123627 (Переработка одноразовых шприцов), страница 7

0,5% 1,5% 3%

0,5%

Рисунок 2.7 Схема материальных потоков процесса производства.

Контроль качества (ОТК).

На стадию ОТК поступает: 1,0050 т.

Возвратные потери составили 0,5%

Возвратные потери составили 0,0050 т

Экструдирование.

На стадию экструдирования поступает: 1,036 т

Общие потери составили 3%, в том числе:

безвозвратные потери 2%;

возвратные потери 1%

Общие потери составили 0,031 т в том числе:

безвозвратные 0,021 т;

возвратные 0,01 т

Сушка.

На стадию сушки поступает 1,0412 т

Безвозвратные потери составили 0,5%

Безвозвратные потери составили 0,043

Мойка.

На стадию мойки поступает 1,0846 т

Безвозвратные потери составили 4%

Безвозвратные потери составили 0,0434 т

Дробление.

На стадию дробления поступает 1,1011 т

Безвозвратные потери составили 1,5%

Безвозвратные потери составил 0,0165 т

Транспортировка

На стадию транспортирования поступает 1,0916 т

Безвозвратные потери составили 0,5%

Безвозвратные потери составили 0,0055 т

Постадийный материальный баланс (Таблицы 2.2-2.8)

Таблица 2.2 - Транспортировка и хранение

Приход, т	Расход, т
Отходы: 1,0916	Отходы: 1,0861 Безвозвратные потери 0,0055
Итого: 1,0916	Итого: 1,0916

Таблица 2.3 - Дробление

Приход, т	Расход, т
Отходы: 1,1011	Дробление: 1,0846 Общие потери 0,0310 Безвозвратные потери 0,0165
Итого: 1,1011	Итого: 1,1011

Таблица 2.4 - Мойка

Приход, т	Расход, т
Дроблёнка: 1,0846	Промытая дроблёнка: 1,0412 Безвозвратные потери 0,0434
Итого: 1,0846	Итого: 1,0846

Таблица 2.5 - Сушка

Приход, т	Расход, т
Промытая дроблёнка: 1,0412	Просушенная дробленка: 1,0360 Безвозвратные потери 0,0052
Итого: 1,0412	Итого: 1,0412

Таблица 2.6 - Экструдирование

Приход, т	Расход, т
Просушенная дроблёнка: 1,0036	Гранулят: 1,0050 Общие потери 0,0310 Возвратные потери 0,0100 Безвозвратные потери 0,0210
Итого: 1,036	Итого: 1,036

Таблица 2.7 - Контроль качества

Приход, т	Расход, т
Гранулят: 1,0050	Готовое изделие: 1,0000 Безвозвратные потери 0,0050
Итого: 1,0050	Итого: 1,0050

Таблица 2.8 - Сводный материальный баланс

Приход, т	Расход, т
Сырье 1,1066	Готовое изделие: 1,0000
	Безвозвратные потери:
	Транспортировка 0,0055
	Дробление 0,0165
	Мойка 0,0434
	Сушка 0,0052
	Экструдирование 0,0021
	Возвратные потери:
	Экструдирование 0,0100
	ОТК 0,0050

2.4.2 Расчет производительности экструдера

Таблица 2.9 - Исходные данные

Параметр	Обозначение	Значение
Экструдируемый материал	Полиэтилен + полипропилен	-
Диаметр червяка, см	D	6,3
Отношение длины червяка к диаметру		30
Общая длина червяка, см	Lобщ=30D	189
Длина зоны дозирования, см	Lдоз=15D	94,5
Длина зоны питания, см	Lпит=4D	25,2
Длина зоны пластикации, см	Lпласт=6D	37,8
Шаг винтовой нарезки червяка, см	t=D		6,3
Глубина канала, см	hпит		0,6
Степень сжатия материала в зоне дозирования	k		2,5
Частота вращения шнека, об/мин	N		45

Примем глубину канала h_пит=6мм. Для определения ширины гребня винтовой нарезки е воспользуемся формулой (2.1):

e=0,lD, (2.1)

где D-диаметр червяка

е = =0,63 см,

Вычислим - зазор между гребнем червяка и цилиндром по формуле

=0,004 , (2.2)

где D-диаметр червяка

Рассчитаем угол подъема винтовой нарезки на гребне червяка по формуле (2.3):

= arctg , (2.3)

где t-шаг винтовой нарезки червяка, см

D-диаметр червяка.

Рассчитаем глубину канала в зоне дозирования по формуле (2.4) (для дальнейших расчетов шнека все метрические значения берем в сантиметрах):

(2.4)

где D-диаметр червяка;

h_пит-глубина канала;

к - коэффициент сжатия в зоне дозирования - К = 2,5 (для гранулированного сырья).

.

По расчетам получилось 3мм < 6мм, условие h_доз пит соблюдено, расчет оставляем. Рассчитаем величину прямого потока по формуле (2.5):

(2.5)

где D-диаметр червяка, см; h_доз - глубина канала в зоне дозирования, см; е-ширина гребня винтовой нарезки, см; t - шаг винтовой нарезки червяка, см; -угол подъема винтовой нарезки, см; N-частота вращения шнека, об/мин.

Рассчитаем величину обратного потока по формуле (2.6):

(2.6)

Для того что бы рассчитать Q_обр нужно рассчитать по формуле (2.7):

(2.7)

где h_доз - глубина канала в зоне дозирования, см;

е-ширина гребня винтовой нарезки, см;

t - шаг винтовой нарезки червяка, см;

-угол подъема винтовой нарезки, см;

L_доз - длина зоны дозирования, см

Для определения эффективной вязкости расплава в винтовом канале червяка экструдера рассчитаем скорость сдвига по формуле (2.8).

(2.8)

где h_доз - глубинa канала в зоне дозирования, см

N-частота вращения шнека, об/мин.

D-диаметр червяка, см;

При дальнейших расчетах при определении эффективной вязкости расплава будем пользоваться диаграммой приведенной на рисунке 2.6 [21].

По графику зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига, находим значение эффективной вязкости при t=230°C

γ=44,7 c^-1; µ_эф= 2,3 ∙ 10^-2 кг с/см²;

(2.9)

=1,72∙10^-3 ∙ρ;

Q_обр1= 1,72∙10^-3 ∙ 80 =0,137 см³/с

Q_обр2= 1,72∙10^-3 ∙ 90 =0,154 см³/с

Q_обр3= 1,72∙10^-3∙100 =0,172 см³/с

Q_обр4= 1,72∙10^-3∙110 =0,189 см³/с

Q_обр5= 1,72∙10^-3∙120 =0, 206 см³/с

Q_обр6= 1,72∙10^-3∙130 =0,223 см³/с

Полученные данные сведем в таблицу 2.10

Таблица 2.10 - Значения величины обратного потока от давления экструдера

Показатель	Значение
Р, атм	80	90	100	110	120	130
Qобр, см3/с	0,137	0,154	0,172	0,189	0, 206	0,223

Рассчитаем величину потока утечки по формуле (2.10):

(2.10)

Рисунок 2.6 - График зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига

Для того чтобы рассчитать величину потока утечки рассчитаем градиент скорости по формуле (2.11):

; (2.11)

; (2.12)

При дальнейших расчетах при определении эффективной вязкости расплава в зазоре будем пользоваться диаграммой 1.

Температура переработки композиции

t_плав=230°С, γ'_утеч=445 сек^-1 µ_γ=3,75∙10^-3

Далее можно рассчитать величину потока утечки принимая давление создаваемое экструдером от 80-130 атм. (шаг 10 атм). Рассчитаем Q _утеч по формуле (2.13)

(2.13)

Q_утеч1=0,84∙10^-4 ∙ 80 = 0,0067 см³/с

Q_утеч2=0,84∙10^-4 ∙ 90 = 0,0075 см³/с

Q_утеч3=0,84∙10^-4 ∙ 100 = 0,0084 см³/с

Q_утеч4=0,84∙10^-4 ∙ 110 = 0,0092 см³/с

Q_утеч5=0,84∙10^-4 ∙ 120 = 0,0100 см³/с

Q_утеч6=0,84∙10^-4 ∙ 130 = 0,0109 см³/с

Полученные данные сведем в таблицу 2.11

Таблица 2.11 - Значения величины потока утечки при различных давлениях

Р, атм	80	90	100	110	120	130
Qутеч, см3/с	0,0067	0,0075	0,0084	0,0092	0,0100	0,0109

Пластификационная производительность экструдера определяется по формуле (2.14)

Q=Q_пр - Q_обр - Q_{утеч (}2.14)

Q₁=22,8 - 0,137 - 0,0067 = 22,65 см³/с

Q₂=22,8 - 0,154 - 0,0075 = 22,63 см³/с

Q₃=22,8 - 0,172 - 0,0084 = 22,61 см³/с

Q₄=22,8 - 0,189 - 0,0092 = 22,60 см³/с

Q₅=22,8 - 0, 206 - 0,0100 = 22,58 см³/с

Q₆=22,8 - 0,223 - 0,0109 = 22,56 см³/с

По данным полученным в результате всего расчета составим сводную таблицу 2.12.

