【正文】 化工設(shè)計(jì)概論 張金利 天津大學(xué)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心 310 Office Tel: 27890643 Email: 課題組主頁(yè)： 1 第六章 化工項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)在化工設(shè)計(jì)中的地位 一、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的定義 “技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)” 是技術(shù)學(xué)科和經(jīng)濟(jì)學(xué)科相互滲透而形成的一門交叉學(xué)科。 “技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)” 不單獨(dú)地研究某些技術(shù)問(wèn)題，也不是孤立地研究純經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，它研究的是“ 技術(shù)應(yīng)用在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，所形成的運(yùn)行規(guī)律” 。 “化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)” 是 “技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)” 在化學(xué)工程領(lǐng)域的運(yùn)用與發(fā)展，是技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)分支。 化學(xué)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)－－－ Economics of Chemical Engineering 化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)－－－ Economics of Chemical Industry 化學(xué)過(guò)程經(jīng)濟(jì)學(xué)－－－ Economics of Chemical Process 定義 （蘇健民先生）： 結(jié)合化工生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)上的特征（特點(diǎn)），研究由這些特點(diǎn)所決定的化工過(guò)程的經(jīng)濟(jì)規(guī)律，探討提高某個(gè)化工過(guò)程（或設(shè)備）乃至整個(gè)化工工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有關(guān)問(wèn)題。 定義 （劉光大先生）： 在探討和揭示化工技術(shù)滿足社會(huì)需求的發(fā)展規(guī)律中，研究、評(píng)選各種技術(shù)政策、技術(shù)路線和技術(shù)措施的理論、方法和科學(xué)手段。 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)貫穿一個(gè)化工項(xiàng)目從基建到其壽命期的全過(guò)程。 化工項(xiàng)目基建及其壽命期 項(xiàng)目立項(xiàng)階段（投資決策期） 項(xiàng)目建議書 可行性研究報(bào)告 設(shè)計(jì)階段 設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)包含技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)內(nèi)容 壽命期內(nèi)運(yùn)行 實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)情況分析（成本核算等） 工程改造（擴(kuò)產(chǎn)）的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 二、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生與發(fā)展 化工技術(shù) 經(jīng)濟(jì)問(wèn)題 化工過(guò)程的 技術(shù)問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題 緊密聯(lián)系在一起 世界最早的有關(guān)化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的專著： 美國(guó)人 Chaplin Tyler， 1926年的 《 Chemical Engineering Economics》 相對(duì)于 18世紀(jì)中葉，歐洲大規(guī)模的玻璃、造紙、肥皂等近代化工工業(yè)而言，化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的理論就顯得相對(duì)“年輕”。 