đồ án môn học quá trình sản xuất pvc

Chương I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 3 1.1. Tổng quan về sản phẩm (PVC) 3 1.1.1. Sơ lược về lịch sử phát triển của nhựa PVC 3 1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thị PVC 4 1.1.3. Các tính chất đặc trưng của PVC 5 1.1.4. Phân loại và ứng dụng của PVC. 7 1.1.5. Phân tích lựa chọn phương pháp sản xuất PVC. 9 Chương II: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PVC 14 2.1 Vinyl Clorua (VCM) 14 2.2 Chất khởi đầu (chất khơi mào) 15 2.3 Chất ổn định huyền phù 18 2.4 Chất ngắt mạch phản ứng 19 2.5 Chất ổn định nhiệt 20 2.6 Chất chống bám dính 21 2.7 Chất bảo quản 21 2.8 Chất dập tắt phản ứng 21 2.9 Chất chống đông 22 Chương III: Phân tích lựa chọn quy trình công nghệ sản xuất. 23 3.1 Phân tích lựa chọn dây chuyền công nghệ. 23 3.1.1. Bản chất quá trình. 23 3.1.2 Phân tích lựa chọn thiết bị. 25 3.2 Các công đoạn trong quy trình. 30 3.2.1.Giai đoạn phản ứng 30 3.2.2.Công đoạn xử lý hỗn hợp huyền phù 32 3.2.3 Công đoạn thu hồi VCM 34 3.2.4 Công đoạn sấy, sàng và đóng gói. 35 3.3 Thiết kế dây chuyền công nghệ. 36 3.3.1 Bản vẽ công nghệ. 36 3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ. 36 Chương IV: Tính toán thiết kế thiết bị chính. 38 4.1 Cân bằng vật chất. 38 4.1.1 Thông số ban đầu 38 4.1.2 Quá trình tính toán 40 4.2 Tính toán thiết bị chính. 47 4.2.1 Tính thể tích của nguyên liệu trong một chu kỳ sản xuất 47 4.2.2 Tính chiều dày thiết bị phản ứng 50 4.3 Tính chiều dày vỏ áo thiết bi 55 4.3.1 Tính chiều dày thân vỏ áo 55 4.3.2 Tính chiều dày đáy của vỏ áo 56 4.4 Tính bích cho thiết bị chính 56 4.4.1 Bích nối thân thiết bị với nắp 56 4.4.2 Bích nối thân thiết bị với vỏ áo 57 4.5 Tính cánh khuấy của thiết bị phản ứng 57 4.5.1 Tính công suất làm việc của cánh khuấy 58 4.5.2 Tính công suất mở máy 59 4.5.3 Công suất động cơ 60 4.5.4 Đường kính trục cánh khuấy 60 4.6. Chọn chân đở và tai treo 61 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

Mục lục:

Chương I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về sản phẩm (PVC)

1.1.1 Sơ lược về l ịch sử phát triển của nhựa PVC

Lịch sử phát triển của PVC bắt đầu từ năm 1835 khi mà monome VinylClorua (VCM) đã được Justus Von Liebig tìm ra, đó là kết quả của phản ứng giữadicloetylen với KOH/rượu

Từ khám phá của Liebig, năm 1838 Victo Regnauln đã tiến hành lại thínghiệm đó và khẳng định sự tin cậy của phát minh này.Nhưng mãi đến những năm

1937 thì PVC mới chính thức sản xuất trong công nghiệp

Công nghiệp về chất dẻo nói chung và về PVC nói riêng phát triển mạnh ởnhiều nước như: Nga, Anh, Đức, Pháp, Mỹ, Nhật…(bảng II.1) Còn ở nước ta nhựaPVC được sản xuất đầu tiên ở nhà máy hóa chất Việt Trì, nhưng đến nay chỉ cócông ty TPC Vina là đang sản xuất ổn định và nhà máy Phú Mỹ đã đi vào hoạt đôngnhưng chất lượng sản phẩm không ổn định

Bảng 1.1.1: Sản lượng PVC của một số nước (nghìn tấn).

50019512202400790590860 Công nghiệp chất dẻo từ PVC đang và sẽ phát triển rất mạnh là vì PVC cónhiều ưu điểm tốt như: bền cơ học, ổn định hóa học và đặc biệt là dễ gia công ranhiều sản phẩm thông dụng: màng bao gói, áo đi mưa, dép, ống và dây, các chi tiếtdùng trong công nghiệp hóa chất…và hơn nữa nguồn nguyên liệu cũng dễ tìm

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thị PVC

1.1.2.1 Trên thế giới

Theo dự báo của các chuyên gia Marketing về lĩnh vực công nghiệp hoáchất, thị trường dựa trên thế giới ngày càng tăng Nhu cầu nhựa PVC của các khuvực Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt là Trung Quốc, Ấn Độ sẽ là yếu tố chủ yếulàm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC Mức tăng nhu cầu PVC của các nước tư bảngấp khoảng 2 lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân của nước đó

Ở các nước Đông Âu, Châu Phi, Trung cận đông, nhu cầu tiêu thụ PVC cũngtăng do mức độ đầu tư vào các nước này tăng lên

Nhu cầu về nhựa PVC theo bình quân đầu người ở các nước phát triển lạithấp hơn so với các nước đang phát triển (chiếm 2/3 dân số thế giới) Từ năm 1991– 1997 mức tăng bình quân về PVC hàng năm của các nước Châu Á - Thái BìnhDương là 6,2%, trong khi mức tăng bình quân trên thế giới là 5,3%

Nhu cầu tăng lớn nhất về PVC ở các nước Châu á - Thái Bình Dương làNhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, TrungQuốc: 12,3%

1.1.2.2 Tại Việt Nam.

Do nhu cầu PVC tính theo đầu người hiện nay ở Việt Nam so với nhiều nướccòn thấp, nên trong các năm tới tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm sẽ là 40%,sau đó giảm xuống khoảng 17%, vào các năm tiếp theo

Hiện nay nước ta đã có 2 Liên doanh sản xuất bột PVC một là: Công ty Liêndoanh giữa Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng công ty Hoá chất Việt Nam vàCông 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 len100.000 tấn/năm

Hai là: Công ty TNHH nhựa và hoá chất Phú Mỹ tại khu công nghiệp CáiMép là liên doanh giữa công ty xuất nhập khẩu tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổngcông ty dầu khí Petronas của Malaysia có công suất là 100.000 tấn bột PVC/năm

Trong năm 2000 cả nước ta tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC, nhưng chỉđáp ứng được khoảng 40% nhu cầu còn phải nhập khẩu khoảng 60% từ các nướctrên thế giới Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Công ty Liên doanh trên còn sản xuấtPVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty này đã sử dụng hết côngsuất thiết kế, nhưng vẫn chưa đáp ứng hết nhu cầu các chủng loại PVC Compoundtrong nước mà chỉ sản xuất chủ yếu các loại PVC làm phụ kiện còn các loại PVCdùng cho các chi tiết đặc chủng vẫn phải nhập khẩu

