PVC管材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計17頁

1、硬PVC管材生產(chǎn)車間工藝設(shè)計第一章概述2l.1 聚氯乙烯管材的特點21.2 PVC管材行業(yè)的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景221.3 國內(nèi)外主要工藝路線的比較和選擇41.4 原料的選擇和生產(chǎn)配方的比較41.4.1 PVC管材主要原料PVC樹脂選擇41.4.2 PVC-U管材生產(chǎn)配方751.5 生產(chǎn)工藝流程概述61.6 產(chǎn)品質(zhì)量指標7第二章硬PVC管生產(chǎn)車間工藝計算82.1生產(chǎn)能力計算82.2物料衡算8第三章 設(shè)備選型和臺數(shù)計算103.1 高速混合機的計算103.2螺桿擠出機計算103.3 擠出管輔機計算113.4其他設(shè)備113.5原料消耗計算12第四章 工藝參數(shù)14第五章 安全與環(huán)保15設(shè)備一覽表16參 考

2、文 獻17第一章 概述PVC是聚氯乙?。╬olyvinyl chloride）塑料的英文縮寫。這種讓人歡喜讓人憂的塑料制品其實是一種乙烯基的聚合物質(zhì)。聚氯乙稀具有原料豐富（石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣）、制造工藝成熟、價格低廉、用途廣泛等突出特點，現(xiàn)已成為世界上僅次于聚乙烯樹脂的第二大通用樹脂，占世界合成樹脂總消費量的29%。硬質(zhì)聚氯乙烯排水管簡稱PVC-U排水管，作為一種新型的建筑材料，越來越受到人們的重視和關(guān)注。它質(zhì)輕、光潔、美觀、水阻小、組配靈活、安裝省時省力，很受設(shè)計、施工單位及用戶青睞。所以使用PVC-U排水管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鑄鐵排水管，正以不可逆轉(zhuǎn)之勢，在全國很快普及開來。目前自來水

3、輸送、生活污水排放、建筑電線等所用的管大部分是采用硬質(zhì)聚氯乙烯管。l.1 聚氯乙烯管材的特點與鋼、鐵、混凝土、陶瓷管相比，聚氯乙烯管材具有如下優(yōu)點1：重量輕，硬質(zhì)聚氯乙烯管的相對密度為1.43，僅為同尺寸鋼重量的1/6，1 t塑料管可代替1013 t鑄鐵管，運輸安裝容易。耐腐蝕性能好。電絕緣性能好，其體積電阻約為110 310 n.cm，擊穿電壓達2328 Kv/mm。摩擦阻力小。管內(nèi)流體速度比鋼管高30左右，且結(jié)垢少，不生銹，長期運輸水和其他流體，流率和流量均能保持不變；而鐵管會生銹、結(jié)垢，使用數(shù)年后管內(nèi)流率和流量均要減少。導(dǎo)熱系數(shù)小，耐候性較好，隔熱性能好。著色方便,不需油漆,且容易制成各

4、種標識顏色的管材，生產(chǎn)中能耗低，僅為鑄鐵管的18.3 。1.2 PVC管材行業(yè)的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景2近十幾年來中國的塑料管業(yè)以令世人驚奇的速度蓬勃發(fā)展。中國塑料管產(chǎn)量從90年的不到20萬噸增長到2000年近80萬噸，在上世紀的最后十年內(nèi)增長高達300%。進入新世紀后繼續(xù)高速增長，雖然基數(shù)在增加，年增長率仍然很高。2007年我國塑料管的總產(chǎn)量已經(jīng)超過300萬噸。2000年起，中國在全世界各國塑料管產(chǎn)量的排位中已是第2位。表一 七個國家近年塑料管產(chǎn)量比較3國家美國意大利德國英國西班牙日本中國年產(chǎn)量44444.84230.830.861.8332表二 2000-2007 中國塑料管道行業(yè)產(chǎn)量及增長情況

5、單位：萬噸年 份20002001200220032004200520062007總產(chǎn)量78.6121.4136.9163.8190.7236.7288.1331.8年增長%54.412.819.616.424.121.715.2表三 2007年中國各種塑料管在各個市場領(lǐng)域的分布 單位：萬噸分類室外給水WOB建筑給水WIB建筑排水DIB埋地排水DOB燃氣用管GAS護套管CDT農(nóng)業(yè)用管AGC工業(yè)用管IDT總計總量8340465310532225332比例25%12.5%13.5%16%3%16%6.5%7.5%100%PE30121.520.51025105114PVC4254426.5-2511