В таблице 2.12 указаны все значения полученные при расчете проектируемого экструдера.

Таблица 2.12 - Общая таблица полученных результатов.

Р, атм	80	90	100	110	120	130
Qпр	22,8	22,8	22,8	22,8	22,8	22,8
Qобр, см3/с	0,137	0,154	0,172	0,189	0, 206	0,223
Qутеч, см3/с	0,0067	0,0075	0,0084	0,0092	0,0100	0,0109
Q	22,65	22,63	22,61	22,60	22,58	22,56

Исходя из полученных данных рассчитаем среднюю производительность экструдера:

Q_ср= см³/с

Рассчитаем производительность экструдера в пересчете на кг по формуле (2.15):

(2.15)

где ρ-плотность перерабатываемого материала

Q=3,6∙0,77∙22,6 =63,25 кг/час

Исходя из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы: предлагаемая технологическая линия наиболее выгодно и эффективно поможет переработать предлагаемые в проекте композиционные материалы на основе вторичного полипропилена и полиэтилена. В предложенном процессе учитываются и соблюдаются все технологические параметры необходимые для переработки композиций. Расчетная производительность экструдера 63 кг/час [20,21].

3. Экспериментальная часть

3.1 Оценка реологических свойств полимера и композиций на их основе

Переработка полимерного материала или композиции начинается с оценки перерабатываемости, критерием которой является технологичность. Под термином "технологичность" подразумевается комплекс показателей его реологических свойств, так как не существует одного универсального показателя, по величине которого можно было бы судить о технологических свойствах полимерного материала. Когда речь идет о переработке нового композиционного материала или создании изделия принципиально нового типа, то во многом приходится полагаться на модельный эксперимент и опыт технолога-переработчика. При этом первичная оценка перерабатываемого материала в любом случае должна начинаться с определения границ области текучего состояния термомеханическим методом с последующим определением реологических характеристик в пределах этого состояния по сравнению со свойствами известных материалов [23].

Изучение реологических свойств, т.е. механических характеристик расплавов полимеров и композиций на их основе, используется в основном в следующих целях для:

оценки свойств полимерных материалов при сравнении отдельных партий сырья или композиций между собой и с эталонными образцами;

характеристики специфических эффектов, наблюдаемых при течении полимеров на различных стадиях технологических процессов;

определения реологических параметров, например вязкости в широком диапазоне скоростей (у) и напряжений сдвига ( ), определяемых зоной перерабатываемости данного полимерного материала (ЗП), при температурах переработки, необходимых для расчета производительности оборудования.

Поскольку в текучем состоянии полимеры представляют собой жидкости с большой вязкостью, имеющие упорядоченность структуры на уровне лишь ближнего порядка, то различия кристаллических и аморфных полимеров в таком состоянии стираются: они зависят не от исходного фазового состояния (до Т_пл), а от химической природы цепи полимера и его молекулярной массы.

Величина Т_т (для кристаллических полимеров это их Т_пл) зависит от сил межмолекулярного взаимодействия. Наличие групп, склонных к образованию водородных связей, приводит к росту температур перехода в вязкотекучее состояние [24].

При оценке технологичности традиционных крупнотоннажных термопластов основной реологической характеристикой является показатель текучести расплава (ПТР).

Под ПТР понимают массу расплава полимера в граммах, вытекающую через калиброванный капилляр стандартных размеров под действием фиксированной нагрузки при выбранной температуре расплава определенной для каждого полимера за 10 мин. или пересчитанную на длительность истечения 10 мин.

Оценка термопластов по их ПТР служит основой для классификации марочного ассортимента по тому основному технологическому способу, который рекомендуется для переработки в изделия. В таблице 3.1 представлена зависимость способа переработки полимерных материалов от ПТР [25].

Таблица 3.1 Зависимость способа переработки полимерных материалов от ПТР

Показатель текучести расплава (ПТР), г/10мин	Способ переработки
0,03	прессование
0,30-3,00	экструзия
5,00-20,00	литье под давлением
15,00-30,00	производство волокон

Необходимо отметить, что указанные рекомендации не является строгими [24].

Целью экспериментальной части дипломного проекта является определение реологических характеристик вторичного ПЭ, ПП и композиции на их основе, а также задачи которые необходимы решить.

1) Определение и анализ значений ПТР, вторичных ПЭ, ПП и композиции на их основе с целью выбора способа переработки.

2) Построение реологических кривых с целью выбора режима переработки.

3) Определение термостабильности композиций с целью выбора температурного режима переработки.

3.2 Объекты исследования и методика проведения эксперимента

Объекты исследования:

1) Вторичный ПЭ (цилиндр одноразового шприца);

2) Вторичный ПП (Шток-поршень одноразового шприца);

3) Композиции ПП и ПЭ (50% ПЭ (цилиндр.) и 50% ПП (поршень)) при температурах 210 и 230 °С

Методика проведения эксперимента.

Для определения реологических характеристик используется прибор ИИРТ-5, который представлен на рисунке 3.1. Принцип действия установки основан на измерении скорости и истечении расплава через капилляр при определенной температуре.

Прибор состоит из экструзионной камеры 4 (длина составляет 123±0,25мм, внутренний диаметр 9,5+0,016мм), в полости которого установлен поршень 3 (направляющая головка поршня имеет длину 6,35±0,10мм с диаметром 9,48 ± 0,1мм).

Рисунок 3.1 - Прибор ИИРТ-5

1 - штурвал; 2 - груз; 3 - поршень; 4 - цилиндр; 5 - нагреватель; 6 - теплоизоляция; 7 - подставка; 8 - капилляр; 9 - основание; 10 - зеркало; 11 - стопор; 12 - стойка.

Регулятор температуры прибора обеспечивает нагрев цилиндра в интервале 100-200 °С с точностью ±0,5 °С. В нижней части цилиндра 4 установлен градуированный капилляр 8, фиксируемый стопором 11. Продавливание расплава осуществляется под действием дискообразных грузов 2, которые подвешивают к цанге, закрепленной на ходовом винте со штурвалом 1. Для удобства наблюдения за истечением расплава из капилляра на приборе имеется поворотное зеркало 10.

Необходимая для испытания температура в термостате нагревательными элементами и поддерживается с помощью автоматического регулятора температуры.

1) Методика определения ПТР

1. Загружают навеску исследуемого материала (4-5г) в канал вискозиметра и вручную уплотняют ее. Чтобы исключить попадание воздуха в камеру время загрузки не должно превышать одной минуты.

2. В камеру вставляют поршень и помещают на втулку добавочный груз. После выдержки под давлением в течение пять минут (по ГОСТ 11645) [25], отпускают грузы и дают полимеру течь под действием силы тяжести.

3. Как только нижняя кольцевая отметка на поршне опуститься до верхней кромки экструзионной камеры, выдавленную часть материала отсекают ножом и не принимают в расчет. Одновременно начинают измерение скорости течения расплава до тех пор, пока верхняя метка на поршне не опустится до верхней кромки экструзионной камеры.

4. После охлаждения полученные прутки взвешивают с погрешностью не белее 0,001г. Число их должно быть не менее трех. Прутки, содержащие пузырьки воздуха, бракуют. Масса отрезка определяется как среднее арифметическое результата взвешивания всех отрезков.

5. После окончания цикла измерений капилляр освобождают и удаляют из прибора остатки полимера.

6. За результат испытания принимается среднее арифметическое двух определений на трех отрезках материала, расхождение по массе между которыми не должно превышать 5%.

7. Показатель текучести расплава (ПТР, г/10 мин) определяется по формуле (3.1) [25]:

(3.1)

где 600 - стандартное время, с;

m - средняя масса экструдированных отрезков, г;

t - интервал времени между двумя последовательными резаниями прутков, с.

В процессе работы были определены ПТР вторичного ПЭ, ПП и композиции на их основе, при температуре переработки 210 и 230 °С

2) Методика построения реологических кривых

Для построения кривых необходимо несколько точек зависимости эффективной вязкости η от напряжения сдвига τ. Для этого необходимо провести эксперимент при различных нагрузках. В данном эксперименте использовались нагрузки 1,26; 2,16; 3,8 и 5; кг.

Напряжение сдвига τ_сдв рассчитывается по формуле (3.2):

τ_сдв= (3.2)

где G-нагрузка на поршень, Н;

d - диаметр поршня (0,00948м);

r-радиус капилляра (0,0010475м);

l-длина капилляра (0,008м).

