Đồ án công nghệ sản xuất nhựa PVC

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC PHẦN I: LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp chất dẻo ngành cơng nghiệp cịn trẻ Đặc biệt năm gần đây, nguồn nguyên liệu truyền thống như: sắt, thép, gỗ bắt đầu cạn kiệt, ngành cơng nghiệp chất dẻo giới phát triển mạnh mẽ Sản phẩm ngành công nghiệp chất dẻo thay sản sản phẩm truyền thống Ở nước phát triển, ngành công nghiệp chất dẻo phát triển mạnh, sản phẩm đa dạng So với vật liệu khác gỗ, sắt… vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm nhẹ có độ bền học tốt, sản phẩm đa dạng, màu sắc đẹp, giá phù hợp… Do vậy, vật liệu nhựa sử dụng nhiều lĩnh vực khác đời sống xã hội sản xuất hàng gia dụng (bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làm vật liệu composite, kể lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, hàng không đại dương Trong đó, PVC đại diện cho số nhựa có tính tốt I/ Lịch sử hình thành trình phát triễn nhựa PVC 1/ Quá trình hình thành PVC Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn 100 năm qua Năm 1835 lần Henault tổng hợp vinyclorua, nguyên liệu để tạo nên PVC Polyvinylclorua quan sát thấy 1872 Baumann phơi ống nghiệm chứa vinylclorua ánh sáng mặt trời, sản phẩm tạo có dạng bột màu trắng chất hố học chưa xác định Các nghiên cứu tạo thành PVC đầy đủ công bố vào năm 1912 Lwan Ostromislensky (Nga) Fritz Klattle (Đức) nghiên cứu độc lập Tuy nhiên polymer không ứng dụng khơng quan tâm ý nhiều tính ổn định, cứng khó gia cơng Cuối kỷ 19, sản phẩm axetylen clo tình trạng khủng hoảng thừa, việc sản xuất PVC từ nguyên giải pháp hữu hiệu Năm 1926, tiến sĩ Waldo Semon vô tình phát SVTH: Ung Văn Hồng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC chất hoá dẻo PVC, bước đột phá để khắc phục nhược điểm gia cơng cho PVC, sau nghiên cứu chất ổn định cho PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC tổng hợp Mỹ Đức phải đến năm 1937 PVC sản xuất quy mơ cơng nghiệp hồn chỉnh Đức sau Mỹ Vào năm tiếp theo, PVC nghiên cứu chủ yếu cấu trúc phân tử mà cấu trúc ngoại vi phân tử, tạo q trình trùng hợp như: kích thước hạt, độ xốp, v.v… yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính gia cơng, chế tạo polyme Quá trình nghiên cứu ảnh hưởng mở rộng lĩnh vực sử dụng PVC Quá trình phát triễn nhựa PVC a.Trên giới Theo dự báo chuyên gia Marketing lĩnh vực cơng nghiệp hố chất, thị trường dựa giới ngày tăng Nhu cầu nhựa PVC khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt Trung Quốc, Ấn Độ yếu tố chủ yếu làm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC Mức tăng nhu cầu PVC nước tư gấp khoảng lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân nước Ở nước Đơng Âu, Châu Phi, Trung Cận Đông, nhu cầu tiêu thụ PVC tăng mức độ đầu tư vào nước tăng lên Nhu cầu nhựa PVC theo bình quân đầu người nước phát triển lại thấp so với nước phát triển (chiếm 2/3 dân số giới) Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân PVC hàng năm nước Châu Á - Thái Bình Dương 6,2%, mức tăng bình quân giới 5,3% Nhu cầu tăng lớn PVC nước Châu Á - Thái Bình Dương Nhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quốc: 12,3%  Sản lượng PVC giới thể biểu đồ hình trịn sau: SVTH: Ung Văn