Технологія виробництва туалетного мила безперервним способом на обладнанні фірми "ALFA-LA VAL"

Пробовідборніком

Зміст ЖК-не рідше, чим через 5 годин, зміст NaOH кожну годину

Зміст жирних кислот, NaOH,

Лабораторія

13

Мильна маса

Після промивки

Сепаратори

Пробовідбірником

Зміст ЖК-не рідше, чим через 5 годин, зміст NaOH і NaCl кожну годину

Зміст жирних кислот, NaOH, NaCl

-II-

14

Підмильний щолок

Ємність 3 з підмильним щолоком

Пробовідбірником

Для кожної партії

Зміст мила, гліцерину, NaOH, NaCI

-II-

15

Мильна маса після шліфування

Сепаратори

-II-

Не рідше, чим через 5 годин, зміст

NaOH і NaCl кожну годину

Зміст жирних кислот,

NaOH, NaCl

16

Мильна основа

Ємність з мильним ядром

-II-

Для кожної партії

-ІІ-

-II-

17

Мильна основа

Темперировочні колонки. Трубопровід перед надходженням у вакуум-камеру

Манометром 3 автоматичним записом показань Термометром з автоматичним записом показань.

Безупинно

Тиск пару Температуру Нагріва мила

Цех

18

Сушіння мильної основи

Вакуум-сушильна

камера

Вакууметром 3 автоматичним записом показань

-II-

Вакуум

- II-

19

Мильна стружка з вакуум-камери

Шнек-пресс вакуум-камери

Із транспортера совком

2 рази в зміну

Зміст жирних кислот, NaOH, NaCl

Лабораторія

20

Охолоджуюча вода

На виході з барометричного конденсатора й зі шнек-пресса

Термометром з автоматичним записом показань

Безупинно

Температуру

Цех

21

Шматки мила

Конвейєри штампувальних пресів

Не менш 2 шматків від кожної лінії

Не менш 10 шматків

2 рази в зміну Через щогодини

Зміст жирних кислот Середня

Вага шматка

Лабораторія

Цех

22

Готове мило

Транспортер до упакування

Вручну, не менш 3 шматків для складання середньої

Для кожної партії

Показники якості у відповідності з ДСТУ

Лабораторія,



4. ДЕРЖАВНІ СТАНДАРТИ НА СИРОВИНУ, МАТЕРІАЛИ ТА ГОТОВУ ПРОДУКЦІЮ

4.1 Вимоги до сировини

Для виробляння твердого туалетного мила марок «Спеціальне», «Екстра» та «Класичне» використовують таку сировину:

Жири тваринні топлені харчові - згідно з ГОСТ 25292.

Олію кокосову - згідно з ДСТУ 4562

Стеарин пальмовий - згідно з ДСТУ 4439.

Олію пальмову - згідно з ДСТУ 4306.

Олію пальмоядрову - за гігієнічним висновком центрального органу виконавчої влади у сфері охорони здоров'я.

Саломас технічний для туалетного мила - згідно з чинною нормативною документацією.

Жир тваринний технічний 1 ґатунку - згідно з ГОСТ 1045.

Кислоти жирні: харчового тваринного жиру - згідно з ГОСТ 18.34, пальмового стеарину і олії пальмової - згідно з чинною нормативною документацією або за гігієнічним висновком центрального органу виконавчої влади у сфері охорони здоров'я, олії пальмової,технічного саломасу згідно з чинною нормативною документацією, синтетичні фракції Сю - Сіб- згідно з ГОСТ23239.

Для вироблення твердого туалетного мила застосовують такі допоміжні матеріали [9]:

їдкий натр - згідно з ГОСТ 2263, ГОСТ 11078.

Соду кальциновану технічну - згідно з ГОСТ 5100.

Сіль кухонну згідно з ДСТУ 3583 (ГОСТ 13830).

Вибілювальні речовини:

Діоксид титану пігментний згідно з ГОСТ 202.

Оптичні вибілювання - згідно з чинною нормативною документацією.

Речовини,що пережирюють:

Ланолін нейтральний дезодорований, ланолін безводний, жир норковий дезодорований,жир песців дезодорований, олію норкову, олію з зародків пшениці - згідно з чинною нормонтивною документацією.

Барвники, пігменти і запашники - згідно з чинною нормонтивною документацією і дозволом центрального органу виконавчої влади у сфері охорони здоров'я.

Екстракти рослинної сировини:

Екстракти рослин масляні, комплексні, етанол-гліцеринові екстракти - згідно з чинною нормативною документацією.

Дозволено уведення інших допоміжних матеріалів за якістю не нижче ніж перелічені, а також добавок, що покращують спожиткові властивості мила, дозволених до використовування центральним органом виконавчої влади у сфері охорони здоров'я, згідно з затвердженою рецептурою [9].

Вимоги до матеріалів

Папір обгортковий ГОСТ 8273-75.

Папір етикетний ГОСТ 7625-86.

Ящики картонні згідно з ГОСТ 13511.

Вимоги до готового туалетного мила

Готовою продукцією є туалетне мило за ДСТУ4537:2006. "Мило туалетне тверде. Загальні технічні умови."

Залежно від призначення тверде туалетне мило поділяють на марки: «Спеціальне» (С), «Екстра» (Є), «Дитяче»(Д), «Класичне»(К).

Марку мила «Спеціальне» поділяють на види: мила з дезинфікувальним або лікувальними - профілактичними добавками (Л) та нейтральні (Н).

За органолептичними показниками туалетне мило повинне відповідати вимогам, що вказані в таблиці 4.1 [9].



Таблиця 4.1

Органолептичні показники туалетного милу

Основні характеристики продукту	Вимоги за показниками
1. Органолептичні показники
1.1 Зовнішній вигляд	У розрізі однорідне. Не допускаються на поверхні мила тріщин, смуги, прослойки, плями, нечіткий штамп і нерівний зріз.
1.2 Форма	Шматки мила прямокутної, круглої, овальної, фігурної форми відповідно до найменування. Не допускається деформації форми.
1.3 Колір	Світлий, чистого тону, рівномірний, без сторонніх відтінків, відповідно до кольору мила даного найменування.
1.4 Запах	Відповідно до запаху мила даного найменування

За фізико-хімічними показниками туалетне мило повино выдповыдати вимогам, що вказані в таблиці 4.2

Таблиця 4.2

Фізико-хімічні показники туалетного мила "Екстра"

Назва показника	Норма для мила
Якісне число (маса жирних кислот у перерахунку на номінальну масу куска 100 г). г, не менше ніж	78
Масова частка содопродуктів у перерахунку на Na20, %, не більше ніж	0,20
Температура застигання жирних кислот, що виділені з мила (титр), °С	35-41
Масова частка хлориду натрію, % не більше ніж	0,4



5. ТЕХНОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ

5.1 Початкові дані для розрахунку

Розрахункова продуктивність:

по мильній основі (ядровому милу) зі змістом жирних кислот 62% - 2 т/годину (48 т/добу);

по висушеному милу (мильній стружці) ЗІ ІМІСТОМ жирних кислот 78% - 1,59 т/годину (38,2 т/добу); Режим роботи - трьохзмінний, безперервний; Річний фонд роботи обладнання - 300 доби; Витрата солі, промивних і шліфовочних розчинів прийняті на підставі практичних даних заводу.

5.2 Матеріальний баланс

5.2.1 Продуктовий баланс

Добова продуктивність цеху 38,2 т/добу туалетного мила з вмістом 78% жирних кислот.

Рецептура для виготовлення туалетного мила наведена в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1

Рецептура туалетного мила

Найменування жирової сировини	Витрати за рецептурою, а, %	Молекулярна маса жирних кислот
Жир яловичий	80	274
Олія кокосова	20	206
Жирова суміш		260,4

Титр жирової суміші [15]:

де tK0Mn - титр кожного компоненту жирової суміші, °С;

а - вміст компоненту в жировій суміші, %. Згідно з формулою розрахунок титру жирової суміші наведено в таблиці 5.2

Таблиця 5.2

Розрахунок титру жирової суміші

Найменування жирової сировини	Титр компоненту, °С	Витрати за рецептурою, а, %	Значення Wa/100, °С
Жир яловичий	44	80	80-44/100=35,2
Олія кокосова	28 *	20	20 * 28/100=5,6
Титр суміші			40,8

Вихід безводного мила в процентах до маси використаних тригліцеридів можна розрахувати за рівнянням [15]:

М+М-1

Gm= - -----------100 (5.2)

М сер

де Мсер - середня молекулярна маса карбонових кислот, які використані на варку 78%-го мила;

Мл - молекулярна маса лужного металу (Мл(№)=23г/моль).

