1500吨年聚丙烯排水管生产车间工艺设计Word文档下载推荐.doc
《1500吨年聚丙烯排水管生产车间工艺设计Word文档下载推荐.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1500吨年聚丙烯排水管生产车间工艺设计Word文档下载推荐.doc（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
8.减小振动和噪声：
PP管具有优良的隔声性能，可显著减少由液体流动引起的振动和噪声。
9.防冻裂：
PP材料弹性优良使得管材和管件截面可随着冻胀的液体一起膨胀而不会胀裂。
10.
防结露，热损失少：
PP材料为不良热导体，可减少结露现象并减少热损少。
11.长久的使用寿命-----在额定温度、压力状况下，PP管道可安全使用50年以上。
（三）PP管的市场需求
近年来，塑料管材的应用领域在不断的扩大，特别是建筑用管材在我国发展很快，为塑料管材的发展创造了良好的机会。
为了进一步节约能源和利于环保，国家将大力推广化学建材作为一项重要的国家产业政策。
在塑料管道方面，逐步以新型优质的塑料管道代替原有的金属或其他管材是必然的发展趋势。
近10年，我国塑料管道在化工建材大发展的背景下经历着高速发展。
2010年全国塑料管道产量超过800万吨，其中广东、浙江、山东占据产量的42%。
塑料管道在多个领域相对传统金属管、混凝土管都具备较多优势，因此获得了较多地区的推荐使用。
有专家分析，中国塑料管道在目前管道市场中占有率已超过30%。
中国塑料加工工业协会塑料管道专业委员会最近发布的《中国塑料管道行业“十二五”期间（2011~2015）发展建议》提出，“十二五”期间，塑料管道生产量的速度增长将保持在10%左右，到2015年，预期全国塑料管道产量将超过1320万吨，塑料管道在全国各类管道中市场占有率超过50%。
聚丙烯管材是塑料管材中重要的品种之一，在建筑、农业、输水工程，以及工业领域已获得广泛的应用。
在德国，室内安装用的上、下水管材全部采用塑料管，其中，PP管占很高的份额。
是因为PP管是耐磨性和在火灾情况下的燃烧无害性；
在辐射采暖系统中站28%，远大于铝塑复合管的14%，氧化聚氯乙烯管（cPVC）是13%，目前在我国的上海市，在给水系统中聚丙烯管已成为仅次于硬聚氯乙烯（PVCv）的主要管材之一。
另外，由于聚丙烯完全无毒，管材和管件配套性好，施工方便等突出优点，更利于取代金属管工作和推广。
二、工艺设计
（一）设计原则
树立绿色化学，绿色化工，绿色材料意识和创新观念。
要做到产品的成本尽可能低，原材料和主要材料的供应尽可能的方便，尽可能节约能源，处理好工业三废，保证生产技术的先进性及成熟程度。
合理选择厂址，生产工艺及设备，尽量选用国产设备和标准设备。
提高生产自动化程度，机械化程度，节约劳动力，重视环境保护，保障安全生产，充分利用原材料，机械设备等各种资源。
（二）设计依据
1、依据广东石油化工学院高分子材料与工程专业课程设计任务书，及老师要求。
2、依据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T278-2008
A、聚丙烯混配料
生产管材、管件的原材料应以聚丙烯（PP）树脂（均聚聚丙烯或共聚聚丙烯）为主，加人必要的添加剂。
B、回用料
原料中允许加人满足本标准性能要求的本厂回用料，加人量不得大于500，不允许使用外部回用料和再生料。
C、聚丙烯原料物理性能应符合表1规定。
表1原料的物理性能
项目
指标
熔体质量流动速率（230℃,2.16kg）/（g/10min）
MFR≤3.0
氧化诱导时间OIT（200℃）/min
≥8
静液压试验
80℃（140h）
均聚聚丙烯，6.0MPa
管材、管件在试验期间不破裂、不渗漏
95℃（1000h）
均聚聚丙烯，3.5MPa
1）仅适用于BD管材原料。
D、密封圈
密封圈的规格要求应符合HG/T3091的要求。
当温度大于40℃时推荐使用三元乙丙橡胶（EPDM）。
E、产品分类
a、本标准采用的管系列数为S20,S16和S14o
b、应用选择
管材的应用选择应符合表2规定。
公称外径d/mm
管系列
应用领域
32-315
S20
B
75-315
S16，S14
B、BD
注:
"
B'
，用于建筑物内重力污、废水排放;
BD”除了用于建筑物内重力污、废水排放，还能用于建筑物埋地管。
F、要求
a、颜色
管材、管件颜色一般为灰色、黑色或白色，色泽应均匀一致，其他颜色供需方可协调生产。
