年产2500吨PP喷灌管生产项目初步设计说明书

年产2500吨PP喷灌管生产项目初步设计说明书 温州大学瓯江学院五叶草队 年产2500吨PP喷灌管生产项目的目神华包头子公司 设 计 者：邵益彪指导老师：邰玉蕾 目录第一章 设计的原始资料31.1 建厂地址31.2 燃料31.3 水电供应及交通运输情况31.4 建厂地点气象水文资料3第二章 厂址概况42.1总论42.1.1 建设规模和生产方法42.1.2 厂址选择4第三章 PP管材生产设计内容及要求173.1 PP管材的生产发展概况173.1.1 PP管材的生产发展历史、现状和前景173.1.2 设计的指导思想及遵循的原则183.1.3 生产方法和生产工艺流程193.1.4 环境保护203.1.5 设计的依据203.2.1 初步设计的指导思想213.2.2 工艺设计的基本原则213.2.3 工艺设计的程序233.3 PP喷灌管原料及配方设计242.3.1主要原料聚丙烯243.3.2 配方设计253.3.3 生产工艺的设计253.4.1 物料平衡计算283.5设备选型323.5.1 设备选型的原则323.5.2 设备选择应当考虑的问题323.5.2 主要设备的选取343.6 工厂总平面布置设计343.7 工艺布置373.7.1 车间布置设计原则和程序373.7.2 车间布置设计383.7.3 设备的布置和排列403.8工厂组织及人员编制403.9采暖，通风与照明413.10 能量计算443.10.1 电能消耗443.10.2 冷却剂的消耗量443.10.3煤的消耗453.11.1人员编制及工资总额463.11.2 基本组成463.11.3 生产成本估算48第4章 PP管材工厂工艺设计图纸和要求514.1 生产工艺流程图514.2 工厂总平面布置图52第五章 设计参考文献54第一章 设计的原始资料1.1 建厂地址 我厂厂址为内蒙古自治区包头市九原区哈林格尔镇新型工业基地，该厂区内有大量的丙烯，为生产PP管材提供足够的原料。1.2 燃料煤和重油1.3 水电供应及交通运输情况 城市自来水 国家电网供电 包头是我国重要的铁路枢纽，京-包、包-兰铁路在这里交汇。 （具体请见厂址选择）1.4 建厂地点气象水文资料 气象资料：冬长寒冷雨雪少，春季干旱多大风，夏短而热雨集中，秋高气爽霜冻早 建厂地点地下水位高度：-2 建厂地点土壤耐压力 （具体请见厂址选择）第二章 厂址概况2.1总论2.1.1 建设规模和生产方法 通过对市场的分析，结合原料供应的情况，同时考虑企业未来扩大生产的发展趋势，初步确定企业年产2500吨PP管材生产线，并采用双螺杆挤出机挤出的生产方法。2.1.2 厂址选择 2.1.2.1 目标企业概况 神华集团 神华集团有限责任公司（简称神华集团）是于1995年10月经国务院批准设立的国有独资公司，是中央直管国有重要骨干企业，是以煤为基础，电力、铁路、港口、航运、煤制油与煤化工为一体，产运销一条龙经营的特大型能源企业，是我国规模最大、现代化程度最高的煤炭企业和世界上最大的煤炭经销商。公司主要经营国务院授权范围内的国有资产、开发煤炭等资源性产品，进行电力、热力、港口、铁路、航运、煤制油、煤化工等行业领域的投资、管理、规划、组织、协调、管理神华集团所属企业在上述行业领域内的生产经营活动。 神华包头煤化工有限公司 神华包头煤化工有限公司，是神华集团的全资子公司，成立于2005年12月，注册地点在内蒙古自治区包头市，注册资本金45亿元，定员1500人，现有员工1100多人，主要来自中国石油、中国石化、原化工部系统的大型企业。神华包头煤化工有限公司承建了唯一经国家发展和改革委员会核准的大型煤化工项目神华包头煤制烯烃项目。 神华包头煤制烯烃项目，于2006年12月获得国家发展和改革委员会核准，建设地点位于在内蒙古自治区包头市西南20公里处，总投资165亿元，建设规模为：180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年甲醇制烯烃、30万吨/年乙烯、30万吨/年丙烯、4套6万立方米/小时空分制氧、3套480吨/小时蒸发量的热电站以及辅助生产设施和公用工程等。具有中国自主知识产权的DMTO(中国科学院大连化学物理研究所甲醇制烯烃工艺)技术，其它主要工艺装置均采用世界先进的煤化工/石油化工技术，包括GE水煤浆气化技术、德国林德公司低温甲醇洗技术、英国DAVY公司甲醇合成技术、美国DOW公司聚丙烯技术、美国UNIVATION公司聚乙烯技术等,核心技术采用具有中国自主知识产权的DMTO(中国科学院大连化学物理研究所甲醇制烯烃工艺)工艺及催化剂。 2.1.2.2厂址选择原则 、厂址位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求。 、厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利地区。 、厂址应靠近水量充足的水质良好的水源地。 、厂址尽可能靠近原有交通线。、厂址尽可能靠近热电供应地。 、选厂应注意节约用地，不占良田、好地、菜园、果园等。 、选厂应注意当地自然环境条件。 、厂址应避开洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段。 、厂址附近应有生产污水和生活污水排放的可靠排除地。 、厂址应具备满足建设工程需要的工程地质条件和水文地质条件。 2.1.2.3选址原因 原料来源方便 我厂以神华包头煤制烯烃DMTO工艺技术将甲醇转化成丙烯原料，可直接靠近原厂址建立一座丙烯制PP管材生产的合成分厂。 地理优势 内蒙古自治区包头市地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处，北部与蒙古国接壤，南临黄河，东西接沃野千里的土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部，全市辖7个市辖区、1个县、2个旗。包头市是内蒙古自治区最大的工业城市，是我国重要的基础工业基地，其工业特色涵盖稀土、钢铁制造、冶金、机械制造、军工等；包头是我国重要的铁路枢纽，京-包、包-兰铁路在这里交汇。 包头市九原区位于阴山南麓，黄河北岸，东与土默特右旗相邻，西与乌拉特前旗接壤，全区辖7个镇、3个乡、1个苏木，辖区总面积1858平方公里，耕地面积38.6万亩，总人口30万。其主城区位于包头市中心位置，所属区域紧紧环抱包头市主城区，形成合围之势，区位优势明显，交通通讯便捷，具有承载大项目的绝对空间。全区现已形成环包钢、环城区、环交通干线“三大经济圈”，以钢铁、稀土、电力、化工、建材、旅游、物流为主的七大主体产业。2007年九原区实现工业增加值51.3亿元，财政税收完成17.5亿元在内蒙古自治区101个旗县区中位列第10；第三产业完成增加值55.6亿元，社会消费品零售总额达到27亿元；城镇居民可支配收入达到18560元。九原区坚持集群化、基地化、园区化的发展方向，努力促进产业多元化、产业延伸、产业升级，推动经济持续快速发展，全区经济驶入科学发展的快车道。图 1 包头市地貌区 图 2 神华包头煤化工有限公司(图中A)地理位置 图 3 神华包头煤化工有限公司(图中A)地貌图 交通运输方便 九原区地理位置优越，交通运输便利。京包、包兰、包神、包白铁路贯穿全境；公路交通四通八达，110国道、210国道、丹拉高速公路、南北绕城公路交汇穿城而过，南至广东、北至蒙古边境、西至西藏、东到北京；包头机场距九原区政府所在地仅5公里，航班可直达北京、上海、武汉、广州、西安、太原、石家庄、兰州等全国大中城市；“海铁联运”大型集装箱站可将货物直抵天津港发往世界各地。包头市全市公路总里程4000公里，其中二级以上公路544公里，占公路总里程的13.6%，其中高速公路119公里，一级公路29公里，二级公路396公里。晴雨通车里程1390公里，公路密度为14.2公里/百平方公里，每万人拥有公路17.1公里。目前，全市已通油路的乡（苏木）50个，占全市62个乡（苏木）的80.6 % ，已通公路的行政村589个，占全市649个行政村的91.8% 。全市共有营运车辆34860 辆（其中：货运车辆28460辆，客运班车527辆，出租汽车5873辆），运输从业人员64124人，有维修经营业户847户，有长途客运线路214条，其中跨省线路31条，跨盟市线路50条，市内线路133条。全市现有水域旅游区7处，黄河包头段全长220公里，有航道1条，渡口14个，船舶317艘（只）。 目前，包头市共有道路货物运输经营业户20304户。其中货运企业170户、个体及零散经营业户20134户。货运企业中1000台车辆以上规模的企业2户（五星、三运）；500台车辆以上规模的企业3户（威龙、昌运、新大港）；100台至500台车辆规模的企业17户；20台至100台车辆规模的企业37户、20台以下车辆规模的企业111户。另有危货运输企业25户、道路货运代理（代办）业户216户。 包头市现已建成各类物流中心（货运站场）七处。分别为巴彦塔拉货运市场、国际集装箱中转站、西捷物流公用保税仓库、三运货运信息配载市场、新征源货运站、帮达兴物流货运信息市场、内蒙古鹿畅达物流仓储园区。年货物吞吐量1500余万吨货物发送量近800万吨7处货运站场平均能力利用率大约为75。 