年产20万吨洗手液生产工艺设计

1、年产20万吨洗手液生产工艺设计TheProductionProcessDesignofHandSanitizer200kt/a目录摘要i.AbstractII弓I言1第一章绪论2.1.1 洗手液的特性2.1.2 洗手液的物理性质3.1.3 洗手液市场现状及发展趋势31.3.1 洗手液的市场现状3.1.3.2 洗手液的发展趋势4.第二章工艺技术路线6.2.1 洗手液配方的确定6.2.1.1 功能性洗手液的配方设计要求62.1.2 洗手液的配方6.2.2 洗手液生产工艺流程102.2.1 原料准备1.12.2.2 混合或乳化1.12.2.3 调整121.42.2.4 后处理第三章工艺设备的选型和计

2、算163.1 物料衡算和热量衡算163.1.1 物料衡算1.63.1.2 热量衡算1.73.2 搅拌釜的设计1.83.2.1 罐体几何尺寸设计183.2.2 夹套几何尺寸203.2.3 夹套搅拌釜的强度计算2.13.2.4 设备接口273.2.5 搅拌釜的搅拌器293.2.6 常用电机及其连接尺寸303.2.7 釜用减速机类型、标准及其选用303.2.8 搅拌釜连接装置设计313.2.9 轴封装置的设计323.3 计量泵的设计选型333.4 均质机的设计选型353.5 轻质骨料风送机的设计选型.36第四章自动化控制374.1 自动化控制的含义及重要性.374.1.1 自动化控制的含义374.1

3、.2 自动化控制的重要性374.2 自动化控制流程及控制点的设计38第五章工厂的设计和布置395.1 厂址选择的原则和重要性395.1.1 厂址选择的原则395.1.2 厂址选择的重要性395.2 厂房的布置40结论4.1.致谢错误！未定义书签。参考文献42附录42年产20万吨洗手液生产工艺设计摘要：随着人们生活水平的不断提高，洗手液已逐渐代替了肥皂，被越来越多的消费者所接受，成为目前最常用的洗手产品。市场上的洗手液种类繁多，有抗菌消毒类、保健护肤类、去油污类等多种类型。本文主要介绍一款珠光洗手液的生产工艺，该产品选用多种温和性表面活性剂和添加剂研制而成，具有清洁去油污、洁肤护手、制备简单等特

4、点。本次设计的工艺主要是搅拌混合的过程，利用搅拌釜、均质机、计量泵等相互作用，从而生产出相应产品，进而连续化生产所需的20万吨洗手液。关键词：珠光；洗手液；工艺；设计TheProductionProcessDesignofHandSanitizer200kt/aAbstract:Withtheimprovementoflivingstandard,handsanitizerisacceptedbymoreandmoreconsumers,whichhasgraduallyreplacedthesoap,becomingthemostpopularhand-washingproducts.The

5、reisavarietyofhandsanitizerinthemarketwhichincludefsubstitutingantibacterialdisinfection,existinghealthcare,heavyoiltypleetc.Thispaperchooseonekindofthepearllighthandsanitizerproduction,itwasdevelopedbyavarietyofmildsurfactantsandadditionagents.Thishandsanitizerisdisinfected,applythebacteria,simplep

6、reparation,usearmguardisconvenientwaitforacharacteristic.Alsothearticleanalysestheoperatorsofthehandsanitizerplantdetailedlyandscientificly,tobotainSatisfactoryprofit.Itisaprocessofstirringandmixingforthiscraft,wecanproducethehomologousproductbytheinteractionofthestirrerandmeteringpump,thenwecancont

7、inuousproducetheproduct.Keywords：pearllight;soap;handicraft;deviceII过去，受生活条件的制约，人们洗手通常用的是香皂、肥皂、洗衣粉等。虽然它们能达到一定的清洗效果，但对皮肤有刺激作用，去污效果也不甚理想。更严重的是，长期使用，会导致皮肤粗糙、皴裂、脱皮。洗手液作为新兴的洁手物品，近几年来得到了越来越多人的认可，销量一路攀升。手作为人的第二张脸，洗手液以其养护功能成功地获取了广大消费者的青睐。洗手液的主要消费群体也由刚开始的高收入白领、公务员家庭开始向广大普通家庭用户普及。公共场所也由一二线城市的星级酒店、宾馆、写字楼向普通餐馆、

8、招待所等蔓延。作为专门用于洗手的清洁护理用品，洗手液成为传统洗手用品的替代品这是必然的趋势。而本次设计通过对现有资料中洗手液生产工艺的分析研究及比较并在广泛查阅国内外相关文献的基础上，选择最优方法生产洗手液。结合生产要求及标准，利用所学专业知识对现有工艺进行优化，确定设计所用的洗手液原料及设备类型，利用化工原理中所涉及的物料衡算等相关知识，得出设备所需的具体参数及最佳操作条件，计算所用物料量及所得产品产量，确定设备规格进行设备的设计以得到最佳产品，并根据整个工艺要求及特点对电气管线的走向做出正确合适的安排，最后设计出完整的自动化控制工序，最后完成整个工厂的厂房设计及布局。第一章绪论1.1 洗手

