年产量2万吨硬质pvc挤出生产工艺设计ppt课件

作者：原来如此 题目：年产量2万吨硬质PCV管材车间工艺 设计 特点 聚氯乙烯管材与使用钢铁和其它金属管相比有许多优 越性,聚氯乙烯产品消耗能源最少,生产成本最低;聚氯 乙烯材料密度小,一般在1.3左右;聚氯乙烯管材还具有极 好的耐腐蚀性,在空气中暴露使用寿命可达50年,埋在地 下可长期使用。电绝缘性能好，其体积电阻约为110 310 n.cm，击穿电压达2328 Kv/mm。摩擦阻力 小。管内流体速度比钢管高30左右，且结垢少，不生 锈，长期运输水和其他流体，流率和流量均能保持不 变；而铁管会生锈、结垢，使用数年后管内流率和流 量均要减少。导热系数小，耐候性较好，隔热性能 好。着色方便,不需油漆,且容易制成各种标识颜色的 管材，生产中能耗低，仅为铸铁管的18.3 。 目录 第一章：概述 第二章：原料及配方的选择 第三章： U-PVC管生产车间工艺计算 第四章： 工艺计算及设备的选择 第五章： 工厂及车间的布局以及经济核算 第一章 概述 聚氯乙稀塑料的英文缩写是PVC（polyvinyl chloride）。这是一类使人 欢喜同时又让人忧的塑料制品，其实是PVC塑料一种乙烯基的悬浮聚 合物质。聚氯乙稀的原料来源十分丰富，我们可以从石油、石灰 石、焦炭、食盐以及天然气中得到；此外又因为它的制造工艺比较 成熟、价格相对低廉、用途也十分广泛，现在已经跃居世界上第二 大通用树脂，仅次于聚乙烯树脂，总产量占世界合成树脂的29%。 硬质聚氯乙烯管的简称为U-PVC引水管，它是以氯乙烯单体经过聚合 反应得到的无定型热塑性PVC树脂为原料与各种添加剂剂（稳定剂、 润滑剂、阻燃剂、增强剂、填充剂等）加热后，在挤出机中通过不 同的压力、温度等加工工艺条件下形成不同规格、尺寸的U-PVC管 材。因其化学性质稳定、耐磨性好而广泛应用于建筑工程以及日常 引水设施等各个方面，越来越受到人们的重视。由于它不仅质轻、 光洁、美观，而且水阻小、组配灵活、安装的时候省时省力，所以 很受设计和施工单位以及用户的青睐。所以使用U-PVC引水管代替传 统的铸铁引水管，它正在以不可逆转的趋势，在国内普及开来。现 今包括自来水的输送和生活污水的排放以及建筑电线等所用管材大 部分是采用硬质聚氯乙烯管来代替传统的铸铁管材。 U-PVC管在国内的发展已经取得了相当大成绩，但是总的来说仍然处 于发展的初期阶段。本文中主要介绍了运用挤出成型生产工艺生产 年产量2万吨的硬质PVC管材的配方以及设备的选择，以及工厂车间 的布局和经济核算等相关问题。 1.1.1 PVC的行业现状及发展前景 近来十几年我国的塑料管业正在以令全世界人惊奇的速度高速蓬勃 发展。我国塑料管的总产量从90年代不到20万吨/年的产量增长到 2000年近80万吨/年的高峰，在上世纪的最后十年内增长高达300%。 踏入新世纪21世纪以后又不断地高速增长，尽管基数在增加，但年 增长率仍然非常高。2007年我国各种塑料管的总产量超过了300万 吨。从2000年开始，我国在世界各国塑料管产业排位中已是第2位。 表1-1 七个国家近年塑料管产量比较 国家 美国意大 利 德国英国西班 牙 日本中国 年产 量 44444.84230.830.861.8332 表1-2 2000-2007 我国塑料管行业产量和增长情况 单位：万吨 年 份 20002001200220032004200520062007 总产量78.6121.4136.9163.8190.7236.7288.1331.8 年增长% 54.412.819.616.424.121.715.2 市场市场市场 建筑业是聚氯乙烯管材的最大市场,管材分为； 两类,一种是耐压管,另一种是无压管。耐压管主 要用于自来水管、建筑热水供水管、公用工程 供水管(一般采用100mm900mm直径的管材);无 压管大量用于室内下水管和雨水系统管。公用 工程排污管(一般采用直径400mm1.2m的大口 径管材)。此外,建筑用串线管和地下电缆护管是 聚氯乙烯管材应用的一个市场,现已在我国普遍 采用,并具有进一步发展的巨大潜力。 