1.5.2 Материальный расчет цеха туалетного мыла

Определение расхода содопродуктов

Целью расчета является определение расхода содопродуктов на варку мыльного клея, а также определение количеств получаемого продукта. Расчет ведется на 1 т готового мыла.

Определение средней молекулярной массы жирового сырья по рецептуре, М_ср, рассчитывают по формуле

М_ср = М_ср(Сл) ∙ % Сл + М_ср(Пж) ∙ % Пж + М_ср(Тж) ∙ % Тж + (14)

+ М_ср(Км) ∙ % Км/100,

где М_ср(Сл), М_ср(Пж), М_ср(Тж), М_ср(Км) – средние молекулярные массы жирных кислот компонентов жирового набора (Сл – саломас, Пж – пищевой жир, Тж – технический жир, Км – кокосовое масло);

% Сл, % Пж, % Тж, % Км – содержание соответствующих компонентов в жировом наборе;

М_ср = 282 ∙ 20 + 282 ∙ 40 + 274 ∙ 20 + 206 ∙ 20 / 100 = 265,20 г/моль

Теоретический расход содопродуктов в пересчете на NaОН, Щ_т, кг, определяется по формуле

Щ_т = ЖК ∙ 40/ М_ср, (15)

где ЖК – расход жирных кислот на 1 т мыла (по нормативам)

Щ_т = 755,9 ∙ 40/ 265,2 = 114,0 кг

Расход углекислой соды учетной концентрации, Щ_у^у (95% - ой), кг, определяется по формуле

Щ_у^у = (Щ ∙ 53/40 ∙ ГКО + О_у) ∙ 1,01/ К_у^у, (16)

где ГКО – глубина карбонатного омыления, в долях единицы. ГКО = 70-85% [2], принимаем 80% - 0,8;

О_у – остаток углекислой щелочи в готовом мыле. О_у – до 0,4%, принимаем 0,4 – 4 кг/т.

К_у^у – содержание углекислой щелочи, в долях единицы, учетной концентрации (95% - ый) – 0,95, кг, определяется по формуле

Щ_у^у = (114 ∙ 53/40 ∙ 0,8 + 4) ∙ 1,01/0,95 = 132,7 кг

Расход углекислой соды товарной концентрации, Щ_у^т, кг, определяется по формуле

Щ_у^т = (Щ ∙ 53/40 ∙ ГКО + О_у) ∙ 1,01/ К_у^т, (17)

где К_у^т – содержание углекислой щелочи, в долях единицы, принятое в проекте стандарту (99,2%) – 0,992

Щ_у^т = (114 ∙ 53/40 ∙ 0,8 + 4) ∙ 1,01/ 0,992 = 127,1 кг

Расход углекислой соды рабочей концентрации, Щ_у^р, кг, определяется по формуле

Щ_у^р = (Щ ∙ 53/40 ∙ ГКО + О_у) ∙ 1,01/ К_у^р, (18)

где К_у^р – содержание углекислой щелочи в растворе рабочей концентрации, в долях единицы, принятое в проекте 26% - 0,26 [2],

Щ_у^р = (114 ∙ 53/40 ∙ 0,8 + 4) ∙ 1,01/ 0,26 = 485,0 кг

Расход едкой щелочи учетной концентрации, Щ_к^у, кг, определяется по формуле

Щ_к^у = (Щ ∙ (1 - ГКО)+О_к) ∙1,01/К_к^у, кг (19)

где О_к – остаток каустической щелочи в готовом мыле, кг/т. Согласно стандарту О_к = 0,1-0,2%, принимаем 0,1% - 1 кг/т

К_к^у – содержание NaОН, в долях единицы, в продукте учетной концентрации (92% - ой) – 0,92

Щ_к^у = (114 ∙ (1-0,8)+1) ∙ 1,01/0,92 = 26,1 кг

Расход едкой щелочи товарной концентрации, Щ_к^т, кг, определяется по формуле

Щ_к^т = (Щ ∙ (1 - ГКО)+О_к) ∙1,01/К_к^т, кг (20)

где К_к^т – содержание NаОН, в долях единицы, в продукте товарной концентрации. Согласно стандарту К_к^т =45,5% - 0,455

Щ_к^т = (114 ∙ (1-0,8)+1) ∙1,01/0,455 = 68,0 кг

Расход едкой щелочи рабочей концентрации, Щ_к^р, кг, определяется по формуле

Щ_к^р = (Щ ∙ (1 - ГКО)+О_к) ∙1,01/К_к^р, кг (21)

где К_к^р – содержание NаОН, в долях единицы, в продукте рабочей концентрации. К_к^р = 38 – 42% [2], принимаем К_к^р =40% - 0,4

Щ_к^р = (114 ∙ (1 – 0,8)+1) ∙1,01/0,4 = 60,1 кг

Удельный расход содопродуктов в пересчете на едкую щелочь учетной концентрации, Щ_уд, кг, определяется по формуле

Щ_уд = (Щ_к^у + Щ_у^у)∙ 92∙40/95∙53, кг (22)

Щ_уд = (26,1 + 132,7) ∙92∙40/95∙53 = 111,2 кг

Теоретический выход углекислого газа, УГ, кг, определяется по формуле

УГ = М_уг ∙ Щ_у^у ∙ 0,95/ М_ущ, кг (23)

где М_уг, М_ущ – молекулярные массы соответственно углекислого газа и углекислой щелочи.

