tìm hiểu về công nghệ chế biến pvc tại nhà máy nhựa và hóa chất phú mỹ

Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa LỜI MỞ ĐẦU Cùng với việc phát triển công nghiệp dầu mỏ và khí thiên nhiên, các sản phẩm hóa chất hữu cơ cũng đạt được sự phát triển nhảy vọt nhờ sự kết hợp nhanh chóng với công nghệ lọc dầu. Sản phẩm hóa học từ dầu mỏ mở ra một ngành mới là ngành hóa dầu trong đó Nhựa tổng hợp là sản phẩm có sản lượng lớn và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới. Bước sang thế kỉ 21, các điều kiện kinh tế toàn cầu đã được cải thiện và vì thế nhu cầu PVC lớn hơn nhiều so với dự báo. Ở Việt Nam cũng như các nước Đông Nam Á khác, công nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC. Theo số liệu dự đoán khả năng cung-cầu nhựa PVC ở Việt Nam thì tới năm 2011 và những năm sau đó Việt Nam vẫn còn phải nhập khẩu PVC. Là sinh viên theo học ngành Công nghệ Hóa dầu, em nhận thức sâu sắc tầm quan trọng của lĩnh vực này trong sự phát triển chung của ngành Hóa dầu. Đây là động lực thúc đẩy em quan tâm và thực hiện bài báo cáo tìm hiểu về công nghệ chế biến PVC tại Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ. Bài báo cáo sau em xin trình bày cụ thể những vấn đề mà em đã tìm hiểu được qua quá trình kiến tập tại nhà máy. Trang 1 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY, ĐƠN VỊ KIẾN TẬP 1.1.Tổng quan về ngành công nghiệp sản xuất PVC Ngành công nghiệp hóa dầu được định nghĩa là ngành công nghiệp hóa chất và sản phẩm cao phân tử có nguồn gốc từ dầu thô và khí thiên nhiên. Tiềm năng nhu cầu các sản phẩm hóa dầu là rất lớn nhất là đối với polymer và nguyên liệu nhựa như: PE, PP, PVC. PVC (Poly Vinyl Clorua) là loại nhựa chiếm thị phần lớn thứ 3 sau PE và PP trong lĩnh vực sản xuất ống và phụ kiện, trong đó chiếm đến hơn 50% tổng nhu cầu tiêu thụ là ứng dụng PVC trong sản xuất các loại ống, tiếp theo là trong màng tấm, sợi cáp, khung cửa, tấm lót sàn, vải giả da… Châu Á là thị trường tiêu thụ PVC lớn nhất thế giới hiện nay. Trong đó Việt Nam là một trong những thị trường tiêu thụ khá cao. Nhu cầu đó đã thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất nhựa PVC. Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự xuất hiện của TPC Vina. Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ 2 (Liên doanh giữa Petronas và PetroVietNam) có công suất 100 000 tấn/năm cũng bắt đầu đi vào hoạt động. Sự xuất hiện những nhà máy này là nét khởi sắc cho ngành công nghiệp nhựa Việt Nam. 1.2. Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ a. Vị trí và đối tác Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ thuộc Công Ty TNHH Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ (PMPC). Nhà máy nằm trong khu công nghiệp Cái Mép-Huyện Tân Thành-Tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu. Lễ khánh thành nhà máy PVC của công ty Liên Doanh Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ tại Việt Nam đánh dấu một bước ngoặt lịch sử lớn đối với các bên đối tác tại thời điểm đó là PETRONAS, PETROVIETNAM và TRAMATSUCO. Đây là mô hình tổng quan về nhà máy: Trang 2 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa Hình 1.1. Mô hình tổng quan về nhà máy Nhà máy hoàn thành trước thời