2000吨 pet瓶的回收造粒生产线的设计毕业论文

摘要I摘要随着聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）瓶应用规模的不断扩大，废弃PET瓶数量激增，国内每年产生的废弃PET瓶已达到数十万吨，做好废弃PET瓶的回收工作迫在眉睫。本设计从聚对苯二甲酸乙二醇酯生产工艺着手，选择普遍使用的双螺杆挤出成型的成型方法生产PET瓶的回收造粒，通过配方选择、物料衡算、设备选型、工艺参数控制等过程对整个工艺流程作了较为详尽的阐述。指出成熟的PET回收生产工艺路线，并从低成本、高性能、功能应用等各方面考虑设计了较为合理的生产配方和留有发展潜力的生产设备，计算其生产车间所需的各种设备和总投资成本，绘制出工艺流程图和生产车间设备平面布置图，对实际投资建设的聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶回收生产线具有积极的指导作用。关键词PET；回收造粒；生产工艺路线ABSTRACTIIABSTRACTWITHTHEWIDENOFPOLYETHYLENETEREPHTHALATEBOTTLEAPPLICATIONAREATHEQUANTITYOFABANDONEDPETBOTTLEISINCREASINGATPRESENT,HUNDREDSOFTHOUSANDSOFTONSOFABANDONEDPETBOTTLEWEREPRODUCEDINCHINATHERECYCLINGOFWASTEPETBOTTLEISIMMINENTEMBARKFROMTHEPETPRODUCTIONPROCESS,TWINSCREWEXTRUSIONMOLDINGMETHODWASCHOOSEDTOPRODUCERECYCLINGPETPELLETSTHETECHNOLOGICALPROCESSINTHISDESIGNWASDESCRIBEDFROMTHEFORMULATIONSELECTION,MATERIALBALANCE,EQUIPMENTSELECTIONANDPROCESSPARAMETERCONTROLINTHISDESIGNTHEMATUREPRODUCTIONPROCESS,PRODUCTIONFORMULAANDEQUIPMENTWITHDEVELOPMENTPOTENTIALWERECHOOSEDFROMLOWCOST,HIGHPERFORMANCEANDFUNCTIONALAPPLICATIONASPECTSALLKINDSOFEQUIPMENTSOFTHEPRODUCTIONWORKSHOPANDTOTALINVESTMENTWERECALCULATEDTHEPROCESSANDLAYOUTOFEQUIPMENTINTHEPRODUCTIONWORKSHOPWEREDECIDEDTHISDESIGNHASSOMEDEGREEOFGUIDINGSIGNIFICANCEINTHEINVESTMENTCONSTRUCTIONOFRECYCLINGPETBOTTLEPRODUCTIONLINEKEYWORDSPETRECYCLINGGRANULATIONPRODUCTIONPROCESS目录摘要IABSTRACTII第一章概述111有关PET塑料的简介1111PET塑料的定义1112PET塑料结构1113PET塑料的发展历史1114PET塑料的用途2115PET塑料的回收312产品的市场及需求413国际PET塑料的回收再生利用现状分析514国内外主要工艺路线介绍615设计依据816产品方案8161产品选定8162产品用途817产品质量指标9171外观尺寸9172理化性能918工艺流程叙述10181、分拣11182破碎11183、清洗12184、脱水12185、预结晶12186、干燥13187、挤出造粒13第二章工艺计算1421物料衡算14211计算基准14212物料衡算1422能量衡算16221电能16222冷却水18第三章设备计算2131挤出生产线的设备计算2132回收分拣设备计算2133回收清洗生产线的计算22331破碎机组设备的计算22332清洗设备的计算22IV333脱水设备的计算2334筛选设备的计算2335其它预结晶、干燥等设备计算2436生产车间平面布置图和工艺流程图说明24361生产工艺要求24362设备安转、检修24第四章主要技术经济指标2641主要经济技术指标26411原料消耗定额2642原料的技术参数26421废PET瓶的主要技术指标26422废PET瓶清洗粉的主要技术指标27第五章工艺参数2951配方2952工艺控制指标29521分拣29522破碎29523清洗30525挤出造粒3253主要设备参数33第六章生产成本估算3961固定成本计算39611设备投资成本39612车间定员及人员工资40613车间选址及厂房投资4162可变成本计算42621原料费用计算42622水电费用计算4263生产总成本计算43631制造费用43632管理费用44633销售费用44634财务费用4464利润计算45641销售收入45642税金451增值税452附加税453企业所得税45643利润4665主要经济指标46第七章设备一览表47第八章安全防范与环境保护4881安全方面4882环保方面48结束语50致谢52参考文献51第一章概述11有关PET塑料的简介111PET塑料的定义聚对苯二甲酸酯类塑料，主要包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT。PET塑料是英文POLYETHYLENETEREPHTHALATE的缩写。聚对苯二甲酸乙二醇酯俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与PBT一起统称为热塑性聚酯或饱和聚酯。112PET塑料结构PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性。PET塑料具有很好的光学性能和耐候性，非晶态的PET塑料具有良好的光学透明性。另外PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。PET做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等特点，因而得到广泛的应用。PBT与PET分子链结构相似，大部分性质也是一样的，只是分子主链由两个亚甲基变成了四个，所以分子更加柔顺，加工性能更加优良。PET是乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽。耐蠕变、抗疲劳性、耐摩擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性；电绝缘性能好，受温度影响小，但耐电晕性较差。无毒、耐气候性、抗化学药品稳定性好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱。PET树脂的玻璃化温度较高，结晶速度慢，模塑周期长，成型周期长，成型收缩率大，尺寸稳定性差，结晶化时呈脆性，耐热性低等。通过加入成核剂和进行玻璃纤维增强，PET具有以下的特点1热变形温度和长期使用温度是热塑性通用工程塑料中最高的；2因为耐热高，增强PET在250的焊锡浴中浸渍10S，几乎不变形也不变色，特别适合制备锡焊的电子、电器零件；3弯曲强度达200MPA，弹性模量达4000MPA，耐蠕变及疲劳性也很好，表面硬度高，机械性能与热固性塑料相近；4PET树脂和增强PET是工程塑料中价格是最低的，具有很高的性价比。113PET塑料的发展历史1946年英国发表了第一个制备PET的专利，1949年英国ICI公司完成中试，但美茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计2国杜邦公司购买专利后，1953年建立了生产装置，在世界最先实现工业化生产。初期PET几乎都用于合成纤维，在我国俗称涤纶、的确良。80年代以来，PET作为工程塑料有了突破性的进展，相续研制出成核剂和结晶促进剂，目前PET与PBT一起作为热塑性聚酯，成为五大工程塑料之一。我国的PET生产规模远远落后于国外几个主要生产厂商。进入80年代，我国逐步从国外引进万吨几十万吨级先进的PET树脂合成装置，质量和产量都有了长足的进展。根据中国纺织学会统计，1997年我国生产PET切片树脂174万吨，其中高粘度包装用切片树脂生产能力为224万吨，所以生产PET工程塑料级的树脂来源充足。由于制备各种混配改性PET塑料的装置与其他聚合物混配改性用的装置是通用的，国内混配用挤出机的制造也形成一定规模，所以只要市场一旦开拓，国内PET塑料的生产也会快速增长。114PET塑料的用途玻璃纤维增强PET适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白炽灯座、继电器、硒整流器等。PET工程塑料目前几个应用领域的耗用比例为电器电子26，汽车22，机械19，用具10，消费品10，其他为13。目前PET工程塑料的总消耗量还不大，仅占PET总量的16。1薄膜片材方面各类食品、药品、无毒无菌的包装材料；纺织品、精密仪器、电器元件的高档包装材料；录音带、录像带、电影胶片、计算机软盘、金属镀膜及感光胶片等的基材；电气绝缘材料、电容器膜、柔性印刷电路板及薄膜开关等电子领域和机械领域。2包装瓶的应用其应用已由最初的碳酸气饮料发展到现在的啤酒瓶、食用油瓶、调味品瓶、药品瓶、化妆品瓶等。3电子电器制造连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳、自动熔断器、电动机托架和继电器等。4汽车配件如配电盘罩、发火线圈、各种阀门、排气零件、分电器盖、计量仪器罩壳、小型电动机罩壳等，也可利用PET优良的涂装性、表面光泽及刚性，制造汽车的外装零件。5机械设备制造齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机框架和钟表零件，也可用作微波烘箱烤盘、各种顶棚、户外广告牌和模型等。6PET塑料的成型加工可以采用注塑、挤出、吹塑、涂覆、粘接、机加工、电镀、真空镀金属、印刷等方法。第一章概述3115PET塑料的回收德国PET废瓶回收成为“中国毛衣”也值得大家深思，德国市场上每年流动800多万个PET瓶子。垃圾回收公司收去这些瓶子，压成团或粉碎成片，然后以相对来说相当高的价格出售给中国。根据相关人士计算，能装16升饮料的瓶子可以做成一件毛衣。回顾1993年前，所有塑料瓶都进了垃圾箱，一小部分回收利用。自从4年前实施了押罐费，超市必须回收空瓶，PET瓶子踏上了万里征途远赴中国，变成合成粗呢毛衣后，再返回德国，衣锦荣归。中国纺织业有着巨大的塑料需求。尽管商人会在德国回收企业的价格上再加一码，进口还是比自己生产这种原料便宜。