废旧PVC循环再利用工艺设计原版

1、课程设计说明书题目：废旧聚氯乙烯回收再利用工艺设计学院（部）：材料科学与工程学院专业班级：高分子材料与工程 11-2学 号：学生姓名：指导教师：2015年 01月 02日大学课程设计（论文）任务书材料科学与工程学院高分子材料与工程 教研室学号学生姓专业（班子二“:高分子材料与工程11-2班名级）设计题目废旧聚氯乙烯回收再利用工艺设计设计技术参数1、年产15000吨废旧聚氯乙烯回收再利用；2、生产工艺线路十条；设 计 要 求1、设计说明书以A4纸输出，字数50006000。2、工艺流程图采用1号图纸手工绘制，包括主要工艺流程及主要 设备。绘制符合国家标准。工 作 量1、A1图名氏一张2、5000

2、字左右的说明书一份工 作 计 划12.22课程设计动员大会，指导老师下达任务设计书。12.22查阅资料，确定相关参数。12.27完成课程设计说明书。12.31完成工艺图纸。参 考 资 料废旧高分子材料资源及综合利用：陈占勋高分子材料鉴别技术：李青山 杨秀英 陈明彪废旧塑料回收制备与配方：张玉龙 石磊指导教师爱教研室主任签字子2014年12月22日安徽理工大学课程设计（论文）成绩评定表学生姓名：学号：专业班级：高分子材料匕工程11-2课程设计题目：废旧聚氯乙烯回收再利用工艺设计指导教师评语：成绩：指导教师：年月 日目录简介61废旧高分子材料来源概述 62废旧高分子材料的分类 73废旧聚氯乙烯制品

3、回收利用的意义 73废旧PVC型材回收利用84废旧PVC电缆的回收利用 95聚氯乙烯结构及合成介绍 106回收工艺及机械设备 116.1 破碎机116.2 塑化、均化与造粒 116.3 震动给料机126.4 塑料挤出机127聚氯乙烯回收的应用 147.1 木塑复合材料147.2 再生管材147.3 再生聚氯乙烯瓶14参考文献16废旧 PVC 回收再利用工艺设计摘要随着社会和科技的发展，材料的应用也与时俱进。高分子材料在与传统钢铁材料的应用性能比较上越来越有优异的表现。然而随着高分子材料应用领域的拓宽， 也渐渐面临着严峻的问题。聚乙烯作为四大热塑性通用材料之一，其废弃物也在逐年增加。本文主要从聚

4、乙烯在我国的消费情况开始，讨论其回收再利用的必要性和重要性。同时研究其制品如废旧薄膜、废旧容器和废旧型材的回收途径和再利用的方法，最后面对聚乙烯在我国今后的回收再利用提出一些建议。关键字：聚氯乙烯，回收利用，途径，方法简介近年来随着高分子材料合成科技的进步，使其应用领域扩展和使用量激增。然而由于高分子材料难降解等相关环境问题日益突出，我们不得不面临一个非常严峻的问题。对于废旧的高分子材料如何处理才可以使其对环境的危害降低到最小。 相关资料表明我国对于高分子材料的回收情况目前还没有形成一个完整规范的体系， 目前我国面临的情况还是非常不乐观的。对于特大城市的高分子废旧物的处理尤为重要。1 废旧高分

5、子材料来源概述塑料、 橡胶、 合成纤维构成目前广泛应用的三大合成材料，其中塑料用量占合成材料总量的3/4，已经广泛应用于工业、农业、国防科技和人们的日常生活中， 为我国的国民经济建设和国防建设的发展发挥了巨大的作用，成为重要的支柱材料之一。塑料工业是当前发展速率最快的行业之一，年生产量以10的速率逐年增加，我国塑料制品产量也超过2000 万吨， 塑料消费量已由2400万吨增至 3813 万吨，居世界第二位，年消费增长率达到12.3，已成为名副其实的塑料大国。然而，随着塑料工业的快速发展，在塑料成型加工和消费流通过程中产生的大量的废旧的塑料。有数据表明：像一次性塑料包装袋、塑料餐盒、农用薄膜、包

