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1、目录设计任务书11.1项目11.2设计内容11.3设计规模11.4设计依据11.5产品用途11.6原料方案21.7产品方案41.8技术指标41.9生产方式6工艺路线及流程设计62.1涂料工艺基础62.2工艺路线的选择72.3流程图的设计7盘式分散釜的设计说明103.1高速分散机设备分散原理103.2设备参数12涂料生产技术134.1涂料配方原理134.2配方设计14物料衡算155.1涂料体积浓度PVC计算：155.2涂料干膜临界PVC(CPVC)计算：165.3涂膜比体积浓度计算:16投产条件16投资与成本估算167.1车间装置人员配置表167.2经济评价构建177.3成本估算177.4市场预
2、测197.5项目效益和风险分析19安全环保生产要求19年产4800吨水性涂料车间工艺设计设计任务书1.1项目水性涂料车间的工艺设计1.2设计内容1.2.1生产工艺设计1.2.2设计盘式分散釜1.3设计规模1.3.1年产：4800吨1.3.2年生产日：300天1.3.3日生产能力：4800/300=16吨/天1.4设计依据该设计说明书是依据上海*有限公司的生产技术资料的基础上，并结合设计任务书的内容年产4800吨车间技术要求,以及（1）化学工业标准汇编涂料与颜料（上/下册GB/T2001年)；（2）涂料工业用原材料技术标准手册(1991年)；（3）中华人民共和国国家标准 合成树脂乳液外墙涂料 G
3、B/T9755-2001 代替GB/T 9755-1995；（4）中华人民共和国国家标准 合成树脂乳液内墙涂料 GB/T9756-2001等技术标准而设计的。1.5产品用途广泛地应用于室内外墙面装饰，金属表面的防锈，起保温、防污等作用。1.6原料方案1.6.1水作为良好的溶剂,取代油性溶剂型,具有零污染、低成本、操作使用方便、非易燃等特点，但具有较高的表面张力（约为72mN/m），必须通过添加助剂（即表面活性剂）来改善，同时水中的钙、镁离子和尘埃颗粒也极大影响涂料的性能。1.6.2助剂涂料配方设计中的助剂匹配技术，关系到它的组成结构与性能关系，助剂的敏感性、选择性、凸显效应、协同效应和特性叠加
4、效应。助剂匹配技术是助剂应用理念的创新与实践，发掘并展示助剂在涂料制造、贮运、涂装及应用中的特殊功效。助剂结构与性能关系:常用助剂有乳化剂、防缩孔剂、流平剂、消光剂、阻聚剂、流变(触变)剂、固化促进剂、光引发剂、润湿分散剂、防污剂、防霉防腐剂、增光剂、消泡剂、氟碳表面活性剂、成膜助剂、增稠剂、附着力促进剂及颜填料表面处理剂等，每种助剂都有特定的组成结构与性能。涂料中为了降低水的表面张力，需加入助剂。涂料涂布后，随着溶剂的挥发，湿膜的表面张力随之提高，如果接近或大于底材的润湿张力，即展布系数接近零或小于零，如果湿膜尚未失去流动性，则会产生缩孔现象；如果湿膜已失去流动性，则缩孔就会被抑制住，但温度
5、稍有提高，黏度下降而又具有流动性，缩孔又产生。所以，降低成膜聚合物的表面张力可提高涂料的抗缩孔性。同样，降低水的表面张力到与一般底材的湿膜张力差不多时，可减小接触角，增加润湿程度，从而减少涂膜中出现气泡、橘子皮和贝纳尔流窝等。通常使用水/有机助剂体系可达到，其中，较好的是乙二醇丁醚20%水溶液。1.6.3颜料颜料在涂料中可以显现颜色,赋予涂膜以遮盖力,然后它的作用并不仅是色彩和装饰性.,还对涂料的流变性,耐侯性,耐化学品性有影响,并关系到机械性质。由于颜料的粒径小，表面积大，所以可以吸附成膜聚合物而使颜料颗粒成为准交联点，使漆膜机械强度提高。为使颜料在涂料中的作用提高到最高限度，所以选用颜料必