1.1.3 Các tính chất đặc trưng của PVC

1.1.3.1 Độ hòa tan của PVC

PVC có độ trùng hợp thấp n = 300 ÷ 500 tương đối dễ tan trong axeton vàkêton, este, hydrocacbon Clo hóa…Nhưng PVC có trọng lượng phân tử cao thì hòatan hạn chế

Ở nhiệt độ thường, PVC hầu như không tan trong các chất hóa dẻo, nhưng ởnhiệt độ cao thì bị trương nhiều và có khả năng tan trong một số chất hóa dẻo

Độ hòa tan của PVC còn phụ thuộc vào các phương pháp sản xuất PVC nhũtương có độ hòa tan kém hơn PVC được sản xuất theo phương pháp huyền phù

Theo cấu tạo thì chất ổn định được chia ra làm 3 loại: chất ổn định hữu cơ, vô

cơ và cơ kim Trong đó chất ổn định vô cơ và cơ kim là quan trọng hơn cả vì ngoàitác dụng ổn định nhiệt chúng còn ngăn ngừa PVC khỏi bị phân huỷ trong điều kiệngia công ở nhiệt độ cao Ngoài ra chúng còn có khả năng bảo vệ các tính chất củavật liệu trong thời gian dài khi sử dụng

CH2 C+H CH2 C+H CH2 C+H

Hệ số giãn nở phụ thuộc vào loại liên kết giữa các nhóm nguyên tử hoặc phân

tử Hệ số này càng lớn khi cường độ liên kết càng yếu

Bảng 1.1.3.2: Độ dẫn nhiệt của một số vật liệu:

Vật liệu Hệ số giãn nở

(10-6 C-1)

Độ dẫn nhiệt(w/m0C)

Nhiệt dung riêng ở

200C (kj/kg0C)PVC

0,84 ÷ 1,251,34

0,71 ÷ 1,84

1.1.3.3 Trộn với chất hoá dẻo và các nhựa khác.

Để gia công và sử dụng PVC hiệu quả thì việc trộn nó với các chất hóa dẻo có ýnghĩa rất quan trọng

Chất hóa dẻo là chất trộn với PVC để làm cho PVC tăng độ bền uốn, giảmtính dòn ở nhiệt độ thấp, làm giảm nhẹ điều kiện gia công và tăng thời gian sử dụngsản phẩm Nguyên nhân của việc dùng chất hóa dẻo là do PVC là Polyme mạchcứng, ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ hóa thuỷ tinh mới có đàn hồi

Cơ chế hóa dẻo có thể được giải thích như sau: PVC là Polyme phân cực,PVC cứng và ít bị biến dạng là do lực liên kết nội tại giữa các phân tử:

Khi đun nóng làm chuyển động của các phân tử tăng lên nên làm suy yếu dầnlực liên kết giữa các phân tử và làm mềm Polyme Ở nhiệt độ thường, chất hóa dẻohòa tan có hạn nhưng ở nhiệt độ cao thì nó trộn dễ với Polyme vì lúc đó nó dễ xenvào giữa các mạch đại phân tử và làm suy yếu lực liên kết giữa chúng

PVC có khả năng trộn hợp tốt với các polyeste mạch thẳng, các nhựa ankyt,cao su nitryl, nhựa epoxy, nhựa phenol focmandehyt…

1.1.4 Phân loại và ứng dụng của PVC.

1.1.4.1 PVC cứng.

PVC cứng không hóa dẻo là nguyên liệu nhiệt dẻo, cứng được sử dụng để chếtạo màng, tấm, ống, vật phẩm ép…

PVC cứng là loại vật liệu rắn có tỷ trọng thấp, độ bền tương đối cao.Tính điện môitốt, bền hóa học.

So sánh một số tính chất cơ học thì PVC cứng hơn hẳn các loại chất dẻo khác như

PE, PS, phenol plast…và có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng Một trong nhữngtính chất quý giá của PVC cứng là chịu được tác dụng của khí và chất lỏng ăn mònhóa học cao

a Ứng dụng để làm ống:

Từ bột và hạt PVC có thể chế tạo ống và các vật phẩm khác ở trên máy đùn.Khácvới chế tạo màng và tấm, ở đây bột phải có độ chảy lớn và ổn định ở nhiệt độ cao.Hiện nay ở Việt Nam việc sản xuất ống rất quan trọng đối với các công ty gia công

nhựa PVC bởi vì nó sử dụng hơn 75% lượng nhựa PVC tiêu thụ.

b Ứng dụng để làm màng:

Quá trình sản xuất màng từ PVC cứng bao gồm các công đọan: trộn các cấu

tử, cán trộn hỗn hợp, cán tấm

Để sản xuất màng ta dùng PVC nhũ tương hoặc huyền phù và chất ổn định (3 ÷ 4%

trọng lượng nhựa) Chất ổn định thường dùng là Stearat và Laurat Ca hay Ba hoặcsunphat Chì

Quá trình cán thường tiến hành ở 160 ÷ 1700C tức là ở nhiệt độ cao hơn nhiệt

độ chảy của PVC (150 ÷ 1600C) Nhiệt độ cán càng cao thì càng dễ đồng đều và hoádẻo càng nhanh nhưng nhựa PVC sẽ dễ bị phân huỷ hơn

- Phương pháp đùn nhựa đã được làm mềm qua đầu khe Chiều dày tấm từ

10 ÷ 15mm, phương pháp này phức tạp vì nhiệt độ chảy mềm gần với nhiệt độphân huỷ

1.1.4.2 PVC dẻo.

Đưa chất hóa dẻo vào PVC sẽ làm thay đổi nhiều tính chất cơ lý của nó.TừPVC hóa dẻo ta chế tạo vật liệu mềm có tính đàn hồi ở nhiệt độ thường và nhiệt độthấp, thích hợp để chế tạo màng (platikat), pat (bột nhão), chất dẻo bọt, da nhân tạo

và nhiều vật liệu khác PVC trộn với chất hóa dẻo theo phương pháp nóng hoặcnguội, tuy nhiên phương pháp nóng vẫn tốt hơn nên nó được sử dụng nhiều

1.1.4.3 Platikat.

Chế tạo theo phương pháp cán PVC với chất hóa dẻo và chất ổn định

Platikat có nhiều tính chất quý như: khả năng cách điện cao, chịu khí quyển,không thấm ẩm, chịu dầu và Benzen, không cháy, đàn hồi cao

Có thể cán màng PVC hoặc cán màng PVC với vải, giấy…để làm phao tắm,đệm, bóng gối…

PVC hóa dẻo dùng để bọc dây cáp, chống gỉ, dùng làm các dụng cụ bảo vệ khi làmviệc với phóng xạ

1.1.4.4 Bột nhão.

Môi trường phân tán (chất hóa dẻo) cần có tác dụng solvat hoá hạt Polyme nhưngkhông hòa tan nó Sự phân tán rất nhỏ Polyme trong các chất lỏng khan nước gọi làpat.Thành phần của pat gồm: Polyme nhũ tương, chất hóa dẻo, chất ổn định, chấtđộn, chất pha loãng và bột màu

