1、 湖 南 科 技 大 學畢 業 設 計（ 論 文 ）題目年產20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計作者高鈺冰學院化學化工學院專業材料化學學號1206030103指導教師廖博二一六 年 五 月 二十五 日湖 南 科 技 大 學畢業設計（論文）任務書 化學化工 學院 材料科學與工程 系系主任: （簽名） 年 月 日學生姓名: 高鈺冰 學號: 1206030103 _專業: 材料化學 1 設計（論文）題目及專題： 年產20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計 2 學生設計（論文）時間：自 2016 年 3 月 28 日開始至 2016 年 5 月 26 日止3 設計（論文）所用資源和參考資料：（1）塑料制品成

2、型加工；（2）塑料工業手冊；（3）聚氯乙烯管材制造和應用；（4）聚氯乙烯管材制造和應用。4 設計（論文）應完成的主要內容：（1）前言（PVC管材簡介）；（2）PVC管材生產原料及工藝流程及原理；（3）硬PVC管生產車間工藝計算及設備選型；（4）機頭和口模的設計；（5）廠房設計和設備布局及技術經濟核算；（6）設計圖紙5-6張（全廠平面布置圖、車間平面布置圖、車間立面圖、車間主要設備圖、生產流程圖等）。5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：（1）設計說明書規范，文字力求簡練，計算準確，選用設備可靠；（2）設計圖紙規范、整潔，工藝合理；（3）按畢業設計大綱要求完成規定數量圖紙：五

3、張手繪圖紙。6 發題時間： 2016 年 3 月 25 日指導教師： （簽名）學 生： （簽名）湖 南 科 技 大 學畢業設計（論文）指導人評語主要對學生畢業設計（論文）的工作態度，研究內容與方法，工作量，文獻應用，創新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規范程度，存在的不足等進行綜合評價指導人： （簽名）年 月 日 指導人評定成績： 湖 南 科 技 大 學畢業設計（論文）評閱人評語主要對學生畢業設計（論文）的文本格式、圖紙規范程度，工作量，研究內容與方法，實用性與科學性，結論和存在的不足等進行綜合評價評閱人： （簽名）年 月 日 評閱人評定成績： 湖 南 科 技 大 學畢業設計（論文）答辯記錄日

4、期： 2016年 學生： 高鈺冰 學號： 1206030103 班級： 材化一班 題目： 年產20萬噸PVC管塑料加工廠工藝設計 提交畢業設計（論文）答辯委員會下列材料：1 設計（論文）說明書共頁2 設計（論文）圖 紙共頁3 指導人、評閱人評語共頁畢業設計（論文）答辯委員會評語：主要對學生畢業設計（論文）的研究思路，設計（論文）質量，文本圖紙規范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價答辯委員會主任： （簽名）委員： （簽名）（簽名）（簽名）（簽名） 答辯成績： 總評成績： 摘要本設計是年產20萬噸聚氯乙烯管塑料加工廠工藝設計，本設計說明書共有七章，根據實習和相關文獻，完成了物料

5、衡算、主要設備選型等。此設計有說明書一份、圖紙三張。說明書內容：1.PVC管簡介、發展前景及其特點；2.PVC管生產工藝流程；3.物料衡算；4.生產設備的選型，工廠及其車間布局；5.技術經濟分析。圖紙：1.工廠平面布置圖；2.擠出機三視圖；3.生產流程圖；4.車間布置圖關鍵詞：聚氯乙烯；管材；擠出工藝；廠房平面設計ABSTRACTThis design is the annual output of 200000 tons of polyvinyl chloride (PVC) tube plastic processing factory process design， there are

6、seven chapters of this design manual， according to the practice and related literatures， completed the material balance， main equipment selection， etc. A copy of this design with specifications， drawings， three copies.Content:1. PVC pipe introduction， development prospects and its characteristics；2.

