年产PVC工艺设计

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题目：年产量2万吨硬质PCV管材车

间工艺设计

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作者：揭七

目录

第一章：概述

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第二章：原料及配方的选择

第三章： U-PVC管生产车间工艺计算第四章：工艺计算及设备的选择

第五章：工厂及车间的布局以及经济核算

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第一章概述

聚氯乙稀塑料的英文缩写是PVC（polyvinyl chloride）。这是一类使人欢喜同时又让人忧的塑料制品，其实是PVC塑料一种乙烯基的悬浮聚合物质。聚氯乙稀的原料来源十分丰富，我们可以从石油、石灰石、焦炭、食盐以及天然气中得到；此外又因为它的制造工艺比较成熟、价格相对低廉、用途也十分广泛，现在已经跃居世界上第二大通用树脂，仅次于聚乙烯树脂，总产量占世界合成树脂的29%。

硬质聚氯乙烯管的简称为U-PVC引水管，它是以氯乙烯单体经过聚合反应得到的无定型热塑性PVC树脂为原料与各种添加剂剂（稳定剂、润滑剂、阻燃剂、增强剂、填充剂等）加热后，在挤出机中通过不同的压力、温度等加工工艺条件下形成不同规格、尺寸的U-PVC管材。因其化学性质稳定、耐磨性好而广泛应用于建筑工程以及日常引水设施等各个方面，越来越受到人们的重视。由于它不仅质轻、光洁、美观，而且水阻小、组配灵活、安装的时候省时省力，所以很受设计和施工单位以及用户的青睐。所以使用U-PVC引水管代替传统的铸铁引水管，它正在以不可逆转的趋势，在国内普及开来。现今包括自来水的输送和生活污水的排放以及建筑电线等所用管材大部分是采用硬质聚氯乙烯管来代替传统的铸铁管材。

U-PVC管在国内的发展已经取得了相当大成绩，但是总的来说仍然处于发展的初期阶段。本文中主要介绍了运用挤出成型生产工艺生产年产量2万吨的硬质PVC管材的配方以及设备的选择，以及工厂车间的布局和经济核算等相关问题。

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PVC的行业现状及发展前景

近来十几年我国的塑料管业正在以令全世界人惊奇的速度高速蓬勃发展。我国塑料管的总产量从90年代不到20万吨/年的产量增长到2000年近80万吨/年的高峰，在上世纪的最后十年内增长高达300%。踏入新世纪21世纪以后又不断地高速增长，尽管基数在增加，但年增长率仍然非常高。2007年我国各种塑料管的总产量超过了300万吨。从2000年开始，我国在世界各国塑料管产业排位中已是第2位。

市场

建筑业是聚氯乙烯管材的最大市场,管材分为；两类,一种是耐压管,另一种是无压管。耐压管主要用于自来水管、建筑热水供水管、公用工程供水管(一般采用100mm～900mm直径的管材);无压管大量用于室内下水管和雨水系统管。公用工程排污管(一般采用直径400mm～的大口径管材)。此外,建筑用串线管和地下电缆护管是聚氯乙烯管材应用的一个市场,现已在我国普遍采用,并具有进一步发展的巨大潜力。

表1-1、1-2、1-3显示出我国塑料管的总产量在逐年增长，应用领域也是日益广泛，从而证实了我国对塑料管需求在日

益激增，特别地，对PVC管的需求变得更加突出明显。

聚氯乙烯管材的特点

聚氯乙烯管材与钢、铁、混凝土、陶瓷管相比起来，具有如下优点：①质量轻，U-PVC管的相对密度是，仅是相同尺寸钢质量的1/6，1 t塑料管大约可代替13 t铸铁管，运输安装相对容易。②耐腐蚀性能强。③电绝缘性能好，其体积电阻约为1×10 ～3×10 ，击穿电压达23～28 Kv/mm。④摩擦阻力小。管道内流体的速度比钢管高出30％左右，而且结垢比较少，不生锈，长期运输水以及其他流体，流率及流量都能保持不变；但是铁管会生锈、结垢，多年后管内的流率和流量都会减小。⑤导热系数小，且耐候性较强，隔热性能很好。⑥着色十分方便,不需要油漆,而且易制成不同标识颜色管材，在生产中能耗相对低，仅是铸铁管的％。