9、液的特性按照洗手液使用效果和用途不尽相同，但大体上可以分为三类：一类是普通洗手液，一般为“准字号”，起到清洁去污的作用；第二类属消毒产品，多为“消字号”，除起清洁去污的作用外，还有含有抗菌、抑菌或杀菌的有效成分，另外特殊一类属于重油污洗手液，多用于工业类油污和顽固污渍的清洗。洗手液的原料组成一般分为表面活性剂和助剂两大部分。表面活性剂，其分子结构均由两部分构成。分子的一端为非极亲油的疏水基，有时也称为亲油基；分子的另一端为极性亲水的亲水基，有时也称为疏油基或形象地称为亲水头。它的这种双亲的性质，使得当加入少许洗手液时，就能使溶剂的表面张力或液-液界面的表面张力大大降低，改变体系的界面状态；当它

10、的达到一定浓度时，在溶液中缔合成胶团。表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。洗手液中除表面活性剂外还要添加各种助剂，才能发挥良好的洗涤能力。助剂分为有机助剂和无机助剂，有机助剂的用量较小，但其重要性很高，无机助剂一般为碱性，主要有氯化钠、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、硫酸钠等。助剂本身有的有去污能力，很多本身没有去污能力，但加入后，可使洗手液的性质得到明显的改善，或使表面活性剂的配合量降低，因此，

11、这些助剂可以成为洗涤强化剂或去污增强剂，是洗手液中必不可少的重要组分。因而，采用的原料种类和数量不同，所生产的出来的而洗手液的优点则在于以下几点：第一、实用性较强。具一，洗手液使用方便。其二，洗手液通过挤压式取量，只需轻轻一按喷嘴，液体便流入手心，用量由自己掌握，方便易取。其三，起沫率较高，使用起来不易浪费。第二、产品成分多元化。洗手液的成分一般为纯甘油、产荟、沙棘油等天然植物成分，洗手液的产品性质温和，对皮肤无刺激，如开米洗手液采用高科技配方，达到了绿色产品的要求。属中性，无磷、铝、碱、烷基苯磺酸钠等，温和去污并有滋润护肤的功能。第三、杀菌消毒作用明显。洗手液对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等病源

12、的灭菌率达90%以上，保证了产品的安全有效性1o在现代消费者眼中，具有珍珠光泽的乳状香波是高档产品的象征。为了满足消费者的需求，洗手液中可加入珠光剂，制成外观非常漂亮具有珍珠光泽的乳状液。本次设计的内容就是设计一款珠光洗手液。1.2 洗手液的物理性质外观：淡黄色液体，pH=9.5左右，散装，经济，不伤手有颜色带香味。洗涤时对人体的皮肤没有刺激作用。洗手液的外观是粘稠状不透明且带少量泡沫的液体。粘度600mPas,为低粘度流体，有较好的清洁功能，表面张力小于纯水的表面张力，且随浓度增大而减小。1.3 洗手液市场现状及发展趋势1.3.1 洗手液的市场现状从洗手液的产品特性、市场前景来看，它是一个市

13、场生命周期长、蕴藏着丰富市场潜力的产品。如果某厂商抓紧这个市场机遇，完全可以以洗手液”一炮走红，既可以产生名牌效应，又会成为新的经济增长点。洗手液作为新兴的洁手物品，近几年来得到了越来越多人的认可，销量一路攀升。虽然传统的香皂洗手方式的观念在早已深入人心，而使用洗手液洗手从开始推广到在国内普及使用也不过十年左右的时间，凭借其优点已经在我国各大城市站稳了脚跟。但是大多数人对于其产品成分、功能还没有充分了解。目前洗手液市场较为混乱，知名品牌并不突出，虽然总体销售数量不小，但小品牌产品较多，行业集中度低。从洗手液市场现状来看，产品正式面世的厂家数量少，多是新厂商、新品牌。这就意味着：一方面消费者认知

14、新品牌需要较长的时期，洗手液市场目前尚处于导入期，潜在消费层对这种新产品的认知很有限，尚停留在自然认知阶段，还需社会大力推广“用洗手液洁手”的消费观念及生活方式，需要厂商及社会舆论对此进行启蒙、引导。随着居民消费能力的增强，洗手液消费需求总量将呈现快速增长趋势，但是消费的区域、城乡结构将有所调整，比如东部可能规模仍然很大，但是中部和西部，包括一些农村，增长速度会更快,现在农村洗手液消费趋势也呈现上升趋势。消费者的品位提升，对品牌、品质的要求提高。特别是年轻的、新生代消费者对品质、对品牌的要求更高。对产品和服务质量的提高，安全消费的要求空前增强。在消费者安全意识不断提高的前提下，洗手液的安全消费

15、要求将空前增强。洗手液市场目前尚无品牌优势可言，品牌秩序尚未建立，洗手液市场表现为多品牌共存的格局，明显领跑的品牌尚未出现，顾客在购买洗手液时，也远未形成指牌购买的习惯。竞争也未达到激烈的地步。而且，国外的日化巨头在中国生产、销售洗手液也未形成一定的气候，他们也只是在洗手液市场的初期摸索阶段，所以他们的存在并未给市场造成一定的压力，这给了国内的企业一个很好的发展机遇、给那些追求鹤立鸡群效应的国内厂商提供了很大的市场空间。1.3.2 洗手液的发展趋势洗手液毕竟是化妆品市场细分之下的新产品，从启蒙到普及需要一个较为漫长的过程，而且其市场推广的难度及风险莫测，这是其目前的市场劣势。但是，任何一个新产

