Москва 2015

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИяИ НАУКИ РФ

Российский химико-технологический университет

Им. Д.И.Менделеева

Кафедра «Технологии переработки пластических масс»

РЕФЕРАТ

по теме:

«Аппаратурное оформление процесса экструзии полиэтилена на металлическую трубу»

Студентка: Новоселова Ю.И.

[email protected]

группа П-33

Руководитель практики: доц.ОлиховаЮ.В.

Москва 2015

Содержание:

Введение

1. Характеристика полиэтиленовых покрытий металлических труб….…стр.4

1.1 Двухслойное полиэтиленовое покрытие (2ПЭП)…………………………….………………………………..…стр.4

1.2 Трехслойное полиэтиленовое покрытие (3ПЭП)…………………..стр.4

2. Гранулирование……………………………………………………....…...стр.6

3. Классификация методов гранулирования и особенности уплотнения гранул………………………………………………………………………стр.7

4. Основные закономерности и аппаратурное оформление метода экструзии....................................................................................................стр.10

5. Список использованной литературы и интернет-ресурсы……………...................................................................................стр.16

Введение

ОАО Московский трубозаготовительный комбинат основан в 1984 году. ОАО МТЗК – это мощный современный производственный комплекс, оснащенный современным высокотехнологичным оборудованием.

ОАО МТЗК - многопрофильное предприятие, производящее:

· Балластное покрытие стальных труб в полиэтиленовой оболочке для подводной прокладки нефтегазопроводов;

· Трубы стальные с наружной двух- и трехслойной антикоррозионной полиэтиленовой и полипропиленовой изоляцией диаметром от 57 до 2020 мм для газовых, нефтяных, водопроводных и канализационных сетей;

· Трубы стальные с наружной полиэтиленовой и внутренней антикоррозионной цементно-песчаной изоляцией диаметром от 76 до 2020 мм для водопроводных сетей питьевого назначения и канализации;

· Сварные фасонные части для стальных трубопроводов;

· Сложные металлоконструкции для промышленного и гражданского строительства.

Партнеры предприятия - крупные отраслевые предприятия России, Белоруссии, Казахстана, Туркменистана, Узбекистана: Градостроительный комплекс города Москвы, ОАО «Газпром», ОАО «АК «Транснефть», ОАО «НК «Лукойл», ОАО «Роснефть», ОАО «ТНК-ВР», ОАО «Белтрансгаз», ОАО «Татнефть», ОАО «Башнефть» и многие другие крупнейшие компании.

ОАО МТЗК является крупной современной научно-производственной базой для ведущих отраслевых научно-исследовательскими институтов в области трубопроводных систем: ООО «Газпром ВНИИГАЗ», РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, ОАО «ВНИИСТ». [1]

1.Характеристика полиэтиленовых покрытий металлических труб.

Заключения ведущих институтов и проектных организаций, сделанных по запросам Правительства РФ, Госстроя России и других организаций подтвердило актуальность и перспективность применения антикоррозионных покрытий, как наиболее безопасной, экологичной и недорогой изоляции.
Антикоррозионная гидроизоляция наноситься в виде двух- или трехслойного покрытия и влияет на толщину покрытия в целом. Дополнительный грунтовочный слой влияет на адгезионные свойства изоляции к металлу, тем самым повышая надежность, качество и эксплуатацию трубопровода.

1.1. Двухслойное полиэтиленовое покрытие (2ПЭП)

Трубы стальные 0 57+2020 мм. с наружным двухслойным защитным покрытием на основе экструдированного полиэтилена предназначены для строительства магистральных трубопроводов (газопроводы, нефтепроводы, водопроводы) с температурой носителя до +50°С. Конструктивно наружное двухслойное защитное покрытие состоит из клеевого подслоя и наружного слоя на основе экструдированного полиэтилена, содержащего добавки термо- и светостабилизаторов.

1.2.Трехслойное полиэтиленовое покрытие (3ПЭП)

Трубы стальные 0 57+2020 мм. с наружным трёхслойным защитным покрытием на основе экструдированного полиэтилена или полипропилена предназначены для строительства подземных магистральных и промысловых трубопроводов (газопроводы, нефтепроводы, продуктопроводы) с температурой носителя до +60°С. Конструктивно наружное трёхслойное защитное покрытие состоит из эпоксидного праймера, клеевого подслоя и наружного слоя на основе экструдированного полиэтилена, содержащего добавки термо- и светостабилизаторов. [1]

2. Гранулирование

Гранулирование – это совокупность физических и физико-химических

процессов, обеспечивающих формирование частиц определенного спектра

размеров, формы, необходимой структуры и физических свойств. Этот про-

цесс – один из наиболее многообразных и широко применяемых в химиче-

ской, пищевой, фармацевтической, металлургической, стекольной и других

отраслях промышленности.