Скорость сдвига (у) оценивается по формуле (3.3):

, (3.3)

где Q-расход полимерной жидкости в м /с, который можно рассчитать по формуле (3.4);

(3.4)

где ρ-плотность, г/см³.

Для построения кривых рассчитаем эффективную вязкость по формуле (3.5)

(3.5)

где τ-напряжение сдвига

γ-скорость сдвига [11].

3) методика определения термостабильности

Термостабильность расплавов характеризует длительность нахождения термопласта выше температуры плавления без нарушения его химического состава и, следовательно, свойств.

Чем длительнее период термостабильности расплава, тем шире технологические возможности материала, тем кривая термостабильности будет иметь меньший разброс точек.

Для определения термостабильности композиции необходимо выдержать расплав в экструзионной камере прибора ИИРТ-5 в течение определенного времени, после чего снимается ПТР.

По полученным данным строится зависимость ПТР от времени выдержки в экструзионной камере.

В данном эксперименте композиция выдерживалась в течении 3, 5, 7, 9 и 11 минут, после чего измерялось значение ПТР

3.3 Результаты эксперимента

1) Для построения графиков зависимости ПТР от нагрузки экспериментальные данные (значения масс экструдируемых отрезков, с учетом времени истечения расплава полимера) подставили в формулу (3.1). Полученные значения ПТР, свели в таблицу 3.2

Таблица 3.2 - Экспериментальные данные для расчета ПТР вторичного полиэтилена, полипропилена и композиций на их основе

Полимер	Температура, °С	Масса груза, Н	Время, сек	Средняя масса, г	ПТР, г/10 мин
ПЭ	190	12,4	10	0,08054	4,8
ПП	230	12,4	5	0,17582	21,0
Композиция 1	210	12,4	5	0,08362	10,0
Композиция 2	230	12,4	5	0,12649	15,1
ПЭ	190	21,2	5	0,08815	10,5
ПП	230	21,2	5	0,34629	41,6

Полимер	Температура, °С	Масса груза, Н	Время, сек	Средняя масса, г	ПТР, г/10 мин
Композиция 1	210	21,2	5	0,18561	22,2
Композиция 2	230	21,2	5	0,28743	34,5
ПЭ	190	37,3	5	0, 20216	24,2
ПП	230	37,3	5	0,72280	86,7
Композиция 1	210	37,3	5	0,34477	41,3
Композиция 2	230	37,3	5	0,50673	60,8
ПЭ	190	49	5	0,27435	33,0
ПП	230	49	5	1,11425	133,7
Композиция 1	210	49	5	0,59810	71,7
Композиция 2	230	49	5	0,88448	106,0

По данным таблицы построили графики зависимости ПТР от прикладываемой нагрузки. График представлен на рисунке 3.2

Рисунок 3.2 - Зависимость ПТР от прикладываемой нагрузки

2) Для построения реологических кривых (зависимость τ от η) данные, полученные в ходе эксперимента, подставили в формулы (3.2), (3.3), (3.4) и (3.5), полученные значения, свели в таблицу 3.3

Таблица 3.3 - Эффективная вязкость вторичного полиэтилена, полипропилена, и композиций на их основе

Полимер	Напряжение сдвига, (10-4 Па)
	1,1	2	3,5	4,5
ПЭ	0,090	0,070	0,057	0,054
ПП	0,019	0,017	0,014	0,012
Композиция 1	0,040	0,034	0,032	0,024
Композиция 2	0,027	0,022	0,022	0,016

По результатам построили графики зависимости эффективной вязкости (η) от напряжения сдвига (τ) (Рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 Графики зависимости эффективной вязкости (η) от напряжения сдвига (τ)

3) Для построения кривой термостабильности были определены значения ПТР композиций содержащих 50%ПЭ и 50% ПП, при температуре 210 и 230°С соответственно, в течении 3,5,7,9 и 11 минут (Таблица 3.4).

Таблица 3.4 - Термостабильность композиции на основе ПЭ и ПП при температурах 210 и 230 °С

Время, мин	ПТР, г/ 10 мин (210°С)	ПТР, г/ 10 мин (230°С)
3	20,5	31,5
5	22,6	31,8
7	24,5	31
9	19,8	32,2
11	20,1	30,8

По результатам построили графики зависимости ПТР от времени выдержки расплава композиций (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 - Термостабильность полимеров

3.4 Обсуждение результатов

1) Из графика зависимости ПТР от нагрузки (рисунок 3.2), видно, что с увеличением нагрузки резко увеличивается ПТР вторичного ПП. Кривая зависимости ПТР от нагрузки вторичного ПЭ меняется незначительно. Это можно объяснить тем, что во вторичном ПП деструкция идет гораздо глубже, чем во вторичном ПЭ так как, ПЭ и ПП отличаются по своему химическому строению. ПП имеет третичный атом углерода, который способен легче образовывать свободные радикалы за счет своей активности при этом молекулярная масса уменьшается, расплав начинает течь быстрее и ПТР следовательно увеличивается. В то же время ПЭ имеет линейное строение, так как отсутствует третичный атом углерода, деструкция идет незначительно и также меняется молекулярная масса и ПТР.

Аналогичные кривые зависимости ПТР от нагрузки, были построены для композиций состоящих из 50% ПП и 50% ПЭ при температурах 210 и 230 °С, в которых наблюдается резкое увеличение кривой зависимости ПТР от нагрузки и вид кривых напоминает аналогичную зависимость ПТР от нагрузки для ПП.

При стандартной нагрузке 2,16кг, ПТР композиций при температурах 210 и 230°С составил соответственно 10 и 15 г/10 мин, судя по этим данным способом переработки можно предложить литье под давлением.

2) По результатам эксперимента были построены четыре реологические кривые, для ПП, ПЭ и композиций состоящей из 50% ПЭ и 50% ПП (рисунок 3.3).

Кривые зависимости эффективной вязкости от напряжения сдвига, для композиций состоящих из 50% ПЭ и 50% ПП при температурах 210 и 230 °С, меняется по тому же закону что и кривая зависимости эффективной вязкости от напряжения сдвига для ПП, поэтому можно предположить режим переработки композиций состоящей из 50% ПЭ и 50% ПП должен быть близким к режиму переработки вторичного ПП.

Если два полимера имеют различную вязкость, а смеси должны перерабатываться при одинаковой вязкости, их совместная переработка возможна только при добавлении пластификатора. В нашем случае композицию можно перерабатывать при добавлении в качества пластификатора "Recycloblend"

3) Для выбора температурного режима переработки, была определена термостабильность композиции ПЭ-ПП.

Из зависимости представленной на рисунке 3.4 можно сделать следующие выводы:

при температуре 210°С расплав с увеличением времени выдержки имеет различные значения ПТР, связанные с термодеструкцией полимеров, в результате которой меняется молекулярная масса полимеров входящих в композицию;

при температуре 230°С с течением времени ПТР меняется незначительно, это свидетельствует о термостабильности полимера.

Поэтому целесообразно проводить переработку композиции при температуре 230°С.

4. Автоматизация производственных процессов

4.1 Основы автоматизации производства

Современные химические производства характеризуются все возрастающей сложностью и многообразием операций и оборудования. Управление такими производствами возможно лишь при широком использовании методов и средств автоматизации.

Одним из основных направлений развития всех отраслей экономики, дальнейшей интенсификации и совершенствования технологических процессов является автоматизация производств, которая обеспечивает наибольший эффект использования, контроль за эксплуатацией, надежность и безопасность работы технологического оборудования.

Под технологическим процессом понимают совокупность технологических операций, проводимых над исходным сырьем в одном или нескольких аппаратах, целью которых является получение продукта, обладающего заданными свойствами.

Технологический процесс, реализованный на соответствующем оборудовании, называют технологическим объектом управления (ТОУ). ТОУ может быть отдельным аппаратом, агрегатом, установкой, цехом или отдельным производством. Для поддержания нормального функционирования ТОУ или, при необходимости, изменения условий его работы им нужно управлять. Целью управления является обеспечение оптимального значения критерия управления (технологический или технико-экономический показатель) [26,27].

Процесс управления предусматривает: сбор информации о текущем состоянии объекта управления, определение оптимального режима его функционирования, вычисление управляющих воздействий, реализацию оптимальных управляющих воздействий.

В настоящее время для управления производством применяются автоматизированные системы управления (АСУ) - человеко-машинные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления. Причем, сбор, обработка, вычисление критериев, нахождение оптимальных значений осуществляется с помощью технических средств и электронных вычислений, а управляющий персонал осмысливает сложившиеся ситуации и обеспечивает управление ими.

