Управление воздействием на окружающую среду при производстве пласстмасы
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной промышленности и сферы услуг, а также расширяющееся использование биосферы и ее ресурсов, приводит к возрастающему вмешательству человека в материальные процессы, протекающие на планете. Связанные с этим планируемые и осознанные изменения материального состава (качества) окружающей среды направлены на улучшение условий жизни человека в техническом и социально-экономическом аспектах. В последние десятилетия в процессе развития технологии была оставлена без внимания опасность непреднамеренных побочных воздействий на человека, живую и неживую природу. Это можно, пожалуй, объяснить тем, что ранее считали, что природа обладаетё неограниченной способностью компенсировать воздействие человека, хотя уже столетия известны необратимые изменения окружающей среды, например, вырубки лесов с последующей эрозией почвы. Сегодня нельзя исключать непредвиденные воздействия на легко ранимые области экосферы в результате активной деятельности человека.
Человек создал для себя среду обитания, заполненную синтетическими веществами. Их воздействие на человека, другие организмы и окружающую среду зачастую неизвестно и выявляется часто, когда уже нанесен ощутимый ущерб или при чрезвычайных обстоятельствах, например, вдруг выясняется, что при горении вполне нейтральное вещество или материал образует ядовитые соединения.
В процессе своей хозяйственной деятельности человек производит различные вещества. Все производимые вещества с использованием как возобновимых, так и невозобновимых ресурсов можно разделить на четыре типа: исходные вещества (сырье); промежуточные вещества (возникающие или используемые в процессе производства); конечный продукт;побочный продукт (отход).
Отходы возникают на всех стадиях получения конечного продукта, а любой конечный продукт после потребления или использования становится отходам, поэтому конечный продукт можно назвать отложенным отходом. Все отходы попадают в окружающую среду и включаются в биогеохимический круговорот веществ в биосфере. Многие химические продукты включаются человеком в биогеохимический круговорот в масштабах на много превышающих естественный круговорот.
Некоторые вещества, направляемые человеком в окружающую среду, раньше отсутствовали в биосфере (например, хлорфторуглероды, плутоний, пластмассы и др.), поэтому естественные процессы достаточно долго не справляются с этими веществами. Большой вред экологии наносят пластические массы.
Цель работы: рассмотреть воздействие на окружающую среду производства пластмассы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- дать общие сведения о предприятии;
- рассмотреть
характеристику
- изучить
характеристику предприятия
- рассмотреть
характеристику возможной
- рассмотреть
физико-химические свойства
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРЕДПРИЯТИИ
Наименование предприятия |
ООО «Промпласт» |
Юридический адрес |
Республика Бурятия , г.Улан-Удэ,ул Полигон пос, 502 км |
ИНН |
0245760967 |
Номер телефона |
(3012)444-777 (3012)44-21-71 |
Ф.И.О. Руководителя |
Федотов Андрей Андреевич |
Вид основной деятельности |
Производство изделий из пластмассы |
Количество рабочих дней |
305 дней |
Режим работы |
8 часов |
Количество пром. площадок |
Промплощадка №1 |
Перечень основных производств |
Производственный цех |
Перечень вспомогательных |
Склад сырья, склад готовой продукции, гараж, ремонтно-мастерской участок, котельная. |
Размер СЗЗ |
Класс V - санитарно-защитная зона 50 м [4]. |
Расстояние до жилой зоны |
371 м |
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ
2.1 Характеристика опасных веществ, используемых на предприятии
При определенных условиях пластик
выделяет токсичные соединения, которые,
попадая в организм человека, подтачивают
его здоровье.
Ученые США утверждают, что до 80% обнаруженных
в организме человека « пластиковых» веществ
попадают из строительных и отделочных
материалов (из пластиковых окон, мебели),
но больше всего – из посуды. Из пищевого
пластика различные соединения переходят
в продукты.
Технический
и пищевой пластик производят
из – поливинилхлорида (ПВХ), полипропилена,
полиэтилена, полистирола и поликарбоната.