表 1 发自包头市列车车次一览表车次类型始发车站全程用时总里程(km)终点站T284/T281空调特快包头28小时29分钟2331杭州K886/K887空调特快包头15小时17分钟927天津K7911空调特快包头2小时40分钟218临海K712/K709空调特快包头25小时16分钟1665青岛K598/K599空调特快包头42小时57分钟3112广州K264空调特快包头11小时42分钟697北京K219/K218空调特快包头15小时30分钟1076邯郸K1675空调特快包头13小时27分钟899西安K1117/K1116空调特快包头18小时35分钟1303北京西6056普快包头10小时53分钟450大同2683普快包头10小时21分钟680太原1816/1813空调普快包头29小时12分钟1888哈尔滨1712/1713空调普快包头23小时51分钟1556沈阳北1484/1481空调普快包头34小时27分钟2398南昌图 4 我国中长期铁路网规划图 图 5 中长期铁路网规划图 （局部） 不处于特大自然灾害高发区域 内蒙古包头市气候特点可概括为“冬长寒冷雨雪少，春季干旱多大风，夏短而热雨集中，秋高气爽霜冻早”。包头市位于蒙古高原南端，南临黄河，阴山山脉横贯全市中部，东西两侧有土默川平原和河套平原，地处北纬4015至4129，东经10922至11007，南北长约140公里，东西宽约145公里，总面积为9991平方公里。海拔高度1067.2米，远离海洋，深居内陆，属于半干旱中温带大陆性季风气候。 包头市气候要素特点如下： 气温偏高，年日较差大。年平均气温比邻近同纬度地区的呼和浩特市高0.5，年平均最高和年平均最低分别高0.9和0.4。年较差为34.7，日较差年平均13.5，其中以4月、5月、6月最大，达到14.815.6，8月和12月最小为12.1。 降水少而集中，降水变率大。年降水量295.8毫米，比呼和浩特市少105.8毫米，主要集中在7、8两月，占年总量的55.4%，降水变率为30%，降水变率大，出现旱涝灾害机率大。 风大、沙尘暴多。年平均风速3.1米/秒，比呼和浩特市大1.3米/秒。年大风日数36.5日，比呼和浩特市多近10日，年沙尘暴日16.1日，比呼和浩特市多11.6日。 日照时间长。年日照时数3115.5小时，比呼和浩特市多169.5小时。以5月、6月日照时数最多，12月最少，日照时间最长的57月，平均每天910小时。 相对湿度低、蒸发量大。年平均相对湿度为50%，比呼和浩特市小5%，年蒸发量为2265.7毫米，比呼和浩特市多499.6毫米。 主要气象灾害及其影响： 干旱：干旱是包头市影响最严重的一种自然灾害。干旱造成的损失一般都很大，旱年各种农作物减产率约为10左右。按照农牧业生产特点和干旱出现的季节，大致可分为春旱(35月)、初夏旱(6月上旬7月上旬)和伏旱(7 月中旬8月中旬)。个别年份也有春夏连旱和夏秋连旱的，而大旱年份多为春夏连旱。 洪灾：洪灾在包头市主要表现为山洪，主要由于某一地区降水过于集中，加上合适的地形条件和防洪设施不利而产生的。山洪一般与大雨相继发生，是一种突发性的自然灾害。 冰雹：冰雹是一种中小尺度的天气系统，发生的范围小，但危害大，成为本市农业生产上重大灾害之一。如1975年9月16日至17日，郊区、土右旗和石拐区遭受雹灾，面积达26103公顷，减产粮食12100103kg。 霜冻：霜冻对农作物、果树和蔬菜的危害很大。春霜冻可冻坏冻死作物幼苗和移栽的蔬菜以及果树的幼果；秋霜冻可危害秋菜和尚未成熟的作物，造成批粒而减产。如1979年5月郊区发生春霜冻，蔬菜受冻面积达24103公顷，损失数十万元。 大风和沙暴：大风、沙暴对各行各业都会造成较大的危害。它可降低能见度，影响交通安全；刮倒电杆，破坏通信线路，使高空作业无法进行；再则可吹走种子，使作物倒伏和脱粒等。大风和沙暴在春季的35月份出现日数最多，约占全年的65；而6月份虽然风大，但地面已有绿色植被，不易起尘。图 6 中国国内地震分布区由上图可知，包头市不处于地震多发区域。综上所述，不处于特大自然灾害高发区域。 政策优势 九原区是包头市历史上的郊区，地域空间十分广阔，辖区总面积1858平方公里，总人口约30万人。近年来，九原区坚持“工业强区”理念不动摇，始终把发展工业经济作为加快县城经济发展的主攻方向。按照“筑巢引凤、构建大园区、吸引大项目”的理念，规划建设了两个自治区级重点工业园区，九原工业园区总面积78平方公里，已开发建设面积5平方公里，引进企业41家；兴胜经济开发区规划面积233.4公顷，已入住企业34家。两个园区均以实现了“七通一平”，为九原工业经济起飞搭建了坚实平台。同时，以工业园区为载体，先后引进培育了华电包头发电、神华煤化工、海平面电石等一批投资上亿元乃至几十亿、上百亿的超大型项日，初步形成电力、钢铁深加工、化工等几大支柱产业，全区工业企业达到361家，规模以上企业达到63家，全区财政收入的50以上来自于工业经济。2010年，实现地区生产总值169.4亿元，完成固定资产投资150.2亿元，实现财政收入20.4亿元，三次产业结构为4.8：48.6：46.6，城镇居民人均可支配收入达到26995元，农牧民人均纯收入达到10422元。 