Các chất lỏng không hòa tan nhựa ở nhiệt độ thường nhưng làm Polyme bịtrương nhiều khi đun nóng, kết quả là khối nữa lỏng đó phân bố đều khắp bề mặt vàbiến thành màng mỏng sít

Pat PVC chủ yếu dùng để sản xuất da nhân tạo, áo quần, giầy dép, găng tay…bằng các phương pháp cán, ép, hoặc phủ hay nhúng trên vải

1.1.4.5 PVC bọt và PVC xốp.

PVC là nguyên liệu chính để sản xuất các chất dẻo xốp và chất dẻo bọt, có cấu tạobền, đàn hồi Theo cấu tạo của lổ có thể chia ra làm 2 nhóm:

- Nhóm có lỗ cách nhau (chất dẻo bọt)

- Nhóm có lỗ thông nhau (chất dẻo xốp)

PVC bọt có thể sản xuất bằng phương pháp ép gồm 3 giai đoạn: trộn Polymevới chất tạo khí và các cấu tử khác, ép hỗn hợp, tạo bọt sản phẩm

Tạo bọt loại chất dẻo bọt cứng được tiến hành trong môi trường hơi bảo hoà ở nhiệt

độ 100 ÷ 1020C.Loại bọt mềm (đàn hồi) được tiến hành trong nước nóng ở 85 ÷

và tính điện môi cao và có thể dùng để sản xuất sản phẩm trong suốt

Thành phần nguyên liệu phản ứng trùng hợp khối PVC:

- VCM:100 phần khối lượng

- Chất khởi đầu: 0,02÷ 0,1% so với Monome.

1.1.5.2 Phương pháp trùng hợp trong dung dịch.

Được tiến hành theo hai phương pháp:

+ Phương pháp thứ nhất: gọi là phương pháp"vecni", trong đó môi trường

phản ứng là dung môi hoà tan được cả monome và Polyme như dicloetan, axeton.Tách Polyme ra bằng cách dùng nước để kết tủa hoặc chưng cất để tách hết dungmôi

+ Phương pháp thứ hai: là tiến hành trùng hợp trong dung môi hoà tan

monome nhưng không hoà tan Polyme Trong trường hợp này Polyme dần dần tách

ra ở dạng bột mịn Phương pháp này dễ điều khiển nhiệt độ phản ứng nhưng donồng độ của Monome bé nên Polyme thu được có trọng lượng phân tử thấp

Phương pháp này ít được dùng vì quá trình trùng hợp lâu và tốn nhiều dungmôi, sản phẩm thu được có độ sạch không cao Tuy nhiên sản phẩm của quá trìnhnày có thể đem đi sử dụng ngay cho các công đoạn khác như đem đi kéo sợi để tạocác sản phẩm vải lót máy móc

Quá trình trùng hợp: dung môi được cho vào trước, sau đó cho VCM lỏngrồi cho chất khởi đầu vào Phương pháp này tiến hành ở nhiệt độ thấp (35 ÷ 400C)

Chất khởi đầu thường dùng là H2O2, persunfat kim loại kiềm.

Chất nhũ hóa là các loại xà phòng axit béo, trietanol amin dùng với hàmlượng 0,1÷ 0,5% trọng lượng nước Lượng chất nhũ hoá tăng thì độ phân tán hạtPolyme tăng làm thay đổi vận tốc phản ứng và trọng lượng phân tử của polyme.Đối với trùng hợp nhũ tương VCM không những dùng hợp chất Peroxit đơngiản mà còn dùng hệ oxy hoá khử bảo đảm vận tốc trùng hợp lớn hơn (như hệpersunfat amoni với hydrosunfit hoặc với NaHSO4 và hệ H2O2 - ion Fe)

Ngoài ra cần thêm muối đệm để giữ nguyên độ pH (thường từ 4 đến 9) Muốiđệm hay dùng là Axetat kim loại nặng, phốt phát, cacbonat kim loại kiềm Có khicòn dùng thêm cả chất điều chỉnh để điều chỉnh tính chất và trọng lượng phân tửcủa Polyme

Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng tiến hành trùng hợp liêntục.Nhờ khuấy đều và polyme tách ra liên tục nên sản phẩm rất đồng nhất, có trọnglượng phân tử cao, quá trình tiến hành ở nhiệt độ tương đối thấp và độ đa phân tánthấp Polyme thu được ở dạng latex nên phải tách polyme ra khỏi nhũ tương bằngphương pháp sấy hoặc keo tụ bằng Sunphat Amoni và dung dịch kiềm

1.1.5.4 Phương pháp trùng hợp huyền phù.

Để trùng hợp huyền phù ta cho VCM lỏng phân tán trong môi trường nước, cóchất khởi đầu tan trong monome như: Ter-butyl peroxyneodecanoat, Cumylperoxyneodecanoat, Di-2-etylhexyl peroxidecarbonat…

Bằng cách chọn chất kích hoạt hoặc hỗn hợp chất kích hoạt có thể điều chỉnhđược vận tốc trùng hợp, và trong nhiều trường hợp có thể nâng cao được độ chịunhiệt và ánh sáng

Để tăng độ bền của huyền phù thì ta sử dụng các chất ổn định huyền phù làcác polyme tan trong nước như Polyvinyl alcol, keo Gelatin Kích thước hạt polymethu được trong trùng hợp huyền phù phụ thuộc vào khả năng khuấy trộn và chất ổnđịnh đem dùng

Bằng phương pháp trùng hợp giọt ta thu được huyền phù polyme, hạt polymethu được có kích thước lớn hơn rất nhiều so với trùng hợp nhũ tương, vì chất khơimào tan trong giọt monome nên quá trình trùng hợp xảy ra trong giọt monome (cóthể xem trùng hợp huyền phù là trùng hợp khối trong giọt)

Ưu điểm của phương pháp này là: nhiệt độ phản ứng thấp, Polyme thu được

có kích thước hạt lớn và đồng đều hơn, độ tinh khiết cao hơn so với Polyme thuđược từ phương pháp nhũ tương Do hạt to nên dễ tách ra khỏi nước bằng ly tâmhoặc lọc

Từ các ưu nhược điểm của 4 phương pháp trùng hợp VCM để tạo thành nhựaPVC trên, ta nhận thấy phương pháp trùng hợp VCM trong huyền phù là ưu việthơn cả, đặc biệt là thời gian tiến hành trùng hợp ngắn, hiệu suất trùng hợp tương đốicao (86 ÷ 89%) Chính vì thế mà xu hướng phổ biến hiện nay trên thế giới là chọn

mô hình sản xuất PVC huyền phù

Lựa chọn phương pháp sản xuất

Phương pháp trùng hợp dung dịch để sản xuất PVC ít được sử dụng do đòihỏi một lượng dung môi lớn và có độ tinh khiết cao với phương pháp trùng hợpkhối thì sản lượng khoảng 8% so với tổng sản lượng PVC Theo phương pháp nàysản phẩm có độ sạch cao, dây chuyền sản xuất đơn giản.không cần bộ phân lọc rửa,

do đó kinh tế hơn Tuy nhiên sản phẩm tạo ở dạng khối khó gia công, ngoài ra nócòn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.Nên ít được sử dụng