表1-1、1-2、1-3显示出我国塑料 管的总产量在逐年增长，应用 领域也是日益广泛，从而证实 了我国对塑料管需求在日益激 增，特别地，对PVC管的需求变 得更加突出明显。 1.1.2 聚氯乙烯管材的特点 聚氯乙烯管材与钢、铁、混凝土、陶瓷管相比起来， 具有如下优点：质量轻，U-PVC管的相对密度是1.43 ，仅是相同尺寸钢质量的1/6，1 t塑料管大约可代替13 t 铸铁管，运输安装相对容易。耐腐蚀性能强。电 绝缘性能好，其体积电阻约为110 310 n.cm，击穿 电压达2328 Kv/mm。摩擦阻力小。管道内流体的速 度比钢管高出30左右，而且结垢比较少，不生锈，长 期运输水以及其他流体，流率及流量都能保持不变； 但是铁管会生锈、结垢，多年后管内的流率和流量都 会减小。导热系数小，且耐候性较强，隔热性能很 好。着色十分方便,不需要油漆,而且易制成不同标识 颜色管材，在生产中能耗相对低，仅是铸铁管的18.3 。 1.1.3 U-PVC管材生产工艺路线的选择 挤出生产成型又可以称挤出模塑或者挤塑、挤压。挤出 工艺在热塑性塑料加工领域中，是一种变化多、用途广 ，在塑料加工中占有很大比例的加工方法，由挤出制成 的的产品大部分是横截面一定的连续材料，U-PVC管是以 热塑性树脂PVC为原料并添加各种添加剂制成横截面一定 的连续材料，故U-PVC管采用挤出成型生产工艺。 挤出机又可以分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，U-PVC 可以采用单干螺旋挤出机也可以采用双螺杆挤出机进行 成型生产。单螺杆挤出机：a.结构简单，且价格低。b.适 合聚合物塑化挤出，适合颗粒料挤出加工。对聚合物剪 切降解小，但是物料在挤出机停留时间稍长。c操纵容 易，工艺控制相对简单。双螺杆挤出机：a.结构复杂，但 价格高。b.有很好的混炼塑化能力，且物料在挤出机停留 时间 耐腐蚀性能好 输水管道摩擦阻力小 电绝缘性好 着色性能好 适合粉料的加工。c产量大，挤出的速度快，单位产量 耗能相对低。但使用单螺杆挤出机生产的PVC管材企业， 干混料不能够直接的使用，必须经过混炼塑化加工成粒料 后才能进行生产。而双螺杆挤出机比较适合粉料加工，它 可以使用混合好的PVC料，减少了造粒工序，但是多了废 料磨粉工序。此外，由于双螺杆挤出机产量大，挤出速度 比较快，可达到24米/分钟，它适合PVC塑料型材大规模 的生产。而单螺杆挤出机只用作小型辅助型材的生产，挤 出速度为12米/分钟，而且国产双螺杆挤出机的质量已达 到进口双螺杆挤出机的水平，价格比较低，仅为进口机的 1/31/511。所以近些年，随着U-PVC制品产量增加，直接 使用干混料进行PVC制品的加工日益增多，双螺杆挤出机 的型号也是日渐增多。但是本设计中采用PVC颗粒料作为 原材料，年产量相对来说比较少，综合车间、生产工艺的 复杂程度以及经济的最优化等各方面的问题，本设计项目 拟采用单螺杆螺杆挤出机进行U-PVC管材的生产。 第2章 原料及配方的选择 2.1 原料的选择 2.1.1 主要原材料PVC 2.1.2 多种添加剂 2.2 U-PVC配方的选择 2.2.1 配方的比较与选择 2.1.1 主要原材料的选择 U-PVC主要原料是采用悬浮聚合法得到的聚氯乙烯树脂。 据国家标准GBT5761-93中悬浮法通用型聚氯 乙烯树脂检验标准的相关规定，悬浮法PVC可以分为PVC-SG l到PVC-SG8八种不同树脂。如下表： 型号 聚合温度 / 粘数/（ ml/g） K值聚合度参考用途 SG-148.2154144777518001650高级电绝缘材料 SG-250.5143136747316501500电绝缘材料，一般软制品 SG-353.0135127727115001350电绝缘材料，农膜，塑料鞋 SG-456.5126119706912501150薄膜，人造革，高强度硬管 SG-558.0118107686611001000透明制品，硬管，型材 SG-661.8106966463950850唱片，透明片，硬板，焊条 SG-765.595876260850750吹塑瓶，管件 SG-868.586725954700650过氯乙烯树脂 2.1.2多种添加剂 采用锥型异向双螺杆挤出机生产U-PVC管材，除了SG-5 树脂外需要添加阻燃剂、填充剂、热稳定剂、润滑 剂、改良剂、增韧剂、发泡剂、着色剂等。 