16、品必将孕育着一个新的市场机会。由于洗手液是一种日用生活消费品，依靠的是重复性消费,而不像学汽车、电脑学习机等市场周期短的投机、过渡产品只是一次性消费。目前洗手液市场处于启蒙认知阶段，产品生命周期长，因而市场机会更为可观。洗手液的具体发展趋势大概有以下几点：(1)产品形式多样化洗手液产品形式从单一的液体形式向多样化方向发展，从状态上分有不透明液体、珠光型液体、膏状产品、粉状产品、凝胶状产品和喷雾型产品等；从产品的数量上分有普通型、袖珍小瓶装和浓缩产品等各具个性的产品，便于消费者根据不同消费需求进行选择。(2)产品功能性多样化洗手液产品功能由单一的洗涤型向护肤、美肤、营养、消毒杀菌和专用功能型方向

17、发展，洗手液产品功能多样化才能满足不同的消费群体的不同需求。如针对老年人干燥的皮肤类型使用的防干肤洗手液、针对儿童娇嫩的皮肤使用的儿童洗手液、针对接触有害物质铅的工作人员使用的除铅洗手液及针对不同的医务人员使用的多种专用消毒洗手液等。功能性产品的开发要以市场为导向，以高科技为基础，突出产品的功能性与实用性产品才有市场竞争力和生命力。(3)绿色环保产品在化学污染日益严重的今天，消费者在注重产品功能的同时还要求人与自然的和谐，大众呼唤着健康、时尚的绿色环保型清洁用品问世，“重返大自然”已成为当今洗手液发展的一个趋势，蕴含有天然植物成分和具有保养效果的洗手液产品为消费者所青睐。据报道，国外已有公司开

18、发出天然成分含量达到95%99%的洗手液产品，受到消费者的喜爱。现在，国内一些厂家已将一些植物提取液或中草药提取成分加入到洗手液中，例如产荟、沙棘、柠檬汁、海藻及金银花等天然植物提取成分，这些成分既可美白嫩肤，又可使人们找到回归大自然的美好感觉，对消费者有着极大的吸引力。我国是一个农业大国，有丰富的植物资源和独特的中草药资源，开发天然植物型洗手液有充足的自然资源保障。止匕外，利用现代生物技术从动植物中提取对人体皮肤有营养保健作用的添加成分也是绿色环保型产品开发的重要方向。(4)接近消费者情感的消费产品随着废人护理用品的类别、市场2及行业界限等变得越来越不重要，若干新的因素改变产片开发的重点，消

19、费者开始追求“全面享受"，比如美容就被重新定义为一种范围更宽广，含义更模糊的概念，并加进了更多的情感因素，诸如芳香疗法、色彩顾问、SPA(SolusPorAqua)等新事物逐渐从特殊消费群体市场转向大众市场。厂商和零售商越来越倾向于服务而不是产品中挖掘新的利润机会，名牌企业正力图使它们的和新品跑同具体实物脱钩，转而在各种服务中渗透品牌效应。第二章工艺技术路线2.1 洗手液配方的确定洗手液由必要的活性组分和助剂构成，作为活性组分的是表面活性剂；作为助剂的有防腐剂、香料、色素、pH调节剂等，其作用是增强和提高洗手液的效能。2.1.1 功能性洗手液的配方设计要求(1)产品要有对污垢充分的洗

20、净能力和脱脂能力，又要对皮肤无刺激和低刺激。因此，在配方中应选择性能温和的表面活性剂，应保人在使用中无其他毒副作用，使用安全。(2)产品应具有丰富而稳定的泡沫，且易于冲洗，能在硬水和常温条件下有较好的洗涤效果。(3)产品的酸碱度应呈中性或弱酸性，与人体皮肤的pH值相近，以免对人体皮肤造成刺激。由于大多数表面活性剂皆成碱性，因此，在配方中需要加入弱酸性物质调节pH值,普通洗涤剂中常用的碱和碱性盐在配方中很少使用。(4)产品应具有一定的黏度。黏度太低，洗手液在手中停留时间过短，不利于充分洗涤；黏度太高，产品则不易挤出。(5)产品应有令人愉快的香气和赏心悦目的颜色。(6)产品应具有一定的稳定性，在使

21、用环境中能较长时间存放。通常要求在1年以上的时间不变质，不沉淀分层，不浑浊。各项感官指标应符合国家或企业标准。2.1.2洗手液的配方根据产品要求将原料分为表面活性剂和助剂两大部分，表面活性剂作为去污成分不仅要求去污效果好且对皮肤无刺激或低刺激，在环境中可以自然降解，降解后的产物不污染环境。液体洗涤剂所用表面活性剂常为阴离子型和非离子型。实验证明，二者单独使用，阴离子型比非离子型稳定性要好些，但均不合要求。选用亲水性较强的阴离子表面活性剂和亲水性较弱的非离子表面活性剂，按适当的比例进行配合应用，不仅去污力增强，更重要的是可使洗涤剂的稳定性大大提高。具体说来，各个原料作用如下：(1)表面活性剂表面

