Список сокращений :

АС АМФ – аммонийная соль амино-трис-метиленфосфоновой кислоты

ВКР – выпускная квалификационная работа

ДМТ – диметилтерефталат

ЗГ – замедлитель горения

КИ – кислородный индекс

ОГСЗ – огнезамедлительная система

ПЭТФ – полиэтилентерефталат

ТФК – терефталевая кислота

ЭГ – этиленгликоль


Аннотация

Данная работа посвящена проектированию цеха формования полиэфирного волокна пониженной пожарной опасности. Она содержит 108 страниц, 14 рисунков, 21 таблиц,3 чертежа, 36 литературных источника. Работа состоит из следующих разделов: социально-экономического, научно-исследовательского, технологического, раздела «Автоматизации технологических процессов», «Безопасность жизнедеятельности» и организационно-экономического.

В социально-экономическом разделе содержатся сведения о мировом и российском производстве и тенденциях развития производства ПЭТФ, антипиренов, полиэфирных нитей и волокон, а так же представлен ассортимент полиэфирных волокон на рынке.

В научно-исследовательском разделе рассмотрены основные направления снижения горючести полиэфирного волокна, особенности горения волокон и волокнистых материалов, а так же представлена подробная информация о антипиренах на сегодняшний день.

Описание технологического процесса получения полиэфирного волокна пониженной пожароопасности, необходимые характеристики исходного сырья, материалов и готовой продукции, параметры технологического процесса представлены в технологическом разделе. Снижение пожароопасности осуществляется обработкой волокна ОГЗС на штапельном агрегате ША-80Л. В этом же разделе произведен расчет расхода основого сырья, сопряженной продукции и вспомогательных материалов, расчет технологического оборудования, расхода энергетических средств и склада готовой продукции.

В разделе «Автоматика» рассмотрен контроль подачи гранулята в экструдер. В разделе «Безопасность жизнидеятельсности» рассматриваются вопросы, связанные с безопасностью производственной деятельности, санитарной гигиеной на производстве, а так же работой предприятия в чрезвычайных ситуациях. Помимо этого, раздел предусматривает различные мероприятия по снижения травм и профессиональных заболеваний рабочих, улучшению условий труда и повышению производительности труда.

Организационно-экономический раздел данной работы выполнен на баз технологоческого раздела. Он содержит расчеты полной себестоимости продукции, оборотного капитала, потребности в сырье и основных материалах, инвестиционных средствах и других основных технико-экономических показателей, результаты, которых сведены в таблицу.


The summary

The given work is devoted designing shop of formation of a polyester fibre of the lowered fire danger. It contains 106 pages, 14 drawings, 21 tables, 3 the drawing, 36 the reference. Work consists of following sections: social and economic, research, technological, section «Automation of technological processes», «Health and Safety» and organizational-economic.

In social and economic section data on world both Russian manufacture and tendencies of development of manufacture polyester, flame retardant polyester threads and fibres and as the assortment of polyester fibres in the market is presented contain.

In research section the basic directions of decrease in combustibility of a polyester fibre, feature of burning of fibres and fibrous materials and as the detailed information about flame retardant for today is presented are considered.

The description of technological process of reception of the polyester fibre, necessary characteristics of initial raw materials, materials and finished goods, parametres of technological process are presented in technological section. In the same section expense calculation main the raw materials, interfaced production and auxiliary materials, calculation of the process equipment, the expense of power means and finished goods warehouse is made.

In section "Automatics" the giving control polimer in extruder is considered. In section «Health and Safety» the questions connected with safety of industrial activity, by sanitary hygiene on manufacture, and as enterprise work in emergency situations are considered. Besides it, the section provides various actions for decrease in traumas and occupational diseases of workers, to improvement of working conditions and labour productivity increase.

The organizational-economic section of the given work is executed on bases технологоческого section. It contains calculations of the full cost price of production, a working capital, both requirement for raw materials and the basic materials, investment means and other basic technical and economic indicators, results which are tabulated.

Содержание

Введение

1. Социально-экономический раздел

1.1 Мировой и российский рынок полиэтилентерефталату

1.2 Мировой и российский рынок полиэфирного волокна

1.3 Ассортимент выпускаемой ПЭТФ – продукции

1.4 Мировой рынок антипиренов

2. Научно-исследовательский раздел

2.1 Особенности горения волокон и волокнистых материалов

2.2 Методы снижения горючести полимерных материалов

2.3 Полиэфирное волокно с пониженной горючестью

3 Технологический раздел

3.1 Обоснование района и места строительства

3.2 Описание технологического процесса

3.3 Технологические расчеты

3.3.1 Расчет расхода основного сырья и сопряженной продукции

3.3.2 Расчет количества основного технологического оборудования

3.3.3 Расчет расхода энергетических средств

3.3.4 Расчет расхода тепла на основные технологические нужды

4 Автоматика

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Характеристика производства

5.2 Производственная санитария

5.3 Освещение производственных помещений

5.4 Шум

5.5 Вибрация

5.6 Безопасность производственной деятельности

6 Организационно-экономический раздел

6.1 Производственная программа выпуска продукции

6.2 Расчет коэффициента работающего оборудования

6.3 Балансовая стоимость технологического оборудования

6.4 Потребность в сырье и основных продуктах

6.5 Численность работающих и фонд заработной платы

6.6 Расчет полной себестоимости

6.7 Расчет оборотного капитала

6.8 Инвестиционные средства

6.9 Основные технико-экономические показатели

Заключение

Введение

ПЭТФ – синтетический линейный термопластичный полимер, принадлежащий к классу полиэфиров. Продукт поликонденсации терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля. ПЭТФ может эксплуатироваться в кристаллическом состоянии.

Достоинства полиэфирного волокна — незначительная сминаемость, отличная свето- и атмосферостойкость, высокая прочность, хорошая стойкость к истиранию и к органическим растворителям; недостатки — трудность крашения, сильная электризуемость, жесткость — устраняется химическим модифицированием.

В России ПЭТФ используют главным образом для изготовления заготовок (преформ) различного вида, из которых затем изготавливаются (выдуваются после нагрева) пластиковые контейнеры различного вида и назначения (в первую очередь, пластиковые бутылки). В меньшей степени применяется для переработки в волокна, плёнки, а также литьём в различные изделия. В мире ситуация обратная: большая часть ПЭТФ идет на производство нитей и волокон. Многообразно применение заготовок и ПЭТФ в машиностроении, химической промышленности, пищевом оборудовании, транспортных и конвейерных технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике.

Ассортимент волокон на основе ПЭТФ очень широк – штапельные волокна, текстильные и технические нити, микроволокна, мононити, текстурированные нити, микронити, пленочные и фибриллированные нити, а так же нетканые нити. Штапельные волокна нашли широкое применение в смеси с натуральными волокнами ( хлопок, лен, шерсть).

Рынок полиэфирного волокна и нитей в России находится в стадии развития и впереди огромный потенциал для обеспечения внутреннего рынка страны, так и внешнего.


1.1 Мировой и российский рынок полиэтилентерефтата

Полиэтилентерефталат является универсальным полимером для изготовления материалов, применяемых во многих областях промышленности и в быту. Из ПЭТФ изготавливают волокона и нити для текстильной промышленности; композиционные материалы для машиностроения; так же он является незаменимым сырьем для производства бутылочной тары и упаковки для пищевой промышленности.

Одной из наиболее востребованных сфер использования ПЭТФ является переработка его в волокна и нити ( 66% ).



Рисунок 1- Структура потребления ПЭТФ в мире 2007г.

На сегодняшний день наблюдается рост производства ПЭТФ, что связанно с увеличением потребности в производстве полиэфирных волокон и нитей (35,6 млн. т. в 2008г.). Причиной увеличения роста производства ПЭТФ служит постоянное расширение области применения данного типа материалов, а так же развитие новых видов полиэфирной продукции, такой как полиэфирная микрофиламентная нить толщиной 0,002-0,01 текс, которая используется для создания синтетической кожи и ткани нового поколения, так называемых непромокаемых дышащих материалов[1].

Вторым основным потребителем ПЭТФ является пищевая промышленность в производстве пластиковой упаковки.

Распределение объемов потребления ПЭТФ, с учетом направления его использования, между основными мировыми регионами показана на рисунке 2.



Рисунок 2 – Региональное потребление ПЭТФ в 2007 г. тыс.т.

Потребление ПЭТФ в Азиатском регионе с каждым годом увеличивается и составляет 32 млн.т., что составило 71 % от мирового потребления(2008г.). Северная Америка занимает второе место по переработке полимера (5,67 млн.т.). В Западной Европе спрос на ПЭТФ составил 4,13 млн.т. Регионы в разном процентном соотношение потребляют пищевой и волоконного ПЭТФ. Азиатский рынок специализируется на текстильной промышленности, где на данный момент происходит пик мирового производства и потребляет 90% волоконного ПЭТФ. В Западной Европе больше присутствует пищевая промышленность и потребление пищевого ПЭТФ составляет 75%[2].

Выход азиатского региона в лидеры производства ПЭТФ объясняется факторами: дешевая рабочая сила, доступность сырьевой базы, свободный внутренний рынок. Самым крупным производителем и потребителем ПЭТФ в азиатском регионе является Китай, второе место занимает Индия.

Таблица 1- Наращивание мощностей по производству ПЭТФ в Китае в период 2004-2010г., тыс.т.

Период	ПЭТФ	ПЭТФ для производства
	Всего	Волокон	Бутылей	Пленок
2004	18170	15983	1970	217
2005	19600	16573	2710	317
2006	20920	17333	3270	317
2007 оценка	22300	18285	3690	325
2010 прогноз	26560	21780	4430	350

В Северной Америке происходит уменьшение потребления волоконного ПЭТФ по причинам: высокая заработная плата, рост цен на сырье и энергию, конкуренция с более дешевыми поставщиками ПЭТФ. В 2000 году потребление волоконного ПЭТФ составляло 11%, а к 2007 году данная цифра снизила свой показатель до 4,5%[2].

По прогнозам западных аналитиков, к 2015 году мощности по ПЭТФ превысят 80 млн.т. в мире, за счет увеличения производства в странах азиатско-тихоокеанского региона, более низкие темпы будут наблюдаться в Западной Европе и США. Структура использования полиэфира не претерпит значительных изменений, наиболее важным направлением останется производство волокон и нитей для текстильной промышленности. Выпуск ПЭТФ волоконного назначения по оценкам аналитических компаний возрастет в период 2007-2015г. до 60 млн.т. в год, основное наращивание произойдет за счет увеличения производства в Азии, на Среднем Востоке и в Южной Америке. Значительное увеличение объемов потребления ПЭТФ ожидается в Китае[1].

Экономический кризис сильно повлиял на ситуацию на рынке химической промышленности. За период 2008 года по сравнению с 2007 годом спад производства составил 30%, что является самым большим отставанием в производстве России. Сложное положение на рынке полимеров ведет основных производителей к попытке уменьшить ввоз импорта в страну.

Рынок ПЭТФ в СНГ и России имеет свои отличительные особенности. На территории СНГ действуют четыре основных производителя ПЭТФ: В России – ООО Завод полимеров «Сенеж», г. Солнечногорск, ОАО «Сибур-ПЭТФ», г. Тверь и ОАО «Полиэфир», г. Благовещенск и в Белоруссии ОАО «Могилевхимволокно». Выпуск ПЭТФ составляет в Белоруссии - 226тыс.т., а в России -182 тыс.т[2].

Спрос на ПЭТФ в СНГ увеличивается из года в год, так например, в Белоруссии по статистике 2008 года спрос увеличился на 17% относительно 2007 года , на Украине в 2007 увеличение составило 20% по сравнению с 2006 годом. Заинтересованность этих стран в основном наблюдается в потреблении пищевого ПЭТФ, производство которого не развито в данных странах. ОАО «Могилевхимволокно» для решения этой проблемы перепрофилирует одну из линий своего производства для пищевого ПЭТФ. На Украине производства ПЭТФ в крупном маштабе нет, и весь гранулят ввозят из Китая, Кореи и России.

В России ПЭТФ, как и во всех странах мира является лидером среди полимеров, что касается российского рынка, то потребность в полимере не может быть обеспечена собственным действующим производством. Для обеспечения потребности в ПЭТФ в РФ в 2008 году был открыт ОАО «Полиэфир», г. Благовещенск, что должно было изменить ситуацию в лучшую сторону, так как обеспечение внутреннего рынка ПЭТФ составляло только 30%, а строительство нового производства позволило бы достичь отметки предложения в 50%. Но по причине начавшегося экономического кризиса и неудобного расположения нового производства ситуация сложилась сложная и не оправдала ожиданий. Рост производства относительно 2007 года увеличился на 14,5% , что показывает динамику развития рынка полимера. Потребности в ПЭТФ удовлетворяются импортом, который составил на 2008 год 68%. Основными поставщиками являются Китай, Южная Корея и Белоруссия.

Вследствие невозможности покрыть свой рынок спроса, экспорт ПЭТФ очень незначителен и основными потребителями российского ПЭТФ являются Польша и Украина. На 2008 год экспорт составил 14,2 тыс.т.

Дальнейшая переработка ПЭТФ в России отличается от мировой, основная масса идет на производство преформ 95,4% и только 2,9 % в дальнейшем становится волокнами и нитями.


Рисунок 2- Емкость российского рынка ПЭТФ, тыс.т.

1.2 Мировой и российский рынок полиэфирного волокна

Среди всех известных видов волокнистого материала полиэфирные волокна и нити остается лидерами рынка.

Таблица 2 - Мировое производство текстильных волокон в 2007 г.

Вид волокно	Доля, %	Производство, тыс.т.	2007/2006, ±%
синтетические : полиэфирные полипропиленовые полиамидные полиакрилонитрильные другие	58,4	44522	+7,0
	40,8	31094	+10,5
	8,4	6433	0,0
	5,1	3895	-0,5
	3,2	2446	-3,0
	0,9	644	+9,9
целлюлозные	4,7	3592	+8,2
хлопок	35,1	26704	+2,7
шерсть	1,6	1218	-1,5
натуральный шелк	0,2	156	+7,6
всего	100	76192	+6,3

В мировом балансе текстильного сырья на долю полиэфирного волокна приходится около 41%, в объеме химических волокон – около 65% , при этом сохраняется самый высокий прирост – 10,5% по сравнению с 2006 г. До 2020 г. их доля в мировом балансе будет непрерывно увеличиваться, в то время как доля всех остальных химических волокон – только снижаться. Следует подчеркнуть, что период 2007-2008 год оказался удачным для синтетических и искусственных волокон. В 2007 году мировое производство полиэфирных волокон увеличилось на 3 млн.т., достигнув 31 млн.т., из них 18,7 млн.т.(+12%) составляет комплексная нить, а 12,4 млн.т.(+8%) –штапельное волокно[3], а в 2008 г. данная цифра увеличилась до 35,6 млн. т.

Производство полиэфирного волокна развивается во всем мире, кроме стран Западной Европы. Максимальный рост наблюдается в азиатском регионе в Китае и Индии – 17%, за ними следует Тайвань – 7% и Восточная Европа – 5%.

Развитие производственных мощностей в Китае увеличили общий выпуск в 2007 г. полиэфирных волокон и нитей на 2,7 млн.т. относительно 2006г. Общий выпуск составил 19,2 млн.т. (комплексные нити 12,2млн.т. и штапельное волокно 7 млн.т.).

Второе место в производстве полиэфирных нитей и волокон занимает Индия с мощностью 2,3 млн.т., из них комплексных нитей 1,4 млн.т., что представило рост по сравнению прошлым годом на 16%, а штапельное волокно 870 тыс.т. с ростом в 20%.

Выпуск технической нити так же быстро развивается и составил в 2007 г. 1,2 млн.т. Лидером производства является Китай выпустивший 352 тыс.т., прирост по отношению 2006 г. составил 39%. Падение выпуска происходит в Северной Америке и Европе, который составил соответственно -9% и -3%[3].

В 2007 г. в России было произведено около 25 тыс.т. штапельного волокна грубых титров, главным образом из вторичного ПЭТФ , на текстильных предприятиях ОАО «Комитекс», ОАО «Номатекс», ООО «Селена-Химволокно» для переработки на месте в нетканые материалы. Главным поставщиком текстильных нитей являются предприятия: ОАО «Тверской полиэфир» и ОАО «ПТФ Завидовский текстиль», которые суммарно производят пневмотекстурированые нити количеством 8 тыс.т., но основной недостаток этих производств в расположение их в одном регионе, а так же довольно узкий круг потребителей. Производство полиэфирных технических нитей полностью отсутствует в стране. Процент от мирового производства критически мал и составляет 0,1%, при этом более 100тыс.т. привозится импортом, почти половину поставляет бывший ОАО «Могилевхимволокно» Белоруссия.

Однако ситуация с производством полиэфирных нитей и волокна может улучшиться со вступлением на рынок «Сибур-Русские шины», который запускает проект по производству кордных тканей и высокопрочных технических нитей общей мощностью 12 тыс.т. ООО «Елабужский завод армирующих полимерных тканей» открывает новый проект по производству полиэфирных нитей и технических тканей общим объемом 12 тыс.т.

