Производство полиэфирных мононитей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Промышленность химических волокон возникла на рубеже 20-го века, в связи с необходимостью в значительном расширении ассортимента текстильных материалов, так как натуральные волокна по количеству, и, что особенно важно по качеству не отвечали возросшим требованиям.

Производство химических волокон началось с выпуска искусственных волокон, в частности с производства вискозных волокон и нитей, которые сохраняют свою актуальность до настоящего времени. В 20-х годах появились ацетатные волокна, а 30-50-х годах появились синтетические волокна (полиамидные, полиэфирные полиакрилонитрильные, галогенсодержащие и полиолефиноавые). В середине 60-х годов промышленностью начали выпускаться малотоннажные волокна со специфическими свойствами (терможаростойкие, высокопрочные, высокомодульные). Развитие производства химических волокон обусловлено ограниченной возможностью расширения сырьевой базы натуральных волокон и высокой технико-экономической эффективностью производства и использования химических волокон. Они стали незаменимыми не только в качестве волокон широкого бытового назначения, но и как ценное техническое сырье. Во многих отраслях современной техники (ракетостроение, космонавтика, авиация и другие) технический прогресс тесно связан с применением химических волокон. В Белоруссии выпускаются почти все известные химические волокна:

- вискозные (Могилев, Светлогорск)

- полиамидные (Гродно)

- полиэфирные (Могилев, Светлогорск)

- полиакрилонитрильные (Новополоцк)

- полипропиленовые (Могилев, Светлогорск)

Начиная с 1959 года промышленность синтетических волокон развивалась ускоренными темпами. Создание производства синтетических волокон знаменовало собой новый этап в развитии промышленности химических волокон, так как они обладают универсальными, а в ряде случаев, уникальными свойствами.

Синтетические полиэфирные волокна, производятся из сложных полиэфиров - высокомолекулярных веществ, отдельные звенья макромолекул которых связанны между собой сложноэфирными группами - С - О - О.

Полиэфиры впервые были получены Гей-Люсаком в 19 веке, но они были непригодны для получения волокон. Волокнообразующие полиэфиры были получены в 30-х годах в США Карозерсом, но они имели низкие физико-механические показатели. В 1941 году англичане Уинфильд и Диксон, продолжая работы Карозерса, получили высококачественный эфир на основе терефталевой кислоты и этиленгликоля, и в 1943 году было впервые получено волокно. В СССР впервые полиэфирное волокно было получено на Курском ПО в 1960 году, а в 1968 году было пущено крупнейшее в Европе предприятие в городе Могилеве. В настоящее время промышленный выпуск полиэфирных волокон базируется на переработке полиэтилентерефталата - продукта поликонденсации терефталевой кислоты или диметилового эфира с этиленгликолем. Полиэфирные нити и волокна являются наиболее универсальным и массовым сырьем для технических изделий и товаров народного потребления.

Выпускаются полиэфирные:

Текстильные нити, которые используются для тонких тканей, трикотажа, швейных и медицинских ниток.

Технические нити для изготовления транспортных лент, шлангов, канатов, приводных ремней, парусов, веревок.

Объемные нити для тканей, трикотажа, носочно-чулочных изделий.

А также выпускается моноволокно, ковровый жгутик, но на 70% выпускается волокно как жгутовое так и резаное. Выпускается оно матированное и нематированное, окрашенное в массе или поверхностно и неокрашенное. Отличается по степени полимеризации, физической структуре, профилю поперечного среза, но все они получаются из одного сырья, имеют один технологический процесс и подобные свойства.

Наряду с производством полиэфирных волокон, комплексных нитей выпускаются и мононити - это одиночные нити большой длины, неделящиеся в продольном направлении без разрушения и пригодные для непосредственного изготовлении изделий.

Мононити чаще всего используются в виде лески, а также для изготовления рыболовных сетей и мукомольных сит. Иногда мононити применяются в различных измерительных приборах.



характеристика сырья, материалов и полупродуктов

В производстве полиэфирных мононитей основным сырьем является:

1. Гранулят полиэтилентерефталат (ПЭТФ) - продукт поликонденсации терефталевой кислоты или ее диметилового эфира с этиленгликолем. На основе полиэтилентерефталата получают полиэфирные волокна.

Технические условия фирмы «Уде» ФРГ

Внешний вид: от светло - серого до светло - желтого.

Удельная вязкость в ДХУ кислоте, ед: 825 3

Желтизна и яркость: max 28 min 24

Массовая доля ТiO₂: 0,36% 0,02

Массовая доля влаги: max 0,1%

Массовая доля пыли: max 0,06%

Массовая доля непрорезов: max 0,1%

Массовая доля диэтиленгликоля: max 0,8%

Содержание карбоксильных групп: max 30мг/экв/кг

Желтизна по методу Эмрефа, ед. - 25 3

Белизна по методу Эмрефа, ед - 54 3

Размер гранул мм: 4 3; 5 5,0

Точка размягчения: 261 2єС

Массовая доля посторонних включений: 0,001%

2. Азот

Технические условия фирмы «Уде» ФРГ

Его используют для создания инертной среды и предотвращения термоокислительной деструкции расплава.