6、须注意到粒度、形状、水溶性、折谢率以及是否有特殊功能等。成膜聚合物在紫外线的辐射下会引起降解，而大多数颜料具有吸收紫外线的功能，所以为了提高漆膜的耐侯性，应正确使用颜料。如图为不同粒径的SiO2处理的TiO2对紫外线的透过率：图1-1. TiO2对紫外线的透过率PP膜厚度：54m 颜料浓度：9%（涂膜） 1-无颜料 2-常规钛白粉（0.3m） 3-微粒化钛白粉（0.015m） 4-细微末钛白粉（0.035m）漆膜表面污染物的腐蚀而出现微粉化，可以通过加入光反应催化剂，如锐钛型二氧化钛，其原因：（1）TiO2有催化有机物光解的能力。有机物可被光解，许多无机物尘埃之所以能紧密地黏结在墙体上，这是因
7、为有有机物作为尘埃与漆面间的黏结剂，随后有机物被分解为尘埃易被雨水冲走。（2）由于催化光氧化可使漆膜表面产生大量羟基从而成为超亲水表面，另外，二氧化钛的光致双亲现象也有可能产生自净作用。本设计配方所用金红石型TiO2，由于结构上的特殊性，即它在CPVC以前有一个最高的遮盖力，浓度大于22%时遮盖力反而下降，在1822%之间变化不大，为节省TiO2用量，含量为18%即可，图示如下： CPVC=0.22 图1-2.金红石钛白粉PVC与遮盖力突变若在不影响光泽度的情况下，加入一些惰性颜料取代不起作用的TiO2颗粒，则可降为15%。1.7产品方案 1.7.1产品名称水性涂料(外墙乳胶漆)1.7.2产品
8、性状白色或其他颜色(由白色调色而得)水性面漆和底漆1.7.3理化性能该乳胶漆涂膜使用苯丙乳液作为成膜物，密度约为11.5g/ml,黏度为95103KU（内外墙略有不同）具有很好附着力、柔韧性、耐水性、高强度、耐化学品和优良防腐性，同时具有良好的光泽、丰满度、耐侯性和抗紫外线等特点，大量用于中高档的内外墙建筑面。1.8技术指标1.8.1产品分等产品分为三个等级：优等品、一等品、合格品。1.8.2要求合成树脂乳液外墙涂料产品应符合表1的技术要求。表1. 外墙涂料产品技术要求项目指标优等品一等品合格品容器中状态无硬块搅拌后呈均匀状态刷涂二道无障碍不变质2正常施工性低温稳定性干燥时间（表干）/h 涂膜
9、外观对比率白色和浅色 0.930.900.87耐水性96h无异常48h无异常耐碱性耐洗刷性次 20001000500耐人工气候老化性白色和浅色600h无起跑，不脱落，无裂纹400h无起跑，不脱落，无裂纹250h无起跑，不脱落，无裂纹粉化，等级 12商定变色，等级 其他色耐沾污性（白色或浅色，% 151520涂层耐温变性（5次循环）无异常浅色是指以白色涂料为主要成分，添加适量色浆后配制成的浅色涂料形成的涂膜所呈现的浅颜色，GB/T 15608-1995中4.3.2规定明度值为6到9之间(三刺激值中的YD6531.26)。合成树脂乳液内墙涂料产品应符合表2的技术要求。表2. 内墙涂料产品技术要求项
10、目指标优等品一等品合格品容器中状态施工性低温稳定性干燥时间（表干）/h 涂膜外观对比率白色和浅色 耐碱性耐洗刷性次 无硬块搅拌后呈均匀状态刷涂二道无障碍不变质2正常095 0.93 0.9024h无异常1000 500 200浅色是指以白色涂料为主要成分，添加适量色浆后配制成的浅色涂料形成的涂膜所呈现的浅颜色按GB/T 15608-1995中4.3.2规定明度值为6到9之间(三刺激值中的YD6531.26)。1.9生产方式该车间设计为产量较小的精细化工产品，故采用下单投料生产包装出厂间歇式批量生产。 2工艺路线及流程设计2.1涂料工艺基础建筑涂料是由分散介质（液体）和分散相（固体粉末）组成的多
