Производство одноразовой тары из полистерола

По территории площадки проложены асфальтированные дороги шириной 6 метров [5, 6]. Принятая планировка, конфигурация и размеры здания обусловлены режимом производственного процесса, габаритами оборудования и условиями, необходимыми для обслуживания аппаратов. Все технологическое оборудование размещено внутри здания. Подача сырья осуществляется посредством перевозки сырья на автопогрузчиках со склада сырья. По степени пожарной опасности цех относится к категории «А».Производственный корпус является отапливаемым помещением, склады — неотапливаемые помещения. Рис. 10. Планировка предприятия «Олимп-Пак"Объёмно-планировочное решение здания обеспечивает возможность реконструкции и технического перевооружения производства, изменения технологического процесса и перехода на новые виды продукции. Производственный корпус — одноэтажное прямоугольное здание:

Длина- 50,0 метров. Ширина -30,0 метра. Высота помещений -6,0метров.Производственное оборудование размещено на полу. Бытовые помещения предназначены для размещения в них помещений обслуживания работающих: санитарно-бытовых, здравоохранения, и т. д. В состав санитарно-бытовых помещений входят: гардеробные, курительные, душевые, уборные, умывальные, устройства питьевого водоснабжения. При гардеробных предусмотрены кладовые спецодежды, стены и перегородки которых выполнены из материалов, допускающих мытьё горячей водой с применением моющих средств.

Бытовой корпус представляет собой отдельно стоящее трехэтажное здание, соединенное с производственным корпусом крытой галереей. Производственный корпус — здание каркасного типа, фундаменты под стены и колонны монолитные, железобетонные. Стены зданий из легкобетонных панелей. Толщина стен отапливаемых помещений принята равной 300 мм. Покрытия и перекрытия зданий состоят из железобетонных плит, уложенных на железобетонные фермы пролетом 24 метра. Кровля выполнена из трех слоев рубероида. Полы всех производственных помещений цементно-бетонные. Полы бытовых помещений — деревянные; в санузлах и душевых помещениях — цементно-бетонные.Оконные переплёты выполнены из железобетона высотой 1200 мм и шириной 3000 мм.

Во всех отапливаемых помещениях предусмотрено двойное остекление. Бытовой корпус — кирпичный, полы в бытовых помещениях выполнены деревянными; в санузлах и душевых помещениях — цементно-бетонные. Оконные переплеты и двери приняты стандартных размеров. Отделочные работы: наружная плоскость стен частично отштукатурена (карнизы, цоколь, откосы дверных и оконных проёмов).

Изнутри все стены производственных помещений побелены. В помещениях бытового обслуживания рабочих производится штукатурка и окраска стен, перегородок и потолков. В душевых применяется масляная краска. Все помещения имеют отопление от центральной котельной. Здания оборудованы производственным, противопожарным и хозяйственным водопроводом. Спуск бытовых сточных вод производится в канализацию с предварительной очисткой стоков. Определение требуемой площади помещения приведено в таблице 2. Таблица 2. Площади, необходимые для размещения основного технологического оборудования [6, c.84]Стадия технологического процесса.

Основное технологическое оборудование.

Необходимая площадь зала на ед. оборудования, м2Экструзия пенополистирола.

Экструдер с диаметром шнека90 мм150Термоформовка.

Термоформовочная машина для листов 1100×1000 мм75Вырубка и упаковка изделий.

Термоформовочная машина для листов 1100×1000 мм100Участок переработки отходов.

Дробилка и экструдер-гранулятор150Кабинеты и бытовые помещения.

Кабинеты ИТР, раздевалки и душевые200Склад сырья и готовой продукции.

Промежуточный склад готовой продукции и сырья400Коридоры и МОП425Всего15 003.

2 Расчет материального и теплового баланса производства.

Рассчитаем материальный и тепловой балансы экструзионной линии, исходя из производительности экструдера, равной 80 кг/час. Расходный коэффициент с учетом вторичной переработки примем равным 1,2.Годовой фонд рабочего времени предприятия примем равным 8160 часов (340 рабочих дней в году по 24 часа).Режим работы — четырехсменный (дневные и ночные смены по 12 часов), обусловлен непрерывностью технологического процесса экструзии полимеров, так как частая остановка экструзионного оборудования повышает его амортизацию и увеличивает простои, связанные с настройкой [6, c.47]. Определим годовую производительность экструдера:= 96 кг/часкг/год = 783,36 т/год.