Сами по себе полимеры инертны и нетоксичны.
Но технологические добавки, растворители,
продукты химического распада попав в
пищу, оказывают токсическое воздействие.
Это может происходить при хранения или
нагревании продуктов. Кроме того эти
материалы подвергаясь изменению (старению),
выделяют продукты разрушения.
Помимо проблем безопасности в
процессе производства, многие химические
добавки, дающие пластмассовым изделиям
желаемые эксплуатационные свойства,
также негативно воздействуют на
экологию и на здоровье человека. Эти
последствия включают в себя:
- непосредственно токсичность, как и в
случаях, свинца, кадмия и ртути
- канцерогеность, как и в случае диэтилгексилфталата
(DEHP)
- эндокринные нарушения, которые могут
привести к раковым заболеваниям, врожденным
дефектам, подавлению иммунной системы
и проблемам развития у детей.
Поливинилхлорид – это полимер
на основе хлора. Он распространен во
всем мире, т.к. чрезвычайно дешев.
Из него делают бутылки для напитков, коробочки
для косметики, тару для бытовых химикатов,
одноразовую посуду.
Со временем ПВХ начинает выделять вредное
канцерогенное вещество – винилхлорид.
Из бутылки оно попадает в напиток, из
тарелки – в пищу, а с пищей и в наш организм.
Вредное вещество из ПВХ начинает выделяться
через неделю после того, как в нее залили
содержимое.
Через месяц в минеральной
воде скапливается несколько миллиграммов
винилхлорида (онкологи считают, что
это очень много).
Зачастую пластиковые бутылки используют
повторно, наливают в них чай или др. напитки
и даже алкогольные. В них, на рынках, продается
молоко и подсолнечное масло.
Повторно можно использовать только РЕТ-бутылки.
Из РVС-бутылок выделяется токсичныйхлор-винил.
Эксперты считают, что бутылочный пластик
сохраняет нейтральность только в отсутствии
кислорода, пока вода сохраняет свой первоначальный
химический состав. Как только бутылку
открывают, вода и пластик быстро меняют
свои свойства. ПВХ может вызывать рак,
врожденные дефекты, генетические изменения,
хронические бронхиты, язвы, кожные заболевания,
глухоту, нарушения зрения, нарушение
пищеварения и дисфункцию печени
Фталаты
(№1 ДЭГФ, ДИНФ, и др.) — Смягченные виниловые
изделия, изготовленных с фталатами, включая
виниловую одежду, эмульсионную краску,
обувь, типографские краски, несъедобные
игрушки и детские товары, упаковки продуктов
питания и пленки, виниловые покрытия
для пола, пакеты и трубки для крови, контейнеры
и компоненты, хирургические перчатки,
дыхательные трубки, лабораторное оборудование
общего назначения, ингаляционные маски,
и многие другие медицинские приборы —
Эндокринные нарушения, связанные с астмой,
развитием и репродуктивной системой.
Медицинские отходы с ПВХ и фталатами
постоянно сжигаемые, причиняют вред здоровью
населения высвобождением диоксинов и
ртути, в том числе рак, врожденные дефекты,
гормональные изменения, снижение количества
сперматозоидов, бесплодие, эндометриоз
и ослабление иммунной системы.
Бисфенол
А используется в создании жесткого, поликарбонатного
пластика, из которого производят огромное
количество современных изделий, таких
как: детские бутылочки, бутылки для воды и напитков,
контейнеры для упаковки продуктов. Бисфенол
А и другие бисфенолы широко применяются
при выпуске компакт-дисков, автомобильных
деталей, при изготовлении различных покрытий,
клеев, материалов, заменяющих металл,
стекло и древесину. По структуре бисфенол
А очень схож с женским гормоном «эстрогеном»,
то есть, является фактически его синтетическим
аналогом.
