聚乙烯管材的生產(chǎn)工藝和物料衡算計(jì)算過(guò)程案例

目錄

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聚乙烯管材的生產(chǎn)工藝和物料衡算計(jì)算過(guò)程案例

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第1章聚乙烯管材的工藝方法

1

8263

1.1聚乙烯原材料

1

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1.2聚乙烯生產(chǎn)工藝條件的控制

1

13529

1.3選料

2

31103

1.4烘干

2

9280

1.5擠出成型定徑

2

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1.6加熱方法

2

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1.7生產(chǎn)完畢

3

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第2章物料衡算

3

31979

2.1原料計(jì)算書(shū)：

3

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2.2生產(chǎn)能力的計(jì)算：

4

16290

2.3造粒物料衡算：

5

第1章聚乙烯管材的工藝方法

1.1聚乙烯原材料

聚乙烯(PE)是一種樹(shù)脂，通過(guò)多種工藝方法生產(chǎn)的,它具有非常良好的特性，我們也可從原油、輕油的裂解物中分離制得。主要有低密度聚乙烯(LDPE,密度約為0.910～0.925gcm3)、中密度(MDPE,密度約為0.926～0.940gcm3)、高密度(HDPE,密度約為0.941～0.965gcm3)截止到今天,在送水領(lǐng)域輸送上應(yīng)用最為廣泛的是中密度聚乙烯和高密度聚乙烯。[10]

1.2聚乙烯生產(chǎn)工藝條件的控制

我們需要精確的量取各種所需要的原材料,之后再按照要求的順序放入告高速混合機(jī)器中。投料順序?yàn)?PE樹(shù)脂，玻璃纖維，二氧化鈦，紫外線吸收劑，聚鄰苯二甲酰胺（PPA），抗氧劑。每鍋料需要的混合時(shí)間大約45～50min,溫度達(dá)到100～110℃,即可出料。這時(shí)抗氧劑已完全被混合,添加的各種助劑也被均勻分散。普通情況下這個(gè)流程期間工人可以確定一下混合狀態(tài)，因?yàn)檫@一步是非常關(guān)鍵的。

擠出造粒

在這一過(guò)程中控制溫度，控制材料的最高溫度高于材料的熔點(diǎn)，并低于擠壓成型溫度。所以一定要謹(jǐn)慎小心控制。

擠管成型

如果將管擠出成型，溫度必須略高一些。在一般情況下，管材的透明度和成型溫度是相互關(guān)聯(lián)的，而透明度較好則溫度稍高一些，反之亦然。牽引速度和冷卻速度也影響管道的透明度。因此，牽引的速度稍大，冷卻速度更高，管道的透明度更好。在生產(chǎn)過(guò)程中牽引速度通常比擠出速度高出10-15%，在冷卻透明軟管時(shí)先將冷水噴淋在機(jī)頭前，然后進(jìn)入水箱冷卻

選用高壓交聯(lián)聚乙烯管材擠出工藝，高壓交聯(lián)聚乙烯管材擠出工藝是利用柱塞對(duì)物料施加高壓,使物料在加長(zhǎng)口模中發(fā)生交聯(lián)的一種直接擠出技術(shù)該技術(shù)無(wú)需后續(xù)的交聯(lián)工藝,而且具有生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單質(zhì)量穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)均一等特點(diǎn)。使用專(zhuān)用的柱塞擠出機(jī),保障擠出過(guò)程中所需的溫度和壓力，可以得到高性?xún)r(jià)材產(chǎn)品。[11]

1.3選料

主要原料有PE樹(shù)脂玻，璃纖維，二氧化鈦?zhàn)?，外線吸收劑，聚鄰苯二甲酰胺（PPA），抗氧劑等。

1.4烘干

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，原料中水分含量必須≤300mg/Kg方可投入生產(chǎn)。因此原材料使用(擠出成型)前，首先需對(duì)原料的各項(xiàng)物性指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可直接投入生產(chǎn)。當(dāng)水分含量超