Hai phương pháp trùng hợp nhũ tương và trùng hợp huyền phù vẫn được xâydựng rộng rãi (nhưng phương pháp huyền phù vẫn được sử dụng nhiều hơn) do có

ưu điểm đáng kể như sản phẩm tạo ra ở dạng hạt, để gia công, vận tốc trùng hợpcao, nhiệt độ phản ứng thấp và đặc biệt không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ

Tuy nhiên nhược điểm là sản phẩm dễ bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định và chấtnhũ hoá do đó có công đoạn rửa và sấy trong dây chuyền sản xuất

-Phương pháp đơn giản nhất

-Polyme có độ tinh khiết cao

-Vận tốc phản ứng cao, năng suất lớn

-Trùng hợp ngay trong khuôn mẫu

-Dung môi hữu cơ độc,đắt tiền, dễ cháy

-Khối lượng phân tử thấp

-Khó phân tách sản phẩm.

Chương II: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PVC

Nguyên liệu chính để sản xuất PVC là VCM, ngoài ra còn tùy theo phươngpháp sản xuất mà còn có các chất khác như: chất nhũ hóa, chất ổn định huyền phù,chất khơi mào, chất ổn định nhiệt…

2.1 Vinyl Clorua (VCM)

Công thức phân tử: C2H3Cl

Công thức cấu tạo:

Khối lượng phân tử: 62,5

• Tính chất vật lý:

Ở điều kiện thường VCM là một chất khí không màu

VCM dễ hóa lỏng, tan ít trong nước Tan trong rượu và tan trong các dungmôi hữu cơ khác như: Axeton, hydrocacbon thơm hay mạch thẳng

VCM không ăn mòn ở nhiệt độ thường trong điều kiện khô Khi tiếp xúc vớinước sẽ sinh ra một lượng nhỏ HCl có thể gây ra ăn mòn sắt và thép

CH2= CH | Cl

n 40

Nhiệt dung riêng: 0,4 kcal/kg độ

Nhiệt hóa hơi: 75,2 kcal/k độ

Độ dẫn nhiệt: 0,116 kcal/mđộ

Độ tan trong nước: 25,7 mg/100 ml ở 20 0C

VCM tạo hỗn hợp nổ với không khí ở giới hạn 3,6÷26,4% thể tích.

• Tính chất hoá học:

VCM là hợp chất phân cực do trong phân tử có nối đôi và gốc -Cl Khi thựchiện phản ứng cộng Cl2 vào VCM ta thu được 1,1,2-tricloetan Khi tricloetan khửHCl dưới tác nhân kiềm hay phân huỷ nhiệt ta thu được VinylidenClorua:

Gần đây người ta cho rằng VCM gây ra angiosarcoma, một dạng hiếm củabệnh ung thư gan ở nhiều công nhân tiếp xúc với VCM có hàm lượng cao

VCM hoá lỏng là một chất gây kích thích da.Sự bốc hơi nhanh của VCM lỏng trên

da có thể gây ra sự đóng băng hay sự "phỏng lạnh"

CH3 CH3 C2H5OOC C N N C COO2H5 CH3 CH3

Sự nguy hiểm về cháy nổ là vấn đề quan trọng nhất khi sử dụng VCM.Khả nănggây cháy nổ của VCM là rất lớn, điểm chớp cháy của nó là -78 0C

Khi trùng hợp VCM, lượng nhiệt sinh ra khoảng 23 kcal/mol.Nếu phản ứngtrùng hợp xảy ra nhanh thì áp suất hơi sẽ tăng lên theo.Điều này rất nguy hiểm vì nó

có khả năng gây ra sự nổ

2.2 Chất khởi đầu (chất khơi mào)

Các chất khơi mào thường sử dụng là Peroxyt hữu cơ, hydroperoxyt, các hợpchất Ozonic, các hợp chất vòng azo và diazo tan trong monome…Hàm lượng chấtkhơi mào thường dùng chiếm khoảng 0,1 ÷ 1%.

Một số chất khơi mào thông dụng thường dùng trong quá trình trùng hợp:

- Hydroperoxyt: H2O2

- Benzoyl peroxyt: (C6H5COO)2

- Axetyl peroxyt: (CH3COO)2

- Persunfat: M2S2O8 Trong đó M là Na, K, NH4

- Ozonic của metylmetacrylat:

- Tert_butylhydroperoxyt: (CH3)3C - O - OH

- Izopropyl hydroperoxyt: (CH3)2CH - O - OH

- Dietyl este của axit azo_di_izobutyric:

Chất khởi đầu là peoxit benzoil thì:

2(C6H5COO)2+ 4NaOH 4C6H5COONa + 2H2O + O2

- Dinitryl của axit azo_di_izobutyric:

CH3

CH2 O C COOCH3

O O

C2H5 O

CH3 CH2 CH CH2 O C O

3 2

- Diazo_aminobenzen: C6H5 - NH - N = N - NH - C6H5

Trong đó peroxyt vẫn là loại được sử dụng nhiều nhất Hiện nay, trên thế giơí người

ta có xu hướng nghiên cứu và sử dụng các chất khơi mào có thời gian bán rã bé.Điều này có ý nghĩa rất quan trọng vì nó làm giảm được thời gian của một chu kỳphản ứng và do đó làm tăng hiệu suất sử dụng thiết bị cũng như làm giảm chi phísản xuất đi rất nhiều

Thông thường người ta sử dụng hỗn hợp các chất khơi mào trong đó 1 chất có thờigian bán rã ngắn ở nhiệt độ phản ứng còn các chất còn lại có thời gian bán rã lâuhơn Mục đích là để duy trì sự đồng đều về số lượng của các gốc tự do trong toàn bộquá trình phản ứng, và do đó làm cho quá trình phản ứng diễn ra êm dịu hơn, tránhđược hiện tượng nhiệt cục bộ phát sinh và khả năng lấy nhiệt phản ứng ra cũng dễdàng hơn

Các chất khơi mào được sử dụng trong đề tài này có tên thương mại là: Cat-19

và Cat-29

• Cat-19:

Công thức phân tử: C18H34O6

Công thức cấu tạo:

Tên gọi: Di_2_etyl hexyl dicacbonat

Khối lượng phân tử: 346

Khối lượng riêng: 0,928 kg/cm3 ở 100C

Mùi: có mùi tương tự như hydrocacbon

Màu sắc: Cat-19 được sử dụng ở dạng nhũ tương trắng (60% peroxyt và 40%

nước và chất nhũ hóa)

Khi phân huỷ nó sẽ tạo ra khí CO2, CO.Phản ứng oxy hóa khử xảy ra khi tiếpxúc với kim loại như : sắt…

Cat-19 gây kích thích da và niêm mạc khi tiếp xúc

Điều kiện bảo quản: bảo quản trong kho lạnh ở nhiệt độ dưới -150C và chỉ sửdụng bình chứa làm bằng PE, tránh va đập mạnh

• Cat-29:

Công thức phân tử: C19H30O3

Công thức cấu tạo:

Tên gọi: Cumyl peroxyneodecanoat

Khối lượng phân tử: 306

Sử dụng ở dạng nhũ tương trắng (peroxyt 50%, nước và chất nhũ hóa 50%).