7、 PVC pipe production process； 3. Material balance；4. The production equipment selection， factory and workshop layout； 5. Technical and economic analysis.Drawing:1. The plant layout； 2. Extruder three view drawing； 3. Production flow chart；4. The workshop layoutKey words: polyvinyl chloride (PVC)； St

8、eel tubes； Extrusion process； Workshop plane designiv目錄第一章 前言11.1聚氯乙烯管材的發展史及其特點11.2 PVC管材行業的現狀和應用前景41.3 PVC-U管道的設計原則51.4 國內外主要工藝路線的比較和選擇61.5 PVC給水管的規格尺寸6第二章 PVC管材生產原料及工藝流程及原理82.1 PVC管材主要原料PVC樹脂選擇82.2 PVC-U管材生產配方92.3 生產工藝流程概述92.4生產原理102.4.1擠出機102.4.2 冷卻定型裝置122.5 產品質

9、量指標12第三章 硬PVC管生產車間工藝計算133.1生產能力計算133.2物料衡算133.3 原料消耗計算14第四章 設備選型和臺數計算及能量衡算164.1高速混合機的計算164.2螺桿擠出機計算164.3 擠出管輔機計算174.4其他設備174.5 能量衡算18第五章 機頭和口模的設計205.1擠出成型模具包括兩部分:機頭和定型模205.2 擠出成型模具的結構組成205.3 擠出機頭設計原則215.4 擠出機頭的選擇22第六章 廠房設計和設備布局236.1 概述236.2 廠址選擇及原則236.3 廠房的平面輪廓設計及布置236.4 房的立面輪廓設計及布置256.5 設

10、備的布置和排列25第七章 技術經濟核算277.1 基建投資277.2 各項費用計算277.2.1 原料價格277.2.2 人工費277.2.3 其他費用277.3 總成本287.4 銷售收入、稅金和利潤287.5 盈利28第八章 安全與環保298.1 綜合安全防護298.1.1 防火防爆298.1.2 防毒30結論31設備一覽表32參考文獻33致謝34附錄A 設計圖35湖南科技大學本科生畢業設計第一章 前言PVC的全稱是polyvinyl chloride（聚氯乙烯）。這種塑料制品其實是一種乙烯基的聚合物質。聚氯乙烯擁有有原料豐富（石油、石灰石、焦炭、食鹽和天然氣）、制造工藝成熟、價格低廉、用

11、途廣泛等突出特點，現已變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%。硬質聚氯乙烯排水管簡稱PVC-U排水管，是一種新型的建筑材料，越來越受到人們的重視和關注。它質輕、光潔、美觀、水阻小、組配靈活、安裝省時省力，很受設計、施工單位及用戶喜愛。所以使用PVC-U排水管代替傳統的鑄鐵排水管，正以不可逆轉之勢，在全國很快普及開來。目前自來水輸送、生活污水排放、建筑電線等所用的管大部分是用硬質聚氯乙烯管。1.1聚氯乙烯管材的發展史及其特點30年代中期在德國首先研制成功PVC - U管。50 年代發展較快，到60 年代已在歐洲、美國、日

12、本等經濟發達國家的給供水管道中經常使用。根據國際水協代表大會報告，近十幾年來PVC - U管使用率持續增長。我國自60年代中期開始使用U-PVC 管，但限于當時生產水平低、原材料質量不高、PVC - U管的毒性、壽命等問題爭議很大，質量不穩定，工程質量事故不少，未能使PVC - U 管的開發應用深入堅持下去。進入80年代后，國家極力倡導環保產品的研究開發，并在“七五”期間將“室外給水用PVC - U管道應用技術開發研究”列為國家科技重點攻關課題。現在PVC - U 

13、管的生產技術和質量已幾乎達到了國際當代水平，并逐漸被供水界認識和采用。塑料管材管件是化學建材的主要品種，而PVC- U管材管件則是塑料管的主要產品。給水用PVC- U管材管件的開發開始于國家“七五”期間。在國家政策指導下，經過多年的應用和發展，已經具備了應用技術法規完整、施工技術研究深入、產品加工工藝成熟的優勢。上海、廣州、武漢、天津等省市在供水管道工程中已全面停止使用普通鍍鋅管，應用塑料管。PVC- U管具有重量輕，耐壓強度好，輸送流體阻力小，耐腐蝕不結垢、抑制細菌增長等好處用于城市給水，能改善管網水質，有效地保證管網水水質不產生二次污染，特別是PVC-

14、0;U管耐酸堿的特點，能使管道處于土壤環境中而很難受腐蝕，而且其價格不高，技術比較成熟。PVC - U 硬聚氯乙烯管是世界上不少發達國家正在大力開發和應用的一種新型化學材料。它在輸送流體方面，擁有重量輕、耐壓、強度高、輸送液體的摩擦阻力小、耐化學腐蝕性能強、施工安裝及維修方便、節省鋼材及能源、使用壽命長、減輕工人施工勞動強度、建設投資較低等特點。因此在一些方面用PVC - U 硬聚氯乙烯管代替鋼管，可以緩解我國生產建設中的鋼材短缺、能源缺少的局面，其經濟效益是明顯的。供水管網的基建投資巨大，占給水工程費用的2/ 3左右，這主