hạn một tháng, có công suất 100 000 tấn/năm, tạo ra nhiều lợi ích đối với đất nước trong việc tạo công ăn việc làm, chuyển giao công nghệ cũng như công tác đòa tạo huấn luyện. Hiện nay, Công Ty Nhựa và Hoá Chất Phú Mỹ là công ty liên doanh giữa Tập đoàn dầu khí quốc gia của Malaysia- PETRONAS và Công ty Cổ phần đóng tàu và dịch vụ dầu khí Vũng Tàu Shipyard. Tỷ lệ góp vốn: Petronas 93%, Vũng Tàu Shipyard 7%. b. Công nghệ Nhờ sử dụng công nghệ hàng đầu của châu Âu, các sản phẩm nhựa PVC của nhà máy đáp ứng được các Tiêu chuẩn Chất Lượng Quốc Tế cũng như yêu cầu của khách hàng đối với sản phẩm cao cấp, mở rộng phạm vi sử dụng đến các ứng dụng trong ngành y. Những ưu điểm của công nghệ: - Tiết kiệm chi phí và không yêu cầu phòng lạnh - Thời gian sử dụng lâu dài cho phép khối lượng tồn kho lớn - Sản phẩm được trộn tại chỗ mang lại nhiều cơ hội cho các nhà sản xuất hóa chất - Đa dạng hóa sản phẩm phục vụ nhu cầu khách hàng. Trang 3 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa c. Tuyên ngôn vầ mục tiêu và nhiệm vụ của nhà máy • Tuyên ngôn về mục tiêu : “ Một công ty điển hình trong lĩnh vực hóa dầu, năng động và mang lại lợi ích cho khách hàng.” • Tuyên ngôn về nhiệm vụ: - Sản xuất và tiếp thị bột nhựa PVC và các sản phẩm hóa dầu có liên quan đáp ứng nhu cầu của khách hàng. - Trở thành một đối tác kinh doanh được ưa chuộng, tạo ra giá trị cho ngành công nghiệp hóa dầu và cho Tổ quốc - Phát triển toàn diện tiềm năng của nhân viên và giao quyền hạn cho họ - Cam kết có tinh thần trách nhệm trong cộng đồng Hình 1.2. Hình ảnh toàn bộ nhà máy CHƯƠNG 2: CÔNG VIỆC THỰC TẾ KIẾN TẬP ĐƯỢC 2.1. Vài nét về PVC Polyvinyl Clorua (PVC) là một loại nhựa tổng hợp được bằng cách trùng hợp Vinyl Clorua Monomer (VCM): n CH 2 =CHCl -> (- CH 2 – CHCl -) n Trang 4 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa Hiện nay, PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới. PVC đã trở thành vật liệu lý tưởng cho rất nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: xây dựng dân dụng, điện tử viễn thông, sản xuất ô tô, giao thông vận tải, y tế Về mặt ứng dụng, PVC là loại nhựa đa năng nhất với giá thành rẻ, nhiều tính năng vượt trội và ngày càng được sử dụng rộng rãi. 2.2. Tổng hợp PVC 2.2.1. Sản xuất Vinyl Chloride Monomer (VCM) Để tổng hợp PVC người ta phải đi từ VCM. Để sản xuất VCM có rất nhiều phương pháp: Từ acetylen: CH ≡CH + HCl → CH 2 = CHCl Từ ethylen: CH 2 = CH 2 + Cl 2 → CH 2 Cl – CH 2 Cl CH 2 Cl – CH 2 Cl → CH 2 = CHCl + HCl Khi đi từ ethylen, quá trình sẽ xảy ra theo 2 bước: Trước tiên là clo hóa ethylen để tạo ra 1,2- ethylen-diclorua , tiếp theo là nhiệt phân 1,2- ethylen- diclorua thành VCM và axit clohydric (HCl). Như vậy, chỉ một nửa phân tử clo tham gia vào phản ứng để tạo thành VCM, nửa còn lại tạo thành HCl. Lượng HCl này đôi khi không có nơi tiêu thụ, đòi hỏi phải xử lý rất tốn kém. Có nhiều hướng khắc phục vấn đề này. Một trong những hướng đó là sử dụng kết hợp cả acetylen và ethylene. Khi ấy, HCl để hydroclo hóa acetylen: CH ≡CH + CH 2 = CH 2 + Cl 2 → 2 CH 2 = CHCl 2.2.2. Các phương pháp sản xuất PVC Có 4 phương pháp trùng hợp được ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất PVC: trùng hợp khối, trùng