Расчетно-пояснительная записка к дипломному проекту
по специальности«Химическая технология высокомолекулярных соединений»
ЯГТУ 240501.65-000ДП
СОГЛАСОВАНО
| Руководитель канд. хим. наук, профессор _________________ А.А. Ильин «___»___________20__ г. Консультант по экономике и организации производства ст. преподаватель _________________ М.И. Маркин «___»___________20__ г. Консультант по автоматизации Преподаватель _________________ А.М. Приоров «___»___________20__ г. | Консультант по охране труда доцент _________________ А.А. Махнин «___»___________20__ г. Нормконтролер канд. хим. наук, профессор _________________ А.А. Ильин «___»___________20__ г. Проект выполнил студент группы ЗЛ-61 _________________ В.В. Корюхина «___»___________20__ г. |
Содержание
| Введение | ||
| 1. | Обоснование темы проекта, выбор технологического способа производства, аппаратурного оформления | |
| 1.1 | Обоснование выбора технологического способа и организации оборудования | |
| 1.2 | Обоснование выбора оборудования для транспортирования и дозирования сырья | |
| 1.3 | Выбор оборудования для дозирования сырья и материалов | |
| 1.4 | Обоснование выбора оборудования для приготовления замеса | |
| 1.5 | Обоснование выбора оборудования для диспергирования замесов | |
| 1.6 | Обоснование выбора оборудования для составления эмали и постановки на «тип» | |
| 1.7 | Обоснование выбора оборудования для фильтрации эмали | |
| 1.8 | Выбор оборудования для фасовки эмали | |
| 1.9 | Способы утилизации и обезвреживания отходов производства с обоснованием выбора | |
| Технологические расчеты | ||
| 2.1 | Материальные расчеты | |
| 2.1.1 | Исходные данные | |
| 2.1.2 | Расчет материального баланса на 1т эмали ПФ-1217 ВЭ белого цвета | |
| 2.1.3 | Расчет материального баланса на 1 тонну эмали ПФ-1217 ВЭ цвета слоновая кость | |
| 2.1.4 | Расчет материального баланса на 1 тонну эмали ПФ-1217 ВЭ бежевого цвета | |
| 2.1.5 | Годовой расход материалопотоков по стадиям технологического процесса | |
| 2.2 | Расчет эффективного фонда рабочего времени оборудования | |
| 2.3 | Расчет количества аппаратов и их объемов | |
| 2.3.1 | Расчет количества и объема дисольверов для изготовления преддиспергата двуокиси титана Р-02 с омиакарбом 5GU | |
| 2.3.2 | Расчет количества и объема погружных дисольверов для изготовления цветных замесов | |
| 2.3.3 | Расчет количества и объема горизонтальных бисерных мельниц для изготовления пасты диоксида титана Р-02 с омиакарбом 5GU | |
| 2.3.4 | Расчет количества и объема погружных бисерных мельниц для изготовления цветных паст | |
| 2.3.5 | Расчет количества и объема смесителей для составления эмали ПФ-1217 ВЭ белого цвета и постановки ее на «тип» | |
| 2.3.6 | Расчет количества и объема смесителей для составления эмали ПФ-1217 ВЭ цвета слоновая кость и постановки ее на «тип» | |
| 2.3.7 | Расчет количества и объема смесителей для составления эмали ПФ-1217 ВЭ бежевого цвета и постановки ее на «тип» | |
| 2.3.8 | Расчет и подбор фильтрующего оборудования для фильтрации эмали ПФ-1217 ВЭ различных цветов | |
| А. | Расчет мешочных фильтров | |
| Б. | Расчет патронных фильтров | |
| 2.3.9 | Расчет смесителя на стадии приготовления 5%-ного раствора поливинилового спирта | |
| 2.3.10 | Расчеты емкостного оборудования | |
| А. | Расчет бака для хранения лака ПФ-053 | |
| Б. | Расчет промежуточного бака для преддиспергата двуокиси титана Р-02 с омиакарбом 5GU | |
| В. | Расчет накопительного бака для пасты двуокиси титана Р-02 с омиакарбом 5GU | |
| Г. | Расчет бака для хранения уайт-спирита | |
