Технические расчеты к проекту цеха по производству изделий из поликарбоната методом литья под давлением, мощностью 1000 т/год

Санкт - Петербургский  Государственный Технологический  Институт

(Технический  Университет) 
 
 
 

Кафедра химической

технологии пластмасс

Факультет…….4

Курс…………..5

Группа……..464 
 

Учебная дисциплина: Оборудование заводов по переработке  пластмасс. 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

Тема: ТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ К ПРОЕКТУ ЦЕХА (отделения)

  по производству  изделий из поликарбоната методом литья под давлением, мощностью 1000 т/год 
 
 
 
 
 
 

Студент:        Петров Н. С.  

Руководитель:       Дворко И. М. 
 
 
 
 
 

Санкт - Петербург

2010 г. 
 

Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

1.Аналитический  обзор…….…………………………………………………....4

    1.1.Организация  производственного процесса…………………………...3

    1.2.Выбори  обоснование режима работы проектируемого объект………4

    1.3. Расчет фонда времени работы оборудования в году……………..…..4

2.Расчет  сметной стоимости проектируемого объекта………………………...7

    2.1. Расчет сметной стоимости зданий и сооружений……………...……..7

    2.2. Расчет сметной стоимости оборудования………………………...…...7

3. Расчет  численности работающих………………………………………..…...11

    3.1. Составление баланса рабочего  времени одного среднес-

    писочного рабочего………………………………………………………...12

    3.2. Расчет численности основных производственных рабочих……......14

    3.3. Расчет численности ИТР, служащих и МОП………………………..16

4. Расчёт  производительности труда…………………………………………...18

5. Расчет фонда заработной платы работающих…………………………..…..19

    5.1. Расчет фонда заработной платы рабочих…………………………….19

    5.2. Расчет фонда заработной платы ИТР, служащих и МОП   …………21

    5.3. Сводные показатели по труду и заработной плате…………………..22

6. Расчет проектной себестоимости продукции…………………………..…...24

7. Технико-экономические показатели………………………………..……......32

8. Выводы по проекту…………………………………………………………....35

Список  литературы…………………………………………………..…………..36

Введение.

     Пластмассы являются высокоэффективными в технологическом, потребительском и в экономическом плане материалами. Получение изделий из пластмасс – высокорентабельное производство со сроком окупаемости капиталовложений в пределах одного - трёх лет.

    Полимерные  материалы характеризуются сложным  составом, обязательной частью которого, связующим, является синтетический  полимер. Кроме того, в пластмассы  могут входить различные наполнители  и добавки, обеспечивающие те  или иные  технологические и  потребительские качества (текучесть, пластичность, плотность, прочность, негорючесть, тепло- и электропроводность, светопропускание, звукопоглощение и т.д.). Технология полимерных материалов позволяет варьировать их состав и свойства, создавая пластмассы с требуемым комплексом свойств и характеристик, не встречающимся у традиционных природных материалов.

    Главное достоинство пластмасс -  их технологичность. Технологичность пластмасс определяется двумя основными особенностями. Первая состоит в том, что при производстве изделий практически полностью исключается малопроизводительные и дорогостоящие операции механической обработки. Используемые в полимерной технологии методы формования позволяют получать детали весьма сложной геометрической формы, не требующих дополнительных операций сборки, отделки и др. Время цикла таких процессов измеряется секундами. Второе основное достоинство пластиков состоит в минимальной энергоёмкости при переработке. Температура плавления большинства крупнотоннажных термопластов не превышает 250° С, что в 4-6 раз меньше, чем у конструкционных неорганических материалов, их смесей и сплавов. Длительность процесса перевода полимера из твёрдого состояния в размягчённое или жидкое состояние невелика, что позволяет использовать высокопроизводительные методы.

    Технология синтеза полимеров и производство пластмасс не требует значительных затрат энергии. Основное сырьё для большинства пластмасс широко распространено и недорого. Главным образом это продукты нефте- и газопереработки, из общего объёма которых на пластмассы приходится около 6%.

 Применяемое оборудование в переработке пластмасс, как правило, универсально в отношении используемых материалов и получаемых изделий. Варьируя оснастку, можно получать на оборудовании изделия массой от долей грамма до нескольких десятков килограмм.