从汉堡运往香港的运费很低，原因是，货轮从中国运来并卸下纺织品后，船上有很多空位。在中国生产的成本很低，因为劳动力低廉，而环境和社会标准不完善。在中国工厂里，这些PET原料被按色分类，切成碎片熔化。加工后，PET瓶子以纺织品的形式返回德国，在德国销售。这里体现的价值创造是巨大的一件合成粗呢毛衣价格在50至100欧元之间，而所用材料只相当于32欧分。远东对旧塑料的饥饿根本就看不到尽头。中国已无法以一手原料来满足自己的需求。在这种背景下，像PET这样的二手原料身价倍增。塑料空瓶运往中国当地被当成原料来用，这一点表明，事实上存在着一个二手原料的世界市场。10年前，垃圾被扔到垃圾场，“那时我们是一个消费与丢弃社会。”中国加工德国再出售这个例子说明了问题，“这个市场发展向全体消费者表明一些垃圾确实得到了再生再利用。”再者，如最近两年来，印度洲际回收公司已经生产出合格再生PET，据报道，印度国有洲际回收公司INDIANOWNEDINTERCONTINENTALRECYCLING位于英格兰北部SKELMERSDALE地区的装置于2007年11月开始试运行，按计划，该装置每年能回收与转化3万吨废塑料瓶。此外，该装置拥有一些分拣、冲洗和烘干的设备，生产出的产品将是用于非食用产品的热罐瓶片。消费者可以利用这种材料来包装非食用产品或作为中间来分隔两层可食用物质。目前在英国，用于非食用产品的再生PET瓶片的市场价格为600英镑/吨左右。另外，日本企业成功研究开发出回收再生PET改性剂，回顾日本2000年4月全面实施容器回收法，2006年回收PET瓶达到39万吨，仅达到回收率的60。为了PET回收再利用的技术难题。由日本了口夕化成公司成功研究开发出回收再生PET改性剂“ARP1000”和“ARP1100”两种牌号推向市场。ARP回收再生改性剂的主要特点是使用时不需要进行干燥处理。在室温下非常稳定。适用于所有的塑料成型加工设备。能够任意着色。可直接进行共混添加。提高了PET回收再生成型材料的冲击强度。由于ARP以微细状态分散在回收PET成型材料中，在成型加工剪切力的作用下，相互界面张力小。ARP与回收茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计4PET成型材料粘度比为1，分散好，改善了回收PET成型材料的冲击强度，例如当添加5“ARP”时，缺口冲击强度由2KJ/M2提高到55KJ/M2。在10时低温冲击强度由18KJ/M2提高到5KJ/M2。改善了回收再生PET成型材料的粘度，提高了PET熔融成型材料的流动性能，适宜成型加工形状复杂，异形材等挤出成型制品。12产品的市场及需求塑料是现代经济发展中可实现“减量化、再利用、资源化”的重要材料,其加工成型是无污染排放、低消耗、高效率的过程,绝大部分塑料使用后能够被回收再利用,是典型的资源节约型环境友好材料。同时塑料回收再生利用也是解决资源短缺的一个重大战略问题。进入21世纪以来，我国塑料再生行业市场逐渐繁荣，中小企业大量涌现，投资活跃，从以前家庭作坊式回收再生塑料模式向以市场需求为动力的纯商业模式转变，并正在发展成为回收加工集群化、市场交易集约化、完全靠市场需求和价格驱动为导向的环保型产业经济。统计显示,目前中国内地拥有塑料再生企业1万多家,已形成一批较大规模的再生塑料回收交易市场和加工集散地。再生塑料回收、加工、经营市场规模越来越大,年交易额达几十亿元,且呈蓬勃发展之势。相比十五期间中国塑料消费量年平均增幅高于10,十一五期间塑料消费量增长趋势可能放缓至58。在塑料制品大量出口的背景下,国内实际消费量将稳定小幅增长,而塑料回收量增长应高于实际消费量的增长1。从事再生塑料回收利用及加工的企业和人员数量庞大且稳定增长，主要是以个体户和农民为主，也有一些其他行业投资商。塑料再生行业为农村经济增长、为农村富余劳动力就业和增加收入提供了渠道，为资源再生利用、环境保护事业作出巨大贡献，是环保产业的重要组成部分。根据中国塑料加工工业协会的预测,2010年我国塑料回收量有望超过1000万吨,回收率达到25左右；2015年回收量达1500万吨，回收率达到30。廖正品表示,中国再生塑料再生加工正在由低质量、高能耗向高质量、低能耗、多品种、高技术的方向发展。再生塑料回收再利用交易、加工市场逐渐由松散型向紧密型发展,产业集聚度增加,规模化发展条件成熟。十一五期间,塑料再生利用市场前景广阔。塑料的生产、加工食品的污染排放、低消耗、高效率的过程，绝大部分塑料使用后能被回收再利用，是典型的资源节约型环境友好材料。另一方面，在国外再生塑料回收利用及加工也有相当大的市场，据美国化学委员会（ACC）的统计，在美国，2005年由PET聚酯和HDPE等塑料生产的塑料瓶中，回收塑料瓶超过99。而在欧洲，奥地利、比利时、丹麦、德国、荷兰、挪威、瑞典和瑞第一章概述5士的2007年塑料废弃物回收率均超过80。2007年市场上所有PET聚酯瓶收集加以回收利用已达到40，回收利用率比上一年提高20。据欧洲PET聚酯瓶回收利用组织（PETCORE）调查显示，欧洲2007年收集量达到了113万吨。日本是塑料生产第二大国，日本废弃塑料回收利用工作做得较好，据日本“废弃塑料管理协会”统计，日本1020万吨废弃塑料中，52（530万吨）回收利用，其中包括2用作化工原料、3用作再熔化固体燃料、20用作发电燃料、13用于焚烧炉热能利用。