11、相混合物。这种多项体系中的相界面多，各组成物相互作用复杂，因此体系处于不稳定状态，易发生分离现象。而涂料生产则是有效的加工颜料均匀地分散在基料中。以颜料为分散相（不连续相），以基料为连续相的非均相分散体系。颜料和基料间的相界面性质，决定着分散过程进行的难易、完成的速度、基料的相对稳定性、涂料的施工性能和涂膜的性能等。将颜料均匀地分散于涂料体系中经过润湿、研磨和分散三个阶段。（1）润湿 指基料（树脂或分散液）置换颜料粒子表面上吸附的气体或污染物，进一步附着在颜料表面上的过程。液体基料渗入颜料孔隙的速度可表达为：式中 液体渗入的平均速度（cm/s）接触角的余弦涂料的表面张力（mN/m）涂料的黏度（
12、Pa.s）R毛细管的半径（cm）L孔隙的长度（cm）说明，液体基料渗入颜料粒子毛细管中的速度与颜料粒子集体中毛细孔径R的大小、液体基料的表面张力和液固相之间接触角的余弦成正比，而与液体基料的黏度和毛细孔隙的长度成反比。因此，对于任何指定的渗入深度，颜料聚集体越松散，即其中的毛细孔径越大，液体基料的表面张力越大，固液接触角的余弦越大，以及液体基料的黏度越低，液体基料向颜料聚集体的毛细孔隙中的渗透速度越大，亦即有利于提高润湿速率。（2）研磨 指将颜料聚集粒子团用机械打开和分离而变成孤立的原始粒子或更小的聚集粒子团的过程。（3）分散 指已润湿的粒子移动到液体基料中使粒子永久分离的过程。2.2工艺路线
13、的选择（1）水性乳胶漆相对油性作为溶剂的涂料来说，从环保的角度出发，提倡零污染，无公害等意识，又结合到配方的原理，小型涂料厂生产可由研磨机、分散釜以及辅助设备组成，用少量的投资即可投产，通过间歇式投料、生产、包装、出厂进行。（2）对于大中型企业，综合考虑原材料、污水、废料的利用通常采用管道输送液体水、乳液、助剂，预混合器，带有反应参数变化的搅拌釜，机械化终端包装程序等。此设计综合考虑原料的充分使用、能源消耗及副产品的处理符合后者。2.3流程图的设计2.3.1工艺路线示意图乳胶漆生产的典型工艺路线可以用如下图2-1表示2.3.2工艺流程简述建筑涂料是通过生产工艺上的原材料加工制作而得到的产品.没
14、有工艺过程就没有产品,工艺过程是通过生产设备实施的,而没有生产设备就无所谓的工厂.因而生产设备对于建筑涂料的生产至关重要.一般地说建筑涂料的生产包括以下几个工艺过程:树脂或乳液或者其他成膜材料的生产;助剂和颜、填料的混合分散;颜、填料的研磨;涂料的配制;过滤、包装.其中，涂料混合和高速分散过程又包括(1)在预混罐中,首先投入水、颜料分散剂和其他助剂,搅拌均匀后再投颜、填料；(2)需要加入多种颜料时,按先投入难分解的颜料,后投入易分散的颜料的顺序进行;(3)需要加入多种填料时,按先投入密度较小的、吸水量较大、粒径较细的填料的顺序进行;(4)在搅拌下投料,将粉料加到旋涡处.投料速度要和浆液混合情况
15、一致,投料过快会引起结团和附壁,每加完一袋颜料粉之后,应把黏附在罐壁上和搅拌轴的粉体刮入浆液中,搅匀,然后,再投下一袋.全部粉料投后,应用工艺水彻底清洗罐内壁.继续维持搅拌一段时间,令其很好的混匀并让颜、填料充分润湿后再去研磨分散.2.3.3工艺布置一般具有规模的涂料厂有水性建筑涂料和溶剂型建筑涂料之分,二者并不适于在同一条生产线上生产,其工艺布置也略有不同.但总的来说,都要经过图2-2几个主要的过程,要实施这些工艺过程,根据生产规模的大小,自动化程度的高低,外购设备的功能等可以布置出基本功能相同、加工水平不同的生产工艺线.成套设备生产能力说明：（1）此设备在A型（略）的基础上增加一个调漆罐，