Избыточное давление МПа(бар) - 0,5-0,6 (5-6)

Массовая доля кислорода - не более 0,0005%

Точка росы - (- 40єС)

3. Замасливатель (специальный)

Технические условия фирмы «Уде» ФРГ

Применяется при формовании нитей текстильного и технического назначения для снижения электризуемости, придания нитям мягкости, скольскозти, уменьшения поверхностного трения, возникающего при прохождении нити через нитепроводящую гарнитуру, компактности.

Внешний вид - прозрачная , светложелтая жидкость

Плотность - 0,8613 г/см³

Температура плавления - 18єС

Температура кипения -350-406єС

4. Динил

Технические условия фирмы «Уде» ФРГ

Теплоноситель для создания повышенных температурных режимов

( до 280 - 300єС). Высококипящий, органический теплоноситель для обогрева экструдера.

Внешний вид - прозрачная слегка желтоватая жидкость с запахом герани.

Температура кипения - 256-258єС

Температура плавления - 12,3єС

Плотность при 20єС - 0,8613 кг/м³

Молекулярный вес - 166

Массовая доля влаги при 20єС - 0,02%

Температура вспышки - 115єС

Абсолютная диэлектрическая проницаемость при20єС - 3,30 Ф/м ²

Электрическое сопротивление при 20єС - 1,32 10 - ¹ Ом/см².



ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

В настоящее время большинство прядильных машин для формования полиэфирных нитей осращаются плавильно-формовочными устройствами экструдерного типа.

Плавильно-формовочные устройства экструдерного типа отличаются высокой производительностью по расплаву, небольшой продолжительностью пребывания расплава (от 20 до 60с) при высоких температурах, возможностью переработки высокомолекулярного полиэтилентерефталата, простотой и надежностью в эксплуатации, возможностью передачи расплава от одного плавильного устройства (экструдера) на несколько прядильных мест - фильерных комплектов. При формовании текстильной нити малой линейной плотности от одного экструдера расплав подается одновременно на всю машину. Экструдийные устройства устанавливаются над прядильной машиной в горизонтальном положении.

Горизонтальный экструдер для переработки гранулята ПЭТФ.

Движение полимера по экструдеру происходит с помощью шнека, который вращается в обогревательном цилиндре. Цилиндр обогревается с внешней стороны при помощи трубок Беккера . Это создает условия для постоянного плавления гранулята и нагревания расплава полимера во время его движения. На конце обогреваемого цилиндра находится фланец, к которому крепится

расплавопровод для распределения расплава по местам формования прядильной машины. Каждое формовочное место имеет дозирующий насосик. Загрузка крошки в экструдер производится через воронку. Чтобы предотвратить налипание гранул в загрузочном отверстии и образование “сводов”, препятствующих подаче гранул в экструдер, зона загрузки снабжена рубашкой охлаждения. В качестве охладителя используется вода.

В экструдере различают три рабочие зоны, расположенные по длине червяка: первая зона - зона загрузки, вторая зона - зона сжатия, третья зона - зона дозирования.

В зоне загрузки полимер разогревается до температуры плавления. В этой зоне самый интенсивный подвод тепла как от теплоносителя, так и за счет трения в шнековом цилиндре при транспортировке гранул (Т = 250-252єС).

В зоне дозирования расплав перемещается при постоянной температуре. Эта часть экструдера работает как винтовой насос. Температура в зоне поддерживается до 300-310єС

В зоне сжатия происходит плавление полимера, то есть полимер переходит из твердого состояния в жидкое (Т= 280єС)

Шнеки для переработки полиэфира имеют довльно длинные зоны загрузки и сжатия. Давление на выходе из экеструдера в среднем составляет 392266- 1176798 Па.

Для получения мононитей используют агрегат на котором последовательно проводятся операции: плавление, формование, вытягивание, термообработка, калибровка и намотка.

Плавление гранулята ПЭТ осуществляется в экструдере сдиаметром шнека 50мм и производительностью соответственно70кг/час. Фильера имеет 15 отверстий, а диаметр их зависит от линейной плотности формуемой мононити и у меня равен 0,25мм. С тем чтобы избежать овальную форму в поперечном сечении мононити лавсан, особенно больших диаметров (более 0,8мм), соотношение длины к диаметру капилляра отверстия фильеры должно быть 10. Выходящие из фильеры со скоростью 30 м/мин струйки расплава охлаждаются в закалочной ванне, где поддерживается температура воды 60єС. Далее мононити вытягиваются в две стадии при общей кратности 5 при температуре 160єС. При необходимости получения мононитей с отклонением по диаметру не выше ± 0,01мм одновременно с процессом ориентационной вытяжки осущестрвляют колибровку (волочение) мононити. Термообработка в зависимости от заданной усадки и уровня структурно-механических свойств мононитей проводится под натяжением или в свободном состоянии. Скорость приема готовых мононитей на двухфланцевые катушки - 120м/мин (масса паковки - 1,5-2,0кг)

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

По своему строению ПЭТФ типичный волокнообразующий полимер без разветвлений и сшивок. При нагревании выше 80єС ПЭТФ кристаллизуется, теряет прозрачность, превращается в вещество с плотностью - 1,38- 1,40г/ см³.