13国际PET塑料的回收再生利用现状分析PET塑料在包装领域中具有广泛的应用，无论是包装膜、卷材、还是啤酒瓶，都使用PET塑料。但是当这些材料被废弃时，面临着如何处理的问题。通过特殊的合金化工艺，可以使废PET很好地被回收利用，制成与其他塑料共混的合金材料。底特律举办的SPE全球塑料环境年会（GPEC）上，推出了由聚乙烯及回收的PET制成的合金材料，令人瞩目。目前，欧洲已有3个生产商成功开发出这种新型合金材料，这种材料坚硬、强度高、易加工，价格低廉。几十年来，尽管在技术文献资料里有关于此类技术的报道，但此类技术真正实现商品化不过是近几年的事情。目前，EREMANORTHAMERICA公司与欧洲的3家生产商进行合作，使用EREMA公司的VACUREMA连续性固化反应器，在真空状态下对PET进行加热和干燥，以恢复其特性粘度，然后用带结晶干燥器的排气式双螺杆挤出机挤出造粒。PET/PE合金的应用领域PET/PE合金具有非常好的性能，它的脆性比纯PET低，加工之前也不用干燥处理。此外，由于PET/PE材料强度高，流动性好，冷却速度要比HDPE快，因此，这种材料的模制挤压时间短，产量高。已被西班牙的SPBERNERPLASONSL公司收购的SPALEXSA公司曾在挤出机里，用5层和7层PE保护膜碎片与PET卷材制作合金材料。他们将这种混合物挤压成单丝，做成刷子毛。据说，这种单丝的性能可与尼龙相媲美，但价格要比尼龙低廉得多。由于共挤膜碎片中含有大量的EVA粘结层，正好可以作为PET和LDPE的相容剂。比利时的INNOVAPACKAGIYSYSTEMNV（IPS）公司先将回收的PET卷材与HDPE（75/25）及各种助剂在挤出机中进行混合制得合金材料，然后将这种合金材料模制成灰黑色运输用托盘。IPS公司所使用的PET/PE合金模制生产线包括EREMAN的VACUREMA装置、结晶干燥器、挤出机以及注塑机。在这条生产线上，PET从固化器流出时的温度为11885，然后再进入温度为17685（PET的加工温度）的挤出机中，同时把PE和相容剂加到挤出机内，最后将熔融物料送入注射机中，成型出塑料托盘。据说，这种塑料托盘的价格与用木材制得的产品差不多。该公司的PET/PE托盘每件售出价格为68欧元，而木制托盘的价格为5欧元。茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计6目前，德国MBMMASCHINENBAU公司正在销售这种托盘模制生产线，并将其出口到了日本。三年前，英国的DELLEVEPLASTICS公司生产出了合格的PET/HDPE双壁波纹管材，该材料由PET/HDPE合金和一种相容剂及冲击改性剂制作而成。PET/HDPE合金技术使DELLEVEPLASTICS公司能够充分利用其内部的残次品再循环材料。据说，PET/PE合金材料的性能超出了英国AGREMENHAPAS委员会的HDPE公路排水管的标准要求。DELLEVEPLASTICS公司声称，直径为75MM的单壁PET/PE管材的平均硬度为5678KN/M2和直径为100MM的HDPE管子一样好。这种合金材料的流动性好、冷却速度快，易于加工。据EREMA公司报道，PET/HDPE合金材料模制前无需干燥，产品的性能良好，加工周期只是HDPE的一半。PET/PE合金材料的增容PET材料和PE材料的共混需要增容。多数相容剂（某些受专利保护）可以满足要求。EVA是PET与PE多层膜的典型粘接层，同时也可用作PET与PE合金的相容剂，它比其他相容剂更便宜，但加入量却大一些，按重量计算，要多出510。EREMA公司发现，使用带真空干燥器的VACUREMA系统要比不带真空干燥器的VACUREMA系统所需的相容剂少，这是因为真空状态下可吸收5的官能化乙烯共聚物，使相容剂的添加量降低0306。PET/尼龙合金在GPEC年会上，有两家公司介绍说，PET/PA啤酒瓶废品也可通过合金技术而加以回收利用。CLARIANT公司和JOHNSORPOLYKERLLC公司正在用一种PET扩链剂来增容啤酒瓶中的PET和尼龙。这种扩链剂的商品名为CESAEXTEND，其有效成分是环氧官能化苯乙烯/丙烯酸共聚物，是由这两家公司合作开发的。CLARIANT公司最初销售该产品时是为了提高PET的特性粘度，后来该公司发现CESAEXTEND对PET/尼龙合金具有增容效应。据报道，添加1的CESAEXTEND扩链剂，可提高20的冲击强度和30的拉伸强度，熔融指数提高了100倍，但当CESAEXTEND被添加到2时，上述各性能就不再有明显的提高。14国内外主要工艺路线介绍PET瓶由于质轻不碎、能耗低等优势，替代了一些传统的包装材料，大量应用在食品、饮料、化妆品等领域，特别是饮料瓶，PET已占绝对优势。饮料瓶都是一次性使用，所以废弃量极大。PET瓶的回收技术在国外已达到相当高的水平，美国、德国等国家回收率现已达80以上。PET饮料瓶回收方法有化学回收和物理回收两种。化学回收法是将PET废瓶在一定反应条件下解聚生成有用化学品的方法，如生产低档燃料汽油。物理回收法是将废PET瓶经过分离、破碎、洗涤及干燥处理进行再造粒方法。物理回收法主要有以下两种第一章概述7一是将废PET瓶切碎成片，从PET中分出HDPE、铝、纸和粘合剂，PET碎片再经洗涤、干燥、造粒；二是先将废PET瓶上非PET的瓶盖、座底、标签等杂物用机械方法分离，再经洗涤、破碎、造粒。前一种工艺流程用人工方法先除去石块、木料、其它塑料制品以及有色PET瓶。再生PET中不得含有PVC杂质，因为其存在是影响PET色泽的关键因素。