Таблиця 5.3

Розрахунок середньої молекулярної маси жирних кислот

Найменування жирової сировини	Молекулярна маса жирних кислот	Витрата за рецептурою, а, %	Кількість молей
Жир яловичий	274	80	80./ 274=0,292
Олія кокосова	206	20	20/ 206=0,097
Разом			N = 0,389

Середня молекулярна маса жирової суміші 78%-го мила

100/с

Мсс= ------------5.3)

сер чу

Мгрп = 257,1г / л-голь 0,389

Витрати жирних кислот на вироблення 78%-го мила наведено в таблиці 5.4.

Середня молекулярна маса натрових солей, які утворилися з жирни'х кислот:

Мпс = Мсер+Мл-\ Мнс(5.4)

Мис = 257,1 + 23 -1 = 279,1г / моль

Таблиця 5.4

Витрати жирних кислот і жирів на вироблення 78%-го мила

Найменування жирової сировини	Витрати за рецептурою, а,%>	Витрати жирних кислот, кг / т	Витрати жирів, кг/т
Жир яловичий	80	624	624/0,95=657
Олія кокосова	20	156	156/0,9=173
Разом	100	780	830

При середній молекулярній масі жирних кислот мила

Мсер = 257,1 г / моль,

вихід безводного натрового мила в % до жирних кислот за рівнянням 5.2 складає:

257 1 + 23-1 G = + -100 = 108,6% 257,1

Отже, в товарному милі, що містить 78% жирних кислот власне мила міститься:

G II^L(5.5)

100



Вміст вологи в цьому милі складає:

B = m-(Gm+w + n),(5.6)

де, w - залишок вільного лугу в готовому милі складає 0,2 % від його маси;

п - вміст нерозчиненого в воді осаду та солі (по практичним даним приймаємо п = 1)

В = 100-(84,7+ 0,2 + 1) = 14,1%

Омилення триацилгліцеринів проходять за реакцією:

C3H5(RCOO)3 + 3NaOH 3RCOONa + С3Н5(ОН)3

Молекулярна маса триацилгліцеринів:

Мтаг =3-256,1 + 41 = 809, Зг / моль

Вихід жирних кислот в % до маси триацилгліцеринів:

3-М -100, жк =^(5.7)

О гу СП 1

жк =100,

3-257,1 + 41-3

Вихід безводного мила до маси витрачених триацилгліцеринів:

(257,1 + 23-1)-3

809,3

Молекулярна маса натрових солей:

Мис = 3 * (257,1 + 23) = 840, Зг / моль

По завершенню процесу омилення мильної основи, в ній повинно бути 1240 кг/год жирних кислот (при продуктивності 2 т /год), це 62% від маси мильної основи. Тоді самих солей в основі мила міститимиться:

257 1 279 1

ЈdhL = ±l±L у. =1346,1кг/год 1240 X

Тоді кількість триациалгліцеринів, яка перетвориться в сіль:

уі оі

Хта = ------------------1305, Ікг/ год

809,3 840,3

Для подальшого розрахунку враховуємо збитки при виробництві мила, які складають 2,0%, тоді з урахуванням збитків кількість триацилгліцеридів, які переходять в сіль составлять

Хтаг =1305,1-1,02 = 1333кг/год

Яловичого жиру перетвориться:

X, =1333-0,8 = 1066,4кг/год

Кокосової олії перетвориться:

=1333 * 0,2 = 266,6кг / год



Кількість натрових солей, які утворилися:

- з яловичого жиру: 1066,4 кг/год

C3H5(RCOO)3 + 3NaOH 3RCOONa + С3Н5(ОН)3

274-3 + 41-3 =860 г/моль3 * (273 + 23) = 888 г/моль

888-1066,4

У = ---------------1101,12кг/год

860

з кокосової олії:

266,6 КГ /годУ2 кг /год

C3H5(RCOO)3 + 3NaOH 3RCOONa + С3Н5(ОН)3

206 * 3 + 41 - 3 = 656г/моль3 * (206 + 23) = 687/моль

687-266,6

у = -----------------279,2кг / год

2 656

Тоді витрати лугу (100%-на каустична сода), яка йде на омилення яловичого жиру та кокосової олії:

1101,12кг /годхл кг /год

C3H5(RCOO)3 + 3 NaOH 3RCOONa + С3Н5(ОН)3

860 г/моль120 г/моль

1101,12-120 1С

х = ---------------------154,65кг /год

860

279,2 кг /годхл2 кг/ год

C3H5(RCOO)3 + 3NaOH 3RCOONa + С3Н5(ОН)3

656 г/моль120 г/моль

279 2-120 Х(1 = ±Il2±J±L = 52,073кг / год -" 656

Тоді витрати лугу (100% каустична сода), яка йде на омилення жирової суміші:

=154>65 + 52>073 = 206> 723

Для подальшого розрахунку принімаємо надлишок лугу 3%:

Хлсум = 206,72 * 1,03 = 21 Зкг / год

На виробництво надходить розчин каустичної соди концентрацією 46%:

На омилення беремо розчин каустичної соди концентрацією 28%

Pim = 100 = 761кг/год

Витрата води на розведення 46% концентрації NaOH до 28% концентрації:

В =761-463 = 29%кг/ год

Кількість гліцерину, який утворюється в процесі омилення (1066,4 + 266,6) кг /год



C3H5(RCOO)3 + 3NaOH 3RCOONa + C3H5(OH)3

812,3 г/моль92 г/ моль

(1066,4 + 266,6)-92,

г = -------------------------------151/сг / год

812,3

5.2.2 Матеріальні розрахунки стадії відбілки

Для розрахунків приймається середня норма уведення відбілюючих глин 1 % від маси жира Г =10,0 кг/т. Зміст жиру у відбіли- вающих глинах на фільтрах перед отжимом gl = 40 %; після від- жиму g2 = 15 % [13].

Витрата відбілюючих глин.

При продуктивності ділянки ш = 1,33 т/год

г, =Г,.= 10,0-1,333 = 13,33кг/год(5.9)

Відходи й втрати жирів.

Відходи жирів на даній операції складаються із двох частин: 1) жир, що віджимається з осаду відбілюючих глин перед розвантаженням фільтрів; 2) жир, що залишається в відбілюючих глинах. Маса відпрацьованої відбілюючої глини перед віджимом, віднесена до маси відбіленого масла, становить [13]:

го=гл00 с 13.33-100 (5.11)

100-g, 100-40

Маса технічного жиру, що віджимається на фільтрі: =,66кг/год

Маса жиру що вивантажується з відбілюючою глиною

G" = Г-100 - г = "13,33 100" (5.12)

13,33-2,35кг/год

Безповоротні втрати на стадії відбілювання по діючих нормах приймаються

ПО = 0,033 % = 0,44 кг/год.

Сумарні відходи й втрати

С = б, 66 + 2,35 + 0,44 = 9,45кг / год

Таким чином на відбілку іде 1343 кг/год.

