10000吨年硬聚氯乙烯管材生产车间工艺设计

10000吨年硬聚氯乙烯管材生产车间工艺设计 设计题目: 10000吨/年硬PVC管材生产车间工艺设计 专 业 课 程 设 计 任 务 书 一、课程设计课题 硬聚氯乙烯管生产车间工艺设计 二、课程设计工作自2011 年 12月 26 日 起 至 2012年 1 月 11日止 三、课程设计进行地点 本校 四、设计原始数据: 0000吨/年硬PVC管材, ,一,聚合聚生产能力 1 ,二,年生产时间 7200小时, ,三,PVC管材合格率 99%, ,四,产品规格 Φ160，200mm, ,五,物料损耗系数 造粒工段 挤出成型工段 工序 配料 高速混合 冷却混合 挤出造粒 挤出成型 后处理 损耗率 0.2 0.1 0.1 0.15 0.2 0.15 五、课程设计的内容要求 ,一,计算及说明部分内容 1. 概述 包括产品的市场需求情况、国内外主要工艺路线介绍、设计依据、产品、产 品质量指标、生产配方和工艺流程叙述等 2. 工艺计算 包括物料衡算 3. 设备计算 对主要设备进行工艺计算和选型 4. 工艺参数 5. 安全与环保 6. 设备一览表 7. 参考文献 ,二,设计图纸: 设备平面布置图,图纸规格为3号图, ,三,基本要求: 提交的设计说明书要数据可靠、计算准确～内容完整、层次分明、文字简练、语句通顺、结论正确。画图规范。设计说明书要七千字以上。 教研室负责人 指导教师 接受任务日期 年 月 日 学生签名 1 第一章 概述............................................................................................................................... 1 1.1硬聚氯乙烯管材的市场需求 ........................................... 1 1.2 国内外硬聚氯乙烯管材主要工艺路线 .................. 错误～未定义书签。2 1.3 设计依据 ......................................................... 3 1.4 硬聚氯乙烯管材生产配方 ............................................. 3 1.4.1树脂的选择 .............................................................................................................. 3 1.4.2稳定剂 ...................................................................................................................... 4 1.4.3填料...........................................................................................................................4 1.4.4 润滑剂......................................................................................................................5 1.4.5 改性剂......................................................................................................................5 1.4.6紫外线吸收剂...........................................................................................................5 1.4.7着色剂.......................................................................................................................5 硬聚氯乙烯管材产品质量指标 ........................ 错误～未定义书签。6 1.5 1.5.1 原料质量..........................................................................................................6 1.5.2 PVC 品种和执行标准............................................................................................ 