Hồng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC Biểu đồ: tiêu thụ PVC giới năm 2008 Tiếp theo bảng cho thấy công suất sản xuất PVC Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007, Trung Quốc với nhảy vọt đột biến vươn lên vị trí dẫn đầu giới Bảng: công suất sản xuất nhựa PVC châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007 SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC b.Việt Nam Năm 2002, toàn nghành nhựa Việt Nam sử dụng 1.260.000 nguyên liệu nhựa, PP, PE, PVC sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 71.3% tổng nhu cầu nguyên liệu Sản lượng tiêu thụ PVC 200.000 chiếm khoảng 13.5% Trước năm 2000, nghành nhựa nước ta chủ yếu nhập 10 năm trở lại đây, sản lượng nhựa VN tăng trưởng nhanh đặn với tộc độ trung bình 15% năm Bất chấp suy thối kinh tế tồn cầu biến động giá vật liệu nhựa năm 2008, sản lượng nhựa VN đạt 2.3 triệu tăng 22% so với năm 2008 Dự kiến sản lượng tiếp tục tăng, giai đoạn 2000-2010 (đơn vị nghìn tấn) Hiện nước ta có Liên doanh sản xuất bột PVC Cơng ty Liên doanh Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng cơng ty Hố chất Việt Nam Cơng ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd với công suất 80.000tấn/năm Năm 2001 nhà máy hoạt động với công suất 100% năm 2002 công suất Nhà máy tăng lên 100.000 tấn/năm Cơng ty TNHH nhựa hố chất Phú Mỹ khu công nghiệp Cái Mép liên doanh công ty xuất nhập tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổng cơng ty dầu khí Petronas Malaysia có cơng suất 100.000 bột PVC/năm Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Cơng ty Liên doanh cịn sản xuất PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty sử dụng hết công suất thiết kế, chưa đáp ứng hết nhu cầu chủng loại PVC Compound nước mà sản xuất chủ yếu loại PVC làm phụ kiện loại PVC dùng cho SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC chi tiết đặc chủng phải nhập Khả cung cầu PVC Việt Nam thể sơ đồ sau: Khả cung-cầu PVC Việt Nam  Tiềm thị trường Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho sản phẩm vật liệu xây dựng nhựa PVC Sản phẩm ống nhựa cần cho việc đầu tư xây dựng cải thiện sở hạ tầng đất nước, đặc biệt nghành giao thông, xây dựng dân dụng, điện tử viễn thơng nhu cầu sản lượng PVC tăng năm Giá nhựa PVC tăng nhẹ so với năm trước SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC c Các dự án phát triển Việt Nam + Dự án Tổ hợp hóa dầu miền Nam với vốn đầu tư 4.5 tỷ USD với công suất chế biến tổ hợp 2.7 triệu nguyên liệu/năm từ nguồn khí etan nước, propan naphtha nhập khẩu, hàng năm sản xuất gần triệu sản phẩm PE, PP VCM cho sản suất nhựa PVC + Đối với dự án phường Hưng Đạo- Dương Kinh- Hải Phòng chuẩn bị hoàn thành thêm nhà xưởng sản xuất ống PVC + Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu tư 109,4 triệu USD từ nguyên liệu VCM trùng hợp thành PVC + Công ty Mitsui- Vina TPC- Vina tổng vốn đầu tư 90 triệu USD, nguyên liệu VCM nhập trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm + Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem thành phố Hồ Chí Minh có vốn đầu tư 2,99 triệu USD +Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu tư 12 triệu USD sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm từ nguyên liệu ngoại nhập Tuy nhiên, giá sản phẩm PVC nước cao nhiều so với giá mặt chung giới Do đó, sở sản xuất sản phẩm PVC nước phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất Nguyên nhân tình trạng hụt giá đồng tiền nước cung cấp nguyên liệu cho ngành nhựa Việt Nam Hơn nữa, nhà máy vào hoạt động, giá thành sản phẩm mang giá trị khấu hao ban đầu, nên giá thành cao mức bình thường Do dự án trở thành thực thời gian tới giá thành sản phẩm sản lượng PVC nước đáp ứng đủ cho thị trường SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC nước giá thành hạ xuống dẫn đến khơng cịn phải nhập nguyện liệu nhựa PVC Khi nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi) Nghi Sơn (Thanh Hoá) vào hoạt động hội thuận lợi cho phát triển cơng nghiệp chất dẻo nói chung PVC nói riêng Bước ngành PVC rõ ràng, cụ thể có quyền hy vọng vào tương lai tốt đẹp PHẦN HAI: LÝ THUYẾT CHUNG CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG PVC I/ Đặc điểm cấu tạo - PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, nhánh Khối lượng phân tử Polyvinylclorua kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị - Cấu trúc PVC có dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi đầu nối đầu Trùng hợp VC theo chế gốc tự kết hợp phân tử theo ―đầu nối đuôi‖ thành mạch phát triển Trong mạch phân tử, nguyên tử Clo vị trí 1;3 - PVC polymer phân cực mạnh Ở trạng thái khơng kéo căng PVC hồn tồn vơ định hình, kéo căng thật mạnh có khả định hướng phần - Do PVC có Cl nên cấu trúc thu hỗn hợp loại: SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC II.Tính chất PVC 1.Tính chất vật lí PVC loại polymer vơ định hình dạng bột màu trắng vàng nhạt Là loại vật liệu cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai (có mặt chất hóa dẻo), có độ bền va đập dễ gia công PVC tồn hai dạng huyền phù nhũ tương PVC huyền phù có kích thước hạt lớn PVC nhũ tương Trọng lượng riêng 1.45 – 1.50 (g/cm3) số khúc xạ 1.544  Độ hoà tan - Polymer phân tử thấp với n=300-500 tương đối dễ tan axeton, keton, este, xiclohexanol… Khi khối lượng phân tử trung bình cao PVC khó hồ tan (110%) tan trong: dicloetan,clobenzen, tetrahidrofuran - Ở điều kiện nguội PVC không tan chất hố dẻo nhịêt độ cao bị trương nhiều có trường hợp lại tan Polymer dạng nhũ tương có độ hồ tan polymer huyền phù, polymer dung dịch SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC  Tính chất nhiệt - PVC khơng bền nhiệt, có nhiệt độ phân hủy nhỏ nhiệt độ chảy Tg = 800C Tf = 1600C nghĩa 800C PVC trạng thái thuỷ tinh, từ 800C đến 1600C trạng thái mềm dẻo 1600C trạng thái chảy nhớt Nhưng có đặc điểm 1400C PVC bắt đầu bị phân huỷ sinh HCl trước chảy dẻo (đốt nóng lâu nhiệt độ 1000C bị phân huỷ), HCl có tác dụng xúc tác làm tăng nhanh q trình phân huỷ Khi gia nhiệt PVC khơng chảy mà bị cháy Khi xảy tượng cháy tạo nhiều liên kết đôi, để lâu ngày liên kết phản ứng khâu mạch tạo polymer có khối lượng phân tử lớn, cứng tính tan dung mơi Dưới tác dụng nhiệt liên kết Cl-C bị gãy phân cực mạnh, đồng thời tách với H bên cạnh tạo HCl (hoặc tạo Clo) Các nối đôi C=C, với HCl đóng vai trị xúc tác phân hủy nhiệt nhanh Chính liên kết đơi làm sản phẩm có màu vàng -Biện pháp để chống cháy PVC +Tác động vào yếu tố