硬PVC管材生产车间工艺设计

1、百度文库让每个人平等地提升自我硬PVC管材生产车间工艺设计聚氯乙烯管材的特点1PVC管材行业的现状和应用前景1国内外主要工艺路线的比较和选择3原料的选择和生产配方的比较3PVC管材主要原料PVC树脂选择4PVC-U管材生产配方4生产工艺流程概述5产品质量指标6生产能力计算7物料衡算7第三章设备选型和台数计算9高速混合机的计算9螺杆挤出机计算9挤出管辅机计算10其他设备10原料消耗计算11第四章各种工艺参数13设备一览表154第一章概述PVC是聚氯乙稀(polyvinyl chloride)塑料的英文缩写。这种让人欢喜让人 忧的塑料制品其实是一种乙烯基的聚合物质。聚氯乙稀具有原料丰富(石油、石

2、灰石、焦炭、食盐和天然气)、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点, 现已成为世界上仅次于聚乙烯树脂的第二大通用树脂，占世界合成树脂总消费量 的29%。硬质聚氯乙烯排水管简称PVC-U排水管，作为一种新型的建筑材料， 越来越受到人们的重视和关注。它质轻、光洁、美观、水阻小、组配灵活、安装 省时省力，很受设计、施工单位及用户青睐。所以使用PVC-U排水管代替传统 的铸铁排水管，正以不可逆转之势，在全国很快普及开来。目前自来水输送、生 活污水排放、建筑电线等所用的管大部分是采用硬质聚氯乙烯管。聚氯乙烯管材的特点与钢、铁、混凝土、陶瓷管相比，聚氯乙烯管材具有如下优点：重量轻, 硬质聚氯乙烯管的相

3、对密度为,仅为同尺寸钢重量的1/6,1 t塑料管可代替10 13 t铸铁管，运输安装容易。耐腐蚀性能好。电绝缘性能好，其体积电阻 约为1X103X10 ,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。PVC管材行业的现状和应用前景近十几年来中国的塑料管业以令世人惊奇的速度蓬勃发展。中国塑料管产量 从90年的不到20万吨增长到20

4、00年近80万吨，在上世纪的最后十年内增长 高达300%。进入新世纪后继续高速增长，虽然基数在增加，年增长率仍然很高。 2007年我国塑料管的总产量已经超过300万吨。2000年起，中国在全世界各 国塑料管产量的排位中已是第2位。表一七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44442332表二2000-2007中国塑料管道行业产量及增长情况单位：万吨年份20002001200220032004200520062007总产量年增长表三 2007年中国各种塑料管在各个市场领域的分布单位：万吨分类室外 给水 WOB建筑 给水 WIB建筑 排水 DIB埋地 排水 DOB燃气

5、 用管 GAS护套 管 CDT农业 用管 AGC工业 用管 IDT总计总量8340465310532225332比例25%16%3%16%100%PE30121025105114PVC42544-25115PP3221-313GRP8-5-821其他-1-45表一、二、三显示出我国塑料管产量逐年增长，应用领域日益广泛，从而 反映了我国对塑料管的需求日益激增，特别是对PVC管材的需求显得更加突出。在政府的鼓励和支持下，通过市场竞争的推动，得益于经济大发展的环境， 我国塑料管的产业化发展取得巨大进步。近年已经出现一批规模化、配套化、跨 地区生产和经营的企业集团，年销售额达到数亿至数十亿。如已经获得

6、中国名 牌'称号的联塑'、金德'、伟星'、'亚通'等企业，以及亚大塑料制 品有限公司，'河北宝硕管材有限公司等领先企业。估计现在我国领先的近20 家企业的年销售额合计超过100亿，大约占到全国塑料管总销售额的三份之一。我国塑料管产业结构和布局的进步是保证我国塑料管今后能够持续发展的 重要基础。国际上发达国家的塑料管业都是由少数领先企业占市场主体的，例如: 根据AMI资料，欧洲热塑性塑料管业2005年有550个生产厂，其中三份之一 属于领先的50个企业集团，最领先的三家企业集团的年产量是：Wavin 40万吨, Alphacan超过20万吨

7、，Pipelife超过20万吨。表四 国内2001 2007年PVC管道的产量生产厂家产量生产厂家产量川路塑胶16万吨上海公元4万联塑科技3心福建亚通4万吨华亚塑胶10万吨湖北凯乐4万吨河北宝硕8万吨广东顾地3万吨国风集团8万吨沈阳久利3万吨中材管道万吨国通高新万吨成都康乐公司5万天津盛象1万浙江永高万吨内外主要工艺路线的比较和选择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面形状的连续型材。目前大多数