hợp trong dung dịch, trùng hợp nhũ tương, trùng hợp huyền phù. Trong đó, phổ biến và chiếm sản lượng lớn nhất là trùng hợp huyền phù, tiếp đến là trùng hợp nhũ tương, trùng hợp trong dung dịch và cuối cùng là trùng hợp khối. Trang 5 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa a. Trùng hợp khối: Trùng hợp khối chỉ dùng cho những trường hợp công suất nhỏ và để sản xuất ra những sản phẩm có tỉ khối thấp, ít hấp thụ chất hóa dẻo. Do phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên trong trường hợp này chỉ nên giới hạn mức độ chuyển hóa VCM khoảng 50-60%. Lượng VCM dư được thu hồi và tái sử dụng. Trùng hợp khối có ưu điểm là sử dụng ít chất khơi mào nên để lại dư trong sản phẩm cuối. Tuy nhiên lại khó điều chỉnh nhiệt phản ứng, khó làm lạnh cũng như khó thu hồi và làm sạch monome dư để tái sử dụng. b. Trùng hợp trong dung dịch: Trùng hợp trong dung dịch tuy dễ thực hiện và dễ điều khiển nhưng có bất lợi là phải sử dụng lượng lớn dung môi hữu cơ (vì monome không tan trong nước) nên rất tốn kém và rất độc hại. Chính vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng cho những trường hợp mà các yếu tố kỹ thuật không cho phép dùng những phương pháp khác hoặc vì những yêu cầu đặc biệt, ví dụ như sản xuất các lọai polyme làm chất sơn phủ bề mặt. c. Trùng hợp nhũ tương: Trùng hợp nhũ tương là phương pháp được ứng dụng vào công nghiệp đầu tiên để tổng hợp PVC. Trong trùng hợp nhũ tương, monome được phân tán trong nước dưới dạng nhũ ổn định. Sản phẩm tạo thành cũng tồn tại dưới dạng nhũ (hay còn gọi là latex) của những hạt polyme trong nước. Phản ứng trùng hợp nhũ tương phụ thuộc vào nhiệt độ, bản chất chất kích thích, chất nhũ hóa, pH của môi trường, tốc độ và khả năng khuấy trộn. d. Trùng hợp huyền phù: Phản ứng trùng hợp huyền phù giống như trùng hợp nhũ tương nhưng thường khuấy trộn monomer với nước và chất ổn định là những polymer háo nước như polyvinylancol, tinh bột oxit nhôm,… Thu được polymer ở dạng hạt, do đó còn gọi là phương pháp trùng hợp hạt. Chất ổn định thường dùng 3÷5%, hấp phụ trên bề mặt của giọt monomer tạo thành khi khuấy. Các giọt monomer tương đối lớn, khoảng 0,1-5 mm phụ thuộc vào Trang 6 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa khả năng khuấy, lượng và bản chất ổn định. Bởi vì chất kích thích thường tan trong monomer, phản ứng xảy ra trong các giọt monomer tạo nên các tiểu phân hay hạt hình cầu, dễ tách ra khi ngừng khuấy và không cần dùng các chất đông tụ đặc biệt. Cơ chế phản ứng trùng hợp huyền phù giống như trùng hợp khối nhưng phản ứng xảy ra với tính dẫn nhiệt tốt hơn, khối lượng phân tử cao, độ đa phân tán nhỏ. 2.3. Công nghệ sản xuất PVC tại PMPC Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ không trực tiếp tổng hợp VCM mà nguồn VCM được nhập từ nước ngoài thông qua cảng PVGas vào làm nguồn nguyên liệu chính. Nhà máy sử dụng phương pháp trùng hợp huyền phù trong sản xuất PVC. Dưới đây là những vấn đề sơ lược về công nghệ sản xuất PVC tại nhà máy: 2.3.1. Nguyên liệu Nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là Vinyl Chlorua Monomer (VCM) Ở dạng được nhập vào 2 bồn chứa hình cầu T3101A/B. VCM là một chất khí không màu, dễ cháy, dễ nổ. Để thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản VCM thường được nén ở áp suất khoảng 3 kg/cm 2 . Dưới đây là một số thông số hóa lý của VCM: Khối lượng phân tử 62.5 ĐVC Tỷ trọng 0.92 (20 0 C) Nhiệt nóng chảy -159.7 0 C Áp suất hơi 2524 mmHg (20 0 C) Nhiệt độ bắt cháy -78 0 C Nhiệt độ tự bắt cháy 470 0 C Trang 7 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa Giới hạn cháy nổ 3.6%- 33% (thể tích ) Bảng 2.1. Tính chất hóa lý của Vinyl Chlorua Monomer. 