当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

第二章 工艺流程


南京工业大学本科生毕业设计

第二章 工艺流程
2.1 概述

2.1.1 化学工业的概述 化学工业是指生产过程中化学方法占主要地位的制造工业,它是通过化学工艺(即化 工生产技术)将原料转化为产品的工业。它是满足人类生活和生产的需要发展起来的,并 随其生产技术的进步不断地推动着社会的发展。 化学工业的产品种类多、数量大、用途广,与

国民经济各部门存在密切的关系,在国 民经济建设中具有十分重要的地位与作用。化学工业为工农业、交通运输、国防军事、航 空和信息等技术领域提供了各类基础材料、结构及功能材料、能源和丰富的必需化学品, 保证并促进了这些部门的发展和技术进步。化学工业与人类生活息息相关,从衣、食、住、 行、医疗等物质生活到文化艺术等精神生活都离不开化工产品。某些化工产品的开发、生 产和应用对工业变革、农业发展和人类生活水平的提高起到了关键性作用。 由于化学工业能综合利用资源和能源,生产过程容易实现连续化和自动化,劳动生产 率高,因此经济效益显著,是国民经济的支柱产业之一。在 20 世纪 60~70 年代,发达国 家的化学工业迅猛发展,到 90 年代,虽然与其他工业一样放慢了速度,但德、法、日等 国化学工业的发展仍高于整个工业的发展。尤其是近 20 年代来,我国化学工业的发展速 度远远超过了发达国家。20 世纪 90 年代,石油化工是我国优先发展的支柱产业之一,精 细化工和农用化学品也是化工发展重点。21 世纪,石油化工、新型合成材料、精细化工、 生物化工和微电子化工、纳米材料、橡胶加工业、化工环保业将是我国化学工业的主要增 长点。化学工业必将在我国国民经济建设和提高人民物质文化水平中发挥起越来越重要的 作用。 2.1.2 工艺概述 化工生产从原料到制成目的产物, 要经过一系列的物理和化学加工处理步骤, “化 称为 工过程” 。尽管化工产品数以万计,其生产过程也各式各样,但归纳大量的生产过程的共 同点不难发现,每个化工生产过程基本包括三个步骤,即原料的预处理,产物的分离及精 制。 从原料开始,物料流经一系列由管道连接的设备,经过包括物质和能量转换的加工, 最后得到预期的产品,将实施这些转换所需要的一系列功能单元和设备有机结合的次序和
5

第二章 工艺流程

方式,便称为工艺过程或工艺流程。化工生产工艺流程反映了由若干个单元过程按一定的 逻辑顺序组合起来,完成从原料变为目的产品的全过程。工艺流程的基本组成如图 2-1 所 示,它仅包含了化工过程的主要阶段,而每一阶段都可重复。整个过程又由如冷却、加热、 辅助材料处理等各个子系统和单元设备组成。 工艺流程可以用文字表述,也可用图来描述;而且只要有公认的规范、代号和图例, 用图来表述要比文字更方便、直观和简洁。这种用图来表述的工艺流程称为工艺流程图。 由于流程图能形象直观地用较小篇幅传递较多的信息,故无论在化工生产、管理过程中、 或在化工开发和技术革新设计时,还是在查阅资料或参观工厂时,常常要用到流程图,因 此学会阅读和绘制流程图具有重要的现实意义。
原料

原料贮存

反应物料制 备 化学反应

可再 利用 的原 料

产品加工

产品贮存

废料处理

产品

废料 图 2-1 工艺流程图基本组成示意图

2.2 工艺流程配置原则

2.2.1 工艺流程配置 化工过程中开发与设计是工艺流程配置中重要的环节,它是按照产品的需要通过初步 的选择,确定各单元操作的具体内容、设备顺序和组合方式,用图解的方式表达出全貌的 生产过程。 由于每一个化工产品的生产都有其特殊的工艺流程, 对同一个产品, 由于选定的原料,
6