1.3 Ассортимент выпускаемой ПЭТФ - продукции

Текстильные полиэфирные нити, особенно текстурированные, широко применяют для изготовления тканей (типа тафты, крепов) и трикотажа бытового назначения, тканей для интерьера жилья, автомашин и др.

Штапельное полиэфирное волокно успешно перерабатывается в смеси с натуральными волокнами (хлопок, лен, шерсть), а также с вискозным волокном.
В случае использования штапельных полиэфирных волокон в смеси с целлюлозными (хлопок, лен, вискоза) почти полностью устраняются недостатки целлюлозных волокон (сминаемость, низкая биостойкость) и гигроскопические характрестики.
Прекрасное качество тканей для верхней одежды достигается при использовании смесей полиэфирное волокон с шерстью, что позволяет увеличить прочность и устойчивость к истиранию изделий из этих тканей.

Техническая нить из полиэфирных волокон используют при изготовления транспортёрных лент, приводных ремней, верёвок, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтровальных материалов, в качестве шинного корда. Полиэфирные волокна успешно применяют в медицине (синтетические кровеносные сосуды, хирургические нити). Из моноволокна делают сетки для бумагоделательных машин, щётки для хлопкоуборочных комбайнов, струны для ракеток и т.д. Текстильная нить идёт на изготовление трикотажа, тканей типа тафты, крепов и др. Методом «ложной крутки» получают высокообъёмную пряжу типа кримплен и мэлан. Штапельное полиэфирное волокно применяют в смеси с шерстью, хлопком или льном. Из таких смесей вырабатывают костюмные, пальтовые, сорочечные, платьевые ткани, гардинно-тюлевые изделия и др. В чистом или смешанном виде полиэфирные волокна используют для производства искусственного меха, ковров. Войлок из полиэфирных волокон по важнейшим характеристикам превосходит войлок из натуральной шерсти.

Однако, несмотря на огромный ассортимент полиэфирной продукции, обладающей широким спектром свойств, имеется и ряд значительных недостатков, одним из которых является повышенная пожароопасность.

Это в определенной степени ограничивает использование данного типа материалов во многих областях.

1.4 Мировой рынок антипиренов

Широкое распространение полиэфирных волокон и нитей в мире и России требует обеспечения пожарной безопасности. Одним из способов придания огнезащиты волокнам и нитям является поверхностная обработка антипиренами.

Мировой рынок антипиренов оценивается примерно в 30% от общего потребления добавок в полимеры (за исключением пигментов и красителей)[5]. Структура рынка антипиренов выглядит следующим образом:

 



Рисунок 3 - Мировой рынок антипиренов 

Самым крупнотоннажным антипиреном остаётся гидроксид алюминия, ежегодный рост применения этого материала оценивается в 3%. Это обусловлено дешевизной гидроксидов.

Наибольший рост наблюдается в секторе бромсодержащих антипиренов. Около 8,5 в год против 5% во всей отрасли антипиренов. Даже протесты экологических организаций не в силах помешать росту использования таких композиций, так как до сих пор нет альтернативы этим высокоэффективным соединениям.  В то же время использование хлорсодержащих соединений сократится[4].

Существенный рост применения фосфорсодержащих соединений (7% в год) связан с такими их преимуществами, как низкое дымообразование и отсутствие коррозии оборудования при переработке.

Рост применения конструкционных термопластов влечёт за собой рост использования термостойкого гидроксида магния.

В настоящий момент всё больше внимания уделяется нанокомпозитам, что связано с отсутствием вредного влияния на окружающую среду и эффективностью таких добавок.

Производство обычного ( без специальных свойств) полиэфирного волокна и нитей в мире обеспечено почти полностью и не требует дополнительного строительства новых предприятий для производства ПЭТФ. Однако спрос на полиэфирное волокно обладающие специальными свойствами, такими как пониженная горючесть, в связи с ужесточением регламентов по пожарной безопасности материалов используемых в местах массового пребывания людей увеличивается из года в год, а единственное производство находится только в Германии «Trevira». В данном случае производство данного типа волокна в Амурском округе обеспечит широкий круг потребителей (Китай, Япония, Южная Корея,РФ), что обеспечит рентабельность завода.


2 Научно-исследовательский раздел
Основную часть технического текстиля, в первую очередь нетканые материалы, изготавливаются из натуральных и химических волокон. Химические волокна обладают весьма существенным недостатком – горючестью, из-за чего использование в их в текстильных и других материалах ведет к значительному возрастанию пожароопасности.

Особенное внимание уделяется новому производству пожаробезопасных синтетических нитей для производства технических нитей и нетканых материалов используемых для производства рукавов, транспортерных лент в угольных и обогатительных шахтах, тентов, фильтров, спецодежды, строительных материалов, и конструкций, швейных прикладных материалов, наполнителей для мебели.

Большое внимание уделяется исследованиям в области снижения горючести текстильных материалов. В некоторых странах приняты ограничения или запрет в использовании синтетических материалов, способных гореть в отсутствии открытого пламени.
2.1 Особенности горения волокон и волокнистых материалов

Особенностью волокнистых слоев и текстильных материалов является их сквозная пористость и соответственно малая теплопроводность, что уменьшает теплопотери. Одновременно облегчает поступления воздуха в зону горения. Кроме того, малый поперечный размер волокон и нитей, их высокая удельная поверхность приводят в очень быстрому их нагреву, пиролизу и сгоранию, а наличие межволоконной и межнитевой пористостью способствует быстрой передаче тепловой энергии не только путем теплопроводности и конвекции, но так же лучеиспусканием. Все это вызывает более быстрое горение[5].

Такие показатели как пористость материала и размер частиц влияет на энергию зажигания. Не только высокая горючесть представляет большую опасность, но и энергию зажигания, примером может служить вата. С более плотными материалами ситуация безопаснее из-за высокой энергии зажигания, но есть особенности, такие как возможность длительного тления внутри слоя и недостатка воздуха[6]. На текстильном производстве самую большую опасность вносит волокнистая пыль, которая за счет небольшого размера способна быстро передавать тепло, что в дальнейшим можно сравнивать со взрывом. Горючесть материала меняется от состояния самого материала, ведь разница в распущенной нити, нити в косичке и сложенной нити понятно всем. Чем проще доступ кислорода, тем сильнее горит.

Зависимость горючести от состава определяется элементарным составом. Такие характеристики: содержание водорода, азота в зависимости от его валентного состояния, фосфора и хлора. Увеличение водорода увеличивает горючесть полимерных материалов, а увеличение содержания фосфора и хлора уменьшает горючесть.

Таблица 3 - Влияние содержания водорода на кислородный индекс полимерного материала

Полимерный материал	Содержание водорода, %	Кислородный индекс, %
полипропилен	14,3	17,4
поликапроамид	9,7	23
целлюлоза	6,2	19
полиэтилентерефталат	4,16	25,8
аримид	2,64	35
лола	2,3	48

Продукты горения так же опасны, как и сам процесс горения. Модифицированные волокна предоставляет еще большую угрозу за счет введения веществ содержащих, допустим атомы хлора и азота. Фактор количества кислорода приводит к образования разных продуктов горения. Иногда недостаток кислорода приводит к образованию еще более токсичных продуктов, чем при избытке кислорода.


Таблица 4 - Основные продукты горения полимерных материалов

Полимерные материалы	Продукты горения
	При избытке воздуха	При недостатке воздуха
полиэтилен, полипропилен	Вода, углекислый газ	CO, углеводороды, альдегиды
полиакрилонитрил	Вода, углекислый газ, азот	СО, нитрилы
поливинилхлорид	Вода, углекислый газ, НСl	СО, хлорированные углеводороды, диоксины, COCl2
полиамиды	Вода, углекислый газ, азот	СО, аммиак, амины, углеводороды
полиэтилентерефталат	Вода, углекислый газ	СО, ароматические соединения, альдегиды
целлюлоза	Вода, углекислый газ	СО

Продукты горения полиэфирных волокон ароматические соединения и альдегиды опасны, но по сравнению диоксинов и нитрилов все же не так токсичны.

Пиролиз ПЭТФ начинается с разрыва наиболее слабых углерод-кислородных связей эфирных групп.

Полагают, что разрыв осуществляется по закону случая по молекулярному механизму через переходное состояние шестичленного цикла [7]:

При термическом разложении были обнаружены следующие продукты

уксусный альдегид – 19,5 %, углекислый газ – 8,5 %, этилен – 2%, вода – 0,8 %, метан – 0,4 %, ароматические соединения – 0,4 %.

Окисление ПЭТФ протекает с заметной скоростью лишь при сравнительно высоких температурах (выше 300°С). Исследование термоокислительной деструкции ПЭТФ [8] показало, что значительная часть ацетальдегида и воды получается в результате распада цепи без участия газообразного кислорода. Однако большое количество этих продуктов, содержащих атмосферный кислород, является прямым доказательством протекания радикально-цепного процесса с образованием перекисных радикалов и гидроперекисей. Вода, выделяющаяся при распаде гидроперекисей, вызывает гидролиз сложноэфирных связей с образованием карбоксильных и этиленгликолевых групп. Кроме того, карбоксильные группы могут образовываться при окислении концевых этиленгликолевых групп как исходных, так и возникших при распаде эфирных связей, декарбоксилирование которых приводит к дополнительному образованию СО₂.

Винилэфирные группы легко распадаются на радикалы:



Радикалы, отрывая вторичный атом водорода, инициируют реакции, протекающие по цепному механизму, при этом образуется бензальдегидная концевая группа и ацетальдегид:


При распаде алкильного радикала образуются концевая ацетальдегидная группа и бензильный радикал:



Образование формальдегида связано, по-видимому, с разрывом связи С–С в гликолевом звене и последующим распадом радикалов:

Состав продуктов термической и термоокислительной деструкции практически одинаков [8], что свидетельствует об одном механизме инициирования этих процессов. Роль кислорода сводится в основном к тому, что, присоединяясь к образующимся в результате распада радикалам, он способствует развитию вырожденного разветвления.

При термодеструкции ПЭТФ первоначально происходит разрыв молекулярной цепи, после чего идут вторичные реакции, приводящие к выходу летучих низкомолекулярных фрагментов и/или нелетучего остатка при температуре 500°С. Только ингибирование первой стадии может остановить образование летучих фрагментов. Общую скорость пиролиза лимитирует начальный разрыв молекулярной цепи, в то время как последующие реакции, приводящие к образованию летучих соединений, происходят значительно быстрее (при 400°С основные летучие продукты - ацетальдегид, метан, окись углерода).

Введение антипиренов в обработку волокна может приносить не только пользу, но и вред. Ведь продукты их горения могут быть намного токсичнее, чем у обычных немодифицированных волокон. Продуктом горения антипиренов содержащих бром и хлор приводит к появлению таких веществ как фосгена и диоксинов, которые имеют способность к накапливанию в организме.
2.2 Методы снижения горючести полимерных материалов

В разработке способов придания огнезащиты волокнистых материалов можно выделить основные направления :

- поверхностная обработка антипиренами;

- физическая модификация волокна;

- сополимеризация мономеров или олигомеров с реакционноактивным антипиреном в процессе получения полимера;

- химическая модификация полимеров.

Способ придания огнезащиты зависит от дальнейшей эксплуатации продукта. Использование метода поверхностной обработки антипирена будет не эффективен при многократных стирках, но сополимеризация мономеров или олигомеров будет дороже стоить, так как оборудование сложнее, чем при поверхностной обработки.

Химическая модификация проводится как на стадии синтеза полимеров, так и на стадии готового волокна и позволяет снизить горючесть материалов путем изменения структуры и свойств макромолекулы[7]. Данный метод широко используется в получении огнезащитного полиэфирного волокна.

Поверхностная обработка антипирена представляет большой интерес, так как самый экономичный способ придания волокну огнезащитных свойств. В перспективе возможность придания многим материалам снижения горючести. Наносят антипирен обычно на стадии отделки в виде растворенной или эмульгированной добавки на волокно или нить. В состав огнезащитной добавки могут входит дополнительно активаторы, красители, латексы. Недостаток в недолговечности нанесения, а так же в большом расходе отделочного препарата.

Сополимеризация мономеров или олигомеров на стадии переработки полимера является самым распространенным и эффективным способом придания огнезащитных свойств. Антипирены делятся на активные и инертные.

К методам физических модификаций волокна относятся обработка в низкотемпературной плазме, радиационное модифицирование и термообработка. В результате происходит сшивка поверхностного слоя волокна, что увеличивает энергию зажигания.

Для придания огнезащитных свойств используют антипирены или замедлители горения. Действие антипиренов основано на изоляции одного из источников пламени – тепла, горючего или кислорода. Для защиты изделий обычно используются комбинации антипиренов разного типа действия, обладающие синергическим эффектом. Опыт показывает, что самое опасное при пожаре - это густой дым и токсичные продукты горения, поэтому в последнее время разработки в области антипиренов направленны именно на предотвращение образования дыма и токсичных газов[6].

Антипирены делятся на три большие группы :

- добавки, химически взаимодействующие с полимером;

- интумесцентные (вспенивающие добавки) добавки;

- добавки, механически смешиваемые с полимером.

Добавки, химически взаимодействующие с полимером не ухудшают физико-механических свойств волокна и нити.

Интумесцентный процесс заключается в комбинации коксообразования и вспенивания поверхности горящего полимера. Образующийся вспененный ячеистый коксовый слой, плотность которого уменьшается с ростом температуры, предохраняет горящий материал от воздействия теплового потока или пламени[4].

Добавки смешиваемые с полимером самые распространенные и имеют несколько типов :

- галогенсодержащие;

- фосфорсодержащие;

- гидроксиды металлов;

Эффективность галогенсодержащих полимеров разная. Минимальная эффективность наблюдается в антипиренах содержащих фтор, максимальная с содержанием йода, но чаще всего используют хлор- и бромсодержащие соединения. Недостатком хлорсодержащих антипиренов является выделение хлор в большом диапазоне температур, а выделением брома происходит в более узком диапазоне температур. Соединения содержащие йод очень нестабильны и быстро распадаются, а соединения с фтором малоэффективны и не являются перспективными. Выпуск хлорсодержащих антипиренов прекращается по причине токсичности данных соединений. При сжигании бромсодержащих антипиренов не происходит образования опасных фуранов и диоксинов, что дает большое преимущество в безопасности.

Бромсодержащие антипирены разделяются на ароматические и алифатические. Последние более активны, но менее стабильные, так что распространение пришлось на ароматические.

Достоинства хлорсодержащих антипиренов в их недорогой цене, но они менее термостабильны бромсодержащих, а так же для эффективной работы необходимо большое количество антипирена.

Хлорсодержащие разделяются на три типа :

- хлорированные парафины

- хлорированные алкилфосфаты

- хлорированные циклоалифатические углеводороды

Большая часть галогенсодержащих антипиренов применяется в виде синергических смесей с оксидами сурьмы. Сам по себе оксид сурьмы не задерживает горения, так как плавится при температурах выше температур воспламенения большинства волокон. Однако в смеси с галогенсодержащими соединениями оксид сурьмы образует галогениды и оксигалогениды сурьмы, которые при температуре воспламенения находятся в газообразном состоянии и разбавляют горючие газы. Кроме того, галогениды и оксигалогениды действуют как поглотители радикалов ОН* аналогично действию HCl и HBr. Ниже приведён примерный механизм реакций[8]:



Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые действуют как дегидратирующий агент, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также может образовываться аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счёт эффекта стенки. Фосфорсодержащие антипирены могут быть органические и неорганические. Они могут действовать в газовой или конденсированной фазе. В газовой, считается что образующиеся радикалы PO* взаимодействуют с активными радикалами Н* и ОН*, которые способствуют появлению пламени.

Действие в конденсированной фазе заключается в том, что при разложении антипирена образуются остатки фосфорной кислоты, которые действуют как дегидратирующий агент, способствуя образованию карбонизированных структур. При этом также может образовываться аэрозоль, способствующий дезактивации радикалов за счёт эффекта стенки[8].

Фосфорсодержащие антипирены разделяются на две группы – галогенсодержащие и не содержащие галоген.

Для снижения горючести ПЭТФ используются соединения трёхвалентного фосфора (фосфиты) или элементарный фосфор (красный). Ингибирующее действие этих соединений заключается в восстановлении гидроперекисных групп, образующихся при термоокислительной деструкции ПЭТФ, что предотвращает дальнейший распад полимерной цепи.

Восстановление гидропероксидных групп фосфитами происходит по схеме:

O

(RO)3P+R'OOH→[(RO)3POR']¯(OH)¯→(RO)3P+R'OH.

Большинство фосфорсодержащих веществ, в том числе и красный фосфор, при термоокислении образуют орто-, мета- или полифосфорные кислоты. При нагревании полимерных материалов, содержащих красный фосфор, на первой стадии происходит взаимодействие красного фосфора с парами воды по реакции [9]:

Р
4
+6Н
2
О→2НРО(ОН)
2
+2РН
3
,

НРО(ОН)
2
+Н
2
О→ОР(ОН)
3
+Н
2
.