| Д. | Расчет бака для хранения сиккатива 64П | |
| Описание аппаратурно-технологической схемы процесса производства эмали ПФ-1217 ВЭ | ||
| 3.1 | Характеристика готового продукта, сырья и полуфабрикатов | |
| 3.1.1 | Характеристика готовой эмали ПФ-1217 ВЭ | |
| 3.1.2 | Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов | |
| 3.2 | Описание технологической схемы процесса производства эмали ПФ-1217 ВЭ | |
| 3.2.1 | Подготовка сырья | |
| 3.2.2 | Приготовление водного раствора поливинилового спирта | |
| 3.2.3 | Приготовление замеса пигментной пасты белая | |
| 3.2.4 | Диспергирование пигментной пасты белая | |
| 3.2.5 | Приготовление и диспергирование цветных пигментных паст | |
| 3.2.6 | Составление эмали и постановка на «тип» | |
| 3.2.7 | Фильтрация эмали | |
| 3.2.8 | Фасовка эмали в тару | |
| 3.3 | Нормы технологического режима и контроль производства | |
| 3.3.1 | Нормы технологического режима | |
| 3.3.2 | Контроль производства и управление технологическим процессом | |
| Технические расчеты | ||
| 4.1 | Расчет геометрических размеров аппаратов и мощностей приводов перемешивающих устройств | |
| 4.1.1 | Расчет геометрических размеров и мощности привода дисольвера СМП | |
| 4.1.2 | Расчет геометрических размеров и мощности привода погружного дисольвера СПЕМП-2/0,1 ВК-Р61Б | |
| 4.1.3 | Расчет геометрических размеров и мощности привода бисерной мельницы ЕHР-150 | |
| 4.1.4 | Расчет геометрических размеров погружной бисерной мельницы MILL-ENNIUM НСР-5 | |
| 4.2 | Тепловой расчет оборудования | |
| 4.2.1 | Тепловой расчет дисольвера СМП | |
| 4.2.2 | Тепловой расчет бисерной мельницы ЕХР-150 | |
| 4.2.3 | Тепловой расчет смесителя для производства 5%-ного раствора поливинилового спирта | |
| Средства автоматического контроля и управления технологическим процессом производства эмали ПФ-1217 ВЭ | ||
| 5.1 | Описание схемы автоматизации | |
| 5.2 | Спецификация на приборы и средства автоматизации | |
| Монтажно-строительные решения | ||
| Охрана труда и защита окружающей среды | ||
| 7.1 | Характеристика проектируемого производства | |
| 7.1.1 | Токсикологические характеристики веществ и материалов | |
| 7.1.2 | Показатели взрыво- и пожароопасности веществ и материалов | |
| 7.1.3 | Электробезопасность проектируемого производства | |
| 7.2 | Производственная санитария | |
| 7.2.1 | Микроклимат на производстве | |
| 7.2.2 | Промышленное освещение | |
| 7.3 | Пожарная профилактика | |
| 7.4 | Защита окружающей среды | |
| 7.5 | Расчет искусственного освещения | |
| Технико-экономичекий раздел | ||
| 8.1 | Расчет объема инвестиций в разработку и создание производства эмали ПФ-1217 ВЭ | |
| 8.1.1 | Балансовая стоимость основных производственных фондов | |
| 8.1.1.1 | Балансовая стоимость здания | |
| 8.1.1.2 | Балансовая стоимость основного и вспомогательного оборудования | |
| 8.1.2 | Объем капитальных вложений в разработку проекта и в основные производственные фонды | |
| 8.2 | Текущие издержки проектируемого производства | |
| 8.2.1 | Расчет материальных затрат | |
| 8.2.2 | Определение фонда оплаты труда отдельных категорий промышленного производственного персонала | |
| 8.2.2.1 | Состав и численность рабочих | |
| 8.2.2.2 | Годовой фонд оплаты труда рабочих | |
| 8.2.2.3 | Состав и численность руководителей, специалистов и служащих | |
| 8.2.2.4 | Годовой фонд оплаты труда руководителей, специалистов и служащих | |
| 8.2.3 | Смета затрат на содержание и эксплуатацию оборудования | |
| 8.2.4 | Смета цеховых расходов | |
| 8.2.5 | Себестоимость производства одной тонны эмали ПФ-1217 ВЭ | |