22、活性剂是洗手液配方中的主要成分，其基本功能是去除手上的油垢和污垢，并产6生一定的泡沫。选择表面活性剂总的原则是兼顾去污性与安全保护性。在进行配方设计时，一方面要选择去油和去污能力较强的表面活性剂，以便快速彻底地清除干净油污；另一方面，应考虑到手部皮肤是有生命的、娇嫩的和有感觉的，易受到化学品的伤害，应选择脱脂能力低、刺激性低、性能温和并且无毒、与皮肤相容性好的表面活性剂。阳离子表面活性剂虽然对皮肤的刺激性较小，但由于在单独使用时去污效果尚不理想，在与阴离子表面活性剂复配时由于静电作用易形成胶束，因此，在洗手液配方中，一般选择去污能力较强的阴离子表面活性剂作为主表面活性剂，再配合两性表面活性剂和

23、非离子表面活性剂作为辅表面活性剂。理想的阴离子表面活性剂有：十二烷基硫酸钠(K12),脂肪醇聚氧乙烯醴硫酸钠(AESA),竣甲基纤维素钠(CMC)oK12具有良好的去污、乳化、发泡、渗透和分散性能，且生物降解快。AESA是一种性能优良的表面活性剂，其去污、乳化、发泡性能良好，对皮肤的刺激性小，抗硬水性能好。洗手液配方中加入CMC后，能防止污垢再沉积，增加溶液的粘度，提高体系的稳定性，且CMC不会与钙盐和镁盐反应而沉淀，可以适用于硬水。配方中再配合两性表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺(OB-2)为辅表面活性剂。OB-2与皮肤内天然保湿因子的胺基结构相似，对皮肤柔和，并能缓解某些阴离子表面活性剂对皮

24、肤的损伤，且具有增稠、增泡、稳泡特性，生物降解性好，有很好的粘度调节作用。OB-2和阴离子表面活性剂问的复配会产生显著的增效作用，这是因为OB-2极性基团所带的正电荷和阴离子表面活性剂中阴离子基团存在静电吸引作用，促使不同表面活性剂分子采取较紧密的排列方式，在水中相互结合形成混合胶束。配方中同时选用非离子表面活性剂烷基醇酰胺为辅表面活性剂，具与阴离子表面活性剂和两性表面活性剂复配性好。(2)加脂剂表面活性剂虽赋予洗手液基本的清洗功能，但在洗去手上污垢的同时，也会脱除皮肤上的油脂，若长期使用仅由表面活性剂组成的洗手液，会使皮肤软裂、粗糙和失去弹性，尤其是干性皮肤。因此，洗手液与其他洗涤剂不同，洗

25、涤后的肤感也是洗手液的一个重要指标。为了避免表面活性剂的脱脂作用使皮肤感到干燥，在配方中应加入一定的润肤保湿剂，以防止皮肤变得干燥。可选用酯类物质，常用的有甘油酸酯、甘油椰油酸酯、肉豆蔻酸异丙酯、甘油椰油基聚乙二醇酯、辛基羟基硬脂酸酯、聚季钱盐-7、甘油和泛醇等，可选择一种或几种配合使用，发挥滋润皮肤的效果。(3)润肤保湿剂润肤保湿剂也是洗手液中必不可少的成分，它可在皮肤表面水分挥发后留下一层保护膜，阻止或减缓皮肤内部水分的流失，保持皮肤的润湿性。通常选择相对分子量较大、可溶于水和沸点高的醇类物质，例如液体石蜡、甘油、乙二醇、山梨醇、丙二醇和烷基糖甘等。但润肤剂含量过高时会使产品有黏腻感，同时

26、会降低产品的去污能力，并具有消泡作用，因此添加量不宜过多，一般在1%3%。(4)pH调节剂人体的皮肤pH值为5.56.5,呈酸性，通常可加入柠檬酸调节产品至中性或者弱酸性，与人体皮肤的酸碱度接近。(5)增稠剂在使用洗手液时，如果黏度太小，不易在手中滞留，则去污能力会受到影响。一般情况下，黏度为0.6Pas较为理想，但当总表面活性剂含量为10%时，溶液黏度太低。因此，一般应添加一定量的增稠剂。增稠剂亦称黏度调节剂，洗手液具有一定的黏稠度既可改善产品外观，使产品具有一定的稳定性，也可方便使用。最常用的增稠剂是无机盐，例如NaCl、NHCI和KCI等，它们价格便宜，增稠效果好，使用方便。NaCI的使

27、用量一般为1%4%,加入的量过多时，反而会降低黏度。NHCI的增稠效果最好，但调节的范围较窄，稍有不慎就会影响产品的质量。还可使用高分子聚和物作为增稠剂，如PVP、PVA和PAA等。也可用烷醇酰胺作为增稠剂，烷醇酰胺具有洗涤效果和稳定泡沫作用。应注意黏度也不要调节得过大，否则不易挤压和冲洗。洗手液的生产实验证明，4%的椰油酸二乙醇胺添加量可使黏度达到此要求。(6)抗硬水剂为保证洗手液在硬水中也有较好的洗涤效果，在配方中可加入少量螯合剂来提高产品的抗硬水性能，常选用EDTA2Na或者柠檬酸，其性能都较温和。(7)减滑剂为了减少洗手液在洗涤过程中的滑腻现象，增加皮肤的洗净感，可在配方中加入一定的减