Производство полиэфирных мононитей осуществляется по технологической схеме в которой совмещены в одной непрерывной линии операции формования, ориентационной вытяжки, термообработки и намотки. Для плавление гранулята ПЭТФ использую плавильные устройства с принудительной подачей гранулята. Экструдер установлен над прядильной машиной в горизонтальном исполнении. При формовании мононитей от одного экструдера расплав подается одновременно на всю прядильную машину.

Машина изолирована стеклянной ватой и заключена в теплоизоляционный кожух.

В данном экструдере шнек приводится во вращение от электродвигателя через электромагнитную муфту скольжения и планетарный редуктор. Гранулы полиэфира поступают в загрузочный бункер с помощью пневмотранспорта из сушилки, установленной над бункером. Далее гранулят по распределительному патрубку поступает в плавильное устройство. Основная задача плавильного устройства - перевод полимера из твердого в вязкотекучее состояние. Плавление происходит в шнеке на плавильной решетке. Цилиндр обогревается при помощи трубок Беккера, установленных в блоке и имеет несколько зон обогрева с различной температурой. Зонный обогрев цилиндра позволяет создать наилучшие условия для постепенного, равномерного и полного плавления гранулята, и нагревания расплава ПЭТ при движении его по каналам, а так же минимальную деструкцию ПЭТ, достигаемую при температуре формования 290єС и минимальной продолжительности нахождения расплава при этой температуре шнека. Полученный расплав из экструдера поступает внутрь стояка через запорное устройство пробкового типа к дозирующему насосику, нагнетающему расплав через канал к нитеобразователю - фильере. Для формования полиэфирных нитей применяют фильеры круглого профиля с количеством отверстий 15. Диаметр отверстий фильеры равен 0,25мм На линии движения расплава между плавильным устройством (экструдером) и прядильным блоком устанавливается аппарат с двумя комплектами фильтрующих материалов( во время работы одного другой подвергается чистке и отпадает необходимость останова машины во время засорения фильтра). В качестве фильтрующих материалов используются сетки из мелкозернистого металла, нетканый материал из тонкой металлической проволоки.

Общая продолжительность пребывания полимера в расплавленном состоянии составляет в целом 4 минуты, поскольку полиэтилентерефталат недостаточно термостабилен при высоких температурах.

Вязкость расплава зависит от СП получаемого полимера и в моем проекте составляет 500Пас. Чем выше СП, тем прочнее нить.

После получения расплава полимера осуществляется формование, то есть продавливание расплава через отверстия фильеры с последующим образованием струек и превращением их в нити с помощью охлаждения.

Формование - это важнейшая стадия технологического процесса химических волокон, определяющая в основном их структуру и свойства.

Параметрами процесса формования являются следующие:

Температура плавления гранулята устанавливается - 290єС.

Температура расплава- 290єС.

Время пребывания в плавильной головке - 4 минуты.

Скорость формования - 30м/мин.

Выходящие из отверстий фильеры со скоростью 30м/мин струйки расплава быстро застывают на воздухе и превращаются в твердые нити примерно на расстоянии 5см от поверхности фильеры. Для ускорения процесса затвердевания струйки расплава охлаждают в закалочной ванне, где поддерживается температура 70єС.

С целью получения плотной компактной нити и снятия электростатических зарядов охлажденную мононити обрабатывают замасливающими препаратами, представляющими собой водную эмульсию смесей сульфированных жирных кислот с продуктами оксиэтилирования силиконовых масел. Препарацию наносят на нити, с помощью двух вращающихся шайб в количестве 2% от массы волокна. Далее мононити вытягиваются в две стадии при общей кратности 5 и температуре 100єС. Вытягивание полиэфирных мононитей проводится при повышенной температуре, которая должна быть выше температуры стеклования полимера на 30єС, но ниже температуры кристаллизации. Температура стеклования составляет 65-70єС. Обе нагревательные камеры, через которые проходит нить, для получения ориентационной вытяжки заполнены, кипящей водой. В результате вытягивания мононитей значительно повышается не только их прочность, но и величина модуля эластичности. Одновременно с процессом ориентационной вытяжки осуществляют калибровку (волочение) мононитей.

Затем нити проходят термообработку для устранения усадки и выравнивания напряжения в вытянутом волокне. Термообработка осуществляется паром в котле при температуре 125єС в течение 30 минут. После чего нити наматываются на катушки. Для устранения электризуемости и обеспечения хорошей сматываемости нити со шпуль при дальнейшей переработке на нити наносится в процессе намотки замасливатель в количестве 2% от массы нити.

Скорость приема мононити на двухфланцевые катушки (паковки весом 2кг) равна 130м/мин. Затем нить сортируется согласно ГОСТу и упаковывается.

Основной характеристикой этих нитей является:

Прочность - 50 сН/текс

Удлинение при разрыве не более - 35%

Замасливатель - 2%

Влажность - 0,6%

КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

На стадии жизненного цикла продукции одной из функции комплексной системы управления качеством продукции является контроль качества и испытание продукции. Эта функция должно быть обеспечена нормативно-технической документацией (НТД), то есть ГОСТами, ТУ (техническими условиями), картами контроля, необходимым оборудованием, приборами, материалами и обученным персоналом.