b、外观
管材、管件的内外表面应清洁、光滑，不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不均等缺陷。
管材端头应平整，并与管轴线垂直。
管材尺寸
c、外径
平均外径dem应符合表3的要求。
表3平均外径
公称外径dn
平均外径dem
平均外径最小值dem，min
平均外径最大值dem，max
32
32.0
32.3
40
40.0
40.3
50
50.0
50.3
63
63.0
63.3
75
75.0
75.4
90
90.0
90.4
110
110.0
110.4
125
125.0
125.4
160
160.0
160.5
200
200.0
200.6
250
250.0
250.8
315
315.0
316.0
d、管材长度
管材长度一般为4000mm或6000mm，其允许偏差为0mm-40mm，也可由供需方协商确定。
e、倒角
α、管端倒角的角度应与管轴线成15°
-45°
之间，管端的保留壁厚应至少是最小壁厚的1/3。
β、管端无倒角时，管端应去毛边。
f、壁厚
壁厚e应符合表4规定，任一点壁厚不小于emin，平均壁厚em小于或等于规定的em，max。
表4壁厚单位为毫米
公称外径
dn
壁厚
S16
S14
emin
em，max
1.8
2.2
3.0
2.0
2.4
3.1
1.9
2.3
2.8
2.6
2.7
3.3
3.7
3.2
3.4
4.0
3.8
4.4
3.9
4.5
4.3
5.0
4.9
5.6
5.5
6.3
6.2
7.1
7.7
8.7
9.7
10.9
（三）PP排水管规格
表5PP排水管规格
外径d/mm
管材长度L/mm
壁厚e/mm
环刚度KN/m2
4000
5.2
≥4.0
（四）PP管配方
表6PP管配方
原料
份数
均聚聚丙烯（PP）
HDPE
抗氧化剂1010
DLTP
炭黑
碳酸钙
100
20
0.4
0.2
0.5
10
1、原料、配方说明
A、PP
聚丙烯（PP塑料）是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。
未着色时呈白色半透明，蜡状；
比聚乙烯轻。
透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。
比重：
0.9-0.91克/立方厘米。
成型收缩率：
⒈0-2.5%。
成型温度160-220℃。
干燥条件，物料性能密度小，强度刚度，硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用.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。
成型性能：
⒈结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解.⒉流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕，变形.⒊冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，留痕，90度以上易发生翘曲变形⒋塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中.
聚丙烯PP的均聚物简称PPH，是单一丙烯单体的聚合物。
均聚PP的的操作温度是90oC，抗化学品（酸、碱）性能非常好。
用均聚PP生产的零部件具有非常低的吸湿性，但注塑时收缩大。
电气性能很好，但耐紫外旋光性能、抗其它穿透性能很差。
B、HDPE
聚丙烯性脆，耐低温性能较差。
加入HDPE能改进聚丙烯低温易开裂性能，同时增加聚丙烯的韧性。
高密度聚乙烯为无毒、无味、无臭的白色颗粒，熔点约为130℃，相对密度为0.941~0.960。
它具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。
硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；
耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好。
C、抗氧化剂
抗氧化剂是阻止氧气不良影响的物质。
为了防止聚合物氧化，就需要阻止或抑制链引发和链增长，促进链终止反应。
常用的方法是添加抗氧剂。
按照它的稳定机理和作用功能，可分为主抗氧剂和辅助抗氧剂两类。