標(biāo)時(shí)，應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行烘干，烘干溫度一般控制在80℃-85℃，烘干時(shí)間應(yīng)根據(jù)擠出機(jī)的擠出量、烘干機(jī)的烘干量及原料本身的水份含量而定，一般在1-3小時(shí)之間，烘干后的原料經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。

1.5擠出成型定徑

聚乙烯的擠出工藝溫度范圍為170?230℃。由于混合料中含有抗氧化劑等助劑，使所以我們不可在高溫下停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間，容易使我們的助劑功能失效。特別是在低溫之后繼續(xù)升溫狀態(tài)下，提高溫度時(shí)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)，還會(huì)造成諸多不利生產(chǎn)的問(wèn)題，比如性能下降，管材表面粗糙。

為了防止管材中混入其他不利生產(chǎn)的雜質(zhì)，我們可添加過(guò)濾金屬網(wǎng)，但是需要注意，擠出管材時(shí)應(yīng)更加小心，否則易破壞網(wǎng)，將其雜質(zhì)混入管材。

1.6加熱方法

先將機(jī)頭，口模加熱2小時(shí)，再接通機(jī)筒電源，加熱2小時(shí)，實(shí)測(cè)溫度升到設(shè)定溫度后，再恒溫30鐘左右。(可不采用臺(tái)階式加溫，90機(jī)頭加熱時(shí)間7小時(shí)、250機(jī)頭加熱時(shí)間9小時(shí));630生產(chǎn)線:采用臺(tái)階式加溫8~9小時(shí)，即室溫-140C，加溫時(shí)間2小時(shí)。140°C-160°C加溫時(shí)間1小時(shí)、160°C一成型溫度，加熱時(shí)間5~6小時(shí)。

1.7生產(chǎn)完畢

最后我們需要牽引管材，我們選取了牽引機(jī)，牽引機(jī)需要將我們產(chǎn)出的管材在冷卻之后拉出。牽引速度必須保持勻速牽引，保證我們產(chǎn)出的管材壁厚均勻。現(xiàn)在先進(jìn)的工廠都是通過(guò)計(jì)算機(jī)和牽引機(jī)同步，達(dá)成計(jì)算機(jī)控制牽引機(jī)，產(chǎn)出質(zhì)量完美的管材。

第2章物料衡算

2.1原料計(jì)算書(shū)：

各個(gè)生產(chǎn)工程序所需要的原材料比例及物料轉(zhuǎn)變的定量關(guān)系會(huì)隨生產(chǎn)制造程序的確定而確立下來(lái)。我們稱(chēng)此過(guò)程為物料衡算。

物料衡算其實(shí)它的本質(zhì)上其實(shí)算是“質(zhì)量守恒定律”的一種表現(xiàn)形式，我們現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的工藝流程是固定且連續(xù)的。所以對(duì)于此工藝的生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)入這一過(guò)程的物料量就應(yīng)該=排出的物料量+在此進(jìn)程中的積累量。

即：∑F=∑D+W

F—進(jìn)料量D—出料量與損耗量W—累積量

確定每年實(shí)際工作時(shí)間：300天，7200小時(shí)（除掉設(shè)備修理定期維護(hù)、特殊天氣原因等不可抗因素停車(chē)，更換設(shè)備零件等狀況）,我們的每年工作時(shí)長(zhǎng)為7200小時(shí)。

計(jì)算基準(zhǔn)：

生產(chǎn)能力9500噸/年P(guān)E軟管

年工作時(shí)長(zhǎng)7200小時(shí)

