Эколого-экономическое обоснование внедрения системы очистки воздуха в цехе литья пластмасс

 

Кафедра общей химии и  экологии

 

 

Курсовая работа

 

по дисциплине: «Экономика природопользования и 

природоохранной деятельности»

на тему:

 

Эколого-экономическое обоснование  внедрения  системы очистки воздуха  в цехе литья пластмасс.

 

 

 

                                                                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

Казань 2011

 

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

На всех ступенях эволюции общества человек был тесно связан с окружающей средой.  Однако лишь с переходом к индустриальной цивилизации воздействие человека на природу настолько усилилось,  что привело к разрушению и деградации природных систем и поставило человечество под угрозу экологического кризиса. Экологические проблемы можно рассматривать применительно к отдельным видам природных ресурсов или подсистем окружающей среды. В промышленно развитых странах наиболее серьезной экологической угрозой является загрязнение атмосферного воздуха, негативно влияющее на  здоровье людей и ухудшающее состояние окружающей среды в целом. Концентрация вредных для здоровья человека веществ в крупных городах превышает медицинские нормы в десятки раз.

За последние три-четыре десятилетия в промышленности резко  возросло использование полимерных материалов и к настоящему времени  достигло  колоссальных размеров, а  перспективы их производства и применения в различных областях народного  хозяйства и быта постоянно расширяются. Переработка пластмасс - это совокупность технологических процессов, обеспечивающих получение изделий - деталей с заданными конфигурацией, точностью и эксплуатационными свойствами. В атмосферу,  в процессе переработки, выделяется ежегодно 3,5 млрд. тонн различных вредных веществ: формальдегид, стирол, ксилол, фенол, дибутилфталат, аммиак, органические кислоты, метиловый спирт, пыль органическая и др.

Одной из основных задач, стоящих  перед специалистами на предприятиях, где перерабатываются пластмассы, является решение проблемы по очистке выбросов.

           Целью курсовой работы является расчет или минимизация ущерба от размещения производственных и бытовых отходов, сбросов и выбросов загрязняющих веществ в денежном выражении.

 

 

 

 

1. Характеристика  производственных процессов предприятия

Предприятие предназначено  для выпуска приборов различного назначения, ТНП (товаров народного  потребления) и нестандартного оборудования. Основными являются сборочные и  механосборочные производства. Поэтому  основными потребителями сырья  и материалов являются вспомогательные  производства.

Цех  литья  из  пластмасс  (заготовительно-литейное   производство) перерабатывает   термопластичные   материалы:  полиэтилен, полипропилен, полистирол,  полиамиды,  пластик  АБС,  а  также  механическую обработку  и  обслуживание  пластмассовых  изделий.

Пластмассы  -   материалы   на   основе   органических   природных, синтетических  или органических полимеров, из которых можно после  нагрева  и приложения давления формовать  изделия сложной конфигурации. При  производстве готовых изделий, состоящих  полностью или частично из пластмасс, необходимо множество различных  процессов. Одни из них - чисто химические, другие включают операции чисто механического  смешивания, в то время, как третьи, в частности, представленные в нижней части диаграммы, требуют специального оборудования. Часть такого оборудования используют также в резиновой, стекольной, бумажной и текстильной промышленности, остальное оборудование специфично для промышленности пластмасс.

       Технологический   процесс  изготовления   деталей   путем   литья   из

термопластичных материалов состоит из следующих операций:

       - термообработка сырья;

       - прессование;

       - механическая  обработка;

       - промывка  заготовки;

       - зачистка;

       - промывка  детали.

Термообработка сырья (сушка)

Технологические свойства, процессы  переработки  и  качество  готовой

продукции существенно зависят  от  влажности   полимера.  Придание  материалу

требуемой  влажности  сушкой  или   увлажнением   осуществляют   на   стадии

подготовки к формованию.

