После того, как полученный материал остывает в воде или на воздухе, продавленный в виде нитей или жгутов полиэтилен высокого давления разрезается на гранулы. Во время процесса, вторичный ПЭВД может быть соединен с красителями, пластификаторами, антиоксидантами, бактерицидными материалами, из нее удаляются летучие примеси и вода. Вторичная гранула ПЭВД может производиться в окрашенном и неокрашенном видах.
Укупорка и складирование готовой продукции
После производственного цикла вторичная гранула ПЭВД фасуется. Материалы разделяют по плотности, цвету и типу полимера. Осуществляется выборка проб на соответствие технологическим характеристикам качества гранулята. Фасовку производят по 25 килограммов в полиэтиленовые мешки, маркируют и транспортируют на склад готовой продукции.
Рассмотрим аппаратурно - технологическую схему изготовления гранул вторичного ПЭВД, которая приведена на рис. 2.
Рис. 2. Аппаратурно - технологическая схема процесса изготовления гранул вторичного ПЭВД.
1 -- ленточный трансортер для подачи сырья; 2 -- дробилки; 3 -- воздушный классификатор; 4 -- магнитный сепаратор; 5 -- промыватель; 6 -- ленточный транспортер; 7 -- центробежные сушилки; 8 -- мельница; 9 -- экструдер; 10 -- таблетирующее устройство (гранулятор); 11 -- бункер для таблеток.
На установке (см. рис. 2. «Аппаратурно - технологическая схема производства гранул вторичного ПЭВД») сырье, содержащее до 10 % примесей, металла, стекла и других материалов, ленточным конвейером 1 подают на дробилку 2. Измельченное сырье промывают и пневматическим транспортом направляют в воздушный классификатор 3, где отделяется около 3 % тяжелых отходов. Далее отходы дополнительно измельчают в дробилке второй ступени и продувают через магнитный сепаратор 4 для удаления оставшихся металлов. Затем измельченные отходы промывают водой и детергентами и сушат в центробежной сушилке 7. Высушенное сырье перемешивают в турбинной мельнице 8 для предотвращения комкования и подают в экструдер 9, где с помощью таблетирующего устройства 10 материал превращается в таблетки (гранулы).
На установках такого типа перерабатывают в основном сырье из отходов потребления (полиэтиленовая тара, пленки и пр.). Что же касается производственных отходов, то схема процесса их переработки нередко упрощается за счет исключения ряда стадий (особенно 3, 4 и 5) и часто сводится к следующей последовательности: 1 2 6 7.
1.7 Нормы технологического режима и контроль производства
Для производства качественной продукции необходимо осуществлять непрерывный контроль производства, включающий в себя: проверку на соответствие нормам исходного сырья, контроль соблюдения технологических режимов переработки, контроль качества готовой продукции.
Параметры и частота контроля проектируемого производства приведены в таблице 4.
Таблица 4. Контроль производства
|
Стадия процесса |
Контролиру - емый параметр |
Частота контроля |
Метод контроля |
Кто контролирует |
|
|
Подготовка сырья 1.Передача полиэтилена на склад 2.Транспортирование сырья к загрузочному устройству |
Количество полиэтилена на складе Количество сырья |
Каждая партия По мере прохождения материала по конвейеру |
Визуально Визуально |
Кладовщик Машинист дробилок |
|
|
Дробление полимера 1.Транспортирование дробленного материала по конвейеру к дробилке |
Скорость конвейера |
2 раза в час |
По скорости вращения электродвигателя |
Машинист дробилок |
|
|
Экструзия 1.Формование прутков 2.Гранулирование прутков |
Температура зон цилиндра и головки Частота вращения червяка Температура охлаждающей воды в ванне Подача материала в гранулятор |
1-2 раза в час 1-2 раза в час В начале и конце смены 1-2 раза в час |
По показаниям приборов на пульте управления (190 0С) По показаниям приборов на пульте управления (92с-1) Термометр (60-80 0С) Визуально |
Машинист экструдера Машинист экструдера Машинист экструдера Машинист экструдера |
|
|
Контроль и упаковка 1.Дозирование материала в упаковочный мешок и взвешивание 2.Контроль качества |
Вес гранул Свойства гранул (ПТР) |
При упаковывании мешков От каждой партии (не менее 1000г) |
Электронные весы С помощью лабораторного оборудования (0,5±10 г/10мин) |
Машинист упаковки Технолог |
При производстве гранул возможны различные отклонения от технологических параметров, приводящие к ухудшению качества изделий и их отбраковке.
