Воробьёва Ирина

Задание.

Цех по производству напорных труб из ПВХ (мощность - 5000 т./год).

1. Разработать технологическую схему процесса, представить ее графический вариант (с учетом необходимого вспомогательного оборудования) и описать.

2. Выбрать основное технологическое оборудование и рассчитать количество оборудования необходимого для реализации заданной мощности производства.

3. Предложить вариант планировки цеха с расчетом необходимых производственных площадей.

1. Описание технологической схемы.

На предприятиях по производству труб из ПВХ необходимо предусматривать отделения по подготовке композиции. Про­цесс подготовки композиции в производстве труб проектиру­ется, как правило, по «вертикальной» схеме. Здания отделения подготовки композиции на основе ПВХ так же, как и в про­изводстве пленок из ПВХ, имеют высоту 18—20 м. Возможно уменьшение этой высоты при организации процесса по так называемой «ломаной» схеме (окончание отдельных опера­ций процесса на нижней отметке и передача материала на верхнюю отметку для продолжения процесса подготовки ком­позиции).

Подготовка композиции должна организовываться как ав­томатический процесс, и в каждом случае следует определять целесообразность управления с помощью компьютера.

Принципиальная технологическая схема подготовки композиции на основе ПВХ для производства труб показана на рис. Эта схема во многом совпадает со схемой подготовки композиции в производстве пленки из ПВХ. Однако в связи с тем, что рецептуры композиций для труб значительно отличаются от рецептур композиций для пленок, схемы имеют и принципиальные отличия.

В рецептурах композиций для труб из ПВХ нет пластификаторов. В связи с этим в технологических схемах отсутствуют суспензионные нитки подготовки стабилизирующих добавок.

Составы композиций на основе ПВХ для труб определяются типом и назначением труб, а также конструктивными особенностями применяемого оборудования.

Из складских емкостей ПВХ пневмотранспортом (ПВХ" поступает на завод в виде порошка) подается в расходные емкости.

Стабилизирующие добавки (двухосновный стеарат свинца, трехосновный сульфат свинца, стеарат кальция) подаются в отделение растаривания мелких компонентов в герметичных технологических контейнерах.

ПВХ после отвешивания на автоматических весах по течке направляется в «горячий» бункер двухстадийного смесителя. Мелкие компоненты (стабилизаторы, наполнители и др.), с автоматических весов также направляются в «горячий» бункер двухстадийного смесителя.

Компоновку отделений подготовки композиции следует выполнять таким образом, чтобы участки растаривания, дозирования и взвешивания мелких компонентов располагались на верхних этажах. Это обусловлено тем, что стабилизирующие добавки типа стеарата кальция, двухосновного стеарата свинца и др. относятся к взрывоопасным веществам, и производства, в которых эти добавки применяются, относятся к категории «Б». Все остальные производства относятся к категории «В».

При отсутствии двухстадийного смесителя схема подготовки композиции на основе ПВХ для производства труб может комплектоваться двумя центробежными лопастными смесителями периодического действия с работой одного в режиме горячего, а второго — в режиме холодного смешения

Подготовленная композиция с помощью пневмотранспорта направляется в промежуточные емкости объемом 10—20 м³, находящиеся в отделении подготовки композиции.

Отделение подготовки композиции должно работать автоматически, без участия рабочего, по заданной программе. Участие рабочего допускается только при растаривании компонентов.

Отделение подготовки композиции, как и в производстве :пленки из ПВХ, размещается в отдельных помещениях.

Параметры технологического процесса подготовки композиции определяются регламентами проектируемого производства.

Из отделения подготовки композиция передается в отделение производства труб из ПВХ.

Принципиальная технологическая схема производства труб из порошкообразной композиции на основе ПВХ приведена на рис.

Из промежуточных емкостей отделения подготовки, композиция, системами пневмотранспорта, подается в бункеры экструдеров линий для производства труб. Применение пневмотранспорта диктуется необходимостью исключить попадание компонентов композиции в помещение экструзионного отделения. Воздух, отводимый из бункеров экструдеров системами пневмотранспорта, должен дополнительно очищаться и выбрасываться в атмосферу. Схемой должны быть предусмотрены устройства для предотвращения попадания воздуха системы пневмотранспорта в производственные помещения.

Линии для производства труб из ПВХ состоят из следующих агрегатов (см. рис.):

— экструдер (двухшнековый, конусношнековый, многошнековый);

— головка;

— колибратор и вакуумная ванна;

— ванны охлаждения (одна или несколько);

— тянущее и счетно-маркирующее устройство;

— отрезное устройство;

— устройство для изготовления раструба;

— приемное устройство и упаковочный стенд;

— устойство для оформления раструба и упаковочный стенд;

- устройство для разрезания крупных отходов;

- дробилка для отходов.