28、滑剂。阴离子表面活性剂能在洗手液中局部形成较大的表面张力，减少洗涤过程中的滑腻感，可选用其中性能温和的作为减滑剂。(8)防腐剂为防止和抑制细菌生长，保证产品有一定的存放期，必须在洗手液中加入一定量的杀菌防腐剂。应选择无毒、对皮肤无刺激、色泽浅和价廉的防腐剂，常用的有苯甲酸钠、石碳酸、甲基氯异曝哇咻酮、对羟基苯甲酸酯及凯松等。凯松是一种高效防腐剂，用量少又高效，其成本仅为对羟基苯甲酸酯的1/3,近些年使用较广泛。(9)外观调节剂为了使产品令人感到愉悦，可在洗手液中加入适当的香精和颜色。一般可选择水果香型、花香型或清香型的香精调节香气。香精的档次和品种很多，可根据洗手液产品的档次进行相应地选择。赏

29、心悦目的颜色也会给产品增加不少魅力，为此，通常需要加入一定量的色素，颜色的选择应柔和、温馨且明亮，常选用桔黄色、粉红色、天蓝色或者淡绿色。本项目研制珠光洗手液是在产品中使用珠光浆产生珠光效果，使洗手液具有丝绸般的观感，同时珠光浆还具有增加产品粘度、滋润皮肤和抗静电作用。目前市场上珠光洗手液较多，其组成是表面活性剂+珠光浆+增稠粉+水+香精+色素+防腐剂。本次设计的洗手液配方3-8最终设计如表2.1:表2.1珠光洗手液的配方组分质量分数()A相50%-60%烷基葡萄甘26.00异硬脂酸钠1.00月桂酰基单乙醇胺4.00去离子水10.00B相99%三乙醇胺1.70C相硬脂酸聚乙二醇酯(20)异丁烯

30、共聚物2.30去离子水53.418D相氯化钠1.50甲基氯异曝口坐咻酮0.06玫瑰香0.02盐基玫瑰红0.0029配方中各物质分别为：阴离子表面活性剂：异硬脂酸钠阳离子表面活性剂：99%三乙醇胺非离子表面活性剂：50%-60%烷基葡萄甘；月桂酰基单乙醇胺珠光剂：硬脂酸聚乙二醇酯（20）异丁烯共聚物增稠剂：氯化钠防腐剂：甲基氯异曝哇咻酮香精：玫瑰香色素：盐基玫瑰红2.2洗手液生产工艺流程本次设计年产量200kt的洗手液，生产采用采用管道化连续生产工艺。本配方的具体工艺流程为：在70°C将A相加至透明，止匕过程20min。然后加入B相，搅拌40min。进入均质机乳化30min。再将C加热

31、到50,将A,B加入C相中，要避免气泡。搅拌25min后在同一温度下加入D,再搅拌5min。进入均质机乳化30min。冷却至室温，珠光会立即产生。洗手液生产工艺所涉及的化工单元操作和设备主要是：带搅拌的混合罐、均质机、物料输送泵和真空泵、计量泵、物料储罐、冷却设备、过滤设备、包装和灌装设备。把这些设备用管道串联在一起，配以恰当的能源动力即组成洗手液的生产工艺流程。本次设计采用全混流连续化生产，按加料顺序使用两个带夹套的搅拌釜。第一个釜内物料进量是第二个釜内的42.7%,停留时间是第二个釜内的2倍，故两个反应釜体积相同。第一个反应釜选用三个加料计量泵，一个轻质骨料风送机，一个温度计，第二个反应釜

32、选用三个加料计量泵，一个温度计。除此之外，还需要两个均质机，两个真空泵，一个冷却罐。生产过程的产品质量控制非常重要，主要控制手段是物料质量检验、加料配比和计算、搅拌、加热、降温、过滤、包装等。进料过程如图2.1:10图2.1进料方框图2.2.1 原料准备洗手液的原料种类多，形态各异，使用时，有的原料需预先熔化，有的需溶解，有的需预混。用量较多的易流动液体原料多采用高位计量罐或计量泵输送计算；用料较少的可人工添加。有的原料需滤去机械杂质，水需进行去离子处理。2.2.2 混合或乳化对一般洗手液，可采用带搅拌的反应釜进行混合，一般选用带价套的反应釜。可调节转速，可加热或冷却。无论是混合，还是乳化，都

33、离不开搅拌，只有通过搅拌操作才能使多种物料相互混溶成为一体，把所有成分溶解或分散在溶液中，可见搅拌器的选择是十分重要的。洗手液的主要原料是极易产生泡沫的表面活性剂，因此加料的液面必须摸过搅拌桨叶，以避免过多的空气混入。1混合洗手液的配置过程以混合为主，一般有两种配置方法：一是冷混法，二是热混法。(1)冷混法首先将去离子水加入反应釜中，然后将表面活性剂溶解于水中，再加入其他助剂，待形成均匀溶液后，就可加入其他成分，如香料、色素、防腐剂、络合剂等。最后用柠檬酸或其他酸类调节至所需pH值，黏度用无机盐(氯化钠或氯化钱)来调节。若遇到加香料后不能完全溶解，可先将它桶少量助剂混合后，再投入溶液，或者使用