Задача автоматической системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) состоит в отыскании оптимальных режимов совместно работающих аппаратов, распределении нагрузок между отдельными или параллельно работающими агрегатами с учетом имеющихся ресурсов сырья, энергии и других показателей. В данном случае информация может передаваться на диспетчерские пункты предприятия, обеспечивающие ее анализ, обработку и использование.

На локальном уровне задача сводится к стабилизации необходимых режимов процессов, протекающих в отдельных аппаратах, путем поддержания заданных значений характерных технологических величин (расход, температура, качественные показатели получаемых продуктов и др.). Кроме того, выполняется оптимизация процессов с учетом их особенностей (процесс проводится при условии максимальной выработки целевого продукта из единицы сырьевого материала, минимальных удельных затрат энергии на получение продукта заданного качества или при других условиях). Одновременно осуществляется сигнализация о нарушении заданного режима, защита и блокировка оборудования, его пуск и остановка, дистанционное управление процессом и т.д. Эти задачи решаются с помощью локальных автоматических систем, входящих в АСУ ТП.

Автоматизация производства не принижает роли исследователя, инженера или техника, управляющего производством. Наоборот, она повышает производительность их труда, требует от них более высокого уровня знаний для решения задач при приеме и обработке информации, умения правильно применить и заложить оптимальную программу производства и дать ее правильное толкование. Применение автоматических средств в производстве освобождает человека от нетворческой механической работы, исключает возможность возникновения субъективных погрешностей [26].

4.2 Основные характеристики системы автоматизации проектируемого экструдера

Разрабатываемая производственная линия по переработке композиций на основе вторичного полипропилена и полиэтилена на предприятии ООО "Алькор" состоит из:

ножевой дробилки для мокрого размола;

промывочного лотка;

центробежной и термической сушки;

смесителя силосного типа;

экструдера.

В данном разделе рассмотрим автоматизацию хвостовой части проектируемой линии - экструдера (гранулирующего устройства). Схема автоматизации экструдера представлена на рисунке 4.1 и на слайде

4.3 Регулирование значений температуры различных зон пластикационого канала

В пластикационном канале, необходимая температура для правильного протекания технологического процесса переработки полимера, устанавливается на щите центрального контроллера и обеспечивается термоэлектро нагревательными элементами (ТЭНами). Вблизи каждого нагревательного элемента расположен датчик температуры.

Датчиками температуры служат термоэлектрические преобразователи (термопары) с металлическими электродами.

Чувствительный элемент представляет собой два термоэлектрода, сваренных между собой на рабочем конце в термопару (рабочий спай) и изолированных по всей длине при помощи керамической трубки. Изолированный чувствительный элемент помещают в защитную арматуру, в комплект которой входит водозащищенная головка с колодкой зажимов. Двойные термопары имеют два электрически изолированных чувствительных элемента. Свободные концы термопар через колодку зажимов присоединяются к вторичному прибору или преобразователю. В качестве вторичного прибора используется милливольтметр.

Принцип действия термоэлектрического преобразователя основан на изменении термоэлектродвижущей силы, развиваемой термопарой из двух различных проводников.

Для автоматического регулирования температуры рабочей зоны экструдера датчики температуры подсоединяют в мостовую схему. Задатчиком температуры устанавливается необходимая температура для каждой зоны нагревания. Мост разбалансируется заданной величиной сопротивления датчика температуры и величиной сопротивления задатчика температуры. По сигналу разбаланса моста регулятор включает устройство питания нагревательных элементов.

При нагревании цилиндра экструдера мост балансируется увеличением значения сопротивления от повышения температуры. Напряжение на входе регулятора температуры уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение на нагревательных элементах. При балансе моста регулятор температуры поддерживает напряжение на нагревательных элементах постоянным. При нагреве баланс моста нарушается, фаза моста изменяется на противоположную и регулятор температуры вырабатывает сигнал, которым отключает схему питания нагревательных элементов. При небольшом разбалансе моста в ту или другую сторону регулятор температуры увеличивает или уменьшает напряжение на нагревательных элементах.

Цилиндр экструдера, состоящий из семи зон, наревется семью ТЭНами, и для поддержания заданной температуры функционируют семь нагревательных элементов.

В цилиндре экструдера располагается семь зон нагрева, которые представлены в таблице 4.1

Также следует отметить, что каждой термопарой определяется фактическая температура каждой зоны цилиндра экструдера и её значение высвечивается на центральном щите контроллера. Это позволяет визуально наблюдать работу каждой зоны нагрева [27].

В разрабатываемом проекте используются термопары типа ХК. Технические характеристики термопары ХК приведены в таблице 4.2

Таблица 4.1 - Температурные режимы

Номер зоны	Материал
	ПЭВД	ПЭНД	ПП
Зона нагрева 1	95	95	100
Зона нагрева 2	180	185	180
Зона нагрева 3	195	185	180
Зона нагрева 4	195	185	180
Зона нагрева 5	200	195	180
Зона нагрева 6	200	195	160
Зона нагрева 7	200	200	160

Таблица 4.2 - Технические характеристики термопары

Тип термопары	Условное обозначение	Материал термоэлектрода		Температура, °С
		положительного	отрицательного	от	до
ТХК	XK (L)	Хромель ТНХ 9,5 (90,5% №+9,5%Сг)	Копель МНМц 43-0,5 (56% Cu+44% Ni)	-200	800

4.4 Контроль и регулирование давления расплава в пластикационном канале экструдера

Для определения давления в проектируемом экструдере используется датчик давления типа Dynisco MDT 462L-1/2-35C-15/46-T80.

Датчик представляет собой механический щуп с чувствительной мембраной, расположенной непосредственно в области определения давления, по средствам газовой трубки он соединяется с электронным блоком - преобразователем, который преобразует поступившую информацию в электрический сигнал. Преобразованный сигнал может принимать значения от 0 В до 10 В, что равняется от 0 до 3,5-10⁷ Па соответственно. Если полученный сигнал превышает 2,2-10 Па, центральный контроллер посылает аварийные сигналы на привод двигателя постоянного тока, вращающий шнек, и на насос, подающий расплав на головку. Происходит полная остановка червячной машины.

Датчик служит для определения давления расплава в наиболее сложных местах экструдера:

на дросселе (сужение пластикационного канала, которое находится сразу же после шнека). Если измеряемое давление не соответствует номинальному значению в рассматриваемом месте, преобразованный сигнал с вторичного прибора поступает на центральный контроллер, а оттуда на двигатель постоянного тока, вращающий шнек экструдера. Соответственно, если давление превышает номинальное значение, скорость вращения шнека уменьшается, и наоборот;

на сите, которое служит для фильтрации расплава перед грануляцией. Если увеличивается давление на сите, значит, оно забилось, а если уменьшается - сломалось или повредилось. В этом случае преобразованный сигнал с датчика передается в центральный контроллер, откуда подается звуковой сигнал для обслуживающего персонала (сирена, гудок), сообщающий о срочной операции замены сита;

непосредственно на фильере, после насоса, регулирующего подачу массы на головку. Насос служит для равномерной подачи расплавленной массы на гранулирующую головку. Результат измерения датчика давления поступает в центральный контроллер, где он сравнивается с номинальным, и если равенства нет, контроллер выдает регулирующий сигнал на насос. Если давление недостаточное - насос начинает работать более активно, и наоборот [28].

4.5 Пульты управления

Гранулирующее устройство оснащено тремя пультами управления, с помощью которых устанавливается необходимые параметры, касающиеся производственного процесса.

Пульт управления 1 представлен на рисунке 4.2

Данный пульт управления предусмотрен для установки температуры в зонах нагрева в зависимости от производимого материала и имеет семь рабочих приборов амперметров, которые показывают семь зон нагрева и подаваемую на них силу тока, а также семь полуавтоматов.

Рисунок 4.2 - пульт управления 1

Пульт управления 2 представлен на рисунке 4.3

Рисунок 4.3 - Пульт управления 2

Пульт управления 2 включает в себя:

вольтметр

три полуавтомата: главный, масло насос, вентилятор.

регулировку вращения главного шнека.

Пульт управления 3 представлен на рисунке 4.4

Пульт управления 3 включает в себя:

кнопки включения и отключения: бункера питателя, центрифуги и ванны охлаждения шнека, головки ножей.

регулировку частоты вращения ножей и окошко цифрового показа частоты на преобразователе.

Рисунок 4.4 - Пульт управления 3

В проектируемой линии рассмотрены современные методы автоматизации гранулирующего устройства по производству гранул из композиции на основе вторичного полипропилена и полиэтилена.

Автоматизация производства значительно повысит производительность оборудования, улучшит качество получаемой продукции, уменьшит энергетические и сырьевые затраты.

