年產(chǎn)8萬(wàn)立方擠出PS發(fā)泡板材生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)

1、 化學(xué)化工學(xué)院 學(xué)生. 課程設(shè)計(jì) 第1頁(yè) 共8頁(yè)年產(chǎn)8萬(wàn)立方擠出ps發(fā)泡板材生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)目錄年產(chǎn)8萬(wàn)立方擠出ps發(fā)泡板材生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)11.前言21.1設(shè)計(jì)依據(jù)21.1.1 擠出聚苯乙烯的概念21.1.2擠出聚苯乙烯的性能及用途21.2設(shè)計(jì)任務(wù)：32生產(chǎn)方法的選擇32.1生產(chǎn)配方：32.2生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述33工藝計(jì)算43.1總物料衡算43.2關(guān)鍵設(shè)備的選型43.2.1.設(shè)備選擇53.3.2擠出機(jī)的確定以及計(jì)算：54原料與產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)54.1原料技術(shù)指標(biāo)54.2產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)65.資金核算：66車間布置77.生產(chǎn)操作制度7 化學(xué)化工學(xué)院 . 學(xué)生 課程設(shè)計(jì) 第2頁(yè) 共 8頁(yè)1.前言xps是20

2、世紀(jì)60年代研制成功的一種新型絕熱材料, 其制備過(guò)程是將聚苯乙烯(ps)樹(shù)脂、發(fā)泡劑和相關(guān)助劑通過(guò)擠出機(jī)進(jìn)行連續(xù)擠出發(fā)泡成型, 由于具有閉孔的泡體結(jié)構(gòu), 因此其綜合性能十分優(yōu)異, 如絕熱性能優(yōu)異、持久、吸水率較低、尺寸穩(wěn)定性好、抗蒸汽滲透性優(yōu)良、壓縮強(qiáng)度高等, 在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。1.1設(shè)計(jì)依據(jù)1.1.1 擠出聚苯乙烯的概念聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基縮聚反應(yīng)合成的聚合物，英文名稱為polystyrene, 簡(jiǎn)稱ps。它是一種無(wú)色透明的熱塑性塑料，具有高于攝氏100度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因此經(jīng)常被用來(lái)制作各種需要承受開(kāi)水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。聚苯乙烯發(fā)泡板材是聚苯乙

3、烯顆粒通過(guò)二次發(fā)泡生產(chǎn)而成的一種產(chǎn)品，在廣告行業(yè)和包裝行業(yè)中也稱為珍珠板。聚苯乙烯泡沫塑料板材與其他材料的泡沫塑料板材相比，具有保溫性能良好、價(jià)格便宜等有點(diǎn)，應(yīng)用較為普遍特別是用于建筑物的保溫。ps泡沫塑料板材的成型方法分為模塑發(fā)泡成型（eps）和擠出發(fā)泡成型（xps）。擠出發(fā)泡成型采用連續(xù)擠出的方法，具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為完整，無(wú)溶解痕，力學(xué)性能和防水性能良好，可異型擠出，長(zhǎng)期性能穩(wěn)定，產(chǎn)品應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)。擠出型聚苯乙烯保溫板（xps）是以聚苯乙烯樹(shù)脂為主要原料，通過(guò)在熔融塑化過(guò)程中加入發(fā)泡劑，然后擠出成型制備的硬質(zhì)發(fā)泡板材（xps）。1.1.2擠出聚苯乙烯的性能及用途(1) 性能xp

4、s具有獨(dú)立的閉孔蜂窩氣泡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使其具有傳統(tǒng)低密度模塑發(fā)泡板材（eps）所沒(méi)有的低吸水性（幾乎不吸水）、低熱導(dǎo)系數(shù)、高抗壓性、抗老化性（正常使用幾乎無(wú)老化分解現(xiàn)象），特別適用于建筑物的隔熱保溫、建筑防潮、道路路基及冷藏冷凍設(shè)備，是建筑業(yè)界物美價(jià)廉的隔熱保溫材料。（1）xps具有持久的保溫隔熱性能，xps在平均溫度10時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)0.028w/(mk)，厚度25mm、平均溫度10時(shí)，熱阻0.89（m2k/w），而且這個(gè)數(shù)值能夠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持，不會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生明顯的變化。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，其保溫性能在五年內(nèi)可保持9095%。（2）優(yōu)異的抗?jié)裥院涂拐羝麧B透性。由于xps具有閉孔結(jié)構(gòu)，所以它的吸