34、香料增溶剂来解决。冷混法适用于不含蜡状固体或难溶物质的配方。(2)热混法当配方中含有蜡状固体或难溶物质时，如珠光剂或乳浊制品等，一般采用热混法。首先将表面活性剂溶解于热水或热水中，在不断搅拌下加热到70C,然后加入要溶解的固体原料，继续搅拌，直到溶液呈透明为止。当温度下降至25c左右时，加入色素、香料和防腐剂等。pH值和黏度的调节一般都应在较低的温度下进行。采用热混法，温度不宜过高，以免配方中的某些成分遭到破坏。除上述工艺外，应特别注意一个问题：高浓度表面活性剂(如AES等)的溶解，必须11把它慢慢加入水中，而不是把水加到表面活性剂中，否则会形成黏性较大的团状物，导致溶解困难，同时适当加热可加

35、快溶解。本次设计A相中有固体存在，须在高温下溶解混合，故采用热混法。2乳化在洗手液生产中，乳化技术相当重要，只有通过乳化工艺才能生产出合格的乳化型产品。洗手液生产过程很正宗的乳化操作，长期以来是依靠经验，经过逐步充实理论，正在定向依靠理论指导。(1)这是一种非常方便而且应用广泛的乳化方法。假如要制备O/W型乳状液，则可将加有乳化剂的油类加热，制成液体状，然后一边搅拌，一边徐徐加入热水。加入的热水，开始分散成细小的颗粒，首先形成W/O型乳状液。然后按上述方法继续加水，随着水量增加，乳状液逐渐变稠，而且黏度又急剧下降，当水量加完60%之后，即发生转相，形成O/W型乳液，剩下的水可快速加入。在这个过

36、程中应充分搅拌，在转相时，油相则很快分散成又细又均匀的粒子。一旦转相结束，再强有力的搅拌叶不会使粒子再变小。所以，转相乳化法要充分理解转相原理并认真操作。(2)将乳化剂加入油相中，混匀后一起投入水中，油就会自然乳化分散，再加上良好的搅拌，则乳化得更好。像矿物油之类容易流动的液体，经常采用这种做法。自然乳化是由于水的微滴进入油中并形成通道，然后将油分散开来。如果使高黏度的油能够自然乳化，则应在较高温度下进行。(3)机械强制乳化法均化器和胶体磨都是又来强制乳化得机械，这类机器用相当大的剪应力将被乳化物撕成很细很均匀的粒，形成稳定的乳化体。所以用上述转相法和自然乳化法不能制备的乳化体，采用机械强制乳

37、化法就能很好地支出合格产品。反之，用自然乳化法可完成的乳化过程，没有必要也不适宜采用机械乳化法。2.2.3 调整在洗手液制备工艺中，除上述已经介绍的一般工艺和设备外，还有一些典型的工艺，如加香、加色、调黏度、调pH。1加香12洗手液在配制工艺后期进行加香，以提高产品的档次。首先，应根据产品的特点和档次选择适宜的香型。一般来说，洗手液用品的加香，选择香型的范围很宽。香型主要是化妆品用香精的香型，常用的如茉莉、玫瑰、白兰、桂花、桅子、风信子、香石竹、薰衣草等，现代又流行一些所谓清香、草香、幻想型，还有的使用果香香精。总得来说，可供选择的香型是多种多样的，选择时还应结合产品的用途、色调，产品的成本、

38、利益综合考虑。其次，在加香工艺上，一般来说各种香精都是把高级芳香油用稀释剂冲淡到适宜浓度，使它有最佳的芳香效果，同时用定香剂在改善香气和稳定香型。在洗手液中加入香精，要有几个必要条件，首先温度非常重要。要在较高的温度下加香会使香精中的稀释剂大量挥发，造成香精流失，同时也会因高温使香精变质。所以一般应在较低温度下加香，以50c以下加香为宜。因香精加入量很少，若果不能混合均匀，香精就不能充分发挥效力，所以加香应在最后加入，将香精直接放到洗手液中。2加色洗手液虽然是实用型商品，但使用者首先是根据视觉来判断对产品的选购与否。产品的色泽是物质对各种波长光线的吸收、反射等反映到视觉上的综合现象。洗手液一般

39、使用合成染料或者天然色素，前者的价钱比后者要便宜，但后者马鞍组了人们回归大自然的心理需求，故现在大部分厂商都选用天然色素。这类色素对水和溶剂有良好的溶解性。在一般情况下，天然色素配以相应的香精，使产品的色、香协调一致。有的还添加相应的营养物质，使产品更接近天然。色素的用量都应在千分之几的范围，甚至更少，因为这种加色只是使产品更加美观，因此，不应将洗手液的色调调配得太浓太深。尤其是透明产品，必须保持产品应有的透明度。加色选择对洗手液中某些组分油较好溶解性的色素，这样就可以将选定的色素预先与这种成分混溶在一起，然后在进行洗手液的复配。如果这种色素能溶于水，加色工艺更加简单。加色工艺操作应注意一点，

40、各种色素加入到洗手液中，最终得到的色彩效果是一种综合指标，其实验性很强。不同组分对色素配合后光反射效果不同，既要发生色彩、色度、色调的变化，不同工艺条件，其色彩效果也不同。因此，强调主体配方确定后，还应将加13色素工艺条件进行试验、定型，以达到希望的效果。3黏度的调整洗手液应有适当的黏度，为满足这一要求，除选择合适的表面活性剂等主要成分外，一般都要使用专门调整黏度的组分一增稠剂。一般来说，加入氯化钠或氯化钱等电解质，可以显著地增加液体洗涤剂的黏度。同时，为提高产品的黏度，应尽量选择非离子表面活性剂作为活性物成分。对于洗涤剂来说，加入胶质、有机增厚剂或无机盐类，控制产品的黏度和乳浊点应同时考虑。