УГ = 44 ∙ 132,7 ∙ 0,95/ 106 = 52,3 кг

Количество влаги, вносимое в мыло жировым сырьем, В_жк, кг. Рассчитывается по правилу аддитивности с учетом влажности по ГОСТу каждого компонента жирового набора и расхода его на производство 1 т мыла.

В_жк = 151,18∙0,3+302,36∙0,2+151,18∙,05+151,18∙0,2/ 100 = 2,117 кг

Количество мыльного клея, образующегося при варке, М_кв, кг, определяется по формуле

М_кв = ЖК + В_жк + Щ_у^р + Щ_к^р – УГ (24)

М_кв = 755,9 + 2,117 + 485,0 + 60,1 – 52,3 = 1250,8 кг

Концентрация жирных кислот в мыльном клее при варке, ЖК_мкв,%, определяется по формуле

ЖК_мкв = ЖК ∙ 100/ М_кв (25)

ЖК_мкв = 755,9 ∙ 100/1250,8 = 60,4%

Расчетная концентрация ЖК в мыльном клее соответствует рекомендуемой руководством по технологии получения и переработки растительных масел и жиров (60-63%)[2].

Материальный расчет очистки мыльного клея выполняется на 1т туалетной основы.

Шлифовка мыла

Количество туалетной основы (ядра), Я_ш, кг, необходимой для получения 1т готового мыла рассчитывают исходя из принятых в проекте содержания жирных кислот в ядре после шлифовки (62%) ЖК_мк % и нормы расхода жирных кислот на 1 т готового мыла, ЖК, кг/т и определяется по формуле

Я_ш = ЖК ∙ 100 / ЖК_мк% (26)

Я_ш = 755,9 ∙ 100 / 62 = 1219 кг

Количество мыльного клея при шлифовке, МК_ш, кг, рассчитывают по количеству ядра (основы), выделяющегося в результате шлифовки и выходу его относительно клея (65-70% согласно литературе [15]).Принимаем 70%.

МК_ш = Я_ш ∙ 100 / Я_ш^в %, кг (27)

МК_ш = 1219 ∙100 / 70 = 1741 кг

Количество жирных кислот в мыльном клее при шлифовке, ЖК_мк^ш, рассчитывают по количеству мыльного клея и относительному содержанию в нем жирных кислот (52-55% согласно литературе [15]). Принимаем ЖК_мк^ш=55%.

ЖК_мк^ш = МК_ш ∙ ЖК_мк^ш % / 100 (28)

ЖК_мк^ш = 1741 ∙55 / 100 = 957,55 кг

Количество подмыльного клея ПК, кг, определяется по формуле

ПК = МК_ш – Я_ш, кг (29)

ПК = 1741 – 1219 = 522 кг

Количество жирных кислот в подмыльном клее, ЖК_пк, кг, определяется по формуле

ЖК_пк = ЖК_мк^ш – ЖК, кг (30)

ЖК_пк = 957,55 – 755,9 = 201,7 кг

Концентрация жирных кислот в подмыльном клее ЖК_пк, %, определяется по формуле

ЖК_пк % = ЖК_пк ∙ 100 / ПК (31)

ЖК_пк % = 201,7 ∙ 100 / 522 = 38,6%

Количество каустической соды учетной концентрации, требуемое для обеспечения шлифовки Щ_кш^у, рассчитывают по количеству мыльного клея при шлифовке и относительному содержанию в нем щелочи (1,1-1,3 % [15]). Принимаем 1,2%

Щ_кш^у = МК_ш ∙ Щ_кш % / 100 ∙ 0,92, кг (32)

Щ_кш^у = 1741 ∙ 1,2 / 100 ∙ 0,92 = 22,7 кг

Количество каустической соды учетной концентрации, избыточно введенной при варке мыльного клея, Щ_кв^у, кг, - 0,1 % NaOH или 1 кг на тонну мыла определяется по формуле

Щ_кв^у = О_к ∙ 1,1 / 0,92, кг (33)

Щ_кв^у = 1 ∙ 1,1 / 0,92 = 1,19 кг

Количество едкой щелочи учетной концентрации, дополнительно вводимой при шлифовке Щ_кд^у, кг

Щ_кд^у = Щ_кш^у – Щ_кв^у, кг (34)

Щ_кд^у = 22,7 – 1,19 = 21,51 кг

Количество едкой щелочи товарной концентрации, дополнительно вводимой при шлифовке, Щ_кд^т, кг, определяется по формуле