5、水率2.0%(v/v)，既使在低溫冷凍狀態(tài)下也具有較高的抗?jié)衿麧B透性能。它能適應(yīng)惡劣的潮濕環(huán)境而不影響保溫性能。（3）較高的抗壓強(qiáng)度，xps的抗壓強(qiáng)度隨產(chǎn)品密度的增加而增加，強(qiáng)度范圍可控制在150700千帕斯卡之間，這就在使用上有了選擇的余地。（4）方便快捷的加工性，從工廠生產(chǎn)出的xps最為常見(jiàn)的寬度為6001200mm，厚度從20100mm，因?yàn)槭沁B續(xù)生產(chǎn)，所以長(zhǎng)度可按需要進(jìn)行調(diào)整，基本上能夠滿足使用需要。 (2) 用途由于其優(yōu)異的保溫性能，擠出型聚苯乙烯（xps）保溫板普遍使用于公寓、大廈、廠房、小木屋之隔熱保溫。另在屋頂rc結(jié)構(gòu)更可搭配防水工程一起施工（倒置式工法，即usd法），兼具有保

6、護(hù)防水層的功能。也可作為冷凍、冷藏倉(cāng)庫(kù)最佳之保溫材，可減少能源消耗，同時(shí)保護(hù)主結(jié)構(gòu)免于低溫破壞。可有效阻絕地氣的滲透，在高濕度的情況下，能有 化學(xué)化工學(xué)院 . 學(xué)生 課程設(shè)計(jì) 第3頁(yè) 共 8頁(yè)效產(chǎn)生防潮效果。目前超高樓的深層地下室最底層及機(jī)場(chǎng)跑道已開(kāi)始鋪設(shè)xps保溫板，再灌上水泥，有效阻隔地氣。另外用于防潮地板內(nèi)部阻絕物，保護(hù)建筑物免于濕氣破壞。此外還廣泛使用于隔熱磚、門板、榻榻米、天花板、輕質(zhì)水泥隔間墻之內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)，為良好之填充材。產(chǎn)品達(dá)到降低成本、隔熱、隔音、防潮、質(zhì)輕、加工便利等特性。xps保溫板高效的保溫隔熱功能，可減少自然資源的消耗，留給地球更清潔的環(huán)境1.2設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)八萬(wàn)立方

7、擠出ps發(fā)泡板材生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)2生產(chǎn)方法的選擇2.1生產(chǎn)配方： 由聚苯乙烯熔體為主要組分，二氧化碳做為主發(fā)泡劑和至少一種其他發(fā)泡劑的聚合物熔體。通過(guò)攪拌，上料機(jī)將聚苯乙烯粒料和加工助劑混合并加入到一號(hào)擠出機(jī)的料斗中，通過(guò)一號(hào)擠出機(jī)的加熱使聚苯乙烯材料熔融混合，形成聚合物熔體。將二氧化碳與其他發(fā)泡劑（碳酸氫鈉和檸檬酸）組合，通過(guò)發(fā)泡劑注入系統(tǒng)從一號(hào)擠出機(jī)的中段注入到熔體中，形成可發(fā)泡的凝膠通過(guò)調(diào)節(jié)一號(hào)擠出機(jī)來(lái)升高系統(tǒng)壓力，將發(fā)泡劑與聚苯乙烯的熔體混合，經(jīng)過(guò)二號(hào)擠出機(jī)和靜態(tài)混合器的混合與降溫冷卻，以降低該凝膠的溫度至最佳發(fā)泡溫度，使冷卻了的凝膠通過(guò)模具擠出，制成聚苯乙烯泡沫擠塑板。（表1.擠出聚