5.2.3 Матеріальний баланс стадії омилення

Матеріальний баланс стадії омилення зведено в таблиці 5.5

Таблиця 5.5

Матеріальний баланс стадії омилення

Взято	кг /год	т/ добу	кг/т	Отримано	кг /год	т/ добу	кг/т
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Жирова суміш	1333, 0	31,992	838,36	1. Мильний клей	2094	50,256	1316,98
1.1 Яловичий жир	1066, 4	25,593	670,69	1.1 Безводного натрового мила	1346,6 4	32,319	846, 94
1.2.Кокосова олія	266,6	6,398	167,67
2. Розчин каустичної соди 28% - NaOH 46% -Вода	761 463 298	18,264	478,6	1.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин	747,36	17,936	470, 0
Всього	2094	50,256	1316,98	Всього	2094	50,256	1316,98

5.2.4 Матеріальний баланс стадії першої висолки

Матеріальний баланс стадії першої висолки зведено в таблиці 5.6



Таблиця 5.6

Матеріальний баланс стадії першої висолки

Взято	кг /год	т/ добу	кг/т	Отримано	кг/год	т/ добу	кг /т
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Мильний	2094	50,256	1316,	1. Мильне	2000	48,0	1257,8
клей			98	ядро			6
1.1 Безводн	1346,6	32,32	846,9	ІЛ Безводн	1346,6	32,32	846,94
ого натро	4		4	ого натро	4
вого мила				вого мила
1.2 Вода,	747,36	17,963	470,0	1.2 Вода,	653,36	15,68	410,92
вільний			4	вільнии
NaOH,				NaOH,
гліцерин				гліцерин, NaCl
2. Розчин	712	17,088	447,8	2. Підмиль	2071	49,7	1032,5
NaCl 11%				ний щолок			2
В т.ч.				(в
-NaCI 100%	78	1,872	49,0	збірник)
-вода	634	15,216	398,7
3. Підмильний щолок (з другої висолки	1265	30,36	795,6
Всього	4071	97,7	2560, 38	Всього	4071	97,7	2560,3 8

5.2.5 Матеріальний баланс стадії другої висолки

Матеріальний баланс стадії другої висолки зведено в таблиці 5.7. Із практичних данних із загального змісту жирних кислот в омиленній масі в підмильний клей приблизно іде 1/4 частина жирних кислот, тоді зміст жирних кислот у подмильному клеї можна визначити в такий спосіб [11]:

Ожкпід. кл =кг/год(5.13)

Т.к. приблизний зміст жирних кислот в підмильному клеї -30%, то Маса підмильного клея

п „310-100% 1П_,,

G під.кл = 20% = кг/г Д(5-14)

Маса мильного ядра після другої висолки

1550x100%/62% =2500 кг/год

Таблиця 5.7

Матеріальний баланс стадії другої висолки

Взято	кг /год	т/ добу	кг/т	Отримано	кг /год	т/ добу	кг/т
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Мильне ядро	2000	48,0	1257,8 6	1. Мильне ядро (з змістом жирних кислот 1240+310=	2500	60	1572,303
				1550)
1.1 Безводного натрового мила	1346,6 4	32,32	846,94	1.1 Безводного натрового мила	1726,74	41,44	1086,0
1.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин, NaCl	653,36	15,68	410,92	1.2 Вода вільний NaOH, гліцерин, NaCl	773,26	18,558	486, 33
2. Розчин NaCl 11% В т.ч. NaCl 100% -вода	712 78 634	17,088 1,872	447,8 49,05 398,7	2. -Підмильний щолок (повертається на першу висолку)	1265	30,360	795,6
3. Підмильний клей (з стадії промивки- шліфовки)	1053	25,272	662,26
3.1 Безводно го натрового мила	336,66	8,0,79	211,74
3.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин, NaCl	716,34	17,192	450,52
Всього	3765,0	90,360	2367,6 6	Всього	3765	90,360	2367, 66



5.2.6 Матеріальний баланс стадії промивки (шліфовки)

Матеріальний баланс стадії промивки (шліфовки) зведено в таблиці 5.8. Кількість розчину NaOH 6% на стадію шліфовки береться із практичних даних фірми Альфа-Лаваль, при продуктивності мильної основи 2т/год, він становить 553 кг/год [11].

Таблиця 5.8 - Матеріальний баланс стадії промивки (шліфовки)

Взято	кг /год	т/ добу	кг /т	Отримано	кг /год	на добу	кг /т
1	2	3	4	5	6	7	8
1.Мильне ядро	2500	60	1572,33	1. Мильне ядро	2000	48,0	1257,86
1.1 Безводного натрового мила	1683,3	40,399	1058,68	1.1 Безводного натрового мила	1346,64	32,32	846,94
1.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин, NaCl	816,7	19,6	513,65	1.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин, NaCl	653,36	15,68	410,92
2.Розчин NaOH - 6% 2.1 NaOH 46% 2.2Вода	553 72 481	13,272 728 544	347,798 45,28 302,52	2. Підмильний клей (повертається на другу висолку)	1053	25,272	662,26
				3.1 Безводного Натрового мила	336,66	8,079	211,74
				3.2 Вода, вільний NaOH, гліцерин, NaCl	716,34	17,192	450,53
Всього	3053	73,272	1920,13	Всього	3053	73,272	1920,13

5.2.7 Матеріальний баланс стадії сушіння

При одержанні 78%-ного туалетного мила підсушують його в кілька етапів [15]:

- за рахунок випару вологи при розпилюванні нагрітого в підігрівнику мила;

- за рахунок додаткового підсушування мила на стінках вакуумної вежі, що обігрівається гарячою водою;

- за рахунок підсушування при проходженні через працюючі під вакуумом пелотезы й у сушильному транспортері перед штампуванням.

Приймаючи, що на першому етапі концентрація мила підвищується до 74% і при піліруванні й обробці ще на 2%, одержують, що на стінках вакуум-сушильної вежі концентрацію мила необхідно підвищити приблизно на 2%.

Для розрахунку приймається:

а) концентрація мила, що надходить у вакуум-сушильну вежу (по жирних кислотах), Ж0 = 62%;

б) концентрація мила після розпилення у вакуум-сушильній вежі Ж74 = 74%;

в) концентрація мила після зняття зі стінок, що обігріваються, вакуум- сушильній вежі Ж76 = 76%;

г) концентрація готового мила (після штамп-пресу) Ж78 = 78%>;

Кількість мила, після висушування:

г- 2000-Ж,

G =,кг/ч(5.15)

С = Ш^1590кг/Ч 78

Кількість мила концентрацією Ж74, що утвориться після розпилення його у вакуум-сушильній вежі й осідаючого на стінках камери

014=Ц ,кг\ч(5.16)

Кількість вологи, що випарувалася при розпилюванні нагрітого мила

W14=G14(~-1),kS/4(5.17)

W1A = 1675,7 * (1) = 324.33кг / ч

Кількість мила, що утвориться у вежі після додаткового підсушування його, на обігріваюмих стенках вежі:

Q =lZ_Zl = 1631,6кг / ч

Кількість вологи, що повинне бути випарене на стінках вакуум-сушильної вежі:

Щ6=07б(-1),кг/ч(5.19)

Г7б = 1631,6 *(--1) = 44,1кг /v 74

Кількість мила, що утвориться після підсушування мила до Ж78, буде

Сп = 1631,6-76 Сг7 = 1590кг / ч

Кількість паркої при цьому вологи складе

W7S = 1590-(---1) = 41,84кг/ч 76

Усього випарується вологи:

5 = 324,33 + 44,1 + 41,81 = 410,21кг! год

Матеріальний баланс стадії сушіння мила зведено в таблиці 5.9

Таблиця 5.9

Матеріальний баланс стадії сушіння мила

Взято	кг /год	т/ добу	кг /т	Отримано	кг /год	т/ добу	кг/т
1	2	3	4	5	6	7	8
Мильне ядро	2000	48,0	1258	1. Мильна стружка	1590	38,16	1000
				2. Волога	410	9,84	258
Всього	2000	48,0	1258	Всього	2000	48	1258

Результати розрахунків зводимо в таблицю 5.10

Таблиця 5.10

Витрати сировини на виробництва туалетного мила 78% «Екстра»

Найменування компонетів	Потреба у сировини
	Кг/т	За добу, т	За місяць,т	За рік, т
Тваринний жир	675,72	25,785	644,6	7735,2
Кокосова олія	168,93	6,446	161,15	1933,8
NaOH-100%	154,72	5,9	147,5	3687,5
NaCl -100%	98,0	3,73	93,25	1119,0
Вибільна глина	13,3	0,507	12,67	152,0
Лаурінова кислота	3,0	0,114	2,85	34,2
	- 3,0	0,114	2,85	34,2
Кислота лимонна	4,0	0,153	3,82	45,84
Екстракти рослинні	5,0	0,19	4,75	57,0
Ароматизатор	10,0	0,382	9,55	114,6
Гліцерин	3,0	0,114	2,85	34,2
Титанові білила	2,0	0,076	1,9	22,8

5.3 Розрахунок теплового баланса

Тепловий баланс теплообмінника ТО 1

У відповідності з описом схеми технологічних процесів жир перед відбілкою підігрівається у пластинчастому теплообмінники від 70°С до 100°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти гарячої пари Р = 0,3 МПа і t = 132,9°С. Теполофізичні характеристики гарячої пари:

іп =1959 кДж/кг, ік = 450 кДж/кг [14,16].