6 1.5.3 PVC 的环保性的要求.............................................................................................7 1.6 硬聚氯乙烯管材工艺流程 ............................................. 8 1.6.1 配料混合工艺..........................................................................................................8 1.6.2 挤出成型工艺..........................................................................................................8 1.6.3 定型工艺..................................................................................................................9 1.6.4 牵引工艺..................................................................................................................9 第二章 硬PVC管生产车间工艺计算..............................................9 2.1生产能力计算 ...................................................... 10 2.2物料衡算 ......................................................... 10 第三章 设备选型和台数计算....................................................................................................... 11 3.1 高速混合机的计算 ................................ 错误～未定义书签。11 3.2螺杆挤出机计算 .................................................... 11 3.3 挤出管辅机及其他设备计算 ......................... 错误～未定义书签。12 3.3.1真空定型机.............................................................................................................12 3.3.2 牵引机....................................................................................................................12 3.3.3 磨粉机....................................................................................................................12 3.3.4破碎机.....................................................................................................................13 3.4原料消耗计算 ...................................................... 13 第四章 工艺参数........................................................................................................................... 15 4.1高速混合参数........................................................ 15 4.2 挤出机参数..........................................................15 4.3 辅机工艺参数........................................................15 第五章 安全与环保................................................................................... 错误～未定义书签。16 设备一览表 .................................................................................................................................... 