主抗氧剂是抗氧剂中起主要作用的一类，它能捕获聚合物在氧化过程中所产生的自由基，使链式反应中断，形成稳定的化合物，它主要分为受阻酚类抗氧剂，包括烷基化单酚如BHT，烷基化双酚如抗氧剂2246，烷基化多酚如抗氧剂1010和硫代双酚如抗氧剂2246—S等类型；
仲芳胺类抗氧剂如苯基—苯胺及二苯胺及NN，—二苯基对苯二胺等。
辅抗氧剂是指那些可除去自由基来源，抑制或延缓引发反应的物质。
它又称预防抗氧剂主要有过氧化物分解剂，金属钝化剂。
所谓过氧化物分解剂是指能与过氧化物反应并使之变成稳定的非自由基产物，如亚磷酸酯，有机碳化物等。
而金属钝化剂是指能够钝化金属离子使之加速氯过氧化物分解作用的物质，如双苯基草酰二胺（DABH） 等，这些辅助抗氧剂单独使用的效果不明显，而与受阻酚类抗氧剂配合使用协同效应。
一般主抗氧剂的用量为0~0.2%。
协同效应简单地说,就是“1+1>
2”的效应。
主、辅抗氧化剂要配合使用才有明显的协同效应。
a、抗氧剂1010。
白色流动性粉末，熔点120~125℃，毒性较低，是一种较好的抗氧剂。
他在聚丙烯树脂中应用较多，是一种热稳定性高、非常适合于高温条件下使用的助剂，能延长制品的使用寿命，另外，也可以用于其它大多数树脂。
一般加入量不大于0.5%。
b、抗氧剂DLTP。
白色结晶粉末，熔点在40℃左右，毒性低，不溶于水，能溶于苯、四氯化碳、丙酮。
用于聚乙烯、聚丙烯、ABS和聚氯乙烯树脂的辅助抗氧剂，可改变制品的耐热性和抗氧性。
一般用量为0.05%~1.5%。
D、炭黑
炭黑在塑料工业中用途之一是防紫外光老化，由于炭黑有较高的吸光性，因而能有效的防止塑料受阳光照射而产生光氧化降解。
炭黑作为紫外光稳定剂在塑料中所起的作用有：
把光能转化为热能；
保护塑料表面而免遭一定波长的射线照射；
截取原子团而产生防老化作用，从而阻止催化降解。
紫外线对聚烯烃特别有害，试验证明当一定细度的炭黑的浓度为百分之二时可以达到完美的紫外线屏蔽作用。
E、碳酸钙
添加碳酸钙对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一定作用，在塑料加工中它们可以减少树脂收缩率，改善流变态，控制粘度。
还能起到以下作用：
1、提高塑料制品尺寸的稳定性。
碳酸钙的添加，在塑料制品之中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。
2、提高塑料制品的硬度和刚性。
3、改善塑料加工性能。
碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能。
碳酸钙粉体，在添加中往往数量比较大，这样就有助于它和其他组分的混合，也有助于塑料的加工成形。
4、提高塑料制品的耐热性。
在聚丙烯中，添加40%左右碳酸钙，耐热性提高200C左右。
5、降低塑料制品成本。
普通的轻质碳酸钙、重质碳酸钙其价格都远远低于塑料价格，碳酸钙的添加会使塑料制品的成本降低。
2、原料选用
A、均聚PP
表7均聚PP
厂家
北欧化工
牌号
BE50-7032
类型
标准料
断裂伸长率
规格级别
管材级
拉伸强度
36
缺口冲击强度
7
密度
0.905
熔体流动速率
0.3
价格（元/t）
12200
表8HDPE
厂家（产地）
新加坡雪佛龙菲利普
HHM5502
600
28
0.955
0.35
弯曲模量
1380
10200
C、抗氧化剂1010
表9抗氧化剂1010
品牌
方亿
型号
抗氧化剂1010
有效物质含量%
≥98
主要用途
橡塑材料
CAS
一级品
外观
白色、无味结晶粉末
挥发性%
≤0.5
熔点
50.0-55.0°
C
透光率
425nm≥96.0%
500nm≥98.0%
灰份%
≤0.1
36000
D、抗氧化剂DLTP
表10抗氧化剂DLTP
江源
AEO-3
含量％
99
有效物质含量％
98
产品规格
25kg/桶装
执行标准
GB
抗氧化剂
123-28-4
名称
硫代二丙酸二月桂酯（DLTP）
180000
E、炭黑
表11炭黑
中橡博凯
特种炭黑BK-3
种类/用途
色素碳黑
ASTM
应用推荐
塑料
7800
F、活性碳酸钙
表12活性碳酸钙
启源
粒度/目数
1250目
规格及用途
轻质碳酸钙
活性碳酸钙
ISO-9002
发货地点
江西吉安永丰
1000
3、原料一览表
表13原料一览表
序号
1
均聚PP
2
菲利普
3
4
DLTP
5
炭黑
6
——
（五）生产方法选择
管材生产方法有两种：
缠绕法和挤出法。