За, почти столетнюю историю бисфенола А накопилось немало доказательств его вредного воздействия. Это вещество приводит к нарушению детородной функции, ускорению полового старения, негативно влияет на мозг, а так же способствует развитию некоторых онкологических заболеваний, увеличивает риск развития у плода синдрома Дауна. Но самый большой негатив в том, что бисфенол в организме человека накапливается на протяжение времени его использования и после этого.
Полистирол — Большое количество
продовольственных контейнеров для мяса,
рыбы, сыра, йогуртов, мыла и контейнеры
в виде раковины моллюска, тарелки из пенопласта
и жестких пластмасс, прозрачные контейнеры
для печенья, упаковка под «арахис», упаковка
из пенопласта, корпуса аудиокассет, коробочки
для CD, одноразовые столовые приборы, теплоизоляционные
материалы, формочки для льда, настенная
плитка, краски, подносы, одноразовые чашки
для горячих напитков, игрушки — может
раздражать глаза, нос, горло, также может
вызывать головокружение и обмороки. Загрязняет
еду и откладывается в жире тела. Повышенный
риск лимфатических и гемопоэтических
раковых заболеваний работников.
Полиэтилен
— Вода и бутылки для содовой, ковровое
покрытие, жевательная резинка, кофе мешалки,
стаканы для напитков, контейнеры для
пищевых продуктов и пленка, пластиковая
упаковка с термосклеивающейся пленкой,
кухонные принадлежности, пластиковые
пакеты, гибкие бутылки, игрушки — Предположительно
канцерогенен.
Форм-мочевина
— Древесностружечные плиты, фанера, строительные
теплоизоляционные материалы, отделочные
ткани — Предполагается, что формальдегид
является канцерогеном, также было доказано,
что он является причиной врожденных дефектов
и генетических изменений. Вдыхание формальдегида
может вызывать кашель, отек горла, слезливость,
проблемы с дыханием, головные боли, сыпь,
усталость.
Пенополиуретан
— Диванные подушки, матрасы, подушки
— Бронхит, кашель, проблемы с кожей и
глазами. Может высвобождать толуилендиизоцианат,
который может привести к серьезным проблемам
с легкими.
Акрил —
Одежда, одеяла, ковры из акрилового волокна,
клеи, контактные линзы, зубные протезы,
воск для пола, оборудование для приготовления
пищи, одноразовые подгузники, гигиенические
салфетки, краски — Может вызывать трудности
с дыханием, рвоту, диарею, тошноту, слабость,
головную боль и усталость.
Тетрафторэтилен
— Непригорающее покрытие посуды, утюги,
чехлы для гладильных досок, сантехника
и инструменты — Может раздражать глаза,
нос и горло, также может вызвать трудности
с дыханием.
Таким образом, при производстве пластических масс необходим постоянный контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны. При внедрении изделий из пластических масс в народное хозяйство, для пищевых и медицинских целей необходима обязательная квалифицированная экспертиза состава выделяющихся токсичных веществ т их количественная оценка с использованием высокочувствительных и избирательных методов. Отходы пластических масс целесообразнее направлять на повторную переработку, так как утилизация сопровождается образованием чрезвычайно токсичных диоксинов. Соблюдение указанных требований создаст предпосылки для более широкого применения изделий из пластмасс в быту, технике, медицинской и пищевой промышленности без ущерба для здоровья населения.
2.2 Технологическая схема производства
Промышленность пластмасс
Технологический процесс экструзии
складывается из последовательного
перемещения материала
Деление шнека на зоны I-III осуществляется по технологическому признаку и указывает на то, какую операцию в основном выполняет данный участок шнека. Разделение шнека на зоны условно, поскольку в зависимости от природы перерабатываемого полимера, температурно-скоростного режима процесса и других факторов начало и окончание определенных операций могут смещаться вдоль шнека, захватывая различные зоны или переходя из одного участка в другой.
Цилиндр также имеет определенные длины зон обогрева. Длина этих зон определяется расположением нагревателей на его поверхности и их температурой. Границы зон шнека I-III и зон обогрева цилиндра могут не совпадать.
