Tìm hiểu công nghệ cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy nhựa Phú Mỹ

Tìm hiểu công nghệ cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy nhựa Phú Mỹ

LỜI CẢM ƠN Trong những năm được học tại trường Đại học Mỏ - Địa chất em đã nhận được sự dạy dỗ chỉ bảo ân cần từ các thầy cô giáo những kiến thức mà các thầy, cô đã truyền đạt cho chúng em vô cùng bổ ích và quý báu phục vụ cho bản thân em góp phần vì ngày mai lập nghiệp. Em vô cùng cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Lọc – Hoá dầu, khoa Dầu khí những người đã dạy dỗ tận tình, chỉ bảo chúng em những kiến thức vô cùng bổ ích về chuyên ngành chúng em theo học. Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến thầy giáo TS. Phạm Xuân Núi đã hướng dẫn tận tình và chỉ bảo em về dây chuyền hoạt động của nhà máy Nhựa Phú Mỹ và sự lựa chọn đề tài tốt nghiệp. Em xin ghi nhận những kiến thức bổ ích và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp Lọc – Hoá dầu K 50 đã giúp đỡ và đóng góp cho tôi những kiến thức bổ ích. Hà Nội, Ngày 20 tháng 08 năm 2010 Sinh viên Lê Anh Chiến DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1 Bảng 1.1 Một số tạp chất VCM điển hình 2 2 Bảng 1.2 Một số tiêu chuẩn nước loại khoáng 4 3 Bảng 1.3 Mốt số tính chất vật lý và hoá học của Cat. C 5 4 Bảng 1.4 Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35% 6 5 Bảng 1.5 Một số tính chất của Cat. E 7 6 Bảng 1.6 Một số tính chất của Cat. B 8 7 Bảng 1.7 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. A 9 8 Bảng 1.8 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. B 9 9 Bảng 2.1 Sản lượng PVC trên thế giới 13 10 Bảng 2.2 Công suất nhựa PVC của Châu Á - Thái Bình Dương 14 11 Bảng 2.3 Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam 17 12 Bảng 2.4 Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người (kg/đầu người) 18 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HIỆU HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1.1 Qúa trình hình thành chất khơi mào 10 2 Hình 2.1 Sơ đồ phát triển ngành hoá dầu ở Việt Nam 16 3 Hình 2.2 Khả năng cung- cầu PVC của Việt Nam 18 4 Hình 2.3 Quy trình sản xuất VC từ Axetylen và HCl 20 5 Hình 2.4 Quy trình tổng hợp MVC Từ Axetylen và Etylen 21 6 Hình 2.5 Quy trình Oxi clo hoá Etylen 22 7 Hình 2.6 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên thế giới 24 8 Hình 2.7 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên Việt Nam 24 9 Hình 3.1 Sơ đồ khối các công đoạn chính để sản xuất PVC 30 10 Hình 3.2 Sơ đồ tháp stripping C501 31 11 Hình 3.3 Sơ đồ tháp chưng cất C501 34 12 Hình 3.4 Sơ đồ phần đỉnh tháp C501 35 13 Hình 3.5 Đĩa tháp 36 14 Hình 3.6 Sơ đồ đáy tháp 38 15 Hình 3.7 Sơ đồ tháp lọc 39 16 Hình 3.8 Sơ đồ trao đổi nhiệt của lưu thể tỷ trọng tháp E501 41 17 Hình 3.9 Chưng cất huyền phù 43 18 Hình 3.10 Sơ đồ thiết bị lưu trữ huyền phù 44 MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết hiện nay trên Thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, công nghiệp Lọc - Hoá dầu đóng vai trò hết sức quan trọng cùng với sự phát triển kinh tế của các quốc gia trên Thế giới đặc biệt là công nghiệp hoá dầu trong đó nhựa tổng hợp là sản phẩm có giá trị lớn. Trong số các loại nhựa tổng hợp, thì nhựa PVC đã và đang thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống xã hội hiện nay. PVC là một trong những sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trên Thế giới nó góp phần đáng kể vào sự đa dạng của vật dụng hằng ngày và cuộc sống hiện đại, mà tất cả chúng ta đang có. Từ lâu PVC đã được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm kỹ thuật, các chi tiết phụ tùng chất lượng cao. Hiện nay PVC đã được đưa vào các ngành công nghiệp nặng - nhẹ như công nghiệp ô tô, công nghiệp xe máy, công nghiệp điện tử và công nghiệp xây dựng, . Ở Việt Nam, nhựa PVC cũng đã và đang thâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác nhau mà công nghệ sản xuất PVC này hầu như chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn. Thực tế cho thấy sự hiện diện của công ty TNHH Nhựa và Hoá chất Phú Mỹ (PMPC) và công ty Nhựa và hoá chất TPCVina (TPC VINA) đang vận hành tại Việt Nam. Dự báo Việt Nam vào năm 2011 tổng sản lượng nhựa sản xuất khoảng 3,95triệu tấn/năm với chỉ số tiêu thụ nhựa là 40kg/người [4]. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài đã bước đầu: “Tìm hiểu công nghệ cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy nhựa Phú Mỹ”. 1 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ MONOME VINYLCLORUA (VCM) 1.1. MONOME VINYLCLORUA MONOME VINYLCLORUA hay Vinylclorua là chất khí rễ cháy nổ, do đó nó thường được chứa trong thiết bị thép Cacbon hoặc thép không gỉ. Thường để nơi thoáng mát cách xa nguồn lửa, nguồn có nhiệt cao VC là nguyên liệu chính để sản xuất PVC . Có hai loại VCM dùng để nạp liệu đó là 1: VCM sạch - được cung cấp từ tàu 2: VCM tái sinh - được thu hồi từ quá trình sản xuất (PVC) Bảng 1.1. Một số tạp chất VCM điển hình VCM nhiễm bẩn Mức độ tối đa cho phép (ppm) Ảnh hưởng động học và thuộc tính của PVC Độ tinh khiết 99,96% Phụ thuộc vào độ nhiễm bẩn Bề ngoài N/A Có màu vàng - có thể chứa sắt Cặn không bay hơi 50 Phụ thuộc vào loại cặn - nếu là chất ổn định thì có thể xẩy ra quá trình oxi hoá chậm Nước 100 Nếu nước có tính axit thì có thể đo nồng độ sắt cao làm thay đổi kích thước của hạt và độ rỗng. Tính ổn định nhiệt kém Fe 0,5 Làm biến đổi kích thước hạt và độ rỗng HCl 1 Có thể làm tăng nồng độ sắt. Làm thay đỗi kích thước hạtvà độ rỗng. Tính ổn định kém Buta-1,3- dien 10 Xảy ra quá trình polyme hóa chậm Hợp chất axetilen 12 Xảy ra quá trình polyme hóa chậm. Có thể ảnh hưởng đến tính ổn định nhiệt Các hợp chất khác 145 “Một lượng lớn” có thể làm tăng VM trong giai đoạn cuối của qúa trình PVC. Các hợp chất chưa bão hoà khác có thể đồng trùng hợp làm giảm tốc độ toàn bộ quá trình polyme hóa và làm thay đổi khối lượng phân tử. 1.2. Các tạp chất khí trong Monome Vinylclorua 2 Với lượng O 2 trong lò phản ứng cao có thể làm chậm quá trình Polyme (sự ức chế) Oxi có thể phản ứng với VCM tạo Polyperoxit gây cháy nổ. Nói chung thông thường trong VCM sạch thì người ta không nên cho oxi nhưng có thể được sử dụng trong quá trình vận chuyển. Với hàm lượng Nitơ trong VCM thay đổi có thể ảnh hưởng đến khả năng bay hơi của bình ngưng. 