Возможные виды дефектов и способы их устранения приведены в таблице 5.
Таблица 5. Виды брака и способы его устранения
|
Вид брака |
Возможные причины брака |
Способ устранения |
|
|
1. В материале имеются включения, гари |
1.Завышена температура по зонам 2.Не работает охлаждение 3.Плохо очищен экструдер от предыдущей партии |
1.Понизить температуру по зонам 2.Проверить работу системы охлаждения 3.Осуществить чистку |
|
|
2. Из головки выходит не полностью гомогенизированная масса, прутки рвутся |
1.Занижение температуры по зонам 2.Большая скорость экструзии |
1.Повысить температуру 2.Уменьшить число оборотов шнека |
|
|
3.Изменение цвета материала |
1.Завышена температура по зонам 2.Не работает охлаждение 3.Неисправность приборов 4.Попадание композиции другого цвета 5.Неправильно осуществлялась чистка |
1.Понизить температуру по зонам 2.Проверить работу системы охлаждения 3.Проверить приборы 4.Выгрузить композицию 5.Осуществить чистку |
|
|
4.Обильное выделение газообразных продуктов |
1.Завышена температура по зонам 2.Не работает охлаждение зон |
1.Снизить температуру по зонам 2.Проверить работу системы охлаждения |
2. Расчетная часть
2.1 Материальный баланс производства на 1000 кг готовой продукции
Материальный баланс производства выполняется с целью определения потребности в сырье, вспомогательных материалах, а также количества возвратных и безвозвратных отходов (потерь). Материальный баланс служит основой для определения производительности оборудования и его количества, технико-экономических показателей производства.
Материальный баланс производства 1000 кг вторичного гранулированного полиэтилена высокого давления представлен в таблицах 6 - 7.
Таблица 6. Анализ безвозвратных потерь производства
|
Безвозвратные потери по стадиям производства |
Потери на базовом производстве, % |
Потери на проектируемом производстве, % |
|
|
Хранение, складирование и укупорка готовой продукции |
2 |
1,5 |
|
|
Гранулирование |
3 |
2 |
|
|
Промывка и сепарация исходного сырья |
5 |
4 |
|
|
Измельчение исходного сырья |
2 |
2 |
|
|
Предварительная очистка, сортировка и транспортировка исходного сырья с площадки дислокации |
5 |
5 |
В соответствии с принятыми потерями на каждом этапе предприятия рассчитаем материальный баланс производства изготовления гранул вторичного ПЭВД на 1000 кг/ч.
Таблица 7. Материальный баланс производства по изготовлению 1000 кг/ч гранул вторичного ПЭВД.
|
Статьи прихода |
Количество, кг/ч |
Статьи расхода |
Количество, кг/ч |
|
|
1. Хранение, складирование и укупорка готовой продукции |
1015 |
1. Хранение, складирование и укупорка готовой продукции |
1000 |
|
|
2.Гранулирование |
1035,3 |
2.Гранулирование |
1015 |
|
|
3. Промывка и сепарация исходного сырья |
1077 |
3. Промывка и сепарация исходного сырья |
1035,3 |
|
|
4. Измельчение исходного сырья |
1098,5 |
4. Измельчение исходного сырья |
1077 |
|
|
5.Предварительная очистка, сортировка и транспортировка исходного сырья с площадки дислокации |
1153,5 |
5.Предварительная очистка, сортировка и транспортировка исходного сырья с площадки дислокации |
1098,5 |
Вывод: из расчетов материального баланса следует, что для получения производственной мощности в 1000 кг/ч готовой продукции с учетом потерь, необходимо подать на линию переработки 1153,3 кг/ч исходного сырья.