包头市九原区政府采取了一系列招商引资的优惠政策，包括：金融信贷政策、税收政策、资产使用政策等等。2.1.2.4总结 包头市九原区地理位置较优，交通运输较为方便，人力资源充足。 我厂以神华包头煤制丙烯为原料，生产PP管材。本厂址优势在于：原料煤基丙烯供应充足，无需外购，节约运输成本；厂区位置的土地不占用耕地、军事基地等；工程地质条件很好，地貌相对平整，有利于控制土建工程成本；水文地质条件较好，项目所需的工业用水和生活用水可以得到保证；交通运输的基础设施条件很好，需要建设的连接厂区与规划区道路很短；工业基地内电力供应充足，保障工业生产的需要；项目的建设一方面将获得国家西部开发的方针、政策的指导和鼓励，同时有包头市九原区招商引资的优惠政策；另一方面，有利于推动西部开发工作在内蒙古地区的良好实施。 我厂生产的产品PP管道将可作为化工商品部分提供给附近区域内有相应需求的化工企业，其余产品可通过陆路、航空销往全国各地，甚至出口。 因此，分析认为在此建厂，有利于产业发展、公用辅助、传输物流、环保、安全和管理服务的整合，充分实现各方建设、经营和资产高效化，能为我厂的快速发展提供所需要的必备条件。故我们决定将此丙烯制PP管材的生产分厂建于内蒙古自治区包头市九原区哈林格尔镇新型工业基地，厂址位于神华包头煤制烯烃主厂区东北方向。第三章 PP管材生产设计内容及要求3.1 PP管材的生产发展概况塑料管材是高科技复合而成的化学建材，是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。近年来，化学建材在我国取得了迅猛发展，尤其是新型环保塑料管材的广泛使用，掀起了替代传统建材的革命。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，目前广泛应用于建筑物排水、城镇排水以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军。PP管材是世界上一些发达国家正在大力开发和应用的一种新型化学材料。它输送流体方便，具有重量轻、耐压、强度高、输送液体的摩擦阻力小、耐化学腐蚀性能强、施工安装及维修方便、节省钢材及能源、使用寿命长、减轻工人施工劳动强度、建设投资较低等优点。聚丙烯管材与镀锌管，镀铜管相比具有良好的特性，PP-R管连接可采用热熔或者电热熔管件连接，具有良好的耐热性能，所以更适合用于低造价经济住宅以及旧房改造的冷热水系统等优点。3.1.1 PP管材的生产发展历史、现状和前景PP喷灌管采用的是高效节水灌溉，是对除土渠输水和地表漫灌之外所有输、灌水方式的统称。根据灌溉技术发展的进程，输水方式在土渠的基础上大致经过防渗渠和管道输水两个阶段，输水过程的水利用系数从0.3逐步提高到0.95，灌水方式则在地表漫灌的基础上发展为喷灌、微灌、直至地下滴灌，水的利用系数从0.3逐步提高到0.98。 目前我国水资源十分紧缺，而农业用水浪费极为严重传统的大水漫灌方式使农业成了用水大户，其用水量占全国总用水量的70%以上，而水的有效利用率只有30%40%，仅为发达国家的一半左右，每立方米水的粮食生产能力只有0.85kg，远远低于发达国家每立方米水的粮食生产能2kg以上的水平。改变人们千百年来传统的灌溉习惯，用较少的水获得较高的产出效益，推广高效节水灌溉技术是一项重任，也是缓解我国水资源紧缺的途径之一，更是现代农业发展的必然选择。3.1.2 设计的指导思想及遵循的原则本设计设计配方的原则是根据制品具体的使用要求以及所需性能要求,按照我国已经制定的各类管材标准进行的。贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做到切合实际，技术先进，经济合理，安全适用。严格执行国家和各部委颁发的现行标准和规范。坚持求实和革新精神，维护设计的科学性和客观性。树立不断创新、勇于开拓的进取观念，充分选用国内先进成熟、可靠适宜的工艺技术和设备。最大限度地降低项目的目标成本，节约能源。改善生产条件，节省人力，提高企业的技术水平和经济效益。密切结合企业的实际情况，按照一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化的原则，确定必须引进国外工艺技术及关键设备的范围。认真贯彻执行国家及地方的环境保护、“三废”治理、综合利用、劳动保护、安全卫生、消防方面的法律、法规及其与主体工程建设实施“三同时”的原则。认真贯彻工艺与装备并举的方针，大力加强工艺流程与装备的配套开发、设计。加强经济观点，处理好技术与经济的关系。做设计必须以效益（经济效益、社会效益和环境效益）为中心。设计工作必须加强经济论证，做多方案的技术经济比较，以求得良好的经济效益。3.1.3 生产方法和生产工艺流程本设计PP喷灌管材采用双螺杆挤出机挤出成型的方法进行生产。