15、要是管材消耗大及施工任務繁重等原因造成的。如選用PVC - U 管材，在保證管網運行工作壓力，流量等要求的同時，對降低管網工程施工造價，具有重大意義。根據我們的實踐和對PVC - U 管的了解，認為在現代給水工程中，尤其是室外給水管道工程，PVC - U管的推廣應用具有以下優勢。PVC利于環保PVC是通用熱塑性產品，能夠回收反復利用。近年來，PVC工業遭到環保工業方面的多次挑戰，例如，最近爭論不休的二惡英問題。但是，已經被許多研究機構結果顯示主要污染并非來自PVC工業。如歐洲乙烯制品委員會的實驗研究表明，廢棄PVC

16、制品不容易分解，對土壤、環境不會造成危害。蘇格蘭愛丁堡地球生態協會證明，大氣層中93%的氯化氫是又煤炭燃燒產生而非PVC，其實，形成酸雨的主要禍首是二氧化硫和二氧化氮。這兩種有害物質一般都是由傳統的燃料燃燒（如汽車尾氣、燃燒尾氣等）產生的。美國紐約政府能源和發展局進行焚燒實驗后知道，城市固體垃圾中PVC廢棄物質含量與二惡英的形成沒有必然聯系。一些環境學家不再用舊的眼光去看待PVC，即產生和加工PVC的能耗比其替代品要少40%左右，有利于降低"溫室效應"。安全衛生P VC作為給水管道使用時，其衛生性能變成現在爭論的焦點，即通常所說的"有毒無毒"的

17、問題。科學地說，塑料材料不存在有毒和無毒分類的問題，而是有普通塑料和衛生級塑料的區別，PVC樹脂也是這樣。通常不與食品藥物接觸的PVC制品是普通級PVC制品，如門窗、扣板、供水管等；而與食品醫藥接觸的PVC制品則是食品衛生級，如PVC輸液輸血袋、食品包裝、給水管材等。食品衛生級別的PVC制品，對鉛、鎘等重金屬含量河PVC樹脂殘留氯乙烯單體（VCM）含量作了嚴格規定。并且各國衛生組對衛生性能要求不一樣，至盡在美國、歐洲、非洲等國家仍允許使用鉛鹽穩定劑。他們認為加工設備先進、需添加的穩定劑量則小，最終能從管材表面遷移出的鉛等重金屬量非常細微，經過最終沖洗后基本不能發現，因而是安全衛生的。在歐洲，P

18、VC工業（包括樹脂業、制品行業、助劑行業）自愿作出以下承諾：已確定市場管材、管件廢料回收在2003年達25%，2005年達50%，并致力于不影響環境。我國涉水產品衛生標準是GB/T17219生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性價標準，該標準對鉛、鎘、汞等重金屬的穩定劑生產給水產品；樹脂VCM含量要低于1mg/kg等。事實上，只要使用衛生級別的PVC樹脂和不含鉛、鎘等有害重金屬穩定劑，如：有機錫、稀土、鈣鋅穩定劑，衛生性能完全達到GB/T17219的要求，作為給水管材及其它食品衛生級別產品使用是相當安全的。性能受環境影響小當PVC管道被用于輸水時，它的防滲透性以及對 自來水中游離氯的

19、適應性都是非常重要的，PVC在兩方面都表現出很好的優越性。它的防滲透性使自來水的水質難以受環境的影響；其抗氧化化能力比烯烴強，在生產過程中不需要加大量氧化劑等，因而使用時不用擔心抗氧劑被自來水中氧和游離氯的破壞而變脆的危險。當用做埋地供污管道時，防滲透性不錯，可良好的避免污染，和污水對環境造成影響。摩擦阻力小，水力條件優越，管網運行費用低鍍鋅管與鑄鐵管管內壁粗糙，水阻力大，形成結垢層后既影響了水質又降低了管道有效通徑。有關實驗人員抽取了數段使用超過10 年的DN150DN300 鍍鋅鋼管和鑄鐵管測量，發現管壁的附著物最厚的有25mm之多，最薄的也有10mm。有這些附著物存在

