Thiết kế một phân xưởng sản xuất polystyren với sản lượng 1000 tấn năm

LUC Sản phẩm đúc ép áp MUC suất i Sản phẩm ép đùn PHẨN I : MỎ ĐẨU PHẨN II : LÝ THUYẾT CHUNG Sản xuất PS bọt 2.1 T PHẨN lll:TÍNH TOÁN KỸ THUẬT họp monome 3.1 Tính toán kích thước thiết bị • Nguyên liệu đế sản xuất Polystyren □ Tính cân vật chất • Xúc tác tổng hợp monome □ Tính kích thước thiết bị phản ứng • Tính chất vật lý Polystyren □ Tính ống dẫn nguyên liệu vào nồi phản ứng 2.2 Lý thuyết trùng hợp nhựa PolyStyren □ Cánh khuấy 2.2.1 Trùng hợp gốc □ Tính ♦♦♦ tai Cơtreo chế trình trùng hợp gốc □ Tính nhiệt ♦♦♦ cân Cácbằng yếu tố ảnhlượng hưởng đến trùng hợp gốc 3.2 Tính bơm vậnhợp chuyển 2.2.2 Trùng ion ❖ Trùng hợp cation 3.3 Tính toán thiết bị sấy ❖ Trùng hợp anion 3.4 Tính toán thiết bị lọc ly tâm ❖ Các tố ảnh hưởng đếnchất trùngnhũ hợphoá, ion.xà phòng 3.5 Tính cácyếu thùng lường nước, dầu ve 2.3 Các phương pháp trùng hợp nhựa PS ❖ PHẨN IV: PHẦN XÂY DựNG Trùng hợp khối ♦♦♦ Trùng hợp dung dịch ❖ Trùng hợp huyền phù ❖ Trùng hợp nhũ tương -1 -2 - PHẨN I: MỎ ĐẨU Polystyren (PS) thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo bao gồm PE, pp, PVC Do có tính đặc biệt PS ngày sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật Polystyren lần tìm thấy qua dấu vết nhựa hổ phách , chưng cất với nước tạo thành vật liệu dạng lỏng có mùi khó chịu tỷ lệ thành phần nguyên tử c H giống benzen Năm 1831 Bonastre chiết tách Styren lần Năm 1839 E.Simon người xác định tính chất Styren ông đặt tên cho monome Ông quan sát chuyển hoá từ từ Styren dung dịch lỏng nhớt trạng thái tĩnh Năm 1845 hai nhà hoá học người Anh Hoffman Btyth nhiệt phân monome Styren ống thuỷ tinh bịt kín đầu 200°c thu sản phẩm cứng gọi meta-styren Năm 1851 Bertherìot sản xuất Styren cách nhiệt phân hydrocacbon ống nóng đỏ đế khử hyđro Phương pháp cách thông dụng đế sản xuất Polystyren thương phấm Năm 1911 F.E Mathenvs Filed British cho biết điều kiện nhiệt độ xúc tác cho trình tống hợp PolyStyren tạo thành loại nhựa cho trình sản xuất vật phẩm mà từ lâu đời chúng làm từ xenllulo,thuỷ tinh, cao su cứng,gỗ Năm 1925 lần Polystyren thương phấm sản xuất công ty Naugck Chemical sản xuất phát triển thời gian ngắn -3 - Năm 1937 công ty Dow Chemical cho mắt Polystyren dân dụng hay gọl Styroĩ Đây công ty lớn Mỹ năm 1938 sản xuất 100.000 Theo thống kê gần cho biết chất dẻo chiếm khoảng 1/8 sản phẩm từ Fe , kim loại vói tỉ trọng lớn gấp lần chúng ngày sử dụng rộng rãi thay kim loại Với tiến khoa học kỹ thuật loại nhựa truyền thống polystyren người ta tạo nhiều loại copolyme như: +PS suốt có độ tinh khiết cao +PS dùng đế sản xuất vật phấm dân dụng có tính chất +PS xốp từ nguyên liệu tinh khiết chứa cacbua hydro nhiệt độ sôi thấp với hàm lượng 6% +Các copolyme từ Styren acrylonitryl, butadien tạo thành loại vật liệu có tính kỹ thuật cao hẳn PolyStyren độ cách điện , bền nhiệt, độ bền va đập Nhưng loại có ý nghĩa mặt kỹ thuật copolyme Styren acrylonitryl sau Styren butadien -4 - PHẦN II: LÝ THUYẾT CHUNG 2.1 Tổng họp monome Nguyên