5. Безопасность и экологичность

5.1 Анализ опасностей и вредных факторов на предприятии по производству пластиковой посуды ООО "Алькор"

Данный дипломный проект посвящен вторичной переработке медицинских шприцев. В разрабатываемую технологическую линию входят:

шредер, предназначен для грубого измельчения отходов перед дальнейшей переработкой;

дробилка служит для измельчения полимерных отходов;

пневмотранспортный канал транспортирует измельченное сырье к последующему агрегату;

гранулятор - это червячный экструдер, который преобразует дробленый материал в гранулы путем продавливания расплавленной массы через калиброванные отверстия решетки (фильеры).

К опасным и вредным химическим факторам данной линии относят выделение летучих продуктов термоокислительной деструкции, наличие которых возможно при производственной переработке пластмасс. К таким продуктам относятся: формальдегид, паров ацетальдегида, паров уксусной кислоты, окиси углерода, аэрозоля полипропилена и полиэтилена и их сополимеров и др. Однако при исследовании воздуха рабочей зоны на предмет наличия вредных веществ в воздухе для здоровья рабочего персонала концентраций вредных факторов, превышающих значения их ПДК обнаружено не было [29].

Ниже прилагаются данные лаборатории Центра Госсанэпиднадзора, в сравнении с данными на предприятии "Алькор" приведённые в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Анализ вредных факторов на предприятии "Алькор"

Вредные факторы	ПДК	Результат измерений
Формальдегид, мг/м3	0,5	Не обнаружен
Моно оксид углерода, мг/м3	0,5	Не обнаружен
Винилбензол, мг/м3	30,0	10,7
Озон, мг/м3	0,100	0,057
Этил ацетат, мг/ м3	200,0	20,2
Пыль полимерная, мг/м	0,6	0,5
Вредные факторы	ПДК	Результат измерений
Температура, °С	18-27	27
Относительная влажность,%	15-75	37
Скорость движения воздуха, м/с	0,1-0,4	0,3
Освещенность, лк	150	130
Шум, дБА	80	83

К физическим опасным и вредным факторам данного производства относят повышенный уровень шума на рабочем месте, обусловленный колебанием деталей машин и их перемещением, напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, движущиеся части механизмов и агрегатов, которые могут привести к травмам, а также работа с горячими инструментами и оборудованием [30].

5.2 Обеспечение безопасности

5.2.1 Роторная дробилка

При работе на роторном станке следует всегда выключать его главный выключатель. Роторный станок разрешается допускать к эксплуатации лишь после проверке на возможно забытые детали и инструмент, а также после установки всех защитных приспособлений, роторный станок разрешается снова пускать в эксплуатацию. При работах с ножами следует зафиксировать ротор с помощью деревянного клина.

Предохранительные устройства: гидравлически управляемые фиксирующие пальцы являются гарантами того, что во время измельчения воронка и корпус остаются закрытыми. После отключения роторного станка ротор движется по инерции до полной остановки в течении одной минуты. Поэтому, лишь после срабатывания реле времени, гидравлическая часть может быть введена в эксплуатацию, а измельчительный узел остается на это время защищенным.

Для предотвращения развинчивания зажимные винты ножей следует зафиксировать с помощью предохранительных шайб. Для компенсации высадки следует через каждые 8-16 рабочих часов подтягивать динамометрическим ключом зажимные винты ножа. Поврежденные зажимные винты ножа и шайбы следует немедленно заменить на новые. Образующаяся при работе мельницы полимерная пыль собирается самовстряхивающимся рукавным фильтром.

Звукозащита не предусмотрена, так как вблизи мельницы нет постоянных рабочих мест. Пребывание вблизи мельницы разрешено только в соответствующих наушниках.

Для улучшения санитарно-гигиенических условий предусмотрен местный отсос у роторной мельницы, предназначенной для измельчения обрези. Для защиты от статического электричества и вторичных проявлений молнии предусматривается заземление всего технологического, вентиляционного и другого оборудования 31.

Меры безопасности при работе с роторной дробилкой.

При работе на дробильной установке на работника могут оказывать воздействия следующие факторы:

движущиеся и вращающиеся детали машин;

повышенный уровень шума;

острые крошки полимера.

Для защиты от этих вредных факторов применяется:

от движущихся и вращающихся деталей машины применяют защитные кожухи, заграждения, электрические концевые выключатели;

от повышенного уровня шума - специальные наушники;

от острых крошек полимера - перчатки с резиновым напылением, очки.

Требования безопасности

Перед началом работы:

убедится, что все защитные приспособления установлены;

проверить отсутствие в воронке посторонних предметов;

надеть защитные очки и перчатки.

Во время работы:

не загружать роторный станок металлическими предметами и комбинированными материалами;

при работающем роторном станке не хвататься за проводку материала или воронку;

не выводить из действия защитные приспособления;

не снимать очки и перчатки.

При возникновении аварийной ситуации:

нажать кнопку "Аварийная остановка" на пульте управления дробилкой;

выключить главный выключатель электрического питания;

в случае обнаружения неисправности электропроводки, повреждения заземления, выключить главный выключатель, оповестить об опасности других лиц работающих на участке, доложить руководителю [30].

5.2.2 Расчет искусственного освещения

Искусственное освещение обеспечивается лампами дневного света, расположенными на расстоянии 5м от пола. Количество ламп, необходимых для освещения находится по формуле (5.1):

(5.1)

где Е - нормативная освещенность, Е=150 лК;

К - коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности, К=1,5;

S_n - площадь пола, м²;

Z - поправочный коэффициент светильника, Z=1,1;

F - световой поток лампы в светильнике, F = 3000 лК;

- коэффициент затемнения на рабочем месте, =0,8-0,9;

- коэффициент использования светового потока зависит от индекса помещения i.

Индекс помещения рассчитывается по формуле (5.2):

, (5.2)

где а - длина помещения, а=17м;

b - ширина помещения, b=22 м;

h - высота подвеса светильника над рабочими местами, h= 5-0,8-0,5=3,7 м

Расчет ламп типа ЛД-40 светильник рассеянного света типа ШОД:

N=

В каждом светильнике установлены две лампы, следовательно, чтобы обеспечить хорошую освещенность рабочего места необходимо установить 31 светильник (62/2=31) [32].

5.3 Охрана окружающей среды

5.3.1 Характеристика загрязнений

Переработка пластмасс на предприятиях химической промышленности сопровождается газообразными выбросами, образованием в значительных количествах твердых отходов, пыли и сточных вод, которые загрязняют окружающую природу. Поэтому очистка газообразных выбросов от вредных газов и сточных вод от вредных веществ, утилизация отходов являются важной народнохозяйственной проблемой.

Борьбу с загрязнениями атмосферы осуществляют различными способами. Согласно санитарным нормам проектирования промышленные предприятия, выделяющие вредные выбросы, отделяются от жилых районов санитарно-защитными зонами. Для предприятий, изготавливающих изделия из пластмасс, наименьшая ширина санитарно-защитной зоны составляет 50метров, эта зона способствует разбавлению выбросов до допустимого уровня.

При организации производства изделий из пластмасс необходимо принимать эффективные меры для уменьшения количества выделяющихся веществ - продуктов деструкции. Это, в частности, снижение температуры переработки полимерных материалов, что достигается добавлением в них нетоксичных пластификаторов, микродобавок, существенно снижающих вязкость расплавов полимеров.

Очистку воздуха от внешних частиц осуществляют механическими пылеулавливателями, микрофильтрами. Основная часть выделяющихся газообразных вредностей улавливается механическими отсосами, остальные растворяются системами общеобменной вентиляции. Вредности, уловляемые системами вытяжной вентиляции, направляются на очистные установки или рассеиваются в атмосфере.

Жидкие отходы производства отсутствуют. После промывания дробленых полипропиленовых отходов вода проходит стадию очистки, и затем снова используется в производстве. Boдa, расходуемая на технологические нужды, направляется непосредственно в канализацию [30].

5.3.2 Очистка сточных вод

Методы очистки воды

Использованная вода может очищаться механическим и физико-механическим способами.

Сущность механического метода заключается в том, чтобы из загрязненной воды путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.

В зависимости от размеров грубодисперсные частицы улавливаются решетками и ситами различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, маслоуловителями, смолоуловителями т.п. Механической очисткой можно достигнуть выделения из промывной воды до 60% нерастворимых примесей.

Физико-химическая очистка состоит в добавлении к сточным водам химических реагентов, вступающих в реакцию с загрязняющими веществами и способствующих выпадению нерастворимых и частично растворимых веществ в осадок. В качестве адсорбентов применяют естественные и искусственные материалы. Естественные - это глины, торф, а искусственные активированные угли. Из физико-химических методов широко применяется очистка воды от загрязнений хлорированием.