Функция контроля направлена на предотвращение выпуска продукции несоответствующей НТД. На разработку и внедрение новых методов контроля, на новых технических средств, на использование автоматизации, вычислительной техники, компьютеризации, на совершенствование методов контроля, на выявления продукции и процессов уровень которых несоответствует требованиям, и причин отклонений от требований.

Эта работа складывается

- из внедрения и соблюдения стандартов и ТУ

- метрологического обеспечения

- входного контроля сырья и материалов

- управление качеством оборудования.

- котроль и управление качеством полупродуктов

- котроль качества готовой продукции

- организация обратной связи с потребителями продукции.

- управление качеством технологических процессов.

На любом предприятии существует две формы контроля: системный и внесистемный. Для проведения системного контроля составляется карта. В карте указывается:

- Контролируемые параметры

- Установленные пределы по этим параметрам

- Контроль продукции или стадии технологического процесса

- Периодичность контроля

- Метод контроля

К внесистемному контролю относятся: разовые анализы качества сырья, обследования, поверочные анализы, представильные анализы, арбитражные анализы.

Методами контроля качества могут быть:

1. Визуальный, то есть оценка в результате осмотра на глаз или на ощупь

2. Аналитический, то есть выполнение различных анализов в соответствии с разработанными методиками, внесенными в ГОСТы и ТУ, в СТП.

3. Приборный - это замер того или иного параметра по показаниям приборов.

4. Автоматический - то есть определение параметров с помощью автоматических систем, или приборов с записью показаний, а в некоторых случаях и с регулировкой параметров



Таблица 1. Таблица контроля

1	2	3	4	5
ГРАНУЛЯТ ПЭТФ	ЖЕЛТИЗНА ПО МЕТОДУ ЭМРЕФА, ЕД БЕЛИЗНА ПО МЕТОДУ ЭМРЕФА, ЕД УДЕЛЬНАЯ ВЯЗКОСТЬ ВДХУ КИСЛОТЕ, ЕД МАССОВАЯ ДОЛЯ ТiO2, % МАССОВАЯ ДОЛЯ ВЛАГИ, НЕ БОЛЕЕ % МАССОВАЯ ДОЛЯ НЕПРОРУБОВ, % НЕ БОЛЕЕ МАССОВАЯ ДОЛЯ ПЫЛИ, % МАССОВАЯ ДОЛЯ ДЭГ, НЕ БОЛЕЕ МАССОВАЯ ДОЛЯ КАРБОКСИЛЬНЫХ ГРУПП МГ, ЭКВИВ, НЕ БОЛЕЕ РАЗМЕР ГРАНУЛ, ММ	25 3 54 3 825 3 0,36 0,02 0,1 0,1 0,06 0,8 30 4 3 5 5,0	КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ	аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический
АЗОТ	МАССОВАЯ ДОЛЯ КИСЛОРОДА, % НЕ БОЛЕЕ ИЗБЫТОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ МПа	0,0005 0,5	КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ	аналитический аналитический
ЗАМАСЛИВАТЕЛЬ	ПЛОТНОСТЬ, Г/СМ3 ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ, С	0,8613 18єС	КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ	аналитический аналитический
ДИНИЛ	ПЛОТНОСТЬ ПРИ 20С, КГ/М3 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС МАССОВАЯ ДОЛЯ ВЛАГИ ПРИ 20С, % ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ, С АБСОЛЮТНАЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ ПРИ 20С Ф/М2 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРАТИВЛЕНИЕ ПРИ 20С, Ом/см2 ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ, С % ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ,С %	1062 166 0,02 115єС 3,30 1,32 10-1 256 - 258єС 12,3єС	КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ	аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический аналитический
ФОРМОВАНИЕ	ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ ГРАНУЛЯТА ВЯЗКОСТЬ РАСПЛАВА ТЕМПЕРАТУРА ВОДЫ В ЗАКАЛОЧНОЙ ВАННЕ	290єС 500Пас 705єС	ПОСТОЯННО ЕЖЕЧАСНО ПОСТОЯННО	приборный аналитический приборный
	СКОРОСТЬ ФОРМОВАНИЯ	30м/мин	ЕЖЕСМЕННО	приборный
ВЫТЯЖКА	КРАТНОСТЬ ВЫТЯЖКИ	5	ЕЖЕСМЕННО	приборный
ТЕРМООБРАБОТКА	ТЕМПЕРАТУРА, єС ПРОДОЛЖИТЕЛЬ НОСТЬ ПРОЦЕССА	125 30 мин	ПОСТОЯННО ЕЖЕСМЕННО	приборный приборный
ГОТОВАЯ НИТЬ	ПРОЧНОСТЬ, сН/ТЕКС УДЛИНЕНИЕ ПРИ РАЗРЫВЕ , % НЕ БОЛЕЕ ЗАМАСЛИВАТЕЛЬ, % ВЛАЖНОСТЬ, %	50 35 2 0,6	КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ КАЖДАЯ ПАРТИЯ	аналитический аналитический аналитический аналитический

Тахометр - для измерения скорости формования и линейной скорости. Действие основано на центробежном эффекте. Центробежный тахометр- это механизм с кольцевым грузом и четырьмя сосредоточенными грузами. В механизме с кольцевым грузом центробежные силы стремятся навернуть кольцо.