Khối lượng riêng: d15 = 0,936 kg/cm3

D20 = 0,927 kg/cm3

Có mùi tương tự như hydrocacbon

Khi phân huỷ sẽ tạo ra khí CO2, CO

Phản ứng oxy hóa khử xảy ra khi tiếp xúc với kim loại như: sắt…

Cat-29 gây kích thích da và niêm mạc khi tiếp xúc

Điều kiện bảo quản: tránh ánh nắng mặt trời và các tạp chất ngoại lai Bảoquản trong kho lạnh ở nhiệt độ thấp hơn -150C, chỉ dùng các bình chứa bằng PE vàtránh rung động mạnh

2.3 Chất ổn định huyền phù.

Thường sử dụng là các Polyme tan trong nước như: Polyvinyl alcol (PVA),gelatin Trong đó PVA vẫn được sử dụng nhiều hơn cả

CH2 CH CH2 CH nm

OH OCOCH3

Hàm lượng sử dụng của các chất ổn định huyền phù cũng có ảnh hưởng đến kíchthước hạt nhựa tạo thành Nếu sử dụng với hàm lượng lớn thì sẽ tạo được hệ huyềnphù tốt, ổn định nên kích thước hạt nhựa tạo ra bé và đồng đều Còn nếu sử dụngvới hàm lượng thấp thì hệ huyền phù không đảm bảo đồng nhất nên kích thước hạtlớn và không đồng đều

Công thức phân tử của PVA:

PVA là polyme duy nhất không được tổng hợp từ monome của nó mà bằngcách xà phòng hóa este của nó, đặc biệt là Polyvinyl axetat

PVA chứa nhóm axetat dưới 5% thì không tan trong nước lạnh nhưng tan dễ

trong nước ấm 65 ÷ 700 C.Nếu chứa trên 5% thì tan tốt trong nước nhưng chứa trên 20% thì PVA hoàn toàn không tan trong nước khi đun đến 35 ÷ 400C Nếu chứa

50% thì PVA mất khả năng tan trong nước kể cả nước nóng nhưng tan được trong

CH3OH/nước Nếu để yên thì dung dịch đậm đặc bị gel hoá nhưng khi đun nóngđến 750C thì tan trở lại

Ngoài nước ra thì còn có những dung môi của PVA khi đun nóng là: Glycolbéo, Glyxerin, Mono etanolamin, Phenol…

Ưu điểm đặc biệt của PVA là chịu được rất tốt các loại dầu, chất béo, hydrocacbon

và phần lớn các dung môi hữu cơ khác Dung dịch PVA hầu như không chịu tácdụng của vi khuẩn vì thế khi bảo quản lâu nó vẫn không thay đổi

Trong đề tài này tôi chọn loại AG-1 và AG-2 để làm chất ổn định huyền phù.Cả hailoại đều là PVA nhưng khác nhau về số nhóm -OH trong mạch đại phân tử

AG-1 có số nhóm -OH trong mạch đại phân tử thấp hơn so với AG-2 (n ≈700), mụcđích đưa vào nhằm làm giảm độ fish eye (các hạt PVC không còn độ xốp), điều nàyđược rút ra từ những nghiên cứu của nhà cung cấp.AG-1 được sử dụng ở dạng dung

dịch 7%.

AG-2 có số nhóm -OH trong mạch đại phân tử cao hơn so với AG-1 (n≈2000), mụcđích của nó là để tạo hệ huyền phù đồng đều và do đó sẽ tạo ra được nhựa có kích

thước đồng nhất AG-2 được sử dụng dưới dạng dung dịch 5%.

2.4 Chất ngắt mạch phản ứng.

Mục đích khi đưa AD - 3 vào trong quá trình phản ứng là để ngừng phảnứng.AD - 3 tấn công vào các mạch PVC đang phát triển và ngắt mạch phản ứng, cơchế sẽ nói rỏ ở phần sau

Tên gọi: 2,2-diphenyl propan

2,2-di-p - hydroxyphenyl propan

Nhiệt dung riêng: 0,35 kcal/kg độ

Tính tan: không tan trong nước, tan trong rượu và dung dịch kiềm pha loãng

C ( CH3 )3

HO CH2 CH2 COOC18H37

C ( CH3)3

Công thức phân tử: C35H50O3

Công thức cấu tạo:

Tên gọi: Octadecyl 3-(3,5 di-t-buytl-4 - hydroxyphenyl) propionat

• Điều kiện bảo quản:

Cần bảo quản ở nơi thoáng mát và tối vì AD - 5 có thể bị kết tủa.Tác dụngcủa AD -5 vẫn tốt sau 3 tháng nếu được bảo quản ở điều kiện trên

2.6 Chất chống bám dính.

Là một dung dịch nhựa có tính kiềm, mục đích khi sử dụng nó là để tráng phủ

bề mặt thiết bị phản ứng nhằm hạn chế sự bám dính của các nguyên liệu cũng nhưcác sản phẩm trong quá trình phản ứng Và do đó nó sẽ làm giảm được các hạt PVC

Tên gọi: p-tert-butylcatechol

Công thức:

2.8 Chất dập tắt phản ứng.

Chất này được sử dụng với mục đích ngăn không cho phản ứng tiếp tục xảy

ra trong trường hợp có sự cố, áp suất bên trong thiết bị phản ứng tăng lên đột ngột

mà ta không kiểm soát được quá trình, khi đó dễ phát sinh nguy cơ cháy nổ Ở đây

ta sử dụng hợp chất có tên thương mại là: Inhibitor-3(INH-3):

Tên gọi: α-metyl styren

− Màu sắc: Chất lỏng không màu

− Mùi: Không mùi

− Điểm nóng chảy: -13oC

− Điểm sôi: 179,2oC

− Điểm bắt cháy: 116oC

− Trọng lượng riêng: d = 1,113 ở 20oC

− Tính tan: Tan trong nước

Chương III: Phân tích lựa chọn quy trình công nghệ sản xuất.