16、提高生产效率。该设备设计产量为5001000t，占地40m2(长10 m，宽3m，高3.2m)（2）SDL一体化涂料生产设备：从SDLE型起每增加一个系列，设备的配置程度也随之复杂化。例如SDLE可年产25005000t配置说明：控制系统以PLC为主控器，由液晶显示器和PLC控制系统组成操作系统；阀门均采用气动球阀，开启和关闭阀门可进行自动控制。工艺参数可以由显示器显示，如输入的电功率，研磨机，高速分散机，搅拌机转速，物料重量等主控点：物料的称量计算，进料，研磨机，高速分散机，搅拌器转速的调节，出料，灌装，操作人员可通过主控室控制即可。表3.SDL设备配置明细表序号系统名称设备名称规格数量单位
17、1电控系统电气控制系统电控柜，继电器，热保护层，开关电线1套2吸料系统真空泵5.5kw1台真空泵缓冲槽不锈钢1台液体吸入槽不锈钢1台粉体吸入槽不锈钢1台添加剂槽不锈钢1台液体计量器GPT数控1台3制浆系统不锈钢分散罐8001000L带封头1台高速分散机22kw双分散盘2台4调漆系统不锈钢调漆器10002000L带封头1台低速搅拌机7.5kw1台5出料过渡系统空压机7.5kw1套反冲式过滤机不锈钢1台6灌装系统罐装机组合件1套7管路系统管路附件球阀，接头1套8操作平台平台6X3X2钢板及护栏1套附图1: 中小型涂料厂的设备配置（即佰鑫TFJ-300调速分散机图）附图2:大批量生产涂料的一体化设备
18、配置图（即SDL型一体化涂料生产车间剖面图）3盘式分散釜的设计说明3.1高速分散机设备分散原理盘式叶轮的外型为圆盘锯状，如图3-1所示，高速盘式分散机分散盘的正常位置、容器的相对尺寸、原始投料液面高度和运转中的物料流向：设分散盘直径为D，容器的直径取2.5D3.5D，容器的高径比约1（注：容器高度分散机升降高度h+0.5D。平斜底，倾角5左右，底与容器侧壁以圆弧角过渡，容器内部应无挡板和死角。运转时，分散盘离容器底部距离为0.5D1D，原始投料深度取1D2D。图3-1. 盘式叶轮在流体中分散效果图容器尺寸和投料的正确设计会产生如下的效果：高速盘式分散机在正确的操作条件下，分散盘的旋转（理想的圆
19、周速度约为2700cm/s）会使颜料浆液呈现滚动的环流，不飞溅或浪涌，在环流空穴处应该可以看到部分分散盘。旋涡的形状应该是这样：位于浆液顶部和表面靠近旋涡的颜料粒子在围绕容器循环一周之前呈螺旋状下降到涡流的底部。根据流体动力学理论，流动的流体，可以有两种截然不同的方式运动，剪切速率较低时的层流方式和剪切速率足够大时的湍流方式。雷诺数Re为2000通常作为一临界值来划分管道中的层流和湍流。旋涡状的湍流有利于颜料浆的混合，但这只是未曾分散好的颜料浆的混合。与此相反，层流虽然不能提供有效的混合，但是层流的拉力能够撕开颜料附聚块，达到有效的分散作用。因此，为了保证高速分散工艺中颜料的有效分散，重要的是
20、应获得颜料浆的层流状态。按照流体运动方程式，雷诺数Re由式3-1确定 （式3-1）式中 密度，g/cm3;V速，cm/s;X特征线性因次，cm,对于高速分散而言，为分散盘至容器底部的距离；黏度，Pa.s。要达到令人满意的分散效果，叶轮的圆周速率必须达到大约20m/s以上。但是，过高的转速，也会造成液浆的飞溅和使圆盘叶轮过多的暴露而导致混入空气，无谓地增加了功率的消耗。一般叶轮的最高圆周速度约为2530m/s。本设计分散釜中流体状态测试-雷诺数Re的测定：假设KU=100的流体在进行，对应的黏度为125000MPa.s.通过计算该过程为层流状态，故该盘式高速分散釜设计符合要求，可使涂料达到理想的
