【《聚乙烯管材的生产工艺和物料衡算计算过程案例》2700字】

聚乙烯管材的生产工艺和物料衡算计算过程案例

目录

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聚乙烯管材的生产工艺和物料衡算计算过程案例

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第1章聚乙烯管材的工艺方法

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1.1聚乙烯原材料

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1.2聚乙烯生产工艺条件的控制

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1.3选料

2

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1.4烘干

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1.5挤出成型定径

2

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1.6加热方法

2

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1.7生产完毕

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第2章物料衡算

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2.1原料计算书：

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2.2生产能力的计算：

4

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2.3造粒物料衡算：

5

第1章聚乙烯管材的工艺方法

1.1聚乙烯原材料

聚乙烯(PE)是一种树脂，通过多种工艺方法生产的,它具有非常良好的特性，我们也可从原油、轻油的裂解物中分离制得。主要有低密度聚乙烯(LDPE,密度约为0.910～0.925gcm3)、中密度(MDPE,密度约为0.926～0.940gcm3)、高密度(HDPE,密度约为0.941～0.965gcm3)截止到今天,在送水领域输送上应用最为广泛的是中密度聚乙烯和高密度聚乙烯。[10]

1.2聚乙烯生产工艺条件的控制

我们需要精确的量取各种所需要的原材料,之后再按照要求的顺序放入告高速混合机器中。投料顺序为:PE树脂，玻璃纤维，二氧化钛，紫外线吸收剂，聚邻苯二甲酰胺（PPA），抗氧剂。每锅料需要的混合时间大约45～50min,温度达到100～110℃,即可出料。这时抗氧剂已完全被混合,添加的各种助剂也被均匀分散。普通情况下这个流程期间工人可以确定一下混合状态，因为这一步是非常关键的。

挤出造粒

在这一过程中控制温度，控制材料的最高温度高于材料的熔点，并低于挤压成型温度。所以一定要谨慎小心控制。

挤管成型

如果将管挤出成型，温度必须略高一些。在一般情况下，管材的透明度和成型温度是相互关联的，而透明度较好则温度稍高一些，反之亦然。牵引速度和冷却速度也影响管道的透明度。因此，牵引的速度稍大，冷却速度更高，管道的透明度更好。在生产过程中牵引速度通常比挤出速度高出10-15%，在冷却透明软管时先将冷水喷淋在机头前，然后进入水箱冷却

选用高压交联聚乙烯管材挤出工艺，高压交联聚乙烯管材挤出工艺是利用柱塞对物料施加高压,使物料在加长口模中发生交联的一种直接挤出技术该技术无需后续的交联工艺,而且具有生产设备简单质量稳定、结构均一等特点。使用专用的柱塞挤出机,保障挤出过程中所需的温度和压力，可以得到高性价材产品。[11]

1.3选料

主要原料有PE树脂玻，璃纤维，二氧化钛紫，外线吸收剂，聚邻苯二甲酰胺（PPA），抗氧剂等。

1.4烘干

为保证产品质量，原料中水分含量必须≤300mg/Kg方可投入生产。因此原材料使用(挤出成型)前，首先需对原料的各项物性指标进行检测，当指标达到标准要求时，可直接投入生产。当水分含量超

标时，应对原材料进行烘干，烘干温度一般控制在80℃-85℃，烘干时间应根据挤出机的挤出量、烘干机的烘干量及原料本身的水份含量而定，一般在1-3小时之间，烘干后的原料经检验合格后方可使用。

1.5挤出成型定径

聚乙烯的挤出工艺温度范围为170−230℃。由于混合料中含有抗氧化剂等助剂，使所以我们不可在高温下停留过长时间，容易使我们的助剂功能失效。特别是在低温之后继续升温状态下，提高温度时长过长，还会造成诸多不利生产的问题，比如性能下降，管材表面粗糙。

为了防止管材中混入其他不利生产的杂质，我们可添加过滤金属网，但是需要注意，挤出管材时应更加小心，否则易破坏网，将其杂质混入管材。

1.6加热方法

先将机头，口模加热2小时，再接通机筒电源，加热2小时，实测温度升到设定温度后，再恒温30钟左右。(可不采用台阶式加温，90机头加热时间7小时、250机头加热时间9小时);630生产线:采用台阶式加温8~9小时，即室温-140C，加温时间2小时。140°C-160°C加温时间1小时、160°C一成型温度，加热时间5~6小时。

1.7生产完毕

最后我们需要牵引管材，我们选取了牵引机，牵引机需要将我们产出的管材在冷却之后拉出。牵引速度必须保持匀速牵引，保证我们产出的管材壁厚均匀。现在先进的工厂都是通过计算机和牵引机同步，达成计算机控制牵引机，产出质量完美的管材。