Дальнейший нагрев приводит к образованию конденсированных кислот фосфора:

О О

2Н
3
РО
4
→НО-Р-О-Р-ОН+Н
2
О,

ОН ОН
пирофосфорная кислота;

О О О

3Н
3
РО
4
→НО-Р-О-Р-О-Р-ОН+2Н
2
О,

ОН ОН ОН

трифосфорная кислота;

О

m Н
3
РО
4
→ -(Р-О-) m+(m-1)Н
2
О,

ОН

полиметафосфорная кислота по Грэму.

Образующиеся полифосфорные кислоты отличаются низкой летучестью и являются эффективными катализаторами процессов образования графитоподобных веществ или карбонизованных слоёв на поверхности горящих материалов.

Действие фосфора и его соединений в качестве ЗГ связывают с ингибированием газофазных пламенных реакций за счёт дезактивации свободных радикалов [9].

Следующий класс антипиренов гидроксиды алюминию и магния занимают первое место среди антипиренов. Их достоинства в низкой цене, легки в обращение, а так же нетоксичны.

Экологические организации давят на галогенсодержащие антипирена, что дает перспективу росту гидроксидов метталов. Количество дыма выделяемого при разложение минимальное.

Механиз действия довольно простой. Гидроксиды металлов под воздействием высоких температур разлагаются с выделением воды.

Реакция разложения является эндотермической, что приводит к охлаждению субстрата до температур ниже точки воспламенения. Образование воды способствует разбавлению горючих газов, выделяющихся при разложении, ослабляет действие кислорода и уменьшает скорость горения. Эффективность гидроксидов прямо пропорциональна их содержанию в полимере.

В некоторых тестах (UL-94, glow wire test), используемых для оценки электротехнических изделий и кабельной изоляции, основными параметрами являются самозатухание материала и стойкость к возгоранию. Гидроксиды металлов подходят для применения в этих областях. Более того, после разложения образуется теплоизолирующий слой, который также предотвращает выделение дыма[5].

Основным недостатком гидроксидов металлов является высокая дозировка (50-70%) для прохождения тестов. Высокая дозировка приводит к сильному росту вязкости при переработке в изделия и к снижению физико-механических свойств. Многочисленные исследования направлены на устранение этих недостатков.

По причине недостатков традиционных антипиренов на рынке появляются новые разработки, такие как нанокомпозиты.

Термин "нанокомпозит" описывает двухфазный материал, где подходящий наполнитель наноразмеров диспергирован в полимерной матрице. В сравнении с ненаполненными полимерами, соответствующие нанокомпозиты дают существенное улучшение свойств, в то время как содержание наполнителя составляет от 2 до 10% по весу[10].

Улучшения наблюдаются в:

- механических свойствах, таких как прочность на растяжение, сжатие, изгиб и излом;

- барьерных свойствах, таких, как проницаемость и стойкость к воздействию растворителей;

- оптических свойствах;

- ионной проводимости.
2.3 Полиэфирное волокно с пониженной горючестью

Острая проблема создания огнезащитного полиэфирного волокна стоит по причине ежегодно увеличивающего производства, использование в смеси с другими искусственными и натуральными волокнами в дальнейшем использование в салонах самолетов и автомобилей, одежды, утеплителей для строительной промышленности накладывают все возрастающий вопрос огнезащиты.

В настоящее время только несколько фирм в Германии, Японии и США в ограниченном объеме производят полиэфирные волокна и нити с постоянным эффектом огнезащиты, добиваясь этого введением в процессе синтеза полиэтилентерефталата фосфорорганических полифункциональных соединений, способных вступать в реакции конденсации или эфирного обмена с концевыми группами ПЭТФ. В качестве таких АП нашли практическое использование окса-производные фосфолана (метилфосфолан, фирма “Hoechst”, Германия), производные фосфафенантрена (DOP-ITS, фирма “Zimmer”, Германия), Phosgard PF-100 (фирма “Zimmer”, Германия), 9,10- дигидро-9-окса-10 -[ 2,3-ди(2-гидрооксиэтокси) -карбонилпропил] -10-фосфафенантрен-10-оксид (Ukanol FR 50/1, фирма “Schill+Seilacher”, Германия)[6].

Метод введения в полимер при формавании антипирена не получил большого распространения, так как антипирены должны отвечать ряду требований.

Антипирен должен сохранять термостабильность до 300 С, легко дозироваться, плавиться при переработке, обладать высокой дисперсностью, быть максимально эффективным при минимально введенном количестве.

Первоначально использовали галогенсодержащие органические антипирены, они обладали неплохой термостабильностью и небольшим выделением дыма. Но у данных антипиренов большие недостатки большая токсичность, а так же использование бромосодержащих антипиренов уменьшала физико-механические качества волокна, оно стало более подвержено распаду под действием УФ-излучения, что давало сильные ограничения в использование одежды.

Более приемлемые в использование фосфорсодержащие антипирены, она не распадаются под действием УФ-излучения и более эффективны галогенсодержащих в 3-4 раза. Данные антипирены тоже не получили большого распространения за счет необходимых условий: массовое содержание антипирена недолжно превышать 10%, а содержание фосфора не превышать 1%; замедлитель горения не влияет на физико-механические свойства волокна; антипирены не должны быть токсичными; устойчивость к гидролизу.

Методы модификации ПЭТФ могут быть различны :

- Введение антипирена на стадии синтеза;

- Введение антипирена в расплав полимера;

- Крейзинг;

- Поверхностная обработка антипиренами.

Первой предложим рассмотреть технологическую схему с гибкой установкой, для введения замедлителя горения или других добавок в расплав полимера при формовании. После конечного реактора, входящего в состав установки непрерывного действия, расплав ПЭТФ разделяют на несколько потоков. Из модифицированного потока выделяют еще один поток, при этом в специальном экструдере с двумя шнеками происходит диспергирование с дозированным в массе оксидом титана. Полимер не проходит никакую дополнительную обработку. Расплав-концентрат оксида титана с помощью носика добавляется в основной поток расплава и с помощью статистической мешалки образует гомогенную смесь. Если расплав полимера направляется на формование волокна или производство гранулята, то переход на другой продукт важно осуществлять сразу практически без потерь, так как он происходит в небольшой части трубопровода.

Способ с разделением потока расплава происходит перед последней стадии поликонденсации ПЭТФ поток расплава разделяется и подводится к двум конечным реакторам. Данный способ является дорогостоящим из-за затрат на два аппарата.



Рисунок 4 - Технологическая схема гибкой установки непрерывного получения полиэфира с матированием расплава:

1- матированный расплав, 2- стандартный расплав



Рисунок 5 - Распределение расплава ПЭТФ на два потока.

На рисунке 3 представлен способ рассчитанный на сухой ПЭТФ-гранулят, который вместе с пигментом дозируется в двухшнековый экструдер. В конце машины образуется расплав, который дозируется в поток расплава в необходимом соотношении. Этот способ также обеспечивает высокую гибкость процесса, но серьезный недостаток его состоит в том что гранулят приходится изымать из процесса, чтобы подвергнуть кристаллизации и сушки в процессе плавления в экструдере он подвергается заметному термическому воздействию.



Рисунок 6 - Введение модификатора путем перемешивания с высококонцентрированным полиэфиром

Последний вариант рассчитан на применение отдельно приготовленного концентрированного препарата («мастербатч» - процесс). В большинстве случаев в качестве носителя используется полиэфир. Для получения концентрированного препарата необходимо иметь соответствующие установки или приобретать готовый препарат, но и в этом случае нельзя отказываться от кристаллизации и сушки. Тогда плавление можно осуществить в одношнековом экструдере.



Рисунок 7 – Введение добавок с помощью «мастербатч»-процесса

Еще одним методом придания огнезащитных свойств волокну является крейзинг. Крейзинг – особый вид неупругой пластической деформации в специально подобранных активных жидких средах, в результате которой в полимере формируется микропористая структура. Размер пор составляет 1 – 100 нм, суммарный объем пор до 60% и удельной поверхностью до 100 и более м²/г.

В результате такой деформации образующиеся поры заполняются жидкой средой, что обеспечивает «доставку» в поры любых добавок и их равномерное распределение в объеме полимера.

На первых этапах деформирования полимера возникают поры с достаточно большим диаметром. По мере роста деформации возникшая пористая структура коллапсирует, размер пор и общая пористость падает, что сопровождается выделением части активной жидкости, захваченной в объем пор на первом этапе растяжения (синерезис). Важной особенностью такого рода синерезиса является то обстоятельство, что уменьшение размеров пор происходит постепенно, в результате чего в окружающее пространство достаточно легко выделяются жидкости с относительно малыми молекулярными размерами. В том случае, если активная жидкость содержит в себе второе растворенное вещество (модифицирующую добавку), оба компонента эффективно проникают в пористую структуру полимера только на первых этапах деформирования. В процессе коллапсирования пористой структуры в окружающее пространство в первую очередь выделяются молекулы активной жидкости, имеющие малые молекулярные размеры, в то время как более громоздкие молекулы растворенной добавки испытывают значительные затруднения в процессе такого транспорта. Более того, когда размеры пор в полимере становятся соизмеримыми с молекулярными размерами добавки, последняя механически захватывается структурой полимера и уже не может ее покинуть без механического разрушения [11].

Что касается метода поверхностной обработки, то в данном случае проводится модифицирование готового материала, рекомендовано проводить обработку составом Proban, включающим тетра-(гидроксиметил)-фосфоний хлорид и полифункциональные азотосодержащие соединения, не менее двух раз, причем дополнительно проводить частичное окисление фосфора в пятивалентную форму путем обработки высушенной ткани водным раствором перекиси водорода.

Так же, в случае поверхностной обработки автором Куликовой Т.В. предложено применение ионизирующих потоков излучения, в том числе и лазерного. Изучаются возможности применения СО₂- лазерного излучения для активации поверхности структуры полиэфирного волокна.

Модификация под воздействием лазера обеспечивает распределение антипирена на поверхности и в объеме волокон и нитей в виде частиц размером от 0,5 до 8 нм, что значительно меньше размера частиц, сорбированных образцами, модифицированными без лазерного излучения[12].

Таблица 5 - Данные анализа содержания фосфора в огнезащищенных тканях

Антипирен в лавсановой ткани	Способ модификации	Содержание фосфора в волокне после модификации, %
Т-2	Пропитка без лазерного излучения	17,3
Т-2	Пропитка с лазерным излучением	44,5

Под воздействием лазерного излучения 44,5% фосфора проникает в объем волокна и нити, что больше, чем при модифицирование без лазерной обработки и диффузии антипирена в объем волокна под воздействием энергии лазерного излучения. Значительное повышение содержания антипирена под воздействием лазерного излучения и такое его распределение в объеме волокон и нитей способствует формированию структуры, более устойчивой к действию высоких температур и пламени.

3.1 Обоснование района и места строительства

Производство полиэфирного волокна и нитей недостаточно покрывает спрос данного вида продукции в России, что компенсируется большим ввозом импорта в страну. В данной ситуации постройка нового производства повысит предложение на внутреннем рынке и даст возможность продвигать продукцию на внешнем рынке.

Проектируемое производство предлагается разместить на существующих площадях ОАО «Полиэфир», г. Благовещенск .

Созданное в 2008 г. производство ПЭТФ в г. Благовещенске полностью может обеспечить производство необходимым полимером, так же благодаря более низким ценам на сжиженные газы и нефть по сравнению с зарубежными дает возможность снизить цены на конечный продукт.

Амурский район относится к транспортно-доступным отдаленным районам. Город Благовещенск имеет выход по железнодорожным путям на центральную железнодорожную магистраль, на Байкало—Амурскую магистраль. Задействовано речное сообщение по реке Амур, имеются причалы у крупных предприятий, дебаркадер. Воздушное сообщение осуществляется через аэропорт Игнатьево, имеющий статус международного. Выполняется прямое сообщение с крупными городами России и чартерные рейсы в Китай. Через порты Приморского (Находка, Владивосток) и Хабаровского (Ванино) краев имеется выход в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

Численность населения города –206,5 тыс. человек – позволяет обеспечить предприятие кадрами. Наличие высших учебных заведений позволяет подготовить специалистов и руководящий состав для данного предприятия.

3.2 Описание технологического процесса

В основу технологической схемы положены классическая схема получения полиэфирного волокна из гранулята полимера. Данный технологический процесс осуществляется периодическим способом.

Для транспортировки гранулята в данном проекте предусмотрена тактовая подача. Она позволяет максимально сохранить имеющийся уровень молекулярной массы и качество полимера, так как при ее использовании полимер не нагревается, следовательно, нет окисления полимера, не происходит сколов гранул за счет соударений. Это происходит за счет того, что гранулы в такой системе спрессованы, поэтому нет движения между ними, следовательно, нет перехода механической энергии в тепловую и нет возможности соударения. Низкая скорость движения такой пробки предотвращает разогрев о стенки. Так же немаловажно, что производительность такой системы не ниже, чем при использовании пневмотранспорта, за счет большого заполнения (длина пробки гранулята полимера составляется 10 метров).

Для сушки гранулята полимера ПЭТФ перед формованием применяется вертикальная сушилка с кипящим слоем, так как она наиболее производительна и позволяет произвести наилучшее удаление влаги из полимера. Это имеет большое значение, так как при наличии влаги в условиях формования может происходить рызрыв сложноэфирной связи в ПЭТФ, что приведет к снижению молекулярной массы. Температура сушки составляет 180-190 ⁰С . т.е. близкая к температуре, при которой достигается максимальная скорость кристаллизации ПЭТФ. Это делается для того чтобы одновременно с сушкой происходила кристаллизация ПЭТФ, потому что изначально полимер находится в аморфном состоянии и имеет низкую температуру липкости равную 60-80 С. Если гранулят подавать на формовочную машину, то образуются комки, сыпучесть полимера нарушается. Для кристаллического ПЭТФ температуры липкости составляет 240 ⁰С[19].

В данном проекте для плавления расплава используют экструдер, так как он имеет весомые преимущества перед плавлением с использованием плит с продавливающим шнеком:

- небольшое время нахождения расплава в расплавленном состоянии, что позволяет наиболее полно сохранить свойства исходного полимера, предотвращая протекание деструкции, за счет создания зонального обогрева;

- возможность переработки в волокно более высокомолекулярного полимера;

Чем выше молекулярная масса, тем выше его вязкость. Но вязкость снижается с увеличением градиента скорости или напряжения сдвига. Экструдер создает необходимое давление и позволяет снизить вязкость. Это особенно важно для получения высокопрочных нитей, так как с увеличением молекулярной массы полимера увеличивается его прочность.

- экструдер создает хорошее перемешивание, то есть обеспечивает равномерность по вязкости;

- возможность использования микропроцессорной техники для управления параметрами технологического процесса. В данном проекте предусмотрено использование экструдера, имеющего датчики контроля температур, которые позволяют избежать изменение вязкости и предотвратить деструкцию;

- высокая производительность экструдера составляет 360 кг\час.

При формовании используются машины без галет. При этом исключается трение о диски и снижается стоимость оборудования. Быстрое изменение реологических свойств в продольном напряжение сдвига повышается устойчивость формования, что и позволяет использование безгалетных машин. Это выгодно с экономической точки зрения[20].

В таблице 6 представлена характеристика сырья и вспомогательных материалов.

Таблица 6 – Характеристика сырья и вспомогательных материалов

Наименование	Показатель	Значение показателя
1	2	3
Гранулят ПЭТФ ТУ 6-06-С199-85	Молекулярная масса элементарного звена	192
	Степень полимеризации	110
	Плотность, г/см3	1,4 ± 0,2
	Массовая доля TiO2, %	0,4 – 0,5
	Влажность, % не более	0,8
	Температура плавления, 0С	260 ± 5
	Температура стеклования, 0С	75 – 80
	Температура липкости, 0С: аморфного полимера кристаллического полимера	70 ± 10 235 ± 5
	Массовая доля пыли, % не более	0,02
	Содержание диэтиленгликоля, % не более	0,2
	Содержание метоксильных групп, мг-экв/г не более	5
	Теплопроводимость	0,14
	Удельная теплоёмкость, кДж/кг · К	1,127
	Вязкость характеристическая	0,66 – 0,67
	Вязкость удельная	815 ± 3
	рН 5 % эмульсии	8,0 ± 0,5
Замасливатель (Гель «Конвидол NAS-50»)	Содержание основного вещества, % не менее	98
Динил	Дифенил, %	26,5
	Дифенилоксид, %	73,0
	Температура плавления, 0С	12 ± 1
	Температура вспышки, 0С	115
	ПДК рабочей зоны, мг/м3	10
Умягчённая вода	Прозрачность, см не менее	160
	Жёсткость, мг-экв/л не более	250
	Массовая доля железа, мг/л не более	0,1
	Содержание хлоридов, мг/л не более	15
	Окисляемость, мг/л	5,5
	рН	7 ± 0,5
	Давление, МПа	0,1 ± 0,01
	Температура, 0С	32
Аммонийная соль амино-трис-метиленфосфо новой кислоты (АС АМФ)	Массовая доля основного вещества, % не менее	99
	Массовая доля фосфора, %	25,5
	Массовая доля азота, %	27
	Концентрация в ванне , %	21
Цинк – уксуснокислый	Массовая доля основного вещества, %, не менее	99,5
	Массовая доля азота, %	0,001
	Массовая доля хлоридов, %	0,002
	Массовая доля кальция, %	0,0005

Стадии технологического процесса получения полиэфирного волокна:

- хранение гранулята;

- транспортировка и очистка гранулята;

- сушка;

- высокоскоростное формование из расплава;

- отделка;

- упаковка.