南京工业大学本科生毕业设计

生产方法和工艺路线不同,生产流程中各个单元过程和单元操作的具体内容与组合方式也 各异。同时,工艺流程的组成也与其实施工业化的时间、资源条件、地点和技术条件等密 切相关。生产同一种产品会有多种原料和多种生产工艺流程可供选择,这种单元过程和单 元操作的选择与组合, 要根据一定的原则和规律进行。 分析比较众多化工产品的工艺流程, 就会发现组成整个流程的各个单元过程或工序在其作用上有共同之处,也就是说它们具有 的基本功能都有一定的规律性,都是以化学反应所要求的条件(即热力学条件和动力学条 件)为目标,配置原料的预处理单元,以产品的收率和纯化为目的配置产品的后处理单元, 整个过程以产品的成本和经济效益为目标函数来配置辅助单元操作。 2.2.2 工艺流程配置的一般原则 工业生产与实验制备的最大区别在于:工业产品的价格必须能够被用户承受,价格到 位才能有销路,用户才肯花钱来消费你的产品。而单元产品的价格与成本的差额就是该产 品的利润,化工企业要生存和发展,必须获得利润,这就要尽可能的提高生产效率和经济 效益,因此,配置工艺流程的原则和规律,就是要在技术上可行,安全上有保障的前提下, 通过各个单元操作和单元过程的合理安排与组合,达到成本最低或利润最大的目的。 在工艺流程配置时,应遵循以下基本原则: ① 工艺路线技术先进、生产操作安全可靠、经济指标合理有利; ② 反应物料充分利用; ③ 能量利用充分、合理、有效; ④ 工艺流程连续化和自动化; ⑤ 单元操作适宜,设备选型合理; ⑥ 安全措施得当,三废治理有效; ⑦ 工艺流程的整体性优化。 以上这几项原则总的目标是使塑料托盘注射成型车间在产品质量、生产成本以及主要 指标方面达到比较理想的水平。总之,经过全面反复的分析与比较,才能选出最符合设计 要求的,符合国情与发展的,切实可行的技术工艺路线。 化工生产过程按其生产过程分为间歇、连续和半间歇操作,按操作方式状况又可分为 稳态操作和非稳态操作。而我们的 PBS 基塑料托盘的生产,为得到高效、高利润的结果, 我们的操作是间歇、非稳态的操作过程,即一次性将原料送入设备,经过一定时间后,某 一阶段的反应完成后,卸出成品或半成品,然后更换新原料,重新开始重复的操作步骤。 这时设备的操作是间歇的,设备中各点物料性质将随时间而变化,在投料与出料之间,系
7

第二章 工艺流程

统内外没有物料量的交换。 间歇操作过程的特点是:生产过程比较简单,投资费用低;生产过程中变换操作工艺 条件、开停车一般比较容易;生产灵活性比较大,产品的投产比较容易[18]。

2.3 工艺流程确定的步骤
工艺流程选择

搜集资料调查研究

落实设备

全面对比

2.4 工艺流程

成型前准备

注塑过程

制件的后处理

2.4.1 成型前准备 (1)成型前对原料的预处理: 一般在成型前应对原料进行外观(指色泽、粒度大小及均匀性等)和工艺性能(熔体 流动速率、流动性、热性能及收缩率等)的检验,如果来的是粉料,还要对原料进行染色 和造粒。此外,对所用粒料有时还需要进行干燥。 (2)料筒的清洗: 在初用某种塑料或某一注射机之前,或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜 色或发现塑料中有分解现象时,都需要对注射机进行清洗和拆换。 (3)嵌件的预热: 有嵌件的塑料产品,在嵌件的周围容易出现裂纹或导致制品强度下降,这是由于金属 嵌件与塑料的热性能和收缩率之间的差别较大,所以再设计时除了加大嵌件周围的壁厚, 以克服这种困难外,成型中对金属嵌件进行预热是一种行之有效的途径。预热后可减少熔
8