Загрузка сырья. Исходное сырье для экструзии, подаваемое в бункер, может быть в виде порошка, гранул, лент. Равномерное дозирование материала из бункера обеспечивает хорошее качество экструдата.
Технологический процесс получения пластмасс:
Рисунок 1 – Синхронизация операций при производстве пластмасс
Технологические процессы при производстве пластмассы экструзией:
Рисунок 2 – Технологические процессы при производстве пластмассы экструзией
Схема одношнекового экструдера: 1- бункер; 2- шнек; 3- цилиндр; 4- полость для циркуляции воды; 5- нагреватель; 6- решетка с сетками; 7- формующая головка.
Переработка полимера в виде гранул – наилучший вариант питания экструдера. Это объясняется тем, что гранулы полимера меньше склонны к образованию «сводов» в бункере, чем порошок, следовательно, исключаются пульсации потока на выходе их экструдера.
Загрузка
межвиткового пространства под воронкой
бункера происходит на отрезке длины
шнека, равном (1 – 1,5)D. При образовании
«сводов» на стенках бункера питание
шнека материалом прекращается. Для
устранения этого необходимо в бункер
помещать ворошители.
Сыпучесть материала зависит в большой
степени от влажности: чем больше влажность,
тем меньше сыпучесть. Поэтому материалы
должны быть вначале подсушены.
Для увеличения производительности машины гранулы можно предварительно подогреть.
Применяя
приспособления для принудительной
подачи материала из бункера на шнек,
также удается существенно
Изменение уровня заполнения бункера материалом по высоте также влияет на
полноту заполнения шнека. Поэтому бункер снабжен специальными автоматическими уровнемерами, по команде которых происходит загрузка бункера материалом до нужного уровня. Загрузка бункера экструдера осуществляется при помощи пневмотранспорта.
При длительной работе экструдера возможен перегрев цилиндра под воронкой бункера и самого бункера. В этом случае гранулы начнут слипаться и прекратится их подача на шнек. Для предотвращения перегрева этой части цилиндра в нем делаются полости для циркуляции охлаждающей воды (см. рис. 1, поз. 4).
Зона питания (I). Поступающие из бункера гранулы заполняют межвитковое пространство шнека зоны I и уплотняются. Уплотнение и сжатие гранул в зоне I происходит, как правило, за счет уменьшения глубины нарезки h шнека. Продвижение гранул осуществляется вследствие разности значений силы трения полимера о внутреннюю поверхность корпуса цилиндра и о поверхность шнека. Поскольку поверхность контакта полимера с поверхностью шнека больше, чем с поверхностью цилиндра, необходимо уменьшить коэффициент трения полимера о шнек, так как в противном случае материал перестанет двигаться вдоль оси шнека, а начнет вращаться вместе с ним. Это достигается повышением температуры стенки цилиндра (нагревом) и понижением температуры шнека (шнек охлаждается изнутри водой).
Нагрев
полимера в зоне I происходит за счет
диссипативного тепла, выделяющегося
при трении материала и за счет
дополнительного тепла от нагревателей,
расположенных по периметру цилиндра.
Иногда количество диссипативного тепла
может быть достаточным для плавления
полимера, и тогда нагреватели отключают.
На практике такое происходит редко.
При оптимальной температуре процесса полимер спрессован, уплотнен и образует в межвитковом пространстве твердую пробку (см. рис. 2). Лучше всего, если такая скользящая пробка образуется и сохраняется на границе зон I и II. Свойства пробки во многом определяют производительность машины, стабильность транспортировки полимера, величину максимального давления и т. д.
Зона пластикации и плавления (II). В начале зоны II происходит подплавление полимера, примыкающего к поверхности цилиндра. Расплав постепенно накапливается и воздействует на убывающую по ширине пробку. Поскольку глубина нарезки шнека уменьшается по мере продвижения материала от зоны I к зоне III, то возникающее давление заставляет пробку плотно прижиматься к горячей стенке цилиндра, происходит плавление полимера.