Хранение гранулята

Хранение гранулята осуществляется в силосах хранения объёмом 105 м³. Силос представляет собой емкость цилиндрической формы, набранную из 11 листовых нержавеющих обечаек, соединенных между собой болтами, смонтированными на металлические опоры, которые крепятся анкерными болтами к фундаменту. Каждый силос снабжен заслонкой и лопастным питателем. Первый силос имеет воздушный компрессор. На крыше силосов установлены фильтры для очистки выбрасываемого воздуха от пыли и предохранительные заслонки. С целью предотвращения накопления влаги в грануляте, силосы вентилируются сухим воздухом. Гранулят ПЭТФ из бункера полимеровоза по трубопроводу поступает в силос; отработанный воздух, пройдя через фильтр, сбрасывается в атмосферу.

Транспортировка и очистка гранулята

Из силосов хранения пневмотранспортом гранулят поступает порциями. Сжатый воздух, подаваемый порциями в буферные емкости и линии транспортировки, разбивает плотный поток гранулята на пробки. Пробки разделяются воздушными подушками. В результате применения тактовой подачи уменьшается расход сжатого воздуха, уменьшаются отходы сырья, отсутствует перегрев гранулята, возникающий при трении о стенки труб транспортных линий. Гранулят передается в приемный бункер, где подвергается очистке на вибрационном сите и в сепараторе. Воздух уносит с собой пыль, затем он очищается в циклоне и рукавном фильтре. Затем гранулят поступает в кристаллизатор, где осуществляется процесс предварительной сушки при температуре 160⁰С – для предотвращения слипания гранул.

Сушка гранулята

Необходимость сушки ПЭТФ обуславливается тем, что в присутствии влаги в расплаве полиэфира при высокой температуре идет деструкция полимера по сложной эфирной связи, что приводит к снижению молекулярной массы и как следствию ухудшению свойств выпускаемой нити. Содержание воды полиэфирного гранулята снижается в непрерывном процессе сушки с 0,3% до остаточной влажности 0,003%. Для сушки полимера ПЭТФ используется вертикальная сушилка с кипящим слоем. Гранулят и воздух внутри сушилки движутся противотоком. Процесс сушки производится следующим образом: кондиционированный гранулят поступает из сушильного приемника через проводящий штуцер со смотровым стеклом в немного коническую верхнюю часть сушилки с мешалкой.

Верхняя часть содержит оборудованный горизонтальными лопастями и выравнивателями вал мешалки, который медленно вращается при помощи привода мешалки – скорость составляет менее 1 об/мин. Лопасти перемешивания и выравниватель распределяют стекающий гранулят равномерно по сечению сушилки. Температура сушки в зоне обогрева должна быть между температурами стеклования и кристаллизации. Сушка осуществляется при температуре 180 – 190⁰С в течение 12 – 15 часов. Применение высоких температур при сушке обусловлено необходимостью одновременного проведения процесса кристаллизации полимера. Это необходимо из-за того, что изначально ПЭТФ находится в аморфном состоянии, а следовательно имеет низкую температуру липкости равную 60-80 ⁰С, если не проводить кристаллизацию ПЭТФ, то при формовании будет происходить слипание гранул. Температура отработанного воздуха 80-90 С.

Кинематическая сушилка приведена на рисунке 8.

Так же для сушки гранулята ПЭТФ можно использовать сушилки с виброаэрокипящим слоем.

После сушки гранулят ПЭТФ поступает в дозирующую установку. Дозирующая установка состоит из вакуум- разгрузчика гранулята ПЭТФ.


Рисунок 7 – Кинематическая схема сушилки 1 – двигатель мешалки; 2 – корпус мешалки; 3 – редуктор мешалки; 4 – вал; 5 – сушилка; 6 –электродвигатель вентилятора; 7 – вентилятор. Рисунок 3.1 – вертикальная сушилка с кипящем слоем.

Загрузчик гранулята предназначен для автоматической подачи гранул в бункер-дозатор и состоит, из бункера, матерчатого фильтра, бункер-дозатор и состоит из бункера, матерчатого фильтра, армированного шланга, телескопического наконечника, двух клапанов с электрическим приводом, вентилятора, механического регулировочного клапана и заслонки. Принцип работы загрузчика заключается в том, что под действием разряжения, создаваемого вентилятором, в бункере атмосферный воздух всасывается в нижнюю полость телескопического наконечника, оборудованного специальным устройством для регулирования подсоса, увлекая за собой гранулы. В бункере, оборудованном заслонкой с электромагнитным клапанами, установленными на всасывающем трубопроводе и на воздушной магистрали сжатого воздуха, гранулы, вследствие потери скорости и действия силы тяжести, осаждаются в нижней части бункера, а воздух, пойдя через матерчатый фильтр, клапан и бумажный фильтр, засасывается вентилятором. Этот процесс происходит при закрытых клапане и заслонке. По окончании процесса всасывания загрузочный клапан закрывается, а разгрузочный клапан и заслонка открываются. Гранулы ссыпаются в бункер-дозатор, а из магистраля сжатый воздух через разгрузочный клапан поступает в полость фильтра с обратной стороны, очищая фильтрующую ткань. Эти два процесса всасывания и продувки регулируются во времени фотоэлектрическим датчиком и продолжаются до тех пор, пока не будет заполнен бункер дозатора и заслонка не примет вертикальное положение. При продувке вентилятор не отключается, а всасывание воздуха происходит через механический клапан.

Затем с помощью дозирующего устройства предназначенного для точной дозировки грунулированных материалов осуществляется передача к плавильному устройству. Оно состоит из бункера, мотор редуктора и дисковой пластины с выполненными в ней отверстиями. Для каждого из этих отверстий, выполненных в диске, имеется магнит, подающий импульс на стечное устройство.

Смешение гранул представляет собой непрерывный процесс, который осуществляется в смесителе. Для обеспечения требуемого процесса смеситель снабжен обычной лопастной мешалкой. Перемешивание осуществляется в горизонтальной плоскости. Вертикальное перемешивание происходит в результате уменьшения уровня материалов в бункере. Смешение необходимо для повышения равномерности по молекулярной массе, вязкости и химическому составу отдельных партий ПЭТФ.

Из смесителя гранулированная система ПЭТФ самотеком поступает в загрузочное устройство экстудера.

Плавление ПЭТФ

С помощью системы дозирования непрерывного действия в расплав, находящийся в двухшнековом экструдере, вводятся и смешиваются до однородного состояния расплава необходимые добавки, включая матирующий компонент. Расплав, содержащий добавки вновь смешивается с основным потоком, при этом с помощью статических смесительных устройств обеспечивается равномерное распределение добавок.


Рисунок 8- технологическая схема обработки расплава полиэфира

Эта технология используется не только для введения в расплав полиэфира матирующего компонента, но и для повторного использования отходов производства полимера после регрануляции и сушки путем пропускания их через двушнековый экструдер. Таким же образом могут быть введены в расплав матирующие вещества, красители и при прямом формовании из расплава, например, получены окрашенные в массе волокна и комплексные нити.

Плавильное устройство представляет собой горизонтальный одношнековый экструдер, который предназначен для перевода полимера из кристаллического в вязко-текучее состояние. Экструдер имеет шесть зон обогрева, которые нагреваются автономно, независимо друг от друга до температуры от 275 до 290⁰С. Теплоноситель – пары динила, нагретые до температуры 300⁰С. Охлаждение зоны загрузки обеспечивается прохождением воды по трубе, налитой в цилиндр. Остальные пять зон имеют воздушное охлаждение за счет вентиляторов, закрепленных на раме экструдера. По характеру процессов, протекающих в направлении движения полимера в экструдере, различают три рабочие зоны: зону загрузки, зону сжатия и зона гомогенизации.

На рисунке 3 представлена простейшая схема экструзионной машины.



1 – загрузочный бункер

2 – шнек

3 – основной цилиндр

4 – нагревательные элементы

5 – выходное отверстие головки экструдера

а – зона загрузки

б – зона сжатия

в – зона гомогенизации

Рисунок 9 – Схематическое изображение экструзионной машины

Исходный гранулят ПЭТФ подается в бункер в виде гранул. Поступающие из бункера гранулы захватываются витками шнека и заполняют межвитковое пространство шнека и уплотняются. Уплотнение и сжатие гранул происходит, как правило, за счет уменьшения глубины нарезки шнека. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем поверхность цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, и начнет вращаться вместе и ним. Это достигается повышением температуры стенки цилиндра и понижением температуры шнека. В зоне загрузки вследствие большего внешнего и внутреннего трения выделяется тепло, которое расходуется на нагрев материала.

В зону загрузки подается тепло от нагревателей, расположенных по периметру цилиндра. Если температура цилиндра такова, что начинается преждевременное плавление полимера у его стенки, то материал будет проскальзывать по этой поверхности, то есть вращаться вместе со шнеком. При оптимальной температуре полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку. Пробка, состоящая из спрессованных грунул, попадает в винтовой канал, имея определенную температуру. Скорость движения пробки, определяющая расход материала, постоянна по всей длине канала, за исключением его входной части. Свойство пробки во многом определяет производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления.

В зоне сжатия происходит подплавление полимера, примыкаюшего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует на убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны загрузки к зоне гомогенизации, то возникающие давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, где и происходит плавление полимера. Плавление начинается на поверхности, при этом образуется пленка расплава. Диаметр пробки постепенно уменьшается.

В зоне плавления пробка плавится так же и под действием тепла, выделяемого по причине внутреннего, вязкого течения в материале в тонком слое расплава, где происходяи сдвиговые деформации. Последнее обстоятельство приводит к выраженному смесительному эффекту. Расплав интенсивно гомогенизируется. Конец зоны сжатия характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону гомогенизации. Уменьшающаяся глубина нарезки шнека создает давление, которые необходимо для продавливания расплава через фильтрующие сетки, подачи его в головку и уплотнения.

Продвижение материала продолжает сопровождаться выделением внутреннего тепла, которое является результатом интенсивных сдвиговых деформаций в полимере. Расплавленная масса продолжает гомогенизироваться, что проявляется в окончательном плавлении остатков твердых частиц, усреднением вязкости и температуры расплавленной части. В межвитковом пространстве расплава имеет ряд потоков, основными из которых являются продольный и циркулирующий. Величина продольного потока определяет производительность экструдера, а циркулирующий – качества гомогенности полимера или смешения компонентов. В свою очередь продольный поток складывается из трех потоков расплава: прямого, обратного и потока утечек.

Давление расплава на выходе из экструдера должно быть достаточно для преодоления сопротивления течению в расплавопроводе и наиболее полною заполнения камер всасывания шестренчатых дозирующих насосов. Оно может достигать в экструдере 10-15 Мпа . Давление расплава на выходе поддерживается регулированием частоты вращения червяка. На площадке крепятся 4 дозирующих насоса, которые поддерживают, постоянное давление расплава полимера на фильерных блоках. Каждый фильерный блок состоит из решетки, двух фильтрующих сеток и кольцевой фильеры. Расплав вращающимся шнеком продавливается через решетку, к которой прижаты металлические сетки. Сетки фильтруют, гомогенизируют и создают сопротивления движения расплава, на них теряется часть давления. Проходя через систему фильтрующих сеток, порции полимерного расплава с большой вязкостью задерживается на сетках. Этого времени хватает на то, чтобы порция расплава достигла, нужной температуры. Сверхвысокомолекулярные фракции полимера и различные примеси задерживаются сетками и, через некоторое время, они вместе с сеткой удаляются из цилиндра экструдера. После прохождения сеток гомогенизирующий расплав продавливается в формовочную оснастку и, приобретая определенный профиль, выходит из фильерной головки[21].

Процесс плавление ПЭТФ в экструдере продолжается 90-120 секунд. Окружная скорость шнека не превышает 0,5 м/сек; диаметр шнека составляет 160 мм. Точность поддержания температуры во всех зонах экструдера составляет 3 ⁰С, температура расплава 1 ⁰С .

Формование расплава

При формовании полиэфирных волокон предъявляются высокие требования к однородности и чистоте расплава. Особое внимание обращают на содержание гель-частиц, способных вызвать обрыв элементарных нитей, что приводит к снижению качества получаемого волокна. Для формования используют машины с вертикальной заправкой. В цехе установлены машины высокоскоростного формования фирмы «Бармаг», каждая из которых имеет четыре формовочные балки, которые состоят из восьми формовочных мест (всего 32). Каждое место – насосный блок – состоит из четырёх сдвоенных насосов. Из центрального трубопровода полимер подаётся в расплавопровод и распределяется по формовочным балкам и насосным камерам. Далее расплав формовочным насосом подаётся в фильерный комплект (две фильеры). Параметры фильеры: 70 отверстий диаметром 0,25 мм. Скорости формования составляют 2900 м/мин – для получения неокрашенного волокна и 3100 м/мин – для окрашенного. Каждое формовочное место снабжено системой отсоса продуктов деструкции ПЭТФ, например ацетальдегида. Отсос осуществляется водоструйным вентилятором в сборник, пары поглощаются водой. При формовании из расплава элементарные нити образуются за счет охлаждения струек расплава полимера, вытекающих из отверстий фильеры, ниже температуры его плавления, отвод тепла от формуемой нити осуществляется путем обдува воздухом. Поскольку при формовании из расплава массообменные процессы не протекают, струи деформируются только в продольном направлении.


1 – напорный блок

2 – привод дозирующих насосов

3 – формовочная балка

4 – обдувочная и сопроводительная шахты

5 – замасливающие шайбы

6 – тянущие вальцы

7 – механизм укладки жгута в контейнеры

8 – направляющие ролики

Рисунок 10 – Схема формовочной машины

Струйки расплава после выхода из фильеры попадают в шахту, где охлаждаются и затвердевают. Процесс отверждения элементарных струек происходит последовательно – в двух шахтах – обдувочной и сопроводительной. Обдувочная шахта, представляющая собой короб прямоугольного сечения, предназначена для интенсификации процесса охлаждения, сопроводительная – для защиты сформованной нити от окружающей среды. После обдувочной и сопроводительной шахты волокно замасливается контактным (с помощью дисков) или капиллярным способом. Так как на предприятии осуществляется высокоскоростное формование, то предпочтительным является способ нанесения замасливателя при помощи капилляра. Замасливание проводят с целью обеспечения компактности элементарных нитей, предотвращения накопления в них зарядов статического электричества и улучшения проходимости нитей на последующих технологических стадиях[19].

В таблице 7 приведены параметры технологического процесса.

Таблица 7 – Параметры технологического процесса

Стадия	Наименование	Значение
1	2	3
Хранение и транспортировка гранулята	Точка росы воздуха, 0С	40
	Расход воздуха на продувку силосов, м3/ч не более	150
	Производительность одной транспортной линии, кг/ч	6000
	Избыточное давление воздуха для тактовой установки, кПа	600 ± 100
Сушка гранулята	Производительность сушилки, кг/ч	1450
	Точка росы воздуха сушилки, 0С	15
	Температура, 0С: на входе на выходе	180 – 190 70 – 100
	Влажность гранулята, %: перед сушкой после сушки	0,3 0,003
Плавление гранулята	Число оборотов шнека экструдера, об/мин	40 – 50
	Температура обогрева, 0С: 1-я зона 2-я зона 3-я зона 4-я зона 5-я зона 6-я зона	275 287 295 290 288 288
	Температура расплава, 0С	285 ± 0,5
	Давление расплава, Мпа	20
	Температура воды в рубашке экструдера, 0С	40

1	2	3
Формование	Число формовочных мест	16
	Число фильер	128
	Число намоточных головок	16
	Число бобинодержателей	2
	Число паковок на бобинодержателе	4
	Температура паров динила в формовочной балке, 0С	285 – 295
	Скорость формования, м/мин	3100
	Относительная влажность обдувочного воздуха, %	80 ± 5
	Массовая доля замасливателя, %	1

Далее волокно поступает на обработку на агрегат ША-80Л, состоящего из двух автономных поточных линий, рабочие стороны которых обращены друг другу с целью удобства обслуживания их и сокращения рабочего персонала.

Технологическая линия состоит из: устройства формирования жгута; жгутонаправителя; ванны; вытяжной машины; камеры нагрева; устройства смещения жгутов; площадки гофрировочных машин; направляющих вальцов; гофрировочной машины; раскладчика жгута; аппарата термофиксации; узлоуловителя; площадки транспортеров жгута; устройства натяжения; машины для резки; упаковки пресса и рольганга для готовых кип[19].

Формирование жгута

В состав устройства формирования жгута входят: траверс, подъемное устройство и комплект контейнеров, устанавливаемых в два ряда. Траверса собираются из отдельных секций круглого сечения. С обеих сторон по длине траверса горизонтально закреплены хромированные нитенаправляющие и распределительные гребенки. Подъем и опускание траверса осуществляется с помощью лебедки и тросов. Установка контейнеров под траверс производится по ходу жгута. Это позволяет без помех осуществлять заправку первых наиболее удаленных поджгутиков. На конце траверса с обеих сторон вытяжной машины установлены сигнализаторы узлов.