南京工业大学本科生毕业设计

料与嵌件的温度差,成型中可使嵌件周围的熔料冷却速率下降,收缩率较均匀,发生一定 的热料补缩作用,从而防止嵌件周围产生较大的内应力。 (4)脱模剂的选用: 脱模剂是使塑料塑件容易从模具中脱出而敷在模具上的一种助剂。但是脱模剂的使用 应适量,过少起不到应有的效果;过多或涂抹不均则会影响制件外观及强度,对透明制件 更为明显,用量多时会出现毛斑或混浊现象[2]。 2.4.2 注塑过程 (1)加料 由于注射成型是一个间歇生产的过程,所以我们需定量(定容)的加料,以保证稳定 的操作,使塑料塑化均匀从而获得高质量的塑件。 (2)塑化 塑化是指塑料在料筒经加热达到流动状态从而具有良好的可塑性的全过程。因此可认 为塑化是注射成型的准备过程。生产工艺对这一过程的总要求是:在进入模腔之前应达到 规定的成型温度,并能在规定的时间内提供足够数量的熔融塑料,熔料各点的温度应均匀 一致,以保证生产的连续进行和生产过程中不发生或极少发生热分解。 (3)流动与冷却 这一过程是指从柱塞或螺杆的推动将具有流动性和温度均匀的塑料熔体注入模具开 始,经型腔注满,熔体在控制下冷固定型,到制品从模腔中脱出为止的过程,这一过程经 历的时间虽短,但熔体在其间所发生的变化却不少,而且这种变化对制品的质量有重要的 影响。 (4)脱模 制件冷却到一定的温度即可开模,在推出机构的作用下将塑件推出膜外。 2.4.3 制件的后处理 (1)退火处理 由于塑料在料筒内塑化不均匀或在模腔内冷却速度不同,常会产生不均匀的结晶、定 向和收缩,使制品存有内应力,这在生产厚壁或带有金属嵌件的制品时更为突出。存在内 应力的制件在贮存和使用中常会发生力学性能下降,光学性能变坏,表面有银纹,甚至变 形开裂。生产中解决这些问题的方法是对制件进行退火处理。 (2)调湿处理 在空气中使用或存放时塑料产品易吸收水分而膨胀,需要经过长时间后才能得到稳定
9

第二章 工艺流程

的尺寸。因此,如果将刚脱模的制品放在热水中进行处理,不仅可隔绝空气进行防止氧化 的退火,同时还可以加快达到吸湿处理。

2.5 注射工艺参数分析

2.5.1 温度 注射过程中需要控制的温度有:料筒温度、喷嘴温度、模具温度和油温四个方面的技 术参数。 (1)料筒温度 料筒温度是指料筒表面的加热温度。料筒分三段加热,加热温度从料斗到喷嘴前依次 由低到高,使塑料材料逐渐融化、塑化。第一段的固体输送段是处在靠进料斗处,温度要 低一些, 料斗座处还需要使用冷却水冷却, 来保证较高的固体输送效率和防止物料 “架桥” ; 第二段是物料处于压缩状态并逐渐熔融的压缩段,该温度的设定一般比所有塑料的熔点或 黏流温度高出 20~35℃;第三段是物料处于熔融状态的计量段,在预塑终止后形成计量室, 储存塑化好的物料,该段温度设定一般比第二段高出 20~35℃,以保证物料处于熔融状态。 (2)喷嘴温度 最高温度,喷嘴温度通常略低于料筒,这是为了在直通式喷嘴中防止熔料可能发生的 “流涎现象” 。喷嘴低温的影响可从塑料注塑时所发生的摩擦热得到一定的补偿。当然, 喷嘴的温度也不能过低,否则将造成熔料的早凝将喷嘴堵死,或由于早凝料注入模腔影响 制品的性能。 (3)模具温度 模具温度是指与制品接触的型腔表面温度。它对制品的外观质量与内在性能影响很 大。 模具温度通常是靠熔体注入模具后,自然升温和散热达到平衡而保持一定的模温,特 殊情况下,还可以用电热丝或电热棒对模具加热来控制模温。不管采用何种方法使模温恒 定,对热塑性塑料熔体来说都是冷却过程,因为模具温度的恒定值低于塑料的玻璃化转变 温度或低于热变形温度,只有这样,才能使塑料收缩并有利于脱模。 (4)油温 油温是指液压系统的压力油温度。油温的变化影响注射工艺参数,如:注射压力、注 射速率等的稳定性。 当油温升高是,液压油的黏度降低,增加了油的泄漏性,导致液压系统压力和流量的
10