17 参 考 文 献 ..................................................................................................................................18 第一章 PVC材料即聚氯乙烯，它是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，聚氯乙烯树脂为白色或浅黄色粉末。根据不同的用途可以加入不同的添加剂，聚氯乙烯塑料可呈现不同的物理性能和力学性能。在聚氯乙烯树脂中加入适量的增塑剂，可制成多种硬质、软质和透明制品。 硬质PVC管材、管件在众多PVC制品中，在我国呈快速增长之势，也是各种塑料管道中消费量最大的品种。我国PVC管材经过近几年的宣传推广，特别是国家有关政策的支持，PVC管材生产和应用取得了长足发展，PVC管材产量已占塑料管材总产量的50%以上，广泛应用于工业、建筑、农业等许多行业。 硬聚氯乙烯管(PVC)系将聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等助剂配混，经造粒后再挤出成型制得，也可采用双螺杆(异向)粉料一次成型。硬聚氯乙烯管耐化学腐蚀、绝缘性能好，主要用作输送各种流体，以及用作电线套管等。硬聚氯乙烯管易切割、焊接、粘接、加热可以弯曲，因此安装、使用非常方便。 1.1硬聚氯乙烯管材的市场需求 2011年中国塑料管材的年增长率已达到15,，位居世界第一位。目前，全世界PVC年消耗量为2600万吨，PVC仍然是各种塑料原料中最重要的一种原材料。PVC的价格性能比优于其它塑料原材料，所以在许多应用领域中PVC都必不可少，尤其是在建材工业领域内，PVC管道应用广泛，一般可用于压力和重力管道之中，也可应用于电气、排水、工业管道等行业之中。 中国是全世界PVC需求最大的国家，聚氯乙烯树脂(PVC)是我国重要的有机合成材料。其产品具有良好的物理性能和化学性能，广泛用于工业、建筑、农业、日用生活、包装、电力、公用事业等领域。另外，聚氯乙烯树脂作为氯碱工业最大的有机耗氯产品，对氯碱工业的碱、氯平衡和发展具有极其重要的作用。2003年以来，我国聚氯乙烯行业发展速度惊人，新建、扩建项目纷纷上马，产能迅速扩大，从2000年到2007年，我国聚氯乙烯产能年均增长率达25,，目前国内PVC生产企业近100家，分布在27个省市(自治区)。中国已经成为世界上最大的PVC生产国。PVC主要用途是在管道发展最快。 从2005年开始我国成为了世界最大的PVC消费国，约占全球总消费量的 1 28%，2007年我国PVC的消费达1027万吨，年增长率13.3%，2008年受国际金融危机影响表观消费量出现近年来首次负增长，为924吨，同比下降11%。到了2010年，我国PVC消费量达到1100-1200万吨。而2008年以后的新建数量将较前期减少，需求的增加将有望使整个PVC市场逐渐恢复供需平衡的状态。 华东、华南及华北是PVC的主要消费地区，消费比例累计83.6%，其中华东、华南地区是PVC净流入区域，华北地区PVC产销基本平衡，中西部地区则是PVC净流出区域。我国PVC价格呈现各地区之间联动性强的特点，并总体以华南价格为主导。 从消费结构来看，目前PVC产品中65%的消费领域在硬制品(包括管材15%、管件5%、门窗及型材30%、硬片及板材8%，等等)，35%用于软制品生产。以后PVC硬制品的比例还将逐步扩大，硬制品发展将以复合材料、掺混材料及其他适应建材市场要求的原料和制品为主。软制品则仍以电线电缆、包装材料和壁纸为主。制品整体向无毒、低增塑剂方向发展。 国家的经济发展和产业政策支持, “塑料工业是朝阳工业”, 国家经济持续高速的发展为PVC 管道的发展提供了广阔空间, 产业政策的指导是PVC 管道发展的动力和方向。 “ 国家化学建材产业十一五计划和2010发展规划纲要”: 提出我国塑料管推广应用以PVC-U 和PE为主, 并大力发展其他新型塑料管, 到2010年塑料管在全国新、扩、改建工程中, 建筑排水管80% , 建筑雨水排水管道70%, 城市排水管30%, 建筑给水管、热水和供暖管道80% , 城市供水70%, 城市天然气60%, 建筑电线护套管90% 使用塑料管。随着国家的城市化建设的推进、住宅产业的发展、西气东输、南水北调、西部大开发、北京奥运会、上海世博会、等一批国家重点工程和振兴东北、城市节水、企业节水、农业节水、农村改水等政策的实施。都将为PVC 管道的发展提供了更为广阔的市场前景, 尤其在建材市场和农用市场更大有作为。开发生产卫生、节能、无污染环保的PVC 管道,走可持续发展之路, 是PVC 未来发展的方向。PVC管道产业的发展潜力巨大, 市场广阔。 1.2 国内外硬聚氯乙烯管材主要工艺路线 目前国内PVC硬管生产工艺主要有三种类型。有压片造粒挤塑成型, 挤出造粒挤塑成型, 粉料直接挤塑成型。 2 PVC 塑料管材一般采用单螺杆或多螺杆挤出成型。多螺杆挤出成型因生产效率高、质量稳定, 大多数企业选用双螺杆挤出PVC 塑料管材; 单螺杆挤出成型因其设备投资少, 工艺简单, 现阶段仍有不少厂家采用单螺杆挤出成型生产PVC 塑料管材.单螺杆挤出机成型设备与成型工艺:主辅原料配合 高速混料 挤出造 粒粒料单螺杆挤出机挤出管材冷却定型牵引切割管材。 