8、生产PVC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。螺杆挤出机乂可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。PVC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。单螺杆挤 出机特点：a.结构简单，价格低。b.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，但物料在挤出机中停留时间长。c.操纵容易， 工艺控制简单。双螺杆挤出机：a.结构复杂，价格高。b.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。c.产量大，挤出速度快，单 位产量耗能低。但是使用单螺杆挤出机生产PVC管材的企业，干混料不能直接使 用，还必须经过混炼塑化

9、加工成粒料的工序才能进行生产。而双螺杆挤出机适合 粉料加工，它可以直接使用混合好的PVC料，减少了造粒的工序，但多了废料的 磨粉工序。另外，由于双螺杆挤出机的产量大，挤出速度快，一般可达到24 米/分钟，适合PVC塑料型材的大规模生产。而单螺杆挤出机一般只用作小型辅助 型材生产，挤出速度仅为12米/分钟，而且目前国产双螺杆挤出机的质量已基 本达到进口双螺杆挤出机的水平，价格仅为进口机的1/31/5。所以近年来，随 着硬PVC制品产量的增加，直接使用干混料加工PV制品的双螺杆挤出机应用越来 越广，双螺杆挤出机的型号日渐增多，对双螺杆挤出理论的研究也日渐深入。 综上所述，本项目采用锥型异向双螺杆挤

10、出机生产PVC管材。原料的选择和生产配方的比较PVC管材主要原料PVC树脂选择生产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/T5761-93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-SG1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。表五我国悬浮法聚氯乙烯树脂的型号及相关参数型号聚合温度 rc粘数/ (ml/g)K值聚合度参考用途SG-11541650高级电绝缘材料SG-2143136747316501500电绝缘材料，一般软制品SG-313512772711

11、5001350电绝缘材料，农膜，塑料鞋SG-4126-11970 6912501150薄膜，人造革，高强度硬管SG-5118-10768 6611001000透明制品，硬管，型材SG-6106966463950850唱片，透明片，硬板，焊条SG-7958762 60850-750吹塑瓶，透明片，管件SG-886735955750650过氯乙烯树脂具体选择时，做软制品时，一般使用PVC-SGI、PVC-SG2. PVC-SG3型，需要 加人大量增塑剂。例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂，加入5080份的增塑剂。而 加工硬制品时.，一般不加或很少量加入增塑剂，所以用PVC-SG4> VC-SG5

12、. PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管使用SG4树脂 塑料门窗型材使用 SG5树脂，硬质透明片使用SG6树脂、硬质发泡型材使用SG7、SG8树脂。生产PVC管材所用的树脂必须符合挤出加工的要求，本设计中选用SG5型 号的PVC树脂可行。这种树脂一般要求K值为68左右，挥发物W%,同时对树脂 的白度及杂质含量如黄、黑点及鱼眼等也有一定的要求。PVC树脂的堆密度对挤 出工艺有一定的影响，生产时应视具体情况对工艺作相对的调整。PVCTJ管材生产配方表六 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2PVC S-65100100钛白粉有机锡稳定剂石蜡硬脂酸钙A

13、CR（加工改良剂）聚乙烯蜡ACR（抗冲击改性剂）百度文库让每个人平等地提升自我微晶蜡C碳酸钙10 1210-30表七铅盐体系PVC-U管材配方组分配方1配方2配方3配方4配方5PVCSG5 100K=62-65 100SG5 100SG5 100K=66 1004硬脂酸铅硬脂酸钙1硬脂酸领21碳酸钙10硫酸钢1010Ti02石蜡1聚乙烯蜡氧化聚乙烯 蜡硬脂酸炭黑颜料适量适量适量经过比较，在本设计中采用如下配方表八本设计配方PVC树脂100硬脂酸钢CPE树脂1石蜡4PE始硬脂酸铅2轻质碳酸钙40生产工艺流程概述硬质PVC管材规格和形式很多，其生产工艺流程基本上如下图所示:百度文库让每个人平等地提

14、升自我PVC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，经过冷却定径箱泠却定型，再经过牵引机、切割机，上光烘干 固化后，检验合格即为成品。产品质量指标我国采用ISO国际标准的对应技术文件，结合国内PVC-U管材的发展情况 和质量水平，制定了符合我国国情并向国际标准靠拢的国家标准和行业标准。不 同的用途有不同的产品标准如表九。表九项目国家标准项目国家标准化工用硬聚氯乙烯 (PVC-U)管材

