毕业设计（论文）-年产2500吨交联聚乙烯管材生产车间设计.docx

1、综述了近年来交联聚乙烯管材的研究进展，介绍了我国交联聚乙烯管材的发展前景,了解了交联聚乙烯管材的性能特点和应用领域。本设计阐述了交联聚乙烯的性能和优势。交联聚乙烯管材生产线的工艺并不复杂，选择普遍使用的单螺杆挤出成型的成型方法生产交联聚乙烯管材，通过配方设计、物料衡算、设备选型、工艺参数控制等过程对整个工艺流程作了较为详尽的阐述。并从降低成本、提高性能、应用前景等各方面考虑设计了较为合理的交联聚乙烯生产配方和留有发展潜力的生产设备，计算其生产车间所需的各种生产设备和总投资成本，绘制出工艺流程图和生产车间设备平面布置图，对实际投资建设交联聚乙烯管材生产车间的各个方面具有积极的指导作用。关键词：交

2、联聚乙烯；硅烷交联；设备选型；物料衡算目录摘要IAbstractII第一章概述11.1 交联聚乙烯11.2 交联方式11.3 交联聚乙烯性能41.4 交联聚乙烯优点51.5 交联聚乙烯的发展状况51.6 交联聚乙烯的应用61.7 交联聚乙烯的市场71.8 交联聚乙烯的未来发展方向7第二章生产原材料与工艺91. 1硅烷交联聚乙烯乙烯的原料92. 2共聚工艺9第三章配方设计123. 1配方12第四章工艺计算134.1物料衡算134. 1.1计算基准134.1.2物料衡算13第五章设备选型175. 1生产设备的种类及选用17第六章主要技术经济指标235.1 原料消耗定额236. 2原料的技术参数23

3、第七章厂址的选择及其布置277. 1厂址选址277. 2厂房布置278. 3设备安转检修28第八章车间定员308.1 车间生产岗位及工作308.1.1 人员编制说明309. 2人员工资31第九章成本计算3310. 1原料费用计算3311. 2设备投资成本349. 3车间选址及厂房投资379. 4生产总成本计算389.4. 1制造费用389.5. 2管理费用399.6. 4.3销售费用399. 5利润计算401. 5.1销售收入402. 5.2税金409. 5.3利润4110. 5.4主要经济指标41第十章安全防范与环境保护4211. 1安全方面4210. 2环保方面42设备一览表43结束语44

4、致谢45参考文献4611第一章概述第一章概述1.1 交联聚乙烯聚乙烯是一种具有支链型大分子结构的高分子材料，大分子彼此以物理力聚集在一起,它是应用广泛的通用塑料。聚乙烯可以通过物理或化学方法进行交联。物理方法是利用电子加速器或高能辐射源产生的高能电子束或Y射线引发聚乙烯大分子产生自由基，形成C-C交联键。化学方法采用引发剂使聚乙烯大分子之间形成交联键。聚乙烯经交联，由线型结构转变为三维网状结构，明显地改善了聚乙烯的性能，其热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、阻隔性、耐汽油和芳煌的性能、抗蠕变性等都得到较大的提高叫交联聚乙烯管是将聚乙烯加交联剂进行化学改性(主要生产工艺为一步法硅烷交联工艺)，

5、提高其耐热、耐压、耐化学物质腐蚀性能及使用寿命。该材料输水水质稳定、符合卫生要求，是一种新型的管料，适用于建筑给水供应系统。由于该管料具有良好的物理力学性能,剪切容易、安装工艺简单，是目前国内建筑给水塑料管中占主导地位的管材之一O交联聚乙烯管，是在其聚乙烯分子链之间形成化学交联键，构成立体三维交联网状结构，从而极大地改变了材料的特性,使其具有长期耐热、衬压、耐磨、抗蠕变等优良性能。有着广阔的应用前景。是高科技高品质的水管道I。交联聚乙烯(PEX)热收缩管是性能优良、应用最为广泛的一类热收缩制品。它广泛用于电力、通讯、石油、化工、电子、汽车以及航天和航空等领域。1.2 交联方式聚乙烯通常为线性高