南京工业大学本科生毕业设计

波动,使注射压力和注射速率下降,影响制品的质量和生产效率。因此,在调节注射工艺 参数时,应注意油温的变化。正常的油温应保持在 30~50℃。 2.5.2 压力 注射过程中直接影响塑料的塑化和制品质量的压力包括塑化压力,注射压力和保压压 力。 (1)塑化压力 在螺杆旋转后退时螺杆顶部熔料所受到的压力称为塑化压力,亦称背压,可通过液压 系统中的溢流阀来调节其大小。影响物料的塑化过程、塑化效果的是塑化压力的大小,并 与螺杆转速有关。 (2)注射压力 注射压力是指塑料熔体被柱塞或螺杆顶部所施加的压力。注射压力与注射速度相辅相 成,对塑料熔体的流动和充模起着决定性作用。在注射时,注射压力必须克服熔体流经喷 嘴、流道、浇口及型腔的压力损失,熔体才能充满模腔。所以如果注射压力选择过低,则 会在注射成型过程中因压力损失而导致模腔压力不足,熔体将很难充满模腔。反之,如果 注射压力选择过高,则会造成模胀、溢料等不良现象,并因此引起较大的压力波动,使生 产操作难以稳定控制,甚至使机器出现过载现象。 (3)保压压力 在注射成型的保压补缩阶段,对塑料熔体在模腔内进行压实以及向模腔内进行补料流 动所需要的注射压力叫做保压压力。保压压力持续时间的长短称为保压时间。保压压力和 保压时间密切相关,对模腔压力和制品最终的成型的质量有直接影响。保压压力的作用, 一是补充靠近浇口位置的料量,并在浇口冷凝封闭以前制止模腔中尚未完全硬化的塑料在 残余压力作用下向浇口料源方向倒流。二是可防止制品的收缩,减少真空泡。三是可减少 制品因受过大的注射压力而产生黏模爆裂或弯曲。 2.5.3 时间 完成一次注塑过程所需要的时间称为成型周期,也称模塑周期。它是由注射时间(充 模时间、保压时间) 、闭模冷却时间柱塞或螺杆停留在前进位置的时间)和其他时间(指 开模,脱模,涂拭脱模剂,安放嵌件和毕模等) 。 整个成型周期中,以注射和冷却时间最重要,对制品质量有决定性的影响。注射时间 中的充模时间直接反比于充模速率。生产中,充模时间一般约 3~5s。 注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压实时间,在整个注射时间内所占的比例
11

第二章 工艺流程

较大,一般约 20~120 秒(特厚制件可达 5~10min) 。在浇口处熔料封冻前,保压时间,对 制品尺寸准确性有影响, (保压时间不足,熔料会从模腔中倒流,使模内压力下降,以致 制件出现凹陷、缩孔)若在之后,则无影响。保压时间也是最惠值,它依赖于料温、模温 以及主流道和浇口的大小。 冷却时间主要取决于制品的厚度,塑料的热性能和结晶性能,以及模具温度等。冷却 时间的终点,应以保证制品脱模时不引起变形为原则。冷却时间一般约 30~120s。冷却时 间过长没有必要,不仅降低生产效率,对复杂制品还将造成脱模困难,强行脱模时甚至会 产生脱模应力[4]。

2.6 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)工艺参数[11]
聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为一种典型的二元酸二元醇脂肪族聚酯结晶型聚合物,其 外形为白色颗粒,相对密度为 1.26,熔点为 114℃,机械强度较高(40~45MPa),韧性好 (断裂伸长率>400%),热变形温度高(85℃),制品可耐 100℃热水,硬度较高(95HRB 左右),加工温度范围宽。PBS 具有很好的综合性能,其性能介于 PP 和 PE 之间,加工性 能类似于 PE;溶解性类似于 PET,不溶于水和通常的有机溶剂,仅溶于卤化碳氢化合物; 根据相对分子质量的高低和相对分子质量分布的不同,结晶度在 30%~45%之间。PBS 的热 变形温度和使用温度改性后可超过 100℃,可用于灭菌包装。 PBS 属热塑性树脂,加工性能良好,可以在普通加工成型设备上进行成型加工,加工 温度范围 140~260℃。物料加工前须进行干燥,含水率须在 0.02%以下。