15、GB/T4219-1996建筑排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材GB/给水用硬聚氯乙烯 (PVC-U)管材GB/埋地排污、废水用硬 聚氯乙烯(PVC-U)管 材GB/低压输水灌溉用薄壁硬聚氯乙烯(PVC-U)管材GB/T13664-92农用硬聚氯乙烯 (PVC-U)管材JB/T5125-91另外，环保安全的PVC-U管材的主要原料为PVC粉，辅料包括填充剂、热 稳定剂、抗冲击剂、润滑剂、改良剂、发泡剂、着色剂等。PVC-U给水管中PVC 粉含量在95%以上；PVC排水管中PVC粉含量在90%以上，其余部分为上述 辅料成份的总和。在PVC-U管材中，填充剂(碳酸钙)的主要作用为降低管材成 本(碳

16、酸钙的吨价与PVC粉吨价比例为1： 16)o碳酸钙与PVC粉的比例关系 直接决定了管材质量的好坏。如果碳酸钙含量过高，虽然也能生产出管材，但质 量无法得到保证，更不能满足PVC-U管材50年之使用寿命。采用非铅盐稳定剂 取代传统铅盐热稳定剂来生产PVC-U管材的厂家。铅盐热稳定剂中含有铅元 素，在管材的使用过程中会渗入水中。铅进入人体中较难排出，积累过多会引发铅中毒。国家建设部也明文规定饮用水PVC-U管材禁用铅盐热稳定剂。第二章硬PVC管生产车间工艺计算计原始数据：（-）聚合聚生产能力（二）年生产时间（三）PVC管材合格率（四）产品规格（五）物料损耗系数12200吨/年硬PVC管材;7200

17、小时；99%；中 160200 mm；16表十物料损耗工序配料高速混合挤出成型成型后处理损耗率%生产能力计算每小时设计产量装置产量（公称产量）12200 X1000年生产时数x合格率7200 x 0.99 每天设计产量=每小时设计产量xtl生产时数=1711 .6x24 = 41078.4 kg年设计产量=每小时设计产量x年生产时数=1711.6x7200 = 12323520 kg物料衡算按每天物料在各工序中进出料量进行计算进入工序物料量=出料量1-该工序的损耗率日进入后处理的物料量=每天设计产量1-后处理物料损耗率41078 .4-1-0.3%= 41202日进入挤出成型的物料量=日进入后

18、处理的物料量1-挤出成型物料损耗率412021-0.3%= 41326表十一日生产物料衡算工序输入输出物料物料损耗小计配料41575414928341575混合414924132616641492成型413264120212441326后处理4120241202日输入输出物料41575总耗日进入高速混合机的物料量=日进入挤出成型的物料量 1-高速混合机物料损耗率413261-0.4%= 41492日进入配料的物料量=日进入高速混合机的物料量1-配料物料损耗率414921-0.2%= 41575物料衡算流程图:输入物料=输出物料+总加工损耗物料83166124第三章设备选型和台数计算高速混合机的

19、计算查表得配料表观密度为L每小时设计产量=日进入高速混合机物料量41492日生产时数=1728 .8 kg设每批的混合操作时间为小时每批混合物料量=每小时设计产量x操作周期配料表观密度1728.8xO.7L5= 806.8查张家港宏基机械有限公司生产高速混合机资料选取SHR-800A高速混合机, 有效容积为600L混合机的台数普厚=以=1.345台有效容积600故取2台表十二SHR800A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)SHR800A80060060/90370/740螺杆挤出机计算每小时设计产量=日进入挤出成型的物料量41326=1721 .9 kg查阅资料选

20、取SJSZ-92X22型号锥形双螺杆挤出机表十三SJSZ92x22型号锥形双螺杆挤出机参数挤出机螺杆直型号径(mm)螺杆转速 主电机功加热功率 中心高 净重最大挤出量外形尺寸(rpm)率(kw)(kw)(mm)(kg)(kg)(m)SJSZ-92X22 92/18875-1 lOkw 85kw105080008006XX挤出机的台数=汕2=2.15台 故取3台 800设备年生产能力=最大挤出率X年生产时数=800x7200 = 5760 t/a10001000挤出管辅机计算本设计中,管材直径为160mm，壁厚4mm每米管重量=(D2 -d2)xxp =(0.082 -0.0762)x3.14x