3.1 Phân tích lựa chọn dây chuyền công nghệ.

3.1.1 Bản chất quá trình.

Là phương pháp trùng hợp huyền phù khi cho VCM lỏng phân tán trong môitrường nước có chất khởi đầu tan trong monomer Bằng cách chọn chất kích hoạthoặc hỗn hợp chất kích hoạt có thể điều chỉnh được vận tốc trùng hợp, và trongnhiều trường hợp có thể nâng cao được độ chịu nhiệt và ánh sáng Để tăng độ bềncủa huyền phù thì ta sử dụng các chất ổn định huyền phù là các polyme tan trongnước như Polyvinyl alcol, keo Gelatin Kích thước hạt polyme thu được trong trùnghợp huyền phù phụ thuộc vào khả năng khuấy trộn và chất ổn định đem dùng

Cơ chế phản ứng trùng hợp nhựa PVC: phản ứng trùng hợp PVC xảy ra theo

cơ chế gốc tự do gồm 3 giai đoạn:

3.1.1.1 Giai đoạn khơi mào tạo ra các gốc hoạt tính.

Có thể khơi mào bằng cách dùng nhiệt hoặc ánh sáng, hoặc dùng chất khơimào như: Ter-butyl peroxyneodecanoat, Di-2-etylhexyl peroxidecarbonat, Peroxytbenzoic…hay hợp chất Azo, Diazo Ở giai đoạn đầu chất khơi mào phân hủy dướitác dụng của nhiệt hay ánh sáng tạo ra các gốc tự do:

Gọi R* là các gốc tự do ở trên.

3.1.1.2 Giai đoạn phát triển mạch.

Các gốc tự do tạo ra sẽ tác dụng với VCM để tạo các gốc mới Các gốc mớinày lại tiếp tục ác dụng với VCM để thực hiện phản ứng chuyển gốc và do đó kéodài mạch trùng hợp ra

3.1.1.3 Giai đoạn ngắt mạch

Sự ngắt mạch của phản ứng gắn liền với sự bảo hoà điện tử không cặp đôi,nên quá trình ngắt mạch là kết quả tương tác của hai gốc tự do Đó là sự kết hợpgiữa các gốc Polyme với nhau (sự tái hợp gốc)

CA

C A

C A o

Có 2 loại thiết bị được sử dụng nhiều nhất :

• Thiết bị khuấy trộn liện tục:

Các chất tham gia phản ứng được đưa liên tục vào thiết bị và sản

phẩm cũng được lấy ra liên tục Sau thời gian khởi động thì nhiệt độ, áp

suất, lưu lượng và nồng độ các chất tham gia phản ứng không thay đổi theo thời

gian, thiết bị làm việc ở trạng thái ổn định

• Thiết bị làm việc gián đoạn:

Thiết bị phản ứng làm việc theo từng mẻ, nghĩa là các thành phần tham gia phảnứng và các chất phụ gia (dung môi, chất trơ) hoặc các chất xúc tác

được đưa tất cả vào thiết bị ngay từ thời điểm đầu Sau thời gian nhất

định, khi phản ứng đã đạt được độ chuyển hóa yêu cầu, người ta cho

dừng thiết bị và tháo sản phẩm ra

Bảng 3.2.2.1: bảng so sánh công nghệ khuấy trộn liên tục và gián đoạn

• Chất lượng sản phẩm ổn định

do tính ổn định của quá trình

• Chi phí đầu tư cao

• Tính linh động thấp, ít có khảnăng thực hiện các phản ứng khácnhau, tạo các sản phẩm khác nhau

• Sản phẩm khó đạt được hiệu suấtchuyển hóa mong muốn, do khôngkhống chế được thời gian

Khuấy trộn

gián đoạn

• Tính linh động cao : có thểdùng thiết bị đó để thực hiệncác phản ứng khác nhau tạo racác sản phẩm khác nhau

• Đạt độ chuyển hóa cao do cóthể khống chế thời gian phảnứng theo yêu cầu

• Chi phí đầu tư thấp do ít phảitrang bị các thiết bị điều khiển

tự động

• Năng suất thấp do thời gian mộtchu kỳ làm việc dài : đòi hỏi thờigian nạp liệu, đốt nóng, làmnguội, tháo sản phẩm và làm sạchthiết bị

• Mức độ cơ giới hóa và tự độnghóa thấp

• Khó điều chỉnh và khống chế quátrình do tính bất ổn định củaphương thức làm việc gián đoạn

Thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất PVC là thiết bị trùng hợp Cấu tạo

từ thân hình trụ, đáy và nắp hình elip, có vỏ bọc để gia nhiệt bằng hơi nước bão hòahoặc làm lạnh bằng nước lạnh

Nồi được trang bị cánh khuấy chân vịt để khuấy trộn hỗn hợp phản ứng vớivận tốc 500 vòng/phút Trên nắp có cửa làm vệ sinh, các đầu ống dẫn, kính quansát, đầu ống lắp nhiệt kế và áp kế Dưới đáy nồi có lắp van tháo sản phẩm Bềnngoài cùng của nồi có lớp vỏ bọc cách nhiệt (bảo ôn) bằng bông thủy tinh Nồi được

đỡ bằng 4 tai hàn vào thân nồi Vật liệu chế tạo thân nồi và các chi tiết bằng thépkhông gỉ loại 0X21H6M2T

3.1.2.2 Thiết bị phụ.

a Bồn chứa nguyên liệu VCM.

Nguyên liệu được sản xuất ở Malaysia nén ở dạng lỏng và vận chuyển đếnViệt Nam bằng tàu biển, nhập bằng đường thủy qua cảng Thị Vải Sau đó được tồnchứa vào 2 thiết bị hình cầu OSBL-A/B hai bồn này tồn chứa VCM để bơm vào lòphản ứng nhờ bơm

Dung tích của mỗi thiết bị là 2800 m3, đường kính 17,5 m Tuy nhiên trongquá trình tồn chứa, chỉ chứa trong khoảng 80 - 85 % để phần không gian trên choquá trình gi.n nở khi nhiệt độ tăng, mục đích để tránh trường hợp nhiệt độ môitrường cao dẫn tới áp suất trong thiết bị tăng cao gây nguy hiểm Do chứa nguyênliệu ở áp suất cao nên lựa chọn bồn h.nh cầu VCM tan rất ít trong nước, dễ hoà tantrong các dung môi hữu cơ

Hai bồn chứa này có thể chịu được áp suất 10bar, 100°C Tuy nhiên bồn chỉhoạt động ở 5bar, 35°C

b Thiết bị chứa dung dịch huyền phù PVC (Recover Tank, Slurry Tank A).

• Thiết bị Recover Tank.

- Đường kính: 5200 mm

- Dung tích 300 m3

Sản phẩm của lò phản ứng gồm PVC tồn tại dưới dạng huyền phù trongnước,VCM chưa phản ứng, xúc tác còn dư được gọi là “slurry”.Recover Tankdùng để chứa“slurry” sau mỗi một mẻ phản ứng Tại thiết bị này phần VCM chưa

phản ứng sẽđược tách ở áp suất cao, sau đó được đưa về bình chứa VCM thu hồiCrude VCM Tank Thiếtbị được khuấy liên tục để tránh PVC lắng xuống đáy.

