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年产15000吨洗衣皂生产工艺设计
总论
⑴设计项目：年产15000吨洗衣皂生产工艺
⑵产品简介：
洗衣皂的主要成分是碳原子数在8-22的脂肪酸钠盐，其化学通式可用RCOONa表示，其中R代表烃基，属于阴离子表面活性剂，具有乳化、发泡、润湿和去污等性能。目前，洗衣皂产量约占洗涤剂的30%，全年产量达75万吨左右。
洗衣皂的型号很多，根据脂肪酸钠盐的含量分类，有42型、47型、53型、56型、60型、65型、72型等。本设计中拟生产53型洗衣皂，即脂肪酸钠盐含量为53%的洗衣皂。
洗衣皂产品质量要求：①形状端正，色泽均匀；②图案、字迹清楚；③无不良异味；④总的脂肪物实际质量不低于标准总脂肪物质量的95%，游离碱（NaOH）≤0.3%。
（由于本设计为假定的设计，因此有关设计任务书中的其他项目如厂址、工厂的总平面设计、原料的供应、燃料的种类、水电气的来源等均从略）
生产方式的选择
肥皂生产分为两大工序：第一是油脂或脂肪酸被碱皂化制成皂基；第二是皂基中加入各种添加剂，经过不同工艺制成各种成品皂。皂基是各种成品皂的原料。
2.1皂基的制备
皂基制备是肥皂生产中的重要操作。一般皂基中含有65%的肥皂，35%的水分，并含有微量甘油、盐等物质。皂基经过干燥、添加各种非肥皂成分及机械加工，可制得不同的皂块、皂片、皂粒和皂粉等。
皂基制备的基本原理可用化学反应式表示如下：

皂基制备的方法很多，有老式的冷制皂法和半沸制皂法，间歇式沸煮制皂法及现代的连续皂化法，其工序可用简图表示如下：

冷制皂法和半沸制皂法不能将甘油、色素等杂质进行分离，成皂质量无法保证。因此，国内肥皂厂已不采用这两种方法生产皂基。
沸煮法，又称大锅煮皂法，是指皂化反应在直接蒸汽的翻动沸煮下进行。由于反应在沸煮下进行，油脂与碱的比例可在皂化的过程中加以调节，因而可以精确地达到所要求的皂化程度。沸煮法整个操作周期需50-60h，时间长、蒸汽耗量大、劳动强度高、占地面积大是该法的主要缺点，方便、灵活、操作容易、投资费用少是其主要优点。但随着生产规模的扩大，在能源消耗等技术指标越来越严的今天，沸煮法已不能适应现代化生产的需要。
连续皂化法是现代化的生产方法，它将油脂和氢氧化钠采用均一且高速接触的方式进行皂化。这种方法能使碱和油脂充分接触，不仅生产效率高，而且产品质量稳定，是比较成熟的工业生产方法，目前国外肥皂大公司大都采用连续化生产工艺。从设计的角度看，选择连续皂化法是合理的。但在实际设计时，还必须考虑其他因素，如：市场的需求，投资成本，水电气来源，劳动力成本（劳动就业与化工生产自动化水平的关系）等。
2.2洗衣皂的生产
从连续煮皂设备所生产的洗衣皂皂基，经进一步加工，即可制取洗衣皂。根据生产设备的不同，洗衣皂的生产方法分为冷板车法和真空干燥法。冷板工艺即采用冷板冷却成型制皂，其优点是设备简单，生产容易控制，但其最大的缺点是劳动强度大，生产效率低。而20世纪60年代开发成功的真空冷却成型工艺使洗衣皂的生产实现了连续化流水作业。真空冷却成型不仅降低了劳动强度，而且洗衣皂产品组织细腻均一，质地坚硬，外观光洁，泡沫丰富，是今后肥皂工业发展的方向。我国大多数制皂厂已推广采用。因此，在本设计中选择真空冷却成型工艺。
3．工艺流程简介
整个生产工艺流程如下图所示：

3.1连续皂化法
目前世界上最常用的连续皂化法是采用“恒组分控制系统”的阿法-拉伐尔离心纯化法。它是全封闭、全自动的皂化法。整个过程分皂化、洗涤及整理3个阶段，工艺流程图如图1所示（日用化学品P56）。
3.1.1皂化阶段
皂化时，油脂和28%的NaOH溶液分别经过滤和预热器由定量泵6、7进入皂化塔1，经过混合泵3的作用使油与液碱很快皂化。油脂与液碱分别由恒位槽4、5供应，这样既稳定了进料压力，使流量稳定，又能去除物料中的空气。向塔中加入液碱的量是采用“恒组分控制系统”来控制的。该控制系统主要是利用皂胶的黏度随肥皂中电解质含量的不同而变化的特性来实现的。在某一电解质区域中，电解质与黏度有着特别灵敏的关系。恒组分控制系统就是利用测出的黏度变化来控制和调节烧碱的加入量，使皂化始终处于碱性，但游离碱含量又不高的情况下完成。皂基黏度变化是在循环泵进出口两端测出的。
皂化反应完成之后，皂胶由塔上部排出，排出量与循环量之比为1:4。对新加入的油脂而言，皂化始终从皂化率80%开始。由于大量肥皂的存在，油脂与碱一入塔就溶解在肥皂中，使皂化反应大大加快，只需两分钟皂化率就可达到99.8%，当肥皂离开塔顶时，皂化率已达99.95%，游离碱的含量仅在0.2%左右。
3.1.2洗涤阶段
中性油脂经皂化后，必须把含甘油的废液从肥皂中洗涤出来，以提高皂基的质量和甘油的回收率。阿法-拉伐尔采用全逆流二次盐水洗涤工艺。（加入一定浓度的饱和食盐水，使肥