位产值综合能耗＝总综合能耗量/产品净产值

3、可比能耗：

可比能耗＝总综合能耗量/标准产品产量

式中：标准产品指行业规定的基准产品，以该产品的能耗为基准，制定出其他产品能耗的折算系数，再进行计算。

（二）利用率：可分别用设备热效率、企业能源利用率和装置能量利用率表示。

1、设备热效率：用以反映供给设备能（热）量被有效利用的程度，可用于能源转换设备和大多数用热设备，如锅炉、煤气发生炉和其他的各种热设备等。

η＝有效热×100%/供给热＝Qyx ×100%/Qgg

式中：Qyx：对用热设备，为工艺有效热。对能源转换设备，Qyx为工质出入口热量（焓）差；Qgg：为外界输入能量。

2、企业能源利用效率：是考察整个企业用能水平的指标。

ηnw＝用能设备总效热×100%/能源供给热

＝∑Q yx×100%/∑Q ny

式中：∑Q ny——企业所有能源供给热，包括一次能源和二次能源代数和。

3、装置能量利用率（ηne）

ηne＝有效热×100%/全入热

＝（Q sc+Q sh）×100%/Q qr

=(Q qr－Q ss) ×100%/Q qr

式中：Q qr——全入热，包括进入装置的全部能量；Q sc——输出能；Q sh——回收利用能；Q ss——散失热。

（三）回收率（ηhs）：是反映企业内部由于能量回收利用所带来的节能效果指标。

ηhs＝回收利用能/全入热

＝回收利用能/(供入热+回收利用能)

＝Q hs/(Q gg+Q hs)

三、等价热量

定义：指为得到一个单位的二次能源（如汽油、柴油、煤油等制品，焦炭、煤气、电、蒸汽等），或一个单位的耗能工质（如压缩空气、氧气、各种水等）在工业中实际要消耗的一次能源的热量。按照下式计算：

等价热量＝二次能源具有的能量/转换效率

四、热流图

热流图定义：标示热量（供给热、带入热、带出热、排出热、各项损失热、回收利用热）流向及其数量的图称为热流图。

热流图的作用：通过热流图，可直观形象地看到设备、企业或区域热量（能量）的流向和数量，以指导企业的管理。

如某供热管网热流图：

第一节清洁生产的由来

一、人类面临的环境问题

（一）末端治理的局限

√污染物在不同介质间的转移

√对污染源控制有限