oxi: Thông thường cho vào nhựa hợp chất hữu có thành phần khí trơ chất oxi hóa mạnh nhóm halogen Khi có tác dụng nhiệt, hợp chất phân hủy lấy oxi môi trường làm nồng độ oxi giảm (< LOIPVC = SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC 60), dập tắt cháy Ưu điển rõ nét phương pháp hàm lượng chất chống cháy đưa vào nhựa thấp nên khơng làm ảnh hưởng đến tính nhựa +Sử dụng phụ gia INTUMAX AC-2BG (AC-2) Thành phần có chứa Carbon chất trợ nở, khơng có gốc halogen cháy khơng sinh khí độc khí có tính chất ăn mịn… Khi cháy phụ gia phản ứng lại nhiệt lửa cách nở phồng lên hình thành lớp vỏ cách ly dày than, dập lửa ngăn chặn bùng phát lửa +Bổ sung số chất độn hợp chất vơ khó cháy: antimoan trioxit (Sb2O3), CaCO3, Al(OH)3, Mg(OH)2 -Khả cháy PVC chậm: PVC có tính chất làm chậm lửa cao hàm lượng clo nó, trường hợp khơng có chất chống cháy Ví dụ, nhiệt độ đánh lửa PVC cao 455°C, vật liệu với nguy cố cháy khơng đánh lửa dễ dàng Đối với PVC lượng nhiệt tỏa cháy thấp nhiều so với loại nhựa khác Do PVC sử dụng rộng rãi SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 10 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC nhiệt Phản ứng xảy êm dịu + Polymer hình thành trạng thái dung dịch nên dể dàng đưa xử lí tiếp Sản phẩm phù hợp để làm keo dán, sơn, mực in - Nhược điểm + Khối lượng phân tử thấp trùng hợp khối nồng độ monomer thấp + Khó loại dung mơi, làm phân hủy giảm tính chất sản phẩm Dung mơi độc, giá thành cao, dể cháy nổ Do mà sử dụng thực tế c/ Phương pháp nhũ tương - Hệ phản ứng: Monome, chất khơi mào (thường H2O2, pesulfat kim loại kiềm), dung mơi, chất nhũ hố (thường dùng ankyl sunphonat bậc hai muối kim loại kiềm với axit béo (xà phòng), Dung dịch muối đệm để giữ nguyên độ pH=4-9 Muối đệm hay dùng axetat kim loại nặng, photphat, cacbonat kim loại kiềm -Cơ chế +Giai đoạn 1: Độ chuyển hóa 12-20% Chất khơi mào tan nước, phân li tạo trung tâm hoạt động Ở nhiệt độ trùng hợp trung tâm hoạt động dịch chuyển vào mixen nồng độ mixen lớn nhiều so với nồng độ giọt nên xác xuất gặp lớn Bề mặt ranh giới tiếp cận monomer có trung tâm hoạt động tiếp xúc khơi mào cho phản ứng trùng hợp xảy Monomer mixen hoạt động bị tiêu tốn, bổ sung khếch tán pha nước, sau từ giọt tạo hạt polymer trương monomer (latex) Khi nồng độ chất nhũ hóa nhỏ nồng độ CMC, mixen khơng hoạt động trở nên không ổn định biến dần Khi số hạt latex khơng đổi gia đoạn kết thúc +Giai đoạn 2: Độ chuyển hóa 25-50% SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 33 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC Quá trình phát triễn mạch polymer tiếp tục xảy hạt latex Các giọt cung cấp đặn monomer cho hạt, hạt latex lớn dần giọt monomer giảm dần, tốc độ phản ứng không đổi Giai đoạn kết thúc giọt monomer biến +Giai đoạn 3: Độ chuyển hóa 50-100% Khơng cịn monomer hịa tan, chất nhũ hóa hịa tan cịn latex có polymer trương monomer Tốc độ phản ứng giảm, cuối giai đoạn hệ chứa hạt polymer kích thước 400-800Ao phân tán nước dạng latex Các hạt latex tích điện giống nên đẩy khó keo tụ Do dùng chất điện li mạnh muối kim loại kiềm, acid -Ưu điểm +Sản phẩm cuối latex polymer với nồng độ cao (70-80%) Có thể đem sử dụng (sơn, mực in, keo…) tách polymer +Phản ứng xảy độ nhớt thấp làm