6、5158.5PP3220.51-31333.5GRP8-5-821其他-1-45表一、二、三顯示出我國塑料管產(chǎn)量逐年增長，應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，從而反映了我國對塑料管的需求日益激增，特別是對PVC管材的需求顯得更加突出。在政府的鼓勵和支持下，通過市場競爭的推動，得益于經(jīng)濟大發(fā)展的環(huán)境，我國塑料管的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取得巨大進步。近年已經(jīng)出現(xiàn)一批規(guī)?；?、配套化、跨地區(qū)生產(chǎn)和經(jīng)營的企業(yè)集團，年銷售額達到數(shù)億至數(shù)十億。如已經(jīng)獲得中國名牌稱號的聯(lián)塑、金德、偉星、亞通等企業(yè)，以及亞大塑料制品有限公司，河北寶碩管材有限公司等領(lǐng)先企業(yè)。估計現(xiàn)在我國領(lǐng)先的

7、近20家企業(yè)的年銷售額合計超過100億，大約占到全國塑料管總銷售額的三份之一。我國塑料管產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局的進步是保證我國塑料管今后能夠持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。國際上發(fā)達國家的塑料管業(yè)都是由少數(shù)領(lǐng)先企業(yè)占市場主體的，例如：根據(jù)AMI資料，歐洲熱塑性塑料管業(yè)2005年有550個生產(chǎn)廠，其中三份之一屬于領(lǐng)先的50個企業(yè)集團，最領(lǐng)先的三家企業(yè)集團的年產(chǎn)量是：Wavin 40萬噸，Alphacan 超過20萬噸，Pipelife超過20萬噸。表四 國內(nèi)20012007年P(guān)VC管道的產(chǎn)量生產(chǎn)廠家產(chǎn)量生產(chǎn)廠家產(chǎn)量川路塑膠 16萬噸 上海公元4萬聯(lián)塑科技 11.5萬噸 福建亞通4萬噸華亞塑膠10萬噸湖北凱樂4萬噸河

8、北寶碩8萬噸廣東顧地3萬噸國風(fēng)集團8萬噸沈陽久利3萬噸中材管道6.5萬噸國通高新2.5萬噸成都康樂公司5萬天津盛象1萬浙江永高4.5萬噸1.3 國內(nèi)外主要工藝路線的比較和選擇擠出成型工藝是聚合物加工領(lǐng)域中生產(chǎn)品種最多，變化最多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強、用途廣泛、產(chǎn)量所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是使高聚物的熔體(或粘性流體)在擠出機的螺桿的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)型材。目前大多數(shù)生產(chǎn)PVC管材的企業(yè)都是采用螺桿擠出機進行干法塑化工藝連續(xù)操作。螺桿擠出機又可分為單螺桿擠出機和多螺桿擠出機。PVC管材的擠出機可以用單螺桿擠出機，也可以用雙螺桿擠出

9、機。兩種擠出機各有各的特點。單螺桿擠出機特點：a.結(jié)構(gòu)簡單，價格低。b.適合聚合物的塑化擠出，適合顆粒料的擠出加工。對聚合物的剪切降解小，但物料在擠出機中停留時間長。c操縱容易，工藝控制簡單。雙螺桿擠出機：a.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。b.具有很好的混煉塑化能力，物料在擠出機中停留時間短，適合粉料加工。c產(chǎn)量大，擠出速度快，單位產(chǎn)量耗能低。但是使用單螺桿擠出機生產(chǎn)PVC管材的企業(yè)，干混料不能直接使用，還必須經(jīng)過混煉塑化加工成粒料的工序才能進行生產(chǎn)。而雙螺桿擠出機適合粉料加工，它可以直接使用混合好的PVC料，減少了造粒的工序，但多了廢料的磨粉工序。另外，由于雙螺桿擠出機的產(chǎn)量大，擠出速度快，一般可達到2