Из бункера композиция захватывается червяками и транспортируется в цилиндр экструдера 1. В процессе движения материал уплотняется, расплавляется, гомогенизируется. Экструдеры оборудованы системой вакуумной дегазации, при помощи которых образующиеся в процессе переработки газы отсасываются из материала, что способствует улучшению качества выпускаемой продукции.

Расплавленный материал выдавливается через кольцевую щель головки 2 в виде трубы. Заготовка трубы из головки поступает в калибрующее устройство 3, расположенное в вакуумной ванне. За счет вакуумного калибрования заготовка принимает размеры, определенные калибрующим устройством. Одновременно с калиброванием происходит поверхностное охлаждение трубы. Для улучшения качества продукции и повышения производительности оборудования к калибратору и в вакуумную ванну охлаждения подводят воду с температурой 12—14 °С. Далее труба поступает в последующие ванны охлаждения 4, количество которых определяется типом оборудования и производительностью линий (как правило, этих ванн три).

Тянущее устройство 5 обеспечивает отвод трубы с заданной скоростью. В основном применяются двухтраковые системы тянущих устройств. Одна из ветвей регулируется по высоте в зависимости от диаметра труб.

Количество произведенной продукции определяется счетно-маркирующим устройством, которое обычно монтируется в блоке с тянущим устройством. Через каждый метр на трубу ставится метка с возможной информацией о качестве трубы и т. д.

В соответствии с ГОСТ или ТУ трубы выпускаются длиной 5,5—6,0 м. Они разрезаются на отрезки нужной длины при помощи отрезного устройства 6. При подаче сигнала зажимы каретки отрезного устройства охватывают трубу, за счет чего каретка с пилой движется вместе с трубой. Отрезается труба заданной длины, зажимы разжимаются, и каретка возвращается в исходное положение.

Трубы из ПВХ в основном выпускаются с раструбами. Для выполнения этой операции в линии предусматривается устройство для изготовления раструба 8.

Труба подается в устройство, устанавливаемое рядом с экструзионной линией. Конец трубы разогревается и выполняется раструб. Готовые трубы сдаются на склад в пакетированном виде. Формирование пакета осуществляется автоматически. Для этого предусматривается устройство, обеспечивающее разворот каждой второй трубы на 180°. Это обеспечивает равномерную укладку труб со сдвигом ряда труб на величину раструба. Длина трубы с раструбом составляет 5,5 м. Пакет труб имеет длину 6 м.

Формирование пакета производится в специальном приспособлении. Форма пакета как при его формировании, так и при дальнейшем транспортировании обеспечивается деревянными рамками, устанавливаемыми в пазы приспособления. При завершении формирования пакета сверху устанавливается планка и производится увязка каждой рамки с помощью металлической или ориентированной полипропиленовой ленты. Готовый пакет вынимается краном из пакетирующего устройства и транспортируется на место технологического хранения и затем на склад готовой продукции.

Трубы должны соответствовать требованиям ГОСТ 226890—77. Проверке и контролю подлежат:

— внешний вид и качество поверхности труб;

— размеры труб, овальность;

— предел текучести при растяжении и относительное удлинение при разрыве;

— изменение размеров труб после их прогрева;

— ударная вязкость;

— стойкость к растрескиванию;

— температура размягчения по Вика;

— водопоглощение.

Кроме того, трубы подвергаются гидростатическим испытаниям.

Производительность линий для производства труб из ПВХ определяется техническими характеристиками оборудования, типом и диаметром выпускаемых труб.

Переработка отходов. При производстве труб на различных стадиях технологического процесса образуются потери, безвозвратные и возвратные отходы.

Ниже приводятся коэффициенты отходов и потерь, а также расходный коэффициент сырья:

Безвозвратные потери

летучие продукты, угар, влага (К_бу) 0,004

подготовка композиции (К_пк) 0,010

работа в верхнем поле допуска (К_бд) 0,012

резка и зачистка труб (К_бм) 0,001

чистка инструмента (головка, червяк) (К_бг) 0,002

всего (К_бп) 0,029

Безвозвратные отходы (К_бо) 0,003

Отходы, используемые в других производствах (К_во) 0,031

Расходный коэффициент (К_р) 1,063

Отходы в виде труб подлежат измельчению на дробилках и затем гранулированию на линии для гранулирования ПВХ.

Наиболее удобно измельчение труб инструментом типа фрезы. Трубы диаметром до 200 мм фреза дробит по всему диаметру сразу. Трубы большего диаметра измельчаются фрезой, обегающей по специальной направляющей и измельчающей стенку трубы постепенно. Возможно, использование роторных измельчителей пластмасс.