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 процессаОсновное технологическое оборудованиеНеобходимая площадь зала на ед. оборудования, м2Экструзия пенополистиролаЭкструдер с диаметром шнека90 мм150ТермоформовкаТермоформовочная машина для листов 1100х1000 мм75Вырубка и упаковка изделийТермоформовочная машина для листов 1100х1000 мм100Участок переработки отходовДробилка и экструдер-гранулятор150Кабинеты и бытовые помещенияКабинеты ИТР, раздевалки и душевые200Склад сырья и готовой продукцииПромежуточный склад готовой продукции и сырья400Коридоры и МОП425Всего15003.2 Расчет материального и теплового баланса производстваРассчитаем 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/годВ 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/часПлотность технического пропан-бутана составляет в нормальных условиях 2,019 кг/м3. Определим массу подаваемогопропан-бутана.(3.4)кг/часОпределим массу прореагировавшего и оставшегося непрореагировавшимпропан-бутана.(3.5) = 0,0038 кг/час(3.6)кг/часВ 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/часПотери на стадии вырубки составляют 12 – 12,5 %.(3.9)кг/час(3.10)кг/часТаблица 3. Материальный баланс производства ПС [6, c.84]Стадия технологического процессаПриход, кг/часРасход, кг/часЗагрузка сырьяГранулы ПС96Гранулы ПС96Итого9696Экструзия ПСГранулы ПС96Расплав ПС96Итого9696Вспенивание ПСРасплав ПС96Вспененный ПС96,0038Бутан0,0545Бутан0,0507Итого96,054596,0545Намотка в рулонВспененный ПС96,004Рулоны ВПС91,2036Потери4,8002Итого96,00496,004ТермоформовкаРулоны ВПС91,2036Листы ВПС 1100х100091,2036ВырезкаЛисты ВПС 1100х100091,2036Лотки пищевые из ВПС80,0036Потери 11,2Итого91,203691,20363.3 Расчет и подбор технологического оборудования3.3.1 Расчет загрузочного бункераРассчитаем 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 экструдераПроизводительность 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/минПодача бутана, л/минШирина полотна, ммУстановленная мощность, кВтГабариты (LхВхН), ммМасса, кг908 - 400,450,6 -1,312026000х1800х180010000Проектный 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 = 720мм;L = 20 D; (3.16)L = 20 .90 = 1800 ммL1 = L - (L2 + L3) (3.17)L1 =1800 - (630 + 720) = 450мм;t = D = 90мм;(3.18)l = 0,1D(3.19)l = 9мм;i = 1.3.3.3 Расчет термоформовочной машиныТермоформовочная машина имеет рабочую область, необходимую для формирования продукции из листов 1100х1000 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 кгПроизводительность одной формовочной машины в час составит:Gчас = n/mлиста (3.23)Gчас(тф) = 80/2,75= 29 листов/часСледовательно, 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 экструзииПодберем оптимальный режим обработки материала, исходя из физических и химических свойств полистирола. Таблица 5. Распределение температур по зонамЗонаIIIIIIТемпература, °С160 ± 20180 ± 20200 ± 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]ТермопластЛитье под давлениемЭкструзияТемпература расплава, °СДавление литья, МПаТемпература, °СПолистирол блочный170-25060-150140-15Полистирол суспензионный170-25060-150200-210Таблица 7. Рекомендации по выбору типа червяка и градиентов скорости при переработке пластмассМатериалВид изделияВид загружаемого материалаНасыпная плотностьТип червякаОтношениеГрадиент скорости у, с-1Число витков в зоне дозированияЧисло витков в зоне сжатияПолистиролГранулыБисер500 - 5501Б, 2В, 4А4,00 - 4,35100 - 20091Таблица 9. Зависимость вязкости термопластов от температурыПт/пт+10К, при скоростях сдвига у (с-1)В ньютоновской области100101102103104ПСбл1,811,401,301,231,161,14ПСФ1,281,281,281,251,171,11Рассчитаем 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 кгСледовательно, 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 формовкиРассчитаем 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/лист17424кДж/час = 4,84 кВт.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ 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 пожаро- и 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