В соответствии с производственными данными, расход пропан-бутана составляет 6−8 масс.%от объема, подаваемого в экструдер на вспенивание полистирола, и равного 0,45 л/мин.Непрореагировавший пропан-бутан возвращается на рециркуляцию [9, 11]. (3.3)л/час.

Плотность технического пропан-бутана составляет в нормальных условиях 2,019 кг/м3. Определим массу подаваемогопропан-бутана.(3.4)кг/час.

Определим массу прореагировавшего и оставшегося непрореагировавшимпропан-бутана.(3.5) = 0,0038 кг/час (3.6)кг/час.

В последующих процессах (сматывание в рулон, формовка, вырезка) масса смеси остается неизменной (без учета потерь).Потери на стадии экструзии составляют 5%. (3.7)кг/час (3.8)кг/час.

Потери на стадии вырубки составляют 12 — 12,5%.(3.9)кг/час (3.10)кг/час.

Таблица 3. Материальный баланс производства ПС [6, c.84]Стадия технологического процесса.

Приход, кг/час.

Расход, кг/час.

Загрузка сырья.

Гранулы ПС96Гранулы ПС96Итого9696.

Экструзия ПСГранулы ПС96Расплав ПС96Итого9696.

Вспенивание ПСРасплав ПС96Вспененный ПС96,0038.

Бутан0,0545.

Бутан0,0507.

Итого96,54 596,0545.

Намотка в рулон.

Вспененный ПС96,004Рулоны ВПС91,2036.

Потери4,8002.

Итого96,496,004Термоформовка.

Рулоны ВПС91,2036.

Листы ВПС 1100×100 091,2036.

Вырезка.

Листы ВПС 1100×100 091,2036.

Лотки пищевые из ВПС80,0036.

Потери 11,2Итого91,203 691,20363.

3 Расчет и подбор технологического оборудования3.

3.1 Расчет загрузочного бункера.

Рассчитаем бункер загрузки экструзионной линии, исходя из производительности экструдера, равной 80 кг/час. Определим объем бункера. Насыпная плотность гранул полистирола составляет порядка 550−560 кг/м3. Определим объем загрузочного бункера с коэффициентом заполнения f = 0,8, необходимый для работы экструзионной линии в течение одного часа [4, 10]. (3.11)м3Ближайшее стандартное значение объема загрузочного бункера составляет 0,25 м³.

3.3. 2 Расчет экструдера.

Производительность экструдера, установленного на предприятии, по сырью gравна 80−120 кг/час. Для производства вспененного полистирола суммарной загрузкой 95 кг/час требуется один экструдер. Таблица 4. Технические характеристики экструдера SMEPS70/90Диаметр шнека экструдера (мм)Линейная скорость экструзии, м/мин.

Подача бутана, л/мин.

Ширина полотна, мм.

Установленная мощность, кВтГабариты (LхВхН), мм.

Масса, кг908 — 400,450,6 -1,312 026 000×1800×180 010 000.

Проектный расчет червячного пресса ведется в два этапа. Главная цель первого этапа — выбор геометрических параметров червяка и диапазона частоты его вращения в соответствии с заданной производительностью. Для переработки ПС задаемся значением среднего градиента скорости сдвига, равным γ = 30 с-1.Глубина нарезки шнека h3равна 1 см = 10 мм. Число оборотов шнека найдем по формуле: (3.12)1,06с-1Рассчитаем длины основных зон экструдера. Lоб = 22,5.D (3.13)Lоб = 22,5. 90 = 2025 мм;L2 = 7D (3.14)где L2 — зона пластификации, мм. L2 = 7.90 = 630 мм;L3 = 8D (3.15)L3 = 8.90 = 720 мм;L = 20 D; (3.16)L = 20 .90 = 1800 ммL1 = L — (L2 + L3) (3.17)L1 =1800 — (630 + 720) = 450 мм;t = D = 90 мм;(3.18)l = 0,1D (3.19)l = 9 мм;i = 1.

3.3. 3 Расчет термоформовочной машины.