20、造成管道有效通徑變小，影響供水量，加大供水成本。U-PVC 管材內壁光滑，流體摩擦阻力小，克服了鑄鐵管因生銹、結垢而影響流量的壞處，可提高輸送能力43. 7 % ，使用溫度范圍在- 1560 之間。根據環水膜重力理論推測計算，供水水膜流過流面積不超過立管斷面積的1/ 31/ 4 時，塑料立管的給水最大通水能力比鑄鐵管增加60 % ，同時不致造成水封的損壞， 因此，對于同樣量的供水量而言，其給水管管徑可以比鑄鐵管管徑小，或同樣管徑在規范許可范圍內可盡可能采用較小坡度，由此可以增

21、加空間凈高，對使用者而言更為有利，增強了建筑的使用功能。在同樣水力條件下，供水能耗降低44，管網的總水壓損耗相對要少，對加壓設施的要求相對不高，加壓所需費用也隨之減少。使用壽命長按照國家有關規定用于冷水輸送的鍍鋅鋼管使用壽命為710年，熱水輸送的鍍鋅鋼管使用壽命為23 年，實際使用一般不高于20年，鍍鋅管還存在保溫性差、銹蝕后易爆裂等壞處，從建筑物的使用壽命來看，也是有弊端的。而PVC - U 管經過測試和國 外有關資料介紹實際使用壽命不低于50年。質輕、施工方便、安裝技術要求不高、工程造價低PVC - U 管材的

22、密度是1. 41. 6g/ cm3 ，是同樣尺寸鋼管的1/ 31/ 5 ，因而運輸、安裝方便，施工效率較高。供水鑄鐵管因為比重較大，而且安裝時需打麻、調制接口材料、捻口、養護，施工時不僅工作繁重，而且安裝時間很長，使施工效益明顯減低。而UPVC管材比重為約1. 4t/ m3 ，僅為鑄鐵管管材的1/ 5 ，同樣長度的塑料管要比鑄鐵管輕得多，安裝時只需人工搬運，而且UPVC 供水管采用的是承插式溶粘接口，同時其標準長度(6m ，4m) 比鑄鐵管長，減

23、少了接口數量，減少了安裝工序。例如:一根標準6m長的DN110 的塑料管只要一人即可安裝完成，然而鑄鐵管則要23 人，這樣工程安裝時間可減少60 %以上，安裝費用也可降低50 %以上，對于施工單位，可節省開支，降低成本，縮短工程周期，也提高了建筑物的經濟性。維修容易，管道更換時間短由于PVC - U 管質輕搬運方便，剪裁容易，在其發生破裂事故時維修施工難度很低，再加上有專用的對接頭，接通即可通水。PVC - U 管在發達國家已使用了半個多世紀，取得了很好的節能、環保效果，對此我們不妨奉行“拿來主

24、義”，改善城鎮的供水狀況。經濟、美觀按目前的市場情況，UPVC 供水管價格僅是鑄鐵供水管的約80 %，即單位造價每千平方米建筑面積節省建筑費用同鑄鐵供水管比較造價減少大約700 元。此外，因為U-PVC 管材較輕，其運輸費用也得到顯著降低。U-PVC 供水管通常外壁為白色，且不用做刷紅丹、銀粉等的防腐處理，沒有如鑄鐵管外壁銹蝕脫落等問題，暗裝入管井中時不需要經常維護護理，明裝則比鑄鐵管優點更為明顯:容易清洗，視覺效果較佳，大大地改善了人們的生活、工作環境也方便了建筑物的物業管理。1.2 PVC管材行業的現狀和應用前景1近十幾年來中國的

25、塑料管業以十分驚人的速度蓬勃發展。中國塑料管產量從90年的不到20萬噸增長到2000年約80萬噸，在上世紀的最后十年內增長達300%。進入新世紀后繼續高速增長，雖然基數在增加，年增長率依然很高。2007年我國塑料管的總產量已經高于300萬噸。2000年起，中國在全世界各國塑料管產量的排位中已是第2位。表1.1 七個國家近年塑料管產量比較2國家美國意大利德國英國西班牙日本中國年產量44444.84230.830.861.8332表1.2  2000-2007 中國塑料管道行業產量及增長情況      單位：

26、萬噸年份20002001200220032004200520062007總產量78.6121.4136.9163.8190.7236.7288.1331.8年增長%-54.412.819.616.424.121.715.2表1.3   2007年中國各種塑料管在各個市場領域的分布      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農業用管AGC工業用管IDT總計總量8340465310532225332比例25%12.5%13.5%16%3%16%6