不同的添加剂在U-PVC管材中起到不同的作用。 2.2.1 配方的对比与选择 表2-2 有机锡体系PVC-U管材配方 组分 配方1配方2组分配方1配方2 PVC S-65100100钛白粉1.51.0 有机锡稳定 剂 0.2 0.4 0.2 0.4 石蜡1.2 硬脂酸钙0.5 0.8 0.8ACR(加工改良剂)0.40.8 聚乙烯蜡0.3 0.6 ACR(抗冲击改性 剂) 1.52.0 微晶蜡0.6 1.0 C0.005 碳酸钙10121030 表2-3 铅盐体系PVC-U管材配方 表2-4 本设计配方 PVC树脂 100硬脂酸钡1.2 CPE树脂4石蜡0.4 3PbO.PbSO44PE蜡0.2 硬脂酸铅2轻质碳酸钙40 经过比较，在本设计中采用 如下配 第3章 U-PVC管生产车间工艺计算 3.1物料衡算 3.1.1原始数据计算 3.1.2 生产能力计算 3.2物料的计算及消耗计算 3.1.1原始数据计算 （一）聚合生产能力 20000年U-PVC管材； （二）年生产小时数 7200小时； （三）PVC管材的合格率 98% （四）产品的规格 160 mm（内径）； （五）物料的损耗系数 表3-1 物料的损耗系数 工序配料段 高速混 合段 挤出成 型段 成型后处理段 损耗率0.2%0.3%0.2%0.2% 3.1.2 生产能力计算 3.2物料的计算及消耗计算 表3-2 日生产物料衡算 工序输入输出 物料物料损耗小计 配料686436850613768643 混合685066830020668506 成型683006816313768300 后处理681636802713668163 日输入输出物料6864368027总耗616 表3-3 主要原料的消耗量 序号 原料名称规格单耗量年消耗用途 1PVC树脂SG50.66713565主要原料 2CPE树脂H1350.0267542.6填充剂 33PbO.PbS O4 AR/工业0.0267542.6热稳定剂 4硬脂酸铅99%0.0133271.3稳定剂 5硬脂酸钡99%0.008162.78稳定剂 6石蜡58#半精 炼 0.00361.224润滑剂 7PE蜡20kg/包0.00120.408润滑剂 8轻质碳酸 钙 800目0.2665426.1填充剂 第4章生产设备的选择 4.1生产设备 4.1.1 单螺杆挤出机的选择 4.1.2 高速混合机的选择 4.2 其他设备的选择 4.1.1 单螺杆挤出机的选择 U-PVC管的生产采用挤出生产工艺，本设计拟采用单螺 杆挤出机进行生产。由第三章的计算可知： 查山东塑料橡胶机械总厂所生产的单螺杆挤出机， 选取型号为SJ-150B的单螺杆挤出机，其基本参数如表4-1： 表4-1 挤出机参数 产品型号 长径比螺杆转速 （r/min） 生产能力 （kg/h） 总功率（kw） SJ-150B20:14240075 4.1.2 高速混合机的选择 高速混合机主要用于不同比例的干性或湿性粉状物或 粒料进行均匀混合，并且在整个混合过程中不会产生 物料熔解、挥发或者变质。它适用于化工、食品、等 工业部门的小批量混合各种不同的主辅材料，但是它 不适合于混合半固体、液体以及粘度过大的物料 。 通过查表可得PVC与配料的表观密度为1.5kg/L. 由第三章计算结果： 设每批进入高速混合机的物料混合周期为1小时 查张家港宏基机械有限公司生产的高速混合机相关资料，选取型号为 SHR800A的高速混合机，其有效容积为600L。具体参数如表4-2 表4-2 SHR800A型高速混合机的参数 参数/型号 总容积有效容积 电机功率主轴功率（rpm ） SHR800A80060060/90370/740 4.2 其他设备的选择 本设计U-PVC管材的直径为168mm ,壁厚4mm 查阅相关资料，有青岛福润德塑料挤出技术有限公司生产的 FPVCG-250牵引机，管材直径范围为90250mm，生产速 度大致为13.6m/min，外形尺寸为41.61.5m。此型号的 机器能够满足要求，顾选择该机器作为本设计中U-PVC生产 线的牵引机。 