PP管材生产工艺流程可分为三个过程: 成型料准备过程，包括配方、混合(高速和低速)、过筛或者造粒。 挤出成型过程，将配好的物料在上料器的作用下，由料仓送至挤出机的加料斗中，然后物料由加料斗进入挤出机进行加热、塑化。塑化完全后，塑化料被定量挤出。 定型包装过程，经过冷却定径箱冷却定型，再经过牵引机、切割机，烘干固化后，检验合格即为成品。挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多，变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断而形状的连续型材。目前大多数生产PP管材的企业都是采用螺杆挤出机进行干法塑化工艺连续操作。 螺杆挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。PP管材的挤出机可以用单螺杆挤出机，也可以用双螺杆挤出机。两种挤出机各有各的特点:A. 单螺杆挤出机特点:结构简单，价格低,适合聚合物的塑化挤出，适合颗粒料的挤出加工。对聚合物的剪切降解小，物料在挤出机中停留时间长。操纵容易，工艺控制简单。B.双螺杆挤出机:结构复杂，价格高。具有很好的混炼塑化能力，物料在挤出机中停留时间短，适合粉料加工。产量大，挤出速度快，单位产量耗能低。由于双螺杆挤出机适合粉料加工，它可以直接使用混合好的粉料，减少了造粒的工序。另外，双螺杆挤出机的产量大，挤出速度快，一般可达到24m/min，适合PP塑料型材的大规模生产。所以本次生产采用锥型异向双螺杆挤出机生产PP管材。3.1.4 环境保护工厂目前对环境的绿化的要求越来越严格，因为污染是当下严峻的一大问题。因此在化工厂设计的时候需要特别注意环境的保护。在化工厂的绿化中，其绿地的基本原则如下：1) 绿化应有自己的风格;2) 厂区绿化应充分体现为生产服务和为工人服务;3) 合理布局;4) 增加绿地面积，提高绿地率;5) 可有卫生防护林带、防风林带、防火林带;6) 厂区绿化地中选择多种植物（比如适应性强，具有抗御有害污染物性能、易于管理的品种）设计中借助绿化的合理布局，能起到吸附有害物质、减弱噪声、净化空气、美化工厂、保护环境作用。绿化系数为15%，绿化布置原则如下： 绿化与周围的环境和建、构筑物相协调；与总平面布置、竖向布置和管线综合设计相协调； 结合工厂生产特点，选择适应当地土壤、气候等自然条件的绿化植物； 绿化布置不得妨碍有害气体的扩散； 绿化布置不得影响检修，不得影响消防的扑救作业。3.1.5 设计的依据 化工厂初步设计深度规定HG/T20688-2000； 中华人民共和国环境保护法，中华人民共和国劳动安全法等相关法规； 有关内蒙古自治区包头市九原区的气象，水文，交通，环保等资料； 石油化工企业设计防火规范GB50160-2008 建筑设计防火规范GB50016-2006 化工企业安全卫生设计标准HG20571-1995 工厂企业厂房噪音标准GB2348-1990 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规定GB50058-92 工业企业总平面设计规范GB50187-1993 化工企业总图运输设计规范GB50489-20093.2 生产工艺 3.2.1 初步设计的指导思想贯彻和执行有关方针政策，积极采用合理可靠的先进技术，提高产品质量，增加产量，降低成本。在高温、粉尘、重体力等诸方面，尽量改善操作条件。设计中应留有适当发展余地。在广泛收集国内外有关详尽资料基础上，做出合理可靠的、正确的、先进的设计。3.2.2 工艺设计的基本原则根据设计计划任务书规定的产品品种质量、产量要求进行设计 设计产量应该略超出计划任务书规定的产品产量，也可以略低于计划任务书规定的产品产量（如受设备选型限制条件下），但在实际的工厂设计中，应提出报告，说明原困，在取得上级同意后，可按此继续设计。混料装置、原料加工机械、成型机械等主机的产量，除了参考设备说明书和进行经验公式计算外。还应根据国内同类型主机的生产数据，并参考国内近似规格的主机产量进行标定。在工厂建成后的较短时期内，主机能达到标定的产量，即达到设计要求。同时，标定的主机产量应符合优质、高产、低消耗和设备长期安全运转的要求既要发挥设备生产能力，又不能过分追求强化操作。选择技术先进可靠、经济合理的工艺流程和设备 工厂的工艺流程和主要设备确定以后，整个工厂设计大局已定。工厂建成后，再想改变其工艺流程和主要设备，将是十分困难的。在选择生产工艺流程和设备时，应尽量节省能源，采用国内较成熟的先进经验和技术，对于新技术、新工艺、新设备，必须经过生产实践鉴定合格后，才可在新建厂设计中采用。 设计中引进国外的新技术、新工艺和新设备必须达到预期的技术要求和经济效益，即应格外慎重。工艺流程和设备的选择应进行方案对比，以达到投术先进、经济合理的目的。