Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технологический университет»

(ФГБОУ ВО «КНИТУ»)

Кафедра «Технологии косметических средств»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Направление 18.03.01 - «Химическая технология»

Тема курсового проекта: Производство сухого чистящего средства "Sorti"

Фатхулина Р.Р.

Казань 2018 г.



Разделы курсового проекта и график их выполнения

№ п-п	Наименование раздела	Срок выполнения
1	Расчетно-пояснительная записка
1.1	Аналитическая часть
1.2	Расчетно-техническая часть
2	Перечень графического материала
2.1	Графическая часть Лист 1. Технологическая схема производства
	Лист2. Чертеж аппарата



ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирование студенту кафедры «Технологии косметических средств». Фатхулиной Райханы Рафисовны__________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Тема проекта: Производство сухого чистящего средства «Sorti».___________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________

Исходные данные к проекту: Производительность 1.0 тонна в смену.______ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Содержание расчетно-пояснительной записки (включая перечень подлежащих разработке вопросов, включая вопросы стандартизации и контроля качества).

Аналитическая часть: Расчетно-технологическая часть.__________________ _________________________________________________________________

Перечень графического материала (схемной документации): технологическая схема производства сухого чистящего средства «Sorti», чертеж основного аппарата.____________________________________________________________________________________________________________________________



ЛИСТ НОРМОКОНТРОЛЕРА

1. Лист является обязательным приложением к пояснительной записке дипломного (курсового) проекта.

2. Нормоконтролер имеет право возвращать документацию без рассмотрения в случаях: тепловой баланс фланцевый рецептура

-нарушения установленной комплектности,

-отсутствия обязательных подписей,

-нечеткого выполнения текстового и графического материала.

3. Устранение ошибок, указанных нормоконтролером, обязательно.

ПЕРЕЧЕНЬ

замечаний и предложений нормоконтролера по дипломному (курсовому) проекту, студента

Лист (страница)	Условное обозначение (код ошибок)	Содержание замечаний и предложений со ссылкой на нормативный документ, стандарт или типовую документацию



Содержание

• Введение
• Реферат
• Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов
• 1. Аналитическая часть
• 1.1 Историческая справка
• 1.2 Выбор и обоснование метода производства, химизм процесса
• 2. Расчетно-технологическая часть
• 2.1 Техническая характеристика сырья и продуктов
• 2.2 Рецептура сухого чистящего средства «Sorti Лимон»
• 2.3 Описание Технологической схемы производства СЧС
• 2.4 Материальный баланс производства СЧС «SortiЛимон»
• 2.5 Выбор и технологический расчет основного оборудования
• 2.5.1 Расчет количества основного оборудования
• 2.5.2 Характеристика основного оборудования
• 2.5.3 Расчет количества аппаратов
• 2.6 Расчет теплового баланса
• 2.7 Механический расчет оборудования
• 2.7.1 Расчет элементов корпуса
• 2.7.2 Расчет перемешивающего устройства
• 2.7.3 Расчет опоры аппарата
• 2.7.4 Расчет фланцевого соединения
• 2.8 Охрана окружающей среды
• Заключение
• Список используемой литературы


Введение

Сухие чистящие и моющие средства предназначены для ухода за бытовой техникой, санитарно-техническим оборудованием ванных, туалетных комнат, кухни, автомобилями и предметами домашнего обихода.

Чистящие и моющие средства - это химические вещества, предназначенные для чистки и мытья металлических, эмалированных, деревянных, пластиковых и других поверхностей. При воздействии чистящего средства на поверхностный слой происходит сложный комплекс физико-химических процессов, в их числе - смачивание очищаемой поверхности, диспергирование и сорбция частиц загрязнений, предотвращение их обратного осаждения на обрабатываемую поверхность.

В зависимости от наличия абразивных компонентов все чистящие средства делят на две разновидности - абразивные и безабразивные. Абразивные чистящие средства в качестве основного компонента содержат тонкодисперсные природные или искусственные абразивы - частицы с высокой твердостью. К ним относятся тонко измельченные порошки кварцевого песка, пемзы, мела и т. п. и искусственные материалы, например порошки электрокорундов. Абразивные чистящие средства выпускают в виде порошков, паст и эмульсий. В состав порошкообразных абразивных средств, кроме абразива, входят поверхностно-активные вещества, кальцинированная сода.