liệu để sản xuất Polystyren styren có công thức C6 H5 CH=CH2 gọi Vynylbenzen Styren chất lỏng không màu có mùi đặc biệt không hoà tan nước, hoà tan theo tỉ lệ rượu, keton, ete, este,cacbuahydro thơm, Cacbonhydro clo hoá , nitro paraphin • Nguyên liệu □ Bã nhựa nhận sau chưng khô than ta thu lượng styren Sau tiếp tục chưng cất bã nhựa ta thu styren nguyên chất, có giá trị kinh tế nên sử dụng □ Cracking dầu mỏ nhiệt phân số chất hữu khác □ Đi từ benzen cloetanCH2- CH3 Xúc tác sử dụng AICI3 dạng bột hay phoi vụn Phản ứng tiến hành 3h cuối nâng nhiệt độ lên 90°c ngừng phản ứng HC1 thoát - Chuyên etyl benzen thành styren + Xà phòng hoá clo etyl benzen tạo thành fenyl etyl cacbinol khử nước Dưới tác dụng xúc tác PC15 clo đính vào vị trí + Xử lý Clo etyl benzen dung dịch Na2 CƠ3 70-2-100°c -5 - 4-ỉ-6h có chất nhũ hoá C1 I O HOH CH-CH3 Na2 C03 + Khử nước fenylmetylcacbinol thêm chất tách nước mang tính axít OH I CH-CH3 CH = CH2 I ^ H20 Phản ứng 150°-ỉ-200o; 3% bisunfatkali Dùng nước trục tiếp chưng cất styren khỏi nồi phản ứng sấy khô Nhiệt độ phản ứng 85°c, p=latm AICI3 làm xúc tác Sau tách hết xúc tác tiến hành chưng tách sau thu etyl benzen tinh khiết +) Phưong pháp Sau trình lặp lại phương pháp phương pháp 2.3 +) Phương pháp Khử hydro etyl benzen Phương pháp hiệu nên phương pháp -6 - chủ yếu đế sản xuất Phản ứng toả nhiều nhiệt nên thường tiến hành nhiệt độ cao áp suất riêng phần etyl benzen nhỏ Do đế giảm áp suất trình trùng họp dùng chân không pha loãng etyl benzen khí tro hay pha loãng hoi nước • Xúc tác tổng hợp monome Ớ số nước phát triển người ta sản xuất styren với loại xúc tác khác nhau: ❖ - Ở Nga : Khử H2 etyl benzen 650°c có xúc tác Cu, Cr, N2 hay C02 làm chất pha loãng cho độ nhớt dung dịch 50-ỉ-55% - Khử H2 Ở 650°c XÚC tác Zn: AĨ2Ơ3 = 1: 9, p= 13mmHg, độ nhớt dung dịch 80% - Hơi etyl benzen cho qua thiết bị đun nóng trước vào thíêt bị phản ứng đun nóng đến 650-700°C thiết bị phản ứng chất đầy Silicagen, than hoạt tính tầm chất xúc tác Hơi khỏi thiết bị phản ứng qua máy làm lạnh đế ngưng tụ lại Độ nhớt Styren, thời gian làm việc xúc tác phụ thuộc vào thành phần, độ mịn xúc tác, chất chất mang, tỷ lệ nước etyl benzen -7 - g/cm3 0,90458 25 1,54389 cP 0,75 Tính chất yật lý polystyren thiết bị phản ứng 630°c, nhiệt độ nước 365°c H2, co, °C 145,2 co2, CH4, C2H6 -30,6 °c 31,0 °c °c 34,0 °c cal/g 86,9 10,04 cal/g 168 cal/g.độ 0,407 ng không khí %v 1,1-6,1 rùng hợp %v 17,0 -8 - PS atactic nhóm phennyl phân bố cách lộn xộn trật tự hai phía mặt phẳng mạch cacbon PS izotactic nhóm phenyl phân bố cách đặn phía mặt phẳng mạch cacbon \ t Isotactic 2.2 Tổng hợp polyme H—c— H H—c H—c— ế H c—H H—c— H H—c H—c— H Syiidiotactic Atactic Cấuliệu tạo triển vọng tưong Cấu trúc syndiotactic cho •vật polyme có phát cấu triển trúc tinhnhựa thể hơnvà vậtlai.liệu loạinăng nhựacơ không nặng vậytrúc mong không muốn sử polymePScólàtính lý tốtđắt vậychính làvìcấu củadụng sản rộng nhựa Polyetylen Nhựa chủ yếuchi dụng rãi phẩm.rãiNhưng trình trùng hợp PS khó phí ứng lớn rộng