Процессы гранулирования определяют физико-механические свойства

готового продукта: размер гранул, их прочность, плотность, слеживаемость и

т. д. Эти показатели качества готового продукта изменяются в зависимости

от метода гранулирования и особенностей уплотнения гранул. [2]

3. Классификация методов гранулирования и особенности уплотнения гранул.

Для гранулирования материалов в отечественной и зарубежной практике

применяют различные методы и аппаратуру.

Эффективность процесса гранулирования зависит от механизма грану-

лообразования, который в свою очередь, определяется способом гранулиро-

вания и его аппаратурным оформлением. В связи с этим методы гранулиро-

вания целесообразно классифицировать следующим образом:

− окатывание (формирование гранул в процессе их агрегации или по-

слойного роста с последующим уплотнением структуры);

− диспергирование жидкости в свободный объем или нейтральную среду

(образование и отвердение капель жидкости при охлаждении в газе или жид-

кости);

− диспергирование жидкости на поверхности гранул, находящихся во

взвешенном состоянии (кристаллизация тонких пленок в результате их обез-

воживания или охлаждения на поверхности гранул);

− прессование сухих порошков (получение брикетов плиток и т. п. с по-

следующим их дроблением на гранулы требуемого размера);

− формование или экструзия (продавливание вязкой жидкости или пас-

тообразной массы через отверстия);

Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образова-

нии агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих ча-

стиц на смоченные ядра − центры гранулообразования. Этот процесс обу-

словлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между части-

цами в плотном динамическом слое, например, в грануляторах барабанного

или тарельчатого типов.

Гранулирование методом диспергирования жидкости в свободный

объем заключается в разбрызгивании жидкости, например, безводного плава

гранулируемого вещества на капли приближенно однородные по размеру и

последующей их кристаллизации при охлаждении в нейтральной среде (воз-

дух, масло и т. п.).

Гранулирование сухих порошков методом прессования, то есть уплот-

нение под действием внешних сил, основано на формировании плотной

структуры вещества, что обусловлено возникновением прочных когезионных

связей между частицами при их сжатии. Полученный в результате уплотне-

ния брикет (плитка, лента) дробят и направляют на рассев для отбора конди-

ционной фракции гранул, являющихся готовым продуктом.

Гранулирование диспергированием жидкости (пульп, растворов, сус-

пензий, плавов) на поверхность частиц во взвешенном состоянии заключает-

ся в импульсном нанесении на твердые частицы тонких пленок исходного ве-

щества и последующей сушке (охлаждении) в потоке теплоносителя.

Гранулирование методом формования или экструзии состоит в продав-

ливании пастообразной массы через перфорированные приспособления с по-

следующей сушкой (охлаждением) гранул.

Современный уровень развития техники уплотнения позволяет получать

продукт требуемой плотности и формы (гранулы, плитки, таблетки, брикеты

и т. д.) из любых порошковых материалов или их композиций: паст, распла-

вов, суспензий и растворов. [2]

4. Основные закономерности и аппаратурное оформление метода экструзии.

Экструзия – формование изделий путем выдавливания материала через

матрицу с отверстиями. Материал предварительно обрабатывают в смеси-

теле, где при интенсивном перемешивании увлажняют и переводят в пла-

стичное состояние. Затем пластифицированную массу загружают в экстру-

дер, в котором смесь уплотняется и под давлением продавливается через мат-

рицы цилиндрической или иной формы.

Для экструзии материала необходима жидкая фаза, являющаяся смазкой

и обеспечивающая как относительное перемещение частиц при их уплотне-

нии, так и появление сил поверхностного натяжения. В процессе перемеши-

вания материалов в экструдере происходит явление сорбции жидкого связу-

ющего твердыми частицами с образованием сплошной пленки. При уплотне-

нии пленки связующего сливаются вокруг отдельных зерен, образуя в местах

контакта частиц жидкостные «мостики». В этом случае действует растягива-

ющее усилие поверхностного натяжения, а внутри «мостика» возникает

капиллярное разрежение (точками приложения капиллярного давления слу-

жат края вогнутых менисков). Указанные силы стремятся сблизить частицы и

удержать их в таком состоянии.

С уменьшением размера частиц подготовленная порошковая масса

уплотняется лучше и прочность образующихся гранул растет. Необходимо

стремиться к минимально возможной влажности исходных компонентов, так

как переувлажнение приводит к образованию мягких и легко рассыпающихся

гранул.

Введение связующих увеличивает силы сцепления внутри гранулы и об-

легчает ее формование.