Щ_кд^т = Щ_кд^у ∙ 0,92 / К_к^т, кг (35)

Щ_кд^т = 21,51 ∙ 0,92 / 0,45 = 43,97 кг

Отсолка мыла

Количество клея, поступающего на отсолку, К_о, кг, определяется по формуле

К_о = МК_в + ПК, кг (36)

К_о = 1219,92 + 522 = 1741,92 кг

Количество жирных кислот в клее на отсолку, ЖК_к^о, кг, определяется по формуле

ЖК_к^о = ЖК + ЖК_пк, кг (37)

ЖК_к^о = 755,9 + 201,7 = 957,6 кг

Количество мыльного клея, полученного при отсолке, МК_о, кг, рассчитывают количеству жирных кислот в продуктах, передаваемых на отсолку и относительной концентрации их в клее при отсолке, ЖК_мк^о, % и определяется по формуле

МК_о = ЖК_мк ∙ 100 / ЖК_мк^о %, кг (38)

МК_о = 957,6 ∙ 100 / 50 = 1915,2 кг

Средневзвешенная концентрация электролитов, Э_пр^ср, % (в расчете на NaOH), обеспечивающая отсолку, рассчитывается по правилу аддитивности на основании относительного содержания компонентов жирового набора согласно рецептуре и предельной концентрации электролита для каждого из них [15].

Э_пр^ср = А^сл ∙ Э_пр^сл + А^пж ∙ Э_пр^пж + А^тж ∙ Э_пр^тж + А^км ∙ Э_пр^км /100 (39)

Э_пр^ср = 20 ∙ 4,6 + 40 ∙ 4,6 + 20 ∙ 5,3 + 20 ∙ 17,7 / 100 = 10,9 %

Количество электролитов необходимых для отсолки Э_о, определяется по формуле

Э_о = Э_пр^ср % ∙ МК_о ∙ К_э / 100 ∙ К_оп, (40)

где К_э – коэффициент пересчета предельной концентрации электролита, который равен 1/0,87 [15].

К_оп – относительное содержание NaСl в товарном продукте в долях единицы, которое согласно стандарту составляет 99,7 % - 0,997

Э_о = 10,9 ∙ 1915,2 ∙ (1 / 0,87) / 100 ∙ 0,997 = 240,7 кг

Расход содопродуктов поступающих на производство туалетного мыла представлен в таблице 7.

Таблица 7 – Расход содопродуктов поступающих на производство туалетного

мыла

Наименование	Расход содопродуктов, ед.изм.
	на 1т мыла, кг	в час, кг	в сутки, кг
1	2	3	4
Кальцинированная сода -учетной концентрации (95%) -товарной концентрации (99,2%) -рабочей концентрации (26%)	132,7 127,1 485,0	238,9 228,8 873,0	5733,6 5491,2 20952,0
Каустическая сода - учетной концентрации (92%)	26,1	47,0	1128,0
-товарной концентрации (45,5%) -рабочей концентрации (40%)	68,0 60,1	122,4 108,2	2937,6 2596,8

1.5.3 Материальный расчет цеха дистилляции жирных кислот

Выход жирных кислот (в %) из жиров и масел с учетом содержания в них и в сырых жирных кислотах неомыляемых веществ, жирных кислот и влаги может быть рассчитан по формуле

3М ∙ (100 – (В₁ + Н₁ + К₁) / (3 ∙ (М – 1) + 41) + К₁ + Н₁ + В₂, (41)

где М – молекулярный вер жирной кислоты

В₁ – содержание влаги в товарном жире (%);

В₂ – содержание влаги в сырых жирных кислотах (%);

Н₁ – содержание неомыляемых веществ в товарном жире, (%);

К₁ – содержание свободных жирных кислот в товарном жире, (%);

3 (М – 1) + 41 – молекулярный вес триглицерида.

3 ∙ 284 (100 – (0,2 +0,1)) / (3 ∙ (284 - 1) + 41) + 0,1 +0,25 = 98%

Потери технического саломаса

- потери на угар – 1% (согласно литературе [2])

- потери на первый гудрон – 9%

Итак, выход жирных кислот технического саломаса составляет 88%

Потери жира технического

- потери на угар – 1% (согласно литературе [2])

- потери на первый гудрон – 12%

Итак, выход жирных кислот жира технического составляет 85%

Потери жира пищевого

- потери на угар – 1% (согласно литературе [2])

- потери на первый гудрон – 12%

Итак, выход жирных кислот жира технического составляет 85%

Производительность по дистиллированным жирным кислотам представлена в таблице 8.

Таблица 8 – Производительность по дистиллированным жирным кислотам

Наименование сырья	Производительность по дистиллированному глицерину
	кг/час		кг/сутки	кг/год
1	2		3	4
1 Саломас технический	25,24	605,25		142226,14
2 Жир животный технический 1-го сорта	23,06	553,7		130114,24
3 Жир животный топленый пищевой	49,89	1197,64		281450,37