Хлор - наиболее эффективное средство для обеззараживания воды. Он убивает микроорганизмы и вступает в реакцию с аммиаком. Оставшийся в избытке хлор растворяется в воде, защищая тем самым воду от любого нового источника загрязнения.

Физико-химический метод очистки дает возможность уменьшить количество нерастворимых загрязняющих веществ до 95% и растворенных до 25%.

Твердые отходы образуются постоянно в процессе производства в виде полипропиленовой пыли [31].

5.4 Ликвидация и предупреждение чрезвычайных ситуаций

5.4.1 Возможные чрезвычайные ситуации

К возможным ЧС относят также производственные аварии, пожары, взрывы, неисправности электрической части, разрыв канализационной системы, а также неполадки в механике и гидравлике, которые могут привести к возникновению в рабочей зоне опасных или вредных: факторов для жизни и здоровья людей. Кроме того, на данном предприятии особую опасность представляют аварии, связанные с прорывом газов и легковоспламеняющихся жидкостей, выбросом реакционной массы, термическим разложением химических продуктов. Противопожарные мероприятия: на случай возникновения пожара предусмотрен ряд мероприятий и средств пожаротушения: предусмотрены необходимые первичные средства пожаротушения; для защиты от распространения пламени при пожаре на воздушном трубопроводе возле ПК установлен огнепреградитель; в системе вентиляции выполнена автоматическая система дымоудаления в случае возгорания твердых горючих материалов.

5.4.2 Планы ликвидации аварий

Оперативной частью плана предусматриваются возможные аварии и другие условия данного производства, опасные для жизни людей, а также мероприятия, направленные на спасение людей, ликвидацию аварий в начальной стадии их возникновения и после ликвидации аварий. Кроме того, определяются действия инженерно-технических работников и рабочих при возникновении аварии. При составлении планов ликвидации аварий учитываются возможные нарушения нормальных режимов работы: отключение электроэнергии; прекращение работы вентиляции и выключение освещения; прекращение подачи сырья, топлива, воды, нарушение технологического процесса или режима работы аппаратов, коммуникаций; загорания и др. При любом виде аварии немедленно вызывается газоспасательная служба и пожарная часть для оказания помощи людям, и в ликвидации аварии.

Распределение обязанностей между должностными лицами, участвующими в ликвидации аварии и пожара и порядок их действия регламентированы "Инструкцией по составлению планов ликвидации аварий".

Распределение обязанностей работающих при ликвидации производственных аварий и пожаров представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Распределение обязанностей работающих при ликвидации производственных аварий и пожаров

Должностное лицо	Обязанность
Лицо, первым обнаружившее аварию или возгорание	Сообщить лично или через другое лицо о происшедшем начальнику смены (мастеру) и остальным людям, присутствующим в помещении.
Начальник смены	Лично или через ответственных подчиненных немедленно вызывает газоспасательную или пожарную часть, извещает об аварии диспетчера (дежурного) предприятия.
Мастер или оператор (аппаратчик)	Принятие мер для вывода людей из рабочих помещений и ликвидации аварии. При необходимости, сообщает диспетчеру о происшедшей аварии и отключает аппараты данного технологического процесса.
Начальник цеха	Ответственный исполнитель работ по ликвидации аварий и пожара.
Главный инженер предприятия	Ответственный руководитель работ пожаротушения и ликвидации аварий
Лица, участвующие в ликвидации аварий - добровольная пожарная дружина (ДПД). Формируется из рабочих, инженерно-технических работников и служащих	Принимает участие в локализации и ликвидации возгорания, эвакуации людей и материальных ценностей из горящих помещений

План ликвидации аварий изучает весь персонал и рабочие цеха, а также работники газоспасательной станции и пожарной части. Ознакомление с планами оформляется под расписку. Лица, не знающие плана ликвидации аварий в части, относящейся к местам их работы, к работе не допускаются [32].

В разделе безопасность и экологичность были рассмотрены основные опасности и вредности, возникающие при переработке вторичного полиэтилена и полипропилена, а также основные способы защиты и избежание их воздействия на работающих. Также не осталось без внимания влияние данного производства на состояние окружающей среды. Так как линия занимается непосредственно переработкой твердых медицинских отходов и практически не выбрасывает твердых, вредных газообразных и загрязненных жидких отходов, экологическая обстановка в городе не только не ухудшится, но и значительно улучшится за счет сокращения объемов твердого пластикового мусора.

6. Бизнес-план инвестиционного проекта

6.1 Характеристика предприятия

В данном курсовой работе предлагается внедрить на завод "Алькор" линию по переработке медицинских шприцев во вторсырье.

ООО "Алькор" - динамично развивающееся предприятие нового поколения, начавшее свою деятельность в 2001 году.

На сегодняшний день направлениями деятельности завода "Алькор" являются:

производство одноразовой посуды и пластиковой упаковки;

производство изделий из пластмасс, а также полимерной пластмассовой тары.

В настоящее время "Алькор" - современное предприятие, оснащенное новейшим оборудованием ведущих европейских стран. Рабочих мест насчитывается около ста. На заводе действует маркетологическая служба, занимающаяся исследованиями потребительских вкусов, которая вносит обновление в ассортимент выпускаемой продукции; ведется ежегодное планирование производства: анализируют качество работы, количество отходов. Объем выпускаемой продукции.

ООО "Алькор" заинтересовано в улучшении экологической обстановки в своем регионе, для чего в 2005 году было организовано производственное подразделение по сбору и переработке бывшей в употреблении полимерной посуды и упаковки. В ближайшее время планируется приобретение линии по переработке полимерных отходов и производству промышленной упаковки.

Руководство завода заинтересовано в повышении квалификации служащих: на предприятии выписывается специальная литература, периодически происходит аттестация персонала.

Предприятие "Алькор" является обществом с ограниченной ответственностью (ООО), уставной капитал которого разделен на доли определенных учредительными документами размеров; участники общества не отвечают по его обязательствам и несут риск убытков, связанных с деятельностью общества, в пределах стоимости внесенных вкладов.

6.2 Характеристика производимой продукции и оценка рынка сбыта продукции

Предприятие предусматривает переработку использованных шприцов, закупленных в медицинских учреждениях города в гранулы для вторичного использования.

Но так как одноразовый шприц из-за своего краткосрочного использования практически не подвергается деструкции, то и его свойства практически не изменяются. Поэтому шприц является хорошим материалом для изготовления вторичных гранул.

По объёмам использования в качестве упаковки, полимеры уступают лишь бумаге и картону.

Мировое производство пластика превышает 100 млн. тонн в год.

В настоящее время в России отмечается интенсивный рост, как производств пластмасс, так и выпуска изделий из них. В РФ 35% производство полимеров приходится на упаковочную промышленность.

В Челябинской области также существуют заводы по производству полимерных изделий (пакеты, одноразовая посуда, различные пленки и пр).

Предприятия, которые выпускают пластиковые изделия в Челябинской области:

АП "Пластик" Пластмассовые комплектующие для автомобилей "Жигули";

ЗАО "Полимир", Челябинский завод промышленной упаковки, г Челябинск;

ГУП Завод "Пластмасс", Изделия из пластмасс, г. Копейск;

ЗАО "Ада-Уралпласт", Полимерная тара, г. Кыштым;

ЗАО "Поликом", Пластиковая тара, г. Челябинск;

"Полимер" Магнитогорский завод полимерных изделий;

ООО "Алькор" Магнитогорский завод пластиковой посуды и упаковки;

Таким образом, по количеству предприятий перерабатываемых пластические массы можно судить о потребности их в использовании вторичного сырья.

Вторичные материалы обладают комплексом характеристик, которые при умелом их использовании обеспечивают удешевление продукции при минимальном изменении их свойств.

6.3 Расчет производственной программы

Расчет производственной программы показывает, что предприятие имеет организационные и технические возможности реально производить запланированное количество продукции в реально заданные сроки. Расчет производственной программы сводится к определению годового объема производства продукции, эффективного фонда времени работы оборудования.

М=П_ч∙Т_эф∙N, (6.1)

где N - количество ведущего оборудования, N = 1; П_ч - технически обоснованная часовая производительность агрегата, П_ч =0,1 т/ч; Т_эф - эффективный фонд времени работы оборудования, Т_эф =7968 час

М = 0,1 ∙ 7968 ∙ 1 = 796,8 т

Производственная мощность - максимально возможный выпуск продукции (за год, сутки, смену) при полном использовании в соответствии с установленным режимом работы производственного оборудования и производственных площадей [33].

Таким образом, за год на линии горячего гранулирования (ЛГГ.) может быть переработано 796,8 тонн вторичного сырья. Однако медицинские учреждения города могут поставить 130 тонн использованных шприцев, следовательно расчет ведется для шприцев.