U-PVC管材生产工艺路线的选择

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挤出生产成型又可以称挤出模塑或者挤塑、挤压。挤出工艺在热塑性塑料加工领域中，是一种变化多、用途广，在塑料加工中占有很大比例的加工方法，由挤出制成的的产品大部分是横截面一定的连续材料，U-PVC管是以热塑性树脂PVC 为原料并添加各种添加剂制成横截面一定的连续材料，故U-PVC管采用挤出成型生产工艺。

挤出机又可以分为单螺杆挤出机和双螺杆挤出机，U-PVC可以采用单干螺旋挤出机也可以采用双螺杆挤出机进行成型

生产。单螺杆挤出机：a.结构简单，且价格低。b.适合聚合物塑化挤出，适合颗粒料挤出加工。对聚合物剪切降解小，但是物料在挤出机停留时间稍长。c．操纵容易，工艺控制相对简单。双螺杆挤出机：a.结构复杂，但价格高。b.有很好的混炼塑化能力，且物料在挤出机停留时间

适合粉料的加工。c．产量大，挤出的速度快，单位产量耗能相对低。但使用单螺杆挤出机生产的PVC管材企业，干混料不能够直接的使用，必须经过混炼塑化加工成粒料后才能进行生产。而双螺杆挤出机比较适合粉料加工，它可以使用混合好的PVC料，减少了造粒工序，但是多了废料磨粉工序。此外，由于双螺杆挤出机产量大，挤出速度比较快，可达到2～4米/分钟，它适合PVC塑料型材大规模的生产。而单螺杆挤出机只用作小型辅助型材的生产，挤出速度为1～2米/分钟，而且国产双螺杆挤出机的质量已达到进口双螺杆挤出机的水平，价格比较低，仅为进口机的1/3～1/5[11]。所以近些年，随着U-PVC制品产量增加，直接使用干混料进行PVC 制品的加工日益增多，双螺杆挤出机的型号也是日渐增多。但是本设计中采用PVC颗粒料作为原材料，年产量相对来说比较少，综合车间、生产工艺的复杂程度以及经济的最优化等各方面的问题，本设计项目拟采用单螺杆螺杆挤出机进行U-PVC管材的生产。

第2章原料及配方的选择

原料的选择

主要原材料PVC

多种添加剂

U-PVC配方的选择

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配方的比较与选择

主要原材料的选择

多种添加剂

采用锥型异向双螺杆挤出机生产U-PVC管材，除了SG-5树

脂外需要添加阻燃剂、填充剂、热稳定剂、润滑剂、改良剂、

增韧剂、发泡剂、着色剂等。

不同的添加剂在U-PVC管材中起到不同的作用。

配方的对比与选择

第3章 U-PVC管生产车间工艺计算

物料衡算

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原始数据计算

生产能力计算

物料的计算及消耗计算

原始数据计算

（一）聚合生产能力 20000年U-PVC管材；

（二）年生产小时数 7200小时；

（三）PVC管材的合格率 98%

（四）产品的规格Φ 160 mm（内径）；…

（五）物料的损耗系数

生产能力计算

物料的计算及消耗计算

第4章生产设备的选择

生产设备

单螺杆挤出机的选择

高速混合机的选择

其他设备的选择

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单螺杆挤出机的选择

U-PVC管的生产采用挤出生产工艺，本设计拟采用单螺杆挤出机进行生产。由第三章的计算可知：

高速混合机的选择

高速混合机主要用于不同比例的干性或湿性粉状物或粒料进行均匀混合，并且在整个混合过程中不会产生物料熔解、挥发或者变质。它适用于化工、食品、等工业部门的小批量混合各种不同的主辅材料，但是它不适合于混合半固体、液体以及粘度过大的物料。