Оно связано с осью шарнирным соединением. При небольшом повороте плоскость кольца становится перпендикулярно ведущей оси механизма. Противодействующий момент создаст спиральная пружин, один конец которой укреплен на оси, другой на кольце. Пружина стремится расположить плоскость кольца вдоль ведущей оси вращения. Поворот кольца посредством тяги и зубчатой передачи передается стрелке прибора.

Манометрический термометр. Принцип действие основано на изменении действия рабочего вещества, заключенного в емкости постоянного объема, при изменении его температуры.

Прибор состоит из термобаллона, капиллярной трубки, манометрической части. Термобаллон, помещенный в зону измерения температуры. При нагревании термобаллона давление рабочего вещества внутри замкнутой системы увеличивается. Увеличение давления воспринимается манометрической пружиной, которая воздействует через передаточный механизм на стрелку или пере прибора. Термобаллон обычно изготавливают из стали или латуни, обладающей высокой теплопроводностью, а капилляр - из медной или стальной трубки с внутренним диаметром от ,15 до 0,5мм. Для защиты от механических повреждений капилляр часто помещают в защитную оболочку из оцинкованного стального провода. Этим прибором можно измерять температуру в интервале от 120 до 600єС.

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА И ОБОРУДОВАНИЯ

Формование - это важнейшая стадия технологического процесса, определяющая, в основном структуру и свойства волокон и нитей.

Формование - это высаживание полимера из раствора или расплава с одновременным приданием ему формы бесконечных длинных нитей.

Любые волокна могут быть получены формованием из раствора или из расплава. Из раствора формование может вестись сухим или мокрым способами.

Формование полиэфирных нитей производится из расплава по двум схемам: из гранулята и из расплава полимера, полученного по непрерывному способу. В первом случае гранулят из смесителя химического цеха поступает в сушилки, установленные в цехе формования, а затем через загрузочные устройства поступает на плавильно-формовочные устройства. Во втором случае готовый расплавленный полимер из химического цеха по расплавопроводу подается непосредственно к формовочному устройству прядильной машины.

Процесс производства полиэфирных мононитей можно разделить на три самостоятельные стадии: получение полимера - полиэтилентерефталата (смолы лавсан), формование из него нитей и переработка их в готовую продукцию. Эти три процесса осуществляются соответственно в двух основных цехах: химическом, прядильно-отделочном.

Формование волокна заключается в том, что полученный и подготовленный соответствующим образом прядильный расплав полиэтилентерефталата продавливается через отверстия фильеры в виде тонких струек из которых образуются бесконечные элементарные нити при застывании расплава.

Благодаря широким возможностям изменения условий формования из одного и того же исходного полимера можно получит волокна сильно различающиеся по свойствам, что является одним из основных преимуществ химических волокон перед природными.

Получение волокон из расплава имеет ряд преимуществ, так как отпадает необходимость в использовании больших количеств растворителей и их регенерации.

Кроме того при этом способе, значительно уменьшается выброс паров растворителя в атмосферу и попадание его в сточные воды, имеет существенное значение для решения экологических проблем промышленности химических волокон.

На последней стадии проходит последующая обработка свежесформованных волокон, к которой относится: вытягивание, термофиксация, сортировка и упаковка.

На этой стадии происходит закрепление и совершенствование образующейся при формовании надмолекулярной структуры. Наибольшую роль в этом процессе играют дополнительное вытягивание, термообработка. Эти операции так же существенно влияют на физико-механические и эксплуатационные свойства готовых волокон. В зависимости от условий вытягивания и термообработки значительно изменяются прочность, модуль деформации, усадка, устойчивость к многократным деформациям и другие характеристики волокон.

Основным технологическим оборудованием химического цеха являются реакторы - аппараты, рассчитанные на рабочее давление до 0,3-0,4мПа, в прядильном - формовочные машины.

На основании вышеизложенного в своем курсовом проекте я выбираю:

1. Формование мононити из гранулята ПЭТФ.

2. Плавление гранулята провожу на экструдере горизонтального типа.

3. Для получения мононити использую агрегат на котором последовательно проводятся операции: плавление, формование, вытягивание, термообработка, колибровка и намотка.



ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ, ПРОМСАНИТАРИЯ И ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

При получении полиэфирных мононитей в атмосферу рабочей зоны могут выделяться взрывопожароопасные и токсические вещества: динил, замасливатель и пыль волокна.

Динил - это вещество темно-коричневого цвета с характерным запахом, токсичен, пожароопасен. Пары динила оказывают раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаз, вызывает головокружение, рвоту. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) динила в воздухе - 10мг/м³.

Замасливатель - представляет собой жидкую смесь нескольких компонентов. Вещество пожароопасное, ПДК - 5мг/м³. При попадании на кожу вызывает заболевание - дерматит; при попадании внутрь - вызывает расширение сосудов, расстройство желудочно-кишечного тракта, отдышку. Средства защиты: спецодежда и силиконовый крем.