Реферат

Проект содержит расчетно-пояснительную записку на 27 страниц печатного текста и два листа графического материала.

Расчетно-пояснительная записка состоит из 2х разделов:

1.Аналитическая часть.

2. Расчетно-технологическая часть.

В аналитической части собран и проанализирован литературный материал по способам производства и строительству предприятия.

В расчетно-технологической части приведены характеристики сырья и продукта, описание технологической схемы, а также расчет материального и теплового балансов, расчет основного оборудования и механические расчеты.



Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов

Кг - килограмм;

JI- литр;

м³ - метр кубический;

см³ - кубический сантиметр;

мм - миллиметр;

об/мин - оборотов в минуту;

% - проценты;

К - градус Кельвина;

°С - градус Цельсия;

кДж - килоДжоуль;

Дж - Джоуль;

кВт - килоВатт;

МПа - мегаПаскаль;

кН - килоНьютон;



1. Аналитическая часть

1.1 Историческая справка

В начале люди стирали одежду, мыли посуду и средства обихода в простой воде. Иногда использовали абразивы, такие как влажный песок, влажная глина, древесная зола и др. На сегодняшний день наведение чистоты в современном доме невозможно себе представить без использования различных средств бытовой химии. Сильнодействующие, концентрированные, едкие, все они требуют осторожного использования и выполнения инструкции по эксплуатации.

ОАО «НэфисКосметикс» - крупнейшее предприятие Республики Татарстан, специализирующееся на выпуске товаров бытовой химии и продукции производственно-технического назначения.

Сегодня предприятие является самым динамично развивающимся в своей отрасли и обладает самым современным в Российской Федерации оборудованием по выпуску стиральных порошков, шампуней, туалетного мыла и сухих чистящих средств. Принадлежащие предприятию торговые марки являются одними из самых известных в России брэндов косметической продукции и бытовой химии (BiMax, Sorti, АОS, Биолан и другие).Кроме того, компания является основным в России производителем стеарина , олеина и других видов жировой технической продукции.

Производство СЧС на АО «Нэфис Косметике» - Казанского химического комбината им. Вахитова введено в эксплуатацию в 2006 году. В 2010 году был построен новый завод СЧС.

1.2 Выбор и обоснование метода производства, химизм процесса

Процесс производства сухих чистящих средств довольно прост. Но в тоже время, требует внимания на всех этапах производства. Получение готового продукта заключается в смешивании нескольких компонентов. Осуществляется процесс смешивания в смесителе- стальном аппарате, снабженным перемешивающим устройством, а также механизмов для измельчения продуктов перемешивания.

Основными компонентами сухого чистящего средства являются:

Мрамор молотый;

Полупродукт СМС для СПЧ;

Полупродукт бирюзовые гранулы для СПЧ;

Отдушка (Лимон);

Производство осуществляется путем дозирования компонентов согласно рецептуре, их смешивания путем перемешивания в миксере.

Технологический процесс производства сухого чистящего средства состоит из:

Изготовления тары;

Смешивание сырьевых компонентов в рецептурном соотношении;

Фасовка готового порошка в тару;

Упаковки готовой продукции;

Готовой продукцией является средство чистящее порошкообразное, с приятным запахом, предназначенное для чистки фаянсовых, эмалированных и керамических поверхностей.



2. Расчетно-технологическая часть

2.1 Техническая характеристика сырья и продуктов

Сухое чистящее средство «Sorti» производят по рецептуре и технологической инструкции.

Сырье и материалы для производства средства чистящего порошкообразного должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий.

В производство допускаются сырье и материалы, принятые по результатам испытаний и анализов контроля ОТК предприятия.

По органолептическим и физико-химическим показателям сырье и материалы должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.