到了 20世紀(jì) 40～ 50年代，人們發(fā)現(xiàn)用化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的原理和觀點(diǎn)來(lái)進(jìn)行化工廠設(shè)計(jì)和工程方案的挑選，能獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)開始得到重視與迅猛的發(fā)展，并真正成為了技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的一個(gè)重要分支。 由于化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的重要性，到目前為止，它仍然是一門十分活躍的研究領(lǐng)域。 我國(guó)從 20世紀(jì) 80年代末期，才開始重視把化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的原理、觀點(diǎn)運(yùn)用于化工過(guò)程。 三、化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)的研究對(duì)象 化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究對(duì)象 研究某個(gè)地區(qū)乃至整個(gè)國(guó)家化工工業(yè)的布局及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（ 宏觀對(duì)象 ） 研究某個(gè)化工廠、化工廠的某個(gè)車間、車間的某個(gè)工段或者僅僅是某個(gè)單元操作的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（ 微觀對(duì)象 ） 宏觀對(duì)象相對(duì)復(fù)雜，牽涉到國(guó)家的有關(guān)政治問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)政策問(wèn)題。一般是干部管理進(jìn)修的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。 作為一名化學(xué)工程師，一般側(cè)重于用化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)來(lái)研究微觀對(duì)象。 四、化工過(guò)程的幾個(gè)典型化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題 精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)回流比的選定 技術(shù)層面上，只要 R＞ Rmin，技術(shù)就可行。 那么， R＝ ？ ？ ？ … 實(shí)際上，有一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 R 塔板數(shù)少，投資少，但能耗高，操作費(fèi)用大。 R 塔板數(shù)多，投資大，但能耗低，操作費(fèi)用小。 現(xiàn)在，可以使用計(jì)算機(jī)模擬軟件，以 R＞ Rmin為約束條件，以經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為最終目標(biāo)，尋求到最優(yōu)的回流比 ROPT。 輸送化工流體時(shí)管徑的設(shè)計(jì) 在化工工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容就是根據(jù)工藝、公用工程及輔助系統(tǒng)的條件來(lái)進(jìn)行管路的流體力學(xué)設(shè)計(jì)以確定流程圖上每個(gè)管路的直徑大小，為繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（ PID）提供依據(jù)。 管路流體力學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)容可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)階段而不同 。 初步設(shè)計(jì)階段： 因不具備詳細(xì)計(jì)算壓力降來(lái)確定管徑的條件，只能根據(jù)估計(jì)的數(shù)值初步選擇管徑，以滿足管路有儀表流程圖（ PID）設(shè)計(jì)的需要。 無(wú)管長(zhǎng)，管件數(shù)據(jù)也不全 此階段，可按“ 常見流體流速推薦表 ”初步計(jì)算管徑，然后選擇靠近的管道規(guī)格。就完成了某個(gè)管道的 初步管徑選擇設(shè)計(jì) 。 