8、苯乙烯板生產(chǎn)配方）名稱質(zhì)量份數(shù)聚苯乙烯粒子100份二氧化碳發(fā)泡劑1份碳酸氫鈉1份檸檬酸鈉0.5份滑石粉1份環(huán)六溴十二烷0.5份2.2生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述擠塑板生產(chǎn)設(shè)備由兩組擠出機(jī)串聯(lián)而成，主要設(shè)備有喂料系統(tǒng)；jl-xps120/36單螺桿擠出機(jī)；換網(wǎng)器；jl-xps150/34單螺桿擠出機(jī)；發(fā)泡劑高壓注入系統(tǒng)；模具；定型牽引機(jī)組；冷卻輥架；縱向切割機(jī)；橫向切割機(jī)組成。輔助設(shè)備還有擠塑板表面拉毛機(jī)；回收造粒機(jī)；邊緣成型機(jī)；開(kāi)槽機(jī)；自動(dòng)包裝機(jī)等。將聚苯乙烯例粒子100kg與碳酸氫鈉1kg檸檬酸0.5kg滑石粉1kg環(huán)六溴十二烷0.5kg在攪拌機(jī)中充分混合，經(jīng)上料機(jī)直接加入到擠出機(jī)料斗中，通過(guò)一號(hào)擠出機(jī)加熱

9、將溫度升高至180以上，使聚苯乙烯材料熔融混合，形成聚合物熔體，將二氧化碳發(fā)泡劑1kg在沿螺桿擠出機(jī)路徑的方向中間位置處注入到聚合物熔體中，形成可發(fā)泡凝膠，通過(guò)調(diào)節(jié)一號(hào)擠出機(jī)來(lái)升高系統(tǒng)壓力，壓力為810mpa，將發(fā)泡劑與聚苯乙烯熔體混合，這個(gè)壓力足以紡織可發(fā)泡凝膠內(nèi)的發(fā)泡劑失去均勻的分散。經(jīng)過(guò)二號(hào)擠出機(jī)和靜態(tài)混合器的混合語(yǔ)降溫冷卻，以降低該凝膠的溫度至110135之間。然后使冷卻了的凝膠通過(guò)模具擠出，形成泡沫結(jié)構(gòu)，制成擠出聚苯乙烯發(fā)泡板材。再經(jīng)過(guò)定型牽引機(jī)將板材定型為所需的厚度和寬度，經(jīng)過(guò)切割成型即可。（工藝流程） 化學(xué)化工學(xué)院 / 學(xué)生 . 課程設(shè)計(jì) 第4頁(yè) 共8頁(yè)3工藝計(jì)算3.1總物料衡算

10、每年以365天計(jì)算，去除設(shè)備檢修20天，特殊情況10天，則每年工作日有365-30=335天，設(shè)備利用系數(shù)k=實(shí)際開(kāi)車時(shí)間/年工作時(shí)間=0.93%年產(chǎn)8萬(wàn)立方 ps發(fā)泡板材即80000/28=2857t，則每日產(chǎn)量為80000立方/330天=242.5立方/天。根據(jù)產(chǎn)品密度約為28kg/m3，則每年總共產(chǎn)出ps發(fā)泡板材2857噸。擠出發(fā)泡工段物料衡算：（表2.擠出發(fā)泡工段物料損耗率）工序自然損耗下腳料一次成品百分率%0.15.595輸出物料量：2857/0.95=3007t自然損耗量：30070.1% =3t下腳料： 30075.5% =165t故每年原料損失為 3007+3+165-2857

11、=318需要的原料為3175t，原料損失率為3183175=10%（表3.原料用量表）名稱配方份數(shù)百分率每噸產(chǎn)品消耗量（kg）每年所需數(shù)量（t）每天所需數(shù)量（kg）每小時(shí)所需數(shù)量（kg）聚苯乙烯顆粒10096.15%961.543052.7691122.72379.69二氧化碳發(fā)泡劑10.96%9.6230.4890.993.79碳酸氫鈉10.96%9.6230.4890.993.79檸檬酸鈉0.50.48%4.8115.2445.401.90滑石粉10.96%9.6230.4890.993.79環(huán)六溴十二烷0.50.48%4.8115.2445.501.903.2關(guān)鍵設(shè)備的選擇 化學(xué)化工學(xué)院