產(chǎn)品規(guī)格直徑Φ:58mm壁厚：3mm

物料損耗系數(shù)如下表5-1所示

表5-1擠出成型流程物料損失率

工序自然損耗廢料下腳料一次性成品

百分率%0.20.33.596

2.2生產(chǎn)能力的計(jì)算：

我們根據(jù)表上的數(shù)值和本次設(shè)計(jì)書(shū)，得知各項(xiàng)損耗量如下：

半成品粒料的理論需求量：9500÷96%=9895.8t

生產(chǎn)過(guò)程中自然消耗占：9895.8×0.2%=19.79t

生產(chǎn)廢棄的材料占: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（回收率為96%）

346.35×(1?4%)=332.50t

顆粒料中需加回收料量（總量的4%）：9895.8×4%=395.81t

最后計(jì)算得知回收率為：346.35÷395.81×100%=0.87%

表5?2擠出成型流程的物料平衡單位：噸/年

工序

輸入物料

自然損耗

廢料

下腳料

成品

物料量

9895.8

19.79

29.69

346.35

9500

2.3造粒物料衡算：

各崗位物料損失率,塑化造粒工段物料損耗系數(shù)見(jiàn)表5-3

表5-3各工段物料損失數(shù)據(jù)如下

工序篩選輸送高速混合冷卻混合擠出造粒粒料送風(fēng)

損耗率/%0.50.10.10.50.2

總損失1.4

物料守恒計(jì)算：進(jìn)入此工序的物料量=出料量／（1-工序的損失率）

進(jìn)入風(fēng)送物料量：9895.8?395.81／(1一0.2%)=9499.20t

進(jìn)入擠出造粒的物料量：9895.8／(1?0.5%)=9945.53t

進(jìn)入冷混機(jī)的物料量：9895.8／(1?0.1%)=9905.71t

進(jìn)入高混機(jī)的物料量：9905.71/(1?0.1%)=9915.63t

進(jìn)入篩選輸送物料量：9915.63／(1?0.5%)=9965.46t

實(shí)際本工序輸入物料量：9895.8/(1?1.4%)=10036.31t

擠出造粒的物料量：10036.31×(1?1%)=9935.95t

表5-3聚乙烯軟管配方

組分配方

PE樹(shù)脂

玻璃纖維

二氧化鈦

紫外線吸收劑

聚鄰苯二甲酰胺（PPA）

抗氧劑

100

5

4

0.5

2

1.5

由上表可得：配方總分?jǐn)?shù)=100+5+4+0.5+2+1.5=113

總單耗=實(shí)際本工序輸入物料量÷理論需求量=10036.31÷9892.8=1.014

各種原料單耗總量：

PE樹(shù)脂單耗=PE配方分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=100÷113×1.014=0.897噸

年消耗量=PE樹(shù)脂單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=0.897×9892.8=8876.53噸

玻璃纖維=玻璃纖維配方分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=5÷113×1.014

=0.045噸

年消耗量=玻璃纖維單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=0.045×9892.8=206.25噸

二氧化鈦單耗=二氧化鈦配方分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=4÷113×1.014=0.036噸

年消耗量=增塑劑單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=0.036×9892.8=356.25噸

紫外線吸收劑單耗=紫外線吸收劑配方分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=0.5÷113×1.014=1.49×10-3噸

年消耗量=紫外線吸收劑單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=1.49×10-3×9892.8=41.43噸

PPA單耗=PPA配方分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=2÷113×1.014

=1.79×10-2噸

年消耗量=PPA單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=1.79×10-2×9892.8=177.13噸

抗氧劑單耗=抗氧劑分?jǐn)?shù)÷配方總分?jǐn)?shù)×總單耗=1.5÷113×1.014=1.34×10-2噸

年消耗量=抗氧劑單耗×年設(shè)計(jì)產(chǎn)量=1.34×10-2×9892.8=132.60噸

表1-5生產(chǎn)過(guò)程中主要原料的消耗

序號(hào)原料名稱(chēng)規(guī)格單耗量年耗量用途

1PE樹(shù)脂SG40.8978876.53主要原料

2玻璃纖維800目0.045206.25填充劑

3二氧化鈦