10、4米/分鐘，適合PVC塑料型材的大規(guī)模生產(chǎn)。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產(chǎn)，擠出速度僅為12米/分鐘，而且目前國產(chǎn)雙螺桿擠出機的質(zhì)量已基本達到進口雙螺桿擠出機的水平，價格僅為進口機的1/31/5。所以近年來，隨著硬PVC制品產(chǎn)量的增加，直接使用干混料加工PV制品的雙螺桿擠出機應(yīng)用越來越廣，雙螺桿擠出機的型號日漸增多，對雙螺桿擠出理論的研究也日漸深入4。綜上所述，本項目采用錐型異向雙螺桿擠出機生產(chǎn)PVC管材。1.4 原料的選擇和生產(chǎn)配方的比較1.4.1 PVC管材主要原料PVC樹脂選擇生產(chǎn)PVC管材的原料主要是懸浮法聚合的聚氯乙烯樹脂5。根據(jù)國家標準GBT5761-93懸浮法通用型聚氯

11、乙烯樹脂檢驗標準規(guī)定，懸浮法PVC分為PVC-SGl到PVC-SG8八種樹脂，其中數(shù)字越小，聚合度越大，分子量也越大，強度越高，但熔融流動越困難，加工也越困難。表五 我國懸浮法聚氯乙烯樹脂的型號及相關(guān)參數(shù)型號聚合溫度/粘數(shù)/（ml/g）K值聚合度參考用途SG-148.2154144777518001650高級電絕緣材料SG-250.5143136747316501500電絕緣材料，一般軟制品SG-353.0135127727115001350電絕緣材料，農(nóng)膜，塑料鞋SG-456.5126119706912501150薄膜，人造革，高強度硬管SG-558.0118107686611001000透

12、明制品，硬管，型材SG-661.8106966463950850唱片，透明片，硬板，焊條SG-765.595876260850750吹塑瓶，透明片，管件SG-868.586735955750650過氯乙烯樹脂具體選擇時，做軟制品時，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑劑。例如聚氯乙烯膜使用SG-2樹脂，加入5080份的增塑劑。而加工硬制品時，一般不加或很少量加入增塑劑，所以用PVC-SG4、VC-SG5、PVC-SG6、PVC-SG7、PVC-SG8型。如PVC硬管使用SG4樹脂 塑料門窗型材使用SG5樹脂，硬質(zhì)透明片使用SG6樹脂、硬質(zhì)發(fā)泡型材使用SG7

13、、SG8樹脂。生產(chǎn)PVC管材所用的樹脂必須符合擠出加工的要求6，本設(shè)計中選用SG5型號的PVC樹脂可行。這種樹脂一般要求K值為68左右，揮發(fā)物0.4%，同時對樹脂的白度及雜質(zhì)含量如黃、黑點及魚眼等也有一定的要求。PVC樹脂的堆密度對擠出工藝有一定的影響，生產(chǎn)時應(yīng)視具體情況對工藝作相對的調(diào)整。1.4.2 PVC-U管材生產(chǎn)配方7表六 有機錫體系PVC-U管材配方組分配方1配方2組分配方1配方2PVC S-65100100鈦白粉1.51.0有機錫穩(wěn)定劑0.4石蠟1.2硬脂酸鈣ACR(加工改良劑)0.40.8聚乙烯蠟0.30.6ACR(抗沖擊改性劑)1.52.0微

14、晶蠟0.61.0C0.005碳酸鈣10121030表七 鉛鹽體系PVC-U管材配方組分配方1配方2配方3配方4配方5PVCSG5 100K=62-65 100SG5 100SG5 100K=66 1003PbO.PbSO45.01.05.541.82.5硬脂酸鉛0.5硬脂酸鈣0.50.410.8硬脂酸鋇211.2碳酸鈣5.0105.0硫酸鋇1010TiO21.0-1.51.01.2石蠟10.8聚乙烯蠟0.2氧化聚乙烯蠟0.15硬脂酸0.6炭黑0.050.05顏料適量適量適量經(jīng)過比較，在本設(shè)計中采用如下配方表八 本設(shè)計配方PVC樹脂100硬脂酸鋇1.2CPE樹脂4石蠟0.43P