Схема теплових потоків має вигляд:

= 70°С ж > t2 = 100°С t4 =132,9°Сt3 = 132,9°С

Рівняння теплового балансу:

Є.+Є2 =63+64+6^(5.22)

Де

Q1 - кількість теплоти, що надходить з жиром у теплообмінник,

Q2 - кількість теплоти яка входить з паром,

2з - кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника,

Q4 - кількість теплоти вихідної з конденсатом,

Qnom - кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з жиром у теплообмінник:

т - маса жиру, кг/с; 1343кг/год=0,373 кг/сек;

- початкова температура, з якою жир входить в теплообмінник,; сж - теплоємність жиру, кдж/кг-

К (сж =2,72 кДж/кг-К) [15] = 0,373 * (273 + 70) * 2,72 = 345,2 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника:

23 = т-сж-іг(5.24)

тоді

0=0.05.(03-0,)(5.25)

Q = 0,05 * (375,4 - 345,2) = 1,5 кВт

Розраховуємо витрату пари, що гріє:

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

Q2 = Ј>*/,(5.27) =0,021 -1959 = 41,14 кВт

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

Q2=D-i2(5.28) -samp

Ог = 0,373 * (273 +100) * 2,72 = 375,4 кВт

Втрати тепла становлять:

Q4 =0,021-450 = 9,45 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.22):

345,2 + 41,14 = 375,4 + 9,45 +1,5 386,36 386,35

Тепловий баланс теплообмінника Т02 У відповідності з описом схеми теплообмінник Е 602 має назву економайзер, тому що у ньому жир перед відбілкою підігрівається жиром що йде з відбілки, й тем самим охолоджує його. Схема теплових потоків має вигляд:

t% = 50°С ж р > t2 = 70°С

Рівняння теплового балансу:

а+а=а+а+отт (5.29)

де

Qx - кількість теплоти, що надходить з жиром у теплообмінник, Q2 - кількість теплоти яка входить з відбіленним жиром, а - кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника,

Q4 - кількість теплоти вихідної з відбіленним жиром, 0Іют - кількість втрат тепла, кВт. Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з жиром у теплообмінник:

Qx=m-tx-Cae.(5.30)

де

т - маса жиру, кг/с;1343 кг/год=0,373 кг/сек;

tx -початкова температура, з якою жир входить в теплообмінник,0^; сж - теплоємність жиру, кдж/кг-К (сж = 2,72 кДж/кг-К) [15].

в, = 0,373 * (273 + 50) * 2,72 = 327,7 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника

Q3 = m-cJIC-i2(5.31)

0з = 0,373 * (273 + 70) * 2,72 = 348,0 кВт

Втрати тепла становлять:

0 =0.05.(03-0,)(5.32)

Q emp. = 0,05 * (348,0 - 327,7) =1,015 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з відбіленним жиром у теплообмінник:

- початкова температура, з якою відбіленний жир входить в теплообмінник, °К;

сж - теплоємність жиру, кдж/кг-



К сж = 2,72 кДою/кг-К) [15] 02 = 0,37 * (273 + 70) - 2,72 = 345,2 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з відбіленним жиром з теплообмінника:

04 = 0,37 - (273 + 50) * 2,72 = 325,07 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.29):

327,7 + 345,2 = 348 + 325,07 +1,015 672,9 я 674,085

Тепловий баланс теплообмінника ТОЗ

У відповідності з описом схеми технологічних процесів жир перед колоною омилення підігрівається у пластинчастому теплообмінники від 50°С до 80°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти горячої пари

Р = 0,3 МПа і t = 132,9°С.

Теполофізичні характеристики горячої пари: іп =1959 кДж/кг, ік = 450 кДж/кг [14]

Схема теплових потоків має вигляд:

tx = 50°С ж"р > t2 = 80°С t4 = 132,9°С <-2зе =132,9°С

Рівняння телового балансу:

б+&=&+&+О™(5-35)

Де

Qx - кількість теплоти, що надходить з жиром у теплообмінник,

Q2 - кількість теплоти яка входить з паром,

б, - кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника,

Q4 - кількість теплоти вихідної з конденсатом,

Опот - кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти^ що надходить з жиром у теплообмінник:

а = т-/х * сж(5.36)

Де

т-маса жиру, кг/с; 1333кг/год=0,37кг/сек

tx -початкова температура, з якою жир входить в теплообмінник,0^; сж - теплоємність жиру, кдж/кг-

К сж = 2,84 кДж/кг-К) [15].

Qx = 0,37 * (273 + 50) * 2,72 = 325,07 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з жиром з теплообмінника:

Оъ = т-сж 12(5.37)

тоді

03 = 0,37 * (273 + 80) * 2,72 = 355,26 кВт

Втрати тепла становлять:

6-*.= 0.05-(0з-0,)(5.38)

Qp -- 0,05 * (355,26 - 325,07) = 1,5 кВт

Розраховуємо витрату парі, що гріє:

а - 2 + Q,wm = (5.39)

Де

2 - відповідно ентальпії пару й конденсату, кДж/кг ( = 1959;/2 = 450) [14]

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

Q2=D-ix -(5.40)

02 = 0,021-1959 = 41,14 кВт

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

02 =D-i2(5.41)

04 = 0,021 * 450 = 9,45 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.35):

325,07 + 41,14 = 355,26 + 9,45 +1,5 366,21 «366,21

Тепловий баланс теплообмінника Т04

У відповідності з описом схеми технологічних процесів NaOH 46% перед розведенням з водою до 28% концентрації й наступним надходженням в колону омилення підігрівається у пластинчастому теплообмінники від 30°С до 80°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти гарячої пари

Р = 0-,3 МПа і t = 132,9°С.

Теплофізичні характеристики гарячої пари:

іп =1959 кДж/кг, ік = 450 кДж/кг [ 14,16]

Схема теплових потоків має вигляд:

0, - кількість теплоти, що надходить з лугом у теплообмінник, Q2 - кількість теплоти яка входить з паром,

- кількість теплоти, що виходить з лугом з теплообмінника,

- кількість теплоти вихідної з конденсатом, Qmm кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з лугом 46% у теплообмінник:

т- маса NaOH 46%, кг/с; 463кг/год=0,1286 кг/сек;

- початкова температура, з якою луг входить в теплообмінник,°К;

- сл - теплоємність жиру, кдж/кг-К (сл =2,65 кДж/кг-К) [15].

Q} = 0,1286 * (273 30) * 2,65 = 103,26 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з лугом 46% з теплообмінника:

Оъ = т- сл ¦ t2(5.44)

03 = 0,1286 * (273 + 80) * 2,65 = 120,3 кВт

Втрати тепла становлять:

Q нтр = 0,05 * (і 20,3 -103,26) = 0,85 кВт

Розраховуємо витрату парі, що гріє:

д=03 01 + Qnom h ~12



Де 2 - відповідно ентальпії пару й конденсату, кДж/

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

02 =Ј>*/,(5.47)

02 = 0,0119 -1959 = 23,31 кВт

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

02=Д-'2(5-48)

04 =0,0119-450 = 5,36 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.42):

103,26 + 23,3 1 = 120,3 + 5,26 + 0,85 126,57 «126,41

Тепловий баланс теплообмінника Т05

У відповідності з описом схеми технологічних процесів сіль 11% перед поданою підігрівається у пластинчастому теплообмінники від 40°С до 95°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти гарячої пари Р = 0,3 МПаі t = 132,9°С. Теплофізичні характеристики гарячої пари:

іп =1959 кДж/кг, ік = 450 кДж/кг [14].