除此之外，生产线上还需要配备相应的破碎机，用来将 不合格的产品进行破碎后再次回收利用。 因为产品合格率为98%，算得日废品回收的量为1333.3kg，选取 一台磨粉机就能满足生产要求， 查阅张家港市昌元橡塑机械厂相关资料，选取SWP400型号的破碎机，其参数如表4-4所示： 表4-4 SWP400型号粉碎机的参数 型号 旋转 刀轴 直径 （mm ） 破碎 量（ kg/h） 进料口 尺寸（ mm） 功率 (kw) 重量（ kg) 外形尺寸 LWH (m) SWP 400 400200- 400 40025 0 116601.30.91.7 查阅塑料磨粉机专业生产公司资料，选取JWP-550型号的磨粉机，基本参数如表4-3： 表4-3 JWP-550型号磨粉机参数 型号 主机 功率 (kw) 风 机 功 率 (kw ) 电压 (V) 总功 率 (kw) 刀盘 直径 (mm) 进料 直径 (mm ) 出料 细度 (目 ） 产量（ kg/h) 外形尺 寸 LWH (m) JWP- 550 375.5380V 50H Z 42.5550640- 120 200- 380 2.523 因为产品合格率为98%，废品回收的量只有1333.3kg，所以选取一 台破碎机就能满足生产要求， 有上述两台机器相比较，选择由张家港市橡胶机械厂生产的 SWP400型号破碎机较好。 此外还需要切割机，运输机等各种相应的机器。 第5章 工厂布局与经济核算 5.1工厂与车间的布局 5.1.1工厂布局 5.1.2车间布局 5.2 经济核算 5.2.1概算编制原则 5.2.2概算的编制和修正 5.1.1工厂布局 工厂布局包括工厂的选址和工厂内部的结构布局。 工厂的选址要考虑环境、原材料、市场、交通等多方 面因素。要做到对环境无污染，原材料廉价易得方便 运输，产品有良好的销售市场。 工厂内部应该分生活区与工作区两个部分，生活区包 括男女生宿舍以及餐厅，停车场，操场，篮球场，澡 堂，超市等。工作区主要有生产车间，仓库，原料库 ，行政办公楼等。 具体结构布局见图5（工厂布局图）。 5.2.1概算编制原则 概算是以初步设计文件、文字说明几图纸进行编制，起编制 的原则为： 1、必须遵照党的方针政策和有关规定，坚持实事求实、调 查研究的工作方法。 2、批准的概算是国家控制基建项目投资和考核建设成本， 控制施工预算的依据。 3、设计阶段编制概算和施工阶段编制预算以及建成后进行 决算。 4、要做到总概算批准后不得任意突破，如有突破需按有关 檔审批。 5、一个项目有及格单位共同设计。 6、逐步做到设计人员编制单位元工程概算，概算专业人员 负责提供编制概算的基本资料，汇编综合概算和总概算，做 好投资分析。 5.2.2概算的编制和修正 1、概算的编制 工艺概算是确定某一工程项目的工艺设备及安装工程的费用 的相关文件。 内容包括：设备购置费用、机器备件费用、生产用工具费、 车间内运输机械费用及工艺管道费等。 设备购置费是指一切需要安装与不需要安装的工艺设备购置 费用。计算是必须按设备清单逐项计算，以免漏掉。 设备购置费用=设备原价+设备运输费用 （1）定型设备按照国家相关规定的现行产品价格。 （2）非标准设备或为定型新产品，是设备价格中最复杂的 部分，没有现行价格可查，只能按各主管部门的定价办法计 算。 （3）进口设备按外贸部门核定价格计算。 （4） 设备运杂费 设备由制造厂运至施工工地仓库所需要的费用。 （5）设备购置费 设备原价与运杂费之和。 （6） 设备安的装费 设备安装费包括各种需要安装机器设备的装 配、装置工程和设备相连的工作台。 2、辅助生产设备费用 （1） 机器备件的费用 指备用的易损部件的费用，在国内比较多，为了简化起见，可按 设备备件费用计算。 （2） 生产工具的费用 主要指的是车间、实验室、维修以及保养的特种工具。一般按占 设备原价的0.5%到1%来计算。 （3） 车间内运输设备的费用 指车间内各种机运车辆或者运输设备的相关费用。 （4） 试验仪器的费用 按仪器清单查阅仪器价格，汇总之后再加上运杂费，就得出试验 仪器的费用，这部分内容一定要逐项的填写在设备和安装工程概算 表中。 在上述各项计算完之后，要将各项数值填写在综