当PVC混入量较少时可在传送带上用人工方法分离，即受扭力作用时PVC与PET瓶在受力部分产生不同的物理现象，PVC瓶出现不透明痕迹，PET瓶没有，即可进行分离。亦有些公司利用PVC与PET熔点的不同，将破碎PET和PVC碎片通过装有加热器控制一定温度的传送带，PVC被熔化后粘附在传送带上，这样可与PET分离开。铁的分离采用铁磁分离器。PET瓶破碎有的只进行一次破碎，有的先进行粗破碎后再细分破碎，最终成为1015CM大小的碎片。破碎机出口处安装有一个孔径为1015CM的筛子以控制碎片的尺寸。洗净及杂质分离技术是获得高质量再生PET的关键。饮料瓶通常使用塑料PE或纸标签，纸标签可用粘接剂，也可在瓶子吹塑过程中粘上去，当PET瓶破碎后，部分标签被破碎成碎片，有的仍然粘附在PET碎片上，破碎后的PET通常采用鼓风机和旋风分离机组合分离装置，可以除去约98的疏松标签碎片，也可采用抽气塔分离装置分离，破碎的PET碎片垂直从分离塔顶部加入，碎片与上升气流形成逆流，利用PET与标签碎片比重差异，标签被抽去，PET从分离器底部出来，为了保证标签分离效率，在生产中可采用两套以上的分离装置。洗涤的目的是除去粘接剂、灰和原瓶中的残留物。洗涤采用80100热水来软化或溶解粘贴标签和底座的EVA粘接剂或其他类型粘接剂，为防止脱落的粘接剂再粘附PET碎片，需在水中加入添加剂，如碱、乳化剂或其它专用化学剂。清洗液一般由工厂根据废瓶来源和粘接特性来确定其配方组成和含量，清洗液可滤去杂质重新加热后循环使用，洗涤可在装有搅拌器的特别清洗罐内进行，为保证清洗的效果，洗涤可采用二级洗涤工艺。底座的分离是利用底座HDPE与PET密度不同的特性将其分离。分离在浮洗罐中进行，HDPE碎片从罐顶部溢出，下沉的PET碎片从罐底部出去。有的则采用水力旋流器分离代替浮选罐，其分离效果更好。PET碎片通常采用离心脱水机使碎片含水量降至2,再经带式或管式干燥机干燥，使水份含量降至05。PET中不能含有铝杂质，即使微量铝杂质都会影响再生PET的透明性，因此再生PET中铝含量应低于50106，分离铝的最简单方法是在破碎前人工拆除铝盖、铝环或采用静电分离法使铝含量降低至100106，这种分离可在输送带上进行；若PET碎片再通过金属检测分离系统进一步净化，铝含量可低于5106。茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计8再生PET挤出造粒与原生PET挤出造粒除在进料有所区别外其它方面区别不大。挤出造粒可采用单螺杆或双螺杆挤出机，但在设计时必须考虑传统挤出机的进料压力太大，改用进料部分尺寸较大的螺杆，若用双螺杆挤出机效果更佳。后一种工艺流程先把PET瓶中的非PET成份分离，然后再破碎回收。它是先采用人工方法将石块、木料及其它塑料制品以及有色饮料瓶分离。PVC瓶的分离可采用人工挑选方法或PVC分离设备进行。金属铁的分离可采用磁铁分离器进行分离。饮料瓶通过输送机后进入清理机，瓶子垂直进入加工生产线，通过除环机和除盖机将瓶盖和拉环拆除，并经称重确保瓶盖已拆除，检测发现某个瓶子重量超过标准将其从生产线上分离出去。然后向每个废PET瓶子注入100ML开水，溶解瓶内残余饮料，同时将瓶夹紧挂起，瓶外用高压水刷洗，用热水使粘接剂软化，这样底座自行脱落，塑料或纸质标签脱出。经过洗涤后将瓶底部切除，放出瓶内的水。破碎如同第一种工艺方法中的设备即可，经过连续干燥器将PET瓶碎片干燥至水份含量低于005。挤出造粒与第一种回收方法相同。以上两种回收技术均有工厂采用。其工艺各有特点。第一种回收方法较易形成大规模生产，但分离技术比较复杂，分离设备较多，投资较大。第二种方法产品纯度较高，使用设备较少，投资较省，但仅适用于无破损的完整的饮料瓶，被压扁或有破损的饮料瓶需分离出去，用其它的方法另行回收。实际上废塑料瓶从运输的经济合理性考虑，应压扁包扎后才可运输。其次切割出的瓶底座回收基本按照第一种方法进行，因此第二种回收法局限性较大。15设计依据本设计主要依据PET瓶回收造粒项目任务书以及国家标准GB44552006废塑料再生技术及应用。16产品方案161产品选定通过对市场的了解，主要是颜色无色透明，有光泽，力学性能和新料较为接近的产品市场销售情况最好，所以颜色无色透明，有光泽，力学性能和新料较为接近的同时该规格也符合国家标准的规定。162产品用途由废PET瓶回收造粒得到的PET粒料已成功应用于生产PET短切纤维、PET拉链用单丝以及PET农药瓶等众多产品。在国外，已经将其用于多层拉伸PET瓶的中第一章概述9间层，用于饮料包装，或者利用其制备片材用于生产托盘等包装产品。PET粒料的用途如下（1）重新制造PET瓶，再生粒料不能用于与食品直接接触，但可用于三层PET瓶的中间层，再制成碳酸饮料瓶。（2）纺丝制造纤维，再生PET粒料可用来纺丝制成纤维，用作枕芯，褥子，睡袋，毡等。（3）玻纤增强材料，经玻纤增强的再生PET具有较好的耐热性和力学强度，可用来制作汽车零部件，如耐热汽车车轮罩，其热变形温度可达240度。弯曲弹性模量达9500MPA，弯曲强度214MPA，冲击强度15KF/M2。（4）共混改性，再生PET粒料可与其他聚合物共混，制得各种改性料，如与PE共混，可得到冲击性能改善的PET共混料，PE/PET为（1050）（9050）。如再加入少量聚丙烯，共混物的尺寸稳定性可获明显改进。由于PE和PET的极性相差较大，所以，在共混时需进行相容处理，一般通过聚烯烃的接枝改性来改进相容性。