Схема тепловий потоків має вигляд:

t = 40°С > t2 = 95°С і4 = 132,9°С < ор ґ3 = 132,9°С

Рівняння теплового балансу:

Де Q, і вз ~ кількість теплоти NaCI 11%, відповідно за початкової і кінцевої температури, кВт;

Q2 і Qa - кількість теплоти, яка входить з паром і вихідної з конденсатом

Qmm - кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з NaCI 26% у теплообмінник:

0=т-ігсс(5.50)

Де

т-маса NaCI 26%>, кг/с; 712 кг/год=0,197 кг/сек;

г, -початкова температура, з якою сіль входить в теплообмінник,0/^;

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з NaCI 26% з теплообмінника:

тоді

03 = 0,197 * (273 + 95) * 3,39 = 245,76 кВт Втрати тепла становлять:

=0.05.(03-а)(5.53)

Qmnp =0,05-(245,46-209,03) = 1,82 кВт

Розраховуємо витрату парі, що гріє:

B = Q3(5.54)

Де відповідно ентальпії пару й конденсату, кДж/кг

245,46-209,03 + 1,82

D = 0,0253 кг / с

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

02 =Ј>*/',(5.55)

02 = 0,0253 -1959 = 49,56 /В/и

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

02=Ј./2(5.15)

04 = 0,0253 -450 = 11,38 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.9):

209,03 + 49,56 = 245,46 +11,38 +1,82

Тепловий баланс колони омилення

У колону омилення подається відбілений жир і гідроксид натрію, наслідку чого відбувається реакція омилення. Реакція відбувається при температурі 115-120°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти жиром і гідроксидом натрію, а також теплоти реакції. Рівняння теплового балансу [15,12]:

Q +Q NaoH+Qi>=Q,+Qnom(5-56)

Де

QM, - кількість теплоти, що надходить з жиром у колону омилення, кВт; Qnooh ~ кількість теплоти яка входить з розчином NaOH 28%, кВт; QP - кількість теплоти, яка утворюється при реакції взаємодії гідроксіду натрія з жиром кВт,;

Q - кількість теплоти,що виходить з колони з образовавшимся мильним клеєм, кВт;

Qmm ~ кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з жиром у колону омилення:

т - маса жиру, кг/с; 133кг/год=0,37 кг/сек;

початкова температура, з якою жир входить в колону, °К;

сж - теплоємність жиру, кдж/кг-К (сж =2,72 кДоіс/кг-К) [15].

Qx = 0,37 * (273 + 80) * 2,72 = 355,26 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що входить з розчином NaOH 28%, у колону омилення:

QnoOH =mNaOH 'CNaOH NaOH (5.59)

де

m NaOH - маса розчина NaOH 28%, кг/с; 761 кг/год = 0,21 кг/сек; (складається з 463кг розчину NaOH 46% і 298 кг води, тобто 61% розчину NaOH 46%>-го та 39% води)

NaOH 28% = 80 ¦ 0'61 + 20 * 0'39 = 56,6 °С,

де 80°С - температура розчина NaOH 46%,

20°С - температура води, яка розчиняє 46% розчин NaOH до 28% концентрації. cNaOH - теплоємність розчин NaOH 28%, кдж/кг-К (cNaOH = 3,25 кДж/кг-К) [15], тоді

Qm0H = 0,21 - 3,25 * (273 + 56,6) = 225 кВт

Розраховуємо кількість теплоти реакції нейтралізації: За літературним даними реакція нейтралізації жирних кислот у водяному розчині, супроводжується з виділенням тепла в кількості 13, 7-13,9 ккал/грам- моль. Для прийнятої сполуки жирів із середньою молекулярною масою Мср=257,1, на один кг жирних кислот виділяється тепло в кількості [15]:

q - 13,9 1000 QKl<ajl 4 ] 9 = 209,5кДж / кг 257,1

де 4,19 - коефіцієнт перевода ккал в кДж.

На ІЗЗЗкг/год = 0, 37кг/сек,кількість теплоти буде супроводжуваться: тоді

Qp=q-m = 209,5-0,37 = 77,52KBm(5.60)

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з мильним клеєм з колони омилення:

де тм - маса мильного клея виходячого з колони омилення, mv = 2094кг / год = 0,58/<г / сек; тоді

QM = 0,58 * 2,84(273 + 120) = 647,3кВт

Втрати тепла становлять (по різниці):

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння:

355,26 + 225,0 + 77,52 = 647,3 +10,48 657,78 = 657,78

Тепловий баланс теплообмінника ТОб

У відповідності з описом схеми технологічних процесів зм'якшена вода перед подачою на шліфовання підігрівається у пластинчастому теплообмінники від 20°С до 60°С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти горячої пари Р = 0,3 МПа і t = 132,9°С. Теполофізичні характеристики горячої пари: іп =1959 кДж/кг, ік = 450 кДж/кг [14,16]

Схема теплових потоків має вигляд:

а+е2=а+а1+а<„„(5.61)



Де

і бз - кількість теплоти води, відповідно за початкової і кінцевої температури, кВт;

Q2 і Qa - кількість теплоти, яка входить з паром і вихідної з конденсатом, кВт.

Qmm - кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з водою у теплообмінник:

Qx=m-tx-cc(5.62)

Де

т - маса води, кг/с;

- початкова температура, з якою вода входить в теплообмінник,0; св - теплоємність води, кдж/кг-К (с„ = 4,19 кДж /кг-К) [ 16].

0 = 0,1336 * (273 + 20) * 4,19 = 164,02 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з водою з теплообмінника:

03 -т * св -t2(5.63)

тоді

03 = 0,1336 * (273 + 60) * 4,19 = 186,4 кВт

Втрати тепла становлять:

0.05.(03-а)(5.64)

Q шР. = °'05 * 0 86,4-164,02) =1,12 кВт

Розраховуємо витрату пари, що гріє:

d = Q, б,+Отш5 65

Де

і2 - відповідно ентальпії пару й конденсату, кДж/кг (1959; і2 = 450) [14,16]

186,4-164,02 + 1,12

D = 0,01557 кг/с

1959-450

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

Q2 = D- z,(5.67)

О = 0,01557-1959 = 30,5 кВт

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

Q2=D-i2(5.68)

Q4 =0,01557 -450 = 7,0 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.61):

164,02 + 30,5 = 186,4 + 7,0 +1,12 194,52 «194,52

Тепловий баланс колони шліфовки

Рівняння теплового балансу:

О - кількість теплоти, що надходить з милом у колону шліфовкі, кВт; 02 - кількість теплоти яка входить з розчином NaOH 6%, кВт; О- кількість теплоти яка входить з паром,,;

О - кількість теплоти,що виходить з колони з образовавшимся мильним ядром, кВт;

о - кількість теплоти вихідної з конденсатом,кВт; Овтр - кількість втрат тепла, кВт.

Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з мильним ядром у колону шліфовки:

тм -маса мильного ядра, кг/с; 2500кг/год=0,69 кг/сек;

tx -початкова температура, з якою мильне ядро входить в колону шліфовкі,°К; см - теплоємність мильного ядра при 85°С, кдж/кг-К (сж =2,94 кДж/кг - ІГ)[15].