В зоне пластикации пробка плавится также и под действием тепла, выделяющегося вследствие внутреннего, вязкого трения в материале в тонком слое расплава, где происходят интенсивные сдвиговые деформации. Последнее обстоятельство приводит к выраженному смесительному эффекту. Расплав интенсивно гомогенизируется, а составляющие композиционного материала перемешиваются.
Конец зоны II характеризуется распадом пробки на отдельные фрагменты. Далее расплав полимера с остатками твердых частиц попадает в зону дозирования.
Основной подъем давления P расплава происходит на границе зон I и II. На этой границе образующаяся пробка из спрессованного материала как бы скользит по шнеку: в зоне I это твердый материал, в зоне II- плавящийся. Наличие этой пробки и создает основной вклад в повышение давления расплава. Также увеличение давления происходит за счет уменьшения глубины нарезки шнека. Запасенное на выходе из цилиндра давление расходуется на преодоление сопротивления сеток, течения расплава в каналах головки и формования изделия.
Зона
дозирования (III). Продвижение гетерогенного
материала (расплав, частички твердого
полимера) продолжает сопровождаться
выделением внутреннего тепла, которое
является результатом интенсивных
сдвиговых деформаций в полимере.
Расплавленная масса продолжает
гомогенизироваться, что проявляется
в окончательном плавлении
В межвитковом
пространстве расплав имеет ряд
потоков, основными из которых являются
продольный и циркуляционный. Величина
продольного (вдоль оси шнека) потока
определяет производительность экструдера
Q, а циркуляционного – качество
гомогенности полимера или смешения
компонентов.
В свою очередь продольный поток складывается
из трех потоков расплава: прямого, обратного
и потока утечек.
Прямой поток вызван движением шнека в
направлении формующей головки. Обратный
поток – это воображаемое течение, вызываемое
высоким давлением со стороны головки;
в реальности не существует. Поток утечки
происходит при перетекании расплава
между цилиндром и гребнем червяка.
Основные
параметры процесса экструзии. К
технологическим параметрам относятся
температура переработки
При слишком
высокой вязкости расплава получать
изделия методом экструзии
Повышение температуры переработки может
привести к термодеструкции расплава,
а увеличение давления, мощности привода
при более низких температурах – к механодеструкции,
т.е. для экструзии расплавов должны применяться
полимеры с довольно узким интервалом
колебания вязкости.
Основными технологическими характеристиками одношнекового экструдера являются L, D, L/D, скорость вращения шнека n, геометрический профиль шнека и степень сжатия (компрессии) – отношение объема одного витка червяка в зоне загрузки к объему одного витка в зоне дозирования.
Материалы.
Большинство термопластов и композиций
на их основе могут перерабатываться
экструзией. Для этого достаточно,
чтобы время пребывания расплава
в экструдере при данной температуре
было меньше времени термостабильности
полимера при той же температуре.
Наиболее широко применяется экструзия
крупнотоннажных полимеров
Для экструзии
применяются материалы и режимы
переработки при которых ПТР
меняется в пределах 0,3 – 12 г/10 мин, т.к.
из маловязких расплавов невозможно
получить сплошную экструзионную заготовку
в виде пленки, трубы, профиля. Если
же используются литьевые марки полимера,
то из них можно получить экструзией
лишь отдельные типы изделий, так
как ПТР у них находится
в пределах 0,8 – 20 г/10 мин.
Так, трубы, кабельные покрытия производят
из расплава полимера с ПТР от 0,3 до 1 г/10
мин. Это связано с выбором полимера большой
молекулярной массы. Последняя определяет
эксплуатационные свойства изделий –
повышенные физико-механические характеристики.
Пленки, листы изготавливают экструзией
расплава с ПТР в пределах 1 – 4 г/10 мин.
Дискретные изделия, производимые экструзией
расплава с последующим раздувом в форме,
получают из расплава с ПТР = 1,5 – 7,0 г/10
мин.
Ламинирование с помощью экструзии происходит
при ПТР расплава в пределах 7 – 12 г/10 мин.
Изделия.