41、控制乳浊点首先要选用浊点较高的活性物在低温下溶解度较大的活性物。一般来说，用氯化钠调节产品的黏度是很方便的，加入量1%-4%,边加边搅拌，不能过多。4pH值的调整在配置洗手液时，大部分活性物呈碱性，一部分重垢型洗手液是高碱性，而轻垢型碱性较低，个别产品则要求具有酸性。因此，洗手液配制工艺中，pH值得调整带有共性。pH值调节剂一般为缓冲剂，主要是一些酸和酸性盐，如硼酸钠、柠檬酸、洒石酸、磷酸和磷酸氢二钠，还有某些磺酸类都可以作为缓冲剂。选择原则主要是成本和产品性能。各种缓冲剂大多在洗手液配置后期加入，将各主要成分按工艺条件混配后，作为洗手液的基料，测定其pH值，估算缓冲剂加入量，然后投入，搅拌均

42、匀，再测pH值。未达到要求时再补加，就这样逐步逼近，直到满意为止。对于一定容量的设备或加料量，测定pH值后可以凭经验估算缓冲剂用量，直到生产。调节pH值得操作中，应注意以下问题：洗手液pH值都有一个范围，没有定数，而且要十分准确地测定pH值也是困难的，即使使用玻璃电极来测定也是如此；另外产品配置后立即测定的pH值并不完全真实，长期储存后产品pH值将发生明显变化，这些在控制生产时都应考虑到。2.2.4后处理1过滤从配置设备中得到的洗涤剂在包装前需滤去机械杂质。2均质老化经过乳化得液体，其稳定性往往较差，如果再经过均质工艺，使乳液中分散相中的颗14粒更细小、更均匀，则产品更稳定。均质或搅拌混合的制

43、品，放在储罐中静置老化几小时,待其性能稳定后再进行包装。3包装对于绝大多数洗手液，都是用塑料瓶小包装。正规生产9-13时应使用灌装机包装流水线。小批量生产可用高位槽手工灌装，严格控制灌装量，做好封盖、贴标签、装箱和记载批号、合格证等工作。袋装产品通常应使用灌装机灌装封口，包装质量与产品内在质量同等重要。15第三章工艺设备的选型和计算3.1 物料衡算和热量衡算3.1.1 物料衡算年产20万吨洗手液，采用连续操作式生产，设置两条生产线。视市场情况决定产量物料在釜内的停留时间为30min。年工作日350天，每天24小时。厂里：100kt/a285.714t/d11.905t/h198.41kg/mi

44、n3.31kg/s损耗量：2%则产量：100.25kt/a291.546t/d12.148t/h202.462kg/min3.375kg/st=30min时，m=6073.86kg3_3=1.0610kg/m3V=5.7301m3体积流量V总=3.12m3/s按照配方的比例，各组分的加入量如表3.1所示:16表3.1物料衡算表组分质里分数（）进料量(10-3m3/h)A相50%-60%烷基葡萄甘26.000.8112异硬脂酸钠1.000.0312月桂酰基单乙醇胺4.000.1248去离子水10.000.312B相99%三乙醇胺1.700.05304C相硬脂酸聚乙二醇酯（20）异丁烯共聚物2.3

45、00.07176去离子水53.4181.66667D相氯化钠1.500.0468甲基氯异曝口坐咻酮0.06-31.87210玫瑰香0.02-46.2410盐基玫瑰红0.0026.2410-53.1.2热量衡算物料进入釜内15min升温至70C。m=202.462x15x42.7%=1296.769kg。比热容按水计，Cp=4.183kJ/kg.C。物料从20c升温到70c所需的热量Q=mCp(t2-t1)=1296.7694.183(70-20)=271219.26kJ水升温热量由夹套内水蒸气供给，水蒸气始末温度分别为150C、110C,则传热面积=44.81T1-T2(70-20)-(150

46、-110)ln*查化工工艺设计手册14得，K=674kcal/m2h=783.86w/m2(271219.26783.8644.81=7.73m2173.2搅拌釜的设计夹套搅拌釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形成通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。釜体一般是立式圆筒形容器，有顶盖、

47、筒体、釜底，通过支座安装在基础平台上。釜底通常为椭圆形封头。顶盖在受压状态下常选用椭圆形封头，对于常压操作或操作压力不大而直接较大的设备，顶盖可采用薄钢板制造的平盖。3.2.1 罐体几何尺寸设计(1)釜体形式为常用结构圆筒形，封头形式为常用结构椭圆形。由物料衡算可确定表3.2反应釜设计尺寸全容积V(m3)操作容积V(m3)填料系数n8.25.740.7几种搅拌釜的长径比i值如下表3.3,此次设计任务的内物料为液-液相物料，所以i的取值范围为11.3。又因为设计容器不大，为使直径不致太小，在顶盖上容易布置接管和传动装置，故选取i=H1/D1=1.20表3.3i取值种类设备内物料类型i一般搅拌器液

