Thiet ke phan xuong san xuat nhua pvc nang suat 180938

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤ MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẨU PHẦN II: TỔNG QUAN I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ SẢN XUẤT PVC I.1.Lịch sử phát triển PVC [5] I.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ PVC II HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC II.1 vinyl clorua II.2 Tính chất PVC: [5] .19 II.3 Ứng dụng nhựa PVC 22 II.4 Phản ứng trùng hợp – sở lý thuyết trùng hợp gốc 23 II.4.2 Phát triển mạch 24 II.4.3 Ngắt mạch .30 II.4.4 Phản ứng chuyển mạch 30 III CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP VINYLCORUA .33 III.1 Trùng hợp khối 35 III.2 Trùng hợp dung dịch 36 III.3 Trùng hợp nhũ tương .37 IV CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ .39 IV.1 Quy cách nguyên liệu thành phần .39 IV.2 Thành phần nguyên liệu 40 IV.3 Dây truyền sản xuất thiết bị 40 PHẦN III: TÍNH TỐN 41 I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .41 I.1.Tính suất cho ngày làm việc 41 I.2 Tính cân băng vật chất cho sản phẩm 42 I.3 Tính cân vật chất cho nồi phản ứng mẻ sản phẩm 48 I.4 Tính cân vật chất cho ngày sản xuất 51 I.5 Tính cân vật chất cho năm sản xuất 53 II TÍNH TỐN CƠ KHÍ 55 II.1 Thiết bị phản ứng 55 II.2 Tính thiết bị phụ 70 III CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ TRÙNG HỢP 84 III.1.Tính tốn nhiệt cho giai đoạn đun nóng hỗn hợp từ nhiệt độ đầu 250C lên nhiệt độ trùng hợp 700C 85 III.2 Giai đoạn giữ nhiệt phản ứng 700C 89 IV CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ SẤY 92 PHẦN IV: AN TOÀN LAO ĐỘNG 94 Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -1- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN V: ĐIỆN NƯỚC 97 I TÍNH ĐIỆN CHIẾU SÁNG .97 I.1 Tính đèn cho khu vực sản xuất tính theo cơng thức sau: 97 II TÍNH ĐIỆN TRỰC TIẾP SẢN XUẤT 101 III NƯỚC 102 PHẦN VI: KINH TẾ 104 I MỤC ĐÍCH .104 II NỘI DUNG PHẦN KINH TẾ 105 II.1 Xác định chi phí nguyên vật liệu( bao gồm: điện, nước,nguyên liệu) 105 II.2 Chi phí sản xuất chung 107 II.3 Chi phí nhân cơng 109 II.4 Chi phí quản lý 112 II.5 Chi phí tiêu thụ 113 II.6 Dự kiến doanh thu hiệu đầu tư 113 PHẦN VI: XÂY DỰNG 113 I XÁC ĐỊNH ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY .113 I.1 Cơ sở để xác định địa điểm xây dựng 113 I.2 Các yêu cầu địa điểm xây dựng 114 II THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY 115 II.2 Nguyên tắc thiết kế tổng mặt nhà máy 117 III THUYẾT MINH THIẾT KẾ MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG .117 III.1.Thiết kế tổng mặt 118 III.2 Thiết kế mặt cắt .118 III.3 Giới thiệu giải pháp kết cấu nhà 119 PHẦN VII: KẾT LUẬN .121 Tài liệu tham khảo 122 Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -2- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN I: MỞ ĐẨU Chất dẻo vật liệu sử dụng phổ biến rộng rãi đời sống xã hội Nó khơng sử dụng để tạo vật dụng đơn giản mà ứng dụng ngành địi hỏi độ xác mức độ tinh vi cao Chất dẻo có mặt hầu hết lĩnh vực sống người như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông Ngày với phát triển không ngừng xã hội trình khai thác cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên Như vậy, vấn đề tìm vật liệu thay cho vật liệu truyền thống vấn đề cấp bách Quá trình sử dụng chất dẻo thay cho vật liệu khác ngày mở rộng cho thấy nhiều ưu điểm bật Ở Việt Nam, ngành sản xuất ứng dụng lĩnh vực cơng nghệ cao cịn tương đối mẻ Do nguyên nhân chủ quan khách mà số lượng nhà máy sản xuất chất dẻo có khơng nhiều chưa đáp ứng nhu cầu chất dẻo nước Đứng trước nhu cầu nhựa nói chung PVC nói riêng Việt Nam giới mà đề tài tốt nghiệp chọn là: “ Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa PVC suất 3000 tấn/năm phương pháp trùng hợp huyền phù ” PVC chất dẻo sử dụng phổ biến có nhu cầu cao số chất dẻo sử dụng