1.3. Nước loại khoáng Nước trong quá trình sản xuất có rất nhiều tác dụng nước được sử dụng làm môi trường phân tán VC. Cùng với cánh khuấy nước có vai trò phân tán khối VC thành giọt nhỏ (droplet) tạo thành các huyền phù tạo thuận lợi cho quá trình phản ứng trùng hợp xảy ra. Nước cũng là môi trường trao đổi nhiệt, phân tán nhiệt giai đoạn đầu của quá trình trùng hợp. Nước có tác dụng nâng hỗn hợp chất phản ứng lên tới nhiệt độ phản ứng toả nhiệt. Phản ứng trùng hợp PVC là phản ứng toả nhiệt do đó nước có tác dụng lấy nhiệt của phản ứng nhằm tạo ra hiệu suất của phản ứng cao hơn và bảo vệ thiết bị. Ngoài ra nước còn có tác dụng làm kín trục của cánh khuấy, trục của bơm và làm mát bơm. Nước dùng trong quá trình sản xuất là nước đã loại khoáng (deminerralised water) yêu cầu đối với nước tách khoáng là rất khắt khe. Hằng số dẫn nhiệt thấp là điều cần thiết, với hằng số dẫn nhiệt nhỏ hơn 10 micro siemens là cần thiết đối với sản phẩm được sử dụng sản xuất các chất bọc cách điện. Độ pH không được quá thấp (axit) và quá cao (bazơ) thường độ pH dao động trong khoảng 5 ÷ 9, ngoài giới hạn này có thể gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp chất khơi mào. Bảng 1.2. Một số tiêu chuẩn về nước loại khoáng 3 STT Cỏc tiờu chun Giỏ tr n v 1 dn in 1,0 à s/cm 2 St 0,003 mg/l 3 Natri 0,01 mg/l 4 Silic 0,025 mg/l 5 Mangan 0,003 mg/l 6 Huyn phự 1,0 mg/l 1.4. Cht khi mo phn ng Cht khi mo l cht sinh ra gc t do khi mo phn ng v duy trỡ quỏ trỡnh polyme hoỏ. Cht khi mo l phõn t hot ng chỳng n nh iu kin thng v d dng sinh ra gc t do khi cú nhit phn ng. 1.4.1. Cỏc cht khi mo Cht khi mo chớnh l cht khi mo c s dng thng xuyờn trong quỏ trỡnh sn xut. Nú c hỡnh thnh t 3 loi xỳc tỏc: xỳc tỏc C (Cat. C), xỳc tỏc D (Cat. D) v xỳc tỏc E (Cat. E). T 3 loi xỳc tỏc ny cht khi mo c hỡnh thnh ngay trong thit b phn ng. Vic la chn cỏch to thnh cht khi mo ngay trong quỏ trỡnh phn ng lm gim chi phớ vỡ khụng tn thit b tn cha, khụng phi lo vn phõn hy cht khi mo trong thi gian ct gi. Cat. C cú tờn hoỏ hc l etyl clorofomat cú cụng thc hoỏ hc l: C 2 H 5 OCOCl. L cht lng nguyờn cht nng 99,9%. Cat. C l cht cú kh nng chỏy n cao, rt d phn ng vi nc sinh ra HCl v CO 2 , do ú nú cú kh nng n mũn. Cat.C l mt cht cú tớnh c, cú th nú l c nht trong cỏc hoỏ cht s dng trong nh mỏy. Nú cc c khi hớt phi, hớt vo vi nng cao cú th gõy t vong, tip xỳc vi Cat. C nng thp trong thi gian di cú th gõy cỏc bnh món tớnh v mt v ng hụ hp. m bo an ton, Cat. C cn c ct gi trong thựng kớn, t ni thoỏng mỏt khụ rỏo, bo qun trỏnh xa ngun gõy n. Mt s tớnh cht vt lý v hoỏ hc ca Cat. C c a ra bng 1.4. Bng 1.3. Mt s tớnh cht vt lý v hoỏ hc ca Cat.C STT Cỏc tớnh cht Giỏ tr 4 1 Dạng tồn tại Lỏng 2 Màu sắc Không màu tới hơi vàng 3 Mùi vị Mùi hăng cay, chảy nước mắt khi hít phải 4 Nhiệt độ đóng rắn - 80,6 o C 5 Nhiệt độ sôi 93 o C 6 Khối lượng riêng (20 o C) 1,140 g/cm 3 7 Áp suất hơi (20 o C) 55 mbar 8 Độ nhớt (20 o C) 0,46 mPa.s 9 Độ pH Tính axit 10 Nhiệt độ chớp cháy 15 o C 11 Nhiệt độ tự nổ 500 o C 12 Giới hạn nổ 3,2% - 27,5% Cat. D có tên hoá học là hydro peroxit, công thức hoá học là H 2 O 2 , nồng độ từ 20% - 60%. Trong quá trình sản xuất sử dụng H 2 O 2 có nồng độ là 35%. H 2 O 2 có tính độc là do tính ăn mòn của nó. H 2 O 2 là chất không cháy, nhưng có thể phản ứng với các chất khác để tạo nên hỏa hoạn. Khi tiếp xúc thường xuyên với H 2 O 2 có thể gây bệnh mãn tính về đường hô hấp. Để đảm bảo an toàn H 2 O 2 được bảo quản trong nơi khô ráo, thoáng mát tránh xa các hợp chất có khả năng cháy nổ, phải giữ trong bình kín ban đầu để tránh sự phân huỷ. Bảng 1.4. Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35% STT Các tính chất chất Giá trị 1 Dạng tồn tại Lỏng 2 Màu sắc Không màu 3 Mùi vị Có mùi hăng, cay yếu 5 4 Nhiệt độ đóng rắn -33 o C 5 Nhiệt độ sôi ở 1013 mbar 108 o C 6 Khối lượng riêng 1100 kg/m 3 7 Độ pH 1 – 4 8 Độ nhớt (20 o ) 1,1 mPa.s Cat. E có tên hoá học là natri hydroxit, công thức hoá học là NaOH. NaOH là chất kiềm mạnh, có tính ăn mòn cao. Nó cũng gây nguy hiểm khi tiếp xúc trực tiếp. Cat. E được dùng trong quá trình sản xuất là dung dịch . Để đảm bảo cho Cat. E được tốt thường cất giữ nơi khô ráo thoáng mát Nhiệt độ cất giữ 18 - 38 0 C. Không được cất giữ trong thùng nhôm, thùng thủy tinh hoặc bồn tráng men thủy tinh. Dùng chai polyetylen (PE) để chứa Cat. E tốt nhất và hiệu quả nhất. Khi tiết xúc với Cat. E cần dùng kính bảo vệ, gang tay đối với sức khoẻ con người. Cat. E có thể phá huỷ tế bào bao gồm da, mắt, miệng, phổi. Cat. E được dùng trong quá trình sản xuất là dung dịch 5%. Bảng 1.5. Một số tính chất của Cat. E STT Các tính chất Giá trị 1 Dạng sử dụng Lỏng 2 Mùi vị Không mùi 3 Màu sắc Không màu 6 4 Nhiệt độ sôi (45%) 115 o C 5 Tỷ trọng (30 o C) 1,338 - 1,348 g/ml 1.4.2. Chất khơi mào cấp 2 Thường chất khơi mào cấp 2 được sử dụng là Cat. B tồn tại ở dạng huyền phù. Cat. B được sử dụng cho những sản phẩm có nhiệt độ phản ứng cao, cụ thể là sử dụng cho sản phẩm K57. Khi nhiệt độ phản ứng cao, nhiệt có ảnh hưởng đến chất khơi mào chính, chất khơi mào chính bị phân hủy nhiệt nhanh, do đó đến giai đoạn sau của quá trình phản ứng không còn đủ gốc tự do cho phản ứng tiếp tục diễn ra. Cat. B được cho vào với mục đích cung cấp gốc tự do cho giai đoạn sau của quá trình phản ứng vỡ Cat. B bị phân hủy nhiệt chậm hơn Cat. B có nhiệt độ phân huỷ nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi của nước (T phân huỷ < 35 0 C ). Đối với sức khoẻ con người Cat B có thể gây ra 1 số bệnh làm suy nhược cơ thể. Khi tiếp xúc với Cat. B cần phải dùng gang tay và kính bảo hộ lao động do đó Cat. B phải được cất giữ 5 – 27 o C cần giữ kín nắp bình và tránh xả nguồn nhiệt và nguồn gây nổ thời gian cất giữ của Cat. B là 12 tháng 7 [...]... chính để sản xuất PVC Trong đồ án này đồ án đề cập đến việc tìm hiểu công nghệ và cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy nhựa Phú Mỹ 30 3.2 THÁP CHƯNG CẤT PVC 3.2.1 Hoạt động của tháp chưng cất PVC Sơ đồ công nghệ tháp chưng cất PVC được đưa ra ở hình 3.2 Hình 3.2 Sơ đồ tháp stripping C501 Ban đầu nguyên liệu được đưa vào ở dạng huyền phù và nước loại khoáng qua các... với nhau tại thời điểm nhất định của phản ứng CHƯƠNG III TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH NẠP LIỆU TRONG SẢN XUẤT PVC 3.1 CÁC CÔNG ĐOẠN CHÍNH TRONG SẢN XUẤT PVC Chuẩn bị nguyên liệu Xử lý nước thải Chuẩn bị thiết bị phản ứng Đóng bao Nạp liệu Sàng phân loại Gia nhiệt Sấy Phản ứng chính Tháo liệu Xử lý kiềm Tách nước Hồi lưu VCM Tách VCM Hình 3.1 Sơ đồ khối các công đoạn chính để sản xuất PVC Trong đồ... bay hơi, tối đa: 100 ppm, wt 2.2.3 Tổng hợp VC Trong công nghiệp, VC được sản xuất theo các quá trình chính sau: 2.2.3.1 Sản xuất VC từ axetylen và HCl Quá trình sản xuất dựa trên phương trình phản ứng sau: CH ≡CH + HCl → CH2 = CHCl (2.1) Trong công nghiệp phản