缠绕法主要用来生产大口径管，挤出法主要用来生产硬管。
本设计为φ160mm硬管，因此选择挤出法。
（六）生产工艺流程
高混机混料双螺杆挤出机挤出造粒单螺杆挤出成型定径冷却牵引切割成品检验入库
1、挤出造粒工艺
造粒工艺是采用一定措施将细粉料加工形成较大颗粒状物料的工艺。
塑料在挤出成型中应用最广泛的基本形态为粒状料。
挤出成型中使用塑料粒料的优点如下：
A、送料和加料比较方便，不需要强制加料器；
B、粒料的表观密度比粉料大，制品质量较好；
C、空气及挥发物含量较少，制品不易产生气泡；
D、避免了粉尘飞扬，改善了劳动条件。
挤出造粒工艺流程图
配料（PP、助剂）搅拌挤出冷却切粒
2、挤出成型工艺
挤出成型工艺是挤出机通过加热、塑化、加压使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。
挤出成型的特点：
A、连续化,效率高,质量稳定
B、应用范围广
C、设备简单,投资少,见效快
D、生产环境卫生,劳动强度低
E、适于大批量生产
挤出成型工艺流程图：
加料在螺杆中熔融塑化机头口模挤出定型冷却牵引切割成品
3、废料回用
PP管材生产过程中会产生一些不合格产品和废品，尤其是每次换模生产，管材未合格前，总会产生部分废品。
另外，管材在堆放、搬运过程中也会造成一些损坏，这些统称为废料。
这些废料成分基本相同，将其破碎后掺入到原料中基本不影响管材性能。
所以必须加强对这些废料的管理和合理回收利用。
废料处理流程图:
造粒
配料
废料
清洗
粉碎
分送
↓→
产品
挤出
→ →→
→
（七）工艺计算
1、设计基准
车间生产能力：
1500t/年聚丙烯建筑用排水管
年生产时间：
7200h
PP管材合格率：
99%
物料损耗系数
表14物料损耗系数
工序
高速混合
挤出成型
成型后处理
损耗率%
2、物料衡算
每小时产量=1500000kg/（7200h*99%）=210.44kg/h
每小时不合格品产量=210.44kg/h*1%=2.1kg/h
每日产量=210.44kg/h*24=5050.56kg/d
每日不合格品产量=5050.56kg/d*1%=50.50kg/d
每年混合料料需求量=1500000kg/（1-0.2%-0.4%-0.3%-0.3%）=1518218.625kg
其中，
PP每年需求量=1518218.625*（100/（100+20+0.4+0.2+0.5+10））=1158061.5.00kg
HDPE每年需求量=1518218.625*（20/131.1）=231612.29kg
抗氧化剂1010每年需求量=1518218.625*（0.4/131.1）=4632.245kg
抗氧化剂DLTP每年需求量=1518218.625*（0.2/131.1）=2316.123kg
炭黑每年需求量=1518218.625*（0.5/131.1）=5790.31kg
碳酸钙每年需求量=1518218.625（10/131.1）=115806.15kg
另，
配料损耗量=1518218.625*0.2%=3036.44kg
高速混合损耗量=1518218.625*0.4%=6072.87kg
挤出成型损耗量=1518218.625*0.3%=4554.66kg
成型后处理损耗量=1518218.625*0.3%=4554.66kg
每小时物料在各工序中的进出料量衡算
进入工序的物料量=出料量/（1-该工序的损耗率）
每小时进入成型后处理工序的物料量==210.44kg/h/（1-0.3%）=211.075kg/h
每小时进入挤出成型工序的物料量=211.075kg/h/（1-0.3%）=211.71kg/h
每小时进入高速混合工序的物料量=211.71kg/h/（1-0.4%）=212.56kg/h
每小时进入配料工序的物料量=212.56kg/h/（1-0.2%）=212.99kg/h
（八）设备选型和台数计算
1、混合机
根据物料衡算可知：
每小时进入高速混合工序的物料量为212.56kg/h。
从阿里巴巴查找得江阴市丫匀机械制造有限公司，该公司的VI-300型强制式搅拌混合机可应用于本次生产设计。
VI-500型强制式搅拌混合机
主要用途:
本公司引进吸收消化国外新技术、研制了V1型强制式搅拌混合机。
适用于制药、食品、化工等行业的物料混合。
特点:
该机对较细的粉粒，凝块后或二种以上的粉状体，含有一定水份的物料均能混合。
如对微量物相和的添加物也可达到混合效果（指添加量很少的配料混合）。
技术参数
表15VI-500型强制式搅拌混合机
升级会员 