在进行具体设备选型时，尽量选用结构新、体型小、重量轻、效率高、能耗省且操作可靠、经久耐用、维修方便、供应有保证或能自行加工制造的设备。各种附属设备的型号、规格应尽量统一，以便于生产管理和减少配备件的种类。全面解决工厂生产、厂外运输和各种储备的关系由于管材工厂的生产是长期连续不断的，而机械设备常需进行检修，同时，厂外运输又是间歇的，且受各种条件的制约，团此，各种物料都应有适当的储备。各种堆场、储库的容量，应满足各种物料储存期的要求，储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。但储存期也不应太长，以免增加基建工程童及工厂生产时的流动资金。 注意、考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地工厂从设计到建成投产往往要几年时间，而生产技术却在不断地发展，因此，设备的生产能力应能切实满足生产要求并留有余地。例如，各车间主机对熔窑应有一定的储备能力，各种附属设备对其主机应有一定的储备能力。考虑工厂扩建的原则是：既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影晌原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积和投资。合理考虑机械化、自动化装备水平机械化水平应与工厂规模和装备水平相适应，其中主要是研究经济效果。连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化；高温、粉尘浓度高的操作环节、重大设备的检修、起重，以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。我国工厂生产过程的自动化有自己的特点，目前不强调高度全盘自动化，而是注重讲求实效的局部自动化。如保证挤出机连续生产的自动化；调节频繁、非人力所能的环节的自动化等。注意保护环境、减少和避兔环境污染贯彻执行国家环境保护、工业卫生等方面的规定，采取积极措施，减少和避免环境污染，以保证职工身体健康和延长设备使用寿命。方便施工、安装，方便生产、维修 工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、尽置简单化，力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其他专业对布置的要求。3.2.3 工艺设计的程序工艺设计先从工艺设计计算开始，从全厂总工艺计算着手，确定各项工艺的技术经济指标，列出全厂各种产品的产量，每天平均和最大化料量，以及各种消耗量。再进行配料计算，列出各种原料的日和年需要量。然后进行主机平衡计算，从而确定各种物料、燃料、材料的储存量，储库的主要规格尺寸。最后才能初步考虑各个车间轮廓尺寸，绘制生产车间总平面轮廓图，初步解决各生产车间的平面位置关系，为进行分车间设计做好准备。分车间设计时，先从车间内部的设备选型计算着手，通过计算选定设备，然后进行车间布置设计，绘制车间工艺布置图。采取这样的步骤，对于避免设计工作的返工是很有必要的。必须指出：工艺设计计算与工艺布置问题，是不能截然分开的，特别是进行主机平衡计算时，必须考虑到所选用的主机在工艺流程上和设计布置上的问题，以免在设计布置时出现困难。所有的工艺计算，都是以挤出车间生产能力为基础的。挤出车间生产能力基本上决定了工厂的生产能力。全厂生产车间总平面轮廓图，主要表示各车间的相互位置，水平位置间距必须考虑立面布置的要求，例如混料装置到挤出车间料仓，应在斜胶带输送机上倾角度适宜的情况下，确定混料装置与挤出车间的间距及标高关系，这是工艺专业必须向总图专业提出的资料，这是总图专业进行工厂总平面布置设计的主要依据。3.3 PP喷灌管原料及配方设计2.3.1主要原料聚丙烯项目中所涉及到的主要原料丙烯来源于神华包头煤化工有限公司,其包头煤制烯烃项目是世界首套、全球最大煤制烯烃商业示范工程，年产甲醇180万吨，乙烯和丙烯各30万吨。聚丙烯简称PP，一种热塑性树脂。无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。根据分子结构的不同，有无规聚丙烯、等规聚丙烯和间规聚丙烯三种。工业生产的等规聚丙烯为无色、无臭、无味的固体。韧性和耐化学腐蚀性都很好。聚丙烯在建筑排水中的应用也相当广泛，聚丙烯管材与镀锌管，镀铜管相比具有良好的特性，PP-R管连接可采用热熔或者电热熔管件连接，具有良好的耐热性能，所以更适合用于低造价经济住宅以及旧房改造的冷热水系统。