• Thiết bị Slurry Tank A.

c Thiết bị tách VCM trong “slurry” – Column stripping

Nhiệm vụ của tháp này là phân tách lượng VCM còn lại trong “slurry” bởi

do yêu cầu của sản phẩm là nồng độ VCM còn lại trong PVC nhỏ hơn 1 ppm Sửdụngdòng hơi nước quá nhiệt để “stripping”.Nhiệt độ dòng hơi dùng để phân táchVCM là1100C Cấu tạo của tháp như sau:

• Đường kính thân tháp 1300 mm

• Đường kính phần chứa lỏng: 900 mm

• Tháp gồm 48 đĩa, bề dày đĩa 35 mm, khoảng cách giữa các đĩa

200 mm

• Mỗi đĩa gồm 1300 lỗ, đường kính mỗi lỗ 9,5 mm

• Áp suất và nhiệt độ thiết kế: 3,5 bar và 150°C

• Áp suất vận hành (bình thường/lớn nhất): 0,4 / 0,7 bar

• Nhiệt độ vận hành (bình thường/lớn nhất): 114 / 120°C

• Thiết bị vòi phun có đường kính 14,3 mm

Tháp được thiết kế với tốc độ nạp liệu 43 m3/h với 30 - 40% PVC rắn Theothiết kế cơ bản Pđỉnh tháp = 0,4 bar phù hợp với hầu hết các loại sản phẩm, tuy nhiên cóthể thay đổi trong quá trình điều khiển Thời gian lưu với sản K66 là 3,5 phút

d Thiết bị ly tâm tách nước cơ học.

Tại thiết bị này, do quán tính và sự khác biệt về trọng lượng riêng, nước sẽđược tách một phần ra khỏi huyền phù PVC Tuỳ vào từng loại mà hàm lượng nước

còn lại trong PVC sau khi ra khỏi S503A/B là khác nhau trong khoảng 22% ÷ 30%( đối với K66R là 24%).

e Thiết bị sấy tầng sôi.

Sau khi qua thiết bị chứa luxury tank B, PVC tiếp tục được tách nước trongthiết sấy tầng sôi Nhiệm vụ của thiết bị này là tách nước trong PVC, sao cho sảnphẩm đầu ra PVC chỉ chứa không quá 0,3 % nước Thiết bị này dùng dòng nướcnóng chảy trong các panel và không khí nóng để sấy PVC Phần trên của thiết bị cóthêm bộ phận Cyclon , mục đích để thu hồi PVC bị lôi cuốn theo dòng không khínóng Bộ phận Cyclon có 2 bậc để hạn chế thất thoát PVC Trước khi dòng khínóng này được xả ra ngoài khí quyển, nó sẽ được tách bụi để tránh gây ô nhiễm môitrường

f Thiết bị sàng.

Sau khi được sấy khô, PVC mới chỉ đạt tiêu chuẩn về độ ẩm Để đạt đượctiêu chuẩn về kích thước, PVC được đưa qua thiết bị sàng Ở đây các hạt ngoàikhoảng kích thước mong muốn sẽ được tách ra Sau đó PVC đạt tiêu chuẩn sẽ đượcvận chuyển qua khu vực đóng gói

3.2 Các công đoạn trong quy trình.

Để tăng hiệu quả tráng phủ lên bề mặt thành thiết bị phản ứng thì trước khitráng phủ, người ta tiến hành gia nhiệt thành thiết bị bằng nước nóng bên trong vỏ

áo của nồi phản ứng Dung dịch RCS được phun vào dưới dạng sương mù sẽ bámđều lên thành thiết bị, sau khi làm khô nó tạo thành một lớp màng mỏng có khảnăng chống bám dính

Sau khi tráng phủ, tiến hành rửa sạch thiết bị phản ứng bằng nước tinh khiết.Nướcthải ra được xả qua hệ thống xử lý nước thải

b.Giai đoạn nạp liệu

Quá trình nạp liệu được điều khiển bởi hệ thống máy tính 2 chiều Nghĩa lànguyên liệu được nạp một lượng chính xác thông qua các thiết bị đo lường dưới sựkiểm soát của hệ thống máy tính.

Đầu tiên ta tiến hành nạp nước vào thiết bị phản ứng thông qua một thiết bị

đo lưu lượng Cần lưu ý là còn 5% lượng nước phản ứng được nạp sau khi nạp xongAgent để rửa các đầu nạp liệu.Thời gian nạp nước khoảng 12 phút

Nạp AD - 5: quá trình nạp AD - 5 được tiến hành đồng thời với quá trình nạpnước.Mục đích của AD - 5 cho vào là để tăng cường khả năng ổn định nhiệt củamạch PVC.Tác dụng ổn định nhiệt của AD - 5 chủ yếu là ở trong quá trình xử lýsản phẩm sau này, còn trong quá trình phản ứng nhiệt độ chỉ có 57,5÷ 580C thìkhông ảnh hưởng gì đáng kể đến mạch PVC

Đồng thời với quá trình nạp nước và AD - 5 ta tiến hành khởi động cánhkhuấy để khuấy đều các chất đưa vào.Thời điểm khởi động cánh khuấy bắt đầu khimức dung dịch phản ứng ngập hết cánh khuấy

Nạp AG-1, AG-2: quá trình nạp AG-1 và AG-2 cũng được tiến hành đồng thờivới quá trình nạp nước ngay sau khi nạp AD-5 Mục đích của AG-1 và AG-2 chovào là để tạo hệ huyền phù ổn định cho quá trình phản ứng, kết quả sẽ là tạo ra sảnphẩm nhựa PVC có kích thước hạt đồng đều.Nạp VCM: sau khi nạp nước ta tiếnhành nạp VCM

c Giai đoạn Polyme hóa

Sau khi đã nạp các nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, ta tiến hành nạp hỗnhợp chất khởi đầu Cat-19 và Cat-29 vào và bắt đầu giai đoạn polyme hóa

Đồng thời với quá trình nạp hỗn hợp chất khơi mào ta tiến hành gia nhiệt hỗnhợp phản ứng Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt đến gần nhiệt độ đặc trưng củaphản ứng là 57,5 ÷ 58 0C Quá trình gia nhiệt được thực hiện bởi sự tuần hoàn củadòng nước nóng trong vỏ áo của thiết bị phản ứng Thời gian gia nhiệt khoảng 35phút

Phản ứng polyme hóa là phản ứng toả nhiệt, mà trước khi đạt đến nhiệt độ tối

ưu của phản ứng thì cũng đã có một số phân tử chất khơi mào đã được kích hoạt và

do đó đã có phản ứng xảy ra Chính vì vậy ta chỉ gia nhiệt đến nhiệt độ 52 ÷ 530Cthì ngừng gia nhiệt, nhiệt độ sẽ tự tăng lên do nhiệt của phản ứng sinh ra Và khi

nhiệt độ lên đến khoảng 56 0C thì bắt đầu cho nước làm mát vào để duy trì nhiệt độcủa phản ứng là 57,5 ÷ 58 0C (do lúc này phản ứng đã bắt đầu diễn ra mãnh liệt).