15、bO.PbSO44PE蠟0.2硬脂酸鉛2輕質(zhì)碳酸鈣401.5 生產(chǎn)工藝流程概述硬質(zhì)PVC管材規(guī)格和形式很多，其生產(chǎn)工藝流程基本上如下圖所示：切割捆扎包裝成品牽引擠出冷卻定型印商高速混合原料及助劑低速攪拌PVC管材生產(chǎn)工藝流程可分為三個過程：成型料準備過程，包括配方、混合（高速和低速）、過篩或者造粒。擠出成型過程，將配好的物料在上料器的作用下，由料倉送至擠出機的加料斗中，然后物料由加料斗進入擠出機進行加熱、塑化。塑化完全后，塑化料被定量擠出。定型包裝過程，經(jīng)過冷卻定徑箱泠卻定型，再經(jīng)過牽引機、切割機，上光烘干固化后，檢驗合格即為成品。1.6 產(chǎn)品質(zhì)量指標我國采用ISO國際標準的對應(yīng)技術(shù)文件，結(jié)合

16、國內(nèi)PVC-U管材的發(fā)展情況和質(zhì)量水平，制定了符合我國國情并向國際標準靠攏的國家標準和行業(yè)標準。不同的用途有不同的產(chǎn)品標準如表九。表九項目國家標準項目國家標準化工用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T4219-1996建筑排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T5836.2-92給水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T10002.1-96埋地排污、廢水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T10002.3-96低壓輸水灌溉用薄壁硬聚氯乙烯（PVC-U）管材GB/T13664-92農(nóng)用硬聚氯乙烯（PVC-U）管材JB/T5125-91另外，環(huán)保安全的PVC-U管材的主要原料為PVC粉，輔料包括

17、填充劑、熱穩(wěn)定劑、抗沖擊劑、潤滑劑、改良劑、發(fā)泡劑、著色劑等。PVC-U給水管中PVC粉含量在95%以上； PVC排水管中PVC粉含量在90%以上，其余部分為上述輔料成份的總和。在PVC-U管材中，填充劑(碳酸鈣)的主要作用為降低管材成本（碳酸鈣的噸價與PVC粉噸價比例為1：16）。碳酸鈣與PVC粉的比例關(guān)系直接決定了管材質(zhì)量的好壞。如果碳酸鈣含量過高，雖然也能生產(chǎn)出管材，但質(zhì)量無法得到保證，更不能滿足PVC-U管材50年之使用壽命。采用非鉛鹽穩(wěn)定劑取代傳統(tǒng)鉛鹽熱穩(wěn)定劑來生產(chǎn)PVCU管材的廠家。鉛鹽熱穩(wěn)定劑中含有鉛元素，在管材的使用過程中會滲入水中。鉛進入人體中較難排出，積累過多會引發(fā)鉛中毒。

18、國家建設(shè)部也明文規(guī)定飲用水PVC-U管材禁用鉛鹽熱穩(wěn)定劑。第二章 硬PVC管生產(chǎn)車間工藝計算計原始數(shù)據(jù): （一）聚合聚生產(chǎn)能力 12200噸/年硬PVC管材； （二）年生產(chǎn)時間 7200小時； （三）PVC管材合格率 99%； （四）產(chǎn)品規(guī)格 160200 mm；（五）物料損耗系數(shù)表十 物料損耗工序配料高速混合擠出成型成型后處理損耗率0.2%0.4%0.3%0.3%2.1生產(chǎn)能力計算2.2物料衡算按每天物料在各工序中進出料量進行計算表十一 日生產(chǎn)物料衡算工序輸入輸出物料物料損耗小計配料41575414928341575混合414924132616641492成型4132641202124413

19、26后處理4120241078.4123.641202日輸入輸出物料4157541078.4總耗496.6物料衡算流程圖：后處理成型混合配料41575 41492 41326 41202 41078.4 83 166 124 123.6第三章 設(shè)備選型和臺數(shù)計算3.1 高速混合機的計算查表得配料表觀密度為1.5kg/L設(shè)每批的混合操作時間為0.7小時查張家港宏基機械有限公司生產(chǎn)高速混合機資料選取SHR800A高速混合機，有效容積為600L表十二 SHR800A高速混合機參數(shù)參數(shù)/型號總?cè)莘e有效容積電機功率主軸功率（rpm）SHR800A80060060/90370/7403.2螺桿擠出機計算查