| 8.3 | Показатели экономической эффективности проекта | |
| 8.3.1 | Чистая текущая стоимость проекта | |
| 8.3.2 | Срок окупаемости инвестиций | |
| 8.4 | Технико-экономические показатели инвестиционного проекта | |
| Заключение | ||
| Список используемых источников литературы | ||
| Перечень графического материала: Лист 1. Схема принципиальная технологическая производства эмали ПФ-115 белой | ||
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время лакокрасочные покрытия — основное средство защиты и отделки объектов, предметов и изделий разного назначения. Лакокрасочная промышленность выпускает обширный ассортимент лакокрасочных материалов (лаки, эмали, краски, грунтовки, шпатлевки, различные вспомогательные материалы), которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности: в строительстве, транспорте, быту. Их применяют для антикоррозионной защиты различных изделий и оборудования, автомобилей, сельскохозяйственных машин и механизмов, для увеличения атмосферостойкости, для придания изделиям декоративного вида и для многих других целей. Велика и ответственная роль ЛКП как основного средства электроизоляции, герметизации, защиты от излучения, декоративной отделки в радио-, электротехнической и электронной промышленности, при производстве космических кораблей и летательных аппаратов. Значительная часть лакокрасочных материалов расходуется для окраски внутренних и наружных поверхностей зданий. Нанесением ЛКП заканчивается процесс производства изделий мебельной, кожевенно-обувной, полиграфической промышленности, многих резиновых изделий. Правильный выбор цвета и фактуры отделки жилых и производственных помещений и периодическое восстановление окраски имеет не только эстетическое, но и большое санитарно-гигиеническое и психофизиологическое значение, снижая утомляемость и повышая работоспособность людей.
В проекте разработан участок производства водоэмульсионной алкидной эмали ПФ-1217 ВЭ.
Эмаль ПФ-1217 ВЭ представляет собой суспензию пигментов в водной эмульсии алкидного лака с добавлением сиккатива и растворителя. Эмаль доводится до рабочей вязкости растворителем и приготавливается на лаке, который представляет собой водную эмульсию. Вследствие того, что дисперсионной средой является вода, эмаль отличается от других эмалей своей экономичностью. Вода является доступным и дешевым сырьем, и ее использование приводит к значительному удешевлению данного типа ЛКМ.
Эмаль широко применяется для наружных и внутренних отделочных работ, для окраски загрунтованных металлических и деревянных поверхностей.
Эмаль ПФ-1217 ВЭ отличается хорошей адгезией к поверхности различных материалов, блеском, твердостью, прочностью к механическим воздействиям, незначительной влагопроницаемостью, высокой атмосферостойкостью в различных климатических условиях, стойкостью к действию химических реагентов, а также возможностью нанесения на подложку различными методами (распыление, струйный облив, окунание, нанесение кистью, валиком) [1].
Достоинством эмали ПФ-1217 ВЭ также является то, что при окраске выделяется меньше растворителей по сравнению с эмалями на основе алкидного лака.
По качественным показателям эмали ПФ-1217 ВЭ должны соответствовать требованиям ТУ 6-10-1826-81[2].
1 Обоснование темы проекта, выбор технологического способа производства, аппаратурного оформления
1.1 Обоснование выбора технологического способа и организации оборудования
Существует три способа ведения технологического процесса:
- непрерывный;
- полунепрерывный;
- периодический.