На проектируемом производстве, по сравнению с базовым предприятием, количество потерь сокращается в результате контроля за производством на каждой стадии, что значительно уменьшает возможность получения брака, а так же, использования нового оборудования и частичной автоматизации технологического процесса.
2.2 Расчет, выбор и описание работы основного оборудования
При проектировании данного предприятия основным производственным оборудованиям является одношнековый экструдер рис. 3.
Рис. 4. Принципиальная схема одношнекового экструдера.
1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - бункер; 4 - загрузочная воронка; 5 - шнек; 6 - термодатчики; 7 - материальный цилиндр; 8 - экструзионная гильза; 9 - нагреватель; 10 - сито; 11 - кольцевая экструзионная головка; 12 - мундштук; 13 - решетка; 14 - подшипник.
Экструдер (червячная машина, червячный пресс), в котором полимер расплавляется и гомогенизируется, является основной машиной промышленных линий, на которых осуществляется ряд взаимосвязанных операций процесса переработки. Он выполняет функции пластикатора и насоса, непрерывно продавливающего расплав материала, полученного в винтовом канале, через головку (формующий канал).
По устройству и принципу работы основного узла, продавливающего расплав в головку, экструдеры подразделяются на шнековые, бесшнековые и комбинированные. Шнековые машины называют также червячными прессами.
Основным рабочим органом экструдера является вращающийся шнек 5, расположенный в корпусе материального цилиндра 7. Вращение шнека через редуктор 2 обеспечивается электродвигателем 1, позволяющим осуществлять бесступенчатое регулирование числа его оборотов. Осевое усилие, возникающее при экструзии, воспринимается упорным подшипником 14. Транспортирование поступающего из бункера 3 пресса через загрузочную воронку 4, гранулята вдоль оси материального цилиндра с целью его плавления, гомогенизации и последующего продавливания полученного расплава через формующий инструмент осуществляется в межвитковом пространстве шнека. Плавление гранулята осуществляется за счет тепла, поступающего от шнуровых нагревательных элементов 9, расположенных на наружной поверхности корпуса, которые разбиты на четыре зоны обогрева, температура которых по мере поступления увеличивается и контролируется автоматически терморегуляторами, через установленные на пульте управления соответствующие термодатчики 6. Для предотвращения налипания гранулята на поверхности шнека пресса и образования пробки в зоне загрузки, цилиндр пресса оснащен рифленой втулкой, а также системой охлаждения этой зоны, что позволяет в значительной степени уплотнить гранулят перед поступлением его в зону плавления шнека.
Для обеспечения непрерывного поступления полимерного сырья в загрузочную воронку пресс оснащен специальным загрузочным бункером, периодически наполняемым вручную или с помощью системы внутрицехового распределения сырья.
Из червячного пресса расплав полимера через решетку 13 с набором сит 10 поступает в кольцевую экструзионную головку 11 и далее в мундштук 12.
Подшипниковый узел 14 предназначен для восприятия осевого усилия, возникающего на его оси при продавливании расплава полимера через формующий инструмент. Подшипниковый узел представляет корпус под роликоподшипник упорный сферический, один конец вала которого вставляется в тихоходный вал доработанного двухступенчатого редуктора, во второй конец вставляется цапфа шнека.
Узел загрузки состоит из загрузочной воронки и корпуса гильзы. Загрузочная воронка предназначена для подачи материала в пресс.
Воронка состоит из бункера, фланца присоединения к корпусу гильзы, рифленой гильзы, коллектора и корпуса.