6、装材料、日用和医用塑料等制品，由制品变为废旧塑料的周期为12年，且转化率为70%80%;像塑料管材、板片材、型材、合成革等一类的制品由制 品转化为废旧塑料的周期为510年；塑料结构制品由制品转化为废品的时间大 约为 50 年。然而前两种塑料的消费高达92以上。尤其是一次性塑料包装袋、塑料餐盒、农用薄膜、包装塑料、日用和医用塑料等，尤其是那些使用周期短，随意被抛弃，到处散落，形成严重的污染，其中相当一部分废旧塑料最终进入城市垃圾，面对如此严峻的情况，我国不得不采取有用的措施。可回收性废旧塑料通常可以分为四个等级。一级回收料是指那些采用一般加工方法，不进行改性处理就可以制成与新料制品性能相同或相近

7、的制品。二级回收料是指那些通过改性处理或者多种工艺技术，可制成比新料制品性能稍差一些制品的塑料。三级回收料是指无法直接使用和改性使用，只可以通过热解提炼燃油和化工的废旧塑料。四级回收料是指无再利用价值，通过焚烧从中回收热能的一类废旧塑料。简而言之，在废旧塑料的回收利用中主要有物理循环、化学循环、能量循环。在这里主要是谈论聚氯乙烯（PVC）的物理回收和再利用。2 废旧高分子材料的分类塑料可以分为两类，即热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料是指在特定温度范围内，能够反复加热软化和冷却硬化的塑料，主要有聚乙烯（PE） 、聚丙烯 （ PP） 、 聚氯乙烯 （ PVC） 、 聚苯乙烯（PS）、 ABS、

8、聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA） 、聚酰胺 （ PA） 、 聚碳酸酯 （ PC） 、 热塑性塑料（ PET、 PBT） 、 聚四氟乙烯（ PTFE）聚苯硫醴（PPS）、聚碉（PSF）、聚醴碉（PES）等。这类塑料加工性好，其废旧 塑料的利用率也是比较高的。然而热固性塑料由于其独特的结构，在成型之后分子链之间发生相互交联从而形成网状结构，成为不溶解不熔化的塑料制品。例如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、氨基塑料、有机硅、聚酰亚胺等。这类塑料只可以一次加工成型，不可以通过再次加热使其软化再次成型使用。从各种渠道回收来的废旧塑料制品组成成分很是复杂，往往是几种塑料的混杂物。 由于混合塑料的区分和

9、在利用的技术还不是很成熟，所以再生利用比较困难。 目前， 在对废旧塑料再生利用之前，主要按塑料的种类，甚至颜色进行分类。鉴别废旧塑料种类的方法主要有：外观鉴别法、密度鉴别法、塑化温度鉴别法、 燃烧鉴别法等，有时需要几种方法配合使用。3 废旧聚氯乙烯制品回收利用的意义聚氯乙烯（简称PVC）树脂是由氯乙烯（简称VC）单体聚合而成的热塑性 高聚物， 是世界上四大通用塑料之一，由于其生产成本要比一些金属要低，而且加工性能和制品的物理及化学性质优异，可以适用制备硬质到软质、弹性体及纤维、涂料等性能的需要，广泛应用于工业、农业、建筑业等各个领域。目前，我国仅PVC包装材料和农膜的废弃量就达到 168.6万

10、吨。这些废弃物污染河流、 湖泊、农田、港口和海岸等人类赖以生存的环境。同时，由于聚氯乙烯材料回收利用可以减少环境污染。例如废旧 PVC制品 材料可以直接利用再生成部分用品， 从而减少对化石资源的利用。合理的使用废 弃物可以减少那些不合理的处理方式，比如焚烧、随意丢弃等这点也是当今强调 的主要污染环境问题。3废旧PVC型材回收利用在硬质PVC异型材的生产过程中，不可避免的会产生很多废料；其次，型 材厂家组装塑料门窗可使产品配置成龙， 优化产品结构。目前，大多数厂家是将 破碎的粒料与原料混合在一起重新制造异型材， 但是这样做不但使产品质量得不 到保证，比如粉料和粒料的塑化程度不同，在型材表面会产生

11、很多没有塑化好的 小颗粒，另外还会引起颜色的变化、力学性能降低、公差波动等现象。由于原料 的均匀化的变化，也增加了挤出的失败因素。实践表明：应用单螺杆塑料挤出机 是解决该问题的有效途径。直接再生的废旧聚氯乙烯制备主要是通过下图的方法来体现。加工中产生的边角料、废瓶、废料等。这类废弃物比较干净，成分均 一，可以简单的回收的方法重新造粒，代替部分新料，再次进行成型加工。同时硬质PVC废料是极不均匀的，为了得到加工稳定性和流动性良好的硬质PVC废料，在硬质PVC中要加入适当的加工助剂，在使用过程中因消耗一部分 热稳定剂，所以还要补充一些新料，还要补充一些稳定剂，其工艺过程如下：4废旧PVC电缆的回收

