化工仪表课程设计(共16页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上大学化工仪表课程设计设计题目:乳液涂料生产控制学院:化学工程学院专业:化学工程与工艺班级:姓名:学号:辅导教师:组员:目录表面工程课程设计任务书1 设计题目:乳液涂料生产控制2 设计背景:近年来,我国建筑涂料,特别是乳胶漆在生产能力、技术水平和产品服务等方面均取得了长足的进步,其总体技术水平已达到国际90年代的先进水平。建筑涂料作为建筑内外墙装饰主体材料的地位正在确立。国内建筑涂料生产企业众多,规模甚小,据有关部门统计年产值在100万元以上的涂料生产厂达4500多家,其中年产10000吨以上规模的企业不足1%,大多数年产量在1000吨以下,产品档次低,品种少,类同产品
2、低价竞销,粗制滥造产品欺市,无序竞争,自毁市场。一般认为,乳胶漆的制造无非是将各种原料进行机械混合,等于一种物理混合过程。实际上,此混合过程并非如此简单,除所用原料质量外,不同的加料顺序及助剂的不同应用方法,所得到的结果完全不同,即使应用最好的原料,由于生产方法不当或错误而导致所得成品的质量得不到保证。概况1.1 设计要求1、针对给定的题目,查阅资料。首先掌握题目的内容,具体包含题目的生产过程、反应、分离原理、操作过程、工艺流程、注意事项。本题设计的内容及重点等。 2、针对给定的工艺过程,设计出详细具体控制方案,具体为画出控制方案图,图纸为A3纸(上交)。编写设计说明书,具体内容为:题目设计要
3、求,每一设备、原件的名称选型(型号)、厂家、具体参数。如:序号名称型号规格mm厂家其它1热电偶K5*750天津宏达科技有限公司螺纹m16 3、写出每个控制系统的控制过程,注意事项。 4、注意参考文献,要在说明书后标注。包括:作者、文题、文献名称、年、卷、页数等1.2 设计任务书:根据给定的生产方法、工艺流程图及具体的控制要求,设计出能够进行正常生产的化工过控制方案。本数据来源于百度地图,最终结果以百度地图数据为准。1.3 设计技术标准和规范工业建筑防腐设计规范GB50046-96工业企业设计标准TJ36-79性能指标参照GB/T9756-20012设计基础资料2.1乳胶漆材料1.轻钙 轻钙是轻
4、质碳酸钙,又称沉淀碳酸钙,简称轻钙。2.钛白。不耐酸。 立德粉又称为锌钡白,它耐热性良好,可改善耐候性,防藻, 降低成本以及其具有优异的遮蔽力的白度。3. 金红石是就是较纯的二氧化钛,一般含二氧化钛在 95以上,是提炼钛的重要矿物原料,是生产金红石型钛白粉的最佳原料。4. 流平剂:固态和液态两种能有效降低涂饰液表面张力,提高其流平性和均匀性的一类物质。可改善涂饰液的渗透性,能减少刷涂时产生斑点和 斑痕的可能性,增加覆盖性,使成膜均匀、自然。5. 增稠剂: 它可以提高物系粘度,使物系保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态,或形成凝胶。6. 分散剂:促使物料颗粒均匀分散于介质中,形成稳定悬浮体的药剂。
5、7. 界面剂是一种胶粘剂,一般都是由醋酸乙烯乙烯制成。具有超强的粘接力、优良的耐水 性、耐老化性。3涂料生产工艺3.1涂料制造流程3.1.1涂料的基本组成乳胶漆以乳液为主要成膜物质,这里所指的乳液通常是合成树脂乳液,合成树脂乳液的常见品种有:聚醋酸乙烯、醋丙、醋顺、醋叔、VAE、苯丙、纯丙、硅丙、氟碳乳液等。乳胶漆主要由乳液、颜填料、多种助剂和水组成。3.1.2制造流程:预分散研磨混合调整调色检测过滤罐装1颜填料在乳胶漆中的分散颜填料在乳胶漆中的分散可分解为相互关联的3个过程:1)润湿。以颜料润湿剂、分散剂置换原来吸附在颜料表面的空气和水,并为分散和稳定过程作好准备2)分散。施加剪切力于颜填料