6.3.1 Режим работы цеха

График работы оборудования - непрерывный (без остановок на выходные и праздничные дни); 4-х бригадный, в 2 смены продолжительностью 12 часов (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Баланс времени работы оборудования

Показатель	Количество
Календарное время, ч	8760
Планируемые простои, ч: капитальные ремонты планово предупредительные работы праздники и выходные	192 0 192 0
номинальное время, ч	8568
текущие простои, ч	600
фактическое время, ч	7968
часовая производительность, тонн/ часс	0,1

Для непрерывного массового производства фактическое время работы оборудования рассчитывается по следующей формуле (6.2):

(6.2)

где Т_{кал -} календарный фонд времени; Т_{календ.} = 365 дней

Т_{п. пр -} количество дней нахождения оборудования на планово-предупредительных ремонтах (данные ТОиР) сутки; Т_{п. пр} = 8

Т _{т. пр} - процент текущих простоев по отношению к номинальному времени;

Т_{т. пр} = 7% Т_кал = 600 (25 дней) (6.3)

где Т_в - общее количество выходных и праздничных дней в году, сутки; Т_в = 0,С - количество смен работы оборудования; С = 2;

Тс - продолжительность одной смены, ч; Тс = 12 ч;

В свою очередь номинальное время рассчитывается по формуле (6.4):

(6.4)

6.3.2 Определение количества оборудования

При проектной производственной мощности М = 130 т/год следует рассчитать количество агрегатов по формуле (6.5):

N= , (6.5)

N = = 1

Количество оборудования выражается в определенных единицах измерения веса, длины или в штуках. В данном случае выражается в штуках. Количество оборудования N = 1.

6.4 Определение капитальных затрат

Капитальные затраты - совокупность затрат материальных, трудовых и денежных ресурсов, направленных на расширенное воспроизводство основных фондов [34].

С внедрением новой технологии капитальных затрат предприятие не несет так как технологическая линия на предприятии уже существует, поэтому К_з=0.

6.5 Расчет фонда оплаты труда

6.5.1 Составление баланса рабочего времени

Баланс рабочего времени составляется с целью выявления резервов роста производительности труда за счет более рационального использования фонда рабочего времени и определения численности рабочих. Баланс рабочего времени показывает количество дней (или часов), которые должен отработать один среднесписочный рабочий в год [33, 34].

График работы непрерывный четырех бригадный, по две двенадцати часовые смены представлен в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - График выхода на работу

Номер бригады	Порядок выхода на работу в течение четырех дней
1	1	2	В	В
2	2	В	В	1
3	В	В	1	2
4	В	1	2	В

6.5.2 Определение фонда заработной платы рабочих

Фонд заработной платы - условный фонд предприятия, образуемый за счет суммирования начисленной заработной платы.

Линию ЛГГ обслуживает два человека, с учетом сменности количество рабочих составляет восемь человек.

6.6 Расчет фонда оплаты труда приведен в таблице 6.4

Таблица 6.4 - Фонд заработной платы персонала

Наименование показателей		Расчет	Машинист экструдера
Отношение к производству		-	ПР
Разряд работы или оклад		-	5
Тарифная сетка		-	ТС-1
Тарифная ставка, руб. /час.		-	10,4
Система оплаты труда		-	ПП
График работы		-	1Н
Кол-во работающих, согласно штатному расписанию		-	8
Продолжение Планируемое выполнение норм выработки,%				100
Производственная премия (100%), руб. /г	22776∙2			45552
Доплата за работу в праздничные дни, руб. /г	72∙10,4			748,8
Доплата за переработку по графику, руб. /г	134∙10,4∙0,5			696341,8
Доплата за работу в ночное время, руб. /г	1095∙10,4∙0,3			3416,4
Доплата за сменность, руб. /г	2190∙10,4∙0,3			6832,8
Доплата за вредные условия труда, руб. /г	2190∙10,4∙0,3			6832,8
Доплата за выслугу лет, руб. /г	2190∙10,4∙0,15			6,4
Итого доплат, руб. / г	748+696,8+3416,4+6832,8+3416,4			21944
Итого основная зарплата, руб. / год	45552+21944			67496
Доплата по районному коэффициенту, руб. /год	67496∙1,15			77620,4
Дополнительная заработная плата, руб. /год	77620,4∙1,175			91203,9
Среднемесячная зарплата, руб.	91203,97/12			7600
Годовой фонд оплаты труда, руб.	7600∙8∙12			729631,7

Итого годовой фонд оплаты труда составляет: 729,631 тыс. руб.

По результатам таблицы видно, что для оплаты труда персонала, задействованного в обслуживании ЛГГ, потребуются денежные средства в размере 729,631 тыс. руб. в год, которые для удобства пользования можно округлить до 730 тыс. руб.

Среднемесячная заработная плата составляет 7600 руб.

Рассчитаем затраты на заработную плату на 1 тонну готовой продукции:

=6,2 тыс. руб.

Таблица 6.5- Расчет отчислений во внебюджетные фонды

Вид начислений	Процент%	Сумма (тыс. руб)
Внебюджетные фонды
пенсионный фонд	20	146
Фонд социального страхования	2,9	21
Фонд медицинского страхования	3,1	23
Итого: ЕСН	26	190

Итого ФОТ с отчислениями:

730+190 = 920 тыс. руб.

Отчисления с ФОТ на 1 тонну готовой продукции:

= 7,8 тыс. руб.

6.6 Расчет себестоимости продукции

Себестоимость продукции представляет собой затраты на производство продукции и ее реализацию [34].

Себестоимость продукции рассчитывается в разрезе следующих статей затрат, приведенных в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Расчет годовой потребности в сырье, материалах и энергии

Наименование расходов	Норма расхода на 1 тонну продукции	Годовой расход
Одноразовые шприцы, т	1,1	130
Вода, м3/ч	130	130
Эл. энергия кВт/ч	1031,1	134043

Расчет годовой потребности в сырье, материалах, энергии производится путем умножения установленных норм расхода на единицу продукции на проектируемый объем выпуска продукции

6.6.1 Определение стоимости сырья и материалов на единицу продукции

Таблица 6.7. - Расчет материальных затрат на единицу продукции

Наименование сырья	Годовой расход	Цена, руб	Сумма, тыс. руб.
Вторсырье, т	130	6000	780
Вода, м3/ч	130	20	2,6
Эл. энергия кВт/ч	134043	1,46	196
Итого			978

6.6.2 Проектная калькуляция себестоимости продукции

Калькуляция себестоимости - исчисление в денежном выражении затрат на производство и реализацию продукции, работ и услуг [33].

Калькуляция себестоимости годового объема продукции, произведенной на новом агрегате, показана в таблице 6.8.

Таблица 6.8. - Проектная калькуляция себестоимости продукции

Наименование статей затрат Цена ед., руб.		Затраты на выпуск единицы продукции
		количество	сумма, тыс. руб.
Вторсырье	6000,0	1,1	6,6
Вода	20,0	10,0	0,2
Эл. Энергии	1,46	1031,1	1,5
Заработная плата	-	-	6,2
Отчисления на социальные нужды	-	-	1,6
Прочие расходы	-	-	1,2
Итого производственная себестоимость	-	-	17,0

6.7 Финансовая оценка инвестиции

6.7.1 Расчет прибыли

Прибыль - обобщающий показатель финансовых результатов деятельности. На предприятии рассчитывается четыре вида прибыли:

прибыль от реализации товарной продукции;

валовая прибыль;

налогооблагаемая прибыль;

чистая прибыль.

Прибыль от реализации товарной продукции определяется как разность между объемом продаж без налога на добавленную стоимость (18%) и себестоимостью на весь выпуск товарной продукции.

Валовая прибыль - вся сумма прибыли предприятия до вычетов и отчислений.

Чистая прибыль - часть балансовой прибыли, остающаяся в распоряжении производства после уплаты налогов, платежей в бюджет [34].

Цена одной тонны вторичных гранул определяется по формуле:

Ц = С (1+Р), (6.6)

где С - производственная себестоимость;

Р - рентабельность, Р=50%;

Ц = =25,5 тыс. руб.

Цена готовой продукции с учетом НДС - 30,1 тыс. руб.

Ц=30,1 тыс. руб.

Расчет чистой прибыли представлен в таблице 6.9.

Таблица 6.9 - Расчет чистой прибыли

Показатель	Сумма за год, тыс. руб.
1 Выручка от реализации продукции В = Vгод∙ Ц	3551,8
2 Затраты на производство продукции З= (с/с*Vгод)	2210
3 Прибыль от реализации продукции Пр= (Ц-с/с)	1341,8
4 Внереализационные расходы, всего НДС (18% от выручки) налог на пользование транспортом (1% от выручки) Налог на безопасность (3% от ФОТ)	604,9 541,8 35,5 27,6
5 Налогооблагаемая прибыль (п.3 - п.4)	736,9
6 Налог на прибыль (24% от п.5)	176,8
7 Аренда оборудования	150
8 Дополнительная чистая прибыль (п.5 - п.6-п.7)	410,1

6.7.2 Расчет рентабельности

Расчет рентабельности - один из показателей эффективности работы предприятия, применяемый при планировании и установленных размеров фонда экономического стимулирования [33,34].