17产品质量指标再生颗粒主要是根据使用的原料不同，以及加工出来的颗粒的特点来区分等级，一般分为一、二、三级料。一级料是指所使用的原料为没有落地的边角料，或者称为下角料，有些是水口料、胶头料等，质量也是比较好的，就是没有使用过的，在加工新料的过程之中，剩余的小边角，或者是质量不过关的原料。以这些为毛料加工出来的颗粒，透明度较好，其质量可以与新料相比，故为一级料或者是特级料。二级料是指原料已使用过一次的，但是高压造粒除外，高压造粒中使用进口大件居多，进口大件如果为工业膜，是没有经过风吹日晒的，故其质量也非常好，加工出来的颗粒透明度好，这时也应该根据颗粒的光亮度及表面是否粗糙来判断。三级料是指原料已使用过两次或者多次的，加工出来的颗粒，其弹性，韧性等各个方面均不是很好，只能用于注塑。而一、二级料可以用于吹膜、拉丝等用途。171外观尺寸颗粒白色透明，有光泽，非晶形,产品规格直径约为1525MM。172理化性能PET中不能含有铝杂质，即使微量铝杂质都会影响再生PET的透明性，因此再生PET中铝含量应低于50106，非晶形的再造粒，特性黏度范围是060065，视干燥茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计10的完善程度而定，而且力学性能和新料较为接近。18工艺流程叙述废弃PET瓶的回收造粒，基本上与PET瓶生产过程中废品的回收造粒同类，但由于应用之后的废弃PET瓶比较脏，但必须经过严格的清洗处理，洗去油污、尘土等杂物；另外，废弃PET瓶往往伴有瓶盖、标签、底托之类的配件，由于它们通常是由其他材料制得的，因此在废弃PET瓶的回收造粒过程中，必须将这些配件分别拣除。废PET聚酯瓶的回收造粒过程（见下图）大致如下收集废弃的PET瓶分拣破碎清洗脱水预结晶处理高温干燥挤出造粒第一章概述11181、分拣分拣是获得高品质PET回收料的重要工序。分拣的具体内容如下去除瓶盖目前的PET瓶盖大多由PP、HDPE制成，在破碎瓶子前应将其剔除。如果让其混入PET中，由于PE、PP与PET的相容性不好，将会导致PET回收料的物理机械性能明显下降。去除标贴PET包装瓶的标签，一般是由PVC收缩膜制成的。PVC的热稳定性较差，在180左右，经较长时间加热即会分解。而PET挤出造粒温度高达265左右，如果其中混有PVC，在如此高温下则会严重分解、焦化，导致回料品质大幅度下降，甚至失去应用价值，因此在回收造粒过程中，必须彻底清除PVC标贴，以确保回收料的品质。目前剔除PET瓶上的PVC标贴的工作，主要是依靠人工分拣的方法。在破碎PET瓶之前，标贴较完好，容易取下分离；一旦破碎之后，标贴则很难剔除了，因此去除标贴的工作应该安排在破碎瓶子之前进行；分拣出来的标贴，也可以集中起来加以应用。3底托的分离与热熔液的清除无底托的可采用PET瓶在国外已广泛使用,但目前国内仍大量使用有底托的PET瓶，其底托用HDPE制成，再用热熔胶与PET瓶体粘合为一体。在废弃PET瓶回收造粒过程中,粉碎之前,需先将底托拔下并除去粘结在瓶体上的热熔胶。拔下底托可以采用机械拔出的方法,也可以通过加热使热熔胶失效后,将底托取下。瓶体上残存的热熔胶可用刀片刮下,也可在加热熔状态下将其揩擦干净,这将有助于保证回收PET粒料的品质。HDPE的底托亦应集中起来,加以利用。182破碎废PET瓶的破碎，原则上可以采用普通转刀式塑料破碎机，但由于PET瓶的壁厚较薄，破碎时定刀和动刀之间的间距应该尽量小，同时考虑到PET瓶有较大的硬度和韧性，且回收废PET瓶中难免混有杂物，会加剧刀具的磨损，因此动刀与定刀虽然均可采用高碳钢制造，但最好还是采用耐磨性较佳的硬质合金钢制造。在破碎过程中，为避免大量灰尘飞扬，生产中常将水通入破碎机的粉碎室中，不仅可以有效地防止粉尘飞扬，还有助于及时带走热量，确保有效冷却，有利于破碎工序的顺利进行。茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计12破碎过程中有个值得重视的问题是动刀与筛板之间的距离，要与筛板的孔径相适应，如果距离过大，积存在筛板上、未通过筛板孔的较粗瓶片，再粉碎就较困难，生产效率将明显下降。183、清洗清洗工序包括用洗涤液清洗与用清水漂洗两个步骤。洗涤液由洗涤剂（或皂粉）加水配成，其主要作用是促进油脂类的杂物、粉尘等与PET碎片分离，漂洗则是将那些杂物带走。漂洗可采用普通自来水清洗，直至可溶性杂质全部除去；并且沉淀除去大量泥沙之类的不溶性杂质。洗涤可以在专用的洗涤池中或者洗涤机中进行。最简单的洗涤机是回转式洗涤机，它由壳体、内筒、搅拌桨等主要部件组成。外壳内盛水，内筒是一个有许多小孔的不锈钢筒，其中安装有搅拌桨；破碎好的PET碎片装入不锈钢筒中之后，放入洗涤液，开动搅拌桨进行清洗，油脂类的物质就溶解于洗涤液中；泥沙类的不溶性杂质则通过小孔下沉，随洗涤液放出。洗涤之后放入清水进行漂洗。漂洗过程中，搅拌桨同样旋转搅动，直至漂洗的PET碎片完全洗净，然后停止通水，卸出物料，准备脱水。洗涤液的浓度和清洗漂洗的时间，主要取决于PET碎片本身的清洁度，也和清洗设备、洗涤液及水温等因素有关，具体条件可通过试验确定。洗涤液和漂洗用水的回收处理是一个值得重视的问题，因为大量废水的排放会造成环境污染。废水处理大体上通过过滤（包括粗滤、细滤）、沉淀、活性炭吸附等工序来完成。经过净化处理后的水可以再用于PET碎片的清洗。