Допускается применять сырье и материалы по другой действующей нормативно-технической документации с аналогичными показателями.

Таблица 1

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Порошок от белого до светло-серого цвета. Допускается присутствие окрашенных частиц, компонентов сырья.
3апах	Свойственный запаху средства с применяемой отдушкой.
Показатели активности водородных ионов (pH) водного раствора средства с массовой долей 1%, в пределах	От3 до 11.5
Массовая доля анионных поверхностно активных веществ, % не более	35%
Чистящая способность для порошков на мягких абразивах, % не менее	70%
Массовая доля нерастворимого в воде остатка (абразива),% не более	90%



2.2 Рецептура сухого чистящего средства «Sorti Лимон»

Таблица 2

Наименование	Норма расхода, кг
Мрамор молотый РМ-100	858.5
Полупродукт СМС - для СЧ11	150.79
Краситель Lavanya Belmont	0,066
Отдушка Citrusscrub199883 (Лимон)	1,01

2.3 Описание Технологической схемы производства СЧС

Технологический процесс производства СЧС основан на смешивании расчетного количества компонентов. Процесс смешивания проходит в интенсивном смесителе периодического действия, для сухих смесей СМ, снабженным диагломераторами. Смеситель управляется компьютерной системой управления. Дозирование рецептурных компонентови процесс приготовления осуществляется компьютерной системой управления (КСУ).

Мрамор молотый из бункера сыпучих компонентов Б1 и полупродукт СМС для СПЧ из бункера Б2 через соответствующие винтовые конвейеры К, по очереди поступают на весы бункерные секторные В1. где компоненты взвешиваются и далее загружаются в смеситель СМ. В качестве активатора истечения компонента в нижней части весов расположен пневмомолоток.

Полупродукт СМС- бирюзовые гранулы из бункера БЗ. винтовым конвейером К поступает на весы бункерные В2, где взвешивается и загружается в смеситель СМ.

При загрузке компонентов включается перемешивающее устройство, оператор включает диагломераторы - высокоскоростные ножевые дробилки для разрушения комочков. В смесителе СМ перемешивание компонентов осуществляется ротором с четырьмя плугами, которые вращаясь с постоянной скоростью увлекает и «подбрасывает» перемешиваемые компоненты, обеспечивая перемещение частиц в радиальном и осевом направлениях.

Далее подается порция отдушки из бака для хранения отдушки I.

После загрузки отдушки оператор отключает диагломератор. Смесь компонентов перемешивается в течении 3 минут, 2 минуты с диагломераторами, далее оператор отбирает пробу готового продукта из пробоотборника. После перемешивания останавливается перемешивающее устройство и средство выгружается через разгрузочный клапан в бункер для промежуточного хранения готового продукта Б5.

Из бункера промежуточного хранения готового продукта Б5 средство по конвейеру, винтовому толкающему поступает на элеватор ковшовый, посредством которого готовая смесь поднимается и подается для контрольного просева на сито вибрационное. После чего поступает на фасовочную машину.

2.4 Материальный баланс производства СЧС «Sorti Лимон»

Таблица 3

Наименование сырья	Приход с учетом потерь кг/т	Выход Натура кг/т	Выход По рецептуре %
1 Мрамор, молотый Uralcarb 100/10	858.5	850	85%
2. Полупродукт СМС-для СПЧ	125.5	124	12,4%
3.Полупродукт СМС- бирюзовые гранулы для СПЧ	25,3	25	2,5
4. Отдушка	1.02	1	0,1
5.ИТОГО:	1010.31	1000	100



2.5 Выбор и технологический расчет основного оборудования

2.5.1 Расчет количества основного оборудования

Основным оборудованием в производстве СЧС является смеситель - стальной цилиндрический вертикальный аппарат с четырехлопастной мешалкой.

Аппарат оснащен двигателем с мощностью N=22 кВт.

Аппарат снабжен штуцерами для подачи сырья и выхода продукта, а также запасными штуцерами. На крышке размешены ребра жесткости, для обеспечения прочности, и люк, для ручного отбора проб и для ручной загрузки.