thoát nhiệt dể dàng -Nhược điểm +Tạp chất nhiều ảnh hưởng đến tính chất điện +Kích thước hạt bé trùng hợp huyền phù tổn thất gia công (sấy, li tâm), SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 34 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC khơng hiểu trộn với phụ gia d/ Phương pháp huyền phù Nguyên liệu I -Thành phần nguyên liệu Vinylclorua 100 Ngồi thêm chất ngắt H2O 150-200 Chất ổn định huyền phù PVA (15% nhóm CH3-) mạch phản ứng AD-3 dung dịch 5% nước (diphenylol propan), chất ổn định nhiệt AD-5 Chấtkhởiđầu(peroxitbenzoic) 0.04 - Cơ chế: Trùng hợp huyền phù gọi trùng hợp khối giọt Chất ổn định hấp thụ bề mặt monomer Chất khởi đầu tan monomer khơi mào cho phản ứng trùng hợp xảy giọt tạo nên tiểu phân hay hạt hình cầu Các tiểu phân hay hạt hình cầu dể bị tách ngừng khuấy không cần cho chất đông tụ đặc biệt - Ưu điểm + Trùng hợp có độ nhớt thấp thoát nhiệt dể dàng, thu khối lượng phân tử cao, độ đa phân tán nhỏ Có thể dùng trực tiếp để làm keo, sơn + Tách xử lí sản phẩm dể trùng hợp nhũ tương, kích thước hạt lớn trùng hợp nhũ tương - Nhược điểm Khơng thể trùng hợp polymer có Tg< nhiệt độ trùng hợp lúc trạng thái mềm cao, kết dính lại với SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 35 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ 3.1 Thuyết minh dây chuyền Quá trình trùng hợp huyền phù theo mẻ tiến hành thiết bị phản ứng có áp lực cao (autoclave) Nước nạp vào trước (nước cần phải khử khoáng), tác nhân huyền phù, muối đệm dạng dung dịch Sau khơng khí đuổi khỏi thiết bị khí trơ, MVC chất khơi mào nạp vào (1) áp lực Thiết bị phản ứng có cánh khuấy thiết bị trao đổi nhiệt Chế độ khuấy trì cho phá vỡ pha lỏng MVC để tạo hạt li ti với kích cỡ mong muốn làm bay phần MVC Qúa trình gia nhiệt làm lạnh điều chỉnh xác theo nhiệt độ yêu cầu để sản xuất loại sản phẩm (từ 50 – 70oC) Phản ứng xảy nhiệt độ khoảng 58-59oC áp suất SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 36 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC điều kiện 8.6 at thời gian tiến hành khoảng 300 phút, lúc áp suất giảm xuống 6,3 at Hiệu suất chuyển hoá đạt 85  87% Nếu muốn độ chuyển hố đạt 90% kéo dài thời gian phản ứng thêm nhiều, xét mặt kinh tế khơng có lợi Vì thường dừng phản ứng độ chuyển hóa đạt khoảng 87% Trong q trình trùng hợp phải thường xuyên trì pH hỗn hợp lớn hạn chế tượng giảm hoạt tính chất khơi đầu biến chất PVC HCl axit tạo phân huỷ chất khởi đầu, có thêm vào chất kìm hãm vào để khơng cho phản ứng tiếp tục xảy để ổn định nhiệt độ pH huyền phù PVC Hỗn hợp sau phản ứng kết thúc gọi vữa PVC gồm VCM chưa phản ứng, PVC, chất ổn định huyền phù, dung dịch đệm, chất hãm, nước tạp chất, không ổn định chứa hạt poymer pha nước monomer chưa phản ứng Nếu ngừng khấy dẫn đến việc lắng tụ hạt polymer vữa PVC tiếp tục khấy tháo hết sang thiết bị khác có cánh khuấy Để tăng hiệu suất chuyển hóa PVC cho vữa qua (2) Do chênh lệch áp suất phản ứng (1) thiết bị thu hồi (2) nên vữa PVC tự chảy đạt trạng thái cân ta sử dụng bơm li tâm để vẩn chuyển lượng lại Lượng MVC lại sau phản ứng chiếm 10-20% khối lượng ban đầu Để giảm tổn thất phải thu hồi MVC, phần lớn lượng MVC tách cách bay ngưng tụ thiết bị ngưng tụ thùng chứa (6) Cần phải tách