12、 . 學(xué)生 . 課程設(shè)計(jì) 第5頁(yè) 共8頁(yè)3.2.1.設(shè)備選擇 （表4.所有設(shè)備選擇表）序號(hào)設(shè)備型號(hào)數(shù)量1單螺桿擠出機(jī)jl-xps120/361臺(tái)2單螺桿擠出機(jī)jl-xps150/341臺(tái)3模溫控制器2臺(tái)4高壓柱塞泵1臺(tái)5螺旋上料攪拌機(jī)3t/h1臺(tái)6壓平機(jī)（含整體模具支架）90014001臺(tái)7一次牽引機(jī)1臺(tái)8縱向切割機(jī)2臺(tái)9橫向切割機(jī)2臺(tái)10二次牽引機(jī)1臺(tái)11冷卻輥架1臺(tái)12主機(jī)電控柜2套13壓力機(jī)2套3.3.2擠出機(jī)的確定以及計(jì)算：根據(jù)產(chǎn)品原料及產(chǎn)量，選擇擠出機(jī)型號(hào)與技術(shù)參數(shù)如下：（表5.一級(jí)單螺桿擠出機(jī)）技術(shù)參數(shù)jl-xps120/36技術(shù)參數(shù)jl-xps120/36螺桿直徑120驅(qū)動(dòng)功率7

13、5 kw螺桿長(zhǎng)徑比36外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）40m*10m*4m生產(chǎn)能力290 kg/h參考價(jià)格100 000（表6.二級(jí)單螺桿擠出機(jī)）技術(shù)參數(shù)jl-xps150/34技術(shù)參數(shù)jl-xps150/34螺桿直徑150驅(qū)動(dòng)功率75 kw螺桿長(zhǎng)徑比34外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高）40m*10m*4m生產(chǎn)能力320 kg/h參考價(jià)格100 000年生產(chǎn)能力：29024335=2331600kg = 2331.6 t 233160028=83271.4 m3（符合要求）4原料與產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)4.1原料技術(shù)指標(biāo)（表7.原料技術(shù)指標(biāo)表） 化學(xué)化工學(xué)院 / 學(xué)生 課程設(shè)計(jì) 第6頁(yè) 共8頁(yè)名稱lr（101.201.3

14、01.401）外觀松散白色或無(wú)色小顆粒比重1.05粒子直徑1.8-0.4mm相對(duì)密度550-650kg/m3發(fā)氣劑含量%5.0殘留苯乙烯%0.30含水量%0.5相對(duì)粘度1.8-2.1顆粒篩析出%904.2產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)（表8.產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)）項(xiàng)目單位標(biāo)準(zhǔn)要求外觀質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)4.2要求符合標(biāo)準(zhǔn)要求允許尺寸偏差執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)4.2要求符合標(biāo)準(zhǔn)要求表觀密度kg/m320.022.8壓縮強(qiáng)度kpa100105導(dǎo)熱系數(shù)w/(m.k)0.0410.030尺寸穩(wěn)定性%31/1/1水蒸氣透過(guò)系數(shù)ng/(pa.m.s)4.54.0吸水率（v/v）%42斷裂彎曲負(fù)荷n2538彎曲變形mm氧指數(shù)%3044燃燒等級(jí)級(jí)達(dá)到b2級(jí)

15、符合b2級(jí)5.資金核算：根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，2838kg/m3的板材，價(jià)格在6001200元/m3不等。每年生產(chǎn)8萬(wàn)立方，價(jià)格取800元/m3,產(chǎn)值約800*8=6400萬(wàn)元。原料費(fèi)用：聚苯乙烯：3052.761035.89=1798萬(wàn)元 發(fā)泡劑：76.210310=76.2萬(wàn)元 成核劑：30.481030.8=2.4萬(wàn)元 阻燃劑：15.2410315.6=23.7萬(wàn)元 總計(jì)：1900.3萬(wàn)元 電力成本：每立方米板材7.7元，即7.783271.4=64萬(wàn) 人工費(fèi)用：?jiǎn)T工50人，月薪2500元，工資附加1200元 總計(jì)185萬(wàn)元建筑費(fèi)用：6000平方米 632.7萬(wàn)元設(shè)備費(fèi)用：700萬(wàn)元 化學(xué)化工學(xué)