С целью исключения неприятного воздействия на открытые участки кожи и слизистую оболочку глаз необходимо: перед началом работы и через каждые 1,5 часа работы мыть руки с мылом и на сухую кожу наносить силиконовый крем.

Пыль волокна - токсична, матового цвета, ПДК - 5мг/м³. Раздражает кожные покровы, слизистые оболочки дыхательных путей и глаз. Средства защиты: спецодежда, респиратор.

Опасными местами в цехе являются коммуникации и аппаратура. Оборудование должно быть размещено с учетом удобного и безопасного его обслуживания, ремонта и чистки. Расстояние между основными видами оборудования и ширина установлена не менее 1метра. Все оборудование должно быть заземлено. Движущиеся и вращающиеся части оборудования снабжены ограждениями. Приводы основного оборудования имеют блокировку исключающую работу оборудования в аварийных ситуациях.

Производственный шум образуется от движущихся частей машины. Шум оказывает неблагоприятное действие на нервную систему человека, повышает утомляемость. Шум является причиной профзаболеваний - тугоухость. Предельно-допустимый уровень шума в производственном помещении - не более 80Дцб. Средства защиты: беруши.

Источником искусственного освещения являются люминисцентные лампы. Норма освещенности в цехе 500 люкс. А также в производственном помещении установлено аварийное освещение, оно имеет независимый источник питания и включается в работу автоматически, необходимое освещение для эвакуации людей в случае аварии (0,5 люкс).

Производственное помещение оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, искусственным освещением.

Для защиты тела работающих служит спецодежда и спецобувь. Их выдают работникам бесплатно в соответствии с действующими нормами и сроками носки.

Спецодежда: костюм х/б, берет х/б, жилет, тапочки.

В связи с тем, что на производстве применяются вредные вещества (динил, замасливатель, пыль волокна), в зависимости от количества отработанных дней, ежемесячно выдают талоны на молоко.

Рабочие трудятся по сменному графику (3 дня по 8 часов, выходной), ИТР - 5 дней в неделю (выходной - воскресенье, суббота). Ежегодный отпуск предоставляется согласно графику отпусков в количестве 33 дней. Рабочим проработавшим на данном производстве согласно списка текстильных цехов пенсионный возраст

- мужчинам 60 лет и при стаже работы на данном производстве 25 лет.

- женщинам - по достижении 55 лет и при стаже работы на данном производстве 20 лет.

Производственная санитария представляет собой систему санитарно - технических и гигиенических мероприятии, цель которых - обеспечить здоровые условия труда на производстве.

Для обеспечения нормальных условий труда в цехе имеются бытовые комнаты для переодевания и принятия душа, туалеты, комната отдыха и гигиены, в цехе установлены фонтанчики с питьевой водой. А так же на предприятии работает медпункт, столовая. В комнате начальника смены находится аптечка и средства индивидуальной защиты: противогазы, респираторы, а так же фонарики на случай отключения света. Здесь же находится телефон на котором имеется табличка с номерами пожарной и медицинской частей.

Для предотвращения возникновения профзаболеваний (заболевание нервной системы, глухота, дерматит, экзема, конъюнктивит, тромбофлебит) предусмотрены следующие меры защиты:

- контроль со стороны ИТР и инженера по ТБ, за наличием у работников спецодежды и применение ими средств индивидуальной защиты;

- после смены прием душа;

- прием пищи, в специально оборудованном месте;

- периодический контроль здоровья (медосмотр 1 раз в год)

Если же человек получил профзаболевание, то его ставят на учет, переводят в нормальные условия труда. Такие люди ежегодно проходят специальную комиссию, пользуются особыми льготами.

Беременные женщины освобождаются от ночных смен, их переводят на легкий труд. В 26 недель беременности, при предоставлении справки из женской консультации, беременная женщина освобождается на четыре недели с оплатой по среднему заработку. За два месяца до родов и на два месяца после родов выдается больничный лист и предоставляется отпуск по уходу за ребенком до трех лет с оплатой и сохранением рабочего места.

Работники имеют возможность отправить своих детей в летний лагерь отдыха по путевке. Путевки на оздоровление в санаторий выдаются работникам по заявлению, по предоставлении справки от врача на оздоровление 1 раз в 3 года, чтобы все желающие имели возможность оздоровиться.

Производство по получению полиэфирных мононитей относится к категории «В» по взрывопожароопасности. Вещества, определяющие категорию цеха: динил, замасливатель, олигомерная пыль.

Динил - предел воспламенения: нижний -115°С; верхний - 130°С

Замасливатель АКС-202 - предел воспламенения: нижняя концентрация -0,6%; верхняя - 6,5% об; температура воспламенения - 110°С

Для предотвращения пожара необходимо соблюдать требования противопожарного режима:

- не захламлять рабочее место горючими материалами, отходами;

- не пользоваться открытым огнем;

- не курить на рабочем месте;

- разрешается курить только в специально отведенных местах, где имеется табличка с надписью «Места для курения» и урна с песком.

Для тушения небольших очагов возгорания применяются первичные средства пожаротушения: вода, песок, огнетушитель, инвентарь, находящийся на противопожарных щитах (лом, лопата, багор, ведро).