6、分子聚合物，由于大分子无极性、大分子链的柔顺性好，分子间作用力小，造成聚乙烯的耐热性差、力学性能低、耐磨性不佳、易燃烧和应力开裂、抗蠕变性不好以及难以粘接、共混等缺点，为此人们采取接枝、交联、增强、填充、合金化等一系列手段进行了聚乙烯的改性研究。交联改性就是将聚乙烯分子链由线性转变为网状交联结构的改性。交联聚乙烯是开发交联高压电缆绝缘料而应运而生的，因此交联聚乙烯管的交联工艺主要借鉴交联聚乙烯电缆的生产工。国际上成功地用于聚乙烯交联的工业方法有辐照第一章概述交联、紫外光交联、过氧化物交联、硅烷交联四种。若按交联结构分，则可分为两类。第一类以C-C键交联，辐射，过氧化物、偶氮化物均属这类。第二类

7、以Si-0-Si键交联,硅烷交联即属这类。聚乙烯化学交联反应可直接通过有机过氧化物引发，也可以先将聚乙烯与有机硅烷单体接枝,再经水解缩聚来完成,两种方法称为过氧化物交联和硅烷交联。化学交联中的过氧化物交联法是在结晶熔点以上的温度下进行，因而交联结构比较均匀；硅烷交联法的交联温度接近PE的结晶熔点,交联结构也比较均匀。交联前的支链结构交联后的网状结构7(1)过氧化物交联过氧化物有过氧化二异丙苯(DCP)、二叔丁基过氧化物(TBP)等。方法是将聚乙烯与有机过氧化物共热至过氧化物的分解温度以上，以引发聚乙烯交联。交联速率主要取决于过氧化物的半衰期。一般认为,完成交联反应所需要的时间为过氧化物半衰期的

8、510倍。应该指此直接用有机过氧化物引发交联，对制品成型温度控制精度有很高的要求(控温精度必须在35范围内)，以避免物料在挤出机或注射机中提前交联。过氧化物交联的温度一般选在220240C,远远高于其分解温度,因此其半衰期小于1s,一般在5s之内交联反应即告完成,反应区间位于分流锥之后的515cm。因此,受化学反应的约束,生产速度一般在1.0-l.5m/min,太快会影响管材的强度和表面质量。由于反应温度远远高于PE的结晶熔点，因而交联结构非常均匀。过氧化物交联的主要优点：设备投资明显低于硅烷交联,交联工艺简单,生产挤出的过程中即被同时交联,没有后续的工序;交联度控制范围宽,最高可达97%(辐

9、射法60%,硅烷法65%);产品柔韧性高;产品纯净度高于硅烷法而接近辐射法;产品表面较光滑，制品厚度不受限制，产品成本最低。但生产速度最低,约为硅烷法的1/2;需要专用生产加工设备-活塞式挤出机。:1ch2射线过氧化物1,出+加熟偶氮化物J-a:14cH2-CHC-CH2-CH?IH2n交联过程如下：CH2IHCH2-CH2-C-CH2-CH2i-jcH2-CH2-C-CH2-CH2fch2二Ii(2)硅烷交联硅烷交联是硅烷接枝聚乙烯在水或者蒸汽作用下(90100C)完成水解缩聚反应的,这个过程一般为815h。硅烷交联中水解缩聚反应的温度接近PE的结晶熔点，因此交联结构与辐射交联相比要均匀得多

10、。硅烷交联的主要优点：设备投资明显低于高能辐射交联,对制品成型工艺参数的控制要求不高,产品的交联度易于控制，可交联厚壁制品，但生产工艺流程长,交联度容易波动,耗能高，水煮交联时产品容易发生变形。烷交联聚乙烯的原理是通过引发剂如过氧化物作用，将硅烷的乙烯基与聚乙烯接枝,从而生成含有三甲基硅醋基的聚合物,此硅醋基水解后形成硅醇基，通过硅醇基的缩聚反应产生交联作用而生成交联聚乙烯。目前，硅烷交联工艺有两种方法：即两步法和一步法。其中一步法优于两步法有:一步法的生产工艺过程比两步法要简单;一步法生产过程易于控制,生产设备费用及生产成本低,投资少,还可以节约原材料成本30%以上;而且产品质量提高,其交联

11、度可以稳定在70%以上,均质分布,产品性能优异。在聚乙烯硅烷接枝反应挤出过程中，先后发生引发剂分解和引发硅烷单体接枝两种反应。引发剂一般都选用过氧化物，接枝单体选用不饱和硅烷(如乙烯基硅烷)。聚乙烯与乙烯基硅烷进行的接枝反应如o交联过程如下：a.先同不饱和硅烷接技I1CH,CHjI过氧化物I-CHi-CHjC-CHj-CH,-+CH2=CH-Si(OCHJ)-CH2-CH2-C-CH2-CH2-IIb.烷氧基水解为硅醉IIch2ch21H,01-CHj-CHj-C-CHj-CH,-CH2-CH1-C-CH2-CH2-+HOCHjl催化剂ICHj-CHj-SiDCHj),CH*-飙-SiQH),

12、c.硅醇脱水缩合，形成Si-O-Si交联键CH,IIIO4-HiOICH；-CH2-Si(OH)2I-CH2-CH2-C-CH2CH2-ICH,1.3 交联聚乙烯性能聚乙烯经交联，由线型结构转变为三维网状结构，明显地改善了聚乙烯的性能，其热强度、耐热老化性、耐环境应力开裂性、阻隔性、耐汽油和芳烧的性能、抗蠕变等都比未交联聚乙烯高得多。聚乙烯的密度随交联而增加,从而使交联聚乙烯的阻隔性较高U。硅烷交联低密度聚乙烯与未交联LDPE相比:维卡软化点由87c提高到94c;在120下热老化168小时后拉伸强度保存率98%,伸长保存率81%,而未交联LDPE已熔化,无法检验;硅烷交联LDPE在活性环境中1

13、000小时只有2096的样品破裂,而未交联LDPE样品仅4小时就全部破裂,交联聚乙烯管材爆破压力明显提高。交联聚乙烯管材的重要特性在于其极高的蠕变强度。普通高密度聚乙烯在一段时间后，其强度迅速下降,且温度越高，保持有效强度的时间越短。而交联聚乙烯的强度随时间无明显变化。蠕变/破裂试验表明，在80c和2MPa环应力下，高密度聚乙烯(HDPE)管的使用寿命仅30小时，而硅烷交联HDPE管的使用寿命可长达50年之久。一般说，化学交联聚乙烯热收缩管的电性能要低于辐射交联产品，原因是化学交联聚乙烯热收缩管的原料中含有8-10种助剂，使得制品的化学纯净度有所下降，从而造成电性能，如体电阻率、介电强度等有所

14、下降,。由于硅烷共聚PE是在PE反应器中制备，故能保持较高的清洁度,可避免由于接枝时过氧化物分解所形成的微孔及残杂物的污染,显著地提高硅烷交联PE的电绝缘性能。适用于低压电缆线，更适用于高压电缆线,。聚乙烯经硅烷交联后，可大大提高其冲击强度、耐热性能、耐化学性能、耐蠕变性能、耐磨性能、耐环境应力开裂性能和粘接性能。交联产物中还可加入较高用量的填料而材料的性能不会有明显的降低皿。交联聚乙烯管具有卓越的耐环境应力开裂性、耐热性、耐蠕变性、较高的抗撕裂性及抗缺口开裂性，并克服了普通聚乙烯对填料的敏感性，即使配混较多的改性填料如增强剂、导电填料、阻燃剂等,对材料的机械性能亦无不利影响，为聚乙烯改性提供

15、了一条有效的途径1.4 交联聚乙烯优点1）交联聚乙烯管在制造过程中，不加增塑剂,不会引起材质的霉变和滋生细菌；2）交联聚乙烯管材,不含有害成份。经中国预防医学科学院环保卫生监测所检验,依据（饮用水输配水设备卫生标准检验方法（GB/T172191998）用原子吸收光谱、分光光度等检验:交联聚乙烯经过浸泡后的水质，符合（生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评估标准）的要求。3）交联聚乙烯管材耐热性能好，常规长期使用工作温度95o经在110环境下8000小时耐热试验性能良好，所以最高用温度110C。交联聚乙烯管的耐冷性能也很好，随着温度下降,会有一定程度的变硬，但脆性转变温度是一7（）C,这意味着

16、在极低温下依然是韧性材料,这种韧性使得交联聚乙烯管能微量伸缩（收缩率0.72%）,可以吸收结冰引起的体积膨）长应力，这样可以避免刚性管材常见的结冰炸裂现象。4）交联聚乙烯管的交联度高,可达65-89%（经上海市塑料质量监督检验站测定一随机样品交联度为76.5%）。由于交联度高、密度大、耐压性能好,管材的允许工作压力1.2MPao经上海市建筑材料及构件质量监督检验站材料检验，内压蠕变试验（环应力4.6Mpa,液1.3Mpa,95,165h）无破裂无渗漏。经上海塑监站测试热间内压试验（95/lh,1.2Mpa）和压力冷水型试验（25,lh,2.4Mpa）无破裂无渗漏。因此具有长期的使用寿命。5）交

17、联聚乙烯管的耐腐蚀性能好,能耐大多数化学品腐蚀。同时也不结垢，经长期使用，管内清洁光亮.由于交联聚乙烯管壁光滑，水利学性能十分良好,表面精糙度很低。因此,在相同的管径下，水的流通量比金属管大。6）交联聚乙烯管隔热性能好,与金属相比,节能60%以上；同时,可弯曲性能良好，刚中有柔,可任意变曲，不会发生脆性断裂,抗蠕变强度高;刚性挺拔,又不象其他塑料管道柔软弯曲。7）交联聚乙烯管便于按装,大大降低按装成本，也方便维修同。1.5 交联聚乙烯的发展状况PE-X管不同于普通的聚乙烯管，普通聚乙烯（PE）作为一种高分子材料，由于其分子为线性分子结构，当外界温度升高时,线性分子之间的结合力（范德华力）随之减

18、弱，使材料发生形变,主要临界温度为55c左右。所谓交联,是指在聚合物大分子链间形成了化学共价键以取代原来的范德华力,使分子形成网状结构，从而显著地改善了耐热、耐磨、耐化学品性及耐环境应力开裂等一系列物理化学性能。乙烯的交联方法，目前已经实现工业化的主要有:辐射交联、过氧化物交联、偶氮法交联和硅烷交联等四种，其中辐射交联法设备昂贵,过氧化物和偶氨法交联条件较为苛刻，不易控制，品质难保。六十年代开始发展了硅烷交联工艺,方法简易，过程易控,交联度高,品质好,投资少,从而大大推进交联聚乙烯的发展和生产与应用叫由于化学交联聚乙烯热收缩管在使用性能上,可以和辐射交联产品相媲美,而且在价格上具有极大的市场竞

19、争力，因而是一种很有发展前途的产品在交联聚乙烯管开发研究工作中，瑞典、德国、美国、以色列等处于领先地位。主要的生产厂有GolanPlasticProductsWirsboBrukAB、UponorAB等”硅烷交联聚乙烯按其生产工艺分,有三种不同的方法。第一种是1968年MidlandSilicones公司获得专利的Sioplas法，即两步法。两步法就是第一步先生产出接枝料和催化母料,第二步把两种料混合挤出交联制品的工艺。这种方法投资小，工艺简单,可以用通用的塑料加工设备生产交联制品，具有非常可观的实用价值。第二种是1974年Mailiefer与BICC（英国绝缘电缆公司）取得专利的Monosi

20、l法，即一步法,一步法是指PE的接枝反应与产品的形成在同一台特制的挤出机上一次完成。一步法减少了材料的污染,只是其工艺技术难度大,设备投资相对较大。第三种是1986年日本三菱油化公司推出的Visico,也就是PE与硅烷共聚法。共聚法是在传统的高压PE反应釜中乙烯与乙烯基硅烷在高压下发生共聚。由于共聚法的合成工艺先进独特,所制备的硅烷交联聚乙烯具有下列优点：制备的乙烯-硅烷共聚物的储存稳定性大大提高;共聚法杂质极少，因此可改善交联料的电气性能,并且耐热性能、化学性能和力学性能也有相应的提高;成型加工稳定性提高及加工时产生的气体较少等。近年来，国外一些大公司，如英国BP公司、美国联合碳化公司（UC

21、C）等先后推出了乙烯-硅烷共聚物电缆料。1.6 交联聚乙烯的应用由于共聚法的合成工艺先进独特,所制备的硅烷交联聚乙烯具有下列优点：制备的乙烯-硅烷共聚物的储存稳定性大大提高;共聚法杂质极少，因此可改善交联料的电气性能,并且耐热性能、化学性能和力学性能也有相应的提高;成型加工稳定性提高及加工时产生的气体较少等。硅烷交联聚乙烯管可以广泛用于:食品工业中的、饮用水管,牛奶、饮料、果酱等液体食品的输送管，止匕外，还可用作化工中化学流体和气体，腐蚀品液体和气体中等强度有机溶剂的输送管，以及其它行业中的液体和气体的输送管，如空调系统中的水管,煤气热水器的进出水管等。各种冷热水工程,其典型应用包括建筑工程中

22、用冷热给水管;采暖用热水管，地板低温辐射采暖系统配管、机场跑道等室外场地的融雪系统。寒冷地区的地板加热管、交联聚乙烯管的开发符合我国开发多用途、高质量、高附加值建材的方向。在欧洲市场，PE-X管是地板采暖主要材料。2008年，世界PE-X管协会公布的欧洲地板采暖管道市场各种管材市场份额中PE-X管占69.8%,其次是复合管（9.2%）,耐热聚乙烯管（8.3%）等。可见PE-X在欧洲地板采暖管道市场中占绝对的主导位置。80年代开始进入美国市场，在欧美市场供水管道系统中的占有率迅速上升。目前，PE-X管在欧洲占建筑内冷、热水塑料管道市场的43%左右，占地板辐射采暖用管的70%左右且使用量还在稳步增

23、长。在韩国和日本，其使用量已占冷、热水输送管用量的35%和38%。1.7 交联聚乙烯的市场交联聚乙烯管材作为一种新型的管材,具有pv（二管及镀锌管所不具有的各种优点，而与不锈钢管和铜管比又有极为明显的价格优势，因而具极强的生命力和市场竞争力。在中国宏观经济发展的拉动下，塑料管道在建筑业、市政工程、农业、工业等的需求不断增大，在生产能力、产品品种、应用领域、产业科技进步、标准化建设等多方面有了很大的提高。近几年，中国建筑行业的迅猛发展带动了采暖管道的快速增长，采暖管道是PE-X管的主要应用领域。2008年国内PE-X管市场需求约60Kt。目前，国内己经可以生产交联聚乙烯管、对接式和搭接式铝塑复合

24、管和无规共聚聚丙烯管,生产设备有进口设备,也有国产设备。国内生产企业有近100家,生产线有近100多条（其中进口生产线有10余条），生产能力达到5亿米/年。2000年PP-X管使用量达到1亿米左右i。这些管材已开始用于建筑冷热水输送、地板采暖工程等。由于每年有810亿平方米建筑竣工面积,对塑料管材的需求量很大。1.8 交联聚乙烯的未来发展方向目前，硅烷交联聚乙烯的研究工作相当活跃,近年来在新产品开发、工艺改进等方面都取得了较大进步。硅烷温水交联聚乙烯工艺中的主要缺点是交联反应速度较慢,据一项美国专利报道，采用酯类过氧化物（如叔丁基过氧异壬基酯）作引发剂和用金属氧化物（如ZnO、SnO?等）作缩

25、合催化剂,交联速度快,且可省去温水或蒸汽交联工艺。英国BP公司用二丁基锡的聚合物作为水解缩合催化剂来代替目前常用的二丁基锡二月桂酸酯，可提高催化活性;交联均匀,产品性能较好。社会的现代化发展使人们对生活质量提出了越来越高的要求,特别近几年自来水的水质引起社会的广泛关注。尽管有些大城市（如北京）自来水厂的水质在出厂时可以达到直接饮用标准，但人们长期以来一直认为自来水不能直接饮用。一方面因为人们对城市自来水的水质标准不够了解，错误认为自来水不能直接饮用；另一方面，目前国内自来水供水、给水管大量使用铸铁管、焊接钢管以及镀锌钢管，由于管路锈蚀造成水质的污染。近几年上海、沈阳、威海等城市建设部门已相继发

26、文，在新建及改造工程中禁止使用镀锌钢管输送自来水及进行供暧，许多省市同样的政策也正在制定之中。因此，可以预见，在近几年内镀锌钢管将大量地被各种新型管材取代。在能够取代镀锌钢管的各种管材中,铝塑复合管是性能及价格都很有竞争力的一种。年产2500吨丙交联聚乙烯管材生产厂设计第二章生产原材料与工艺2.1硅烷交联聚乙烯乙烯的原料1)聚烯克烯煌的均聚物或共聚物均可被硅烷交联，如LDPE、HDPE、LLDPE,PP、PVC和CPE、EPR,EVA及其它乙烯的共聚物等。2)硅烷从理论上讲,凡含有1个可接枝的乙烯基及1个可水解的烷氧基、献氧基、氨基或氯官能团的硅烷均可用于聚烯燃的接技反应，但在实际生产中由于要

27、考虑水解速率、接枝产物稳定性、接技产物后续加工工艺性等因素，往往选用乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)、乙烯基三(2一甲氧基乙氧基)硅烷(VMTES)以及3一甲基丙烯献氧基丙基三甲氧基硅烷作为接枝单体。3)引发剂硅烷接枝聚烯煌所用的引发剂一般应选用过氧化物类引发剂，一般选用半衰期为Imin的温度为160200的有机过氧化物,可保证与聚烯燃的挤出温度相适应，如过氧化二异丙苯(DCP,171C)、过氧化二特丁烷(DtBP,193)、1,3-二特丁基过氧化二异丙苯(182),2,5-二甲基-2、5-双(叔丁基过氧基)己焕(AD,179,C)和叔丁基过氧化苯甲献(BPDJ6

28、6C)等。4)抗氧剂抗氧剂的加入能提供聚烯烧加工过程中的稳定性及制品的使用稳定性，抑制氧化降解，提高使用寿命。抗氧剂可在接枝之前加入，也可在接枝之后加入。一般应用的抗氧剂有2、6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、4、4-双硫代(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、四-(3、5-叔丁基一4-轻基苯基)丙酸季戊四醇(1010)、硫代二丙酸二月硅酷(DLTP)、亚磷酸三壬基苯酷(TNPP)等。5)催化剂催化剂的加入是为了提高接枝硅烷水解和缩合交联反应的速度，一般应选用可溶于聚烯燃的有机锡类催化剂，最常用的是二月桂酸二丁基锡。2.2共聚工艺将乙烯基硅烷加入到生产LDPE的高压反应釜中，使其与其它烯煌如乙烯、

29、丙烯等单体进行共聚反应，得到接枝共聚物，接枝共聚物再经水解交联得到交联产物W】。2. 2.1工艺流程聚乙烯硅烷交联剂过氧化物交联催化剂其他助剂熔融混合挤出制品9图2.1硅烷交联聚乙烯生产工艺流程图管材生产流程如下:低混机检验图2.2硅烷交联聚乙烯管材生产工艺流程图3. 2.2生产设备1、主机：生产管材选用锥形单螺杆挤出机。2、辅机：（1）挤出前处理物料的设备（如干燥、预热），一般要用于吸湿性塑料，进行干燥的设备可以是烘箱或沸腾干燥器，也可以用真空加料斗；（2）处理挤出物的设备，如冷却、牵引、卷取、切割和检验等设备；（3）控制生产条件的设备，也就是各种控制仪表一（如电动机启动装置、电流表等）。a

30、.选用直通式机头：它是管材制品获得形状和尺寸的部件。熔融塑料进入机头，即芯棒和口模外套所构成的环隙通道，流出后即成为管状物。芯棒和口模外套的尺寸与管材的尺寸大小相对应。管材的壁厚可通过调节螺栓在一定范围内作径向移动得以调第二章生产原材料与工艺整，并配合适当的牵引速度。由于直通式机头结构简单、制造容易，所以选择直通式机头。但熔料通过该类型机头的分流锥支架会产生的熔接痕。适当提高熔料温度、加长口模平直部分长度等措施可以相应地减少熔接痕的影响；b、定型装置：选择真空定径法，比较适用于口径较小的管材；c、冷却装置：起到将管材完全冷却到热变型温度以下。采用浸浴式冷却，它比较适用于口径较小的管材，以便获得

31、圆度和直度较好的管材；d、牵引装置：牵引速度快慢是决定管材截面尺寸的主要因素之一。由于履带式牵引机的履带上镶有橡胶块，用来接触和压紧管材，与管材接触面积大，管子不易变形，有较大的牵引力，而且不易打滑，所以采用履带式牵引机；e、切割装置：选择圆盘锯的切割方式。实际生产流程示意1-挤出机2-机头3-定径套4-冷却水槽5-牵引装置6-切割装置7-塑料管11第三章配方设计第三章配方设计4. 1配方原材料用量/gHDPE-1100HDPE-2100LLDPE100过氧化二异丙苯0.05乙烯基三乙氧基硅烷3二月桂酸二丁基锡0.2510100.1#第四章工艺计算第四章工艺计算4.1 物料衡算4.1.1 计算

32、基准年工作日的确定（年工作小时）（1）年工作日365-7（法定假日）=358天=8592小时（2）设备大修25天/年=600小时（3）特殊情况停车15天/年=360小时（4）机头清洗换过滤网1次/6天8小时/次358天-（25天+15天）x1/6次/天x8小时/次=424小时（5）一年开车时间365天-7天-25天-15天=318天=7632小时实际开车时间7632小时-424小时=7208小时27200小时设备利用系数：K=实际开车时间/年工作时间=7200/8592=0.844.1.2物料衡算1.挤出成型工段物料衡算挤出成型工段损耗率挤出成型工段的损耗分为自然损耗、扫地料、下脚料等，这些损

33、耗的物料量大多可以进行回收再利用。下面列举出各损耗一览表表4.1损耗一览表工序自然损耗扫地下脚料一次成品损耗/%0.20.35.594挤出成型工段物料衡算根据上表和本次设计下达的任务，计算出各项损耗量如下成品的理论需求量：25004-94%=2659.6吨/年自然损耗量占:2659.6X0.2%=5.32吨/年扫地料占：2659.6X0.3%=7.98吨/年下脚料占：2659.6X5.5%=146.28吨/年下脚料回收破碎量（回收率为95%）146.28X95%=138.97吨/年粒料中需5%加入回收料量：2659.6X5%=132.98吨/年回收率为：132.984-138.97X100%=

34、95.7%表4.2挤出成型流程的物料平衡工序输入物料自然损耗扫地损失下脚料成品物料量（吨/年）2659.65.327.98146.2825002 .配混工段物料衡算要经过筛选、输送、混合等过程才能进行挤出成型。在这些过程中物料不可避免的要损失一部分，下表为各个工段的物料损耗系数。表4.3配混工段物料损耗系数工序筛选自然输送扫地高速混合冷却混合粒料风送损耗率/%0.20.30.10.10.2合计损耗率/%0.50.10.10.2总损失/%0.9进入本工序的物料量=出料量+（1-本工序的损失率）单位吨/年回收率为5%实际输入的粒料量：2659.6X(1-5%)=2526.62进入风送物料量：252

35、6.624-(1-0.2%)=2531.68进入冷混机的物料量：2531.684-(1-0.1%)=2534.21进入高混机的物料量：2534.214-(1-0.1%)=2536.75进入筛选输送的物料量：2536.754-(1-0.5%)=2549.50表4.4配混工段物料的平衡工序筛选高速冷却风送输送混合混合粒料物料kg2549.502536.752534.212531.683 .各组分需求量经过计算可以得到配方中各个原料的理论需求量，本设计的配方按配比可以算出各个组份的理论需求量，如下表所示表4.5粉料中各组分理论需要量原料名称配方分数百分率%每吨产品消耗量(kg)年需景里(t)日需聚早

36、(t)时需要里(kg)HDPE-110032.96329.68242.75114.58HDPE-210032.96329.68242.75114.58LLDPE10032.96329.68242.75114.58过氧化二异丙苯0.050.01650.1650.41250.00140.058乙烯基三乙氧基硅烷30.9899.8924.7250.0823.42二月桂酸二丁基锡0.250.08240.8242.060.00690.287510100.10.0330.330.8250.00280.1174 .物料衡算流程根据物料衡算，列出物料衡算流程，如下：单位：吨/年5 549.50混合工段2526

37、.062挤出成型工段成品损失加入回收料损失及下脚料22.88132.98159.615第五章设备选型第五章设备选型5.1 生产设备的种类及选用依据设计任务书，要求设计年产量2500吨交联聚乙烯粒料共混造粒生产线，生产时间设置为7200小时，选择生产设备挤出机及其辅机的选择5.1.1 挤出机由于工艺和经济上的原因，每种规格的挤出成型机生产的管材尺寸有一定范围。挤出成型机规格与所生产的管材尺寸见表表5.1挤出成型机规格与所生产的管材尺寸关系挤出机螺杆直径/mm挤出管材外径范围/mm45206020-259040-7512090-160150160-250根据此表，选用直径90型管材挤出机根据生产力

38、选择挤出成型机SJ-90-A表5.2SJ-90-A技术参数型号SJ-90-A螺杆直径（mm）90螺杆长径比20:1螺杆转速（r/min）1772电动机功率（kw）75-160机器中心高（mm）1000外型尺寸（mm）3015X1737X2486生产能力（kg/h）2060参考价格（万元）8生产厂家由于制品形状简单，较易冷却定型，选择牵引速度为2m/min,线重为0.47kg/m每台挤出机每小时的生产能力为：生产能力=线重X牵引速度=0.47X（2X60）=56.4kg所以需要成型机台数为2659.6X10004-72004-56.4=6.55台Q7台故选7台挤出成型机及7组辅机5.1.2辅机1

39、）.牵引设备根据生产能力选取牵引机DY-2,其牵引速度为05m/min牵引管材范围为2090mm表5.3DY-2技术参数型号DY-2履带数量2牵引管材范围（mm）1200最大牵引力（N）2500牵引速度（m/min）05电功率（kw）3重量（kg）700参考价格（万元）1.5生产厂家2）冷却装置冷却定型套：规格：50mm冷却装置：表5.4冷却装置最大冷却管径（mm）166冷却槽长度（mm）3000冷却介质水外型尺寸3000X720X1150重量（kg）2003）.切割装置表5.5切割装置切割最大范围（mm）170切割功率（kw）1.1外型尺寸（mm）1950X1075X1210重量（kg）39

40、04）.支架表5.6支架托管最大管径（mm）170导向槽长度（mm）3000外型尺寸（mm）3000X400X1042重量（kg）约1005） .振动筛选用一台3DZSF520,生产能力0.035t/h,选择3DZSF520振动筛设备能满足生产要求。该设备效率高、设计精巧耐用；换网容易，操作简单，清洗方便。杂质粗料自动排除，原料接触部分均用不锈钢制成，可以自动化作业。无机械动作保养简易，可单层或多层使用的特点。表5.73DZSF520技术参数型号3DZSF520筛面（mm）500X2000筛面层数2外型尺寸（mm）2135X806X1050电功率（kw/h）2X0.4处理量（t/h）0.055

41、网孔尺寸（目/in）2-200处理量（t/h）0.035振次Min1450生产厂家参考价格（万元）16） .高速混合机捏合是为了增加各组分微小粒子的空间的混乱程度，捏合设备的搅拌，振动翻滚和研磨等作用来完成的。本设计选用SHR-200X500X1000系列混合机组表5.8SHR-200X500X1000高混机型号SHR-200X500X1000总容积（L）有效容积（L）电动机功率（kw）外型尺寸（mm）重量（t）生产厂家参考价格（万元）200120-140151750X1100X14002.656.5有效容积取140L,交联聚乙烯粉料密度为0.946高混机每锅混料为：0.946XI40=131

42、.6kg定每小时上料3次，每20分钟上一次料则每小时的混合量为：3X131.6=394.8kg故需要高混机的台数为：2536.75X10004-（7200X394.8）=0.89台=1台所以选用1台SHR-200X500X1000型混合机。7） .冷却混合机表5.9SHL-500X130B冷混机型号SHL-500X130B总容积（L）500有效容积（L）300-320产量（kg/L）400电机功率（kw）11冷却形式冷水排料方式气动外型尺寸（mm）2300X1420X1560重量（kg）2400参考价格（万元）5.0生产厂家冷混机的台数每小时上料3次，每20分钟上一次料（2534.21X100

43、0）4-（7200X394.8）=0.89台=1台8） .破碎机粉碎机因只在回收粉碎废品时使用，年需破碎量为146.28吨，全年需要破碎下脚料为146.28吨,每小时需要破碎量为20.32kgo选用SWP-100型破碎机，表5.10SWP-100型破碎机参数型号SWP-100旋转刀回旋直径（mm）100筛孔直径（mm）100旋转刀数量（组/把）2固定刀数量（组/把）2破碎能力（kg/h）40电功率（kw）2.2外型尺寸（mm）560X370X925重量（kg）120参考价格（万元）0.34生产厂家因此选用SWP-100型粉碎机即可满足生产；这些设备生产线选用一台就可满足生产要求。9） .冷水机

44、表5.11冷水机技术参数型号（项目）AC-30(D)标准制冷量Kcal/h50293输入总功率KW33.2电源3PH380V50HZ制冷剂名称R22控制方式外平衡式热力膨胀阀压缩机类型全封闭涡旋式（活塞式）功率（KW）13.62*2冷凝器类型高效紫铜管套铝翅片式+低噪音外转子风机冷却风量（m3/h）30000蒸发器类型水箱盘管（壳管式）冷冻水量(m3)13.36水箱容量(L)420进出水管径2-1/2”水泵功率(kw)3.75扬程(m)20机械尺寸长(mm)2200宽(mm)1100高(mm)2000机械重量Kg108021第六章主要技术经济指标第六章主要技术经济指标6.1原料消耗定额由物料衡算可知，原料消耗指标如下：原料名称每吨产品消耗定额(kg)每年需要量HDPE-1329.6824HDPE-2329.6824LLDPE329.6824过氧化二异丙苯0.1650.4125乙烯基三乙氧基硅烷9.8924.725二月桂酸二丁基锡0.8242.0610100.330.8256.2原料的技术参数6.2.1聚乙烯聚乙烯具有较好的物理-机械性能，但因分子结构的差异而