施工設(shè)計(jì)階段： 此階段，配管圖也基本確定，已經(jīng)有了配管設(shè)計(jì)的管長(zhǎng)、管件數(shù)量等數(shù)據(jù)。 此時(shí)，要針對(duì)初步選擇的管徑，詳細(xì)核算管路的 阻力降 以及其他安全要求，才能確定初步選擇的管徑是否合適或作相應(yīng)的調(diào)整。 阻力降的計(jì)算 ： 利用不可壓縮流體的伯努力方程， ef WhuZgppp ???? ??????????2)(221摩擦阻力降 ?fh?直管阻力降 根據(jù)管道相對(duì)粗糙度、 Re、查（算）摩擦系數(shù)等。 管件的局部阻力降 一般采用當(dāng)量長(zhǎng)度法 問(wèn)題： “常用流體推薦流速表”、“流體適宜流速表”，它們是根據(jù)什么得來(lái)（確定）的？ 這里面實(shí)際也體現(xiàn)了一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 在某個(gè)流股的輸送量、輸送距離一定的情況下： 流速 V ↓，管徑 D ↑（投資加大），阻力壓降小，泵功率會(huì)適當(dāng)降低， 操作（運(yùn)行費(fèi)用）會(huì)適當(dāng)降低。 流速 V ↑ ，管徑 D ↓ （投資減少），阻力壓降大，泵功率會(huì)適當(dāng)增大， 操作（運(yùn)行費(fèi)用）會(huì)適當(dāng)增加。 圖 經(jīng)濟(jì)管徑的確定 管 徑 費(fèi) 用 流速的技術(shù)問(wèn)題 易燃易爆流體流速限制 腐蝕性流體的流速限制 工藝上允許的管路壓降限制 多效蒸發(fā)器的蒸發(fā)級(jí)數(shù)確定問(wèn)題。 管道、設(shè)備的保溫層厚度選擇問(wèn)題。 多技術(shù)方案的選擇問(wèn)題。 … … 從設(shè)計(jì)資料中和實(shí)際運(yùn)行的化工工程項(xiàng)目中，結(jié)合化工技術(shù)問(wèn)題，提取哪些經(jīng)濟(jì)分析用的數(shù)據(jù)？如何提取？ 提取出經(jīng)濟(jì)分析數(shù)據(jù)后，用什么方法和指標(biāo)體系去評(píng)價(jià)一個(gè)化工項(xiàng)目。 以上兩個(gè)內(nèi)容就是化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)在研究微觀對(duì)象時(shí)要解決的問(wèn)題。 化工項(xiàng)目的投資 要想建成一個(gè)化工項(xiàng)目（工程），并把它運(yùn)行起來(lái)，就得投入一定得資金。這些投入得資金，就是化工項(xiàng)目的 投資 。 化工項(xiàng)目投資點(diǎn)（按投資支出大概先后順序）： 投資決策期支出 設(shè)計(jì)費(fèi)支出 土地支出、工程施工及設(shè)備支出 試車費(fèi)支出及工程預(yù)備費(fèi) 化工項(xiàng)目投資 建設(shè)投資支出 （固定投資） （基建投資） 流動(dòng)資金支出 建設(shè)期利息支出 化工項(xiàng)目投資內(nèi)容（按投資的資金使用方向）： 化工項(xiàng)目投資 建設(shè)投資 （固定投資） （基建投資） 流動(dòng)資金 建設(shè)期利息支出 工程費(fèi)用 設(shè)計(jì)費(fèi)用 試車費(fèi)用 預(yù)備費(fèi)用 其它費(fèi)用 儲(chǔ)備現(xiàn)金 生產(chǎn)資金 主要生產(chǎn)部分工程費(fèi) 輔助生產(chǎn)部分工程費(fèi) 公用工程部分工程費(fèi) 服務(wù)性部分工程費(fèi) 生活福利部分工程費(fèi) “三廢”處理部分工程費(fèi) 廠外部分工程費(fèi) 界區(qū)內(nèi)投資 界區(qū)外投資 其中： 工程費(fèi) 土建費(fèi) 設(shè)備費(fèi) 材料費(fèi) 安裝費(fèi) 化工項(xiàng)目的投資 ≠ 固定資產(chǎn) 化工項(xiàng)目的投資 ＞ 固定資產(chǎn) 國(guó)家有關(guān)部門規(guī)定： 固定資產(chǎn)必須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： ◆ 單項(xiàng)價(jià)值必須在 800元人民幣以上； ◆ 使用壽命必須在一年以上。 一般不能形成固定資產(chǎn)的投資內(nèi)容： ◆ 因返工而報(bào)廢的工程部分； ◆ 臨時(shí)建筑； ◆ 人員培訓(xùn)費(fèi)； 試車費(fèi)一般都打入固定資產(chǎn)?；ろ?xiàng)目一般投產(chǎn)穩(wěn)定后，才進(jìn)行竣工驗(yàn)收，才進(jìn)行資產(chǎn)核算。 投資及固定資產(chǎn)的管理工作，是一個(gè)化工企業(yè)總會(huì)計(jì)師的重要工作職責(zé)。 