3.3.2 配方设计本设计所用原料的化学成分参照表2如下所示： 原料 配比 聚丙烯（MFR=0.51g/10min 粉状） 100（份数） LDPE(MFR=1g/10min 挤出级) 15（份数） 高式顺丁胶 15（份数） UV-327 0.3（份数） 抗氧化 1246 0.3（份数） 高色素炭黑 0.30.5（份数） 苯甲酸钠 0.5（份数） 表2 原料与配比3.3.3 生产工艺的设计1、 生产方法和生产系统的选择与确定 对有多种方案的生产系统、工序（如混料装置的选型、挤出机头选型、定型装置的选择、冷却水槽的选型、牵引装置选型、切割装置选型以及堆放装置等）均要进行方案比较、论证、确定最适合的方案。 对重点设备如混料装置、挤出机、定型装置、冷却水槽、牵引装置、切割装置等进行选择并论证其合理性。 阐述在本生产工艺流程中对产品质量的保证情况 阐述回收利用生产过程中产生的废料、废渣、改善工人劳动条件，防止厂区内外环境污染情况。(具体请见厂区总布置图)阐述综合利用资源和节约电能、热能等情况2、 工艺流程的确定 PP塑料管材的生产，一般包括配料、预混料、挤出、成型、冷却、牵引、切割、扩口等工艺过程。把成型PP塑料管原料按配方要求分别计量，然后分别用高速热棍机低速冷混机掺混在一起搅拌均匀，过筛后投入到双螺杆挤出机内，原料塑化呈熔融态，从成型模具中挤出成型管坯，再将管状由定径机定径，以达到工艺要求的PP管直径和厚度，经水冷箱定型后切割成所需长度，即得挤出成型PP管。下图9为生产PP喷灌管的生产流程图。 切割牵引冷却挤出高速混炼计量上料聚丙烯喷灌管生产流程：包装 计量 助剂料仓图9 PP喷灌管生产流程图 10 喷灌管生产线3、 加工条件双螺杆挤出机温度：表 3 双螺杆挤出机温度各个工段温度范围/加料段150160熔融段180190混炼段200210计量段200220机头190200口模205210 相关性能：屈服拉伸强度（18）28.03MPa；弯曲强度（18）40.57MPa；缺口冲击强度（20）11.2kJ/m2；破坏压力（20）（按平均壁厚）23MPa；（按起爆点壁厚）26MPa；脆化温度：-510。定型采用套式冷却定径，牵引采用无级调速，调速范围为0.33至2m/min。直径有6mm,12mm,16mm。成品的长度为5m。4、物料输送方式 本设计中车间面积比较大，原料种类比较多，在生产的过程中为了提高工作效率，方便原料和成品的运输，在车间里根据实际情况采用不同的物料运输方式，例如，弹簧上料和电瓶车输送等。5、生产班制的确定PP管材工厂属连续生产企业，各工序生产班制如表4所示：生产工序名称年工作日日工作班数班工作时数备注原料库340128考虑机械平均每年停产检修25天原料配料340128挤出成型34038产品检验包装34038成品库340128行政及技术管理部门34018表4 生产班制的确定3.4工艺计算 3.4.1 物料平衡计算物料计算是指确定生产过程中各物料比例及物料转变定量关系的过程。物料计算表明设计工作由定性设计阶段进入了定量设计阶段。物料衡算应根据任务书所要求的成品量，考虑到各加工过程的成品率，配料比等推算出各工序的加工量及各种原料的用量。 选定计算基准 年工作日的确定（1） 年工作日 ： 365-10（法定节假日）=355天=8520小时（2） 设备大修 ： 25天/年=600小时/年（3） 特殊情况停机：15天/年=360小时（4） 机器清理： 3次/年 ；1次6天 ； 8小时/天（5） 实际开机时间：297天=7128小时（6） 设备利用系数：K=实际开车时间/年工作时间 K =7128/8520=0.84 物料衡算一 挤出成型造粒工段物料衡算 造粒工序 表5挤出造粒工段物料损耗率造粒工序：筛选输送挤出造粒 自然 扫地 自然 扫地损耗率（%） 0.2 0.3 0.2 0.3合计值（%） 0.5 0.5 总损率（%）1.0a.挤管工段： 挤出工序 表6挤出造管工段物料损耗率挤管工段自然损耗扫地 下脚料1次成品 合计值（%） 0.1 0.4 5.5 94 总损率（%）6.0 公式：进入本工段的物料量=出料量/（1-本工段的损耗量） 单位：吨/年 产量2500吨b.造粒工段： 半成品：2500/（1-6%）=2659.5745吨 挤出造粒: 2659.5745/(1-0.5%)=2672.9392吨 筛选输送: 2672.9392/(1-0.5%)=2686.3711吨c.挤管工段： 半成品物料: 2659.5745吨 自然损耗: 2659.57450.1%=2.6596吨 扫地料: 2659.57450.4%=10.6383吨 下脚料: 2659.57455.5%=146.2766吨 表7 挤出造粒阶段物料表工序 物料回收 小计 筛选输送2686.37112686.3711 挤出造粒2672.93922672.9392二、 粉料中各组分需要量根据物料衡算，计算出实际每年需要量和每小时需要量。每年需要的混合粉料为2686.4吨.