Нанесение огнезащитной композиции и

замасливание жгута

С поднятым траверсом жгут подастся в проходную найму призматической формы, которая установлена на сварной раме. Нанесение огнезащитного состава. Конструкция ванны предусматривает наличие двух вальцов (в начале и в конце, соответственно), один из которых стационарно крепится в опорах на стане, другой – погружной, закреплен посредством двух разъемных рычагов на поворотном валу. Для разделения жгута на несколько частей, с целью обеспечения равномерной обработки, установлена гребенка. Затем наносится замасливатель в количестве 0,5 % с помощью капилляра, что обеспечивает точный расход замасливателя и минимальный процент потерь.

Во избежание коррозии, все детали, соприкасающиеся с раствором, изго­товлены из нержавеющей стали.

После обработки ОГЗС необходима сушка волокна перед вытягиваем. Данная операция производится на отжимных валах. Степень отжима равна 1,5 – 2. Для удаления с волокна остатков воды производится сушка в камере с температурой 100-105 ⁰С в течении 30-60 сек.
Вытягивание жгута

В невытянутом жгуте макромолекулы располагаются хаотично, что обу­славливает его низкую прочность на разрыв, очень высокое удлинение и малую упругость. В процессе вытягивания жгута происходит некоторое распределение макромолекул, ориентация их вдоль оси волокна, в результате чего образуются новые макромолекулярные связи, увеличивается прочность волокна, снижается удлинение. После нанесения огнезащитной композиции жгут подается на первый семивальцовый стан.

В состав вытяжной машины входят 3 семи вальцовых стана, групповой трансмиссионный привод, две камеры нагрева, система обогрева цилиндров для 2-го и 3-го станов и система охлаждения трех цилиндров для первого стана. Подвод холодной воды предусмотрен для 5,6 и 7 вытяжных цилиндров первого стана. На 2-ом и 3-ем станах подвод пара осуществляется на все цилиндры.

В 1-ом стане предусмотрен змеевик, на случай необходимости нагрева масла при его чрезмерном охлаждении от циркулирующей по внутренней полости валов 5,6 и 7 цилиндров охлаждающей воды.

_{Для отжима влаги и исключения} проскальзывания жгута предусмотрены вальцы с пневмоприводом, обеспечивающим опускание и подъем цилиндра, а также создание заданного усилия прижима его к цилиндру стана, установленные на выходе первого стана.

В промежутках между станами, во избежание релаксации макромолекул полиэфира, происходит нагрев жгута в камерах нагрева. Камеры нагрева 1 и 2 ступени обогреваются паром с давлением 245 ± 20Кпа и температурой 240 ± 5°С, Конденсат из камер нагрева отводится в канализацию.

Гофрирование жгута

Для улучшения прядомости волокна и сцепляемости его вместе с другими волокнами, его гофрируют, придают ему извитость, приближая по форме к природным волокнам. Гофрирование жгута производится на гофрировочной машине. Перед гофрировочной камерой находится устройство смещения жгута, предназначенное для разделения жгута (ленты) на две равные половины с целью их последующего складывания на величину, равную ширине гофрирующей камеры.

Смещение жгутов производится 4-мя вальцами, каждый из которых

смещается в горизонтальной плоскости (на общий угол до 15 °). Далее жгуты заправляются в гофрировочную машину ГМ-ЗЛ для придания им извитости методом прессования. Машина ГМ-ЗЛ имеет одну гофрировочную головку, которая состоит из роликов и гофрировочной камеры. Ролики расположены один под другим. Прижим и подъем верхнего ролика осуществляется пневмоцилиндром (давление воздуха (3,0 -6,0) ± 0,5 кг/см). Гофрировочная камера включает в себя две колодки: нижнюю – неподвижную и верхнюю – подвижную, которые создают усилие (0,5 - 4,0) ± 0,5 кг/см, влияющее на образование извитков жгута в количестве 3 – 6 на один см длины. В обе колодки подаются пар с давлением 0,2 Мпа для подогрева и увлажнения жгута. При работе жгут должен быть натянут и равномерно распределен по длине гофрирующих роликов, что возможно обеспечить за счет снижения скорости вращения 3-го стана[19].

Рабочая скорость гофрировочной машины ГМ-ЗЛ -100-200 м/мин. Гоф-рировочный жгут поступает в аппарат термофиксации[20].

Термофиксация

В технологическом процессе производства огнезащищенного полиэфирного штапельного волокна стадия термофиксации необходима для сохранения извитости волокна, поскольку при механическом воздействии (чесании, образовании ровницы) извитость на волокне, не подвергнутом термообработке, исчезает. Кроме того, при повышенной температуре в камере термофиксации создаются оптимальные условия для протекания реакции взаимодействия компонентов, составляющих ОГЗС (цинка уксуснокислого и АС АТМФ) в результате которой образуется соединение сшитой структуры, придающее модифицированному ОГЗС полиэфирному волокну огнезащитные свойства, сохраняющиеся даже после многократных водных обработок (стирок).

Процесс термофиксации заключается в нагревании извитого жгута в свободном состоянии на 30-40°С выше ожидаемой температуры эксплуатации. При этом происходит снятие внутренних напряжений в жгуте и фиксации, как формы самого витка, так и внутренней структуры элементарной нити.

Перед подачей в аппарат термофиксации расположен раскладчик около 900 мм. Аппарат термофиксации конвейерный, секционный с встроенными калориферами и циркуляционными вентиляторами и камерой охлаждения на выходе жгута.

В аппарате секция нагрева длиной 2000 мм и одна секция зоны охлаждения длинной 2600мм. Секция разделена на две части: широкая для установки транспортера и калорифера, и узкая – для установки корпуса вентилятора и воздуховода.

Транспортер горизонтальный цепной. Рабочая ширина транспортера 1800

мм. Система обогрева и циркуляции индивидуальна для каждой секции и состоит калорифера, вентилятора, воздуховодов для подачи воздуха к калориферу и фильера воздуха на входе в вентилятор. Воздух от центробежного вентилятора по воздуховоду через диффузор подводится к паровому калориферу. Нагретый воздух подается на жгут, уложенный на перфорированное полотно транспортера. Воздух, прошедший через жгут, возвращается к всасывающему патрубку через фильтр.

Удаление воздуха производится с помощью вентилятора отсоса. Из двух последних секций воздух не отсасывается[21].

Привод транспортера сбалансирован с подачей пара. При остановке транспортера система подачи пара отключается. Охлаждение жгута производится в секции охлаждения с помощью 2-х вентиляторов, производящих отсос горячего воздуха из секции.

Резка и упаковка

Из аппарата термофиксации жгут через узлоуловитель поступает на резку. Для получения волокна жгут с конвейера камеры термофиксации через направляющие ролики поступает к резальным машинам. Резка жгута проводится на машинах РШБ-204. В комплект резальной машины входят: подающие ролики (жгутонаправитель), прижимной ролик, натяжное устройство, барабан и счетчик метража жгута.

Натяжение жгута осуществляется за счет прохождения жгута между

прижатыми друг к другу вальцами. (Давление сжатого воздуха на натяжном устройстве 2,5 – 6_,0 кг/см). Для обнаружения образующихся на жгуте узлов предусмотрен узлоуловитель. Разрезание жгута, находящегося под натяжением, осуществляется за счет прижима к режущим кромкам и перемещения к центру ножей, т.е. разрезание жгута происходит непрерывно. Между прижимными роликами и режущими кромками ножей установлен первоначальный зазор, равный приблизительно 3-4 мм. Длина резки регулируется от 35 до 90 мм.

Удаление волокна с ножевого барабана происходит посредством воздуха подаваемого с давлением 2-4 кг/см к двум обдувочным соплам.

Нарезанное волокно ссыпается в бункер, откуда подается в загрузочное устройство пресса.

Упаковка волокна осуществляется гидравлическим прессом; управление которым осуществляется оператором с пульта, где волокно подается в загрузочное устройство, а затем в пресс-камеру, где предварительно уплотняется трамбовщиком до тех пор, пока вес тюка не будет соответствовать заданной величине (190±40 кг). После заполнения пресс камера автоматически поворачивается на 180° в положение окончательного прессования. Затем тюк обвязывается проволокой и выталкивается из пресс – камеры. С момента начала прессования тюка в первой пресс-камере начинается загрузка второй пресс-камеры, благодаря чему прессование осуществляется непрерывно. Размер готовых кип: 1140x690x1200 мм; 250x650x1150 мм.

Для транспортировки кип от пресса служат рольганги, состоящие из четырех секций, последняя из которых установлена на платформе весов. Весы РН-600 предназначены для взвешивания грузов массой от 30 – 600 кг

Таблица – Показатели огнезащитного полиэфирного волокна (согласно ГОСТ 10435-83)

Наименование показателя	Значение
Линейная плотность, текс	0,33
Длина волокна, мм	35,60,90
Показатель двойного лучепреломления	(6-18)± 0,3 * 10-3
Содержание влаги, %	2 ± 0,2
Кислородный индекс	29 ± 0,2

По физико-механическим показателям волокно должно соответствовать нормам: нормируемая влажность устанавливается 1,0 %, фактическая влажность не должна превышать 2,0 %. Не допускается наличие в кипах масляных и грязных волокон, а также волокон отличающихся по линейной плотности.
3.3 Технологические расчеты

Расчет удельных норм расхода исходного сырья и

сопряженной выработки продукции

Расчет производится по выбранным параметрам технологического процесса и потерям основного вещества, принятым по переходам технологического процесса, для производства полиэфирного волокна. Расчет удельных норм расхода основного сырья по переходам технологического процесса, а также расчет сопряженной выработки продукции по технологическим переходам, установление расчетного количества полуфабрикатов, необходимого для выпуска продукции на каждом технологическом переходе для данного объема готовой продукции, осуществляется на ЭВМ.

Состав готового волокна, сырья, содержание примесей и добавок, а так же потери основного вещества по переходам технологического процесса приведены в таблице 11.

Распечатка ЭВМ расчета удельных норм расхода основного сырья по переходам технологического процесса, а также сопряженной выработки продукции на суточную производительность завода по данному ассортименту, представлена ниже.
Таблица 11 – Потери по переходам технологического процесса и содержание примесей и добавок в полуфабрикатах

Технлогический процесс

По результатам расчета на ЭВМ получено ;

удельный расход абсолютного сухого ПЭТФ, кг/кг нити 0,76

удельный расход абсолютно сухого ПЭТФ, кг/кг нити 0,76

удельный расход ПЭТФ на стадии формования 15120,34 / 20000= 0,76 кг/кг нити,

где 15120,34 кг/сут потребность в ПЭТФ на стадии формования;

20000 кг/сут мощность производства по выпуску полиэфирного волокна.

Расчет удельного расхода ПЭТФ в производстве:

15702,76 / 20000 = 0,79 кг/кг нити

Расчет расхода замасливателя

5. 
   Расход замасливателя на стадии формования составляет:
   

16934,78 * 1,0/100= 168,34 кг/сут,

где 16934,78 кг/сут – потребность в полуфабрикате на стадии формования, кг/сут;

1,0 – содержание замасливателя на волокне на стадии формования, %.

С учетом 3,8% потерь при нанесение и 10% потерь при приготовлении раствора расход составляет:

169.34 * 1,038 * 1,1 = 193,35 кг/сут

2 Расход замасливателя на стадии отделки составляет:
15045,11 * 0,5 /100 = 75,23 кг/сут

15045,11 кг/сут – потребность в полуфабрикате на стадии отделки, кг/сут;

0,5 – содержание замасливателя на жгуте на стадии отделки, %.

С учетом 5% потерь, при нанесении замасливателя на жгут, и 10% потерь при приготовлении раствора расход составляет:

75,23 * 1,05 * 1,1 = 86,89 кг/сут

3 Удельный расход замасливателя на стадии формования:

193.35 / 20000 = 0,0096 кг/кг нити,

где 193,35 кг/сут – суточный расход замасливателя на стадии формования;

20000 кг/сут – суточная производительность предприятия по ПЭТФ.

4 Удельный расход замасливателя на стадии отделки:
86,89 / 20000 = 0,0043 кг/кг нити,

где 86,89 кг/сут – суточный расход замасливателя на стадии отделки; 20000 кг/сут- суточная производительность предприятия по ПЭТФ.

5 Расчет удельного расхода замасливателя в производстве:
86,89 + 193,35 / 20000 = 0,014 кг/кг нити.

Расчет расхода цинк уксуснокислый

1 Расход цинка уксуснокислый на стадии отделки составляет:

15045,11 * 5,3 / 100 = 797,39 кг/сут,

где 15045,11 кг/сут – потребность в полуфабрикате на стадии отделки, кг/сут; 5,3 – содержание цинка уксуснокислого на жгуте на стадии отделки, % С учетом 5% потерь, при нанесении на волокно и 10% потерь при приготовлении раствора составляет: 797,39 * 1,05 * 1,1 = 920,99 кг/сут

2 Удельный расход цинка уксуснокислого составляет:

920,99 / 20000 = 0,0461 кг/кг нити,

где 920,99 кг/сут – суточный расход цинка уксуснокислого на стадии отделки;

20000 кг/сут – суточная производительность предприятия по ПЭТФ.

Расчет расхода АС АМФ

1 Расход АС АМФ на стадии отделки составляет:
15045,11 * /100 = 4032,09 кг/сут,

где 15045,11 кг/сут – потребность в полуфабрикате на стадии отделки, кг/сут;

- содержание АС АМФ на жгуте на стадии отделки, %

С учетом 5% потерь при нанесении на волокно и 10% потерь при

приготовлении раствора составляет:

* 1,05 * 1,1 =4657,06 кг/сут

2 Удельный расход АС АМФ составляет:
/ 20000 = кг/кг нити,

где кг/сут – суточный расход АС АМФ на стадии отделки; 20000 кг/сут – суточная производительность предприятия по ПЭТФ,

Расчет количества формовочных машин. Производительность машины формования определяется на формуле:

Q = 24*60*У_ф*Т*п*т*Кв*КПВ / 1000*1000 = кг/сут,

где У_ф – скорость формования, м/мин; Т – линейная плотность волокна, текс; п — число мест на машине; m – число отверстий в фильере; Кв — кратность вытягивания; КПВ – коэффициент полезного времени.

Производительность машины формования:

Q= 24*60*2900*0,33*420*32*2*3,5*0,95 / 1000*1000 = 123167,27 кг/сут.

Количество машин формования:

16934,78/123167,27 = 0,14

где 16934,78 кг/сут – суточная потребность в полуфабрикате на стадии формования.

Устанавливаем 1 формовочную машину

Расчет количества сушильных установок

Производительность сушильной установки для сушки гранулята 15600 кг/сут.

Количество сушильных установок

15597,70 / 15600 * 0,95 = 0,98,

где 15597,70 кг/сут – суточная потребность в полуфабрикате на стадии сушки; 0,95 – коэффициент работающего оборудования.

Устанавливаем 1 установку.

Расчет количества штапельных агрегатов ША-80Л

Производительность агрегата ША-80Л:

Пр = Увыт*24*60*Тж*Р*КПВ*Ку / 1000,

где Увыт – скорость вытягивания; Р – число одновременно отделываемых жгутов; Тж — линейная плотность жгутаж

КПВ – коэффициент полезного времени

Ку –коэффициент усадки

Пр= 160*24*60*50*4*0,95*0,9/1000 = 38154 кг/сут

Количество штапельных агрегатов:

15045,11/38154,24 = 0,39

Необходимо установить 1 штапельный агрегат.

Расчет расхода энергетических средств

Расчет расхода воды на основные технологические нужны.

Для технологических целей на проектируемом производстве используется

вода:

-дистиллированная;

-умягченная;

-артезианская;

-речная фильтрованная.

Расчет расхода дистиллированной воды

Дистиллированная вода расходуется:

- на приготовление водной эмульсии замасливателя;

- на приготовление раствора ОГЗС;

- на лабораторные нужды;

- на промывку деталей технологического оборудования.

Суточный расход воды на производство эмульсии замасливателя составляет:

86,891193,35 * 90/10 = 2522,16 кг/сут

где 86,89 кг/сут – суточный расход замасливателя на машине формования;

193,35 кг/сут – суточный расход замасливателя на штапельном агрегате;

90 – массовая доля воды в эмульсии, % ; 10 – массовая доля замасливателя в эмульсии, %,

Суточный расход воды для приготовления раствора ОГЗС составляет:

* 74 / 21 = кг/сут,

где - количество АТМФ для приготовления ОГЗС, кг/сут ;

74 – содержание воды в растворе ОГЗС, % ; 21 содержание АТМФ в растворе ОГЗС.

Расход воды на лабораторные нужны 540 кг/сут.

Расход воды на промывку деталей основного технологического

оборудования – 2000 кг/сут, а всего суточный расход дистиллированной воды составит:

2522,16+ +500+2000 = кг/сут

Расчет расхода умягченной воды

В производстве умягченная вода расходуется на приготовление дистиллированной воды.

Суточный расход дистиллированной воды соствляет 17430,48 кг/сут, сколько же умягченной воды должно быть выпарено в дистилляционном кубе.