Термоформовочная машина имеет рабочую область, необходимую для формирования продукции из листов 1100×1000 мм. S = a. b (3.20)S = 1,1.1 = 1,1 мПроизводительность формовочной машины составляет 20−30 тысяч лотков из ВПС в час, что эквивалентно массе, равной 80 кг/час.Рассчитаем количество листов ВПС, произведенных термоформовочной машиной и отправленных на вырубку. Толщина листа полистирола составляет 10 мм. Плотность ВПС составляет 55 кг/м3.Vлиста= S .d (3.21)Vлиста= 1,1.0,01 = 0,011м3mлиста = Vлиста.ρВПС (3.22)mлиста = 0,011. 25 = 2,75 кг.

Производительность одной формовочной машины в час составит: Gчас = n/mлиста (3.23)Gчас (тф) = 80/2,75= 29 листов/час.

Следовательно, производительность одного аппарата вырубки составляет с учетом того, что установлены две машины: Gчас (в)= Gчас (тф)/2 (3.24)Gчас (в) = 29/2 15листов/час3.

4Расчет технологического режима обработки3.

4.1 Температурный режим экструзии.

Подберем оптимальный режим обработки материала, исходя из физических и химических свойств полистирола. Таблица 5. Распределение температур по зонам.

ЗонаIIIIIIТемпература, °С160 ± 20 180 ± 20 200 ± 20Шаг нарезки принимаем постоянным t = D, ширину гребня витка примем равной е = 0,1D, число заходов нарезки i = 1. Ширина гребня витка равна е = 0,1, число заходов нарезки i = 1. Согласно табл. 5 назначаем следующий температурный режим переработки полистирола, оС: температура расплава на выходе из зоны дозирования t = 180оС, температура загружаемых гранул t1 = 20оС, температура цилиндра в зоне загрузки: 60о, температура цилиндра в зоне плавления: 180 оСтемпература в формующей головке tr = 200 оС. Таблица 6. Важнейшие параметры обработки полистирола [6, c.72]Термопласт.

Литье под давлением.

ЭкструзияТемпература расплава, °СДавление литья, МПаТемпература, °СПолистирол блочный170−25 060−150 140−15Полистирол суспензионный170−25 060−150 200−210Таблица 7. Рекомендации по выбору типа червяка и градиентов скорости при переработке пластмасс.

МатериалВид изделия.

Вид загружаемого материала.

Насыпная плотность.

Тип червяка.

ОтношениеГрадиент скорости у, с-1Число витков в зоне дозирования.

Число витков в зоне сжатия.

ПолистиролГранулы.

Бисер500 — 5501Б, 2 В, 4А4,00 — 4,35 100 — 20 091.

Таблица 9. Зависимость вязкости термопластов от температуры.

Пт/пт+10К, при скоростях сдвига у (с-1)В ньютоновской области100 101 102 103 104ПСбл1,811,401,301,231,161,14ПСФ1,281,281,281,251,171,11Рассчитаем длину рукава, необходимую для оптимального охлаждения полистирола для сматывания в рулон (для предотвращения усадки и слипания материала).Толщина рукавапенополистирола составляет 10 мм. Площадь погонного метра рукава определяется как плотность боковой поверхности круглого цилиндра, и равна произведению длины окружности основания на высоту. Радиус рукава составляет 550 мм. Так как лист полистирола представляет собой разрезанный надвое рукав, то: mрукава= mлиста. 2(4.1)mрукава= 2,75. 2 = 5,5 кг.

Следовательно, от 1 погонного метра требуется отвести тепла:(4.2)ДжСледовательно, в час с помощью воздушного охлаждения требуется отводить тепла:(4.3)16940 кДж/ч = 4,7 кВт3.

4.2 Температурный режим формовки.

Рассчитаем требуемую мощность нагревателя формовочного устройства. Температура формовки полистирола составляет 1500 С. Следовательно, для нагрева одного листа вспененного полистирола от 25 до 200 0С требуется затратить:/1000 = 598,95 кДж/лист17 424кДж/час = 4,84 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первом разделе данной курсовой работы рассмотрены общие физические свойства полистирола и следующие способы его получения, молекулярная и надмолекулярная структура ПС. Так, получаемый в промышленности полистирол представляет собой смесь макромолекул преимущественно атактического полистирола выступающего в роли. Полистирол общего назначения, как и ударопрочный полистирол, имеет аморфную складчатую структуру. Полистирол, благодаря насыщенности углерод — углеродной цепи и присутствию фенильных групп, обладает хорошей химической стойкостью ко многим агрессивным веществам. Во втором разделе работы рассмотрены наиболее применяемые в промышленности способы получения полистирола: литье под давлением, экструзия и прессование. В данной работе мы остановились на описании технологии экструзии полимеров. Экструзия — это получение полуфабрикатов или изделий их материалов полимера неограниченных длиной, благодаря выдавливанию расплава сквозь формующую фильеру требуемого профиля. Во второй части работы также описано типовое оборудование. В третьей части работы описан генеральный план предприятия по производству одноразовой тары из полистирола, подобраны площади основных помещений.