27、.5%7.5%100%PE30121.520.51025105114PVC4254426.5-25115158.5PP3220.51-31333.5GRP8-5-821其他-1-45這三張表說明出我國塑料管產量逐年增長，應用領域日益廣泛，從而 反映了我國對塑料管的需求日益激增，尤其是對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，得益于經濟大發展的環境，我國塑料管的產業化發展取得巨大進步。近年已經出現一批規模化、配套化、跨地區生產和經營的企業集團，年銷售額達到數億到數十億。估計現在我國領先的近20家企業的年銷售額合計超過100億，幾乎占到全國塑料管總銷售額的

28、三份之一。我國塑料管產業結構和布局的進步是保證我國塑料管今后能夠持續發展的重要基礎。國際上發達國家的塑料管業都是由少數領先企業占市場主體的，例如：根據AMI資料，歐洲熱塑性塑料管業2005年有550個生產廠，其中三份之一屬于領先的50個企業集團，最領先的三家企業集團的年產量是：Wavin 40萬噸， Alphacan 超過20萬噸，Pipelife超過20萬噸。1.3 PVC-U管道的設計原則確定設計條件在進行具體設計前，對于所設計的PVC-U管道系統必須按照輸送介質的性質、運行壓力、環境狀況和安全要求等方面進行設計計算，進行設計計算的條件主要有以下幾點。系統設計

29、使用壽命PVC-U管道系統，對于不同用途的系統應有不同的使用壽命，而不能完全根據塑料管道現有分類規定，把設計使用壽命一律定為50年。現在國際上大多是利用各種塑料管的時間一強度試驗曲線，根據管道使用條件莊作溫度)查得相應的使用壽命。PVC-U管在化工應用中的實踐表明，對于各種用途的管道系統(包括工藝管路)，其使用效果都相當好，系統的使用壽命可與設備或機器的運行年限相當。介質性質介質的性質包括所輸送介質的密度、粘度，與塑料管是不是相容，是不是有固體顆粒或氣相存在等。必須對所輸送的介質性質加以研究分析，選擇使用合適的管材及最佳的運行參數，才能保證所設計的PVC-U管道系統達到最佳使用壓力和輸送能力而

30、又運行成本最低。管內運行壓力設計時首先著眼于系統的正常運行壓力，這是工況設計的依據，然后必須考慮系統內可能出現的最高運行壓力和最高壓力持續的時間。對于裝有閥門等管件的PVC-U管道，還應考慮關閉或開啟閥門的過程中，會使原來管道中的靜壓瞬間升高。如果頻繁地關閉或開啟閥門，則應考慮由此引起的管道疲勞和老化，從而使管道強度性能降低。另外，系統的運行壓力還應考慮經濟指標，系統的設計壓力過高，運行時其經濟性就顯得過低；反之，系統的設計壓力過低，雖然運行經濟性較好，但系統的安全可靠性得不到保障，就不能滿足技術上的要求。所以，必須綜合技術和經濟兩個方面，才能取得良好的設計效果。國內的PVC-U管道，一般是按

31、GB 1 0002.196標準生產的，使用壓力分為0.6 MPa和1 .0 MPa，某些企業也有1.51.9 MPa規格的高壓管道。根據計算結果選擇不同規格的管道時，必須保證系統運行壓力低于管道的使用壓力。1.4 國內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域中生產品種最多，變化最多、生產率較高、適應性強、用途廣泛、產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成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續型材。當前大多數生產PVC管材的企業都是

32、采用螺桿擠出機進行干法塑化工藝連續操作。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機。兩種擠出機各有各的特點。單螺桿擠出機特點：a.結構簡單，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.結構復雜，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產量大，擠出速度快，單位產量耗能低。但是使用單螺桿擠出機生產PVC管材的企業，干混料不能直接使用，還必須經過混煉塑化加工成粒料的工序才能進行生產。而雙螺桿擠出機

33、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量大，擠出速度快，一般可達到24米/分鐘，適合PVC塑料型材的大規模生產。而單螺桿擠出機一般只用作小型輔助型材生產，擠出速度僅為12米/分鐘，而且目前國產雙螺桿擠出機的質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制品產量的增加，直接使用干混料加工PVC制品的雙螺桿擠出機應用越來越廣，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3。綜上所述，本項目采用錐型異向雙螺桿擠出機生產PVC管材。1.5 PVC給水管的規格尺寸因本設

34、計是用PVC管材做給水管使用，故PVC給水管的規格尺寸如下表所示：表1.4 PVC給水管的規格尺寸管內徑標稱規格國內DIN規格mminch管厚度管外徑103/82.5±0.216±0.2151/23.0±0.320±0.3203/43.0±0.325±0.32513.5±0.332±0.3321+1/43.5±0.340±0.3401+1/24.0±0.450±0.35024.5±0.463±0.3652+1/24.5±0.475±0.