việt nam mà theo nhiều chất dẻo kỷ 21 Do trình độ thân có hạn khoảng thời gian hạn hẹp thiết kế công việc phức tạp đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết nhiều lĩnh vực đặc biệt kiến thức chuyên ngành, kiến thức xây dựng công nghiệp, kiến thức kinh tế học nên đồ án em khơng tránh khỏi sai sót Tuy nhiên hướng dẫn tận tình thầy trường đặc biệt cô Phan Minh Ngọc, thầy Ngô Bình, thầy Nguyễn Quang Chương với cố gắng, sáng tạo, ham học hỏi thân mà em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với sai sót hạn chế đến mức thấp Em mong nhận bảo thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -3- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHẦN II: TỔNG QUAN I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ SẢN XUẤT PVC I.1.Lịch sử phát triển PVC [5] Vinylclorua(VC) khám phá lần Regnault vào năm 1835 polyme lần nhận vào năm 1838 Năm 1872 baumnn công bố tổng hợp số vinyl bao gồm VC sử dụng dạng bột màu trắng gọi PVC Từ cơng nghệ tổng hợp PVC có bước tiến có ý nghĩa quan trọng Đức Mỹ PVC polyme tổng hợp lâu Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -4- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP đời Sản phẩm thương mại PVC bắt đầu Đức vào đầu năm 1930 sản xuất theo phương pháp trùng hợp nhũ tương Bước đột phá để khắc phục trình vấn đề ổn định nhiệt PVC biết đến vào 1932 Semon khám phá blend PVC với este trọng lượng phân tử thấp PVC polyme quan trọng giới polyme sản xuất khắp giới cho tính chất hố học tính chất vật lý có tính chất cao Trong năm thập niên 1930 sản lượng PVC gần tăng gấp đôi, 30 triệu /năm Chính nhờ có tính chất hố lý có nhiều ưu điểm mà PVC có ứng dụng nhiều lĩnh vực Với hàm lượng clo cao 57% chất làm chậm cháy hiệu Chi phí cho monome thấp giá polyme giảm, nhóm clorit có cực thúc đẩy liên kết PVC với loại este phân tử lương thấp polyme khác PVC polyme hidrô cacbon chất lượng cao thời tiết ứng dụng trời Blend PVC với este trọng lượng phân tử thấp mở nhiều ứng dụng cho PVC như: lam vỏ bọc đệm, quần áo đặc biệt thiết bị y tế PVC san xuất chủ yếu phương pháp trùng hợp gốc Tuy nhiên trùng hợp gốc VC cho kết tạo thành phân tử với nhiều đồng phân tạo khuyết tật cấu trúc Nhiều biện pháp cải tiến tính chất yếu kèm PVC thực cách thêm chất phụ gia như: chất hoá dẻo, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn, chất độn polyme khác ví dụ: đồng trùng hợp với monome khác biến đổi hình thái phân tử để cải thiện khả gia công Graft đồng trùng hợp PVC với monome acrylic vinylaxetat (VAC) blend với MBS ABS thí nghiệm để cải thiện độ bền va chạm Đồng trùng hợp VC với monome imit nghiên cứu để tăng tính dẫn nhiệt PVC liên quan đến có mặt chuỗi mắt xích bất thường dựa vào tổng hợp PVC khơng có cấu trúc đầu cuối Trùng hợp theo chế ion VC cách hay để tạo PVC bao gồm có mắt xích thơng thường theo phương pháp trùng hợp ion tự nhiên Đây phương pháp tổng hợp PVC đáng Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -5- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP quan tâm theo quan điểm tính bền nhiệt PVC Tuy nhiên khó khăn để đạt PVC lượng phân tử cao sử dụng xúc tác anionic I.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ PVC Trên giới [6.1] Trong phần lớn thời gian thập niên 1990, sản xuất PVC lĩnh vực sản xuất không đạt lợi nhuận cao Điều khiến nhiều cơng ty đóng cửa nhà máy, rút khỏi sản xuất PVC sáp nhập với Rất nhà máy dự kiến xây dựng Tuy nhiên, nhu cầu PVC tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp vấn đề môi trường Kết là, sau ảnh hưởng khủng hoảng tài Châu Á giảm dần, nhu cầu PVC tăng lên sít với mức cung lợi nhuận tăng trở lại năm 1999 Trong năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tăng trưởng khoảng 4,1% /năm Châu Á thị trường lớn có tỷ lệ tăng trưởng cao (trừ Nhật Bản) Sản xuất PVC Châu Mỹ Latinh, Trung Đông Châu Phi tăng nhanh với mức khởi