Для ликвидации небольших загораний электропроводок и оборудования, применяются углекислотные огнетушители ОУ-5, ОУ-8, и порошковые закачные.

Пожарные щиты установлены вблизи оборудования, в местах доступных для их применения.

Кроме этого, в цехе оборудован специальный пожарный водопровод и краны с рукавами.

Автоматическая система пожаротушения спринклерная состоит из: водопроводных труб, укрепленных под потолком. В трубах есть отверстия, в которые вставлены спринклерные головки. Отверстия головок закрыты замками (3 медные пластины, соединенные легкоплавким сплавом). В случае пожара при повышении температуры, сплав плавится и вода под напором разбрызгивается в помещении. Дренчерная система используется для борьбы с очагами возгорания и предотвращения распространения пожара из одного помещения в другое в зданиях самого разного назначения. Эта система отличается использованием дренчеров - оросительных головок открытого типа.

В отличие от спринклерной, дренчерная система пожаротушения не имеет насадок с тепловыми замками, которые плавятся под воздействием температуры. Здесь подача огнетушащего состава производится не после расплава предохранителя, а по команде от датчиков или ручного управления.

В случае пожара предусмотрена телефонная связь с пожарной охраной. При загорании в производственном помещении, первому заметившему, окриком предупредить всех работающих о загорании, сообщить начальнику смены.

В неисправных электрических сетях может возникнуть воспламенение при переходе электрической энергии в тепловую. Для предупреждения чрезмерного повышения температуры проводников, тщательно контролируются рабочие параметры электрической сети (напряжение, сила тока); присоединение проводов в местах контактов должно быть плотным. Для предупреждения короткого замыкания, используется правильный выбор сечения проводов, материала их изоляции, расстояние между ними. Обязательна систематическая проверка соединений контактов и изоляции. Большое значение имеет устройство автоматической блокировки на распределительном щите, отключающем участок электросети, на котором произошло короткое замыкание.



ОХРАНА ПРИРОДЫ

Охрана природы - это комплекс государственных и общественных мероприятий, обеспечивающих сохранение природой среды , пригодной для жизнедеятельности нынешних и будущих поколений людей. Это одна из актуальных проблем нашего времени.

Воздух играет немаловажную роль для человека. Он должен быть чистым и незагрязненным. Загрязнение атмосферного воздуха отрицательно сказывается на микроклимате населенных пунктов, ухудшает здоровье людей, отрицательно влияет на флору и фауну. Поэтому мероприятия по охране воздуха занимают одно из ведущих мест в общей схеме мероприятий по охране окружающей среды.

В производстве полиэфирных мононитей постоянно осуществляются выбросы в атмосферу, в состав которых входят пыль волокна, пары замасливателя. В процессе работы в случае разгерметизации динильных коммуникаций в атмосферу рабочей зоны цеха могут выделяться пары динила. В этом случае в цехе предусмотрены мероприятия по ликвидации аварии: вентиляцию переводят на аварийный режим работы для быстрого удаления из производственного помещения значительных объемов воздуха с высокой концентрацией паров динила. Аварийная вентиляция работает только в вытяжном режиме. Воздух после ликвидации аварии берется на анализ санитарно-гигиенической лабораторией . 1. Состав и количество выбросов постояно находится под контролем. Анализ газовоздушной среды (ГВС) в рабочей зоне выбросов в атмосферу проводит санитарно-гигиеническая лаборатория, руководствуясь допустимым количеством выбросов веществ, сбрасываемых в атмосферу. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) веществ, загрязняющих воздух, занимают важное место при оценке последствий воздействия на природу выбросов этих веществ.

С целью охраны окружающей среды от выбросов ГВС, содержащей вредные вещества в полиэфирном производстве мононитей, предусмотрены санитарно-гигиенические мероприятия, уменьшающие вредность:

- В моем проекте процесс запрограммирован

- Создание рациональной системы вентиляции оборудования, и производственного помещения - общеобменной приточно-вытяжной вентиляционной системы, которая предназначена для воздухообмена в объеме всего производственного помещения. Через воздухозаборные устройства, установленые снаружи в зоне чистого воздуха, по воздуховодам воздух поступает для очистки в фильтр и вентилятором подается в производственное помещение через насадки. В зимнеее время подаваемый воздух подогревается в калориферах до расчетной температуры. Из помещения воздух засасывается через отверстия вентилятором, выбрасывается наружу через дефлектор.

- Организация максимальной очистки вентилируемого воздуха

С этой целью применяется газоочистная установка с электрофильтрами. Это сооружение, предназначено для улавливания из отходящих газов или вентилируемого воздуха, содержащихся в них вредных примесей(пыли волокна, паров замасливателя и динила), с целью предотвращения загрязнения атмосферы и состоящие из нескольких газоочистительных аппаратов, вспомогательного оборудования и коммуникаций.

Очистка ГВС от пыли волокна, паров замасливателя, паров динила (в случае аварии) заключается в том, что от экструдера идет вытяжка в общий коллектор. ГВС поступает на электрофильтр, где за счет высокого напряжения происходит сжигание выбросов.