35、38035.9±0.490±0.310047.1±0.5110±0.412557.5±0.5140±0.415069.6±0.7160±0.5200811.0±0.7225±0.72501013.6±0.9250±0.83001216.2±1.1315第二章 PVC管材生產原料及工藝流程及原理2.1 PVC管材主要原料PVC樹脂選擇生產PVC管材的原料主要是懸浮法聚合的聚氯乙烯樹脂4根據國家標準GBT5761-93懸浮法通用型聚氯乙烯樹脂檢驗標準

36、規定，懸浮法PVC分為PVC-SGl到PVC-SG8八種樹脂，其中數字越小，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2.1 我國懸浮法聚氯乙烯樹脂的型號及相關參數型號聚合溫度/粘度/(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，農膜，塑料鞋SG-456.5126119706912501150薄膜，人造革，高強度硬管SG-558.0118107686611001000透明制品，硬管

37、，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，硬質透明片使用SG6樹脂、硬質發泡型材使用SG7、

38、SG8樹脂。 生產PVC管材所用的樹脂必須符合擠出加工的要求5，本設計中選用SG5型號的PVC樹脂可行。這種樹脂一般要求K值為68左右，揮發物不大于0.4%，同時對樹脂的白度及雜質含量如黃、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，生產時應視具體情況對工藝作相對的調整。2.2 PVC-U管材生產配方6表2.2  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有機錫穩定劑0.20.40.20.4石蠟-1.2硬脂酸鈣0.50.80.8ACR（加工改良劑）-0.40.8聚乙

39、烯蠟0.30.6-ACR（抗沖擊改性劑）-1.52.0微晶蠟0.61.0-C0.005-碳酸鈣10121030-表2.3  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=6265 100SG5 100SG5 100K=66 1003PbO.PbSO45.01.05.541.82.5硬脂酸鉛0.50.80.70.5-硬脂酸鈣0.50.410.8-硬脂酸鋇2-11.2-碳酸鈣-5.0-105.0硫酸鋇10-10-TiO2 -1.01.5-1.01.2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

40、.05-0.05顏料適量-適量適量-經過比較，在本設計中采用如下配方表2.4  本設計配方組分配方PVC樹脂100CPE樹脂43PbO.PbSO44硬脂酸鉛2硬脂酸鋇1.2石蠟0.4PE蠟0.2輕質碳酸鈣 402.3 生產工藝流程概述硬質PVC管材規格和形式相當多，其生產工藝流程基本上如下圖所示：原料及助劑高速混合低速攪拌擠出冷卻定型牽引印商切割捆扎包裝成品圖2.1 PVC管材工藝流程圖PVC管材生產工藝流程可分為三個過程：（1）成型料準備過程，包括配方、混合（高速和低速）、過篩或者造粒。 （2）擠出成型過程，將配好的物料在上料器的作用下，由料

41、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。 （3）定型包裝過程，經過冷卻定徑箱泠卻定型，再經過牽引機、切割機，上光烘干 固化后，檢驗合格即為成品。2.4生產原理2.4.1擠出機擠出機的基本工作原理是將聚合物熔化壓實，以恒壓、恒溫、恒速推向模具，通過模具形成產品熔融狀態的型坯。但單螺桿擠出機與雙螺桿擠出機結構不同，工作原理不同，其控制的工藝條件也不相同。由于本設計采用雙螺桿擠出機，故只介紹雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出機的工作原理 ：雙螺桿擠出機的結構盡管與單螺桿擠出機很相似，但工作原理差異卻很大。在雙螺桿

42、擠出機中，物料由加料裝置（一般為定量加料）加入，經螺桿作用到達機頭口模。在這一過程中，物料的運動情況因螺桿的嚙合方式、旋轉方向不同而不同。1、非嚙合型雙螺桿擠出系統  因為兩螺桿不嚙合，它們之間的徑向間隙很大，有大的漏流。主要流動方式：因為兩螺桿的螺棱的相對位置是錯開的，即一根螺桿的推力面的物料壓力大于另一螺桿拖帶面的物料壓力，從而產生了流動。物料從壓力較高的螺桿推力面向另一螺桿拖帶面的流動，同時隨著螺桿的旋轉，在兩螺桿的間隙處物料不斷受到攪動并被不斷帶走、更新（不論兩螺桿的轉向如何），特別是在異向旋轉過程中，物料在處受到阻礙，產生了流動。多種物料的流動形式（包括由于在兩根