Молекулы воды полярны  и поэтому легко  образуют  водородные  связи  с

полярными  группами  полимеров,  следствием  чего  и  является   возможность

поглощать (сорбировать) влагу  из атмосферного  воздуха.  Свойство  полимеров

поглощать  влагу   увеличивается  с  увеличением   полярности,   уменьшением

плотности и  степени  кристалличности,  увеличением  дисперсности  полимера;

некоторые  полимеры  поглощают  до  10  %  воды  (%  по  отношению  к  массе

материала). Неполярные полимеры  имеют  низкую  гигроскопичность.  Увеличение влажности полимера способствует уменьшению  текучести и  высокоэластичности  расплава.  Вызывая  гидролитическую  деструкцию   при температурах переработки, влажность влияет на стабильность  свойств  готовых изделий. Избыток влаги ослабляет внутри- и  межмолекулярное  взаимодействие; в результате  увеличения  количества  влаги  выше  необходимого  уменьшаются

предел текучести, предел прочности, относительное  удлинение  при   разрыве,

диэлектрическая  прочность   и   проницаемость,   ухудшается   прозрачность,

затрудняется переработка,  на  поверхности  деталей  появляются  серебристые

полосы,  разводы,  волнистость,  вздутие,  пористость,   пузыри,   раковины,

трещины, отслоение поверхности, коробление и размерный  брак  возникают  при

литье под давлением и  прессовании. Повышение  влажности  ухудшает  сыпучесть

материала. При  эксплуатации  изделий   из   полимеров   может   измениться   их

влагосодержание. Это приведет к изменению размеров, физико-  механических  и

диэлектрических свойств, твердости  и износостойкости деталей  из  полимеров. Для сушки полимеров  перед  переработкой  используют  вакуум-сушилки, барабанные,  турбинные,  ленточные  и   другие   типы   сушилок.  В цехе сушка проводится в сушильных шкафах типа  СНОЛ  (объем  шкафов 1-2  м3)  при температуре 100±50С,  что приводит  к выделению летучих продуктов.

Литьевое прессование

При  литье  материал  в  гранулированном  или  порошкообразном   виде

засыпается в приемный бункер автомата; поступает в  пластикационный  цилиндр

литьевой машины, где прогревается от расположенных снаружи  камеры  тэнов  и

перемешивается вращающимся  шнеком  (в  шнековых  машинах).  При  переработке

термопластов цилиндр  нагревают до 200-3500С. Прессформа  состыковывается  с  усилием  250-1600  кН  и   выдерживая температуру и время  производится  подача  материала  в  форму  под  рабочим давлением около 500 кг/см2. При  литье  под  давлением   молекулы   материала   ориентируются   в направлении течения, что сопровождается упрочнением материала в  направлении течения. После заполнения  рабочих  полостей  формы  в  машине  автоматически включается система охлаждения, и  вода, прокачиваясь через форму,   ускоряет тем самым процесс затвердевания материала. Материал охлаждается до 20-1200С (в зависимости от марки). Прессформа   расстыковывается,  и  деталь  извлекается   из   матрицы

прессформы.

Механическая обработка

Механическую обработку  деталей  из  пластмасс  применяют  с  целью

изготовления более точных, чем при прессовании или литье  деталей  (нарезание

резьб,  или  при  прессовании   не   предусмотрено   литье   конструкционных

отверстий, выемок и т.п.). Точение, сверление, фрезерование и др.  выполняют  на  быстроходных станках, применяемых в  металло-  и  деревообработке,  оснащенные  зажимными приспособлениями и устройствами для улавливания и отсоса стружки и пыли. Качество механообработки обеспечивается при работе  острозаточенным

инструментом.  Для   повышения   качества   обработки   применяют   алмазные

инструменты. Выделяется органическая пыль, а также образуется стружка и опилки пластмассы.

Промывка заготовки

Промывка  заготовки  бензином  необходима   для   удаления   с   ее поверхности опилок и стружки, образовавшихся в процессе сверления. Мойка   проводится   в   промывочной   ванне   моечного   отделения инструментального цеха предприятия. Выделения: пары бензина.