12、利用在汽车内部有三大主电缆，即发动机、车身和尾部主电缆，而三套主电缆通 常分别分出许多分支电缆，并且被缠绕编制为一体，安装在车身或者被其他部件 覆盖，通常每组电缆包括 PVC绝缘层、各种金属、胶带及各种各样的胶带布， 而这些零部件的材质涉及大约15种不同的塑料。电缆回收关键技术如下。预先把电缆组拆分分解，以降低各种材料的混合程度，使得以后的回收更 加方便，接着有选择的收集和回收大部分塑料成分。用干燥技术可以回收99.5%的铜，然后在轧铜厂进行再利用。通过拆除、预分解、粉碎、筛选、静电分离和密度分离以及熔融过滤各道 工序，可以回收PVC材料，并可挤出制成电缆绝缘护套。虽然再加工时理论上 要添加增

13、塑剂，但是在实际上并不需要的。电缆分离技术也是有较大的变化，包括预分解、粉碎、筛选、静电分离、密 度分离、熔点分离等。在对再生产后的电缆产品进行相关性能测试中与新料制的电缆产品无太大 的差别，可以说是部分代替了新料电缆的投入量同时减少投入成本和节约不可再生资源等。5聚氯乙烯结构及合成介绍要使得聚氯乙烯可以再利用，那么首先最重要的是把回收来的废品进行分门 别类的筛选。聚氯乙烯树脂是有氯乙烯单体通过聚合而成的，具结构式为fHCCH2J-Cl。聚氯乙烯的生产以悬浮法为主，其产量为聚氯乙烯总量的80%85%。聚氯乙烯树脂呈现粉状，主要用于挤塑、注塑、压延、层压等 加工工艺。PVC的基本类型及特点如下表

14、：PVC的基本类型及特点类别名称结构特征特点通 用 树 脂悬浮法PVC1(HjC-H2C CCJi一直头-尾CH C* 亢-CI头-头俗称粉状树脂，用途 广泛（膜、管、板材 及异型材等）乳液法PVC(h2c<(二hTtt 头一尾 为主俗称糊树脂，适用于人造革、壁纸本体法PVCHgC<(二 H-hr:i透明性好及电绝缘性好特 种 树 脂高分子量PVC(-h2c(:Hf-:i平均聚合度高于1700,模量与强度 高，耐磨性好立体规整结晶型PVCH卜出C,巾cd HI/、：1 年 ci何规度和结晶度局达70%,耐热性好6 回收工艺及机械设备在前文已经说到关于回收来的废料的前期处理问题，现在

15、主要讨论的是回收工艺的选择及机械设备的选型问题。由于本设计书是年产15000吨废旧聚氯乙烯回收再利用，同时采用十条生产线，每年按三百天计算。则进行如下计算：每天生产目标：15000 300 50 吨 /天每条生产线目标：50 10 5 吨 /（天条）每小时生产目标：5000 24=208千克/小时6.1 破碎机废料的破碎是在单螺杆挤出机之前，首先要将废料破碎成具有一定尺寸的颗粒。破碎原理：工作时，动刀随转子高速转动，由加料口加入的料块在重力及其他推动力的作用下进入室壁与转子之间区域，在进入动刀与定刀之间的间隙时被切割撞击成碎块，如果碎块的尺寸小于筛板的筛孔，碎块就从排料口排出，过大的碎块则被动

16、刀刮住，再次被动刀与定刀撞击切割，如此往复，直到碎块全部排除。 同时还需注意，动刀与定刀之间的间隙可以进行调整，该间隙对硬质PVC等脆性材料的生产效率、碎块平均尺寸及尺寸分布影响很小，排出的碎块尺寸主要由筛孔大小决定。在这里选的破碎机型号为NPCY-750。其生产能力为每小时15002400千克。6.2 塑化、均化与造粒废旧塑料经过分选、清洗、破碎和干燥一系列处理之后，便应进行塑化、均化造粒。废旧塑料的塑炼就是重新塑化它的过程。塑化是得到成型制品的前提。换言之， 只有塑化后才可以实施成型工艺过程而得到再生的塑料制品。塑化的目的有二： 一是制备再生料，以供应塑料制品厂加工产品；二是经过塑化后可以