一、化工項(xiàng)目的流動(dòng)資金 流動(dòng)資金 儲(chǔ)備資金 生產(chǎn)資金 生產(chǎn)運(yùn)行資金 成品資金 生產(chǎn)運(yùn)行資金 用于支付員工工資及福利，支付原材料，支付能源、水等，支付日常管理費(fèi)用，支付外協(xié)費(fèi)用，支付研發(fā)費(fèi)用，員工培訓(xùn)費(fèi)用等。 成品資金 用于支付成品庫(kù)存費(fèi)用，成品銷售費(fèi)用，成品運(yùn)輸費(fèi)用，廣告宣傳費(fèi)用等。 儲(chǔ)備資金 用于儲(chǔ)備原材料及能源、備件等。也包括儲(chǔ)備部分現(xiàn)金（備用金）。 對(duì)連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)尤其重要 流動(dòng)資金的運(yùn)行特點(diǎn) 流動(dòng)資金（其生產(chǎn)資金部分）的整體特點(diǎn)：“ 循環(huán) ” 拿出貨幣資金 生產(chǎn)運(yùn)行資金（在制品） 成品資金 （成品） 銷售回收 貨幣資金 在其整體“循環(huán)”特點(diǎn)下，具體體現(xiàn)在： ◆ 只要工廠不停工，它就不能全部收回； ◆ 其周轉(zhuǎn)快慢，能一定程度反映出企業(yè)的經(jīng)營(yíng)狀況； 但隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大與縮小，有流動(dòng)資金的“ 追加 ”與“ 沉淀 ”問(wèn)題。 流動(dòng)資金不能馬上收回，且循環(huán)鏈條相對(duì)脆弱，其貸款利率會(huì)偏高。 循環(huán)一次，賺一次。 衡量流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)快慢的指標(biāo)：年周轉(zhuǎn)次數(shù)、流動(dòng)比率、速動(dòng)比率。 流動(dòng)資金的估算 ① 、按項(xiàng)目固定資產(chǎn)估算 流動(dòng)資金額＝固定資產(chǎn)額 固定資產(chǎn)流動(dòng)資金率 其中：固定資產(chǎn)流動(dòng)資金率為 12％～ 20％ ② 、按項(xiàng)目年銷售總收入估算 流動(dòng)資金額＝年總銷售收入 銷售收入流動(dòng)資金率 其中：銷售收入流動(dòng)資金率為 10％～ 15％ ③ 、按年總成本（扣除折舊）估算 流動(dòng)資金額＝年總成本（扣除折舊） 成本流動(dòng)資金率 其中：成本流動(dòng)資金率為 ％～ 25％ ④ 、按流動(dòng)資產(chǎn)和流動(dòng)負(fù)債估算 流動(dòng)資產(chǎn)＝應(yīng)收賬款＋存貨＋賬面流動(dòng)現(xiàn)金 流動(dòng)負(fù)債＝應(yīng)付賬款 流動(dòng)資金額＝流動(dòng)資產(chǎn)－流動(dòng)負(fù)債 二、化工項(xiàng)目總投資的估算方法 一個(gè)化工工程項(xiàng)目或一套化工裝置的建成并運(yùn)行，需要多少總投資，是經(jīng)營(yíng)者和投資者都十分關(guān)心的問(wèn)題。 初步估算 投資決策期（項(xiàng)目建議書、可行性研究報(bào)告） 初步設(shè)計(jì)階段 詳細(xì)（較精確）估算，在施工設(shè)計(jì)期可以完成。 下面介紹二種，在投資決策期經(jīng)常使用的總投資初步估算方法 單位生產(chǎn)能力投資估算法 在擬建廠與現(xiàn)有廠的產(chǎn)品品種和工藝技術(shù)路線基本相同、生產(chǎn)能力差別不大的情況下，可以用現(xiàn)有工廠的已知投資，來(lái)估算擬建廠的投資額。 設(shè)： i1－－－擬建廠的投資額； i2－－－現(xiàn)有廠的已知投資額； C1－－－擬建廠的生產(chǎn)能力； C2－－－現(xiàn)有廠的已知生產(chǎn)能力； 則：?jiǎn)挝簧a(chǎn)能力投資估算法的計(jì)算式為： 2112()iiCC?其中： 即為單位生產(chǎn)能力的投資額。 22()iC注意： 單位生產(chǎn)能力投資估算法的運(yùn)用條件 ① 、生產(chǎn)品種、工藝路線基本相同或相似； ② 、兩者之間生產(chǎn)能力不能相差太大（一般在兩倍以內(nèi)）； ③ 、廠址會(huì)影響估算精度； ④ 、要注意修正投資年份的影響； 化工品種（或設(shè)備）指數(shù)投資估算法 單位生產(chǎn)能力投資估算法，最大的優(yōu)點(diǎn)是直觀，最大的缺點(diǎn)是沒有考慮 規(guī)模效應(yīng) 對(duì)總投資的影響。 即使生產(chǎn)品種、工藝路線完全相同，生產(chǎn)規(guī)模大的工廠比規(guī)模小的工廠，前者的單位生產(chǎn)能力投資費(fèi)用要低。例如乙烯裝置生產(chǎn)能力選擇問(wèn)題。 人們很早就注意到了規(guī)模效應(yīng)對(duì)投資額的影響。為了克服單位生產(chǎn)能力投資估算法的缺點(diǎn)， 1947年，美國(guó)人 Williams就提出所謂的 “指數(shù)估算法”