如表8： 表8 粉料中各组分需要量原料份数百分率吨消耗/千克年需/吨天需/吨小时需/千克聚丙烯10085.88582304.97.76323.3碳酸钙108.6862310.7832.5色母粒54.343115.50.3916.25氧化聚乙烯蜡0.50.4410.750.0361.5硬脂酸0.50.4410.750.0361.5钛酸酯0.50.4410.750.0361.5 物料衡算流程图2659.6吨/年造粒工段挤出成型工段2500吨/年制品。表9 混合工段物料平衡表工序输入（T）输出（T）物料回收小计物料损失小计筛选输送挤出造粒半成品2686.372672.942672.9413.372686.372672.942659.572672.942659.572659.5713.4313.372686.372672.942659.57合计2659.573.5设备选型3.5.1 设备选型的原则 设备选型就是从多种可以满足相同需要的不同型号、规格的设备中，经过技术经济的分析评价，选择最佳方案以作出购买决策。设备选型应遵循的原则如下： 生产上适用所选购的设备应与本企业扩大生产规模或开发新产品等需求相适应。 技术上先进在满足生产需要的前提下，要求其性能指标保持先进水平，以利提高产品质量和延长其技术寿命。 经济上合理即要求设备价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且回收期较短。 设备选型首先应考虑的是生产上适用，只有生产上适用的设备才能发挥其投资效果；其次是技术上先进，技术上先进必须以生产适用为前提，以获得最大经济效益为目的；最后，把生产上适用、技术上先进与经济上合理统一起来。3.5.2 设备选择应当考虑的问题A.设备的可靠性 可靠性是保持和提高设备生产率的前提条件。人们投资购置设备都希望设备能无故障地工作，以期达到预期的目的，这就是设备可靠性的概念。可靠性在很大程度上撒于设备的设计与制造。因此，在进行设备选型时必须考虑设备的设计制造质量。选择设备可靠性时要求使其主要零部件平均故障间隔期越长越好，具体的可以从设备设计选择的安全系数、冗余性设计、环境设计、元器件稳定性设计、安全性设计和人一机因素等方面进行分析。随着产品的不断更新对设备的可靠性要求也不断提高，设备的设计制造商应提供产品设计的可靠性指标，方便用户选择设备。B.设备的维修性同样，人们希望投资购置的设备一旦发生故障后能方便地进行维修，即设备的维修性要好。选择设备时，对设备的维修性可从以下几方面衡量。设备的技术图纸、资料齐全。便于维修人员了解设备结构，易于拆装、检查。结构设计合理。设备结构的总体布局应符合可达性原则，各零部件和结构应易于接近，便于检查与维修。结构的简单性。在符合使用要求的前提下，设备的结构应力求简单，需维修的零部件数量越小越好，拆卸较容易，并能迅速更换易损件。标准化、组合化原则。设备尽可能采用标准零部件和元器件，容易被拆成几个独立的部件、装置和组件，并且不需要特殊手段即可装配成整机。结构先进。设备尽量采用参数自动调整、磨损自动补偿和预防措施自动化原理来设计。状态监测与故障诊断能力。可以利用设备上的仪器、仪表、传感器和配套仪器来检测设备有关部位的温度、压力、电压、电流、振动频率、消耗功率、效率、自动检测成品及设备输出参数动态等，以判断设备的技术状态和故障部位。今后，高效、精密、复杂设备中具有诊断能力的将会越来越多，故障诊断能力将成为设备设计的重要内容之一，检测和诊断软件也成为设备必不可少的一部分。提供特殊工具和仪器、适量的备件或有方便的供应渠道。此外，要有良好的售后服务质量，维修技术要求尽量符合设备所在区域情况。3.5.2 主要设备的选取根据上述原则对主要设备混合机、 挤出造粒机、挤出机及辅机、牵引装置、自动配料秤等进行选型，并论述选型依据。 表 10 设备型号以及参数管材机组型号 SJG-Z65x30-63生产管材范围 /mm 6- 16螺杆直径 /mm 25螺杆长径比（ L/D ） 30 ： 1螺杆转速 /r.min-1 080生产能力 /kg.h-1 30120牵引速度 /m.min-1 0.332切割形式 刀片无屑切割机组总功率 /kw 80定径水槽长度5m A.螺杆挤出机挤出机螺杆的设计都有三个区段：加料段(送料段)、熔化段(压缩段)、计量段(均化段)。挤出机螺杆的三个区段(即三段)相对应的组成了三个功能区：固体输送、物料塑化、熔体输送。要使挤出机的这三个功能区达到最佳工作状态，也即使三个功能区与螺杆的三个功能区段相吻合，必须选择适当的配方、适当的料筒温度与螺杆温度及适当的螺杆转速。如果工艺条件选择不适当，就会破坏三个功能区的分布，造成产量降低或塑化不良。下图为双螺杆挤出机主要零部件组装：图 11 双螺杆挤出机主要零部件组装位置1连接法兰；2分流板；3机筒；4电阻加热；5双螺杆；6螺旋加料装置；7料斗；8螺杆轴承；9齿轮减速箱；10传送带；11电动机；12机