其他设备的选择

第5章工厂布局与经济核算

工厂与车间的布局

工厂布局

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车间布局

经济核算

概算编制原则

概算的编制和修正

工厂布局

工厂布局包括工厂的选址和工厂内部的结构布局。

工厂的选址要考虑环境、原材料、市场、交通等多方面因素。要做到对环境无污染，原材料廉价易得方便运输，产品有良好的销售市场。

工厂内部应该分生活区与工作区两个部分，生活区包括男女生宿舍以及餐厅，停车场，操场，篮球场，澡堂，超市等。工作区主要有生产车间，仓库，原料库，行政办公楼等。

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具体结构布局见图5（工厂布局图）。

概算编制原则

概算是以初步设计文件、文字说明几图纸进行编制，起编制的原则为：

1、必须遵照党的方针政策和有关规定，坚持实事求实、调查研究的工作方法。

2、批准的概算是国家控制基建项目投资和考核建设成本，控制施工预算的依据。

3、设计阶段编制概算和施工阶段编制预算以及建成后进行决算。

4、要做到总概算批准后不得任意突破，如有突破需按有关檔审批。

5、一个项目有及格单位共同设计。

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6、逐步做到设计人员编制单位元工程概算，概算专业人员负责提供编制概算的基本资料，汇编综合概算和总概算，做好投资分析。

概算的编制和修正

1、概算的编制

工艺概算是确定某一工程项目的工艺设备及安装工程的费用的相关文件。

设备购置费用=设备原价+设备运输费用

（1）定型设备按照国家相关规定的现行产品价格。

（2）非标准设备或为定型新产品，是设备价格中最复杂的部分，没有现行价格可查，只能按各主管部门的定价办法计算。

（3）进口设备按外贸部门核定价格计算。

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（4）设备运杂费设备由制造厂运至施工工地仓库所需要的费用。

（5）设备购置费设备原价与运杂费之和。

（6）设备安的装费设备安装费包括各种需要安装机器设备的装配、装置工程和设备相连的工作台。

2、辅助生产设备费用

（1）机器备件的费用

指备用的易损部件的费用，在国内比较多，为了简化起见，可按设备备件费用计算。

（2）生产工具的费用

主要指的是车间、实验室、维修以及保养的特种工具。一般按占设备原价的%到1%来计算。

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（3）车间内运输设备的费用

指车间内各种机运车辆或者运输设备的相关费用。

（4）试验仪器的费用

按仪器清单查阅仪器价格，汇总之后再加上运杂费，就得出试验仪器的费用，这部分内容一定要逐项的填写在设备和安装工程概算表中。

在上述各项计算完之后，要将各项数值填写在综合概算表内，这样工艺部分的概算表编制内容即告结束。

3、概算修正

概算是在设计初步阶段编制的，因为当时没有进行详细的施工图纸，车间费用不能编制的完整正确，所以施工图设计阶段，有必要再对车间投资在进行一次概算的修正。

则本设计经济核算是：

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成本核算

原料费用

原料费用=进车间新料量×物料单价=×300×7000元/t+助剂费用=15000万。

工人工资

工人工资=60×2000×12+奖金=180万

技术工人50人经理 4人水电工3人厂长 1人门卫 2人

水电费

水电费=4t×24×300×2元+6588490kwh×1元/kwh=670万^

（1）销售收入估算

本产品销售价：15210元/t 投产后负荷100%

产品年收入：20000×15210元=30421万元

（2）税金与利润计算

A、税金

a、产品税率为10%；城建税率为%；教育附加税为%。

b、产品税=产品年收入×10%=578万城建税=产品年收入×%=21万教育附加税=产品年收入×%=6万

税金总计：605万

B、利润

利润=销售收入-销售成本-税金=3042=12846万

投资回收期

本设计预计建设1，则

投资回收期=（固定资产/正常年利润）+建设期 =35000/12846+1=4年

经济可行。