Характеристики смесителя (СМ) для производства композиции с мешалкой:

1. Внутренний диаметр корпуса 930 мм.

2. Наименование рабочей среды - СЧС.

3. Рабочее или условное давление 0.02 МПа.

4. Высота аппарата 1435мм.

5.Перемешиваюшее устройство: число оборотов 1500 об/мин.

6.Мощность двигателя 22 кВт.

7.Внутренний объем: номинальный 0.84 м³; рабочий 1,2 м³

8.Масса пустого сосуда 2100 кг.



2.5.2. Характеристика основного оборудования

Таблица 4

Наименование	Количество	Технические характеристики
Смеситель интенсивный для сухих смесей периодического действия.	1	ВСЕЛУГ Торнадо 1200/02 Режим циклический (15-24) цикл/час Число FD=7.81 Объем геометрический -1,2м3 Объем рабочий- 0.84м3 Степень заполнения от 30-70% Расход воздуха- 0,06 м3/цикл Напряжение питания 380В (50Гц) Мощность установки 22 кВт Габариты машины: длина-3590мм,ширина-1400мм, высота-1435мм.
Конвейер винтовой с мотор-редуктором	4	ВСЕЛУГ КВ219-02/1,4/118/3.0/0/0.6/0 Диаметр корпуса - 219мм Степень заполнения -60% Мощность- 3 кВт Число оборотов винта, об/мин-118 Производительность -18 м3/час Расстояние между входным и выходным патрубком 2.2м.
Весы бункерные с пневмоприводом -тензодатчик - 3шт -прибор весовой - 1шт -затвор дисковый - 1шт	2	ВСЕЛУГ ВС 1500/2000/03 Объем бункера -1,6 м3 Наибольший предел взвешивания 2200кг. Наименьший предел взвешивания-20кг. Напряжение элсктропитания-220В (50Гц). Тип тензодатчика-CAS-SBA-02 Количество тензодатчиков-3шт. Рабочее давление в пневмоприводе затвора - 0.6МПа. Расход воздуха- 3*10-3м3/мин. Расход воздуха на аспирацию -З00м3/час
Бункер для добавок с крышкой.	2	ВСЕЛУГ НБ-1126-01 Объем воронки-2м3



2.5.3 Расчет количества аппаратов

Расчет количества аппаратов производим из следующих исходных данных:

-производство периодическое;

-производительность 1.1т/смену (8 часов);

-производство сухих чистящих средств осуществляется в 1 смену в день.

Находим производительность на 1 смену:

(1)

По техническому регламенту производительность аппарата составляет 15 т/час (120 т/сут). Из этого следует, что для заданной производительности необходим 1 аппарат, который будет работать с мощностью 0.008 (0,8%) от номинальной. С точки зрения технико-экономических параметров, целесообразно будет увеличить производительность аппарата путем увеличения объема производимой продукции или приобретением менее мощного смесителя.

2.6 Расчет теплового баланса

Тепловой Баланс аппарата составляется на основе его энергетического баланса по Закону сохранения энергии (тепла), согласно которому приход в аппарат теплоты Q_ПРИХравен расходу теплоты из аппарата Q_РАСХ:

?Q_ПРИХ =?Q_{РАСХ (2)}

Q_{КОМП =}Q_РУБ+ Q_ВЫХ + Q_ПОТ, где (3)

Q_{КОМП =} ?m_ic_iДt_{i =} m_jc_jДt_j

Q_КОМП - количество теплоты, приходящее с исходными компонентами, Дж;

Q_РУБ- тепловой нагрев смеси рубашкой, Дж;

m_i,j- масса вносимого i-гoкомпонента, j-гoпродукта, кг;

С_i,j- теплоемкость вносимого i-гoкомпонента, j-гoпродукта, Дж/(кг*К);

Дt_i,j- разность температур вносимого i-гoкомпонента и окружающей среды, j-гoпродукта и окружающей среды, К;

Q_ВЫХ - количество теплоты, отводимое с готовым продуктом, Дж;

Q_ПОТ - потери в окружающую среду, Дж;