Qx = 0,69 * 2,94 * (273 + 90) = 736,38 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що входить з розчином NaOH 6%, у колону шліфовки:

QnoOH = mNaOH CNaOH NaOH

де

mNaOH -маса розчина NaOH 6%, кг/с; 553кг/год = 0,154 кг/сек; (складається з 72кг розчину NaOH 46% і 481 кг води, тобто 13% розчину NaOH 46% та 87% води)

tNa0H - початкова температура, з якою розчин NaOH 6%, входить в колону, °К;

60°С - температура води, яка розчиняє 46% розчин NaOH до 6% концентрації. cnooh - теплоємність розчин NaOH 6%, кдж/кг-К



NaOH = [0,2-006 +(1-0,06]-4,19 = 3,98 кДж/кг-К) [15]. тоді

Q2 = 0,154 * 3,98 * (273 + 62,6) = 205,7 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з мильним клеєм з колони шліфовкі:

Є4 = 0,848 * 3,06(273 + 98) = 962,7кВт

Втрати тепла становлять:

0в =О.О5-(0з-0,-02) Qw. = 0>05' (962>7 - 736,38 - 205,7) = 1,03 кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

03 = 0,0143-1959 = 28,01 кВт

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

Qs - D' h

05 = 0,0143 * 450 = 6,44 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння:

736,3 8 + 205", 7 + 28,01 = 962,7 + 6,44 +1,03 970,09 = 970,17

Тепловой баланс ВСУ

Прихід тепла

Тепло, внесене рідким милом у ВСУ [15]:

= (G1A + Wn) * с (5.72)

де G74 - кількість мила з концентрацію жирних кіслот 74%, після розпилення його у вакуум-сушильній вежі й осідаючого на стінках камери

Wn - кількість вологи, що випарувалася при розпилюванні нагрітого мила см - теплоємкість рідкого мила, см=3,\іДж! кг-град температура мила на входе в башню, °С.

б = (1675,7 + 324,33) * 3,1 * /, = 6200,1 -1х,кДж1ч (5.72)

Тепло плавлення (кристалізації) мила

- Qi =Gn -сІЛ,кДжІч (5.73)

де qx - тепловий ефект кристалізації, г/, = 83,8 кДж/кг

Q2 = 1675,7 * 83,8 = 140423,66, кДж І кг = 3 9кДж / сек = 3 9кВт

Загальний прихід тепла

04 = Єї+б2(5-74)

Qnpuxi, =6200,1-/, +140423,66(5.75)

Витрати тепла

Тепло, що виходить з вежі висушеним милом, при температурі на виході 34°С и його теплоємності 2,3 кДж/кг * °К):

63=G78-c (5.76)

6з = 1590 * 2,34 * 34 = 124338, фіс/кг = 34,54кДж! сек = 34,54кВт

Кількість теплоти з паром, що йде з вакуум-сушильної вежі при підвищенні концентрації мила від 62 до 74% і тепломісткості пари І = 2558 кДж/кг\

Q4 = W74 і,кДж/ч(5.77)

Qa = 324,33 * 2558 = 829636,14, ^ж/ч = 230,45кДою/сек = 230,45кВт

Загальна витрата тепла

Qрасход = Qi + Qa > !<хал /ч(5.78)

Q расход = 124338 + 829636,14 = 953974,14кДж/ч265 = 265кДж/сек = 265кВт

Дорівнюючи прихід і витрату тепла, визначаємо температуру мила на вході у вакуум-сушильну вежу:

953974,14-140423,66 t == 131,26 С

Підставимо в рівняння (5.75), тоді кількість тепла, внесенего рідким милом у ВСУ буде рівнятися [15]

Q, = (1675,7 + 324,33)-3,1-131,21 = Ш603,1,кДоісІч = 22 вкДэю/сек =

226кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння

226+39=34,54+230,45 265=264,99

Тепловий баланс теплообмінника Т07

У відповідності з описом схеми технологічних процесів рідке мило перед подачою в ВСУ підігрівається у паровому теплообмінники від 90°С до 131 °С. Нагрівання здійснюється за рахунок теплоти горячої пари Р = 0,8 МПа і t = 169,6°С. Теполофізичні характеристики горячої пари: іп =2776 кДж/кг, ік = 718,4 кДж/кг [14,16]

Схема теплових потоків має вигляд:

/, =90°С л"'л" > /2=131°С t4 =169,6°С/3=169,6°С

Рівняння телового балансу:

Є,+Є2=бз+&+а (5.79)

де Qx і О " кількість теплоти милу, відповідно за початкової і кінцевої температури, кВт;

Q2 і - кількість теплоти, яка входить з паром і вихідної з конденсатом, кВт.

Qnom - кількість втрат тепла, кВт. Розраховуємо кількість теплоти, що надходить з милом у теплообмінник:

Qy=m-trce(5.80)

Де

т - маса милу, кг/с;

- початкова температура, з якою мило входить в теплообмінник,

- 0 сп -- теплоємність мила, кдж/кг-К (см =3.1 кДж:/кг-К) [15].

= 0,55 * (273 + 90) * 3,1 = 61 %,9кВт

Розраховуємо кількість теплоти, що виходить з милом з теплообмінника:

Q3 = m-cM-t2 (5.81)



тоді

О = 0,55 * (273 +131) * 3,1 = 6Ь%$кВт

Втрати тепла становлять:

Qfmip.=0.05-(Q3-Є,) (5.82)

Qmnp. =0,05-(688,8-618,9) = 3,5 кВт

Розраховуємо витрату парі, що гріє:

d=Q3 а+а (5.83)

h ~h

Де

2 - відповідно ентальпії пару й конденсату, кДж/кг (/, = 2776;z2 = 718,4) [16]

п 688,8-618,9 + 3,5

D = 0,03 57кг/с

2776-718,4

Розраховуємо кількість теплоти, що входити із паром у теплообмінник:

Q2 = D- іх(5.84)

Q2 = 0,0357 * 2776 = 99,1 к5

Розраховуємо кількість теплоти вихідної з конденсатом:

02=D-i2(5.85)

Qa = 0,0357 * 718,4 = 25,65 кВт

З урахуванням знайдених значень робимо перевірку рівняння (5.79):

618,9 + 99,1 = 688,8 + 25,65 + 3,5 718 717,95

Прихід тепла	Значення кВт	Витрати теплоти	Значення кВт
Теплообмінник ТОЇ
Кількість теплоти жиру за початкової температури,Q]	345,2	Кількість теплоти, жиру за кінцевої температури,02	375,4
Кількість теплоти насиченої пари 0,ЗМПа Qn	41,14	Кількість теплоти конденсату пари, QK	9,45
		Втрати теплоти у навколишнє середовище, QBT	1,5
Разом	386,36	Разом	386,35
Теплообмінник Т02
Кількість теплоти жиру за початкової температурної	327,7 *	Кількість теплоти, жиру за кінцевої температури ,Q3	348,0
Кількість теплоти відбіленого жиру за початкової температури, Q2	345,2	Кількість теплоти відбіленого жиру за кінцевої температури, Q4	325,07
		Втрати теплоти у навколишнє середовище Qbt	1,015
Разом	672,9	Разом	674,085
Теплообмінник ТОЗ
Кількість теплоти жиру за початкової температури,Qi	325,07	Кількість теплоти, жиру за кінцевої температури ,q2	355,26
Кількість теплоти насиченої пари 0,ЗМПа Qn	41,14	Кількість теплоти конденсату пари, QK	9,45
		Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	1,5
Разом	366,21	Разом	366,21
Колона омилення
Кількість теплоти 3 жиром, Оі	355,26	Кількість теплоти, мильного ядра	647,3
Кількість теплоти 3 разчином NaOH, Q2	225,0	Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	10,48
Кількість теплоти реакції нейтралізації, Qd	77,52
Разом	657,78	Разом	657,78
Теплообмінник Т04
Кількість теплоти лугу за початкової температури,Q і	103,26	Кількість теплоти,лугу за кінцевої температури,Q2	120,3
Кількість теплоти насиченої пари 0,ЗМПа Qn	23,31	Кількість теплоти конденсату пари, QK	5,36
		Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	0,85
Разом	126,57	Разом	126,41
Теплообмінник Т05
кількість теплоти сілі зс початкової температури,Qi	209,03	Кількість теплоти,сілі 3Ј кінцевої температури,Q2	і 245,46
кількість тєплотр насиченої пари 0,ЗМПг Qn	49,56	Кількість теплоті- конденсату пари, QK	і 11,38
		Втрати теплоти > навколишнє середовище Qbt	1,82 ?
Разом	258,59	Разом	258,66
Теплообмінник Т06
Кількість теплоти води за початкової температури, Qi	164,02	Кількість теплоти,води за кінцевої температури,Q2	186,4
Кількість теплоти насиченої пари 0,3МПа Qn	30,5	Кількість теплоти конденсату пари, QK	7,0
		Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	1,12
Разом	194,52	Разом	194,52
Колона шліфовкі
Кількість теплоти мильного ядра початкової температури, Qi	736,38	Кількість теплоти, мильного ядра на виході з колони,Q4	962,7
Кількість теплоти 3 разчином NaOH 6%, Q2	205,7	Кількість теплоти конденсату пари, QK	6,44
Кількість теплоти насиченої пари 0,ЗМПа Qn	28,01	Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	1,03
Разом	970,09	Разом	970,17
Теплообмінник Т07
Кількість теплоти мила за початкової температури,Qj	618,9	Кількість теплоти,мила за кінцевої температури,Q2	688,8
Кількість теплоти насиченої пари 0,8МПа Qn	99,1	Кількість теплоти конденсату пари, QK	25,65
		Втрати теплоти у навколишнє середовище, Qbt	3,5
Разом	718,0	Разом	717,95
ВСУ
Кількість теплоти,що внесено з рідним милом, Qi	226,0.	Кількість теплоти, що виходить з вежі висушеним милом, Q3	34,54
Кількість теплоти кристалізації, Q2	39,0	Кількість теплоти 3 паром, що йде з ВСУ, Q4	230,45
Разом	265,0	Разом	264,99
Всього	4616,02	Всього	4617,12

