Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
Н. Д. Негодяев, О. С. Ельцов, Ю. Ю. Моржерин
ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛАСТМАСС
Рекомендовано методическим советом УрФУ
в качестве учебного пособия для студентов,
обучающихся по программам специалитета и магистратуры
по направлению 240100 «Химическая техн
ология»
Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2013
УДК 691.175(075.8)
ББК 24.72я73
Н41
Рецензенты: проф., д-р хим. наук Д. Н. Кожевников (Институт ор-
ганического синтеза им. И. Я. Постовского УрО РАН);
кафедра «Технология переработки пластмасс» Уральского государственного лесотехнического университета (завкафедрой ведущ. науч. сотр., проф., д-р техн.
наук В. Г. Бурындин, протокол № 2 от 03.10.2012 г.)
Научный редактор – до
ц., канд. хим. наук В. Е. Блохин
Н41
Негодяев, Н. Д.
Оборудование и основы проектирования предприятий по переработке пластмасс : учебное пособие / Н. Д. Негодяев, О. С. Ельцов, Ю. Ю. Моржерин. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та,
2013. – 144 c.
ISBN 978-5-7996-1060-9
Выполнен краткий сравнительный анализ отечественного и зарубежного
производства пластических масс и синтетических олигомеров и их переработки
в изделия. Рассмотрены основные отличия промышленности синтетических полимерных материалов и промышленности по переработке пластмасс в изделия.
Дана краткая характеристика оборудования для переработки пластмасс в изделия и полуфабрикаты по циклам производств: оборудование подготовительного
цикла (вспомогательное оборудовани
е); основное (формовочное) оборудование;
оборудование завершающего цикла производства. Кратко изложены основы
технического проектирования предприятий по переработке пластмасс в изделия.
Данное пособие может быть использовано для подготовки к занятиям и
сдаче зачетов и экзаменов по магистерской программе «Химическая технология
и переработка полимеров». Пособие может быть полезным для инженернотехнических работников химической промышленности.
Библиогр.
: 14 назв. Рис. 15. Прил. 1.
УДК 691.175(075.8)
ББК 24.72я73
ISBN 978-5-7996-1060-9 © Уральский федеральный
университет, 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................... 5
1.КРАТКИЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ
ПЛАСТМАСС И СИНТЕТИЧЕСКИХ ОЛИГОМЕРОВ ....................... 7
1.1. Развитие отечественного производства пластмасси синтетичес-
ких олигомеров ...................................................................................... 7
1.2. Развитие производства пластмасс и синтетических олиго-
меров и их переработки в изделия за рубежом ................................ 10
1.3. Сравнительная характеристика промышленности
синтетических полимерных материалов и промышленности
по переработке пластмасс в изделия .................................................. 13
2.ОБОР
УДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ
ПЛАСТМАСС В ИЗДЕЛИЯ .................................................................. 22
2.1. Оборудование подготовительного цикла (вспомогательное
оборудование) ...................................................................................... 23
2.1.1. Оборудование для приемки, хранения и транспортиро-
вания сырья ........................................................................................ 23
2.1.2. Оборудование для измельчения материалов ........................ 24
2.1.3. Смесительное оборудование .................................................. 25
2.1.4. Оборудование для таблетирования пресс-материалов ....... 27
2.1.5. Аппаратура для предварительного нагрева таблетирован-
ных пресс-материалов ...................................................................... 29
2.2. Формующее оборудование .......................................................... 30
2.2.1. Назначение и краткая характеристика основных эл
емен-
тов машин для переработки пластмасс и эластомеров ................. 31
2.2.2. Машины для литья под давлением (литьевые машины) .... 34
2.2.3. Прессовое оборудование ........................................................ 38
2.2.4. Экструзионные машины (экструдеры)и агрегаты на их
основе ................................................................................................. 49
2.2.5. Оборудование для термоформования изделий из листовых
термопластов ..................................................................................... 64
2.2.6. Оборудование и технология формования полуфабрикатов
и изделий из стеклопластиков ......................................................... 86
4
2.3. Оборудование завершающего цикла ........................................ 105
2.3.1. Оборудование для механической обработки изделий ....... 105
2.3.2. Оборудование для отделки изделий из пластмасс ............. 108
3. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВ
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛАСТМАСС .................................................... 109
3.1. Проект химического производства. Состав проектной доку-
ментации. Заказчики и исполнители ................................................ 109
3.2. Основные направления проектирования химических произ-
водств .................................................................................................. 117
3.3. Основы организации технического проектирования хими-
ческих производств ............................................................................