48、-固相或液-液相料11.3气-液相物料12发酵罐类1.72.5(2)初算筒体内径18计算，得(3-1)4V48.2D1=33=2.0897m.二i-二1.2筒体的容积、面积和质量，选取圆整筒体内径D1=2000mm,一米高的容积V1m=3.14m3,内表面积F1m=6.283m2。按表3.4以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸，选取釜体封头容积M封=1.1257m3。Dn总深度H内表向积A容积V16004252.90070.586417005003.26620.699418004753.65350.827019005004.06240.968720005254.49301.1257表3.4以

49、内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸釜体高度H1按式Hi=(VVi封Mm(3-2)计算，得H1=V-V1Myv1m=(8.2-1.1257)/3.14=2.2530m选取圆整釜体高度H1=2250mm实际容积V按式V=V1mMH1+V3-3)19计算，得3V=V1mMH1+V封=3.14x2.25+1.1257=8.1907m3综上所述，筒体和夹套尺寸为下表3.6所示：表3.6筒体和夹套尺寸直径(mm)高度(mm)20002250夹套220018003.2.2夹套几何尺寸按表3.5夹套直径D2选取夹套筒体内径D2=01+200=2200mm表3.5夹套直径D2D1500600700180020

50、003000D2D1+50D1+100D1+200夹套筒体高度计按式>("VV1封)(3-4)H2-V1m计算，得H2>(VV1封yV1m=(0.7M8.2-1.1257)/3.14=1.4695m选取圆整夹套筒体高度H2=1800mm。按表3.4以内径为公称直径的椭圆封头的型式和尺寸，选取罐体封头表面积2F1封=4.4930m。按表3.4筒体的容积、面积和质量，选取一米高筒体表面积F1m=6.283m2。实际总传热面积F按式F=F1mMHz+F(3-5)20校核，得22F=F1mmH2+封=6.283x1.8+4.4930=15.8024m>7,73m23.2.3

51、夹套搅拌釜的强度计算1,强度计算（按内压计算强度）据工艺条件或腐蚀情况确定，设备材料选用Q235-A。由工艺条件给定，设计压力（罐体内）p1=0.2MPa,设计压力（夹套内）p2=0.3MPa,设计温度（罐体内）11V100C,设计温度（夹套内）t2<150Co查表15,选取罐体及夹套焊接接头系数*=0.85。压力容器用碳素钢钢板的许用应力,选取设计温度下材料许用应力二=113MPa。罐体筒体计算厚度可按式(3-6)胆1-2H-p1计算，得0.2200021130.85-0.2=2.08mm夹套筒体计算厚度各按式P2D22匕卜-p2计算，得p?D22rt,-p20.3220021130.

52、85-0.3=3.44mm罐体封头计算厚度自按式21计算PiDi2t1-0.5p1P1D12tI-0.5p1(3-7)0.2200021130.85-0.50.2=2.08mm夹套封头计算厚度匕按式计算，得p2D22V1-0.5p2,_P2D222tt-0.5P20.32200=3.44mm21130.85-0.50.3壁厚附加量C=C+C2+C3,其中C1为钢板负偏差，初步取C1=0.6mm,腐蚀裕量C2=2mm,热加工减薄量C3=0（封头热加工C3=0.5mm）,因此:C=0.6+2+0=2.6mm罐体筒体设计厚度61c按式'.1c二一1C2计算，得(3-8)1c=1C2=2.08

53、+2.0=4.08mm夹套筒体设计厚度62c按式,2c=、2C2计算，得2c=2C2=3.44+2.0=5.44mm罐体封头设计厚度61c按式1c1C2计算，得22、1ciC=2.08+2.0=4.08mm夹套封头设计厚度62c按式'''，2c-2.C2计算，得2c=2C2=3.44+2.0=5.44mm圆整选取罐体筒体名义厚度61n=8mm圆整选取夹套筒体名义厚度c.2n=8mm圆整选取罐体封头名义厚度61；=8mm圆整选取夹套封头名义厚度C.2n=8mm2 .稳定性校核(按外压校核厚度)(1)假设罐体筒体名义厚度61n=12mm选取钢板厚度负偏差C1=0.6mm据经

54、验规律，腐蚀裕量C2=2.0mm厚度附加量C按式(3-9)C=C1C2计算，得C=C1C2=0.6+2.0=2.6mm罐体筒体有效厚度、按式(3-10)Ie=In-C计算，得1e=1n一C=12-2.6=9.4mm罐体筒体外径D1O按式23Dio=D12、in(3-11)计算，得Dio=Di2、in=2000212=2024mm筒体计算长度L按式(3-12)L-H213h1计算，得L=H213h1=1800+525/3=1975mm系数LD10=1975/2024=0.877系数D10.、1e=2024/9.4=215.22查参考文献附图4-1:A=f'Do,L曲线(用于所有材料)，得系数gDoJA=0.00055查参考文献16附图4-2:B=f(A)曲线，彳导系数B=75MPa许用外压力p1按式(3-13)IpUD1O,，1e计算，得p-B=75/215.32=0.34MPa>0.3MPaD10；-1e确定罐体筒体名义厚度二1产12mm(2)假设罐体封头名义厚度61n=12mm查参考文献钢板厚度负偏差，选取钢板厚度负偏差C1=0.6mm24据经验规律，腐蚀裕量C2=2.0mm厚度附加