2.3.2. Các chất phụ gia: a. Nước: nước được dùng làm dung môi phân tán VCM, tẩy rửa lò phản ứng, dùng trong hệ thống làm mát, gia nhiệt, hơi nước được dùng cho tháp phân tách C501. Trong trường hợp này nước cần phải được khử khoáng cũng như thỏa mãn yêu câu về độ dẫn điện cũng như về pH do các yếu tố này có ảnh hưởng tới phản ứng tạo PVC. Nước loại khoáng có độ dẫn điện nhỏ hơn 1, có pH= 6,5-7,5 và trước khi đưa vào sử dụng phải được kiểm tra tại phòng thí nghiệm nhà máy. b. Các chất xúc tác cho quá trình khơi mào: + Cat E: công thức phân tử NaOH (10%). Một số thông số hóa lý: Khối lượng phân tử 40 Tỷ trọng 1511kg/m 3 ở 30 o C Nhiệt độ nóng chảy 12 o C Độ nhớt 42 cP ở 30 o C Tính chất Tính base Bảng 2.2. Tính chất hóa lý của Cat E + Cat D :là hợp chât oxy hoá rất mạnh gây ăn mòn thiết bị. Công thức phân tử là H 2 O 2 (Hydrogen peroxide). Một số thông số hoá lý : Khối lượng phân tử 34.02 Tỷ trọng 1131 kg/m 3 ở 20 o C Nhiệt độ nóng chảy -32.8 o C Nhiệt độ sôi 107.8 o C C% 16.5% Áp suất hơi 23mmHg ở 30 o C Độ nhớt 2.3 cP ở 20 o C Trang 8 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa Bảng 2.3. Tính chất hóa lý của Cat D + Cat C:là chất rất độc . Công thức phân tử C 2 H 5 OCOCl (etyl cloroformate) Một số thông số hoá lý : Khối lượng nguyên tử 108.5 Tỷ trọng 1135 kg/m 3 Nhiệt độ nóng chảy -30 o C Áp suất hơi 40.5 mmHg ở 20 o C Độ nhớt 0.46 cP Tính chất Tính axit Nhiệt độ chớp cháy 10 o C Nhiệt độ tự bắt cháy 450 o C Giới hạn cháy nổ 3.7- 12.6%(v/v) Bảng 2.4. Tính chất hóa lý của Cat C +Buffer: (NaHCO 3 ) là dung dịch muối của Na có tính kiềm nhẹ được dùng để làm dung dịch đệm cho phản ứng. c. Chất tạo hạt • Gran A ( Poly Vinyl Alcohol) Thành phần PVA, PVOH, PVAL Nhiệt độ nóng chảy 150-230 o C Nhiệt độ chớp cháy > 70 o C Điểm cháy 440 o C Mật độ khối 0,3 – 0,7 Khối lượng riêng tương đối 1,19 – 1,31 Nhiệt lượng cháy 5,99 kcal/g Giới hạn nổ 35g/m 3 Bảng 2.5. Tính chất hóa lý của Gran A • Gran B (Vinyl Alcohol- Vinyl Acetate) Thành phần 36-37 % PVA, <7% Methanol Khối lượng riêng 1080 kg/m 3 ở 20 o C Nhiệt độ sôi 100 o C Nhiệt độ nóng chảy : 0 o C Trang 9 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa Nhiệt độ tự bốc cháy 470 o C Độ nhớt 1500mPa.s pH 5 Áp suất hơi 25 mbar ở 20 o C Nhiệt độ chớp cháy >60 o C Bảng 2.6. Tính chất hóa lý của Gran B d. Chất chống bám dính Evicas Khối lượng riêng 990 kg/m 3 Màu sắc Xanh thẫm Nhiệt độ nóng chảy -15-> -20 o C Nhiệt độ sôi 89 o C Độ nhớt 3,4 mPa.s pH 12,5-13,5 Nhiệt độ chớp cháy 32 o C Bảng 2.7. Tính chất hóa lý của Evicas e. Chống tạo bọt Antifoarm Khối lượng riêng 1010 kg/m 3 Màu Trắng sữa pH 6- 7,5 Nhiệt độ đông đặc -10 o C Nhiệt độ sôi 100 o C Áp suất hơi 23mbar ở 20 o C Độ nhớt 1200-1800 mPa.s ở 25 o C Bảng 2.8. Tính chất hóa lý của Antifoarm f. Chất ổn định Stabiliser (3-(5-ter-butyl-4hydroxy-m-tolyl-)propionate) Khối lượng riêng 1050 kg/m 3 Nhiệt độ đông đặc -3 o C Độ nhớt 190 mPa.s ở 25 o C Điểm chớp cháy > 150 o C Nhiệt độ tự bốc cháy 390 o C Bảng 2.9. Tính chất hóa lý của Stabiliser Trang 10 [...]