Очистка воздуха от пыли ПЭТФ производится в рукавных фильтрах, которые устанавливаются в складе отделения сушки и переработки отходов. Вредные вещества цеха выбрасываются с воздухом общей вентиляции в нужной концентрации.

На агрегате по получению мононитей предусматривается местный отсос паров препарации для предотвращения попадания их в среду цеха. Полная герметизация динильных коммуникаций - в этом случае расход динила незначителен, так как он весьма стоек при длительном использовании.

Чтобы производство полиэфирных мононитей можно было отнести к разряду безотходных производств, нужно выполнять следующие методы:

Организация полной абсорбции паров динила в сорбционных установках.

Максимальная герметизация всех систем трубопроводов для прядильного обогрева

Все отходы полимера и волокнистые отходы перерабатываются в различные изделия.

Чаще невытянутые отходы подвергают вытягиванию различными способами и вместе с вытянутыми режут на волокна. Их применяют для набивки матрацев, диванных подушек, прокладочных материалов для зимней одежды, спальных мешков.

Для решения проблемы защиты водного бассейна от промышленных загрязнений является создание замкнутых систем водоснабжения, предотвращающих сброс сточных вод в поверхностные водоемы.

Основным компонентом сточных вод в производстве полиэфирных волокон является замасливатель и реакция воды, образованная в результате органического синтеза сырьевых продуктов деметилтерефталата и терефталевой кислоты. Она собирается в специальных аппаратах, где из-за различных удельных масс воды и основных органических примесей происходит их разделение. Отделенная вода из сепараторов собирается в общую емкость сточных вод и направляется на нейтрализацию и далее на сооружение очистки сточных вод. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах производства полиэфирных волокон, подвергаются биохимическим окислениям на очистных сооружениях. С целью защиты атмосферы жилой части города от промышленных выбросов, в соответствии с санитарными нормами предприятие по производству полиэфирных волокон и нитей расположено к жилой части города с подветренной стороны и отделено санитарно-защитной зоной. Территория санитарно-защитной зоны имеет зеленые насаждения. Они очищают и освежают воздух. На территории предприятия между дорогами и производственными сооружениями также расположены зеленые насаждения. При озеленении промышленного предприятия в основном выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газонные растения. Наиболее стойкими являются акация белая и клен. Для предотвращения загрязнения водных ресурсов, сточные воды направляются на биологические очистные сооружения. Очистка происходит с помощью микроорганизмов, выращенных на «активном» иле. Очищенная вода сливается в водоем и не приносит вреда.



РАСЧЕТЫ МАТЕРИАЛЬНЫЕ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ОБОРУДОВАНИЯ

1. Материальные расчеты

1.1 Расход ПЭТФ

Исходные данные:

Готовая нить содержит:

примеси - 2%

влаги- 1%

Потери на различных стадиях технологического процесса составляют:

1. склад хранения ПЭТФ - 0,1%

2. при подготовке к формованию - 0,5%

3. при формовании - 6,5%

4. при вытяжке - 5,2%

5. при термофиксации - 1,0%

6. при сортировке и упаковке - 0,2%

1.1.1. В одной тонне волокна полимера содержится:

1000Ч(1- 0,01 -0,02) = 970кг

1.1.2. С учетом потерь при сортировке и упаковке 0,2%:

971,9кг

1.1.3. С учетом потерь при термофиксации 1%:

981,7кг

1.1.4 С учетом потерь при вытяжке 5,2%:



1035,5кг

1.1.5 С учетом потерь при формовании 6,5%:

1107,4кг

1.1.6 С учетом потерь при подготовке к формованию 0,5%:

1112,9кг

1.1.7 С учетом потерь при на складе 0,1%:

1114кг/т

2. Технологические расчеты

2.1 Фильерная вытяжка

Исходные данные:

V₁= V = 30м/мин

Кратность вытяжки - 5%

Кзам = 0,98

Квл = 0,994

nотв = 15

dотв = 0,25мм=0,025см

d жилки =0,8мм

= 1,190г/см³

Расчет

1370%

3.Расчет оборудования

Прядение

Исходные данные:

з- 0,97

Простоев - 7%

Vформ = 30м/мин

nотв = 15

nмест = 96Ч4

Кус = 1%

Кск 1%

d жилки =0,8мм

Расчет

195 кг/сут

Число машин:

65,8 66 машин

Таблица 2. Таблица расчетов

Наименование	Результаты
Материальные расчеты
1. удельная норма ПЭТФ	1114 кг/тн
Технологические расчеты
3. фильерная вытяжка	1370%
Расчеты оборудования
4. производительность агрегата для получения волокна	195кг/сут
количество машин	66

полиэфирные мононити динил полиэтилентерефталат



ЛИТЕРАТУРА

1. Зазулина З.А. Основы технологии химических волокон М.,

«Химия», 1985г.

2. Броверман П.Ф., Чачхиани А.Б. Оборудование и механизация производства химических волокон, М., «Машиностроение» ,1967г.

3. Шкатов Е.Ф., Шувалов В.В. Основы автоматизации технологических процессов химических производств М., «Химия» 1988г.

4. Ряузов А. Н. Технология производства химических волокон, М., «Химия», 1974г.

5. Конспект по «Технологии химических волокон».

Размещено на Allbest.ru