Суточный расход умягченной воды на охлаждение конденсатора дистилляционной установки составляет:

((17430,48*2258,4+ 17430,48*4,19*(373-303)/4,19 * (313-293)) * 1,05 = 505481,93 кг/сут

где 2258,4 – скрытая теплота парообразования, кДж/кг; 373 –температура кипения воды, К; 303 – температура конденсата, К; 313 –температура охлажденной воды на выходе, К; 293 – температура охлажденной воды на входе,К; 1,05 – коэффициент учитывающий потери.

Суммарный суточный расход умягченной воды на приготовление дистиллированной воды составляет: 17430,48 + 505481,93 = 522912,41 кг/сут

Расчет артезианской воды

Артезианская вода используется для:

-санитарно-гигиенических нужд: 40л/чел;

-хозяйственно-бытовые нужды: 25л/чел;

- мытье бытовых помещений: 5л/м .

Расчет речной
воды

Речная фильтрования вода используется для мытья пола производственных помещений – 5л/м .

Расчет расхода тепла на основные технологические нужды

Расхода тепла на сушку гранулята ПЭТФ

Расход тепла на сушку полимера состоит из следующих составляющих:

Q=(Q1+Q2+Q3) * Кпот, кДж/сут,

где Q1- расход тепла собственно на сушку;

Q2- расход тепла на нагрев влаги остающейся в полимере после сушки;

Q3 –расход тепла на удаление влаги в полимере при сушки полимера;

Кпот- коэффициент тепла влаги в полимере при сушке полимера.

Содержание влаги в полимере, поступающем на сушку составляет:

15750,01 * 0,8/100= 126 кг,

где 15750,01 кг/сут — количество полимера поступающего на сушку, кг;

0,8 – содержание воды в полимере, %.

Содержание влаги в полимере после сушки:

15750,01 * 0,005 /100 = 0,79 кг,

где – 0,005 содержание влаги после сушки, %.

Количество удаленной влаги в процессе сушки:

126-0,79= 125,21 кг

Расход тепла на нагрев полимера составляет:

Ql= 15702,76*1,289*(453-293) = 3248282,06 кДж/сут,

где 15702,76 кг/сут – количество полимера (по полезному веществу) поступающего на сушку, кг;

1,289 – теплоемкость ПЭТФ, КДж/(кг*К);

293 – температура полимера до сушки, К;

453 – температура полимера при сушке, К.

Расход тепла на нагрев влаги и удаление влаги из полимера составляет:

Q2= 125,21 * 4,19 * (373-293) + 125,21 * 2258,4 = 324744,65 КДж/сут

где 125,21 – количество влаги удаленной из полимера в процессе сушки;

4,19 – теплоемкость воды, КДж/(кг*К);

293 – начальная температура, К;

Расход тепла на нагрев влаги, остающейся в грануляте полимера после процесса сушки:

Q3=0,79*4,19*(373-293)= 335,99 КДж/сут

Общий расход тепла на сушку грунулята полимера составляет:

Потери тепла при сушке – 10%

Q=(3248282,06+324744,65+335,99)*l,1= 3985720,19 КДж/сут.

Расчет расхода тепла на приготовление водных эмульсий замасливателя

1 Суточный расход эмульсии замасливателя составляет:
280,24 *100 /10 = 2802,4 кг

где 10 – массовая доля замасливателя в эмульсии, %.

Суточный расход тепла на приготовление водной эмульсии замасливателя для машин формования составляет:

Q=2802,4*4,19*(303-293) = 117420,56 КДж/сут

С учетом потерь тепла, которые достигают 10%, расход тепла составляет:

Q= 117420,56 * 1,1 = 129162,61 КДж/сут

2 Суточный расход тепла на приготовление раствора ОГЗС составляет.
Суточный расход АС АМФ составляет:

4032,09 * 100 / 21 = 19200,43 кг

Суточный расход тепла на приготовление раствора ОГЗС: 19200,09 *4,19* (303 – 293) = 804483,77 кДж/сут

С учетом потерь тепла, которые достигают 10%, расход тепла составляет:

804483,77*1,1 =884932,15 кДж/сут

Расчет тепла на приготовление дистиллированной воды:

17430,48*2258,4 + 17430,48 *4,19 *(373-303) 139876235,81 КДж/сут,

где 17430,48 – суточный расход дистиллированной воды, кг; 2258,4 – скрытая теплота парообразования, КДж; 4,19 – теплоемкость воды.

С учетом потерь, которые составляют 10%, получаем расход тепла: 39876235,81 * 1,1 – 43863859,39 КДж/сут

Расчет склада готовой продукции

Расчет с учетом 9 дней запаса готовой продукции:

20000* 9= 180000кг

Количество кип 180000 /180 = 1000 / 5 рядов = 200 кип

Площадь склада готовой продукции:

200 кип * 0,97 * 0,735 = 142,6 м² * 2 = 285,2 м²,

где 0,97 и 0,735 – коэффициенты для склада готовой продукции.


3.4 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов – одна из наиболее важных и актуальных проблем современности, от правильного решения которой будет зависить будущее человечества.

Очистка газо-воздушных выбросов

В воздушную среду в производстве полиэфирных волокон возможно попадание ацетальдегида, паров замасливателя и динила.

Ацетальдегид образуется в результате деструкции ПЭТФ при формовании. Для предотвращения попадания паров ацетальдегида и других продуктов разложения полимера в помещении цеха на формовочных машинах предусмотрен местный отсос газо-воздушной смеси от фильеры. Отчистка воздуха от ацетальдегида осуществляется в скрубберах. От паров замасливателя воздух очищается на гидрофильтрах[19].

Очистка сточных вод

Замасливатель является основным компонентом сточных вод. Сточные воды подвергаются механической ,биохимической и биологической очистке на очистных сооружениях.

Допустимая величина сбрасываемых веществ до 25 кг/сут. В производстве полиэфирного жгута отходы и потери составляют 10%. Часть из них безвозвратные потери ,остальные возвратные ,они поступают на переработку и регенерацию.
4. Автоматика

Полиэфирные волокна в настоящее время по объемам производства потребления занимают доминирующее положение среди химических волокон. Высокое качество изделий массового спроса из полиэфирных текстурированных нитей и смесовых пряж с натуральными волокнами, а также изделий технического назначения обеспечили этим изделиям большой рынок сбыта. Наряду с этим производство полиэфирных волокон и нитей характеризуется высоким уровнем технологии и технического оснащения, что благоприятно сказывается на технико-экономических показателях выпускаемой продукции. Все это создает объективные предпосылки для высоких темпов роста производства полиэфирных волокон и на перспективу.

Производственный процесс формования полиэфирных волокон из расплава в последние годы претерпел существенные изменения. Это вызвано совершенствованием технологии получения текстурированных нитей, необходимостью переработки высокомолекулярного полимера для технических нитей, современными тенденциями повышения мощности оборудования для формования и обеспечением высокого качества полиэфирных нитей.

Реализация сформулированных выше технологических и технико-экономических особенностей привела к созданию принципиально новой технологии формования нитей из расплава полимера и появлению новых инженерных решений по аппаратурному оформлению процесса.

Машины для формования полиэфирных текстильных и технических нитей
оснащены высокопроизводительными экструдерными устройствами,

обеспечивающими минимальную продолжительность пребывания расплава в аппаратах при высоких температурах и переработку высоковязкого расплава полиэтилентерефталата[25].

Используются три способа подачи ПЭТФ к фильерному комплекту:

1) готовый полимер подается по расплавопроводу из аппаратов непрерывной полимеризации к прядильным местам дозирующими насосиками;

2) полимер в виде крошки подается в плавильную головку, и далее дозирующими насосиками расплав распределяется на двухстороннюю прядильную машину;

3) полимерная крошка подается и питатель экструдера (система экструдер –расплавопровод – дозирующие насосики – прядильные места).

Такие способы обеспечивают: малое содержание в расплаве низкомолекулярных соединений, высокую плавильную производительность, переработку полиэфира с большой молекулярной массой. Основные недостатки: низкая дозирующая способность и нестабильность давления на выходе экструдера. Схема формования ПЭ волокна с использованием экструдера в качестве плавильного устройства показана на рисунке 11.

При плавлении гранулята, одной из основных проблем является регулирование его подачи в экструдер. Контроль дозирования и расхода воды, пара, реактивов, полимеров и других материалов необходим как для стабилизации параметров технологического процесса, так и для непрерывного учета управлением производства. Контроль технологических параметров, которые в текстильных производствах преимущественно являются неэлектрическими величинами, осуществляются соответствующими датчиками – измерительными преобразователями, включающими в себя чувствительный элемент и все остальные элементы, необходимые для преобразования физической величины в электрическую или пневматическую [23].


Рисунок 11 – Схема экструдерной формовочной системы: 1- экструдер; 2- напорный насос; 3- фильтр; 4- расплавопровод; 5- дозирующий насос; 6- фильерный комплект, 7- приемная машина.

Расходомеры переменного перепада давления

Предназначены для измерения расхода однофазных сред (пара, жидкостей). Они состоят из сужающего устройства (нормальной диафрагмы или сопла), создающего перепад давления в трубопроводе и дифференциального манометра, измеряющего этот перепад в функции расхода. Преимуществами расходомеров-дифманометров являются универсальность и простота обслуживания, основными недостатками — малый диапазон измерений (от 3 : 1 до 5 : 1) и влияние физических свойств измеряемой среды на погрешности измерения, которые составляют ± 2—3%.

Расходомеры постоянного перепада давления (ротаметры) предназначены для измерения расхода жидкостей. Основным элементом ротаметров является поплавок или поршень 1 (рисунок 12, а), помещенный в конический и расширяющийся кверху участок трубопровода 2, Под действием динамического давления потока поплавок перемещается и площадь проходного сечения изменяется так, что перепад по обе стороны поплавка остается постоянным. К преимуществам ротаметров относятся возможность измерения малых расходов и большой диапазон измерений (10 ; 1 и более) при погрешности ± 1.5—2%, а к недостаткам — зависимость показаний от свойств измеряемой среды. Дистанционная передача показаний ротаметров возможна с помощью дополнительного преобразователя положения поплавка.

Тахометрические расходомеры основаны на измерении частоты вращения турбины, крыльчатки и подобных тел, установленных в трубопроводе, в функции объемного расхода жидкости или газа. Такие расходомеры характеризуются высокой точностью (приведенная погрешность 0,5—1%), широким диапазоном измерений (10 : 1 и более) и малой постоянной времени в переходных режим мах (1—50 мс). К этой же группе средств контроля относятся скоростные, объемные и весовые счетчики, имеющие аналогичный принцип действия. Особенностью счетчиков является то, что они не позволяют регистрировать мгновенное значение расхода. Для измерения расхода нитей или ткани используют счетчики с мерильными роликами, контактирующими с движущимся материалом.

Насосы-дозаторы предназначены для дозированной подачи жидких сред. Конструктивно поршневой насос-дозатор представляет собой корпус 1 (рисунок 12, б), в котором расположены поршень 2, приводимый в движение от электродвигателя через редуктор, и система впускного — выпускного клапана 3. Подачу дозатора можно изменять числом ходов поршня 2 в единицу времени, т. Е. изменением частоты вращения электродвигателя или изменением хода поршня при постоянстве числа его ходов. В некоторых конструкциях вместо поршня установлена гибкая мембрана, что обеспечивает большую герметизацию насоса.

Насосы-дозаторы имеют широкий диапазон дозировки (от 16 до 2500 л/ч) при давлении нагнетания 1—40 Мпа. Класс точности дозировки 2,5.

Весовые транспортеры предназначены для равномерной подачи гранулята полимера, волокна путем его взвешивания в отделах подготовки к дальнейшим операциям. Конструктивно весовой транспортер (рисунок 12, в) выполнен в виде секции непрерывно движущейся ленты 1, смонтированной на раме 2 с направляющими 3. Рама 2 закреплена на опоре 4 по принципу уравновешенного рычага. Гранулят 5 подается с помощью питателя 6 из бункера 7. При изменении массы гранулята 5 на ленте 1 транспортера правое плечо рамы перемещается, что приводит к изменению эффективного сечения между бункером 7 и лентой 2 в зоне подачи волокна питателем 6 и, следовательно, к изменению величины подачи волокна на ленту транспортера. В некоторых вариантах отклонение рамы 2 при изменении подачи гранулята фиксируется преобразователем положения (потенциометр, индуктивный и т. П.), который подключен на вход блока управления частотой вращения питателя 6.

Рисунок 12 – Преобразователи подачи:

а – постоянного перепада давления; б – насос – дозатор; в – весовой транспортер.

В нашем случае подача гранулята полимера в бункер экструдера осуществляется при помощи сжатого воздуха (пневмотранспорта). Для данной технологической схемы целесообразно использование фотоэлектрических датчиков или радиоизотопных датчиков (Рисунок 13). Принцип работы основан на измерении величины светового потока поглощаемого приемником излучения испускаемого источником излучения[24].



Рисунок 13 – Радиоизотопный фотодатчик.

Радиоизотопные фотодатчики

Предназначены для контроля уровня жидких, сыпучих и других сред. Принцип их действия основан на изменении интенсивности потока радиоактивного излучения при прохождении его через контролируемую среду. Основными элементами радиоизотопных датчиков являются источник и приемник излучения. При контроле уровня в емкостях с металлическими стенками применяют источники гамма-излучения, а для емкостей с неметаллическими и тонкими стенками – источники бета-излучения. Приемниками радиоактивного излучения чаще всего являются счетчики Гейгера – Мюллера или кристаллические детекторы, подключенные на вход регистрирующей или регулирующей аппаратуры. Применение радиоизотопных уровнемеров целесообразно в тех случаях, когда другие методы измерения уровня непригодны (агрессивные или ядовитые вещества, высокие температуры и т. Д.). Их монтаж и эксплуатация требуют строгого соблюдения правил техники безопасности. Зона нечувствительности радиоактивных уровнемеров составляет 5—10 мм [29].

Фотоэлектрические датчики уровня. Аналогично радиоизотопным уровнемерам содержат источник видимого или инфракрасного излучения и приемник излучения. В качестве источников излучения применяют лампы накаливания, лазеры, светодиоды, а приемниками излучения служат фоторезисгоры, фотодиоды, фототриоды и другие фотоэлементы, снабженные оптической фокусирующей системой. Такие датчики применяют для контроля уровня жидких, сыпучих сред и текстильных материалов [23].

Основным недостатком фотоэлектрических датчиков является возможность запыления и загрязнения оптической системы излучателя и приемника, что снижает качество и надежность контроля.

Применительно к нашей схеме достаточно установки фотоэлектрического датчика.

Устройство для измерения (дозирования) подачи гранулята (Рисунок 14), в котором реализуется фотоэлектрический метод измерения, содержит размещенные противоположно друг другу в стенках пневмопровода ПП инфракрасные светодиоды СД и фотодиоды ФД, число которых зависит от размеров контролируемого сечения пневмопровода. С целью уменьшения оптических и электрических помех включение соответствующей пары светодиод СД – фотодиод ФД осуществляется коммутаторами К1 и К2 управляемыми сигналами импульсного генератора ИГ, к выходу которого также подключен импульсный усилитель тока ИУТ. Импульсное питание светодиодов СД с частотой 1-4 кГц позволяет получить требуемую мощность их излучения в импульсе и достаточную частоту переключения, что обеспечивает необходимую плотность «бегущего» потока инфракрасного излучения в контролируемом сечении пневмопровода. Воспринимаемый фотодиодами поток F с учетом коэффициента µ поглощения гранулятом с массой М потока Fo светодиодов будет определяться соотношением F = F₀ е

Отсюда мгновенное значение массы гранулята Мi в контролируемом сечении пневмопровода за время одного импульса излучения.

С выхода коммутатора К2 сигнал от соответствующего фотодиода усиливается усилием УС и подается на вход низкочастотного фильтра, формирующего на своем выходе за счет соответствующей постоянной времени аналоговый сигнал, пропорциональный уровню импульсных сигналов т.е. мгновенному значению расхода гранулята. Для корректировки результатов измерений расхода гранулята по скорости его транспортировки в пневмопроводе с датчика скорости потока в частотный преобразователь ЧП вводится сигнал коррекции Uкорр, изменяющий его коэффициент преобразования. С учетом коэффициента пересчета счетчика на цифровом индикаторе высвечивается значение дозировки гранулята непосредственно в единицах массы [30].

В данном процессе имеется технологическое оборудование, которое может нарушить параметры микроклимата за счет тепловыделения - экструдер, формовочные машины. Поэтому для обеспечения благоприятного климата на рабочих местах осуществляются следующие меры:

-обеспечивается нормируемый объем производственных помещений (не менее 15м³ на одного работающего);

-производство снабжено эффективной, рационально оборудованной вентиляцией осуществляется термоизоляция и экранирование нагретых поверхностей экструдера и формовочных машин, чтобы наружная температура нагретых

поверхностей не превышала 40-45°С;

-дистанционное управления технологическими процессами, сопровождаю­щихся значительными выделениями тепла - процессом плавления и формования; -герметизация формовочных машин. Источников избыточного влаговыделения нет, т.к. волокно формуется из расплава и после направляется на упаковку.

Выделение вредных веществ и пыли в воздух рабочей зоны

В данном производстве возможно выделение таких вредных веществ как ацетальдегид, ТФК, ДМТ, ЭГ, АТМФ.

