年产4800吨水性涂料车间工艺设计

0目录１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.................................................6２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.............................................7３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................................................12４涂料生产技术................................................134.1涂料配方原理............................................134.2配方设计................................................14５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Δ计算:...................................16６投产条件....................................................16７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市场预测................................................197.5项目效益和风险分析......................................19８安全环保生产要求............................................191年产4800吨水性涂料车间工艺设计１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GB/T9755-2001代替GB/T9755-1995；（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。21.6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。3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：1001802603404200300350400450波长/nm透射率，%图1-1.TiO2对紫外线的透过率PP膜厚度：54μm颜料浓度：9%（涂膜）1-无颜料2-常规钛白粉（0.3μm）3-微粒化钛白粉（0.015μm）4-细微末钛白粉（0.035μm）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18~22%之间变化不大，为节省TiO2用量，含量为18%即可，图示如下：41.00.80.60.40.20.00.20.40.60.81.0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1~1.5g/ml,黏度为95~103KU（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CPVC=0.225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/T15608-1995中4.3.2规定明度值为6到9之间(三刺激值中的YD65≥31.26)。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6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≥刷涂二道无障碍不变质2正常0．950.930.9024h无异常1000500200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/T15608-1995中4.3.2规定明度值为6到9之间(三刺激值中的YD65≥31.26)。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：7cos0.14RuL式中μ——液体渗入的平均速度（cm/s）θ——接触角的余弦σ——涂料的表面张力（mN/m）η——涂料的黏度（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σ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