5.4 Розрахунок основного й допоміжного обладнання

Теплообмінник ТОЇ

Апарат призначений для підігріву жиру вступника у реактор відбілки, від tH = 70°С до tK =100°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9 °С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c\tK~tl)-KU3(5.86)

Де,

т - витрата жиру, кг/с. [т = 1343кг І год = 0,373кг/е.];

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

О = 0,373 * 2,72 -(100- 70) * 1,05 = 31,96кВт.

Схема теплових потоків:

Г, =70°С ж"р > і2 = 100°С /4 = 132,9°С <-222-- /3 = 132,9°С A t6 =

62,9°САґ „ = 32,9°С

Середня різниця температур:

62,9 + 32,9 =4гс

Необхідна площа поверхні теплообміну:

F = і Q v(5.87)

(K-btcp)

де, коефіцієнт теплопередачі, за даними [16] приймаємо К = 350 Вт/м2 К; F = 3WJ01,

Приймаємо [16] теплообмінник пластинчастий розбиранням типу F-2,16

Габаритні розміри (довжина х ширина), мм680x240

Поверхня теплообміну, мг°4

Вага, кг7,5

Теплообмінник Т02

Апарат (економайзер) призначений для підігріву жиру вступника у реактор відбілки жиром що йде з відбілки, від tH = 50°С до tK - 70°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9°С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c-(tK-tn)-Kul(5.88)

Де,

т - витрата жиру, кг/с.

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

Q = 0,373 * 2,72 * (70 - 50) * 1,05 = 21,3 кВт.

Схема теплових потоків:

tx = 50°С ж > t2 = 70°С

t4 = 70°С ж/*'ие > r3 = 50°С = 20°СД/* = 20°С

Середня різниця температур:

20,0 + 20,0 =20 с

Необхідна площа поверхні теплообміну:

А:- коефіцієнт теплопередачі, за даними [16] приймаємо

К = 340 Вт!м2 * К;

F = 3,1 м

Приймаємо [16]теплообмінник пластинчастий розбиранням типу P2-VL Габаритні розміри (довжина х ширина), мм 680x240

Поверхня теплообміну, м 23,36

Вага, кг 7,5

Реактор відбілки

Апарат призначений для безперервного відбілювання рідкого жиру.

Місткість апарата визначається в такий спосіб. Розрахунковий час перебування в кожній з відбілівающих секцій т=5 мінут, у нижньої збірної секції Tj =15 мінут [16].

Об'єм відбіліваємого жиру, що надходить в відбілюючий апарат, при t= 100°С и щільності його р=870 кг/м3 [14] становить:

де, т - маса жиру, кг/год;

р- щільність жиру, ісг/м3.

Місткість кожної із трьох відбілююючих секцій апарата при коефіцієнті заповнення ср = 0,5

Місткість нижньої секції для прийому відбілюючей жирової суспензії перед фільтруванням

Повний об'єм відбілюючого апарата

2 V = Voc ¦ 3 + Vn + Vd = 0,25 * 3 + 0,75 + 0,15 = 1,65м,(5.92)

Приймаємо реактор відбілюючий [13]:

Об'єм номінальний 4,3 м; Об'єм робочий 1,65 м3; Діаметр 1,2 м; Висота 4,68 м;

Частота обертання мішалки 124 про/хв; Потужність електродвигуна 4 кВт.

Пластинчатий фільтр "NIAGARA"

Цей апарат призначений для відділення відпрацьованих відбілюючих глин від жирової суміші.

За фірмовим даними фірми маємо наступну характеристику фільтра [11]. Технічна характеристика:

Продуктивність1000 - 2500 кг/год

Поверхня фільтрації15 м2

Об'єм1,62 м3

Діаметр1070мм

Висота3235 м

Теплообмінник ТОЗ

Апарат призначений для підігріву жиру вступника у колону омилення, від t„ = 50°Сдо tK =80°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9 °С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c-(tK-- tn) * Кт(5.93)

Де,

т - витрата жиру, кг/с. [т = 1333/сг/гея) = 0,37кг/ с.];

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.



Q = 0,37 * 2,72 * (80 - 50) * 1,05 = 31,1 кВт.

Схема теплових потоків:

tx = 50°С ж р) t2 = 80°С

t4 = 132,9°С < "ap t3 = 132,9°С Д/д = 82,9°CДІ =52,9°C

Середня різниця температур:

Необхідна площа поверхні теплообміну:

F=, g.(5.94)

Де,

коефіцієнт теплопередачі, за даними [16] приймаємо

К = 340 Вт/м2 ¦ К;

F = 1,4 м

Приймаємо [16]теплообмінник пластинчастий розбиранням типу P2-VL Габаритні розміри (довжина х ширина), мм680x240

Поверхня теплообміну, м21,8

Вага, кг7,5

Теплообмінник TD4

Апарат призначений для підігріву NaOH 46% вступника у колону омилення, від t„ = 30°С до tK - 60°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9°С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c-{tK-t„)-Km(5.95)

де,

т - витрата лугу, кг/с. [т = 443кг/год = 0,1286кг/с.;

Кш - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

Q = 0,1286 * 2,72 * (80 - 30)-1,05 = 18,45кВт.

Схема теплових потоків:

ЗО °С --t2 = 80 °С

f4 = 132,9°С < "ар t3 = 132,9°С Atri = 102,9°СА/ = 52,9°С

Середня різниця температур:

102,9 + 52,9

д = 77,9°с

Необхідна площа поверхні теплообміну:

F = Q (5.96)

де,

ІС- коефіцієнт теплопередачі, за даними [16] приймаємо

К = 340 Вт/м2;

г 18,45 * 1032

г = 0,63 м

Приймаємо [16] теплообмінник пластинчастий розбиранням типу 0,63 М

Габаритні розміри (довжина х ширина), мм1375x660

Поверхня теплообміну пластини, м20,63

Поверхня теплообміну апарата, м210-400

Теплообмінник Т05

Апарат призначений для підігріву сілі вступника у калектор перед змішувачем, від

tH = 40°С до tK = 95°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9°С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c-(tK -t„)-Кт(5.97)

Де,

т - витрата сілі, кг/с. [т = 712кг І год = 0,197кг/е.];

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

Q = ОД 286 * 3,39 * (95 - 40) * 1,05 = 23,98кВт.

Схема теплових потоків:

Середня різниця температур:

Необхідна площа поверхні теплообміну:

Приймаємо [1б]теплообмінник пластинчастий розбиранням типу P01-VB

Габаритні розміри (довжина х ширина), мм 430x130

Поверхня теплообміну, м 21,28

Вага, кг7,5

Колона омилення

Колона омилення являє собою вертикальну циліндричну посудину, усередині якого розташована шнекова мішалка зі змінним кроком. Крок підібраний так, щоб можна було сприймати потік у режимі циркуляційного насоса й передавати до верхньої частини колони. Мішалку запускає електродвигун з редуктором, які розташовані в нижній частині колони. У верхній частині колони омилення є" порожнина в яку може бути підведена пара в період запуску (при необхідності). Колона постачена штуцерами для підведення жиру й прив'язана до контуру циркуляції який здійснюється циркуляційним насосом. Мильна маса із верхньої частини колони надходить на всос і передається в нижню частина колони, куди подається луг у напірний патрубок [11].