Выбор технологического способа производства определяется следующими факторами: тоннажностью производства, свойствами исходного сырья и характеристикой готового продукта. При непрерывном и полунепрерывном способах производства обеспечивается высокая производительность установок, что ведет к улучшению качества сырья, меньшим потерям сырья. Эти два способа используются в крупнотоннажных производствах. Периодический способ используется в малотоннажных производствах, позволяющих выпускать большой ассортимент продукции.
В данном проекте выбираем периодический способ, так как производство эмали ПФ-1217 ВЭ малотоннажное.
В настоящее время существуют три технологических способа производства эмалей:
- многопигментный;
- однопигментный;
- комбинированный.
При многопигментном способе, все входящие в состав композиции пигменты и наполнители одновременно смешивают с пленкообразующей системой или ее частью и далее подвергают диспергированию. Наиболее часто этот способ применяют при мелкосерийном производстве. Достоинством этого метода является простота аппаратурного оформления и коммуникаций. Недостатками данного способа являются невозможность получения пигментированных лакокрасочных материалов с высокой степенью дисперсности, большие затраты энергии и времени на диспергирование, так как диспергируемость различных пигментов в составе смеси неодинакова и процесс лимитируется самым труднодиспергируемым пигментом.
При однопигментном способе с пленкообразующей системой или ее частью смешивают и диспергируют только один пигмент или пигменты с наполнителем. Белые однопигментные пасты являются базовыми для дальнейшего изготовления серии однотипных белых и цветных эмалей с добавлением в них недостающего количества пленкообразователей и цветных (колеровочных) паст, изготовляемых отдельно также по однопигментной технологии. Достоинством этого способа является возможность создания оптимальных физико-химических и гидродинамических условий для диспергирования данного пигмента, что в 2-3 раза повышает производительность оборудования и улучшает дисперсность, а также при поточном производстве устраняются простои и потери на зачистку и промывку оборудования, неизбежные при переходе одного цвета эмали к другому. Основным недостатком этого способа является то, что для каждой однопигментной пасты требуется свое оборудование для преддиспергирования и диспергирования.
При комбинированном способе базовые однопигментные пасты изготовляют непрерывным способом, цветные и черные пасты пигментов, входящих в рецептуру в малых количествах, производят малыми сериями на периодически работающем оборудовании, наиболее эффективном для данного пигмента. Полученные пасты смешивают с базовыми эмалями на последней стадии поточного производства при составлении эмалей или непосредственно у потребителей. Достоинством этого метода является меньшее количество оборудования для преддиспергирования и диспергирования по сравнению с однопигментным способом. Недостаток заключается в трудности тонкой колеровки [2].
В проекте для производства эмали ПФ-1217 ВЭ белая выбираем однопигментный способ производства, так как при этом способе более высокая, чем при многопигментном способе, производительность оборудования, возможно получение материала с высокой дисперсностью, а также данный способ дает возможность часто переходить от выпуска одной марки эмали к другой на одном и том же оборудовании. В качестве основной эмали используем эмальПФ-1217 ВЭ белую, а цветные пасты получаем добавлением в белую соответствующих пигментов.
В настоящее время различают «трубную» и «дежную» технологии производства пигментных паст.
При «трубной» технологии все аппараты жестко связаны трубопроводами, пасты перекачиваются насосами. Достоинства «трубной» технологии: возможность организации производства по непрерывной или полунепрерывной схеме, что дает большую производительность участка; высокая степень механизации и автоматизации; хорошие санитарно-гигиенические условия. Недостатками такой технологии являются сложность перехода от производства одной пасты к другой, сложность коммуникаций.
При «дежной» технологии приготовление замеса, диспергирование замеса, а также транспортировка между стадиями технологического процесса осуществляется в дежах. Достоинствами этого способа являются отсутствие сложных коммуникаций; быстрый переход от выпуска одной пасты к другой.
Так как для производства белой и цветных эмалей требуется небольшое количество цветных паст, то для их приготовления выбираем «дежную» технологию. Для белой пасты, расход которой больше, чем цветных, выбираем производство по «трубной» технологии [2-5].
1.2ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ И ДОЗИРОВАНИЯ СЫРЬЯ
Перед началом изготовления эмали создается необходимый запас жидкого и сыпучего сырья.