16、院 . 學(xué)生 . 課程設(shè)計(jì) 第7頁(yè) 共8頁(yè)總成本為：3482萬(wàn)元總收入：根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，2838kg/m3的板材，價(jià)格在6001200元/m3不等。每年生產(chǎn)8萬(wàn)立方，價(jià)格取800元/m3,產(chǎn)值約800*8=6400萬(wàn)元。應(yīng)繳稅費(fèi)：按現(xiàn)行稅率，企業(yè)所得稅率為25% 即應(yīng)交870.5萬(wàn)元稅費(fèi)利潤(rùn)：6400-3482-870.5=2047.5萬(wàn)元6車間布置1 從經(jīng)濟(jì)和壓降觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)備布置應(yīng)順從工藝流程，但若與安全、維修和施工有矛盾時(shí)，允許有所調(diào)整。2 根據(jù)地形、主導(dǎo)風(fēng)向等條件進(jìn)行設(shè)備布置，有效的利用車間建筑面積（包括空間）和土地（盡量采用露天布置及建筑物能合并者盡量合并）。3 明火設(shè)備必須布置在處理

17、可燃液體或氣體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下側(cè)，并集中布置在裝置（車間）邊緣。4控制室和配電室應(yīng)布置在生產(chǎn)區(qū)域的中心部位，并在危險(xiǎn)區(qū)外。5 充分考慮本裝置（車間）與其他部門在總平面布置圖上的位置，力求緊湊、聯(lián)系方便，縮短輸送管線，達(dá)到節(jié)省管材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用的目的。6 留有發(fā)展的余地7 所采取的勞動(dòng)保護(hù)、防火要求、防腐蝕措施要符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。8 有毒、有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備應(yīng)分別集中布置，并設(shè)圍堰，以便集中處理。9 設(shè)備安全通道、人流、物流方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。10 設(shè)備布置應(yīng)整齊，盡量使主要管道走向一致。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)布置的原則，各個(gè)空間應(yīng)該互相聯(lián)通，從而節(jié)省空間并降低成本，同是增大了操作的安全系數(shù)。

18、廠房平面輪廓選用長(zhǎng)方形，因?yàn)殚L(zhǎng)方形廠房便于通道的布置，使設(shè)備可以緊湊，集中，經(jīng)濟(jì)效果好，便于生產(chǎn)管理，操作方便，采光通風(fēng)也較好。原料倉(cāng)庫(kù)位于前端，正中連接混料房，而配電房和工具房處于混料房?jī)梢砦恢茫虚g最長(zhǎng)空間作為生產(chǎn)車間，總共有二條生產(chǎn)線，最后是成品倉(cāng)庫(kù)。 在這樣布置中，可以將運(yùn)輸距離縮至最短，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間與人力消耗；配電房生產(chǎn)車間相鄰，則方便操作，更減短電纜線布置長(zhǎng)度，降低成本。車間中生產(chǎn)線直線排列，前端預(yù)留3m和左邊4m的安全距離，而由于產(chǎn)品具有一定長(zhǎng)度(4m或6m)，生產(chǎn)線的末端也預(yù)留了1.5m的安全距離。另外生產(chǎn)車間的寬度也為擴(kuò)建需要預(yù)留了多一條生產(chǎn)線的空間。 7.生產(chǎn)操作制度生產(chǎn)車間操作工人采用三班二轉(zhuǎn)制，將車間人員分為三個(gè)班，其中每個(gè)班都是工作12h,體息24h，總的工作時(shí)間沒(méi)有超過(guò)國(guó)家規(guī)定的工作時(shí)間，機(jī)械總是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(1)生產(chǎn)管理人員 生產(chǎn)管理人員主要包括：車間主任，技術(shù)員，統(tǒng)計(jì)核算員。車間主任：主要負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量、設(shè)備及勞