điểm thấp, cịn Bắc Mỹ có tiềm tăng trưởng chắn (khoảng 4%/năm) Ngành xây dựng lĩnh vực sử dụng chủ yếu sản phẩm PVC Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng bao bì đống gói, sản phẩm PVC dần thị phần thay sản phẩm khác thân môi trường Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu là:  Sự tăng trưởng kinh tế kéo theo tăng nhu cầu PVC  Giá lượng cao làm giảm tốc độ tăng trưởng kinh tế  Các vấn đề mơi trường khơng kìm hãm tăng trưởng sản xuất PVC, hạn chế việc xây dựng nhà máy PVC Cơ cấu sử dụng 5,3 triệu PVC nước Tây Âu sau: Cơ cấu sử dụng PVC nước Tây Âu: Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -6- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ống dẫn 27% Kết cấu xây dựng 18% Tấm màng cứng 10% Bọc cáp 9% Chai lọ 9% Màng mềm 7% Lát sàn 6% Các ứng dụng khác 6% Lớp sơn lót 3% Ống mềm 3% Sản phẩm xốp 2% Cộng 100% Tại Việt Nam Năm 2000 nước tiêu thụ khoảng 150.000 bột PVC, năm 2000 nước sản xuất đáp ứng khoảng 40% nhu cầu phải nhập 60% từ nhiều nước giới [7] Năm 2002, toàn ngành nhựa Việt Nam sử dụng 1.260.000 nguyên liệu nhựa, PP, PE, PVC nguyên liệu sử dụng nhiều chiếm khoảng 71,3% tổng nhu cầu nguyên liệu [6.2] Mức tiêu thụ theo loại nguyên liệu nhựa năm 2002 sau: PP 380.000 PVC: 180.000 PE 340.000 Hiện nay, Việt Nam có nhà máy sản xuất ngun liệu hố chất ngành nhựa: - Liên doanh Việt Nam – Thái Lan TPC Vina (100.000 bột PVC/năm) - Liên doanh Việt Nam – Malaysia Phú Mỹ (200.000 bột PVC/năm) Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -7- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Các nhà máy chuẩn bị đưa vào hoạt động là: - Liên doanh Việt Nam – Hàn Quốc LG Vina(40.000 DOP/năm) - Liên doanh Việt Nam – Đài Loan Việt Hữu (20.000 dầu ổn định/năm) - Liên doanh Việt Nam – Thái Lan Việt Thái (150.000 PVC/năm) - Atofina 100% vốn Pháp (150.000 PVC/năm) [8] Bảng II - Thống kê nhập PVC: đvt triệu USD [10] Tên Năm 1998 Năm 1999 Năm 2000 10 nước Hàn 11.7 7.4 16.5 /2001 6.1 Quốc Singapo Thái 8.8 12.5 4.9 12.1 16.5 21 4.0 11.3 Lan Nhật 7.7 4.8 7.9 3.1 0.4 0.2 2.2 0.4 73 36 Bản Arập Xê – út Ấn Độ Hồng 2.7 Kông Mỹ Malaixi 0.2 a Tổng số 53.5 41 tháng Hiện nhà máy PVC Việt Nam hoạt động hết công suất Nhu cầu PVC nước chưa đáp ứng đầy đủ PVC loại nhựa có nhu cầu lớn nhà nước ưu tiên phát triển Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 -8- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC II.1 vinyl clorua II.1.1 Tính chất vinyl clorua [2] Vinyl clorua có nhiệt đồ sơi -1340 chất khí áp suất nhiệt độ thường Ở nhiệt độ trùng hợp điển hình 50 – 700C áp suất bay vinyl clorua 800-1250 Kpa Vinyl clorua tan nhẹ nước Tính chất ảnh hưởng đến trình trùng hợp huyền phù Quá trình trùng hợp vinyl clorua toả nhiệt mạnh Nhiệt dung riêng nhiệt hố 1,352 KJ.kg-1K-1 20,6 kJ mol-1 Giới hạn nổ vinyl clorua khơng khí 4-22 % thể tích Bảng II - Một số tính chất vật lý vinyl clorua [8] Khối lượng phân tử Nhiệt độ sôi 760 mmHg, 0C Nhiệt độ nóng chảy 0C Tỷ trọng -200C, g/ml Độ nhớt -200C, ep Sức căng bề mặt -100C, dyne/ 62,501 -13,37 -78 0,98343 0,274 20,88 cm Áp suất 250C, cal/g 71,26 Nhiệt dung riêng lỏng, cal/g/ 0,38 C Ẩn nhiệt hoá 250C, cal/g Nhiệt độ tới hạn, 0C Áp suất tới hạn, atm Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 71,26 158,4 52,2 -9- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II.1.2 Qui trình sản xuất vinyl clorua (VCM) (20064-[5]) Những biến đổi lịch sử quy trình sản xuất VCM Quy trình axetylen HCl Điện phân NaCl HCl Than / Cacbua Acetylen Tổng hợp VCM VCM Quy trình kết hợp etylen axetylen Cl2 Clo hoá trực tiếp EDC Phân huỷ nhiệt Ethylenne HCl Acetylenne VCM Quá trình Acetylene Quy trình khí trộn tử Naphta Cl2 Naphta Phân huỷ nhiệt Naphtha Trộn khí Ethylenne Cộng hợp HCl vào Acetylene Clo hoá trực tiếp EDC HCl Phân huỷ nhiệt EDC VCM Quy trình oxy-clo hố Nguyễn Mạnh Hùng – Polyme – K45 - 10 -