 

        

Зачистка

Слесарная зачистка  производится  для  отделения  литников,  облоя, грата, пленки в отверстиях и т.п. – отделки,  по наружным контурам детали. Выполняется в условиях мелкосерийного  производства  или  когда другими способами невозможно обработать деталь. Деталь закрепляют на поворотных тисках. Режущий  инструмент- надфиль круглый, напильник плоский, скальпель,  кусачки и др.

Происходит  выделение  пыли   органической   и   образование   опилок пластмассы, облоя литника и стружки.

Промывка детали

Промывка детали бензином необходима для  удаления  с  ее  поверхности опилок  и  стружки,  образовавшихся  при  зачистке.   Мойка   проводится   в промывочной ванне моечного отделения инструментального цеха предприятия. Выделения: пары бензина.

 

 

 

 

 

 

 

Синхронизация операций при производстве пластмасс

 

 

Исходные материалы для  изготовления продукции поступают  в вид

• готовых для переработки  полимерных композиции в форме таблеток, гранул или порошков;

• чистых полимеров в  виде порошков или гранул, в которые, прежде чем пустить их в переработку, вводят добавки;

• листов, прутков, труб, пленок, которые подвергают дальнейшей переработке;

• разнообразных материалов в виде эмульсий или суспензий  полимеров (известных как латексы), жидкостей или твердых веществ, способных к полимеризации, а  также продуктов, находящихся в  промежуточном состоянии между  мономером и полимером, например жидкостей, представляющих собой истинные водные растворы частично полимеризованного  мономера, в воде с определенным рН, или растворы в органических растворителях.

Дистилляция-крекинг

Стадия процесса очистки  нефти, на которой продукты первой дистилляции  обрабатываются с целью расщепления  больших молекул углеводородов  на меньшие молекулы посредством  регулируемого нагрева, с присутствием катализаторов и часто под  давлением. При крекинге нефти получают тяжелые масла, бензин и газы, такие  как ЭТАН, ЭТЕН (этилен) и ПРОПЕН (пропилен), которые используются при производстве пластмасс, тканей, моющих средств и  сельскохозяйственных химикатов. Таким  образом, крекинг - это способ получения  больших количеств легких углеводородов, на которые имеется большой спрос, из более тяжелых фракций, которые  сами по себе используются как смазочные  масла.

 

Приготовление полимерных композиций

Указанную операцию осуществляют смешиванием полимеров с различными добавками. Хотя для этой цели пригодно разнообразное оборудование, для  порошков наиболее часто используют шаровые мельницы или скоростные смесители с пропеллерными мешалками. Смешивание высоковязких композиций проводят на вальцах, в смесителях типа Бенбери  или в экструдерах. Для приготовления  полимерных композиций используют около 20 классов добавок, существенно отличающихся по своей химической природе. Наиболее важными из них являются:

• пластификаторы - как правило, сложные эфиры;

• антиоксиданты - органические продукты для предотвращения термической  деструкции;

• стабилизаторы - органические и неорганические продукты для предотвращения термической деструкции и разложения под воздействием лучистой энергии;

• смазки;

• наполнители - материалы  для придания специальных свойств  или для удешевления композиций;

• красители-неорганические или органические вещества для окрашивания  композиций;

• порообразователи - газы или  химические вещества, выделяющие газы, для получения пенопластов.

Органическое вещество с  небольшой молекулярной массой (мономер) сначала превращают в полимер, который  затем прядут, отливают, прессуют или  формуют в готовое изделие. Сырьем обычно являются простые, легко доступные  побочные продукты угольной и нефтяной промышленности или производства удобрений.

Химические реакции. Целлюлозу  посредством разнообразных реакций  можно превратить в бумагу, моющие средства и другие ценные материалы; из каучука можно получить резину и изолирующие материалы, используемые как покрытия; канифоль после химической модификации становится более прочной  и устойчивой к действию растворителей. Хотя модифицированные природные полимеры и находят промышленное применение, большинство используемых пластмасс  являются синтетическими.