triệt để MVC dư vữa PVC đưa sang (3), gia nhiệt chưng cất tháp (4) Tháp gia nhiệt nước bão hòa sục vào đáy tháp Nhiệt độ đáy tháp khoảng 800C, huyền phù chảy từ xuống theo đường ziczac nước từ lên Quá trình chuyển khối xảy ra, nước kéo theo VCM đỉnh tháp theo ống dẫn tới hệ thống xử lý thu hồi Ở đáy tháp PVC dạng huyền phù VCM tháo liên tục đến bồn chứa (5), lượng MVC cịn lại thu vào (6) Sau tách nước máy li tâm (7), sử dụng máy li tâm để tách nước có hiệu hỗn hợp rắn-lỏng nên li tâm cho hiệu Sau tách nước có độ ẩm 17% đưa đến sấy khô thiết bị sấy (8), SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 37 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC Thiết bị sấy sấy thùng quay, sấy tầng sôi… phổ biến sấy tầng sôi Trong thành phần hạt PVC có chất ổn định nhiệt nên nhiệt độ tính chất PVC khơng bị thay đổi Thiết bị sấy thiết kế cho đủ độ cao, kéo dài thời gian tiếp xúc làm tăng hiệu tách ẩm chất bay dẫn qua thiết bị xử lí khí thải (9), phần thỏa mản yêu cầu tiêu chuẩn môi trường thải ngồi khơng khí Bột PVC sau sấy có độ ẩm 0.3% qua hệ thống sàng (10) để loại hạt cỡ (thô q mịn) Đối với hạt có kích thước q nhỏ bị luồng khí thiết bị sấy ngồi tiếp tục xử lí thải mơi trường, cịn hạt q cỡ thu hồi Sau đưa vào silo chứa (11) đóng bao (12) SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 38 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC 3.2.Sơ đồ khối trình tổng hợp PVC 3.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp PVC  Ảnh hưởng nhiệt độ - Nhiệt độ thấp khơng có lợi cho phản ứng nhiệt độ thấp tạo gốc tự ít, tốc độ phản ứng chậm - Nhiệt độ cao cung cấp lượng cho phản ứng khơi mào làm tốc độ phản ứng khơi mào tăng tạo nhiều gốc tự linh động, phản ứng xảy dể Trong trình phản ứng polyme diễn ra, độ nhớt hệ tăng dần tăng lên SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 39 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC nhanh nhiệt độ tăng cao làm giảm độ nhớt hệ không thúc đẩy phản ứng Nếu nhiệt độ cao thúc đẩy trình phân huỷ polyme, làm gẫy mạch polyme, xuất liên kết đôi làm mạch polyme dễ bị oxi hoá ảnh hưởng đến màu sắc PVC phân hủy polymer - Thời gian phản ứng kết thúc phản ứng 300 phút, để kết thúc phản ứng tổng hợp tăng nhiệt độ cuối nhiệt độ vỏ bọc bên lên nhiệt độ phản ứng để tăng độ linh động tái hợp gốc để dập tắt gốc tự hạ nhiệt độ phản ứng Dấu hiệu nhận biết điểm dừng phản ứng áp suất giảm nồng độ monomer (tồn thể khí) giảm - Ngồi nhiệt độ cịn ảnh hưởng đến khối lượng phân tử Nếu nhiệt độ thấp polymer có KLPT cao có độ bền cao lại cứng nên khó gia cơng tạo sản phẩm Cịn nhỏ q khơng đủ tính chất lí… Do khoảng nhiệt độ 58-59 oC thích hợp Nhiệtđộ Đồ thị:Ảnh hưởng nhiệt độ đến khối lượng phân tử  Ảnh hưởng oxi tạp chất -Tuỳ thuộc vào chất monome điều kiện trùng hợp oxi làm dễ dàng khó khăn cho q trình trùng hợp Oxi tác dụng với monome tạo peroxit hydroperoxit Peroxit phân huỷ gốc tự Nếu gốc hoạt tính oxi SVTH: Ung Văn Hồng Trang - 40 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC có tác dụng hãm q trình trùng hợp Nếu gốc hoạt động oxi làm tăng vận tốc trùng hợp CH2 = CH + O2  CH2 – CH – Cl | | | Cl O O Do ảnh hưởng phức tạp oxi hợp chất khác nên trình trùng hợp bắt buộc phải điều chế