184、脱水漂洗后的PET碎片含有大量的水分，为了有利于后续结晶过程的进行，减少加热热量的耗费，先进行脱水是十分必要的。脱水可以在普通的离心机中进行。为防止已经洗净的PET碎片二次污染，选用的离心机的内胆应当是用不锈钢制造的。185、预结晶预结晶的作用是让PET碎片结晶，提高其熔融温度，防止在后面的加热干燥过程中，出现PET碎片结块的问题。预结晶可以在普通的干燥箱中进行，也可以在类似于高速混合机的机械式干燥机中进行。后者依靠机械摩擦使物料升温，这种方法升温速度快，对水份的挥发也较为有利，是比较可取的。如果采用干燥箱进行预结晶处理，干燥箱的温度可设为120或稍高，直到PET碎片失去透明性，即可认为预结晶过程完第一章概述13成。186、干燥PET树脂在高温下对水较敏感，微量的水分也会使其在挤出中发生降解，使制品的熔体强度降低，使制品泛黄。因此，在挤出或吹瓶前必须进行充分干燥处理。常用的干燥方法有鼓风烘箱干燥、真空干燥、红外专用烤箱等。经过预结晶处理后的PET碎片，再于更高温度下加热干燥，除去残留的水份。例如在150的干燥箱中再干燥6个小时以上，使碎片中的含水量低于005以下，以避免在后续的挤出造粒过程中，PET高温水解而导致分子量的急剧下降，粘度急剧下降。187、挤出造粒挤出造粒加工一般采用螺杆挤出机，将PET熔融挤出形成料条，然后经过水冷却以后，送入切粒机中，切成圆柱形的粒子。切粒采用旋刀式切粒机，为确保切粒效果，无论动刀或者定刀均用硬质合金钢制备。挤出机可以用单螺杆挤出机，也可以用双螺杆挤出机。当采用双螺杆挤出机时，PET料在挤出机中停留的时间比较接近（死角少），又便于抽真空排除残余水份，减少PET料的水解，对于提高粒料的品质较为有利，而且双螺杆挤出机的产量高，因此使用双螺杆挤出机是比较理想的；但其设备价格比较昂贵，一次性投资比较大，因此在实际生产中，采用单螺杆挤出机较多。选用的单螺杆挤出机，其长径比应该足够的大（251以上），另外还需采用突变型螺杆，以利于PET碎片的塑化和顺利挤出，PET碎片挤出时，其温度（机头和均化段）在265左右。尽管回收的废旧PET瓶在挤出造粒之前，已经过了仔细的分拣、清洗等处理，但还是难免混有或多或少的杂质；为了保证回收料的品质，以及避免因滤网的阻塞而导致挤出和出料速度降低，因此需要经常更换滤网。停机换网不仅会增加操作人员的劳动强度，还会浪费有效生产时间。所以最好在挤出机和模头之间安装自动换网装置。茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计14第二章工艺计算21物料衡算211计算基准年工作日的确定（年工作小时）（1）年工作日36510（法定假日）355天（2）设备大修30天/年720小时（3）特殊情况停车15天/年360小时（4）机头清洗换过滤网1次/7天8小时/次355天（30天15天）1/7次/天8小时/次354小时（5）实际开车时间365天10天30天15天177天2923天292天292天247008小时设备利用系数K实际开车时间/年工作时间7008/8520082212物料衡算1造粒前工段确定各岗位物料损失率回收的废PET瓶在挤出造粒前必须经过一系列的处理分拣、破碎、清洗、脱水、预结晶、干燥等。由经验数据可知，由于工人操作不慎以及设备残留等因素，使物料有一定的损失。列表如下表21造粒前工段物料损耗系数一览表后处理工序脱水预结晶干燥清洗破碎回收分拣损耗率01005005010201合计损耗率02010201总损耗06物料平衡计算进入本工序的物料量出料量/（1本工序的损失率）进入后处理阶段的物料量第二章工艺计算152000/1022004KG进入清洗阶段的物料量2004KG/1012006KG进入破碎阶段的物料量2006KG/1022010KG进入回收分拣阶段的物料量2010KG/1012012KG造粒前工段物料平衡表表22造粒前工段物料平衡表输入输出工序物料KG回收KG小计KG物料KG损失KG小计KG回收分拣201220102012202010破碎201020062010402006清洗200620042006202004后处理200420042004402000合计20122012200020002挤出成型工段物料衡算挤出成型工段损耗率表23挤出成型工段损耗率工序自然损耗扫地下脚料一次成品百分率010416979物料平衡计算混合料需求量2000吨/年/97920429吨/年自然损耗占2042901204吨扫地料占2042904817吨下脚料占20429163263吨挤出成型工段物料平衡表表24挤出成型工段物料平衡表工序物料输送自然损耗量扫地料下脚料成品物料量T20429204817326320003根据衡算,计算出实际每年需求量及日需要量和每小时需要量根据物料衡算,原料年需要量为20429吨,计算出每年需要投入废PET瓶为茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计16205515吨,即20429106205515T根据计算结果画出物料衡算流程图A20429T/A3263T/A2000T/A,制品下脚料回收破碎挤出造粒损失102T/A图21物料衡算流程图22能量衡算整个PET瓶回收造粒生产线采用本设计的的PET瓶片造粒机组,根据其提供技术数计算如下221电能查得SHJ65型双螺杆挤出机的生产能力200320KG/H,则需生产线条数204291000/7008320091，则选择1条生产线基本能满足生产要求。