    Высокая экономическая эффективность пластмасс определяется и тем, что процессы их переработки могут быть практически полностью автоматизированы. Это позволяет свести к минимуму количество занятых на производстве, и тем самым сократить долю дорогостоящего ручного труда, и , с другой стороны, обеспечит точное соблюдение технологических параметров производства, таким образом повысив и стабилизировав качество продукции.

    Вследствие перечисленных  особенностей пластмассы получили широкое распространение и эффективно используются практически во всех отраслях глобальной техногенной системы. 
 
 
 
 
 
 

                                  Аналитический обзор.

По оценкам  Европейской ассоциации производителей пластмасс PlasticsEurope, объем мирового производства пластмасс в 2008 году составил 245 миллионов тонн. Это соответствует 6%-ному снижению по сравнению с объемами предшествующего года, когда был достиг-нут уровень 260 миллионов тонн. В особенности в 3-ем и 4-ом кварталах 2008 года в отдельных сегментах индустрии наметился резкий спад производства, приведший к перелому мировой коньюнктуры, в результате чего переработчики пластмасс сократили свои складские запасы, а объемы всех сегментов рынка полимеров сжались в беспрецедентных масштабах. Однако мировая рецессия, начавшаяся в 2008 году, не внесла кардинальных перемен в долгосрочную историю успеха отрасли - в этом убеждает хотя бы тот факт, даже при совокупном объеме 2008 года, равном 245 миллионам тонн, среднегодовой прирост отрасли, начиная с 1950 года, составляет 9% в год. А около 215 из 245 миллионов тонн составляют полимеры, предназначенные для дальнейшей преработки и производства различной продукции. Остальные 30 миллионов тонн применяются для изготовления покрытий, клеящих субстанций, дисперсий, лаков или красок.

Мировое производство полимеров 2004 год

 
Инженерные пластики

Объем мирового рынка инженерных термопластов на сегодняшний день составляет порядка 9 млн тонн. Наиболее крупные доли занимают полиамид (44%) и поликарбонат (34%).

Мировое производство поликарбонатов с 1988 года по 2005 год  выросло в 5 раз и составило 3 млн. тонн, а к 2010 году мировой спрос на поликарбонаты может возрасти до 4 млн. тонн. При отсутствии ввода дополнительных мощностей в 2010 году на мировом рынке может возникнуть дефицит поликарбоната.

Мировые производственные мощности поликарбонатов

За последние  десять лет спрос на поликарбонат, предъявляемый со стороны оптических СМИ, автомобильной промышленности и строительства, рос достаточно высокими темпами, что обуславливало увеличение производственных мощностей поликарбонатов. Глобальные производственные мощности в 2006 году составили порядка 3,225 млн. тонн, что на 4,9% больше производственных мощностей 2005 года.

Мировые производственные мощности поликарбонатов в 1999-2009 гг., тыс. тонн

 
Производственные мощности поликарбонатов к 2009 году вырастут до 3,515 млн. тонн, при этом плановый среднегодовой темп прироста ввода новых производственных мощностей поликарбоната составит 3-4%. При этом крупнейшими мощностями по производству поликарбонатов обладают «GE Plastics» и «Bayer», совокупные мощности которых в 2005 году составляли немного менее 70% мировых производственных мощностей поликарбоната.

Следует отметить, что влияние данных компаний на развитие рынка поликарбонатов в последние  годы еще больше увеличивается ввиду  изменения структуры рынка поликарбонатов. На мировом рынке прослеживается тенденция отказа от строительства нового производства поликарбоната, основанного на технологии межфазной поликонденсации с использованием в качестве основного сырья фосгена.

Таблица основных производителей поликарбоната в  мире с указанием  производственных мощностей

Развитие бесфосгенных производств поликарбонатов было вызвано рядом факторов:

• повышенная опасность для здоровья применения фосгена в обычной межфазной поликонденсации;
• улучшенное качество оптических марок поликарбонатов, что обеспечивает увеличивающиеся потребности со стороны оптических носителей информации;
• и последний, но конечно не менее важный фактор - возможность уменьшения инвестиции и эксплуатационных расходов на изготовление поликарбонатов (производство фосгена довольно капиталоемкое).

Усиление позиций  главных производителей поликарбонатов обладают - «GE Plastics» и «Bayer», на мировом рынке связаны с тем, что ими они первые освоили бесфосгенное производство поликарбонатов, в то время как некоторые из ключевых азиатских производителей или строят базируемые бесфосгенные заводы или только строит планы. Можно отметить, что первый бесфосгенный завод поликарбоната был введен в действие в 1993 году («GE Plastics»), но это составило лишь около 2% мировых производственных мощностей поликарбоната. В 2001 году, производственные мощности бесфосгенных заводов составляли приблизительно 11% мировых мощностей (диаграмма)

   Согласно «Chem Systems' Process Evaluation/Research Planning program» мощности заводов, чье производство поликарбоната основано на бесфосгенной технологии, к 2005 году составят около 17% мировых производственных мощностей поликарбоната. На данный момент технология бесфосгенного производства поликарбонатов освоена следующими компаниями: «Bayer», «Dow», «GE Plastics», «Idemitsu Petrochemical Co.», «Mitsubishi Chemical», «MGC», «Teijin Polycarbonate Co», «Ube», «Asahi», «Daicel».

Структура мировых производственных мощностей поликарбонатов в 1991-2005 гг., млн. тонн

Тем не менее, несмотря на все плюсы бесфосгенного производства поликарбонатов, полного вытеснения с рынка заводов, чья технология производства основана на межфазной поликонденсации, не произойдет. Это связано с рядом ограничений использования современной технологии производства поликарбонатов, и среди них:

• побочное выделение анизола, который не находит применения, поскольку его мировое потребление меньше 7 тыс. тонн – в результате материал отправляется на сжигание;
• по бесфосгенной технологии нельзя получить ряд марок поликарбоната, в частности, высокомолекулярный поликарбонат и сополимеры на основе поликарбоната.

Динамика  мирового производства поликарбонатов

Впервые промышленное производства поликарбонатов было налажено в Германии. На данный момент география  размещения производств поликарбоната  включает десятки стран. Мировое производство поликарбонатов за последние 17 лет выросли с 500 тыс.тонн до 2,8 млн.

Динамика  мирового производства поликарбонатов в 1988-2005 гг., тыс.тонн

С 1988 года по 2000 год объемы производства поликарбонатов, подгоняемые повышающимся спросом, неуклонно возрастали, при этом наибольшие темпы роста характерны для последних  лет тысячелетия. Если в период с 1988 года по 1996 год среднегодовые  темпы прироста мирового производства поликарбонатов составляли лишь 4%, то в период 1998-2000 года они выросли до 14% в год. При этом загруженность производственных мощностей поликарбоната в 2000 году составляла более 80%.

2001 год выдался  особенно неудачным для всего мирового рынка полимеров - за предшествующие десять лет положение на рынке технических пластиков еще не было таким тяжелым. Спрос на них – от сополимера акрилонирила, бутадиена и стирола (ABC) до термостойких резин, таких как жидкокристаллические полимеры (LCP) - упал на десять и более процентов.

Главная проблема – спад на мировом рынке. Кроме  того, проблему для производителей пластика создали и структурные  изменения, происходящие в индустрии  конечных продуктов.

Самые значительные изменения происходили в автомобилестроении. Производители автомобилей, делегируя все больше конструкторских и производственных полномочий поставщикам первого яруса, вынуждали производителей поликарбонатов изменять, дублировать и даже заново создавать отношения с партнерами.

Кроме того, сектор высоких технологий, а также электрическая  и электронная промышленность также  находились в очень тяжелом состоянии. Спрос на поликарбонат с их стороны  прекратил увеличиваться уже  в конце 2000 года. Сокращение спроса затронуло все сегменты данных рынков – от производства персональных компьютеров и средств интернета до производства телекоммуникационного оборудования и сотовых телефонов.

Рыночный спад привел к падению спроса на все  виды технической пластмассы -спрос  на поликарбонат упал на 13% по отношение к спросу в 2000 году.

Избыток производственных мощностей поликарбонатов составил около 670 тыс.тонн - как следствие  загрузка мощностей упала до 70%.

Мировой спрос  на поликарбонаты в 2002 году улучшился, но почти полностью благодаря  Китаю. Статистика показывает, что в 2002 году Китай импортировал более 400 тыс.тонн поликарбоната, что на 150 тысяч тонн больше, чем в 2001 году.

Учитывая появление  новых компаний в 2001-2003 годы, можно  предположить, что большая часть  этого спроса была вызвана на самом деле созданием производственных запасов, а не потреблением. Если вычесть 125 тыс.тонн из общего объема мирового спроса, то темпы роста в 2002 году составят вовсе не 13%, а менее 7%.

Аналогично, если вычесть объемы импорта Китая, то спрос окажется на уровне 2000 года. Единственный сектор, спрос в котором действительно вырос в 2002 году по сравнению с 2000 годом, - это оптические средства передачи информации.

Этот сектор продолжает расти по мере роста рынка DVD и обеспечивает достаточно высокие  темпы роста мирового производства поликарбонатов. Кроме того, росту мирового рынка поликарбонатов способствует стремительный рост спроса на рынке Китая – в последние годы темп ежегодного увеличения потребления поликарбонатов на данном рынке доходит до 30%.

По прогнозам «Bayer MaterialScience», спрос на поликарбонат должен в ближайший период удвоиться, но тем неимение, отмечается, что из-за увеличивающейся конкуренции между производителями материала, разница между спросом и предложением, приближает его производство к грани рентабельности.

По оценкам CMAI темпы роста производства поликарбонатов в 2003-2004 гг., не поспевающего за требованиями рынка, составляли двузначное число, в  результате чего мировое производство поликарбонатов 2004 года составило немного  более 2,5 млн.тонн. При этом загруженность производственных мощностей поликарбоната от 80% в 2001 году (время спада) в 2004 году вернулась к 90%.

Также по оценкам CMAI в этом году производство поликарбонатов может достигнуть практически 3 млн. тонн. Это в несколько раз меньше, чем объем выпуска крупнотоннажных пластиков (например, в 12,5 раз меньше объема выпуска ПВХ). Однако темпы роста производства поликарбонатов – 10% в год - значительно выше, чем у большинства полимеров (в среднем 3%).

Эти темпы спроса на поликарбонат будут сохраняться до 2009 года. К 2010 году мировой спрос на поликарбонаты может достигнуть 4 млн. тонн. При отсутствии ввода дополнительных мощностей в 2010 году на мировом рынке может возникнуть дефицит поликарбонатов.

Уровень концентрации мирового рынка поликарбонатов

Уровень концентрации рынка позволяет определить степень  преобладания на рынке одной или  нескольких больших фирм. Изменение  уровня концентрации рынка поликарбонатов на протяжении 2002-2005 гг., измеренное с  помощью индекса Герфиндаля.

Диаграмма 6.4

Уровень концентрации мирового рынка поликарбонатов, ед.

Данная диаграмма  свидетельствует об увеличении концентрации рынка поликарбонатов в 2002-2005 гг. (на 0,0743 ед.), а, следовательно, об увеличении рыночной власти отдельных производителей.

На мировом  рынке поликарбонатов действует 36 предприятий-производителей. Из них крупнейшими являются: «GE Plastics» (США), «Bayer MaterialScience» (Германия) и «Dow» (США). При этом основная борьба на мировом рынке поликарбонатов развивается между «GE Plastics» и «Bayer MaterialScience».

Таким образом, увеличение концентрации мирового рынка  поликарбонатов связано с расширение производственных мощностей «Bayer MaterialScience». Благодаря вводу новых производственных мощностей в Китае (мощностью 40 тыс. тонн/год), а также дополнительных линий на заводах в Западной Европе (мощностью 110 тыс. тонн/год) «Bayer MaterialScience» стал крупнейшим международным производителем поликарбонатов - его производственные мощности составляют 35% мировых производственных мощностей поликарбоната в 2005 году, против 23% в 2002 году.  

 На данный  момент производственные мощности  «Bayer MaterialScience» по поликарбонату  расположены в: Baytown (США) - 260 тыс.тонн, Антверпен (Бельгия) - 240 тыс.тонн, Uerdingen (Германия) - 330 тыс.тонн, Map Ta Phut (Таиланд) - 220 тыс.тонн и Цaoцзине (Шанхай, Китай) - 40 тыс.тонн. 

Доля лидера на мировом рынке поликарбонатов - «GE Plastics» в 2002-2004 гг. осталась неизменной и составила 36%. Заводы «GE Plastics» по производству поликарбонатов расположены в США, Испании, Малайзии, Китае. Совокупная мощность «GE Plastics» по производству поликарбонатов составляет около 1 млн. тонн/год.  В целях взаимовыгодного сотрудничества «Bayer» и «GE Advanced Materials» образовали совместное предприятие – «Exatec», занимающееся новыми разработками в сфере поликарбонатов, в частности специальных марок с добавками для улучшения инфракрасной и UV защит, сопротивлению царапинам; технологии производства небьющегося автостекла из поликарбонатных материалов и др. 

Доли  крупнейших мировых  производителей поликарбонатов, %

На данный момент производственные мощности «Bayer MaterialScience» по поликарбонату расположены в: Baytown (США) - 260 тыс.тонн, Антверпен (Бельгия) - 240 тыс.тонн, Uerdingen (Германия) - 330 тыс.тонн, Map Ta Phut (Таиланд) - 220 тыс.тонн и Цaoцзине (Шанхай, Китай) - 40 тыс.тонн.

Доля лидера на мировом рынке поликарбонатов - «GE Plastics» в 2002-2005 гг. осталась неизменной и составила 36%. Заводы «GE Plastics» по производству поликарбонатов расположены  в США, Испании, Малайзии, Китае. Совокупная мощность «GE Plastics» по производству поликарбонатов составляет около 1 млн. тонн/год.

В целях взаимовыгодного  сотрудничества «Bayer» и «GE Advanced Materials»  образовали совместное предприятие  – «Exatec», занимающееся новыми разработками в сфере поликарбонатов, в частности  специальных марок с добавками для улучшения инфракрасной и UV защит, сопротивлению царапинам; технологии производства небьющегося автостекла из поликарбонатных материалов и др.

Рыночная доля третьего крупного производителя поликарбоната - «Dow»на протяжении 2002-2005 гг. стабильна и составляет 11%.

Заводы по производству поликарбонатов «Dow» расположены  в Freeport (Техасе, США), Stade (Германия), Niihama (Япония), Yeosu (Yeosu, Корея). Завод в Китае  является совместным предприятием «Dow Chemical Company» и «LG Group» и носит название СП «LG-Dow Polycarbonate Ltd.».

На данный момент компании «LG Chem» и «Dow» рассматривают  возможность удвоения мощностей  по производству поликарбонатов на своем  совместном предприятии. В настоящее  время проектная мощность СП «LG-Dow Polycarbonate Ltd.» составляет 65 тыс. тонн/ год, хотя оно фактически производит 80 тыс. тонн в год.

Следует отметить, что в 2007 году возможно увеличение разрыва  в производственных мощностях между  основными мировыми производителями  поликарбонатов в связи с открытием «GE Plastics» в Картахене (Испания) производственных мощностей поликарбоната в размере 300 тыс.тонн/год, что повысит совокупные мощности компании до 1,35 млн.тонн/год. Первоначально завод должен был открыться в 2002 году, но запуск был отсрочен из-за слабости на рынке поликарбонатов.

Структура мирового потребления  поликарбонатов

В мировой структуре  потребления поликарбонатов лидируют производители оптических дисков и  электротехника и электроника.

Структура потребления поликарбонатов на мировом рынке в 2005 году, %

Рынок оптических носителей информации, на производство которых в 2005 году ушло около 32% мирового производства поликарбонатов, является одним из самых перспективных потребительских отраслей поликарбоната. Объем потребления поликарбоната производителями оптических носителей информации с 1995 года по 2005 год увеличился более чем в 7 раз.

Развитие  потребления поликарбонатов на рынке оптических носителей, тыс. тонн

Среднегодовые темпы прироста использования поликарбонатов производителями оптических носителей  информации в последние пять лет  составляли около 20%. Развитие рынка оптических носителей информации в целом было главным двигателем роста потребления поликарбонатов за прошедшие несколько лет. Потребление оптических носителей данных продолжат расти по вышеупомянутым для сектора средним нормам, но рост замедлится в дальнейшей перспективе, поскольку рынок назревает, и приходят новые формы носителей информации.

Мировой рынок поликарбоната  по регионам потребления

Согласно прогнозам  аналитиков, структура потребления  поликарбоната в разрезе регионов-потребителей в последующее десятилетие изменится коренным образом. Основным регионом-потребителем поликарбоната исторически является Европа.

      Структура мирового потребления поликарбоната по странам 1995-2015 гг

Динамика  развития географической структуры импорта  поликарбоната в 2000-2006 годах

* Хазова Т.Н., Конференция Поликарбонат 2007

Распределение объема поликарбоната  в мире по областям применения

Поликарбонат  используется в основном там, где необходимы их высокие технические характеристики, такие, как размерная стабильность, светопроницаемость и термоустойчивость. Основным сегментом потребления поликарбоната является производство оптических дисков и комплектующие для электротехники и электрооборудования. В течение последний лет наблюдается бурный рост потребления поликарбоната в сегменте оптических носителей.