6、,通过高速分散机和研磨机使颜填料附聚体和聚集体分离开来,同时以润湿剂、分散剂分散润湿新暴露的表面;3)稳定化。分散剂在润湿颜填料表面后吸附于其上,以双电层、物理屏蔽、氢键等作用使之分散稳定化,颜料分散稳定化是颜料颗粒间相互吸引和相互排斥的平衡。为了使颜填料得到好的分散,并在涂料中保持稳定的分散状态,有两点非常重要:一是根据颜填料的特性选择合适的润湿分散剂;二是采用有效的分散、研磨设备对颜填料进行分散(粒子分离)。分散过程的加料顺序是:先将分散、润湿等多种助剂溶解或稀释在水中,然后加入颜填料。颜填料的加入顺序是:先加入较难分散的颜料,如钛白粉、相关颜料等,然后加入相关填料。生产白色涂料时,常加入
7、增白剂和群青,须先将它们用水溶解后再加入浆料中分散。颜填料分散加料时应进行低速搅拌,加料完毕后再提高搅拌速度。一般加料时转速为300miin/r 高速分散时叶轮的线速度为1640m/min。由于颜料浆的粘度较大,高速分散时温度可能会上升较多,如果温度过高应停机冷却。为了提高分散效率,可采用适当偏心分散,以消除死角。当颜填料分散到一定细度,再延长分散时间是没有效果的,所以要注意随时检查细度,细度合格后即可停止分散。一般填料经高速分散后,细度仍可能达不到乳胶漆的生产要求(一般为+#!( 左右),所以须再用研磨机进行研磨,最普遍使用的是砂磨机。经高速分散机分散、混合均匀的浆料再加入砂磨机研磨,一般砂
8、磨机研磨的物料粘度不宜太高,所以增稠剂常在后面调漆时加入。也有些涂料生产厂用三辊研磨机或球磨机将钛白粉、有色颜料粉等磨成色浆后加入高速分散机中和各种填料混合分散,省去了砂磨机研磨的工序。近年来,在建筑乳胶漆生产中开始大量应用各种超细粉料,由于超细粉料或超细粉料的浆料较易分散,经高速分散机分散后已经达到细度要求,就可省去研磨工序。2. 配制初始涂料将研磨细度合格的白浆分批慢速加入到乳液中,待前批加入搅拌均匀后再加入后一批。白浆在乳液中的混合搅拌速度一般为100-200r/min,搅拌叶轮不宜采用圆盘锯齿状的,而应该用锚式、三叶桨状式等,目的是要求整个物料在低速搅拌混合中能全部翻动而无死角。这里需
9、要特别解释的是,为什么要把白浆分批慢速加入到乳液中去,而不是把乳液分批慢速加入到白浆中去.这是因为:白浆中助剂的相对含量较高,特别是其中的成膜助剂,它对乳液有较大的凝聚性,很容易损害乳液的化学稳定性,把白浆分批慢速加入到乳液中去搅拌混合,就是为避免乳液粒子或粒子团与高浓度的成膜助剂接触,而尽量防止损伤乳液的化学稳定性。当然,在乳胶漆的生产配方中,如果成膜助剂用量较少,固体粉料用量很多,乳液用量也不太高,在这种情况下,无论是将白浆加入到乳液中还是把乳液加入到白浆中,都不会产生或肉眼看不出有异常现象。例如,某种高光泽乳胶漆的生产配方中,多种成膜助剂的使用总量为70-85kg(指生产1000kg 乳
10、胶漆,下同),颜填料的使用总量为160-180kg,乳液的使用量多达600-700kg,在生产这种乳胶漆时,如果把乳液加入到研磨好的白浆中去,就极易使乳液粒子凝聚而产生象鱼仔一样的小软颗粒,这是乳液破乳的一种现象。所以,在乳胶漆生产过程中,把白浆分批慢速加入到乳液中搅拌混和的生产工艺,对防止乳液凝聚、破乳,保证产品质量而言,是相对安全的。3 乳胶漆成品的配制初涂料经消泡、配色和增稠后才成为乳胶漆成品。1) 乳胶漆消泡乳胶漆中抑、消泡剂的加入方法,最好是先将一部分抑、消泡剂(以抑泡剂为主,一般可取总量的1/3-1/2)在分散、研磨白浆之前加入,其余的则加入到初涂料中,甚至在乳胶漆品生产就绪、包装