Транспортирование жидкого сырья и материалов может осуществляться в емкостях определенного объема с помощью наземного транспорта и различных погрузочно-разгрузочных устройств или по трубопроводам с помощью насосов.
Выбор способа транспортирования зависит от объемов транспортируемого сырья и материалов, а также от величины расстояния, на которое необходимо осуществлять транспортирование.
Для транспортирования больших количеств жидкого сырья (лак ПФ-053, вода, уайт-спирит) и материалов (белая паста) выбираем транспортирование по трубопроводам с помощью насосов. Управление закачкой лака автоматизировано, осуществляется с местных щитов с помощью шестеренчатых насосов. Перекачивание белой пасты, белой и цветных эмалей происходит с помощью мембранных насосов, имеющих ряд преимуществ:
1) Безопасная работа всухую, то есть мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане для защиты мембраны и без ущерба ее срока службы;
2) Самовсасывание до 8 м. вод.ст.;
3) Тонкая регулировка потока;
4) Надежная, прочная и долговечная конструкция;
5) Взрывобезопасность;
6) Абсолютная влаго- и воздухонепроницаемость;
7) Простота монтажа и ремонта из-за небольшого количества деталей;
8) Способность перекачивать жидкости с высокой вязкостью, твердые фрагменты, чувствительные к расслоению, и вязкие жидкости.
Для транспортирования небольших количеств жидкого сырья (флотореагент) приемлемо транспортирование в емкостях определенного объема (бочках) с помощью наземного транспорта и разных погрузочно-разгрузочных устройств.
Исходя из вышесказанного, в проекте для перекачивания лака, воды, сиккатива, раствора поливинилового спирта (ПВС), белого замеса, белой и цветных эмалей выбираем воздушно-мембранные насосы.
Пигменты и наполнители привозят автопогрузчиками в цех в контейнерах или пакетах, уложенных на поддонах, к месту загрузки доставляются с помощью электротельфера.
Предполагается установка пылеулавливающей системы, состоящей из рукавного фильтра и вентилятора, для улавливания пигментной пыли, возникающей при загрузке в бункера. За счет нее снижаются потери пигмента.
Загрузка пигментов в дисольвер осуществляется с помощью транспортного шнека, достоинством которого является отсутствие пыления и исключение потерь продукта [6].
1.3 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ
Дозирование сырья и материалов может осуществляться следующими способами:
1) Дозирование с помощью счётчиков-дозаторов, мерников;
2) Установка аппарата на тензовесы;
3) Дозирование компонентов вручную с помощью платформенных весов;
4) Комбинированный способ, сочетающий в себе предыдущие способы.
Достоинством первого способа является высокая точность дозирования; недостатком - сложность и громоздкость аппаратурного оформления. Второй способ характеризуется компактностью и простотой устройства, но недостаточной точностью. Третий способ достаточно точный, простой, универсальный, но требует больших затрат ручного труда и времени и создает плохие санитарно-гигиенические условия труда.
Следовательно, выбираем комбинированный способ. Для дозирования больших количеств сыпучих (диоксид титана) и жидких веществ (лак ПФ-053, паста белая, 5%-раствор ПВС, сиккатив 64-П, вода питьевая, уайт-спирит) дисольвер и смеситель устанавливаются на тензовесы, причём для дозирования воды предусмотрен также и жидкостной счётчик-дозатор; для дозирования небольших количеств сыпучего сырья (омиакарб, цветные пигменты) и жидкого (флотореагент), поставляемого в определённой таре, используется более точный ручной способ дозирования [5].
1.4 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЗАМЕСА
Выбор оборудования для приготовления замесов определяется вязкостью получаемой смеси. Существуют следующие виды оборудования:
1) Смесители двухлопастные;
2) Смесители с планетарной подъемной мешалкой и сменными дежами;
3) Шнековые смесители;
4) Дисольверы.
В двухлопастных смесителях проводится замес высоковязких материалов. Смесители двухлопастные являются аппаратами периодического действия, имеют Z-образную форму лопастей. Верхняя часть корпуса смесителя прямоугольная, днище составлено из двух полуцилиндров, соединенных между собой по образующей. Z-образные лопасти изогнуты вдоль их горизонтальной оси по винтовой линии и вращаются в противоположных направлениях. Применяются для получения небольших партий нетекучих и труднотекучих паст (в производстве густотертых масляных художественных красок, шпатлевок). Достоинствами двухлопастных смесителей является возможность применения для замесов любой вязкости и герметичность корпуса (отсутствие испарения растворителя в процессе работы). Недостатками могут быть необходимость замывки корпуса при переходе с одного цвета на другой.
Смесители с планетарной подъемной мешалкой и сменными дежами являются аппаратами периодического действия. Они имеют две и более вертикальных осей, на которые насажены рабочие органы в виде лопаток. Достоинствами их являются возможность применения замесов любой вязкости, небольшой расход растворителя на замывку аппарата, а недостаток – высокий расход энергии. Такие смесители применяются для получения небольших партий высоковязких или средневязких замесов.
Шнековые смесители представляют собой один, чаще два шнека, заключённых в стальной корпус. Они являются аппаратами непрерывного действия и используются для приготовления высоковязких замесов. Достоинствами данного вида смесителей являются высокая производительность и компактность, а недостатком - сложность непрерывного дозирования пигментов и наполнителей.
Дисольверы являются в настоящее время наиболее распространенными аппаратами для приготовления замесов. Основным рабочим органом в них является быстроходная мешалка с насадкой в виде зубчатого диска. Дисолверы бывают периодического и непрерывного действия. Применяются для приготовления низковязких замесов.
Достоинствами дисольверов являются простота конструкции, высокая производительность дисольверов непрерывного действия, а для дисольверов периодического действия с подъемной мешалкой - возможность приготовления замесов непосредственно в деже, что упрощает замывку аппарата при необходимости смены цвета замеса и устраняет необходимость в сложных коммуникациях для транспортирования замеса. Недостатками дисольверов являются высокий расход энергии, сложность непрерывного дозирования пигментов и наполнителей.
Исходя из вышеприведенных данных, выбираем для приготовления белого замеса дисольвер периодического действия со стационарной емкостью. Такие дисольвера герметичны, что уменьшает потери сырья и улучшает условия труда [1]. Для приготовления цветных замесов выбираем погружной дисольвер периодического действия с передвижными емкостями (дежами) из-за малых объемов цветных паст.
Принцип действия погружного дисольвера: прибор состоит из вертикальной стойки с подъемным механизмом, с закрепленной на нем быстроходной фрезой с двигателем. Для приготовления продуктов используется мешалка, которая тщательно измельчает компоненты до однородной массы. В роли подъемного механизма, как правило, выступает гидро- или пневмоцилиндр либо ходовой винт. Благодаря быстрой смене дежи, где обрабатывается загруженный в диссольвер продукт, приборы погружного типа гораздо удобнеев эксплуатации. Конструктивно прибор состоит из: быстроходного перемешивающего устройства типа «фреза», механизмом захвата, удержателя сменных емкостей. Диссольверы поставляются с пультом управления, который контролирует работу всех систем и устройств. Преимуществом данного прибора также является отсутствие торцевых уплотнений и обвязывающих трубопроводов. Это обеспечивает более качественную, быструю работу, в частности, и при высоких температурах, диссольвер может погружаться в емкости различных размеров.[https://www.imixing.ru/dissolveryi/pogrujnoy_dissolver/]
В проекте предусмотрено также установление дисольвера на тензовесы, с помощью которых осуществляют дозировку компонентов в дисольвер. Это уменьшает потери сырья, которые возникли бы при прохождении через весовые и объемные мерники [1-6].
1.5 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ЗАМЕСОВ
Диспергирование пигментных паст осуществляется в диспергаторах. Различают диспергаторы со свободно движущимися и с жестко закрепленными рабочими телами.
К диспергаторам со свободно движущимися рабочими телами относятся:
1) Шаровые мельницы;
2) Аттриторы;
3) Электромагнитные диспегаторы;
4) Ультразвуковые диспергаторы
5) Бисерные мельницы (диспергаторы).
Шаровые мельницы применяются для диспергирования грубодисперсных природных пигментов и наполнителей и тонкодисперсных, но труднодиспергируемых пигментов. Шаровая мельница представляет собой вращающийся барабан, заполненный мелющими телами, которыми служат стальные (для черных и темных паст) или фарфоровые (для белых и цветных светлых паст) шары.
Достоинствами шаровых мельниц являются:
1) Отсутствие необходимости стадии преддиспергирования;
2) Простота конструкции;
3) Отсутствие испарения растворителей при работе мельниц, благодаря полной герметизации;
4) Возможность диспергирования любых пигментов;
5) Простота обслуживания.
Недостатками шаровых мельниц являются:
1) Ручные работы при загрузке компонентов, выгрузке пасты и замывке барабана;
2) Высокий уровень шума при работе;
3) Высокие затраты энергии из-за низкого КПД;
4) Низкая производительность;
5) Плохое качество белых материалов, получаемых на данном оборудовании.
Аттриторы – это вертикальные шаровые мельницы с лопастными мешалками. Аттриторы могут быть периодического и непрерывного действия. В отличие от шаровых мельниц, в аппарате данного типа шары постоянно совершают полезную работу, так как находятся в непрерывном движении и в постоянном контакте с продуктом. Производительность аттритора возрастает с увеличением числа оборотов мешалки и уменьшением диаметра шаров. Поэтому достоинствами аттриторов являются:
1) Удельная объемная производительность во много раз больше, чем у шаровой мельницы;
2) Меньший расход энергии;
3) Малая площадь, занимаемая машиной.
Недостатками аттриторов являются быстрый износ рабочих органов и невысокая удельная объемная производительность по сравнению с бисерной мельницей.
Применяются аттриторы для диспергирования тонкодисперсных, но труднодиспергируемых пигментов, и позволяют диспергировать высоковязкие суспензии.
Электромагнитные диспергаторы (ЭМИ) не имеют мешалку, мелющие тела движутся под действием переменного магнитного поля. Достоинствами данного вида диспергаторов являются:
1) Отсутствие сложных механических устройств, приводящих в движение мелющие тела;
2) Высокая объемная производительность;
3) Герметичность;
4) Бесшумность работы;
5) Низкий расход электроэнергии по сравнению с шаровыми и бисерными мельницами.
Недостатками электромагнитных диспергаторов являются:
1) Темная окраска и быстрый износ мелющих тел, поэтому аппарат используется только для производства грунтовок;
2) Низкая вязкость обрабатываемого материала (до 0,5 
).
Механизм действия ультразвуковых диспергаторов заключается в том, что звуковая волна, распространяясь внутри диспергируемого продукта, вызывает разрушение частиц, как результат их деформации и перепада давления на границе раздела частица - жидкость. Достоинства:
1) Достижение высокой дисперсности получаемой пасты;
2) Возможность подбора для конкретного вида пасты наиболее эффективной частоты и интенсивности звуковых колебаний.
Недостатки:
1) Диспергирующее действие ультразвука зависит от вязкости среды и от содержания пигмента в пасте;
2) Сложность конструкции;
3) Использование ультразвуковой установки в качестве единственной диспергирующей машины экономически не выгодно (вследствие высокихэнергозатрат), поэтому такие аппараты используют в комплексе с другими диспергаторами.
Бисерные диспергаторы предназначены для диспергирования низковязких пигментных суспензий. Они состоят из контейнера, расположенного вертикально или горизонтально и заполненного мелющими телами размером до 3 мм, которые приводятся в движение дисковыми мешалками различных конструкций. Это аппараты непрерывного действия. Вязкость обрабатываемого материала μ=0,5 – 2,0 Па∙с. Мелющими телами могут быть бисер из стекла, стали, фарфора, оксида циркония, кварцевого песка.
Достоинствами бисерных диспергаторов являются:
1) Самая высокая степень перетира, среди всех видов оборудования (менее 5мкм по гриндометру);
2) Самая высокая удельная объемная производительность;
3) Высокая компактность;
4) Возможность использования различных мелющих тел, в зависимости от вида пасты;
5) Малый уровень шума при работе;
6) Высокая герметичность, а, следовательно, санитарно-гигиенические условия труда;
7) Высокая степень автоматизации и возможность управления процессом диспергирования в широких пределах.
Недостатками бисерных диспергаторов являются:
1) Необходимость постоянного контроля процесса диспергирования, так как происходит саморазогрев пасты до температуры (55-65)0С в результате трения;
2) Абразивные и грубодисперсные пигменты вызывают быстрый износ рабочих органов и бисера;
3) Необходима постоянная добавка мелющих тел в процессе работы;
4) Высокие затраты электроэнергии;
5) Сложность конструкции (особенно современных горизонтальных бисерных мельниц);
6) Необходимость изготовления предварительного замеса в отдельных аппаратах.
К диспергаторам с жесткозакрепленными рабочими телами относятся:
1) Валковые машины;
2) Дисковые диспергаторы;
3) Коллоидные мельницы;
4) Червячные смесители.
Валковые краскотерочные машины, в качестве которых служат горизонтальные валки, вращающиеся навстречу друг другу, пригодны для диспергирования высоковязких пигментных паст.
Достоинствами валковых краскотерочных машин являются:
1) Простота устройства и обслуживания;
2) Легкость очистки при смене пасты;
3) Возможность диспергирования труднодиспергируемых пигментов.
Недостатками валковых краскотерочных машин являются:
1) Невозможность герметизации, что создает плохие санитарно-гигиенические условия труда;
2) Сложность конструкции;
3) Низкая производительность из-за большой доли ручного труда, высоких потерь пасты при диспергировании;
4) Трудность механизации при переработке высоковязких паст.
Дисковые диспергаторы позволяют диспергировать пигменты с большой твердостью.
Коллоидные мельницы применяются для получения тонких дисперсий (эмульсий, суспензий). Недостатком их является быстрый износ рабочих органов под действием диспергируемых веществ, обладающих малой твердостью.
Червячные смесители используют для получения густотертых красок. Они пригодны для диспергирования высоко абразивных пигментов из-за сильного износа рабочих органов и корпуса.
Наиболее приемлемыми для проектируемого производства являются бисерные диспергаторы горизонтального и вертикального типа.
Горизонтальные бисерные мельницы позволяют улучшить эффективность диспергирования, а также повысить качество и количество продукции по сравнению с вертикальными мельницами. Это возможно за счёт более длинного контейнера, обеспечивающего:
1) Более длинный путь помола;
2) Значительное уменьшение так называемых «мёртвых зон» в зоне диспергирования;
3) Увеличение числа помолочных дисков;
4) Улучшенное охлаждение, благодаря удлиненной оболочке.
Исходя из вышесказанного, для диспергирования белой пасты выбираем горизонтальную бисерную мельницу, что снижает потери сырья на стадии диспергирования белого замеса и повышает качество получаемой пасты.
Для диспергирования цветных паст проектом предусмотрено применение бисерной мельницы погружного типа, что ведет к снижению потерь, так как приготовление замеса и диспергирование осуществляются в одной деже.
Турбомельница (бисерная мельница погружного типа) является аппаратом периодического действия. Диспергирующий орган состоит из вращающейся фильтрующей корзины с гладким самоочищающимся внешним контуром. Корзина заполнена мелющими телами (бисером), приходящими во время вращения корзины в интенсивное движение и обеспечивающими, тем самым, диспергирующий эффект.
Достоинствами турбомельниц являются:
1) Простота устройства;
2) Высокая компактность;
3) Небольшой расход растворителя на замывку аппарата;
4) Уменьшенное время перемола;
5) Широкий ряд доп