Nhiệt của phản ứng được lấy ra chủ yếu bằng 2 cách: một phần nhiệt đượclấy ra bằng nước làm mát tuần hoàn trong vỏ áo của thiết bị phản ứng, phần còn lại

sẽ được lấy ra ở thiết bị ngưng tụ trên đỉnh của thiết bị phản ứng.Trong quá trìnhphản ứng, VCM và các khí trơ phát sinh trong quá trình phản ứng sẽ bốc lên trênđỉnh của thiết bị phản ứng VCM sẽ được ngưng tụ hồi lưu trở lại thiết bị phản ứng,còn các khí trơ sẽ được xả ra định kỳ qua bộ phận xử lý khí

Trong suốt giai đoạn polyme hoá thì thể tích của hỗn hợp phản ứng sẽ giảm

do khối lượng của nhựa PVC lớn hơn khối lượng riêng của VCM lỏng Vì vậy, đểkhông ảnh hưởng đến quá trình khuấy trộn khối phản ứng ta phải tiến hành cấp bùlượng nước vào bằng với sự giảm thể tích đó Chính lượng nhiệt này cũng lấy đimột phần nhiệt do phản ứng sinh ra nhưng không đáng kể

Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bắt đầu bằng sự giảm áp suất

trong thiết bị phản ứng Khi đó hiệu suất phản ứng đạt khoảng 75% Giai đoạn

giảm áp kéo dài khoảng 80 phút đến áp suất xác định trước thì tiến hành nạp AD -3vào để kết thúc phản ứng Hiệu suất của phản ứng đạt 85 ÷ 87%.

3.2.2.Công đoạn xử lý hỗn hợp huyền phù.

a Giai đoạn tháo liệu

Sau khi kết thúc phản ứng, hỗn hợp huyền phù nhựa PVC và VCM còn lạiđược đưa sang bồn thu hồi Ở giai đoạn đầu, do áp suất trong thiết bị phản ứng khikết thúc phản ứng còn cao (khoảng 6kG/cm2 ) nên ta cho chuyển trực tiếp hỗn hợpqua nhờ sự chênh lệch áp suất.Sau khi áp giảm xuống còn 3kG/cm2 thì ta chuyểnhỗn hợp phản ứng qua bồn chứa rồi dùng bơm bơm sang bồn Sau khi chuyển hếthỗn hợp phản ứng sang bồn thu hồi, ta tiến hành rửa thiết bị phản ứng bằng nướcthu được từ thiết bị ly tâm để chuẩn bị cho mẻ phản ứng tiếp theo

b Giai đoạn xử lý hỗn hợp huyền phù

Tại bồn thu hồi, hỗn hợp huyền phù được khuấy trộn, hút chân khôngđồng thời với quá trình sục hơi nước nóng vào nhằm mục đích lôi kéo lượngVCM còn lại trong bột PVC Khí VCM chủ yếu bị lôi cuốn bởi hơi nước, còn

việc khuấy trộn chỉ hỗ trợ thêm cho VCM thoát ra dễ dàng hơn đồng thời hạnchế hiện tượng phát sinh nhiệt cục bộ gây ảnh hưởng chất lượng nhựa PVC vàtạo hệ huyền phù đồng nhất (chống sa lắng).

Hỗn hợp huyền phù sau khi được tách sơ bộ VCM tại sẽ được bơmchuyển qua bồn chứa nhờ bơm Còn khí VCM thoát ra được đưa sang bộ phân

xử lý khí Mục đích của bồn chứa cũng như bồn chứa là để duy trì cho dâychuyền hoạt động liên tục Tại đây hỗn hợp thu được cũng được khuấy trộn, mộtphần VCM cũng được thu hồi cho qua bộ phận xử lý khí

Từ bồn chứa, hỗn hợp huyền phù được bơm bơm qua cột tách VCM Cộtnày được cấu tạo gồm các mâm chia cột thành nhiều ngăn, giữa các ngăn cóchứa các hoa nhựa nhằm tạo đường đi dích dắc trong các đĩa Hỗn hợp phản ứngđược cho từ trên xuống, còn hơi nước được cho từ dưới lên Hơi nước sẽ lôicuốn lượng VCM còn sót lại trong bột PVC, bột PVC do va chạm với các hoanhựa sẽ càng làm tăng hiệu quả lôi cuốn VCM Khí VCM sẽ được thu ở đỉnh vàchuyển sang bộ phận xử lý khí, còn hỗn hợp bột PVC được thu ở đáy cột tách.Sau khi ra khỏi cột tách VCM, hỗn hợp bột PVC hầu như không còn chứa VCM

sẽ được bơm bơm sang bồn chứa Nhằm tận dụng triệt để lượng nhiệt sử dụng,người ta cho sản phảm đáy của cột tách trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu vàothông qua thiết bị trao đổi nhiệt

c Giai đoạn ly tâm tách nước cơ học

Tại bồn chứa, hỗn hợp huyền phù vẫn được khuấy trộn đều Sau đó, nóđược bơm sang thiết bị ly tâm nhờ bơm để tiến hành tách nước cơ học Trướckhi vào thiết bị ly tâm thì hỗn hợp huyền phù có hàm lượng bột PVC là 30%,

sau khi tách nước bột PVC ẩm có độ ẩm 22% Nước từ thiết bị ly tâm sẽ được

cho về một bể chứa dùng để rửa các thiết bị (tiết kiệm nước)

3.2.3 Công đoạn thu hồi VCM.

Hình 3.2.3: Sơ đồ quá trình thu hồi VCMVCM không phản ứng sẽ được thu hồi từ bồn phản ứng, bồn thu hồi, cộtchêm và cột tách nước sẽ được đem đi làm sạch rồi sử dụng lại VCM ở dạng khí sẽvào bẫy tách bọt, ở đây nước phun thành vòng tròn để rửa đi lượng bụi có lẫn trongVCM

Lúc đầu VCM được máy nén nén lại rồi đưa vào bồn, bồn này có 2 thiết bịngưng tụ trên đỉnh, nhưng khí nào hoàn toàn không ngưng sau khi đi qua 2 thiết bịngưng tụ này sẽ được dẫn vào 1 hố khí riêng, rồi sau đó cho INH-1 vào trong bồnnày nhằm tránh hiện tượng tự trùng hợp của VCM

VCM sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ được bơm bơm qua cột tách nước nhằmtách bớt một lượng nước lẫn trong VCM rồi mới đưa vào cột chưng cất Tại thápchưng cất, hơi VCM bay lên phía trên sẽ được ngưng tụ bằng 2 thiết bị ngưng tụ rồiđược bơm bơm về bồn chứa VCM Lỏng ở đáy sẽ được xả định kỳ vào bồn chứa.VCM lỏng ở bồn này, và VCM lỏng thu từ đáy của các cột tách nước sẽ được máynén nén lại và ngưng tụ rồi cho vào bồn Sau đó máy nén hút hơi VCM từ bồn nénthành lỏng rồi quay về lại bồn đó VCM lỏng từ bồn đi vào tháp chưng cất, hơi trênđỉnh quay về bồn, nước ở đáy đem đi xử lý