17、直接成型， 即破碎后的废料在塑化的同时直接通过模具成型，如通常将破碎的聚氯乙烯材料经过塑化后直接制造型材或管材。这样做可以降低生产成本，是值得提均化工艺是指将废旧塑料及其辅助或改剂实施混炼使其均匀混合的一种塑 化过程。均化工艺也有两种方法：一是混炼和塑化一步完成，也就是把破碎的废 旧塑料与各种助剂混合、实施均化后的直接成型加工；第二种是均化后造粒，得 到半成品再生粒料。均化造粒意味着增加了一次均化过程。其缺点是增加了能耗， 而且多了 一次塑化会促使大分子热化。使用均化作用好的双螺杆挤出机进行均化 可以直接成型，从而省去了因均化不好而进行的造粒工序。造粒选用的是SJL-F65。在冷切造粒过程中，

18、熔体经过线机头或带机头出来 后进入水槽冷却，然后经过线切机或带切机造粒。如果熔体粘度较低，可以直接 热造粒，即熔体从机头出来后直接被旋刀造粒，同时喷出水雾加速热料冷却，以 防止粒料粘结。6.3 震动给料机振动给料机，可把块状、颗粒状物料从贮料仓中均匀、定时、连续地给到受 料装置中去，在生产线中可为破碎机械连续均匀地喂料，并对物料进行粗筛分， 振动给料机在生产流程中，用于把块状、颗粒状及粉状物料从贮料仓库或漏斗中 均匀连续或定量的给到受料设备中。 可无级调节给料量，并实现生产流程的集中 控制和自动控制。可以向带式输送机、斗式提升机、筛分设备等给料。向破碎机、 粉碎机等喂料，以及用于自动配料，定量

19、包装等，并可用自动控制的流程中，实 现生产流程的自动化。6.4 塑料挤出机塑料挤出机选用是SJB-Z90,它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。挤压系统：挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压 系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机 头。螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率， 由高强度耐腐蚀的合金钢制成。机筒：是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较 高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。 机筒与螺杆配合， 实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向成型系统连续均匀输 送胶料。一般机筒的长

20、度为其直径的 1530倍，以使塑料得到充分加热和充分 塑化为原则。料斗：料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料斗的侧面 装有视孔和标定计量装置。机头和模具：机头由合金钢内套和碳素钢外套构成， 机头内装有成型模具，机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动， 均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机筒内塑化压实， 经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合， 形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包 覆层。为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒， 为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均

21、压环的。机头上还装有模具校正和调整 的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。挤塑机按照机头料流方向和螺杆 中心线的夹角，将机头分成斜角机头和直角机头。 机头的外壳是用螺栓固定在机 身上，机头内的模具有模芯坐，并用螺帽固定在机头进线端口， 模芯座的前面装 有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通过芯线，在机头前部装有均压环，用 于均衡压力，挤包成型部分由模套座和模套组成， 模套的位置可由螺栓通过支撑 来调节，以调整模套对模芯的相对位置， 便于调节挤包层厚度的均匀性，机头外 部装有加热装置和测温装置。传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力 矩和转速，通常由电动机、减速器

22、和轴承等组成。而在结构基本相同的前提下， 减速机的制造成本大致与其外形尺寸及重量成正比。因为减速机的外形和重量大， 意味着制造时消耗的材料多，另所使用的轴承也比较大，使制造成本增加。同样 螺杆直径的挤出机，高速高效的挤出机比常规的挤出机所消耗的能量多，电机功率加大一倍，减速机的机座号相应加大是必须的。 但高的螺杆速度，意味着低的 减速比。同样大小的减速机，低减速比的与大减速比的相比，齿轮模数增大，减 速机承受负荷的能力也增大。因此减速机的体积重量的增大，不是与电机功率的 增大成线性比例的。如果用挤出量做分母，除以减速机重量，高速高效的挤出机 得数小，普通挤出机得数大。以单位产量计，高速高效挤出

23、机的电机功率小及减 速机重量小，意味着高速高效挤出机的单位产量机器制造成本比普通挤出机低。加热冷却装置：加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。现在挤塑 机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头 各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料， 使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。 冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用风冷比较合适， 大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。7 聚氯乙烯回收的应用7.1 木塑复合材料以废旧 PVC 塑料、 PVC 树脂和植物纤维为原料，经特