Для тонкодисперсного материала (при прочих равных условиях) сила ад-

гезии, приходящаяся на единицу поперечного сечения гранул, больше и, сле-

довательно, их прочность возрастает. Процесс сушки позволяет улучшить

физико-механические характеристики гранул.

В зависимости от способа формования гранул (жгутов) различают шнековые

и роторные экструдеры. На рис. 16.4 представлена схема гранулятора ФШ

015 КОГ. При работе материал поступает в загрузочную зону экструдера, за-

хватывается роторами запитывающего устройства 4 и подается в межвитко-

вое пространство шнека. С помощью шнека 3 и протирочной головки 6 мате-

риал экструдируется через фильерную решетку 5. Получаемые жгуты под

действием собственного веса обламываются и падают на движущуюся ленту

транспортера.

Одним из недостатков экструдеров является их низкая производитель-

ность. К числу достоинств относится только им присущая возможность реа-

лизации таких процессов гранулирования, в которых задаются особо жесткие

требования к гранулам по геометрии, размерам и прочности. В частности,

гранулы такой формы, как трубчатая и кольцевая можно получить только

экструзией.

Рис. 16.4. [3] Гранулятор ФШО 15 КОГ:

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – вал; 4 – корпус;

5 – фильерная решетка; 6 – протирочная головка; 7 – замковое устройство;

8 – роторный нагнетатель; 9 – гильза; 10 − шнек

Другим вариантом конструкции экструдеров являются перфорирован-

ные вальцы. Вальцы состоят из двух пустотелых валков, вращающихся на-

встречу друг другу. Чтобы избежать деформации шихты под давлением,

стенки валков делают достаточно толстыми.

Рис. 16.5. [3] Типы экструдеров:

а – с одним гладким и одним перфорированным валком;

б – с двумя перфорированными валками; в – с вращающейся матрицей:

1 – прессующие ролики; 2 – шихта 3 − нож

Между валками (один из них перфорирован) подается влажная пласти-

фицированная шихта (рис. 16.5).

В каналы валка выдавливается материал, который затем срезается ножом.

Для легко прессующихся материалов оба валка можно изготовлять перфори-

рованными.

В результате формования на перфорированных вальцах получают ци-

линдрические гранулы заданного диаметра и длины, характеризующиеся по-

вышенной прочностью по сравнению со сферообразными гранулами.

Степень уплотнения образующихся гранул определяется сопротивлени-

ем, возникающим при их формовании через отверстия. Степень уплотнения

пропорциональна отношению длины канала матрицы к диаметру канала. При

малых диаметрах каналов это отношение может быть настолько велико, что

сопротивление прохождению шихты через канал превысит допустимые пре-

делы, и формование экструзией станет невозможным.

Производительность перфорированных вальцов при грануляции зависит

от частоты вращения валков, их живого сечения и размеров формующих от-

верстий. При одном и том же сечении, но меньших диаметров формующих

отверстий производительность вальцов снижается.

В промышленности исследован горизонтальный винтовой экструдер с

цилиндрическим корпусом (рис. 16.б). В винтовом экструдере происходит

подача шихты из загрузочной воронки в корпус, продвижение ее к предмат-

ричной зоне и выдавливание гранул через формующие отверстия матрицы. В

соответствии с этим, лопасти, которые воспринимают непосредственно осе-

вое удельное давление, являются выжимными, а работающие в зоне удельно-

го давления распора – нагнетательными. Роль выжимных витков сводится к

выдавливанию массы в сторону перфорированной решетки. Нагнетательные

витки подают пластифицированную шихту к выжимным виткам экструдера

под удельным давлением распора.

Экструдеры со сплошными винтами из листовой стали, используют, как

правило, при влажности шихты не более 14−17 %. Для переработки пласти-

фицированных шихт влажностью более 17−18 % используют винты с ленточ-

ными витками из полосовой стали.

Рис. 16.6. Конструкции цилиндрической части корпуса винтового

экструдера с лопастным (а) и ленточным (б) винтами [3]

Недостатками метода экструзии являются сравнительно сложное обору-

дование, значительная энергоемкость процесса, необходимость ввода в ших-

ту большого количества воды и пластификаторов, повышенный износ матриц

и подвижных деталей экструдеров при переработке материалов с абразивны-

ми свойствами. [3]

5. Список использованной литературы и интернет-ресурсы:

[1] www.mostzk.ru - Официальный сайт МТЗК

[2] Косинцев В. И., Михайличенко А. И., Крашеннинникова Н. С., Миронов В. М., Сутягин В. М. «Основы проектирования химических производств», Учебник для вузов

[3] Сутягин В. М., Лопатинский В. П., Ляпков А. А. Основы проектирования и оборудование производства полимеров: Учеб. пособие. Ч.2. -Томск: Изд-во.ТПУ 1998.