21、分散状态。3.2设备参数以某产品系列型号高速搅拌机为例，其主要技术参数如表4所示。表4.高速搅拌机的技术参数型号参数TFJ-200TFJ-250TFJ-300TFJ-350TFJ-400TFJ-450主机功率(kW）45.55.57.57.511111518.5222230分散轴转（r/min）1251250125125012512500125125001251250012512500分散轮直径（mm）200250300350400450升降（mm）010000100001200012000150001500泵功（kW）1.11.11.11.11.11.1重量（kg）1500150018001
22、80022002400外形尺寸mmA170017002100210024172417B173017302026206023802480C80080093093011001200佰鑫公司所用的TFJ-300调速分散机见附图1,其参数如表5所示：表5.TFJ-300技术参数最大转速1200r/min叶轮的直径300mm升降程1100mm安装高度3300mm电机功率22kw4涂料生产技术4.1涂料配方原理实际生产中,颜料在涂料中的含量极大地影响其性能，其用量可以用吸油量估计：在100g颜料中，将亚麻油逐滴加入，并随时用刮刀混合，研磨，至最后可使全部颜料黏结在一起成球，若继续加入，则体系变稀，此时，所
23、用油量为该颜料的吸油量（OA）：OA=式中表明，达到吸油量时，意味着颜料表面吸满了油，颗粒间隙充满了油，此时若继续加入，则自然黏度便下降。颜料体积浓度是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发组分(包括合成树脂乳液中的固体成分、颜料和填料等)的总体积之比，即：要使涂料具有良好的光泽度、遮盖力、透过性和强度等性能，必须使颜料的含量达到干漆膜的临界PVC（即CPVC）：CPVC=式中为颜料的密度93.5为亚麻油的密度当PVC达到CPVC时，各种性能（包括漆膜密度、抗拉强度、附着力、孔隙率、渗透性、起泡性、着色力等）都有一个转折点。当PVC增加时，漆膜内颜料体积分子表面的平滑度下降，因此光泽度下降
24、，遮盖力增加。当达到CPVC以后，若再增加，漆膜内就开始有空隙，此时，漆的透过性大大增加，因此，防腐性能明显下降，防污能力也变差。由于漆膜里有空气，增加了光的散射，遮盖力迅速增加，着色力增加；但和强度有关的性能却因漆膜内出现了空隙而明显下降。不同PVC的颜料充分利用于不同的表面上，故又采用PVC和CPVC比作为比体积浓度：=在配方中应重视，例如高质量有光汽车面漆、工业用漆和民用漆，其值在0.1-0.5，半光的建筑用漆，为0.6-0.8，而无光的内外墙涂料在1.0左右，天花板漆大于1.0，金属保护气底漆的为0.75-0.90。4.2配方设计表6.设计BX-1水性外墙涂料新配方（以生产100kg计
25、）序号物料名称质量分数/%用量/kg作用厂家备注1水40溶剂2乙二醇0.20.2抗冻剂，成膜助剂，延缓剂黄山鲁京3PK1000.50.5分散剂中化建4OP100.30.3乳化剂淄博良永5AMP950.20.2多功能助剂美国TOWS6Hyonic4360.10.1润湿剂普罗门7JLJ60.30.3消泡剂上海富畦8金红石TiO2 1818颜料9重钙3232惰性填料建安镇江10有机膨润土0.50.5增稠剂安吉宇宏11JLJ60.10.1消泡剂上海富畦浮动值12乳液1010基料江门天海82013JSpph0.20.2成膜助剂上海锦山14Norders C150.10.1防腐剂15203流平剂0.10.