monome thật tinh khiết phản ứng cần tiến hành mơi trường khí trơ Sau mẻ, tháp phản ứng làm để chuẩn bị cho mẻ Người ta vệ sinh tháp nước loại khoáng để tẩy cặn bẩn cịn sót lại Cặn bẩn làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm  Thứ tự nạp liệu Đầu tiên cần tráng lớp phủ RCS cách phun sương để hạt PVC khơng dính thành thiết bị tránh gây tượng nhiệt cục bộ, oxi hóa nhiệt tạo gel hóa Tiếp theo nước nạp vào với lượng định, nước phải khử khống (loại Na+, K+), để tránh q trình thủy phân với poly ancol Rồi tiếp chất SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 41 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC AD-5, có mặt nước AD-5 hidro linh động, nên khả phản ứng, để ổn định nhiệt phải thực khuấy trộn, sau cho tác nhân vào tạo dung dịch lỏng-nhớt có chất ổn định, bổ sung thêm lượng nước để tránh tượng co thể tích Sau cho VMC, xúc tác khuấy trộn phân tán để tạo hệ lỏnglỏng không nỗi lên Nếu ta cho chất vào lúc khơng thiết bị phản ứng chịu áp lực cao có nhiều lỗ nắp dẫn vật liệu vào không đảm bảo áp lực cho thiết bị nên làm ống dẫn Đi vào đường ống có tượng dính lại đường ống nên cần cho nước vào giai đoạn để rửa không xuất phản ứng không mong muốn, cần hạn chế  Ảnh hưởng yếu tố khác -Tính chất PVC định giai đoạn polyme hố Kích thước, độ xốp hạt định loại nồng độ tác nhân tạo huyền phù (chất bảo vệ hạt keo) chế khuấy lò phản ứng Khi tốc độ cánh khuấy tăng lên, kích thước hạt PVC giảm xuống trước tăng trở lại Việc thay đổi chất khơi mào làm thay đổi kích thước cấu trúc hạt Nồng độ chất khơi mào lớn làm cho mạch polyme trở nên ngắn SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 42 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC -Các trình polyme hố mong muốn thường sử dụng nước loại khoáng phải thỏa mãn yêu cầu độ dẫn điện pH, có khơng dùng dung dịch đệm Độ monome nước yếu tố quan trọng để sản phẩm PVC tránh khuyết tật mặt cấu trúc -Các điều kiện tiến hành polyme hoá ảnh hưởng đến màu sắc độ bền nhiệt PVC Các điều kiện cần phải đảm bảo để khuyết tật không xảy mạch polyme phát triển, polyme không bị nhiệt q trình phân tách hay làm khơ Việc khơng phải ln ln dễ thực hiện, lượng tác nhân trung hồ chống oxi hố thêm vào để giảm mức độ phân huỷ -Việc chọn lọc chất phụ gia cách cẩn thận quan trọng Việc lẫn tạp chất đặc biệt tạp chất ion làm giảm tính cách điện PVC hạn chế ứng dụng PVC lĩnh vực cáp cách điện Khi PVC ứng dụng công nghiệp thực phẩm, phụ gia cần phải chứng nhận không độc hại tổ chức có thẩm quyền SVTH: Ung Văn Hồng Trang - 43 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC MỤC LỤC PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU………………………………………… …………… I Lịch sử hình thành……………………………………………………………….1 II Quá trình phát triển nhựa PVC dự án phát triển Việt Nam…… Quá trình phát triển nhựa PVC………………………………………2  Trên giới…………………………………………………… ………….3  Tại Việt Nam……………………………………………………………….3 Các dự án phát triển Việt Nam……………………………………….4 PHẦN HAI: LÝ THUYẾT CHUNG……………………………… …….…… CHƯƠNG ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG PVC……… …………………………………………………………… ……… I Đặc điểm cấu tạo…………………………………… ……… ……………… II.Tính chất PVC….……………… ……………… ……………………… 1.Tính chất vật lý…………………………….