第2章物料衡算

2.1原料计算书：

各个生产工程序所需要的原材料比例及物料转变的定量关系会随生产制造程序的确定而确立下来。我们称此过程为物料衡算。

物料衡算其实它的本质上其实算是“质量守恒定律”的一种表现形式，我们现在开发的工艺流程是固定且连续的。所以对于此工艺的生产过程，进入这一过程的物料量就应该=排出的物料量+在此进程中的积累量。

即：∑F=∑D+W

F—进料量D—出料量与损耗量W—累积量

确定每年实际工作时间：300天，7200小时（除掉设备修理定期维护、特殊天气原因等不可抗因素停车，更换设备零件等状况）,我们的每年工作时长为7200小时。

计算基准：

生产能力9500吨/年PE软管

年工作时长7200小时

产品规格直径Φ:58mm壁厚：3mm

物料损耗系数如下表5-1所示

表5-1挤出成型流程物料损失率

工序自然损耗废料下脚料一次性成品

百分率%0.20.33.596

2.2生产能力的计算：

我们根据表上的数值和本次设计书，得知各项损耗量如下：

半成品粒料的理论需求量：9500÷96%=9895.8t

生产过程中自然消耗占：9895.8×0.2%=19.79t

生产废弃的材料占:9895.8×0.3%=29.69t

可再次利用的材料占：9895.8×3.5%=346.35t

可再次利用的材料回收后粉碎量（回收率为96%）

346.35×(1−4%)=332.50t

颗粒料中需加回收料量（总量的4%）：9895.8×4%=395.81t

最后计算得知回收率为：346.35÷395.81×100%=0.87%

表5−2挤出成型流程的物料平衡单位：吨/年

工序

输入物料

自然损耗

废料

下脚料

成品

物料量

9895.8

19.79

29.69

346.35

9500

2.3造粒物料衡算：

各岗位物料损失率,塑化造粒工段物料损耗系数见表5-3

表5-3各工段物料损失数据如下

工序筛选输送高速混合冷却混合挤出造粒粒料送风

损耗率/%0.50.10.10.50.2

总损失1.4

物料守恒计算：进入此工序的物料量=出料量／（1-工序的损失率）

进入风送物料量：9895.8−395.81／(1一0.2%)=9499.20t

进入挤出造粒的物料量：9895.8／(1−0.5%)=9945.53t

进入冷混机的物料量：9895.8／(1−0.1%)=9905.71t

进入高混机的物料量：9905.71/(1−0.1%)=9915.63t

进入筛选输送物料量：9915.63／(1−0.5%)=9965.46t

实际本工序输入物料量：9895.8/(1−1.4%)=10036.31t

挤出造粒的物料量：10036.31×(1−1%)=9935.95t

表5-3聚乙烯软管配方

组分配方

PE树脂

玻璃纤维

二氧化钛

紫外线吸收剂

聚邻苯二甲酰胺（PPA）

抗氧剂

100

5

4

0.5

2

1.5

由上表可得：配方总分数=100+5+4+0.5+2+1.5=113

总单耗=实际本工序输入物料量÷理论需求量=10036.31÷9892.8=1.014

各种原料单耗总量：

PE树脂单耗=PE配方分数÷配方总分数×总单耗=100÷113×1.014=0.897吨

年消耗量=PE树脂单耗×年设计产量=0.897×9892.8=8876.53吨

玻璃纤维=玻璃纤维配方分数÷配方总分数×总单耗=5÷113×1.014

=0.045吨

年消耗量=玻璃纤维单耗×年设计产量=0.045×9892.8=206.25吨

二氧化钛单耗=二氧化钛配方分数÷配方总分数×总单耗=4÷113×1.014=0.036吨

年消耗量=增塑剂单耗×年设计产量=0.036×9892.8=356.25吨

紫外线吸收剂单耗=紫外线吸收剂配方分数÷配方总分数×总单耗=0.5÷113×1.014=1.49×10-3吨

年消耗量=紫外线吸收剂单耗×年设计产量=1.49×10-3×9892.8=41.43吨

PPA单耗=PPA配方分数÷配方总分数×总单耗=2÷113×1.014

=1.79×10-2吨

年消耗量=PPA单耗×年设计产量=1.79×10-2×9892.8=177.13吨

抗氧剂单耗=抗氧剂分数÷配方总分数×总单耗=1.5÷113×1.014=1.34×10-2吨

年消耗量=抗氧剂单耗×年设计产量=1.34×10-2×9892.8=132.60吨

表1-5生产过程中主要原料的消耗

序号原料名称规格单耗量年耗量用途

1PE树脂SG40.8978876.53主要原料

2玻璃纤维800目0.045206.25填充剂

3二氧化钛