硬管的成型很多, 挤出,牵引法生产的PVC硬管, 产量高、成本低、收效快, 利用一台挤出机可以生产出多种规格的管材。 1.3 设计依据 (1)依据硬聚氯乙烯管生产车间工艺设计任务书。及老师的要求。 (2)依据有关于硬聚氯乙烯管材的国标等要求，认真贯彻国家建设方针、政策及有关规定，精心设计，保证设计质量。 ?GB4217-84 热塑性塑料管材的公称外径和公称压力 ?SG 78-74 硬聚氯乙烯管材 ?GB4219-84 化工用硬聚氯乙烯管材 ?GB4220-84 化工用硬聚氯乙烯管件 ?工业企业设计卫生标准 ?大气污染物综合排放标准(GB16397-1996) ?采暖通风与空气调节设计规范 ?建筑设计防火规范 ?环境空气质量标准(GB3095-1996) 1.4 硬聚氯乙烯管材生产配方 设计配方的原则是根据使用要求，根据我国已经制定了各类管材标准进行，管材配方中包含:PVC树脂，抗冲击改性剂，稳定剂，加工改性剂，填充剂、色料及外润滑剂等成分。 1.4.1树脂 塑料制品的物理机械性能取决于树脂的分子量, 分子量愈高其物理机械性能及耐热性能愈好。 但分子量高, 加工流动性能差。特别是硬质PVC，它的加工 3 温度范围窄, 所以对树脂的选择既要考虑制品的强度, 又要考虑制品的加工性能, 一般管材通常选用聚合度850-980(粘度1.70,1.80)的疏松型树脂。疏松型树脂颗粒疏散, 较易塑化, 加工性能好。 生产PVC管材的原料主要是悬浮法聚合的聚氯乙烯树脂。根据国家标准GB, 93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定，悬浮法PVC分为PVC-SGlT5761- 到PVC-SG8八种树脂，其中数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。 表一:我国悬浮法聚氯乙烯树脂的型号及相关参数 型号 聚合温粘数/K值 聚合度 参考用途 度/? (ml/g) SG-1 48.2 154,144 77,75 1800,1650 高级电绝缘材料 SG-2 50.5 143,136 74,73 1650,1500 电绝缘材料，一般软制品 SG-3 53.0 135,127 72,71 1500,1350 电绝缘材料，农膜，塑料鞋 SG-4 56.5 126,119 70,69 1250,1150 薄膜，人造革，高强度硬管 SG-5 58.0 118,107 68,66 1100,1000 透明制品，硬管，型材 SG-6 61.8 106,96 64,63 950,850 唱片，透明片，硬板，焊条 SG-7 65.5 95,87 62,60 850,750 吹塑瓶，透明片，管件 SG-8 68.5 86,73 59,55 750,650 过氯乙烯树脂 为了获得迅速与均匀的塑化，应该采用悬浮法疏松型树脂、树脂的型号多为SG—5(相当于旧型号XS—4) 1.4.2稳定剂 目前国内采用的主要热稳定剂为:三碱式硫酸铅与二碱式铅盐,金属皂类并用、复合铅盐稳定剂、稀土复合稳定剂、有机锡稳定剂含重金属的稳定剂(如含Pb，Ba，Cd)对人体健康有害，这些稳定剂在给水管配方中的用量有限制.。单螺杆挤出流程，物料受热历史较双螺杆挤出流程要长，稳定剂用量前者较后者要增加25,以上。双壁波纹管的机头温度较高，物料在机头内停留时间较长，配方中稳定剂的用量比普通管配方要多。 1.4.3填料 填料的作用是可降低成本。尽量采用超细活性的填料,(价格较高).管材用量比型材大.填料用量过大会造成抗冲击性降低和管耐压性下降，所以，在化工用管和给水管中，填料用量在10份以内。排水管，冷弯穿线套管中填料用量可多些， 4 同时加大CPE的用量来改变冲击性能的下降。 对管材性能要求较低的管材，和落雨管，填料量可很大，但是对双螺杆挤出机磨损较严重。国内硬质PVC管材用的填充剂主要是碳酸钙、沉淀碳酸钡、硫酸钡、陶土等。 1.4.4 润滑剂 在硬质PVC 塑料的配方中，润滑剂的加入，不仅严重影响工艺条件，而且还会直接影响管材的强度。。因填充剂的加入熔体的流动性很差, 所以在加入金属皂类助剂的凤时, 还应加入内外润滑剂如HST 等. 1.4.5改性剂 (1)、加工改性剂:普通管材可以少用或不用;波纹管和薄壁管多用。 (2)、冲击改性剂:比型材用量少, 两方面原因:1.性能,耐低温,拉伸强度2.成本 (3)、其他助剂:颜色: 钛白用量,型材作为耐老化剂来使用,必须用.硬PVC管的配方中主要是色素，主要是钛白粉或炭黑，可依管材外观要求选用。 1.4.6紫外线吸收剂 ?PVC受到紫外线照射时, 会发生老化。在PVC中加人紫外线吸收剂可以吸收高能量的紫外线, 并把此能量转化为无害的长波辐射出来, 由此保护PVC不被破坏。硬质PVC管材常用的紫外线吸收剂有邻经基二苯甲酮类、水杨酸酷类、三嚓类。1.4.7着色剂 着色剂不仅可以美化塑料管材的外观, 而且兼有抗氧、耐热、耐光和稳定作用。硬质PVC 管材常用的着色剂是颜料。主要品种有:? 钛白粉 钛白粉即二氧化钛, 在阳光下非常稳定, 不溶于稀硫酸, 耐热性好,着色遮盖力强, 是白色颜料中最优良的品种。 炭黑通常用的是槽法炭黑, 它价廉、着色牢、遮盖力强、热稳定性好、耐光性好、无迁移性。炭黑可单独作为着色剂, 也可配合其它着色剂调制成灰色或咖啡色。 