43、螺桿的相互作用下產生的各種流動）都增加了對物料的混煉和剪切。但這種雙螺桿沒有自清潔作用，一般僅用于混料，不適合PVC型材的生產。2、嚙合型同向旋轉雙螺桿擠出系統 由于同向旋轉雙螺桿在嚙合位置的速度方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿要把物料從間隙中推出，結果使物料從一根螺桿轉到另一個螺桿，呈形前進，這種速度的改變以及嚙合區較大的相對速度，非常有利于物料混合和均化，由于嚙合區間隙很小，嚙合處螺紋和螺槽的速度相反，剪切速度高，有很好自潔作用，即能刮去粘附在螺桿上的任何積料，從而使物料的停留時間很短。這種擠出機主要用于混煉物料和造粒。但由于物料在嚙合區間所受剪切力很大，所以

44、也不適應型材的生產。3、嚙合型異向旋轉雙螺桿擠出系統  在嚙合型異向旋轉的雙螺桿擠出中，兩根螺桿是對稱的，由于回轉方向不同，一根螺桿上物料螺旋前進的道路被另一根螺桿的螺棱堵，不能形成“”字型運動。在固體輸送部分，物料是以近似的密閉“”形小室的形態向前輸送。但為了使物料混合設計中將一根螺桿的外徑與另一根螺桿的根徑之間留有一定的間隙量，以便使物料能夠通過。物料通過兩螺桿之間的徑向間隙時，受到強烈的剪切、攪拌和壓延作用，因此，物料的塑化比較好，多用于加工制品。由于兩螺桿的徑向間隙比較小，因此，有一定的自潔性能，但自潔性比同向旋轉的雙螺桿要差。雙螺桿擠出機的主要參數：（1）螺桿公稱

45、直徑。螺桿公稱直徑是指螺桿外徑，單位為mm。對于變直徑（或錐形）螺桿而言，螺桿直徑是一個變值，一般用最小直徑和最大直徑表示如：65130。雙螺桿的直徑越大，表征機器的加工能力越大。（2）螺桿的長徑比。螺桿的長徑比是指螺桿的有效長度與外徑之比。一般整體式雙螺桿擠出機的長徑比是在718之間。對于組合式雙螺桿擠出機，長徑比是可變的。從發展看，長徑比有逐步加大的趨勢。（3）螺桿的轉向。螺桿的轉向有同向和異向之分。一般同向旋轉的雙螺桿擠出機多用于混料，異向旋轉的擠出機多用于擠出制品。   （4）螺桿的轉速范圍。螺桿的轉速范圍是指螺桿的最低轉速到最高轉速 （允許值）

46、間的范圍。同向旋轉的雙螺桿擠出機可以高速旋轉，異向旋轉的擠出機一般轉速僅在040r/min。（5）驅動功率。驅動功率是指驅動螺桿的電動機功率，單位為kw。（6）產量。產量指每小時物料的擠出量，單位為kg/h。2.4.2 冷卻定型裝置擠出的管狀物首先應通過定型裝置，使之冷卻變硬而定型。為了得到符合尺寸要求和良好表面光潔度的管材，有效的冷卻是非常重要的。定徑方法分外定徑和內定徑兩種。外徑定徑法是在管狀物外壁和定徑套內壁緊密接觸的情況下進行冷卻而實現的。保證這種緊密接觸的措施是從設在多腳架的一個餓支架和芯棒內的連通孔向管狀物內通入壓縮空氣，并在擠出的管端或管內封閉，使管內維持比大氣壓力較大而恒定的壓

47、力。此外，也有在管套上沿圓而上鉆一排小孔用真空抽吸使管狀物緊貼套管的。內徑定徑法是將定徑套的冷卻水管從芯棒處伸進，所以必須使用偏移式機頭。用內徑定徑法所制得的管材內壁較為光滑，不管定徑套是外徑套還是內徑套，其尺寸目前大多還憑經驗確定。對外徑定型來說，定徑套的長度一般取其內徑的三倍。定徑套的內徑應略大于管材的名義尺寸，一般不大于2mm。相比較而言，外徑定型結構簡單，操作方便。所以本設計采用外徑定型法。2.5 產品質量指標我國采用ISO國際標準的對應技術文件，結合國內PVC-U管材的發展情況和質量水平，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標準。另外，環保安全的PVC-U管材