Для упрощения расчета пренебрегаем теплотой, вносимой в аппарат компонентами, согласно рецептуре, составляющие меньше 2%. Тогда уравнение для прихода теплоты примет вид:

Q_ПРИХ= Q_МР+ Q_СМС+ Q_БИР.ГР + Q_ОТД, Дж; (4)

Найдем массу вносимых компонентов при одной загрузке в аппарат. Рабочий объем аппарата с учетом коэффициента заполнения К=0,8 равен:

V_РАБ= 0,8 • 850 = 680л (5)

Массу вносимого молотого мрамора найдем из пропорции:

На 1000 кг - 850 кг, на 680 кг - х кг,

Откуда х = 680 • 850/1000 = 578 кг

Аналогично находим массу вносимых полупродукта СМС-для СЧП, полупродукта СМС-бирюзовые гранулы для СЧП и отдушки.

Масса вносимых компонентов при одной загрузке

Таблица 5

Наименование компонента	Масса, кг
Мрамор молотый	578 кг
Полупродукт СМС для СПЧ	80,92кг
Полупродукт СМС- бирюзовые гранулы для СПЧ	20,4кг
Отдушка	0,68кг



?Q_КОМП= 578 • 0,8 • 25+80,92 • 0,8• 25+20,4 • 0,4 • 25+0,68 • 0,2 •25 = 13385800 Дж = 13385,8 кДж

Потери теплоты обычно составляют 3-5% от количества тепла, вносимого компонентами:

Q_ПОТ= 0.05 • 13385,8 = 669,29 кДж

Q_ПРИХ= 135800 + (- 116510)= 669,29кДж

Q_РАСХ= 120 • 50 • 25 + 669290 = 669,29 кДж

Тепловой баланс.

Таблица 6

Приход,кДж	Расход, кДж
669,29	669,29

2.7 Механический расчет оборудования

2.7.1. Расчет элементов корпуса

Исходные данные для расчета:

1.Внутренний диаметр аппарата D_в=930 мм.

2.Рабочее давление в аппарате Р=0,02 МПа.

3.Полезная емкость V=850 литров.

4.Материал аппарата - сталь 20.

5.Допускаемос напряжение [у]=147Мпа.

6.Коэффициент прочности сварного шва ц= 1

7.Прибавка на коррозию С=1.5мм.

Толщина стенки корпуса аппарата

Цилиндрические обечайки аппаратов рассчитываются по формуле[2]:

(6)



Из ряда стандартных размеров толщины стенки обечаек выбираем ближайший, а именно -2мм.

Толщина стенки крышки и днища аппарата.

Толщину стенки крышки и днища аппарата определяем по формуле:

(7)

Коэффициент прочности сварного шва ц= 1

Выбираем толщину стенки днища и крышки 2мм

2.7.2 Расчет перемешивающего устройства

Р = 22 кВт - мощность на валу мешалки.

n = 1500 об/минуту - число оборотов мешалки.

А) Расчет угловой скорости вращения перемешивающего устройства:

(8)

Б) Расчет вращающего момента на валу:

(9)

В) Предварительный минимальный диаметр вала:

(10)



2.7.3 Расчет опоры аппарата

A) D качестве опор выбираем лапы. Количество лап должно быть не менее 2-х, берем (n = 2).

Б) Определяем вес металла, из которого изготовлен аппарат по формуле:

G = 1,1•F•S•y_m, kH, где F=0,77м²- внутренняя поверхность корпуса.

S=2мм - исполнительная толщина стенок.

y_m= 78,5kН/м³ - удельный вес металла.

(11)

B) Определяем вес металлоконструкции, установленных на крышке аппарата по формуле:

(12)

Г) Рассчитываем вес воды, заполняющий аппарат при гидравлических испытаниях по формуле:

(13)

V = 0,8м³- внутренний объем аппарата

у =10кН/м³ - удельный вес воды

Д) Определяем максимальную нагрузку на одну опору:

где (14)

Выбираем лапы с максимальной нагрузкой 4,1 kH. (Опора 1-600 ОСТ 26-665-79).