... động là một tín hiệu đáng mừng trong việc cung cấp nguồn nguyên liệu tại chỗ cho ngành công nghiệp nhựa Hy vọng rằng nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ sẽ ngày càng phát triển tạo ra những sản phẩm tốt nhất góp phần xây dựng sự lớn mạnh của Trang 30 791,1 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa ngành công nghiệp nhựa trong nước nói riêng và ngành công nghiệp của đất nước nói chung Tài Liệu Tham Khảo [1] BASIC ENGINEERING... này nguồn cung cấp sản phẩm nhựa từ các nhà máy sản xuất nhựa trong nước vẫn mới chỉ đáp ứng được phần nào nhu cầu tiêu thụ của thị trường nội địa Đây vừa là thách thức vừa là động lực cho các nhà cung cấp nhựa trong nước trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất để cạnh tranh với các mặt hàng nhựa nhập khẩu Hệ thống nhà máy lọc dầu và các khu công nghiệp lọc hóa dầu đang đi vào hoạt động là một tín hiệu... dòng không khí nóng và hạn chế thất thoát PVC Trước khi dòng khí nóng này được xả ra ngoài khí quyển, nó sẽ được tách bụi để tránh gây ô nhiễm môi trường Bột PVC khô sau khi qua máy sàng để loại những hạt quá kích cỡ, được khí nén đẩy qua Silo chứa T604A/B và được đóng bao với trọng lượng mỗi bao là 25 kg hoặc 800 kg tại khu vực Bagging Hình 2.1 Sơ đồ về quy trình sản xuất PVC tại PMPC 2.5 Các thiết... chưa đạt tiêu chuẩn được thu hồi và không tiếp tục gia công mà đem xuất cho những nhà phân phối có nhu cầu 2.8 An toàn a An toàn trong sản xuất: - Đối với người tham gia sản xuất phải được bảo hộ bằng các dụng cụ, thiết bị cần thiết tùy thuộc vào tính chất công việc và thực hiện quy định chung của Trang 27 Báo Cáo Kiến Tập SVKT: Lê Thị Hoa công ty khí như trước khi vào khu vực sản xuât phải gửi lại... theo chiều hướng khác Nồng độ chất phụ gia cũng sẽ thay đổi trong suốt quá trình vận hành sao cho chính xác với từng loại PVC Ví dụ như đối với quá trình sản xuất loại PVC K66R thì nguyên liệu và các chất phụ gia được đưa vào thiết bị phản ứng lần lượt như sau: Thứ tự 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Nguyên liệu và chất phụ gia Nước lạnh Cat E Cat D Cat C VCM Nước ấm Gran A Gran B Buffer Chất ổn định Khối lượng 17... cần phải loại khoáng Yêu cầu của nước sau khi loại khoáng là: - Độ dẫn điện . báo cáo tìm hiểu về công nghệ chế biến PVC tại Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ. Bài báo cáo sau em xin trình bày cụ thể những vấn đề mà em đã tìm hiểu được qua quá trình kiến tập tại nhà máy. Trang. đi vào hoạt động. Sự xuất hiện những nhà máy này là nét khởi sắc cho ngành công nghiệp nhựa Việt Nam. 1.2. Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ a. Vị trí và đối tác Nhà máy Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ. thuộc Công Ty TNHH Nhựa và Hóa Chất Phú Mỹ (PMPC). Nhà máy nằm trong khu công nghiệp Cái Mép-Huyện Tân Thành-Tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu. Lễ khánh thành nhà máy PVC của công ty Liên Doanh Nhựa và Hóa Chất