……………………… 2.Tính chất hố lí……….………………………………………… ……12 Ứng dụng…………………………………………… ………….…… 14 III/ Q trình cơng nghệ sản xuất PVC……………………… ……………… 18 1.Ngun liệu…………………… ……………………………………….18 a.Vinyl clorua………………………………………………… ……18 b.Chất khởi đầu…………………………………………………… 21 c.Nướcmềm ……………………………………………………… 22 d.Dung dịch đệm……………………………………….……………22 e.Chất ổn định……………………………… ……………… …….23 SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 44 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC f.Chất ổn định huyền phù………………………….…………… 23 h.Chất dập tắt phản ứng………………………….………………….24 i.Chất chống đông……………… ……………………………… 24 2.Cơ sở hóa học q trình trùng hợp PVC……………….………………25 3.Các phương pháp sản xuất PVC.……………………………………………….28 a.Trùng hợp khối…………………………… …………………… 29 b.Trùng hợp dung dịch…………………………… ………… … 29 c.Trùng hợp nhũ tương…………………….……………….…….30 d.Trùng hợp huyền phù………………………………………… 31 CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ………………………………………………………………… 33 3.1 Thuyết minh dây chuyền………… …………………………………… 33 3.2 Sơ đồ khối…………………… ………………………………… …… 35 3.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình…………………………………… 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tổng hợp PVC  Kỹ thuật sản suất chất dẻo_ Phan Thế Anh  Hóa cao phân tử_Đồn Thị Thu Loan  PVC Handbook_Chalrles E.Wilkes, Charles A Daniels, James W Summers  Trang Web PVC.ORG  Technical progresses for PVC production SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 45 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA HOÁ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc -***** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên : Ung Văn Hoàng Lớp : 10H4 Tên đề tài : Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất PVC huyền phù       Các số liệu ban đầu: - Năng suất: 40 000 tấn/năm - Hiệu suất phản ứng: 86% - Độ ẩm sản phẩm : 0,3% - Các tổn thất : + Giai đoạn tổng hợp: 0.3% + Xử lý tách VCM : 0.2% + Ly tâm: 0.4% + Sấy: 0.3% + Sàng, đóng gói: 0.4% + Chuẩn bị nguyên liệu: VCM (0.2%); nguyên liệu khác (0.1%) Nội dung đồ án: Phần 1: Lý thuyết tổng quan Nguyên liệu Lý thuyết tổng hợp Tính chất sản phẩm Ứng dụng Dây chuyền thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Phần 2: Tính tốn kỹ thuật Tính cân vật chất Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 12/02/2014 Ngày hoàn thành đồ án : 25/05/2014 Giáo viên hướng dẫn SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 46 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC TS Lê Minh Đức SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 47 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... khẩu, hàng năm sản xuất gần triệu sản phẩm PE, PP VCM cho sản suất nhựa PVC + Đối với dự án phường Hưng Đạo- Dương Kinh- Hải Phịng chuẩn bị hồn thành thêm nhà xưởng sản xuất ống PVC + Công ty Oxy-... bột PVC hai Công ty Liên doanh cịn sản xuất PVC Compound với cơng suất 6000 tấn/năm, hai Công ty sử dụng hết công suất thiết kế, chưa đáp ứng hết nhu cầu chủng loại PVC Compound nước mà sản xuất. .. download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC Biểu đồ: tiêu thụ PVC giới năm 2008 Tiếp theo bảng cho thấy công suất sản xuất PVC Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn