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1、51年产800万米聚氨酯合成革工厂设计1 综述1.1 前言所谓合成革是包含在人工革的范围内，以合成纤维为主的非织造布为基材，经过高分子材料浸渍，涂布以高分子成膜剂为主的涂层剂，制成的一种仿皮革材料。在合成革制造过程中，主要以聚氨酯为浸渍材料和涂层成膜剂，通过直接涂层或转移涂层的工艺进行加工。合成革是一个新兴的产业，20世纪60年代末70年代初，聚氨酯开始用于合成革的涂布材料。70年代末80年代初，聚氨酯合成革业在德、美、法、英、日等国家开始迅速发展。在我国，聚氨酯合成革的发展有30年左右，比发达国家晚了近10年。我国于1979 年在广州人造革厂建成投产了第一条PU合成皮革生产线，1984 年烟
2、台合成革厂又从日本引进了年产为30万平方米的PU合成皮革生产线。到90年代我国PU合成革工业才逐渐形成完整的工业体系，近十几年来发展迅速，市场竞争空前激烈。同时，随着社会的发展，对PU合成皮革的品质、品种的要求越来越高。1.2 合成革行业发展概况1983年，山东烟台合成革厂（即现在的烟台万华）从日本引进了聚氨酯合成革的生产技术及设备，我国聚氨酯合成革真正意义上的生产才开始。特别是最近10年，人造革与合成革行业进入快速发展时期，整个行业每年都保持平均15%20%的快速增长，无论是生产线的数量还是生产量都处于世界领先地位，我国已成为世界上人造革与合成革的生产大国和使用大国。我国人造革与合成革生产企
3、业主要分布在浙江、江苏、广东、福建和山东等沿海省市。改革开放以来，随着国外先进工艺设备的相继引进，行业技术状况、产品、档次都有较大提高，压延法、干法PU/PVC、湿法PU等合成革生产技术发展迅猛。目前，全国拥有近200万产业大军，共有人造革合成革企业2000多家，上千条生产线，是塑料行业重点发展的产业。另外，人造革与合成革产业也是我国出口创汇型产业，出口值位居轻工行业前列，年最高出口创汇多达98亿美元。目前PU合成皮革产业已经达到年产近2亿平方米约10 万吨的规模。据报道，我国的PU合成革市场的每年增长幅度已达1525，仅温州合成革行业，已从初始的一家企业发展到如今的100多家企业，300多条
4、干式、湿式生产线，整个行业的固定投资已达100多亿元，产量和市场份额已占全国70%以上，日产能力300多万平方米，品种发展到上千种，年产值100多亿元。因此有人说我国的PU合成革市场逐渐成为推动全球的PU皮革，甚至整个聚氨酯市场发展的主要动力之一。目前国内的聚氨酯合成革业在生产过程中，大多数采用有机溶剂型的聚氨酯树脂作为生产各品基层和面层的基本原料，这种类型的聚氨酯树脂均通过甲苯（TOL）、二甲苯、丙酮、丁酮（MEK）、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺（DMF）等作为主要溶剂以溶液聚合法制得。溶剂的用量大约占树脂用量的60%以上，湿法浆料DMF的用量达到70%以上。这些溶剂都是有害溶剂，对人体的危害是多
5、方面的。其中，甲苯等芳香烃溶剂对人体的造血系统具有危害性，在高浓度环境中长期接触，可能发生急性中毒而休克，慢性中毒将出现血小板和白血球减少，并出现相应的病症。其它溶剂如丙酮、丁酮、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺等溶剂虽然较甲苯、二甲苯的毒性低，但长期接触也会产生较大的毒副作用，其中乙酸乙酯对眼睛和粘膜有刺激性，并有麻醉性；二甲基甲酰胺对皮肤、眼睛粘膜有较强的刺激性，吸入高浓度的蒸气时，会刺激咽部引起恶心，经常接触，经皮肤吸入，会导致肝功能障碍，且有机溶剂对女性生育问题将产生严重的负面影响。据统计，一条聚氨酯合成革生产线日均需消耗10t左右溶剂型PU树脂，其中占溶剂型PU树脂总用量60%以上的是溶剂，虽
6、然湿法生产线中85%左右的溶剂被回收，但湿法生产线中仍有15%左右、干法生产线中95的溶剂无法回收，将通过水和空气排放到周边的河流和天空中，势必会严重污染当地的环境，给人们的生产、生活，公众的生命健康构成重大威胁。如果以温州市300多条生产线计算，年均需要的溶剂型PU树脂用量为70多万t，每年将会有数以万吨的溶剂排放到空气和周边的河流中，造成的污染将不可想象。由于苯、甲苯等有害溶剂易燃、易爆，极易引发火灾，造成伤残，甚至死亡，近年已屡见报道。所以在大力发展经济的同时，应保持优良的环境，坚持可持续发展道路。健康的身体是当今社会发展的一个重要目标。正确处理“保护”和“促进”的关系，减少工业生产对环
7、境和人类本身的伤害，是不可逆转的潮流，也是历史赋予我们的责任。人类只有一个地球，保护我们的家园，保持可持续性地发展经济的问题，已成为全球的共识，引起了各国政府的高度重视。在美国、意大利、日本、韩国等合成革主要生产国，已逐渐淘汰溶剂型PU树脂产品，采用环保型PU树脂。我国也先后制定、出台了许多相关的法律、法规。如：合成革工业污染物排放标准、环境保护法、劳动保护条例、职业病防治法等等，为化工产业的发展提出了要求，严格了规范。随着我国在世贸组织作用不断提高，国内企业逐渐参与国际竞争，客观上也要求我们生产和使用无公害的产品，彻底消除国际上“绿色贸易壁垒” 对我国产品的非贸易壁垒限制。 1.3 合成革产
8、品分类合成革目前还没有统一的分类方法，根据相关行业的分类办法，合成革可以按以下几种方法分类：1.3.1 按照底基材料分类按照规定以及国外同类产品的意义，一般可以按照革的底基层分类。以经纬交织的纺织布作底基的称人造革；实际中将较低密度的薄型无纺布革也可归于人造革中。以无纺布为底基的称合成革。1.3.2 按照加工工艺和表面状况分类按照加工工艺可以分为干法人造革和湿法人造革。按照表面状况可以分为绒面合成革、磨砂合成革和人造革等等。1.3.3 按照用途分类按照用途可以分为服装用干（湿）法聚氨酯人造革；手套用干（湿）法聚氨酯人造革；箱包用干（湿）法聚氨酯人造革；家具用干（湿）法聚氨酯人造革；鞋面用干（湿
9、）法聚氨酯人造革等。1.4 聚氨酯合成革的发展方向从源头上杜绝污染，对于聚氨酯合成革行业来说已经迫在眉捷，环境保护可谓是聚氨酯合成革的首要发展方向。由于水无毒、无污染、并且节能，因此它是溶剂的理想替代品。所以，开发水性聚氨酯合成革浆料成为目前聚氨酯树脂的主攻方向。目前，国内的许多厂家和化工设计院都在进行水性聚氨酯树脂的研究，也开发出许多的水性聚氨酯树脂牌号，但规模都较小，最大规模也只有几吨左右的规模。并且应用范围比较狭窄，在性能上还不完善。要从根本上解决人造革合成革行业的污染问题，就要大力推广使用水性聚氨酯浆料。国外现在已在减少溶剂型聚氨酯浆料的使用量，而水性聚氨酯浆料的使用量则在逐渐上升，一
10、方面是国外比较注重环保，另一方面，国外的水性PU的研究起步较早，水性PU的品种也较多，性能也较好。不过可以肯定的是，中国人造革合成革行业推广使用水性聚氨酯是大势所趋。后处理工艺也是聚氨酯合成革的环境保护的一个重要方向，后处理工艺种类繁多并不断地有所更新，大多采用同皮革后处理和纺织品有关加工处理相似的工艺。包括表面涂饰（包括喷涂）、印刷、压花、磨皮、干揉、湿揉、植绒等。聚氨酯合成革的另外一个重要发展方向就是新产品的开发，因为现阶段普通聚氨酯合成革用树脂已经不能满足人们的需要。一方面要充分利用不同的后处理工艺，增加产品种类，尽量实现产品的差别化生产；另一方面，要加强技术创新，要特别注意新型功能性助
11、剂、新型原材料、新型生产工艺在合成革行业的应用，开发适合市场需求的高性能多功能合成革，如抗菌防霉除臭合成革、纳米光触媒合成革，防水透湿合成革，阻燃高剥离合成革等。聚氨酯合成革作为人造革、合成革中性能最为优异的品种，应用空间不断广阔，其发展前景可谓非常良好。特别是超细纤维聚氨酯合成革，将成为未来市场主导产品。不过由于新近超纤革的投资建设和异军突起，产能将持续扩大，市场供大于求的局面仍将持续，近几年内将会形成类似目前普通革的市场局面，同质现象严重，价格竞争激烈；同时，随着人们消费观念的转变和下游制品业的要求提高，许多应用领域内的消费需求将随着合成革档次的提高和差异化功能性的增加而越来越大，如汽车革
12、、家具革、球革等。所以，企业必须只有不断加强技术创新，只有这样才能不断提升竞争力。1.5 本设计的目的和意义1.5.1 设计的目的本次设计的主要目的是通过培养学生综合应用所学基础理论和专业知识，解决一般工程技术问题的能力，进一步提高和训练学生的工程制图、理论分析、结构设计、施工方案设计、计算机应用能力，最终完成年产800万米的聚氨酯合成革工厂设计。1.5.2 设计的意义同其他工程设计一样，合成革工厂设计是轻化工业基本建设过程中的一个重要环节。从事轻化工生产、科学实验以及技术管理等各方面的人员，也必须具备一定的设计知识和技能，而作为合成革专业的学生更需要学习和掌握这方面必要的知识。实践是设计的源
13、泉。离开实践，设计就不可能产生、存在和发展。因此，对工厂设计这样一门经济、技术密切相结合的应用学科，只有通过实践，才能逐渐学到和掌握设计的真正本领。轻化工工厂设计，涉及许多专业内容，包括合成革工艺学、化学工程学、机械工程学、土建工程学、地质工程学、环境工程学等。在整个设计中，工艺是核心，直接为工艺服务的有：机械、设备、自控、电气、建筑、结构、供排水、供气、冷冻、采暖、通风、经济概预算、安全防火与环境保护等部门，这就需要一个协调一致、紧密合作的设计集体去完成。为此，参加设计的人员必须有高度的责任心和事业心，只有这样，才能精心设计、精心施工、高质量地去完成设计任务。2 设计概述2.1工厂特征2.1
14、.1 项目建设条件及选址（1）地理位置晋江市位于福建东南沿海，泉州市东南部，晋江下游南岸。北纬2430-2454，东经11824-11843。东北连泉州湾，东与石狮市接壤，东南濒临台湾海峡，南与金门岛隔海相望，西与南安市交界，北和鲤城区相邻。总面积721.7平方千米。晋江市五里高科技工业园区是晋江市市委、市政府为培植市经济增长源、增强经济发展后劲而构筑的重要载体。园区于1998年8月动工建设，1999年被福建省政府列入省级工业园区、省重点建设项目，是一个享有各级优惠政策和灵活措施、以国际标准建设、按国际管理的经济区域。园区地理位置独特，交通运输网络便捷，基础设施配套完善，管理服务优质高效。园区
15、总规划面积达12平方公里，计划建设成为一个多功能、综合型、环保型的海湾工业区。故项目建设地点选在晋江五里工业园区，其基础设施逐渐配套，地势平坦，地质优良，地基承载能力强，能满足生产所需的各种条件。（2）气候条件晋江市三面环海，属南亚热带湿润气候区，年均气温20-21，一月均温11.9，七月均温28.2，年均日照2130小时，年均降雨量9111231毫米。一年中总的气候特点是：冬季较寒，夏季炎热，日照充足，雨量适中，无霜期长，四季分明。所以，该地区适宜建厂。（3）经济状况在经历从无到有、从小到大、从零散到集中的发展进程，目前晋江制革业已步入转型升级阶段，尤其是鞋业，成为晋江市域内最成熟的产业集群
16、之一，晋江也因此成为中国最大的旅游运动鞋生产基地和世界运动鞋的重要生产基地，2008年10月，经中国皮革工业协会复评，晋江再次荣获“中国鞋都”称誉。晋江是体育用品生产大市，不仅拥有体育城市的美称，也被评为品牌之都。拥有上市公司4家、上市后备企业22家、中国驰名商标79个、中国名牌产品24个，安踏、特步、361、亚礼得、德尔惠、金莱克、乔丹、美克等37项体育产业国家级品牌。“品牌资本，双翼齐飞”是晋江产业经济发展的亮点，也是晋江打造体育城市的强力支撑。同时晋江品牌产品在中央五套展示，其全天候滚动播放的广告节目，一半以上来自晋江，人们会将中央五套称为“晋江频道”。除了“量”上的优势，晋江制鞋业还拥有配套完善的产业生态链，全市已形成了鞋成品、鞋机、鞋材、皮革、鞋业化工等企业生产齐头并进、互动发展的良好格局，形成了社会化分工、自主