48、的主要原料為PVC粉，輔料包括填充劑、熱穩定劑、抗沖擊劑、潤滑劑、改良劑、發泡劑、著色劑等等。PVC-U給水管中PVC粉含量在95%以上； PVC排水管中PVC粉含量不低于90%，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粉的比例關系直接決定了管材質量的好壞。如果碳酸鈣含量過高，雖然也能生產出管材，但質量無法得到保證，更不能滿足PVC-U管材50年之使用壽命。采用非鉛鹽穩定劑取代傳統鉛鹽熱穩定劑來生產PVCU管材的廠家。鉛鹽熱穩定劑中含有鉛元素，在管材的使用過程中會滲入水中。鉛

49、進入人體中較難排出，積累過多會引發鉛中毒。國家建設部也明文規定飲用水PVC-U管材禁用鉛鹽熱穩定劑。第三章 硬PVC管生產車間工藝計算計原始數據：（一）聚合生產能力 200000噸/年硬PVC管材（二）年生產時間 7200小時（三）PVC管材合格率 99%（四）產品規格 160200mm（五）物料損耗系數表3.1 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%3.1生產能力計算每小時設計產量=28058.4kg每天設計產量=每小時設計產量×日生產時數=28058.4×24=673400kg年設計產量=每小時設計產量×年生

50、產時數=28058.4×7200=202020kg3.2物料衡算按每天物料在各工序中進出料量進行計算進入工序物料量=日進入后處理的物料量=675426kg日進入擠出成型的物料量=677458kg日進入高速混合機的物料量=680179kg日進入配料的物料量=681542kg表3.2 日生產物料衡算工序輸入輸出物料物料損耗小計配料6815426801791363681542混合6801796774582721680179成型6774586754262032677458后處理6754266734002026675426日輸入輸出物料681542673400總耗8142物料衡算流程圖：輸入物

51、料=輸出物料+總加工損耗物料1363681542680179配料6774586754266734002721混合2032成型2026后處理圖3.1 物料衡算流程圖3.3 原料消耗計算表3.3  本設計配方組分配方PVC樹脂100CPE樹脂43PbO.PbSO44硬脂酸鉛2硬脂酸鋇1.2石蠟0.4PE蠟0.2輕質碳酸鈣 40由上表得：配方總分數=100+4+4+2+1.2+0.4+0.2+40=151.8分總單耗=1.012各種原料單耗總量：PVC樹脂單耗=×總單耗=×1.012=0.667t/t成品年消耗量=PVC樹脂單耗×年設計產量

52、=0.667×202020=134680t/t成品CPE樹脂單耗=×總單耗=×1.012=0.027年消耗量=CPE樹脂單耗×年設計產量=0.027×202020=5454.543PbO.PbSO4=×總單耗=×1.012=0.027年消耗量=3PbO.PbSO4單耗×年設計產量=0.027×202020=5454.54硬脂酸鉛單耗=×總單耗=×1.012=0.013年消耗量=硬脂酸鉛單耗×年設計產量=0.013×202020=2626.26硬脂酸鋇=×總

53、單耗=×1.012=0.008年消耗量=硬脂酸鋇單耗×年設計產量=0.008×202020=1616.16石蠟單耗=×總單耗=×1.012=0.003年消耗量=石蠟單耗×年設計產量=0.003×202020=606.06PE蠟單耗=×總單耗=×1.012=0.001年消耗量=PE蠟單耗×年設計產量=0.001×202020=202.02輕質碳酸鈣=×總單耗=×1.012=0.267年消耗量=輕質碳酸鈣單耗×年設計產量=0.267×202020=5

54、3939.34表3.4 主要原料消耗序號原料名稱規格單耗量年消耗用途1PVC樹脂SG50.667134680主要原料2CPE樹脂H1350.0275454.54填充劑33PbO.PbSO4AR/工業0.0275454.54熱穩定劑4硬脂酸鉛99%0.0132626.26穩定劑5硬脂酸鋇99%0.0081616.16穩定劑6石蠟58#半精煉0.003606.06潤滑劑7PE蠟20kg/包0.001202.02-8輕質碳酸鈣800目0.26753939.34填充劑第四章 設備選型和臺數計算及能量衡算4.1高速混合機的計算查表得配料表觀密度為1.5kg/L每小時設計產量=28340.8kg設每批的混合操作時間為0.7小時每批混合物料量=13225.7L查張家港宏基機械有限公司生產高速混合機資料選