酞箐蓝 酞箐蓝是一种有机颜料, 为带有微红色的蓝色着色剂, 其色泽鲜艳, 耐热5级, 耐光7-8级, 无迁移性, 遮盖力强。 表二:各种用途的水管的的配方 原料名称 深水 饮用水管 耐热管 排水管 钙塑管 导线管 高冲击管 5 聚氯乙烯SG5 100 100 100 100 100 100 100 邻苯二甲酸二辛 5 脂 邻苯二甲酸二丁 5 脂 三碱式硫酸铅 4 4.5 0.8 5 2.5 4.5 二碱式亚磷酸铅 1 0.6 1.5 硬脂酸铅 0.5 2 0.3 1 0.7 硬脂酸钡 0.2 1.5 1.5 1.5 0.7 硬脂酸钙 0.8 2 0.2 硬脂酸 0.5 0.5 1 0.2 石蜡 1 0.8 0.2 0.8 0.8 0.7 丙烯酸酯类 适量 轻质碳酸钙 适量 1 50 10 钛白粉 适量 炭黑 适量 适量 0.2 0.01 氯化聚乙烯 0.8 13 6 钙/锌复合稳定 剂 填充剂 适量 加工助剂 1.5 根据上述配方设计原则，本设计选择的表三配方。 表三:本设计配方 原料 起的作用 用量 PVC树脂 主体材料 100 三碱式亚磷酸铅 热稳定剂 4.5 硬脂酸铅 稳定剂 0.7 硬脂酸钡 稳定剂 0.7 硬脂酸 稳定剂 0.6 石蜡 润滑剂 0.8 氯化聚乙烯 改善冲击性 6 炭黑 着色剂 0.01 1.5 硬聚氯乙烯管材产品质量指标 1.5.1 原料质量标准 6 主要原料PVC 执行GB5761-93 标准;其他辅助原料应符合国家规定的质量 标准。 表四:PVC树脂质量指标 1.5.2 PVC 品种和执行标准 PVC 品种和相应的执行标准包括: (1)PVC-U给水管材执行GB /T 10002-1-2006; 给水用管件执行GB /T 10002-2-2006;(2)建筑排水管材执行GB /T 5836-1-2006; 建筑排水管件执行GB /T5836 -2-1992;(3) 低压输水灌溉用PVC 管材执行GB /T 13664-2006;(4) 地下通信用PVC 管材(含单、双壁波纹管、复合发泡管、实壁管) 执行QB /T1916-2004; (5) 埋地排水、排污用双壁波纹管执行GB /T 18477-2001;(6) 埋地通信用多孔一体管道执行YD /T 841- 1996;(7) 排水用芯层发泡管执行GB /T 16800-1997;(8) 建筑用绝缘电工套管及管件执行JG /T 3050-1998; JG /T 3050-1998、GA305;(9) 建筑排水用内螺旋管道;(10) 埋地排污、排水用管道执行GB /T 10002-3-1996;(11)PVC-U 埋地钢塑复合缠绕排水管执行QB、行业标准;(1 2)化工用PVC-U 管道执行GB /T 4219-1996、GB /T 4220-1984;(13) 埋地高耐冲击PVC-U 给水管道执行ISO6993-1990;(14)埋地排水、排污用PVC-U 加筋管道未规定标准;(15) 建筑用PVC-U 雨落水管材及管件执行QB /T 2480-2000; (16) 农用PVC-U 管材执行JB /T 5125-1991;(17) 聚氯乙烯塑料波纹电线管执行QB /T 3631-1999。 1.5.3 PVC 的环保性的要求 7 PVC 管道的环保性是由于生产中的铅中毒和环保, 要求PVC 管道“无铅化”美洲地区的加拿大、南美洲的一些国家已禁止使用含铅热稳定剂, 欧盟先后颁布了《报废电子电器设备指令》(Week)和《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令》( RoHS)。指令要求从2006年7月1日起, 禁止在欧盟市场销售含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯及多溴二苯醚6种有害物质。我国已对PVC 制品中的铅、镉及其他有害物质的含量做出限定, 2004 年建设部公告明确指出, ( PVC-U ) 给水管必须使用无铅盐稳定剂。 1.6 硬聚氯乙烯管材工艺流程 1.6.1 配料混合工艺 在高速混合时，助剂渗入PVC树脂的空隙，使助剂在树脂中均匀分散，考虑到温度在100?以上有利于物料中水蒸气蒸出，所以一般热混机的温度设在100,120?。为了让助剂充分地与PVC微粒接触，减少填充剂对助剂的吸附作用，应该在加入PVC树脂后即启动热混机，再按如下顺序投料:稳定剂、各种加工助剂、色料、填充剂。在实际生产中，大都是将原辅料全都投入后再启动热混机。 热混机放出的混合料温度很高，需立即进行冷却，若散热不及时会引起物料分解和助剂挥发。冷混一般控制在料温400C左右时出料。 1.6.2 挤出成型工艺 挤出机螺杆分3个区段:加料段(送料段)、熔化段(压缩段)、计量段(均化段)，这三段相应的对物料组成了3个功能区:固体输送区、物料塑化区、熔体输送区。 固体输送区的料筒温度一般控制在100,140?。若加料温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量。 物料塑化区的温度控制在170,190?。控制该段的真空度是一个重要的工艺 8 指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞。料筒真空度一般为0.08,0.09MPa。 熔体输送区的温度应略低一些，一般为160,180?。