Все изделия, получаемые на основе термопластов
методом экструзии, могут иметь
в принципе неограниченную длину. Поперечник
изделий ограничивается главным
образом диаметром шнека
2.3 Характеристика использованного оборудования.
При производстве пластмассы методом экструзией включает оборудование для:
- хранения и подачи сырья: однофазные и трехфазные загрузчики материала, силосы и системы растарки
- сушки сырья: сушилки с
- дозирования: дозаторы
- терморегулирования: термоконтролеры
- охлаждения: водоохладители с воздушным и водяным охлаждением, термохолодильники
- дробления: дробилки
Однофазные вакуумные
Однофазные вакуумные загрузчики позволяют обеспечить автоматическую транспортировку гранул в сушильные бункеры, дозирующие станции или напрямую в основные машины.
Особенностями однофазных вакуумных загрузчиков является их производительность при компактной конструкции, богатая функциональность в стандартной комплектации, возможность использовать пропорциональный клапан без изменения комплектации, автоматическая очистка фильтра и защита двигателя путём отключения щёток при их максимально допустимом износе.
Трехфазные вакуумные загрузчики
Для
производительных машин и для
централизованных систем подачи сырья
применяются трёхфазные вакуумные
загрузчики, состоящие из двух основных
частей - вакуумного насоса и приёмников
материала. Высокая производительность
вместе с небольшим
Силосы и системы растарки
Для
организации хранения материалов, их
полного учёта, рационального использования
складской площади и
Сушка с влагопоглощением
Существует несколько серий сушилок (DS, DP, HR, Genesys) с производительностью от 50 м³/час до более чем 3000 м³/час и предлагает сушильные устройства для производств любой мощности и любых по сложности материалов. По эффективному энергопотреблению такие сушилки достигли очень высоких результатов, гарантируя, например, потребление 69,2 Вт/ч/кг для ПЭТ.
Сушка горячим воздухом
Горячевоздушные
сушилки серии G и ESP идеально подходят
для подсушивания негигроскопичных материалов
– для любой производительности.
Гибкая конфигурация сушилок – монтаж
на ТПА или экструдерах, на передвижной
раме или на отдельном участке сушки.
Генератор горячего воздуха смонтирован
непосредственно на сушильном бункере.
Сушильные бункеры ёмкостью от 10 до 3000
литров.
Сушка сжатым воздухом
Сушилки СЕРИИ DPA используют сжатый воздух для работы с гигроскопичными материалами. Линия представлена шестью моделями с производительностью от 0,2 кг/ч до 25 кг/ч. Среднее значение точки росы -25°С (в зависимости от качества сжатого воздуха), которое может быть снижено до -40°С с использованием десикантной башни. Устройства DPA идеально подходят для малых и средних производств в литье и экструзии.
Дозирование
Разработанные инжекционного литья, экструзионного выдува или экструзии, спектр дозаторов включает в себя дозаторы весовые, объёмные и по потере-в-весе (loss-in-weight) и имеют очень широкий диапазон по производительности – от нескольких граммов в час до нескольких тонн, а по количеству материалов – до 10. Дозирование компонентов осуществляется посредством шнеков, и/или пневматических шиберных затворов, которые обеспечивают высокоточное и надёжное дозирование. Удобный интерфейс на русском языке и возможность удалённого управления рецептурами – стандартная комплектация всех предлагаемых дозаторов.
Терморегулирование
Устройства для контроля температуры разнообразны и идеально подходят для поддержания постоянного уровня температуры в пресс-форме ТПА или для экструдеров. Эти устройства работают в широком температурном диапазоне и обеспечивают при этом минимальный уровень энергопотребления. Серии термоконтроллеров делятся на 3 категории в зависимости от теплоносителя: терморегулирование водой, водой под давлением или маслом. Для обеспечения специфических требований по давлению и потоку существует широкий выбор насосов, включая реверсивные и с усиленным давлением. Дополнительно предлагаются многозонные системы температурного контроля.
Водоохладители с воздушным охлаждением