Р_прод. = , (6.7)

где Пр - прибыль от реализации продукции;

Сб - себестоимость продукции.

Р_прод. = = 77%

Технико - экономические показатели инвестиционного проекта

Таблица 6.10- Основные технико-экономические показатели проекта

Наименование показателя	Данные проекта
Годовой выпуск продукции, тонн	118
Средняя цена единицы продукции с учетом НДС, тыс. руб.	30,1
Средняя себестоимость продукции, тыс. руб. /т.	17
Средняя заработная плата рабочих, тыс. руб. /мес.	7,6
Годовой фонд оплаты труда, тыс. руб. /год	730
Рентабельность продукции,%	77
Чистая прибыль, тыс. руб.	410,1

Вывод

На современном этапе ООО "Алькор" обладает необходимыми и достаточными материальными и квалифицированными управленческими кадровыми ресурсами для успешного ведения бизнеса и обеспечения формирования дохода для окупаемости инвестиционных вложений.

По результатам проведенных расчетов видно, что введение в технологический процесс переработку вторичного сырья выгодно для данного предприятия.

В результате расчетов получили, что чистая прибыль составляет 410,1 тыс. руб.

Заключение

В проекте были изучены реологические характеристики композиций на основе полимеров ПП и ПЭ для определения возможности совместной переработки и на основании полученных данных предложен метод вторичной переработки отходов одноразовых шприцев.

Предложена технологическая схема переработки с получением вторичного сырья - гранулята.

Проведен расчет оборудования для непрерывного процесса переработки отходов в гранулят.

Проведен расчет экономической эффективности выбранного метода переработки отходов одноразовых шприцев. рентабельность 77%, себестоимость 17 тыс. руб.

Проектные мощности позволяют выпускать товарную продукцию для нужд предприятий города и региона.

Заложенные принципы реализации проекта гарантируют стабильность технологических процессов обращения медицинских отходов, устойчивую экологическую ситуацию в регионе и своевременный возврат инвестиций.

Список использованных источников

1. Ищенко, Д.В. Что делать? [Текст] // журн. Пластикс - 2003, вып. №4. -М, 2003.

2. Абрамов, В.В. Пластмассовые отходы: Сбор, сортировка, переработка [Текст] // журн. Полимерные материалы - 2001, вып № 11,12. - М, 2001.

3. Якименко, В.Б. Методы обработки медицинских отходов [Текст] // журн. ТБО - 2006, вып. №12. -М, 2006.

4. Бобович, Б.Б. Переработка отходов производства и потребления [Текст] / Б.Б. Бобович, В.В. Девяткин. - М.: наукиздат., 2000.

5. Кирш, И.А. Вторичная переработка одноразовых шприцев [Текст] // журн. ТБО - 2007, вып. №3. -М:. МГУПБ 2007.

6. Громовик, Б.П. Маркетинговое изучение шприцев инъекционных одноразового применения [Текст] // журн. Провизор-2003, вып. №13. - Львов:. ЛГМУ, 2003.

7. Сортировка и переработка твердых отходов потребления [Текст] / технико-коммерческое предложение МСК "Станко" // журн. Ресурсосберегающие технологии - 2004, вып. № 5. - М.: НИТИ, 2004.

8. Милецкова, Е.А. Сбор отходов пластиков и их подготовка к использованию [Текст] // журн. Ресурсосберегающие технологии - 1996, вып. №23. -М.: НИИ Пластмасс, 1996.

9. Миликовцева, Е.А. Перестабилизация рецикловых полимеров для получения изделий высокого качества [Текст] // журн. Ресурсосберегающие технологии - 1996, вып. №21. - М.

10. Матюшин, Г.А. Утилизация полимерных медицинских изделий одноразового использования: [Текст] // журн. экология и промышленность. - 1997, вып. №7. - М.

11. Носков, Д.В. Модификация вторичных полимеров [Текст] // журн. Химия и химическая технология. - 2003, вып. №46. - Саратов.: СГТУ, 2003.

12. Вторичная переработка пластмасс [Текст] / Ф Ла Мантия (ред); пер. с англ. под ред. Г.Е. Заикова - СПб.: Профессия, 2006. - 400 стр.

13. Ермаков, С.Н., Кравченко Т.П. Молекулярные полимер - полимерные композиции. Некоторые аспекты получения. [Текст] // научно-технич. журн. Пластические массы - 2003, №12. - [М].

14. Лущейкин, Г.А. Релаксационные явления, диэликтрические и динамические механические свойства полипропилена и композиций на его основе [Тескт] / Московская академия приборостроения. // научно-технич. журн. Пластические массы - 2001, июнь. - М.: ЗАО НП, 2001. - 900 экз.

15. Николаев, А.Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе [Текст]. - М.: Химия, 1964. - 12000экз.

16. Силинина, Е.Б. Использование пластмассовых отходов за рубежом [Текст] // журн. Пластические массы - 2002, май. - М.: Институт нефтехимического синтеза, 2002.

17. Кулезнев, Н.К. Основы технологии переработки пластмасс [Текст] / Кулезнев, Гусева. - М.: Химия, 2004.

18. Марков, А.В. Принципы выбора технологии переработки полимерных материалов в изделия [Текст] / А.В. Марков, С.В. Власов; - М.: Химия, 2004.

19. Басов, Н.И. Контроль качества полимерных материалов [Текст] /под ред.В.А. Брагинского, - Ленинград: Химия, 1990. - 5480 экз.

20. Гуль, В.Е. Основы переработки пластмасс [Текст] / В.Е. Гуль, М.С. Акутин. - М.: Химия, 2004.

21. Теплофизические и реологические характеристики полимеров. Справочник. Под общ. ред. Ю.С. Липатова.К., "Наука, думка", 1977, 244с

22. Любешкина, Е.Г. Технология переработки пластических масс. Реологические свойства полимерных материалов и методы их определения. Методические указания к лабораторным и самостоятельным работам [Текст] / составитель - доц.Е.Г. Любешкина, Московский технологический Институт мясной и молочной промышленности. - М.: Химия, 1998.

23. Элиасов, Б.Л. Сравнительный анализ реологических свойств отечественного и импортного пластиков [Текст] / Б.Л. Элиасов, Д.М. Могнонов., Е.В. Рогов., Ю.Е. Дорошенко. Российский химико-технологический университет им. Менделеева, г. Москва. // научно-технич. журн. Пластические массы - 2001, декабрь. - М.: ЗАО НП, 2001. - 900 экз.

24. Ершова, О.В. Определения показателя текучести расплава полимеров. Методические указания к лабораторной работе [Текст] / составитель - О.В. Ершова, О.М. Катюшенко, Л.Г. Коляда, - Магнитогорск: МГТУ. 2006.

25. ГОСТ 11645. Пластмассы. Метод определения показателя текучести расплава термопластов, 1973.

26. Боборыкин, Н.А. Агрегатные комплексы технических средств АСУ [Текст] - Ленинград: Машиностроение, 1985. - 10500 экз.

27. Полоцкий, Л.М. Автоматизация химических процессов [Текст] / Л.М. Полоцкий, Г.И. Лапшенко. - М.: Химия, 1982.

28 Сазонов, В.В. Автоматизация измерений и к4онтроля электрических и неэлектрических величин [Текст]. - М.: Машиностроение, 1987.

29. Степановских, А.С. Охрана окружающей среды [Текст] / автор-составитель А.С. Степановских: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1997. - 559 с.

30. Устюжанин, В.С. Расчет осветительной установки. Методические указания к практическому занятию по дисциплине "Безопасность жизнедеятельности" по теме "Расчет и исследование производственного освещения" [Текст] / В.С. Устюжанин, Е.А. Костогорова. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 24с.

31. Девисилов, В.А. Охрана труда [Текст]: Учебник - М.: ФОРУМ ИНФРА - , 2005. - 400 с.

32. Белова, С.В. Охрана окружающей среды [Текст]: учебное пособие для студентов вузов. / Под ред. Деловой А.А. - М.: Высшая школа, 1983. - 264 с.

33. Бахольская, Л.И. Экономика, организация и планирование производства. / Составитель Л.И. Бахольская: Методические указания. - Магнитогорск, МГТУ, 2001.

34. Немцев, В.Н. Экономический анализ эффективности промышленного предприятия. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 208 с.