在该段提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高压力都有利于输送速率的提高，对于PVC这样的热敏塑料，不应在此段停留时间过长，螺杆转速一般为20,30r/min。 机头是挤出制品成型的重要部件，它的作用是产生较高的熔体压力并使熔体成型为所需的形状。各部分工艺参数分别为:口模连接器温度1650?，口模温度182?、185?、185?、187?、170?。 1.6.3 定型工艺 从机头口模挤出来的管状物要经过冷却，使它变硬而定型。定型一般用定径套进行外径定型和内径定型两种方式。其中外径定型结构较为简单，操作方便，我国普遍采用。外径定型的定径外套长度一般取其内径的3倍，定径套的内径应略大于(一般不超过2mm)管材处径的名义尺寸。管材的冷却方法有水浸式冷却和喷淋式冷却，较常用的是喷淋式冷却。真空冷却成型是借助于真空泵将真空槽抽成真空，使管坯外壁吸附在定型套的内壁上而达到冷却定型。真空定型的工艺条件一般为:真空度20.0,53.3kPa，水温15,250C，真空槽中的水成雾状为最佳。若真空度偏小，导致管外径偏小，小于标准尺寸;反之，若真空度偏大，管径偏大，甚至出现抽胀现象。若水温过低，定型不完全，且会使管材脆性增大;若水温过高，则会造成冷却不良，致使管材易发生变形。 1.6.4 牵引工艺 牵引装置的作用是给机头挤出的管材提供一定的牵引力和牵引速度，均匀地引出管材，并通过调节牵引速度调节管子的壁厚。牵引速度取决于挤出速度，一般牵引速度比挤出速度快1%,3%。 第二章 硬PVC管生产车间工艺计算 计原始数据: (一)聚合聚生产能力 10000吨/年硬PVC管材; (二)年生产时间 7200小时; (三)PVC管材合格率 99%; (四)产品规格 Φ 160,200 mm; 9 (五)物料损耗系数 物料损耗 工序 配料 高速混合 挤出成型 成型后处理 损耗率 0.2% 0.4% 0.3% 0.3% 2.1 生产能力计算 装置产量(公称产量)10000，1000每小时设计产量,,,1402.92kg年生产时数，合格率7200，0.99 每天设计产量,每小时设计产量，日生产时数,1711.6，24,41078.4kg 年设计产量,每小时设计产量，年生产时数,1402.92，7200,10101024kg 2.2物料衡算 按每天物料在各工序中进出料量进行计算 出料量 进入工序物料量, 1,该工序的损耗率 每天设计产量33694.08 日进入后处理的物料量,,,33795047kg1,后处理物料损耗率1,0.3% 日进入后处理的物料量33795.47 日进入挤出成型的物料量,,,33897.16kg1,挤出成型物料损耗率1,0.3% 日进入挤出成型的物料量33897.16日进入高速混合机的物料量,,,34033.29kg1,高速混合机物料损耗率1,0.4% 日进入高速混合机的物料量34033.29日进入配料的物料量,,,34101.49kg1,配料物料损耗率1,0.2% 输入 输出 工序 物料 物料 损耗 小计 配料 34101.49 34033.29 68.20 34101.49 10 混合 34033.29 33897.16 136.13 34033.29 成型 33897.16 33795.47 101.69 33897.16 后处理 33795.47 33694.08 101.39 33795.47 34101.49 总计 34101.49 33694.08 407.41 表五:生产物料衡算表 成配混后处理 34101.49 34033.29 33897.16 33795.47 33694.08 型 料 合 83 166 124 101.39 第三章 设备选型和台数计算 3.1混合机 查表得配料表观密度为1.5kg/L。 日进入高速混合机物料量34033.29每小时设计产量,,,1418.05kg 日生产时数24 设每批的混合操作时间为0.7小时。 每小时设计产量，操作周期1418.05，0.7每批混合物料量,,,661.76L配料表观密度1.5 查张家港永利机械有限公司生产高速混合机资料选取SHR—1000C高速混合机，有效容积为750L。 表六:SHR—1000C高速混合机参数 参数/型号 总容积 有效容积 电机功率 主轴功率(rpm) SHR—1000C 1000 750 160 60-660 设计量661.76混合机的台数,,,0.945台故取2台 有效容积750 3.2螺杆挤出机计算 日进入挤出成型的物料量33897.16 每小时设计产量,,,1412.38kg日生产时数24 11 查阅资料选取SJSZ—92×22型号锥形双螺杆挤出机参数 表七:SJSZ—92×22型号锥形双螺杆挤出机参数 挤出螺杆直螺杆转主电机加热功中心高 净重 最大挤出外形尺寸 机 径速 功率率 (mm) (kg) 量 (m) 型号 (mm) (rpm) (kw) (kw) (kg) SJSZ-92/188 34.7 75-110k85kw 1050 8000 750 6×1.6×92×22 w 2.5 1412.38 挤出机的台数,,1.88台故取2台750 最大挤出率，年生产时数750，7200设备年生产能力,,,5400t/a 10001000 3.3 挤出管辅机及其他设备计算 本设计中，管材直径为160mm ,壁厚4mm 3.3.1真空定型机 表八:HND250型号真空定型机参数 真空定型机型号 管材口径真空箱长度水泵 真空泵 mm mm kw kw HND250 63-250 5900 1*5.5 1*4 3.3.2 牵引机 2222 ，，，，每米管重量,D,d，,，,,0.08,0.076，3.14，1500,2.94kg/m 每小时设计产量1412.38辅机管材速度,,,4.00m/min 每米管重质量2.94，60，2 查阅资料选取DY-3Q牵引机，管材范围Φ160-210mm，生产速度0.4-6 min 外形尺寸3×2.2×1.8m 3.3.3 磨粉机 年废品量,年设计总产量，(1,合格率),10101010，(1,99%),101010Kg 年废品量101010每小时废品量,,,14.03kg 年生产时数7200 12 日废品量,每小时废品量，日生产时数,14.03，24,336.72kg查阅张家港惠邦公司生产SMW-500型号PVC磨粉机资料 表九:SMW-500型号PVC磨粉机参数 因为产品合格率为99%，故日废品回收的量只有336.72kg，选取一台磨粉机 型号 主机功风机功电压刀盘直出料细产量外形尺寸L 率(kw) 率(kw) (V) 径(mm) 度(目) (kg/h) ×W×H (m) 30 5.5 380V Φ483 20-100 180-280 3×1.45×SMW-500 50HZ 2.9 就能达到生产求。 日废品量336.72 磨粉机日工作时数,,,1.68h磨粉机生产能力200 3.3.4破碎机 查阅张家港市丰诚机械厂资料选取SWP630型号破碎机 表十:SWP630型号破碎机参数 型号 旋转刀轴破碎量进料口尺功率(kw) 重量(kg) 外形尺寸L×W×H (m) 直径(mm) (kg/h) 寸(mm) SWP630 630 500 515*550 37 500 2×0.9×1.7 因为产品合格率为99%，故日废品回收的量只有406.8kg，选取一台破碎机就能达到生产求， 日废品量336.72 破碎机日工作时数,,,0.67h破碎机生产能力500 3.4原料消耗计算 原料 起的作用 用量 PVC树脂 主体材料 100 三碱式亚磷酸铅 热稳定剂 4.5 硬脂酸铅 稳定剂 0.7 硬脂酸钡 稳定剂 0.7 硬脂酸 稳定剂 0.6 石蜡 润滑剂 0.8 氯化聚乙烯 改善冲击性 6 炭黑 着色剂 0.01 由设计配方得: 配方的总分数,100，4.5，0.7，0.7，0.6，0.8，6，0.01,113.31分 13 日消耗原料量34101.49 总单耗,,,1.012日产量33694.08 各种原料单耗总量: PVC配方分数100 PVC树脂单耗,，总单耗,，1.012,0.893t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,PVC树脂单耗，年设计产量,0.893，10101.024,9020.214t/t成品 3PbO.PbSO配方分数4.543PbO.PbSO单耗,，总单耗,，1.012,0.04t/t成品4配方总分数113.31 年消耗量,3Pb.PbSO单耗，年设计产量,0.04，10101.024,404.041t/t成品4 硬脂酸铅配方分数0.7 硬脂酸铅单耗,，总单耗,，1.012,0.006t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,硬脂酸铅单耗，年设计产量,0.006，10101.024,60.606t/t成品 硬脂酸钡配方分数0.7硬脂酸钡单耗,，总单耗,，1.012,0.006t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,硬脂酸钡单耗，年设计产量,0.006，10101.024,60.606t/t成品硬脂酸配方分数0.6 硬脂酸单耗,，总单耗,，1.012,0.005t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,硬脂酸单耗，年设计产量,0.005，10101.024,50.505t/t成品石蜡配方分数0.8 石蜡单耗,，总单耗,，1.012,0.007t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,石蜡单耗，年设计产量,0.007，10101.024,70.707t/t成品 氯化聚乙烯配方分数6氯化聚乙烯单耗,，总单耗,，1.012,0.054t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,氯化聚乙烯单耗，年设计产量,0.054，10101.024,545.455t/t成品炭黑配方分数0.01 炭黑单耗,，总单耗,，1.012,0.00009t/t成品配方总分数113.31 年消耗量,炭黑单耗，年设计产量,0.00009，12323.52,0.910t/t成品 14 主要原料消耗 序号 原料名称 规格 单耗量 年消耗 用途 1 PVC树脂 SG5 0.893 9020.214 主要原料 2 3PbO.PbSO AR/工业 0.04 404.041 热稳定剂 4 3 硬脂酸铅 ?99% 0.006 60.606 稳定剂 4 硬脂酸钡 ?99% 0.006 60.606 稳定剂 5 硬脂酸 工业纯 0.005 50.505 稳定剂 6 石蜡 58#半精炼 0.003 36.97 润滑剂 7 氯化聚乙烯 工业纯 0.054 545.455 改善冲击性剂 8 炭黑 工业纯 0.00009 0.910 着色剂 第四章 各种工艺参数 4.1高速混合 准确计量各种原料, 并拉一定顺序投入高速混合机，加料顺序为:树脂-稳定剂-润滑剂着色剂-填充剂。着色剂加入后需混合3分钟才加填充剂, 经过8-10分钟混合后温度达到100-110?时一, 放入冷却搅拌机中, 冷却至45? 停机卸料，混合好的料中应无未散开的色点或未混合好的树脂粉。 4.2 挤出机参数 加热区 机内 机头 一段 165? 182? 二段 180-183? 185? 三段 180-183? 185? 四段 182-185? 187? 五段 182-185? 170? 连接器 178? 螺杆温度 110? 螺杆转速 20-30r/min 料筒真空度 0. 08,0. 09 MPa 熔体压力 250 Mpa 4.3 辅机工艺参数 15 定型工艺 牵引速度 真空定径真空度 喷淋式冷却 4m/min 0.035-0.070Mpa 第五章 5.1安全卫生 在生产过程中产生微量的氯气、少量的粉尘和噪声等，此外还存在着带电设备漏电、传动机械伤人以及火灾等潜在危险因素。本设计充分重视操作人员的职业安全卫生问题，在工程设计中选择排污量少、机械化程度高的生产工艺及设备，降低污染物排放量，以保护工人的身体健康和减轻工人的劳动强度。同时，对影响操作人员及卫生条件的各种有害因素，都考虑采取有效的防护及治理措施，以保证操作人员的安全和良好的工作环境。工艺生产系统、动力系统、辅助系统等均设有办公室，各车间生产工人均设有休息室，以及浴室、食堂等其他生活辅助设施，以保证有较好的休息场所和卫生条件。根据劳动保护的有关规定，不同工种的工人配备必要的劳动保护用品。 5.2 安全防护 (1)开车前有专人启动运转设备，检查设备运转是否正常，如果发现故障及时排除。 (2)开启电热器，对挤出机的机头、机身均匀加热升温，使各部分温度超出正常生产温度10?左右时，恒温30-60 分钟，使设备内外温度一致。 (3)要以低速起动开车，检查螺杆有无异常及电动机电流表有无超负荷的现象，压力表是否正常。 (4)刚开始要少量加料，当物料挤出口模时方可大量加料，在物料被挤出之前，任何人均不得处于口模的正前方。 (5)螺杆、机筒清理时可用软聚氯乙烯等塑料通过最后挤压来清理螺杆机筒，停车时要加入清洗料。 (6) 挤出时应注意的安全事项有电、热、机械的传动和笨重部件装卸等， 16 拆卸挤出机时要先拆出螺杆，后拆机筒。 5.3环保安全 PVC 管道的环保性是由于生产中的铅中毒和环保, 要求PVC 管无铅化。美 洲地区的加拿大、南美洲的一些国家已禁止使用含铅热稳定剂, 欧盟先后颁布了《报废电子电器设备指令》 (Week)和《关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令>( RoHS)。指令要求从2006年7月1日起, 禁止在欧盟市场销售含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯及多溴二苯醚6种有害物质。我国已对PVC 制品中的铅、镉及其他有害物质的含量做出限定, 2004 年建设部公告明确指出, ( PVC-U ) 给水管必须使用无铅盐稳定剂 。 设备一览表 重量功率 序号 设备名称 型号规格 台数 备注 (kg) (kw) SHR-1000C 张家港永利机械有限公 1 混合机 160 2 750L,60-660 rpm 司 SJSZ-92×22，螺主电机 杆直径92/188mm，功率 8000k 2 挤出机 最大挤出率90，加2 g 750kg/h，外形尺热功率 寸6×1.6×2.5m 85 DY-3Q，管径Φ160 -210mm，速度1,3 牵引机 145 2 3.6m/mim，外形尺 3×2.2×1.8m HND250;管径Φ 真空定型4 63-250;真空箱长 2 机 度:5900mm SMW-500，产量 200-380kg/h，外张家港惠邦公司 5 磨粉机 37 1 形尺寸3×1.45× 2.9m 17 SWP630，破碎量张家港市昌元橡塑机械500kg/h,外形尺6 破碎机 800 1 厂 寸2×0.9×1.7m 参 考 文 献 [ 1] 李 杰, 郑 德. 塑料助剂与配方设计技术[ M] . 北京化学工业出版社, 2005. [ 2] 吴茂英、罗勇心. 热稳定剂的发展趋势与锌基无毒热稳定剂技术进展[ J] . 聚氯乙烯, 2006 ( 10): 1- 6. [ 3] 张玉川. 加快创新开发, 开拓聚氯乙烯压力管道系统的新局面[ J]. 塑料, 2006, 35 ( 6) : 54- 64. [4] 朱元庆,等.聚氯乙烯管材制造和应用[M].北京,化学工业出版社,2002. [5] 韩宝仁,等.塑料异型材制造原理与技术[M].北京,化学工业出版社,2001. [6]《聚氯乙烯加工》编写组.聚氯乙烯加工手册[M].北京,中国轻工业出版社,1992. [7]孙大康等.塑料制品成型加工.北京,化学工业出版社 [8]潘祖仁,邱文豹,王贵恒.塑料工业手册.北京,化学工业出版社.1999.8 18