119
3.3.1. Основные этапы технического проектирования ................ 120
3.3.2. Выполнение технологической части проекта .................... 121
3.3.3. Основные компоновочные решения производств по пере-
работке пластмасс ........................................................................... 136
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ................................................. 140
ПРИЛОЖЕНИЕ ..................................................................................... 142
5
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время эффективно применяются три типа конструкционных материалов: металлические, неметаллические органические
и неметаллические неорганические материалы.
За неметаллическими органическими материалами закрепилось
название синтетические полимерные материалы (СПМ) вследствие
того, что основу СПМ составляют синтетические полимеры. По комплексу механических свойств СПМ подразделяются на три главных
вида: пластические массы (пластики), эластомеры и химические
волокна.
Пластическими массами (пластиками) называются матер
иалы,
основу которых составляют полимеры, находящиеся при формова-
нии изделия в пластическом (вязкотекучем) состоянии, а при эксплу-
атации изделия (детали) – в стекло образном или кристаллическом
состоянии.
Весьма важным и для теории, и для практики изготовления, переработки и применения пластмасс является подразделение пластмасс
на термопласты и реак
топласты [1].
Термопластичные полимеры, служащие основой крупнотоннажных (стандартных) и конструкционных термопластов, получают
реакцией полимеризации мономеров.
Связующие для производства реактопластов получают поликонденсацией низкомолекулярных органических соединений, в молекулах которых содержатся две или большее количество функциональных групп, способных к химическому взаимодействию. При синтезе
связующих для реактопластов реакцию поликонденсации созн
атель-
6
но проводят в условиях, в которых получаются продукты с относительно небольшой молекулярной массой (М ≈ 1000). Для этих продуктов предложено название олигомеры, однако в отечественной технической и экономической литературе до недавнего времени применялось название синтетические смолы. Таким образом, исходными
материалами в производстве пластмассовых изделий и пластмассовых полуфабрикатов (пленок, труб и листов) служат пластич
еские
массы и синтетические смолы (синтетические олигомеры). Кроме
того, синтетические олигомеры (современное название) применяются
в производствах стеклопластиков, лакокрасочных материалов, клеев,
герметиков и т. д.
Производства термопластичных полимеров, термореактивных
олигомеров, синтетических каучуков и химических волокон объединяются в важную отрасль химической промышленности – промышленность синтетических полимерных материалов (СПМ).
Пластические массы и синтетич
еские олигомеры (равно как каучуки и химволокна) не являются конечными продуктами потребления. Чтобы стать таковыми, они должны быть переработаны в различного рода изделия. Поэтому бурное развитие промышленности
пластических масс и синтетических олигомеров, происходящее во
всех промышленно-развитых странах мира, начиная с 1950-х годов
сопровождается таким же бы
стрым развитием промышленности по
переработке пластмасс в изделия и полуфабрикаты.
Переработка пластмасс как отрасль промышленного производства развивается на стыке нескольких отраслей: промышленности
СПМ и отраслей промышленности-потребителей различного рода
7
изделий из пластмасс и синтетических олигомеров. На развитие промышленности по переработке пластмасс оказывают воздействие, с
одной стороны, промышленность, производящая пластмассы и синтетические олигомеры, а с другой стороны, отрасли, потребляющие изделия (и полуфабрикаты) из пластмасс, главным образом, отрасли
машиностроения.
Отмеченная особенность промышленности по переработке
пластмасс определяет основные направления и темпы развития данной отрасли, п
ропорции и внутриотраслевую структуру, состав и
размещение предприятий по переработке пластмасс. Под переработкой пластмасс понимают производство разнообразных деталей и изделий, в которых пластмассы или синтетические олигомеры являются
единственными или основными (при наличии в изделии армирующих
деталей) конструкционными материалами.
1. КРАТКИЙ АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА И ПЕРЕРАБОТКИ
ПЛАСТМАСС И СИНТЕТИЧЕСКИХ ОЛИГОМЕРОВ
1.1. Развитие отечественного производства пластмасс
и синтетических олигомеров
Переработка пластмасс как отрасли промышленности в нашей
стране стала активно развиваться после второй мировой войны.