11、之前还可少量加入,后者以消泡剂为主。至于抑、消泡剂的加入品种和使用总量,应根据乳胶漆的粘稠度、乳液的品种及用量等因素而定,还应参考抑、消泡剂生产厂或供应商的推荐用量并通过乳胶漆制成后静置24h的涂装效果来确定。2) 乳胶漆的配色乳胶漆的配色,应该在色浆生产厂的指导下,通过实践、再实践的反复过程,才能达到满意的效果。3) 乳胶漆的增稠乳胶漆的增稠(主要针对液体类有机增稠剂而言),通常先用水稀释,在低速搅拌下以细流方式缓慢地分批将其加入到初涂料即未增稠的乳胶漆中,并充分搅拌均匀,使乳胶漆达到满意、适宜的粘稠度。应特别提醒的是:要注意防止因局部增稠剂浓度过高而使乳液结团或形成颗粒,甚至无法有效地分散
12、开,给生产操作带来很大麻烦。4乳胶膝的生产工艺流程普通乳胶膝的生产工艺流程如下:1)将水(最好用去离子水,地下水不能使用)和多种助剂5包括分散剂、润湿剂、流平剂、防腐防霉剂、成膜助剂、缓冲剂、消泡剂、防锈剂、增白剂等6混合,并进行低速搅拌;2)加入白色颜填料(固体粉料)、羟乙基纤维素(789)水溶液后进行高速分散,必要时进行研磨制成白浆;3)把白浆分批慢速加入到乳液中,待前批加入的白浆料经低速搅拌均匀后才可加入后一批的白浆料,再继续低速搅拌均匀得初涂料。4)用增稠剂调整初涂料的粘稠度,用色浆调配初涂料的颜色及其深浅度,或再加些消泡剂即为乳胶漆成品,经过滤、称量、包装、检验合格后就可入库或上市销
13、售3.1.3制造流程图备注:QC1是原材料;QC2是工艺检控;QC3是成品检验3.2涂料生产设备3.2.1色漆生产流程如下:预分散研磨调色配制过滤包装3.2.2生产步骤 (1)预分散 将颜料在一定设备中先与部分漆料混合,以制得属于颜料色浆半成品的拌合色浆,同时利于后续研磨; (2)研磨分散 将预分散后的拌合色浆通过研磨分散设备进行充分分散,得到颜料色浆; (3)调漆 向研磨的颜料色浆加入余下的基料、其他助剂及溶剂,必要时进行调色,达到色漆质量要求; (4)净化包装 通过过滤设备除去各种杂质和大颗粒,包装制得成品涂料。涂料生产的主要设备有分散设备、研磨设备、调漆设备、过滤设备、输送设备等。3.2
14、.3生产设备1) 预分散设备预分散可使颜料与部分漆料混合,变成颜料色浆半成品。是色浆生产的第一道工序。目的:使颜料混合均匀;使颜料得到部分湿润;初步打碎大的颜料聚集体。属以混合为主,起部分分散作用,为下一步研磨工序做准备。预分散效果的好坏,直接影响到研磨分散的质量和效率。用到设备主要是高速分散机。高速分散机除用来做分散设备外,同时可作色漆生产设备,比如生产色漆的颜料属于易分散颜料,或者色漆细度要求不高,这时,可直接用高速分散机分散生产色漆。其结构见图2-1。(为落地式高速分散机)由机身、传动装置、主轴和叶轮组成。图2-1落地式高速分散机外形图机身装液压升降和回转装置,液压升降由齿轮油泵提供压力
15、油使机头上升,下降时靠自重,下降速度由行程节流阀控制。回转装置可使机头回转360,转动后有手柄锁紧定位。传动装置由电机通过V型带传动,电机可三速或双速,或带式无级调速、变频调速等。转速由几百转分到上万转分,功率几十上百千瓦不等。高速分散机的关键部件是锯齿圆盘式叶轮,如图2-2。图2-2 高速分散机叶轮示意图 叶轮直径与搅拌槽选用大小有直接关系,经验数据表明,搅拌槽直径由=2.84.0D(D:叶轮直径),分散效果最理想。叶轮的高速旋转使漆浆呈现滚动的环流,并产生一个很大的旋涡。在叶轮边缘2.55cm处,形成一个湍流区,在这个区域,颜料粒子受到较强的剪切和冲击作用,使其很快分散到漆浆中。叶轮的转速
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