2.7.4 Расчет фланцевого соединения

Так как давление в аппарате Р<2,5 МПа, а температура в аппарате t<300°C. Выбираем плоско-приварной фланец с гладкой уплотнительной поверхностью (Фланец 1-600-3 ОСТ 26-426-82).

Так как давление в аппарате Р<0,6МПа, а температура соответствует интервалу от -30° С до 100°С, то используем в качестве уплотнителя резиновую прокладку. (Прокладка 1-600-3 ОСТ 26-430-79).

2.8 Охрана окружающей среды

Предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) в воздухе рабочей зоны:

Таблица 7

Наименование	ПДК, мг/м3
Молотый мрамор	6
Полупродукт СМС	5
Отдушка	10

Завод по производству СЧС снабжен системой аспирации воздуха. Весь собранный запыленный воздух завода проходит современную систему фильтрации. Отчищенный воздух выходит в атмосферу.

Контроль за ПДК воздуха рабочей зоны ведется санитарно-промышленной лабораторией, согласно утвержденному плану-графику.

Мрамор молотый пожаро-взрывобезопасен, относится к 4-му классу опасности (малоопасные вещества). Пыль мрамора молотого проникает в организм человека через органы дыхания и,накапливаясь при длительном дыхании ее в условиях повышенной запыленности, может вызвать заболевания легких.

Полупродукт СМС- для CIГЧ и полупродукт СМС- бирюзовые гранулы трудногорючие. Относится к 3 классу опасности. В рабочей концентрации по способу применения порошок не обладает кожно-раздражающим и аллергическим действием.

Отдушки относятся к 3-4 классу опасности (горючие жидкости). Могут оказывать раздражающее действие на кожу и слизистые оболочки в неразведенном виде.

Твердые бытовые отходы собираются в специальные металлические контейнеры и передаются на полигон ТБО.

Все работы, связанные с производство средства чистящего порошкообразного, должны производиться в помещениях, снабженных общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией.

Контроль за ПВД ведется санитарно-промышленной лабораторией, согласно утвержденному плану -графику.

Не допускается производство работ, ведущих к загрязнению, переполнению, россыпью сырья.



Заключение

В данном курсовом проекте было спроектировано и рассчитано производство чистящего сухого средства «Sorti Лимон» с производительностью 1.0 тонна в смену (8 часов).

Данный продукт запущен в производство на предприятии АО «НэфисКосметикс» в 2006 году. В 2010 году построен новый завод по производству СЧС, благодаря чему мощности производства возросли в разы.

В основе проекта лежит технологическая схема производства СЧС. Произведены расчеты теплового и материального балансов, механические расчеты оборудования. Приведено описание технологической схемы производства. Графическая часть проекта включает в себя чертеж основного аппарата и технологическую схему, где происходит производство композиции.

Оборудование завода СЧС на сегодняшний день оснащено наиболее современной системой контроля качества производства, а именно компьютерное дозирование и контроль технологических процессов, что гарантирует точное соблюдение рецептур и высокое качество продукции.



Список используемой литературы

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учеб. для студ. хим.-технол. спец. вузов .-- 13-е изд., стереотип. -- М.: АльянС, 2006. -- 750 с.

2. Шкляр Ю.Л. Проектирование химических аппаратов с механическими перемешивающими устройствами: учебно-справоч. пособие по курсовому проектированию / Казанский государственный технологический университет. -- 2-е изд., перераб. и доп. -- Казань, 2001. -- 90 с.

3. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; под ред. Н.Н. Логинова. -- 4-е изд., стереотип. -- М.: Арис, 2010. -- 752 с.

4. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков .-- 14-е изд., стереотип. -- М.: Альянс, 2007. -- 576 с.

5. Островская Э.Н. Расчет и конструирование химических аппаратов с мешалками: учеб. пособие к курсовому проектир. / Э.Н. Островская, Т.В. Полякова; Казан. гос. технол. ун-т.-- Казань: Изд-во КГТУ, 2009. -- 119 с.

Размещено на Allbest.ru