ứng tiến hành trong pha khí HCl thu được bằng cách điện phân dung dịch muối ăn Axetylen được sản xuất từ cacbua chế tạo từ than đá 19 HCl Điện... dụ như ở Mỹ 60% Điều đó là do độ bền lâu, khả năng lắp đặt dễ dàng, dễ bảo trì và tính hấp dẫn người tiêu thụ của các sản phẩm PVC Trong nhiều khâu, các sản phẩm PVC đó thay thế những vật liệu truyền thống như gỗ, đồng và nhôm Ở Mỹ đó có cả một hiệp hội gồm hơn 100 nhà sản xuất và nhà kinh doanh ván nhân tạo từ PVC và các chất dẻo khác Họ chuyên nghiên cứu, sản xuất và cấp chứng chỉ kỹ thuật cho các... mềm cho máy vi tính • Dụng cụ gia đình • Bàn phím • Máy tính • Dụng cụ đồ điện • Cáp quang 25 • Máy giặt • Máy lạnh 2.3.2.3 PVC trong sản xuất ô tô, xe máy PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, mô tô hiện đại Nó được sử dụng thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác Theo tài liệu của Hội đồng các nhà sản xuất. .. nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC Sơ đồ hình 2.1 cho ta khái quát các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC từ dầu mỏ và sự phát triển của ngành hoá dầu Việt Nam [4] Hình 2.1 Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện của liên doanh TPC Vina (tiền nhân là Mitsui Vina) Đây là liên doanh giữa Công ty cổ phần Nhựa. .. năm vận hành do công suất quá nhỏ, công nghệ lạc hậu, năng suất thiết bị thấp (trung bình khoảng trên 30%), sản phẩm có chất lượng không ổn định nhất là giá thành quá cao (hơn nhập khẩu nhiều lần) người ta đành phải dẹp bỏ Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy được hiểu là công nghiệp gia công chế biến nhựa Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC) đều phải nhập khẩu Những sản phẩm nhựa thời kỳ này... hiện trên thị trường các sản phẩm cửa nhựa của công ty Vet – Sec, công ty Đông Á được làm bằng nhựa U – PVC có lõi thép gia cường, PVC giống như vật liệu xây dựng thay thế các vật liệu truyền thống như, gỗ , đất sét, bê tông, nó có giá thành rẻ và rễ sử dụng hơn các vật liệu trên Theo thống kê trên thể giới PVC chiếm khoảng 50% vật liệu sử dụng trong xây dựng Lịch sử của vật liệu PVC có từ thế kỷ XIX nó... khác 3.2.2 Tháp stripping C501 Sau khi qua thiết bị lọc slurry đi qua thiết bị trao đổi Khi qua tháp stripping, nồng độ VC trong PVC phải giảm xuống mức tối thiểu, đảm bảo các yêu cầu về an toàn đối với sức khỏe và môi trường Tùy từng loại sản phẩm mà yêu cầu về hàm lượng VC có khác nhau, tuy nhiên phải ≤10 ppm Sản phẩm chính của nhà máy là sản xuất nhựa K66R, yêu cầu hàm lượng VC trong sản phẩm của... Đến năm 1912 nhà hoá học người Đức Fritz Klatte đã thử tiến hành phản ứng cho Etyen tác dụng với HCL và đã cố gắng đưa PVC thành sản phẩm thương mại Năm 1926 nhà khoa học người Mỹ Waldo Senon làm việc cho B.F Goodrich đã phát triển phương pháp sản xuất hạt nhưa PVC bằng việc trộn lẫn PVC với những phụ gia khác Có thể lấy nước Anh để minh họa cho nhận xét trên Nếu như năm 1947 lượng PVC tiêu thụ ở . thụ nhựa là 40kg/người [4]. Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài đã bước đầu: Tìm hiểu công nghệ cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản. nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC. Sơ đồ hình 2.1 cho ta khái quát các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC từ dầu mỏ