Площадь здания цеха составляет 1500 м². Вспомогательные и складские помещения вынесены в отдельные постройки. Также в данной работе подобрано и рассчитано необходимое технологическое оборудование и параметры ведения технологических процессов экструзии полистирола. Основное оборудование — экструдер SMEPS90с диаметром шнека 90 мм, длиной шнека 1800 мм. Также в работе был рассчитан материальный баланс и основные характеристики процессов.

4 ОХРАНА ТРУДА НА ПРОИЗВОДСТВЕНаиболее опасным веществом, циркулирующем на рассматриваемом производстве, является газ — пропан-бутан, для которого характерны токсические и пожарои взрывоопасные свойства. К основным факторам опасности на УКПГ-3 относится следующее:

аппараты и трубопроводы высокого давления;

взрыво и пожароопасные свойства сырья и получаемых продуктов;

токсичность сырья и продуктов;

пожароопасные и токсичные свойства применяемых химических реагентов;

высокотемпературные источники (формовочные печи);наличие трущихся деталей машин и механизмов;

статическое электричество;

выбросы легковоспламеняющихся веществ без возгорания. На предприятии с целью повышения уровня безопасности труда проводятся следующие мероприятия:

•Обязательные инструктажи на рабочем месте, по видам работ, разовые;

•Ежеквартальная проверка знаний;

•Обязательное обучение-стажировка персонала перед допуском к работе;

•Обучение компьютерным навыкам с программами Windows на компьютерных курсах;

•Периодическое повышение квалификации в специальном учебном центре привлечением специалистов КИО;

• Постоянная оценка риска по всем видам работ. Техническая безопасность обеспечивается благодаря соблюдению технологической дисциплины и инструкций в соответствии с обязанностями, определенными в должностных инструкциях. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫБарг Э. И. Технология синтетических пластических масс. — Ленинград, Госхимиздат, 1984. — 656 с. Егорова Е. И. (ред.) Синтез и свойства полимеров и сополимеров стирола. Сборник научных трудов.

— Л.: ОНПО Пластполимер, 1985. — 196 с. Калинчев Э. Л., Калинчев Е. И., Саковцева М. Б. Оборудование для литья пластмасс под давлением. Расчет и конструирование. ;

М.: Машиностроение, 1985. — 256 с. Катаев В. М., Попов В. А., Сажин Б. И. (ред.) Справочник по пластическим массам. Т.

1. Изд. 2-е, пер. и доп.- М.: Химия, 1975. — 448 с. Крыжановский В. К. Производство изделий из полимерных материалов. — СПб.: Профессия, 2008.

— 460 с. Кудрявцева З. А., Ермолаева Е. В. Проектирование производств по переработке пластмасс методом экструзии. — Владимир, ВлГУ, 2003.

— 96 с. Обзор технологий вспенивания полистирола [Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://plastinfo.ru/information/articles/248/Полистирол. Физико-химические оснопы получения и переработки. Малкин А. Я, Вольфсон С. А., Кулезнев В. П., Файдель Г. Н. — М.: «Химия», 1975. — 288 с. Промышленное оборудование для изготовления лотков из вспененного полистирола[Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.plastway.ru/special/lotki.htmlРегламент технологического процесса производства лотков из вспененного полистирола ООО «Олимп-Пак». — Казань, 2010 — 35 с. Смесители гравиметрические TSM[Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.eximpack.com/oborudovanie/gravimetricheskie_dozatory/gravimetricheskie_dozatory_tsm/Тагер А.А. Физико-химия полимеров. 4-е изд., перераб. и доп. Учеб.

пособие для хим. фак. ун-тов / А. А. Тагер; под ред. А. А. Аскадского.

— М.: Научный мир, 2007.

— 573с. Шур А. М. Высокомолекулярные соединения: Учебн. 3 изд., перераб. и дополн. М.: Высш. шк. 1981. ;

656 с. Экструдеры для производства вспененного полистирольного (EPS) листа[Электронный ресурс]. — Режим доступа:

http://www.sinda.ru/extruder_EPS_list.html.