26、1流变改性剂长沙欧化16GC24400.20.2增稠剂5物料衡算5.1涂料体积浓度PVC计算：5.2涂料干膜临界PVC(CPVC)计算：5.3涂膜比体积浓度计算:通过计算得出结论,比体积浓度符合(内外墙涂料在1.0左右)指标,故可以按照设计进行生产。6投产条件机械设备：见表3.厂房面积：200平方米的主厂房和30-40平方米的仓库及中控室动力装置：液压高真空泵一套、气泵、设备装机功率22千瓦 7投资与成本估算7.1车间装置人员配置表表7.序号职能名称人员配置小计合计1生产工人66102分析工人113维修工人114清洁工115管理员117.2经济评价构建资金流通示意图： 7.3成本估算产品成本指
27、工业企业生产某种产品所需费用的总称,即投资该产品所需的人力及物力总和的货币值，其可行性研究图示如下： 车间成本工厂折旧企业管理费销售成本工厂成本总成本原料及辅助材料重要原料辅助材料包装材料公用工程冷却水工艺水电费人工直接操作工资附加工资车间折旧维修机器车间管理费表8.成本估算表序号项目计算方法估值/万元备注1原料及辅助材料,元/年每吨产品消耗X单价X年产量241可变成本2公用工程,元/年每吨产品消耗X单价X年产量0.61可变成本可变成本小计241.613人工费用,元/年直接生产工资平均月工资X人数X1214.4 固定资本附加费用成本总额的11%58固定资本奖励费直接生产工资的11%1.584固
28、定资本4维修费装置投资CBL的36%0.96固定资本5车间折旧装置投资CBL的1%0.32固定资本6车间成本1+2+3+4+5258.87固定资本7工厂折旧(1+2+4+5)的1%2.43固定资本8企业管理费车间成本的36%7.77固定资本9销售成本销售费用40固定资本10工厂成本1+2+3+4+5+6+7+8527.97固定资本总成本567.977.4市场预测随着现代社会逐渐发展,中国经济的飞速前进，人民生活水平不断地提高，对居住条件要求越来越高，全国房地产业已经进入发展高涨时期，涂料的需求大幅度增长，同时人们对健康、环保意识不断加强，对劳动保护条例的进一步强化，水性涂料在整个涂料产量占据的
29、比重越来越大，涉及建筑、船舶、机械工业等等，已经广泛被人们所认同、采纳和推广。7.5项目效益和风险分析该分析应根据宏观经济形势、政策、趋势、热点问题、环境变化及其对行业的影响等为主要研究内容，同时充分考虑涂料行业发展动态，行业消费特征，行业产品结构特征以及连锁效益等因素。以下表是较常见的指标：表.9序号 竞争力评价投资风险分析其他1产品（品牌）竞争力政策风险2价格竞争力市场风险3销售竞争力金融风险4服务竞争力技术风险5其他风险8安全环保生产要求本设计为涂料厂扩大规模，提高生产效率，增加产量提供理论依据，设计时充分考虑到生产车间所涉及到水性助剂、颜填料的保存和使用方法。大多是非易燃易爆品，但对操作工人也要求进行技术上的专业培训，对易挥发的助剂，颜填料产生的粉尘对人体的危害有充分的了解，对于高速分散设备，严格按照操作说明书进行，并制定相关的保护措施和应急措施。根据国家最新规定卫生标准，进行三废处理，防止大气污染和水体污染，把生产过程中的副产品加以回收、利用，以减少成本。21