1破碎机耗能全年需要破碎下脚料为3263吨,选用PC250型破碎机，其破碎量为200（KG/H），功率为4KW，因为该生产线是先进行粗破碎后再细分破碎，最终成为1015CM大小的碎片，故本设计选用两台破碎机。则全年的使用时间为生产总时间7008H消耗功率70084256064KWH（2）PET清洗流水线耗能按PET清洗工艺要求，清洗过程分为三个阶段预洗、主洗和漂洗，本流水线三205515T/A204515T/A205115/A204915T/A回收分拣清洗40T/A损失20T/A损失破碎20T/A损失后处理40T/A损失第二章工艺计算17道工序使用五种共计9件设备，电机9台，动力用电223KW，用水量34吨/小时，产能1吨/小时。工艺流程如下螺旋提升机喷淋洗料机旋风脱水机螺带洗料机A型旋风脱水机喷淋洗料机漂洗机漂洗机旋风脱水机全年的使用时间为7008H,则消耗功率为7008H2234KWH（3）挤出造粒生产线挤出造粒生产线的配套设备如下表表27挤出造粒生产线设备表生产线配置设备名称功率KW总功率KW双螺杆主机3105主喂料系统11真空排气系统22机筒水循环系统055机筒加热系统3自动液压换网系统15双螺杆挤出主机部分减速箱系统0556695主机控温表055电气控制柜系统主机变频器05105模面切粒机（含导轨）15上风冷切粒罩05风冷热切切粒辅机切粒机二级风送系统0525挤出造粒生产线功率669510525705KW耗电量7057008KWH4振动筛选用ZDS800A,生产能力1000KG/H，功率185KW。原料的小时消耗量2055151000/700829326KG/H所以一台设备满足要求。其主要用于PET回收料的筛选，把过大和过小的颗粒筛除开来。则使用时间2055151000/1000205515H耗电量185205515380203KWH茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计185照明设备车间照明设备15盏,功率04KW使用时间取最大值5000小时,则耗电量为0415500030000KWH（6）冷水塔耗电量选用冷水塔功率为55KW根据年使用时间7008H，则总的耗电量为70085538544KWH7PET专用干燥机耗电量由于PET分子在高温下对水敏感，当水份含量超过极限时，在加工过程中就会发生水解，导致分子量大幅度下降，直至挤出物变色、脆化而失去使用价值。因此我们的干燥装置选用STGU500型PET塑料瓶片脱水干燥机，生产能力10001500KG/H，主机动力1115KW。因为干燥机为间隙工作,取其使用时间为生产总时间的10，则耗电量1570081010512KW8冷却水槽选用冷却水槽功率为2KW，年总使用时间与生产线时间相同，则消耗功率为270081416KW因此，车间的总的年耗电量表28耗电量综合计算表设备名称数量/台功率/KW总功率/KW年使用时间/H耗电量/KWH破碎机248700856064PET瓶片清洗流水线122322370084挤出造粒生产线27057057008冷水塔15555700838544振动筛1185185205304380203冷却水槽12270081416PET专用干燥机11515700810512照明设备15046500030000合计1671543取损耗系数为80，取实际耗电量为43/8054KWH222冷却水根据设备技术参数冷却水槽和冷水塔5M3/H第二章工艺计算19清洗流水线和挤出造粒生产线4M3/H一般情况下，年总耗水量570087008463072M3考虑到一定的损耗量，取系数冷却水120,则实际为6307212756864M3表29能量消耗综合表消耗量序号名称单位每吨产品消耗定额每时每天每年1电能KWH4941714103338476542冷却水M33781082592756864但本设计的冷却水一般是可循环再用的，故可按108M3/H作为最初循环水量，但由于在生产过程中会产生部分的流失，需要及时补给，冷却水的补水量以冷却塔的水量损失为标准，冷却塔的水量损失包括三部分蒸发、风吹、排污，即QMQEQWQB式中QM冷却塔水量损失；QE蒸发水量损失；QW风吹水量损失；QB排污水量损失；1）蒸发损失水量QE0001000002TQ式中QE为蒸发损失量；T为冷却塔进出水温度差；Q为循环水量；为空气的干球温度。根据本设计中冷水塔的设备参数环境温度在28度，水流量在108M3/H，入水温度为40，则出水温度为32故QE0001000002TQ0001568108013M3/H2）风吹损失水量对于有除水器的机械通风冷却塔，风吹损失量为QW0203Q（0021600324）M3/H3）排污和渗漏损失该损失是比较机动的一项，它与循环冷却水质要求、处理方法、补充水的水质及循环水的浓缩倍数有关QMQEN/N一1茂名学院本科毕业设计2000吨/年废PET瓶回收造粒生产线的设计20式中N为浓缩倍数。浓缩倍数为补充水含盐量和经浓缩后冷却水中的含盐量之比，建筑给水排水设计手册推荐N值，一般情况下最高不超过56。N值过大，排污和渗漏损失大，必然造成水浪费，N值过小，补水量小，冷却水浓度大，会造成系统的污垢和腐蚀。根据本设计冷却水浓度较低，可选N5故QMQEN/N一10135/401625M3/H综上所述，冷却水的最大补水量为QMQEQWQB013003240162503249M3/H故每小时冷却水的总用量为10803249111249M3/H冷却水的年总用量108