表 2.1 PBS 各项数据

数据项 材料名称 相对密度 kg/m3 断裂伸长率(%) 玻璃化温度(℃) 热变形温度(℃) 结晶温度(℃) 加工温度(℃) 结晶度(%)
12

数据 PBS 1260 600 -32 97 75 140-260 30-50

南京工业大学本科生毕业设计

熔融指数(g/10min) 熔点(℃) 拉伸强度(MPa) 弯曲模量(MPa) 悬臂梁缺口冲击强度(KJ/m2)

1.5 114 56.8 657 4

PBS 分子链中含有大量的亚甲基结构,使其具有与通用聚乙烯塑料类似的加工性能, 可在通用的聚烯烃加工设备上进行加工,适合于注射成型。 PBS 的注射工艺条件

机头 温度/℃ 三区 二区 一区 模温 注射压力/MPa 注射时间/s 保压压力/MPa 保压时间/s 冷却时间/s

140 150 140 130 30~40(机水冷) 50~70 3~5 30~40 1~2 20~30

13


相关文章:
第二章 处理工艺
第二章 处理工艺_环境科学/食品科学_工程科技_专业资料。垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工艺设计 UASB+A/O+NF 第二章 2.1 工艺路线渗滤液处理流程: 处理工艺 渗滤...
第二章 工艺流程论证
第二章 工艺流程论证 2.1 原料输送在糖厂中,原料输送可采用气流输送、带式输送、螺旋输送、刮板输送及斗式提升输 送。 2.1.1 气流输送 气流输送就是利用高速...
第二章流程与设计
第二章流程及其设计(通用技... 51页 免费喜欢此文档的还喜欢 流程与设计(1)...2)流程优化的主要内容有:工期优化、工艺优化、成本优化、技术优化、质量优化等。...
第二章 工艺流程设计
第二章 工艺流程设计第二章 工艺流程设计隐藏>> 第一章 概述 1.1 原料及产品原料:表 1-1 原料组成表 序号 1 2 3 4 5 6 7 原料成分 丙烷 异丁烷 正...
第二章 工艺流程说明
第二章 工艺流程说明 2.1 生产工艺流程生产简述 将离子膜系统返回的脱氯淡盐水、回收盐水、蒸发冷凝水、澄 清桶内除去硫酸根后的回收淡盐水等收集在配水罐中, ...
第二章 工艺流程设计
带控制点的工艺流程图 3页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要提出功能问题或意见建议,请点击此处进行反馈。 第二章 工艺流程设计 药厂设备药厂设备隐...
第二章 流程与设计第一节 了解流程
第二章 流程与设计第一节 了解流程_韩语学习_外语学习_教育专区。第二章 流程与设计第一节 了解流程 教材以介绍中国古代四大发明之一的造纸术来引入工艺流程.让...
第二章 工艺计算
第二章_工艺计算(详细版本... 94页 免费如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心...确定填料及塔的辅助设备,定出塔 高,画出总装图和工艺流程图,我们将在下一章...
第二章 流程与设计
这就为学习本章内容有了一定 的知识和技能的基础,在学习设计制作的过程中,实际...2、 本章节只涉及工作流程和工艺流程,其他流程可以不提。 第二节 流程的组成...
第二章设计方案和流程的确定
第二章 设计方案和流程的确定 2.1 项目概况 2.1.1 设计目标本设计项目为设计...EO 催化水合法合成 EG 的新工艺 是 在生产过程中加入合适的催化剂,可以降低水...
更多相关标签:
符文工房4第二章流程 | 逆转裁判6第二章流程 | 巫师2第二章 流程 | 棒材生产工艺流程图 | 工艺流程图 | 污水处理厂工艺流程 | 生产工艺流程图 | 炼钢工艺流程 |