В цехе помимо образования бытовой пыли возможно образование пыли ПЭТФ, поэтому предприятие должно быть оборудовано приточной системой вентиляции.

Для загрязненного воздуха применяются фильтры, местными отсосами от свечевого фильтра удаляется 1000 м³/ч воздуха с содержанием 80 г аэрозоля полиэфира. Также для удаления загрязненного воздуха имеется механическая общеобменная система вентиляции с отсосом воздуха из верхней зоны. Приток воздуха в рабочую зону производится через воздухораспределительные насадки.

В таблице 12 приведены основные вещества выделяющиеся при производстве

Таблица 12 – Токсикологическая характеристика веществ

Наименование вещества и хим. Формула	Агрегатное состояние	Характер воздействия на организм человека	пдк, млг/м3	Класс опасности ГОСТ 12.1.005-88
Ацетальдегид С2Н40	Летучая жидкость с сильным запахом ММ-44.053	Вызывает раздражение дыхательных путей и удушье	5	3
Аминотриметиленфосфорная кислота ТУ 24 39-347-05763441-2001	Бесцветный криссталический порошок	Малотоксичное вещество. При попадании на кожу и слизистые вызывает раздражение	0,03	3
ТФК С6Н4(СООН)2	Кристаллический порошок ММ-166.13	Не дает запаха при 150 млг/л и не изменяет вкуса при 75 млг/л	0.1	1
ДМТ С6Н4(СООСН3)2	Белый порошок с характерным запахом ММ=194.12	Для человека малотоксичен, пороговая концентрация 40 млг/л	0.1	2
ЭГ	Бесцветная сиропообразная жидкость ММ=62.07	Пороговая концентрация по запаху-1320 млг/л, ло привкусу- 450 млг/л. Токсичен для человека. Влияет на ЦНС и почки	5	3
| Битовая пыль			4	3

5.3
Освещение производственных помещений

Одним из важных факторов повышения безопасности труда является освещение рабочих мест. Правильно спроектированная и установленная система освещения способствует pocту производительности труда, сокращению травматизма и повышению качества продукции.

При норме освещенности на рабочих поверхностях в производственных помещениях по СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» (разряд зрительной работы 4 а, контраст объекта различения с фоном малый, характеристика фона светлый) при комбинированном освещении освещенность от 400 до 200 лк [28].

В производстве огнезащитного полиэфирного волокна предусмотрено комбинированное освещение: естественное (является боковым, и осуществляется через оконные проемы в наружных стенах), искусственное (люминесцентные лампы) и совмещенное или смешаное. Для освещения предусмотрены нормы, которые представлены в таблице 13.

Таблица 13- Нормы освещения
Наименование	Рабочая	Плоскость, в	Разряд и	Освещенно	Характеристика
помещений,	поверхно	которой	подразряд	сть при 1	качества освещения
оборудования	сть	нормируется освещенность	зрительно й работы	общем освещении, лк
					Коэф-т пульсации	Показа тель
					освещеннос	ослепи
					ти(кп)%	тельное ти
Отделение	0.8 м от	Горизонталь	4а	150/200	20	60
формования	пола	ная
волокна

Также в помещениях формовочного цеха предусмотрено аварийное освещение, которое предназначено аварийное освещение, которое предназначено для освещения производственных площадей при отключении рабочего освещения. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей при аварийном режиме должна составлять не менее 2 лк внутри здания и не менее 1 лк на открытых площадках.

5.4 Шум

Одним из неблагоприятных факторов внешней среды в цехах является шум, который возникает при работе машин. Он вредно отражается на здоровье рабочих, приводит к профессиональным заболеваниям и может быть причиной производственного травматизма.

На данном предприятии источниками шума могут служить: сушилка, разгрузочный шнек, электродвигатели. Важным средством профилактики вредного действия шума является соблюдение гигиенических нормативов ГОСТ 12.1.003-83. Допустимый уровень шума, а также уровень шума от шнековой установки и установки сушки приведен в таблице 14.

Таблица 14- Предельно допустимый уровень шума на рабочем месте
Постоянные рабочие места	Уровни звукового давления, среднегеометрическими частотами в Гц	дБ окт.	полосах
	63 125 250 500 1000 2000	4000	8000
ГОСТ 12.1.003-83	95 87 82 76 75 73	71	96
Экструдер	79 78 79 82 85 82	75	69
Установка сушки	87.5 87.5 91 91.5 92.5 93	90.5	90

Для снижения воздействия шума на предприятии применяются звукоизоляция, звукопоглощение. Также работник, находящийся в цехе, должен применять индивидуальные средства защиты: наушники, беруши, вкладыши. Эти меры защиты позволяют снизить травматизм и увеличить производительность труда [29].

5.5Вибрация

Вибрация при производстве огнезащитного полиэфирного волокна возможна при загрузке гранулу смешении партий, при работе насосов, а также при работе сушилки, разгрузочного шнека, электродвигателей.

Местная и общая вибрация действуют на организм по разному, поэтому пре­дельно допустимые уровни местной вибрации устанавливают по СниП 2.2.4/2.1.8.556-96, а общей-по ГОСТ 12.1.012-99 [30].

В качестве защиты от вибрации применяют виброизоляцию (амортизаторы).

5.6 Безопасность производственной деятельности

Электробезопасность

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного воздействия электрического тока.

Оборудование на производстве питается от сети электрического тока. Допустимое напряжение в сети для переменного тока при воздействии на человека в течение 1 сек соответственно равны 20В и 40В, а значение электрического тока не должны превышать 6мА и 15мА соответственно. Причиной пожаров и взрывов может на предприятии может стать статическое электричество, которое образуется в результате сложных процессов. Интенсивная электризация наблюдается при пневмотранспорте сыпучих материалов, дроблении, перемешивании. При разработке мер по защите от статического электричества основным нормативным документом является ГОСТ 12.1.018-96 «Пожаровзрывобезопасносгь статического электричества. Общие требования» [31].

По опасности поражения электрическим током данное производство относится ко 2 группе - помещение с повышенной опасностью.

Для обеспечения электробезопасности персонала в производственных условиях применяют защитное заземление, зануление, автоматическое отключение, блокировки и предохранительные устройства. В качестве естественных заземлений используют фундамент здания. Также для снижения поражения электрическим током используют защитную обувь и специальные защитные ограждения.

Контроль требований электробезопасности осуществляется по ГОСТ 12.1038-01.

Рассчитать заземление на фундамент здания при условии:

1. Верхний слой грунта – суглинок

2. Нижний слой грунта – глина

3. Толщина верхнего слоя грунта L1 – 4 м.

Сопротивление фундамента рассчитывается по формуле
R_ф=0,5ρ_э/S^0,5 Ом
Удельное эквивалентное сопротивление земли определяется по формуле

ρ_э= ρ₁·(1-е^(-αh1/))+ ρ₂·(1-е^{(- β /h1)})

ρ_{1 =} 100 Ом*м

ρ₂ = 60 Ом*м

α = 3,6

β = 0,1

S = 170*90 = 15300

R_ф=0,5 * 68,27/ 15300^0,5 = 0,28 Ом

R_д = 4 Ом

R_ф < R_д

Вывод : R_ф < R_д Следовательно, данный вид заземления на фундамент здания удовлетворяет ПУЭ.

Задача 2.

Провести расчет группового заземления при условии:

1. 
   Длина одного электрода L= 2,2 м
   
2. 
   Электроды размещены по контуру.
   
3. 
   Глубина от поверхности земли до верха вертикального стержня – 0,6 м
   
4. 
   В качестве одиночных заземлителей используется – круглые стержни , d= 5 см.
   
5. 
   Ширина соеднительной полосы – 10 см
   
6. 
   Предприятие находится в Московском регионе
   
7. 
   В качестве грунта принять грунт первого слоя из задачи №1 суглинок.
   

1) R_тр = (0,366·ρ_расч/L)·[lg(2·L/d)+0,5·L·lg((4·t+L)/( 4·t-L))] ≤ R_доп

ρ_pасч=Ψ_г·ρ_изм

Ψ_г = 1,6 … 1,8

ρ_изм = 100 Ом*м

ρ_pасч = 1,7 * 100 = 170 Ом*м

t = L / 2 + h

t = 2,2 / 2 + 0,6 = 1,7 м

R_тр1 = (0,366·170/2,2)·[lg(2·2,2/0,05)+0,5·2,2·lg((4·1,7+2,2)/( 4·1,7-2,2))] = 55,04 Ом

2) n = R_тр1 / R_доп

n = 55,04 / 4 = 13,76 = 14 шт.

3) n₁=n/η_т

a= k^. L_a = k* l_b

a = 2 *2,2 = 4,4 = 5 м

а / L = 5 / 2,2 = 2,3

η_т = 0,65

n₁ = 14/ 0,65 = 21,54 = 22

4) R_тр= R_тр1/n₁η_ту

R_тр = 55,04/ 22 * 0,65 = 3,85 Ом

5) Ln = 1,05 * а * (n₁ – 1 )

Ln = 1,05 * 5 * ( 22 -1 ) = 110,3 м

6) R_n.c.1=(0,366·ρ_расч/L_п) · lg(2·L_п²/b·h)

ρ_pасч=Ψ_г·ρ_изм

Ψ_г = 3,5 … 4,5

ρ_изм = 100 Ом*м

ρ_pасч = 100 * 4 = 400 Ом*м

R_n.c.1=(0,366·400/110,3₎ · lg(2·110,3²/0,1·0,6) = 7,44 Ом

R_п.c= R_п.c.1/ η_п.с

R_п.c = 7,44 / 0,30 = 24,8 Ом

8) R_общ=1/(1/ R_тр+1/ R_п.с.)

R_общ = 1 / (1/ 3,85 + 1 / 24,8 ) = 3,33 Ом

R_доп = 4 Ом

R_общ < R_доп

Вывод: R_общ < R_доп следовательно, данное размещение электродов удовлетворяет ПУЭ.

Задача 3.

Провести расчет группового заземления графоаналитическим методом ( при расчете y₂ в место h поставить толщину соединительной полосы равной 5 мм)

y₁=[3·a·R_тр1·R_з·η_п·(n-1)]/[ρ·(R_тр1-η_т·R_з·n)]

y2=lg(2·[1,05·a·(n-1)]²)/b·h

N	10	15	20	25	30	35
nт	0,68	0,65	0,63	0,59	0,60	0,61
ηт	0,40	0,36	0,32	0,31	0,30	0,29
y1	2,79	6,53	26,79	38,02	-10,31	-6,49
y2	7,04	7,39	7,64	7,84	7,99	8,13

n_p = 22

n₁ = 22

Ln = 1,05 * 5 (22-1) = 110,3 м

Rn =7,44

R_общ= 1/(η_п/R_п + η_т·n_р/R_тр1)

R_общ = 3,39 Ом

Вывод : В результате расчета графоаналитическим методом группового заземления было определенно n_p = 22 n_p = n₁ , Rобщ = 3,39 , R_общ < R_{доп ,} а так же погрешность двух методов составила 2%.

Пожарная безопасность

Вопрос обеспечения пожарной безопасности зданий имеет первостепенное государственное значение. Исходя из норм технологического проектирования НПБ 105-2003 «Производственные здания», в соответствии со свойствами и количеством горючих веществ применяющихся в работе, данное производство относится к категории В, т.к. в производстве используются горючие, но не взрывоопасные вещества (согласно ГОСТ 19.433-96 «Грузы опасные. Классификация и маркировка»). К таким веществам относят: ПЭТФ, пыль. Помимо пожароопасных веществ, используемых в производстве, возгорание возможно при коротком замыкании и несоблюдении техники безопасности.

Таблица 15 – Показатели по пожароопасности продуктов деструкции ПЭТФ

Наименование продукта	Температура, С
	вспышки	самовоспламенения
ПЭТФ грунулят	325-340	более 400
Формальдегид	-	430
Ацетальдегид	-	185
Окись углерода	-	610

Организационно- экономический раздел выпускной квалификационной работы выполнен по данным технологического раздела. Технико-экономическая оценка выключает величины балансовой и чистой прибыли, получаемой при условии выпуска полиэфирного волокна мощностью 20 т/сут или 7000 т/год.

6.1 Производственная программа выпуска продукции

Годовой выпуск продукции вычисляется по формуле:

В = 20*365*0,959 = 7000 т/год

где 20 – производительность оборудования за сутки, тонн ; 365 – дней в году ; -0,959 – коэффициент работающего оборудования.

6.2 Расчет коэффициента работающего оборудования

Производится по формуле :

K_ро = 1 – а% /100% ,

Где а – величина простоев по технологическим причинам .

К_ро = 1 – 4,1 / 100 = 0,959

6.3 Балансовая стоимость технологического оборудования и амортизационных отчислений

Балансовая стоимость оборудования – это стоимость оборудования с учетом их доставки и монтажа, т.е. балансовая стоимость оборудования на 20-30 % выше машин по оптовым ценам ( принимаем на 20 % выше стоимости всех машин)

Балансовая стоимость прочего технологического оборудования и транспортных средств рассчитываем в процентах к балансовой стоимости оборудования

Таблица 16 – Балансовая стоимость оборудования и амортизационных отчислений

N	Наименование оборудования	Число машин	Сто-сть оборудования за единицу т.руб	Сто-сть всего оборудования т.руб	Монтажные работы	Балансовая сто-сть работ т.руб	Норма амортизационных отчислений,%	Амортизационные отчисления, т.руб
Основное технологическое оборудования
1	экструдер	1	14000	14000	2800	16800	12,2	2049,6
1.2	Сушильная установка	1	7000	7000	1400	8400	6,7	562,8
1.3	Формовочная машина	1	16800	16800	3360	20160	6,7	1370,7
1.4	Штапельный агрегат	1	21000	21000	4200	25200	6,7	1688,4
	Всего по п.1	4	-	58800	11760	70560	-	5671,5
	Прочее технологическое обор. (20%)	-	-	11760	2352	14112	9	1270,1
	Итог по п.1	-	-	70560	14112	84672	-	6941,6
Вспомогательное оборудование и транспортные средства
2.1	Объекты подсобного и обслуживающего назначения (10%)	-	-	7056	1411,2	8467,2	10	846,7
2.2	Объекты энергетического характера (4%)	-	-	2822,4	564,5	3386,9	10	338,7
2.3	Объекты транспортного хозяйства (3%)	-	-	2116,8	423,4	2540,2	10	254
2.4	Наружные сети, сооружения водоснабжения (5%)	-	-	3528	705,6	4233,6	10	423,4
2.5	Прочие затраты (2%)	-	-	1411,2	282,2	1693,4	10	169,3
	Всего по п.1-2			87494,4	17498,9	104993,3	-	8973,7
Непредвиденные расходы
3.1	Непредвиденные расходы(6%)	-	-	5249,6	1050,1	6299,7	10	630,3
	Всего по п.1-3	-	-	92744,0	18549,0	111293,0	-	9604,0

6.4 Потребность в сырье и основных материалах

Расчет в таблице произведены исходя из условий исходных данных и расчета выпуска продукции по производственной программе.

Таблица 17 – Расчет потребности в материальных затратах

N	Статья затрат	Удельная норма расхода, кг/кг	Цена за единицу продукции,руб	Стоимость, руб/кг	Сумма, тыс.руб
1.Основное сырье и основные материалы
1.1	Гранулят ПЭТФ, кг	0,79	51	40,29	282030
1.2	Замасливатель, кг	0,014	70,6	0,99	6930
1.3	Цинк уксуснокислый, кг	0,046	150	6,9	48300
1.4	Замедлитель горения, кг		110
	Итого по п.1	-	-	50,71	354970
2. Вспомогательные материалы
	Вспомогательные материалы(10% от итого)	-	-	5,1	35700
Энергия на технологические цели
3.1	Электроэнергия, кВт/ч	5,4	2,3	12,42	86940
3.2	Вода дистиллированная ,м3	0,001	3,0	0,003	21
3.3	Вода умягченная, м	0,026	3,2	0,083	581
	Итого по п.3	-	-	12,51	87542
4	Энергия на общие и хозяйственные цели, руб	-	-	2	14000
5	Транспортно-заготовительные расходы	-	-	2,43	17010
	Всего п.1-5	-	-	60,33	422282

6.5 Численность работающих и их фонд заработной платы

Расчет численности промышленно-производственного персонала и фонда заработной платы прямым способом применительно к статьям затрат себестоимости продукции.

Численность промышленно-производственного персонала (ППП) составляет 198 чел, в том числе по категориям:

- основные производственные рабочие 66;

- вспомогательные рабочие 99;

- руководители и специалисты 33.

Таблица 18 – Расчет численности промышленно-производственного персонала и фонда заработной платы прямым способом применительно к статьям затрат себестоимости продукции

N	Статья расходов	Численность чел. / среднемесячная зар/ плата тыс.руб			Фонд заработной платы
		Основные	Вспомогательные	ИТР,служащие,МОП и охрана	Всего тыс.руб	На ед.продукции,руб/кг
1	Основная и дополнительная зар/плата осн. Произв.раб	66/15	-	-	11880	1,70
2	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования и транспортных средств	-	35/12	12/20	7920	1,13
3	Цеховые расходы		25/12	12/20	6480	0,93
4	Общезаводские расходы		20/12	5/20	4080	0,58
5	Прочие производственные расходы		9/12	4/20	2256	0,32
	Итого	66	99	33	32616	4,66

6.6 Расчет полной себестоимости продукции

Показатель себестоимости продукции- один из важнейших в плане предприятия, так как является обобщающим качественным показателем, отражающим все стороны его деятельности.

Таблица 19 – Полная себестоимость продукции

N	Статья затрат	Проектируемый вариант
		Руб/кг	тыс.руб.
1	Сырье и основные материалы	50,71	354970
2	Вспомогательные материалы	5,1	35700
3	Энергия всех видов	12,51	87542
4	Основная и доп. Зар/плата основных произв. рабочих	1,70	11880
5	Отчисления на соц. Страхование и обеспечение	0,51	3564
6	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования и транспортных средств, в т.ч. амортизация	4,60	32229,9
7	Расходы на подготовку и освоение производства	0,41	2881,1
8	Цеховые расходы	3,75	26283,3
9	Общезаводские расходы	2,87	20082,3
10	Прочие производственные расходы	4,59	32127,4
11	Внепроизводственные расходы	0,2	1400
12	Полная себестоимость продукции	86,95	608650,0

Статья затрат 6 – расходы на содержание и эксплуатацию оборудования и транспортных средств.

6.1 Амортизационные отчисления на оборудования и транспортные расходы:

9603,7 тыс.руб

6.2 Затраты на ремонт и эксплуатацию оборудования и транспортных средств:

9603,7*0,85=8163 тыс.руб

6.3 Заработная плата вспомогательных рабочих, обслуживающих оборудования, транспортные средства цеха и осуществляющих их ремонт с учетом отчислений на социальное страхование и обеспечение 30%.

7920*1,3= 10296 тыс.руб

6.4 Охрана труда принимает 20% от 6.3

10296*0,2=2059,2 тыс.руб.

6.5 Прочие неучтенные расходы. Принимаем около 7% от суммы п.6.1-6.4, что 2108,5 тыс.руб.

Всего по статье 6: 32229,9 тыс.руб или 4,60 руб/кг.

Статья затрат 7- Расходы на подготовку и освоение производства. Приняты условно на уровне 30% от суммы амортизационных отчислений технологического оборудования и прочих основных средств, что составит

9603,7*0,3= 2881,1 тыс.руб или 0,41 руб/кг.

Статья затрат 8- Цеховые расходы.

8.1 Амортизация зданий и сооружений

110000*0,97*0,017= 1813,9 тыс.руб.,

где 0,97- коэффициент, учитывающий стоимость реализации временных зданий и сооружений; 0,017 – коэффициент учитывающий норму амортизационных отчислений и сооружений 1,7%.

8.2 Ремонт и эксплуатация зданий и сооружений. Составляют 80% от амортизационных отчислений.

1813,9*0,8 = 1451,1 тыс.руб.

8.3 Расходы на освещение, отопление, вентиляцию и увлажнение.

14000*0,8= 11200 тыс.руб.,

где 0,8 – коэффициент, учитывающий долю расхода электроэнергии на освещение, вентиляцию и увлажнение.

8.4 Заработная плата с учетом отчислений на соц. Страхование, обеспечение 30%.

6480*1,3= 8424 тыс.руб.

8.5 Охрана труда. Принемаем 20% от статьи 8.4

8424*0,2= 1684,8 тыс.руб.

8.6 Прочие неучтенные расходы 1719,5 тыс.руб.

Итог по статье 8: 26283,3 или 3,75 руб/кг.

Статья затрат 9 – Общезаводские расходы.

9.1 Амортизация

9603,7 тыс.руб.

9.2 Освещение, отопление и вентиляция

14000*0,2 = 2800 тыс.руб.,

где 0,2 – коэффициент, учитывающий долю расхода электроэнергии на освещение, вентиляцию и отопление.

9.3 Зарплата работников с учетом отчислений на соц. Страхование, обеспечение 30%.

4080*1,3 = 5304 тыс.руб.

9.4 Командировочные расходы, почтовотелеграфные сборы.

5304*0,2 = 1060,8 тыс.руб.

9.5Прочие неученые расходы

1313,8 тыс.руб.

Итого по статье 9: 20082,3 тыс.руб. или 2,87 руб/кг.

Статья затрат 10 – Прочие производственные расходы.

10.1 Зарплата персонала с учетом отчислений на соц. Страхование, обеспечение 30%.

2256*1,3 = 2932,8 тыс.руб.

10.2 Охрана труда

2932,8*0,2 = 586,6 тыс.руб

10.3 Промывка и очистка водоема может достигать 26500 тыс.руб.

10.4 Прочие непредвиденные расходы составляют 2108,0 тыс.руб.

Итог по статье 10: 32127,4 тыс.руб. или 4,59 руб/кг.

Статья затрат 11 – Внепроизводственные расходы.

Внепроизводственные расходы принимаем в размере 1400 тыс.руб. или 0,2 руб/кг.

6.7 Расчет оборотного капитала

Одним из основных элементов финансового планирования на предприятии является определение потребности в оборотных средствах. Расчет оборотного капитала в таблице.

Таблица 20 – Расчет оборотного капитала

N	Нормируемые оборотные средства	Потребность(расход) за год, тыс.руб.	Однодневный расход	Норма запаса,дни	Норматив средств,тыс.руб
1	Сырье и основные материалы	354970	972,5	5	4862,5
	Вспомогательные материалы	35700	97,8	14	1369,2
	Энергия всех видов	87542	239,8	10	2398
	Зар/плата с учетом отчислений на соц.страхование, обеспечение и включая ЕСН	42400,8	116,2	30	3485
	Прочие затраты(тара,упаковка) 5%	-	-	-	2173,3
	Итого	-	-	-	46900

6.8 Расчет технико-экономических показателей

Технико – экономические показатели (ТЭП) вычисляются для оценки, анализа состояния и возможности производства. ТЭП определяют как для действующего производства, так и применяется к нововведениям. Расчет и анализ основных ТЭП позволяет выявить экономическую целесообразные направления развития предприятия. Оценку ТЭП осуществляют на всех стадиях подготовки инновационного, инвестиционного или предпринимательского проекта:

- экспертиза;

- предварительная оценка;

- обоснование технического задания;

- технико-экономический расчет;

- технико-экономического обоснования;

- и экономический раздел к техническому проекту.

Таблица 21 – Основные технико-экономические и финансовые показатели производства огнезащитного полиэфирного волокна годовой мощность 7000т

Наименование показателя	Единицы измерения	Значение
1.Выпуск продукции за год	тонн	7000
2.Товарная продукция	млн.руб	786,52
3.Численность ППП основные рабочие вспомогательные рабочие руководители и специалисты	чел чел чел чел	198 66 99 33
4.Производельность труда ППП	тонн/чел. в год	35,35
5.Трудоемкость	чел*час/тонн	54,3
6. Себестоимость готовой продукции единицы продукции товарной продукции	руб/кг тыс.руб	86,95 608,65
7. Цена готовой продукции без НДС с НДС (18%)	руб/кг руб/кг	112,36 132,59
8. Налоги из прибыль	тыс.руб	42369,6
9.Прибыль: полная чистая	млн.руб. млн.руб.	177,87 135,71
10. Рентабельность продукции	%	29,2
11. Затраты на рубль ТП	руб/руб.	0,774
12.Инвестиционные средства (ИС) 12.1 нематериальные активы 12.2 капитальные вложения 12.3 оборотный капитал	млн.руб. млн.руб. млн.руб. млн.руб.	482,9 50 386 46,9
13. Рентабельность ИС	%	36,8
14. Срок окупаемости ИС за счет полной прибыли чистой прибыли,лет	лет лет	2,7 3,6

Инвестируемые средства – 482900 тыс.руб в том числе

Нематериальные активы – 50000 тыс.руб

Капитальные вложения – 386000 тыс.руб

Оборудование – 92744 тыс.руб

Монтажные работы – 18549 тыс.руб

Строительные работы – 25000 тыс.руб

Непредвиденные расходы – 24707 тыс.руб

Оборотный капитал – 46900 тыс.руб

Налог на имущество

Н_им = ОППФ * 0,022

ОППФ = Кв * 0,97,

где 0,022 – коэффициент, учитывающий ставку налога на имущество

Н_им = 386 млн.руб * 0,97 * 0,022 = 8,23 млн.руб

Н_п = (П – Ним) * 0,2 ,

где 0,2 – коэффициент, учитывающий ставку налога на прибыль

Нп = ( 177,87 – 42,16) * 0,2 = 33,93

Налоги из прибыли :

Н_пп = Нп + Ним = 33,93 + 8,23 = 42,16

Чистая прибыль:

П_ч = П – Н_пп = 177,87 – 42,16 = 135,71 млн.руб

Рентабельность продукции:

Р_пр = П / С *100% = 177,87 / 608,65 * 100% = 29,2%

Р_ис = П / ИС *100% = 177,87 / 482,9 * 100% = 36,8%

Срок окупаемости ИС за счет:

- полной прибыли

Т_{ок пп} = 482,9 / 177,87 = 2,7 лет

- чистой прибыли

Т_{ок ЧП} = 482,9 / 135,71 = 3,6
Из приведенных материалов расчетно-экономической записки и основных технико-экономических показателей, следует, что создание производства полиэфирного огнезащитного волокна может быть эффективно на уровне рентабельности продукции, составляющей 29,2%.

В рыночных условиях для промышленных предприятий не существует ограничений по уровню рентабельности продукции. Низкая рентабельность может быть оправдана в случае маленького выпуска не конкурентоспособного ассортимента вида продукции, пользующегося небольшим спросом. Ожидаемая себестоимость огнезащитного полиэфирного волокна по расчету составила 86,95 руб/кг , цена же составила 132,59 с НДС.

При общих ожидаемых инвестиционных средствах на создание данного производства порядка

482,9 млн.руб., срок окупаемости этих средств составит:

- за счет полной прибыли 2,7 лет

- за счет чистой прибыли 3,6 лет .


Выводы

1. Спроектировано производство полиэфирного волокна пониженной горючести. Рациональная технологическая схема процесса и применение современного оборудования обеспечивают получение высококачественной продукции.

2. Показана целесообразность применения АС АТМ в качестве замедлителя горения. Обработка полиэфирного волокна поверхностной обработкой с закрепление ЗГ с помощью термофиксации дало возможность использовать волокно в быту.

3. Показана схема получения полиэфирного волокна пониженной пожароопасности с помощью обработки его на ША-80Л, где производится нанесение на него ОГЗС.

4. Установленное оборудование отвечает всем требованиям по
обеспечению безопасности жизнедеятельности, что способствует
предотвращению возникновения чрезвычайных ситуаций.

5. Расчеты основных технико-экономических и финансовых показателей подтверждают, что создание производства полипропиленовой пленочной нити годовым объемом 7000 т может быть эффективно при уровне рентабельности продукции, составляющей 29,2%. Так как, полиэфирное волокна является конкурентоспособным продуктом, обладающим повышенным спросом у потребителя, то организация данного производства экономически целесообразна.

Список литературы :

1. 
   Генис А.В. Тенденции развития мирового и российского рынка полиэтилентерефталата // Пластические массы. 2009. №7. С. 8-13.
   
2. 
   Айзенштейн Э.М. Полиэфирное волокна продолжают уверенно лидировать в мировом балансе текстильного сырья // Химические волокна. 2009. №1. С. 5-10.
   
3. 
   Айзенштейн Э.М. Мировое производство и потребление полиэфирных волокон // Легпромбизнес.Директор. 2008. №10. С.10-16.
   

4. Отто Мауер Фосфорорганические антипирены // LANXESS 2009. № 4 (74). С. 10-16.

5. 
   К.Е. Перепелкин Характеристики горючести волокнообразующих полимеров, волокон и волокнистых материалов(текстиля) // Химические волокна. - 2009. - №3 С.25-34.
   
6. 
   Асеева Р.М., Заиков Г.Е, Горение полимерных материалов – М.: Наука, 1981. – 280с.
   
7. 
   А.Э. Полиэфирное волокно и нити с пониженной горючестью – потенциальное сырье для текстильных материалов технического назначения. // Технический текстиль. 2002. №4 С.10-13.
   
8. 
   Козинда З. Ю., Горбачева И. Н., Суворова Е. Г., Сухова Л. М. Методы получения текстильных материалов со специальными свойствами (антимикробными и огнезащитными)- М.: Легпромбытиздат.-1988.-С.60-110.
   
9. 
   Зубкова Н.С., Регулирование процессов термолиза и горения термопластичных волокнообразующих полимеров и создание материалов с пониженной горючестью: Дис...док. хим.наук. – М., 1998. – 280 с.
   
10. 
    Кодолов В.И., Замедлители горения полимерных материалов. – М.: Химия. – 1980. – 274 с.
    
11. 
    Мухамедгалиев Б.А. Новый полимерный антипирен на основе третичного фосфина.// Пластические массы.-2004.-№4.-С.41-42.
    
12. 
    Куликова Т.В. Совершенствование технологии модификации полиэфирных волокнистых материалов с целью снижения горючести и их применения в производстве спецодежды. Саратов. 2007. С.9-15. автореферат
    
13. 
    Зубкова Н.С. Полимерные материалы пониженной пожарной опасности. М.: МГТУ им. А.Н.Косыгина, 2004.-198с.
    
14. 
    Волынский А.Л., Микушев А.Е., Шитов Н.А., Бакеев Н.Ф.. Крейзинг полимеров в жидких средах – универсальный, непрерывный способ введения в полимерное волокно модифицирующих добавок// Хим.волокна .- 1995.-№5.-С. 11-14
    
15. 
    Бесшапошникова В.И. Развитие научных основ и разработка методов придания огнезащитных свойств материалам и изделиям легкой промышленности. Москва. 2006. С.18-23. автореферат.
    
16. 
    Штибаль В, Люккерт Х., Кемп У. Тенденции развития технологии формования синтетических волокон из расплава // Химические волокна. – 1994. – №4. – С.14-17.
    
17. 
    Люккерт Х. Метод обработки ( смешения ) расплава полиэфира // Химические волокна. – 1994. - №4. – С.17-21.
    
18. 
    Штибаль В., Люккерт Х. Способ матирования полиэфирных волокон в расплаве // Химические волокна. – 1994. - №5. – С.17-21.
    
19. 
    Ряузов А.Н. Технология производства химических волокон. – М.: Химия, 1980. – 448 с
    
20. 
    Зазулина З.А., Дружинина Т.В., Конкина А.А. Основы технологии химических волокон. – М.: Химия, 1985 – 304 с
    
21. 
    Юркевич В.В., Пакшвер А.Б. Технология производства химических волокон. – М.: Химия, 1987. – 304 с
    
22. 
    Ряузов А.Н., Груздев Р.А., Костров Ю.А., Сигал М.Б, Технология производства химических волокон. – М.: Химия, 1965. – 516 с
    
23. 
    Петелин Д.П., Козлов А.Б., Джелялов А.Р., Шахнин В.Н. Автоматизация технологических процессов текстильной промышленности. – М.: Легкая индустрия, 1980. – 320 с
    
24. 
    Петелин Д.П., Ромаш Э.М., Козлов А.Б., Джелялов А.Р., Бондарев С.А. Автоматизация производственных процессов процессов текстильной промышленности. – М.: Легпромбытиздат, 1992. кн. 1 – 125 с
    
25. 
    Петелин Д.П., Ромаш Э.М., Козлов А.Б., Джелялов А.Р., Бондарев С.А. Автоматизация производственных процессов процессов текстильной промышленности. – М.: Легпромбытиздат, 1992. кн. 3 – 104 с
    
26. 
    Белов С.В., Ильиницкая А.В., Козьяков А.Ф. и др. Безопасность жизнедеятельности – М.: Высшая школа, 1999. – 448
    
27. 
    Кочетков О.С. Текстильная виброакустика. – М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2003. – 190 с
    
28. 
    Кочетков О.С., Сажин Б.С. Производственная санитария. – М.: МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2005. – 384 с
    
29. 
    Сафоновский В.И. Охрана труда на текстильных предприятиях. – М.: Легпромбытиздат, 1987. – 184 с
    
30. 
    ГОСТ 12.1.005-02. ССБТ. Санитарно- гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Госстандарт, 2002.
    
31. 
    СниП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение в производственных помещениях при искусственном освещение. М.: Стройиздат, 1995.
    
32. 
    ГОСТ 12.1.003-99. ССБТ, Шум. Общие требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, - 1999.
    
33. 
    СниП 2.09.02-99. Взрывоопасность производства. –М.: Стройздат, -1999.
    
34. 
    Зернов Е.В., Евсюкова М.А. Организация, планирование и управление производством химических волокон и нитей. – М.: Химия, 1985. – 254 с
    
35. 
    Зотикова О.С. Методические указания к разработке курсовой работы по дисциплине «Организация и планирование производства». – М.-2009. – 49 с
    
36. 
    Бобков А.С., Роздин И.А. Инженерные расчеты по курсу «Охрана труда и промышленная экология». – Л.: Химия, 1991. – с 15-27
    
37. 
    http
    ://
    antipireni
    .
    ru дата обращения 20.03.2010г.