Для розрахунку приймається:

Із практичних даних приймаємо час перебування реагуючих речовин в апараті - 20 хвилин.

Продуктивність апарата - 2т/годину

Мішалка:

висота(Н]) -2489 мм, діаметр (d) -383мм, діаметр внутр. труби (d2)-200мм.

Задаємося кратністю циркуляції реагуючих речовин (п) 5 [11]. Об'єм, який заповнюється милом, знаходимо із рівняння:

3,14-(б/,2 d22)-Hl 4 = 0, 208Л/3

3,14-(3,832 -0,22)-2,489 4

Об'єм циркулюючої маси:

V2=Vrn(5.100)

К =0,208-5 = 1,04м3

Об'єм, який займають 2 т реагуючої речовини:

Знаходимо час перебування в колоні:

Висновки: Вибрані геометричні розміри апаратів забезпечують прийнятий час перебування речовини в апараті, достатній для омилення.

Реактори - змішувачі ЗМ1,ЗМ2

Реактори - змішувачі служать для змішування звареної мильної основи з електролітом перед напрямком її в сепаратори. їх розраховують виходячи із часу перебування в суміші в реакторі в течении т= 0,5 години.

Ємність реактора - змішувача при варінні 78% туалетного мила визначається наступним рівнянням [15]:

V = G-M"<-T (5.103)

де, G - продуктивність 78%) мила в добу, т/доб;

М е.ц. - кількість розчину мила з електролітом іде на сепаратор на виробництво 1 т мила;

р - щільність суміші, з деяким запасом прийнята р = 900 кг/м3.

Ємність реактора - змішувача М21:

г = 48.2035.0,5 24-900

Ємність реактора - змішувача М22:

т/ 48-1882-0,5 з

і- = 2,1 м

Сепаратори С21, С22, С31, С32

Сепаратори призначені для поділу розчину мила з електролітами на дві фази - мильне ядро, що направляється на вироблення туалетного мила, і підмильний щолок або підмильний клей, який повертається на другу обробку.

Продиктивність сепараторів [15]:

G 1000 * М1ftjl,

де, G - продуктивність 78% мила в добу, т/сут; Мэ.ц. - кількість розчину мила з електролітом іде на сепаратор на виробництво І т мила;

р - щільність суміші, з деяким запасом прийнята р = 900 кг/м.

Вибираємо сепаратори: Продуктивність мах - 6500 л/рік;

Робоча 5000 л3 /рік;

Частота обертання ядра 4500 про/хв;

Електродвигун - потужність 15 кВт, частота обертання 1460 про/хв.

Теплообмінник ТОб

Апарат призначений для підігріву води вступника у колону шліфовання, від t = 10°С до tK = 80°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,3 МПа, температурою 132,9°С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = m-c\tK-t,)-Km(5.105)

Де,

т - витрата води, кг/с. [т = 481 кг/год = ОД 336кг/с.];

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

Q = ОД 336 * 4,19 * (60 - 20) * 1,05 = 23,51кВт.

Схема теплових потоків: = 20°С g0f)a > t2 = 60°С t4 =132,9°Сt3 = 132,9°С

Atn = 112,9°СAt м= 12,9 °С

Середня різниця температур:

Необхідна площа поверхні теплообміну!?

де, К-коефіцієнт теплопередачі, за даними [16] приймаємо

К = 800 Вт м2 К;



Приймаємо [16]теплообмінник пластинчастий розбиранням типу PO-VB Габаритні розміри (довжина х ширина), мм 430x130

Поверхня теплообміну, м 20,64

Вага, кг 7,5

Теплообмінник Т07

Апарат призначений для підігріву рідкого мила вступника у вакуум сушильну вежу, від tH =90°Сдо tK =131°С.

Як теплоносій використається насичена пара тиском 0,8 МПа, температурою 169,6°С.

Теплове навантаження теплообмінника:

Q = т-с {tк -tn)* Кт(5.107)

Де,

т - витрата мила, кг/с. [т = 2000кг/год = 0,55кг/е.];

Кт - коефіцієнт, що враховує втрати тепла в навколишнє середовище.

Q = 0,55 * 3,1 * (131 - 90) * 1,05 = 73,4кВт.

Схема теплових потоків:

Середня різниця температур:

Необхідна площа поверхні теплообміну:

де, К- коефіцієнт теплопередачі, за даними [15] приймаємо

К = 120 Вт/м2-К;

F = 11 м

Завданням подальшого розрахунку є визначення діаметра, висоти й кількості трубок, а також розмірів корпуса підігрівника [15]. При середній температурі мила в підігрівнику

Кількість водяної пари, що потрапляє до циклону, по її найбільшому значенню при виробництві 78% - ного мила та при подачі на сушку мила з початковою концентрацією жирних кислот 62% складає:

W78 = 1675,7 (78 / 62 - 1) = 432,4 кг/год

Секундний об'єм пари дорівнює:

VCCK = W78- v/3600,(5.115)

VceK = 432,4-34,77 / 3600 = 4,18м3 /с

Для визначення основних розмірів циклону визначаємо спочатку розміри вхідного патрубка, що має прямокутний перетин:

f=b-1i = Vceic/wBX,(5.116)

f= 4,18 /20 = 0,209 м2 де b - ширина патрубка, м; h - висота патрубка, м.

Для даного циклу приймаємо

h = 4b, тоді: f=4-b =VCCk / wBX=0,209 м, звідки

b = 0,50,5^0,209 = 0,23 (5.117)

г = 4-6 = 4-0,23 = 0,9м

Для попереднього визначення внутрішнього діаметру циклону використаємо формулу:

D = 2,95 Jf

D = 2,95^0,209 = 1,34 л

Оскільки мінімальний розмір часток мила, що захоплюються, приймають, що їх осадження підкорюється закону Стокса. Тому швидкість осадження визначається за наведеною нижче формулою (попередньо приймають окружну швидкість руху пари в циклоні U = 12 м /сек)

Оскільки 0,013 < 0,2 формула (4.65) підходить для визначення швидкості осадження.

Прийнявши швидкість газу у вихлопній трубі циклону wT = 6 м /сек., внутрішній діаметр її можна розрахувати:

Зовнішній діаметр її дорівнює:

d3=dr+2S(5.120)

де 5 - товщина стінки труби, м (0,005 м)

d3 = 0,78 + 2-0,005 = ф9м,

Вірність обраного діаметру циклону перевіряється:

D= dj

Дане значення майже співпадає із прийнятим раніше Д = 1,3 м [15].

Барометричний конденсатор

Барометричний конденсатор призначений для конденсації пар води, що відсмоктуються з вакуум - сушильної вежі для охолоджуючої води.

Секундна витрата пари D ceK = 0,11 кг/сек. Залишковий тиск у конденсаторі приймається ЗО ммрт. ст. Цьому тиску пари відповідають і = 610 ккал/кг, tn = 29° С, у = 34,77 м3/кг [15].

За практичним даними температура води, що відходить, нижче температури пари на° 2 С, тоді

де tB.H- початкова температура води; tB.H=20°C. Секундна витрата води WCCI(=0,0095 м3, або 9,5 кг. Внутрішній діаметр конденсатору визначається по кількості конденсуємої пари й швидкості протікання його

d = 0,0188 - ,м (5.132)

d = 0.oiss.410 4,77 =0,6 w

де wH -- швидкість руху пари, віднесена до повного перетину конденсатора; w„ -- 15 м/сек.

Розрахунок діаметру барометричної труби:

d = l>13(5.133)

vn- для розрахунку приймаємо швидкість суміші води і парів конденсату 0,5 м/сек [15].

Ємність для жирової суміші

Ємність для жирової суміші призначено для прийому й подачі жиру насосом у теплообмінник, а потім у відбілюючий реактор.