21、1500 =2.94 kg/m辅机管材速度=每小时设计产量每米管重质量1721 .9-2.94x60x3= 3.25m/niin查阅资料选取FPVCG-250牵引机，管材范围中90250mm,生产速度1min,外形尺寸4XX其他设备年废品量=年设计产量x(l-合格率)=12200 x(l-99%) = 122 t每小时废品量=年废品量年生产时数122x1000 必 g=10.957200日废品量=每小时废品量x日生产时数=16.95x24=406.8 kg查阅塑料磨粉机专业生产公司资料选取JWP-55O型号磨粉机 表十四JWP-550型号磨粉机参数型号主机功率(9)风机功率(kw)电压 (V)

22、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LXWXH (m)JWP-55O37380V50HZ中550Z640-120200-380X2X3因为产品合格率为99%,故日废品回收的量只有，选取一台磨粉机就能达到生产 求，磨粉机日工作时数=磨扉制胃劭=甯"63 h查阅张家港市吕元橡塑机械厂资料选取SWP400型号破碎机表十五SWP400型号粉碎机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LXWXH (m)SWP400400200-400400X25011660X X因为产品合格率为99%,

23、故日废品回收的量只有，选取一台破碎机就能达到生产 求，破碎机日工作时数=日废品量破碎机生产能力406.8660= 0.68原料消耗计算表八本设计配方PVC树脂100硬脂酸钢CPE树脂4石蜡4PE蜡硬脂酸铅2轻质碳酸钙40由表八得:酉己方的总分数=100 + 4 + 4 + 2 + 1.2 + 0.4 + 0.2 + 40 = 151.8 分总单耗=日消耗原料量4157541078 .4= 1.012各种原料单耗总量:PVC树脂单耗=今涕烂X总单耗=晟"32=°.的t/t成品年消耗量=PVC树脂单耗x年设计产量=0.667 x12323 .52=8219.79 t/t成品CP

24、E树脂单耗=C：E配j分n-x总单耗=L x 1.012 = 0.027 t /1成品 配万总分数151.8年消耗量=CPE树脂单耗x年设计产量=0.027 x 12323 .52 = 332.74 t/t成品3PbO.PbSO 4单耗=3PbO.PbSO 4配方分数配方总分数4x总单耗=x 1.012 =0.027 t/t成品151.8年消耗量=3%650 4单耗乂年设计产量=0.027 x 12323.52 = 332.74 t/t成品硬脂酸铅单耗=硬”譬学巴分数X总单耗=X 1.012= 0.013 t /1成品 配方总分数151.8年消耗量=硬脂酸铅单耗x年设计产量=0.013 x 1

25、2323 .52 = 160.21 t/t成品硬脂酸钢单耗=硬月蹩阳?数%总单耗=x 1.012 =0.008 t /1成品 配方总分数151.8年消耗量=硬脂酸钢单耗X年设计产量=0.008 X 12323 .52 = 98.59 t /1成品石蜡单耗=粤粤婆 x总单耗=0_x 1.012 = 0.003 t/t成品 配方息分数151.8年消耗量=石蜡单耗X年设计产量=0.003 X12323 .52 = 36.97 t/t成品PE蜡单耗=x总单耗=坐-x 1.012 = 0.001 t /1成品配方总分数151.8年消耗量=PE蜡单耗x年设计产量=0.001 x 12323 .52 = 1

26、2.32 t /1成品轻质碳酸钙单耗1卷聚'f总单耗=女小。斓成品年消耗量=轻质碳酸钙单耗X年设计产量=0.267 X 12323 .52 = 3290.38 t /1成品表十六主要原料消耗序号原料名称规格单耗量年消耗用途1PVC树脂SG5主要原料2CPE树脂H135填充剂3AR/工业热稳定剂4硬脂酸铅至99%稳定剂5硬脂酸钢99%稳定剂6石蜡58#半精炼润滑剂7PE蜡20kg/包8轻质碳酸钙800目填充剂第四章各种工艺参数表十七硬质PVC管材挤出工艺温度控制范围/挤出机原料间螺机头和口模转速范围(压缩比)料一 二 三 四 五杆 二/ (r/min)形段 段 段 段 段段 段 段态单螺

27、杆粒供料段压缩段 计量段/160170175“65, 14 30;100-140 150-180 160180<1)90, 10 30;()状170185185<1> 150,712单螺杆()粉130-150 160-175 170-180/ /160170175状170185185双螺杆粉17517015515015512517018018043760/125->/状185180165160165140180190190第五章安全与环保化工生产企业具有高温、高压、易燃、易爆、有毒、有害的特点，生产场区 塔罐林立，管道纵横交错。一旦发生火灾，燃烧猛烈，易造成大量有毒有害气体溢出 或产生，不仅给企业造成巨大损失，而且严重威胁人员的生命安全。所