20、閱閔氏集團塑料機械有限公司資料選取SJSZ9222型號錐形雙螺桿擠出機表十三 SJSZ9222型號錐形雙螺桿擠出機參數(shù)擠出機型號螺桿直徑(mm)螺桿轉(zhuǎn)速(rpm)主電機功率(kw)加熱功率(kw)中心高(mm)凈重(kg)最大擠出量(kg)外形尺寸(m)SJSZ-922292/18834.775-110kw85kw10508000800 擠出管輔機計算本設(shè)計中，管材直徑為160mm ,壁厚4mm查閱青島福潤德塑料擠出技術(shù)有限公司資料選取FPVCG-250牽引機，管材范圍90250mm，生產(chǎn)速度13.6m/min，外形尺寸41.61.5m3.4其他設(shè)備查閱塑料磨粉機專業(yè)生產(chǎn)公

21、司資料選取JWP-550型號磨粉機表十四 JWP-550型號磨粉機參數(shù)型號主機功率(kw)風(fēng)機功率(kw)電壓(V)總功率(kw)刀盤直徑(mm)進料直徑(mm)出料細度(目）產(chǎn)量（kg/h)外形尺寸LWH (m)JWP-550375.5380V 50HZ42.5550640-120200-3802.523因為產(chǎn)品合格率為99%，故日廢品回收的量只有406.8kg，選取一臺磨粉機就能達到生產(chǎn)求，查閱張家港市昌元橡塑機械廠資料選取SWP400型號破碎機表十五 SWP400型號粉碎機參數(shù)型號旋轉(zhuǎn)刀軸直徑（mm）破碎量（kg/h）進料口尺寸（mm）功率(kw)重量（kg)外形尺寸LWH (m)SWP

22、400400200-40040025011660因為產(chǎn)品合格率為99%，故日廢品回收的量只有406.8kg，選取一臺破碎機就能達到生產(chǎn)求，3.5原料消耗計算表八 本設(shè)計配方PVC樹脂100硬脂酸鋇1.2CPE樹脂4石蠟0.43PbO.PbSO44PE蠟0.2硬脂酸鉛2輕質(zhì)碳酸鈣40由表八得：各種原料單耗總量：表十六 主要原料消耗序號原料名稱規(guī)格單耗量年消耗用途1PVC樹脂SG50.6678219.79主要原料2CPE樹脂H1350.027332.74填充劑33PbO.PbSO4AR/工業(yè)0.027332.74熱穩(wěn)定劑4硬脂酸鉛99%0.013160.21穩(wěn)定劑5硬脂酸鋇99%

23、0.00898.59穩(wěn)定劑6石蠟58#半精煉0.00336.97潤滑劑7PE蠟20kg/包0.00112.328輕質(zhì)碳酸鈣800目0.2673290.38填充劑第四章 各種工藝參數(shù)表十七 硬質(zhì)PVC管材擠出工藝溫度控制范圍/擠出機（壓縮比）原料形態(tài)料間螺桿機頭和口模轉(zhuǎn)速范圍/（r/min）一段二段三段四段五段一段二段三段 單 螺 桿（2.4）粒狀供料段 壓縮段 計量段100140 150180 160180/16017017018517518565,1430;90,1030;150,712單螺桿（3.0）粉狀130150 160175 170180/160170170185175185雙 螺

24、桿60/125粉狀175185170180155165150160155165125140170180180190180190437第五章 安全與環(huán)?；どa(chǎn)企業(yè)具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害的特點,生產(chǎn)場區(qū)塔罐林立,管道縱橫交錯。一旦發(fā)生火災(zāi),燃燒猛烈,易造成大量有毒有害氣體溢出或產(chǎn)生,不僅給企業(yè)造成巨大損失,而且嚴重威脅人員的生命安全。所以,做好化工企業(yè)的防火安全工作,按照國家規(guī)范要求,在生產(chǎn)中的一些火災(zāi)危險性大的場所,安裝了現(xiàn)代自動報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng),來減少杜絕惡性火災(zāi)的發(fā)生。在硬聚氯乙烯管生產(chǎn)車間，由于聚氯乙烯原料是顆粒狀或粉狀的固體，因此有可能帶來粉塵的污染，加上其生產(chǎn)過程都