На первом этапе, когда суммарный объем переработки пластмасс
в изделия составлял 100–200 тыс.т/год, цехи по переработке пластмасс включались, как правило, в состав заводов по производству
пластмасс и такая форма организации не создавала серьезных трудностей ни пр
оизводству СПМ, ни их переработке в изделия.
8
С мая 1958 года начался этап ускоренного развития промышленности пластических масс и синтетических олигомеров (называемых
тогда смолами). Очень скоро стали заметными качественные и количественные изменения в развитии промышленности по производству
и переработке пластмасс. Объем производства пластмасс и синтетических олигомеров увеличился с 293 тыс. т в 1960 году до 729 тыс. т
в 1965 году, т. е. вырос в 2,5 раз
а [2].
За этот короткий срок потребителями изделий из пластмасс стали
практически все отрасли народного хозяйства страны; ассортимент
пластмассовых изделий резко возрос и превысил 100 тысяч наименований [3]. Возникла необходимость организации специализированных предприятий по переработке пластмасс в изделия – со сложным,
специфическим (в отличие от заводов по производству пластмасс и
оли
гомеров) подсобно-вспомогательным хозяйством. Именно в этот
период создается 15 новых заводов по переработке пластмасс и реконструируется ряд действующих специализированных заводов [3].
В то же время шло создание участков, отделений, цехов по переработке пластмасс в составе заводов-потребителей пластмассовых деталей и изделий.
Выпуск пластмасс и синтетических олигомеров отеч
ественной
промышленностью полимерных материалов нарастал следующим
образом: в 1970 году – 1 млн 479 тыс. т; в 1980 году – 3 млн 28 тыс. т;
в 1989 году – 4 млн 720 тыс. т [2]. По объему производства пластмасс
и олигомеров наша страна заметно уступала индустриально развитым
странам: США, Японии и ФРГ (см. подглаву 1.2).
9
Само по себе отставание нашей страны в указанном направлении
можно было бы считать не очень важным, если бы при этом не существовало острого дефицита пластмассовых изделий и полуфабрикатов
во многих отраслях промышленности и многих сферах нашей экономики.
О существенном дефиците в нашей стране пластмассовых изделий различного (в том числе и хо
зяйственно-бытового) назначения
свидетельствует расчет количества пластмасс и олигомеров, произведенных в ряде стран на душу населения в 1989 году (табл. 1.1) [4].
Таблица 1.1
Производство пластмасс и синтетических олигомеров
на душу населения в ряде стран в 1989 году
Государство Объем выпуска
ПМ и СО, тыс. т
Численность
населения,
млн чел.
Произведено
ПМ и СО на
душу н
аселения,
кг / чел.
США 28500 246 115
Япония 11853 122 97
ФРГ 9158 78 118
СССР 4720 286 16
Естественно, что были приняты государственные планы ускоренного развития производства пластмасс и синтетических олигомеров и
предприятий по переработке ПМ и СО в изделия и полуфабрикаты
[5]. Однако намеченные планы не были выполнены вследствие распада Советского Союза. С начала 1990-х годов наступила стагнация
многих отраслей промышленности, и резко снизился спрос на изделия из СПМ со стороны кру
пнейших потребителей этих изделий –
машиностроения, стройиндустрии, строительства и т. д.
10
1.2. Развитие производства пластмасс
и синтетических олигомеров и их переработки
в изделия за рубежом
Послевоенные годы характеризовались высокими темпами производства пластмасс во всех индустриально развитых странах.
Основные причины бурного развития данной отрасли химической
промышленности таковы:
ценные технологические и технические свойства пластмасс;
высокий уровень научных и технических достижений в обла-
сти химии и технологии полимеров;
изменение сырьевой базы (переход с коксохимического на
нефтехимическое и газовое сы
рье);
возможность получения сравнительно высокой нормы прибы-
ли за счет удешевления методов переработки материалов, повышения
качества готовой продукции и т. д.
Темпы выпуска пластмасс за рубежом опережали темпы роста не
только всей промышленности, но и химической.
Объемы промышленного производства синтетических олигомеров (смол) и пластмасс в ряде зарубежных стран в пери
од с 1960 по
1989 годы приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Промышленное производство синтетических олигомеров
и пластмасс (в тысячах тонн) в ряде зарубежных стран [2]
Государство 1960 1965 1970 1980 1989
США 2850 5304 8709 17327 28500
Япония 554 1602 5127 7518 11853
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]