phương pháp chủ yếu dùng để sản xuất PS dùng cho mục đích yêu cầu nghành kỹ thuật cao.công nghiệp đê sản xuất vỏ máy tính , máy bay, bọc gói sản phẩm, vật liệu cách điện Các copolyme Styren copolyme Butadien- Styren, copolyme PS thuộc loạilànhựa vinylpolyme trúctếnói chung mạch Styren-Acrilonitryl loại có giá Cấu trị kinh cao Phầncủa lớnnó sản hyđrocacbon vớiởsựdạng có mặt nhóm phenyl vào tử phẩm thudài copolyme ghép làđược mộtgắn polyme mà nguyên mạch cacbon khác mắt cáchxích có qui tắc Nhựa sản phẩm dài củanhau loại đính vào PS mạch polyme củatrình trùng hợpxích gốckhác tự nhóm vinyl loại mắt Nhựa PS có nhiều đồng phân lập thể: 190 Mạch tựa cao su mang đến cho cấu trúc PS nhiều ưu điểm Polybutadien( PB) PS trạng thái đồng thể trộn lẫn PB mạch nhánh có thế’ trộn lẫn tuyệt vời với pha PS chúng kết hợp với pha PS để hấp thụ lượng PS chịu va đập làm cho copolyme có tính chất lý tốt hẳn PS đơn độ bền kéo đút Loại vật liệu gọi vật liệu chịu độ va đập cao hay HIPS Không phải tất mạch HIPS mạch nhánh giống có hai mạch rõ ràng PS PB trộn lẫn Khi HIPS gọi hỗn hợp trộn lẫn PS PB Nhưng polyme ghép phân tử PS-PB mà chúng tạo thành hệ thống nối kết Pha PB HIPS trộn lẫn với polyme gọi polyphenylenoxit PPO Hỗn hợp HIPS PPO tạo thành GE bán với tên thương mại Noryl 2.2.1.Trùng hợp gốc - 11 - 0-0 3■ CJN C H CII N=N + -Ổ CH3 CN NH4 - Do có nhóm vinyl trons phân tử nhóm có tính chất đẩy đôi e o Pesunfat amoni //0 o O - N H liên Cơ nchê chung củađôi trình hợpvẽ gốc kết liên kết c=c nhưtrùng hình Như mật độ điện tích Các gốc tự đính liên tiếp phân tử monome vào tiếp tục nguyên tử cacbon nhóm vinyl thay đổi ký hiệu hình vẽ Mặt trình phát ❖ triển Giai mạch đoạn khơi mào khác nhóm phenyl có tính chất hút điện tử phía vòns benzen mà mật độ điện tích âm tập trung vị trí octo para Chĩnh chênh lệch điện tích mà liên kết 71 liên kết c=c trở nên bền thích hợp cho trình trùng hợpđứt gốc Có nhiều phương pháp trùng hợp cho PS như: ❖ Giai đoạn mạch Đứt mạch theo chế kết hợp Trùng hợp gốc tự Trùng hợp ion hợptự xúc ZittlerGọiTrùng R gốc nóitác chung: Gốc công vào phân tử vinyl nói Natta chung bắt đầu trình tạo gốc tự gốc khởi đầu monome Trùns họp xúc tác metallocen Peroxyt benzoil Peoxyt Hydropoxyt:H202 HO - OH Electron chưa ghép đôi có xu hướng ghép đôi Nếu có thẻ tìm thấy electron để ghép đôi công liên kết đôi nhóm vinyl CH3 để tạo thành trùng hợp gốc tự Electron chưa ghép đôi dễ dàng công C-O-O-H Peoxyt đến tertbutyl gần cặp electron n nhóm vinyl tạo thành liên kết hoá học I C Hvà monome Toàn trình phát triển mạch phân chất khởi đầu chất azo: huỷ chất khơi mào tạo thành gốcHợp tự do, theo sau phản ứng gốc phân tử monome, trình gọi khơi mào bậc °\\ / ° - K ❖ Giai đoạn phát triển mạch K-0 o o - 23 - 3.7Tính toán cánh khuâý động cơ: Cánh khuấy có tác dụng tăng cường trình truyền nhiệt, chuyển khối phản ứng hoá học Đối với trình trùng hợp nhũ tương khuấy trộn có tác dụng làm tăng khả hoà tan chất khởi đầu nước Ta chọn cánh khuấy hình khung Cánh khuấy làm thép góc thép Cơ cấu khuấy trộn gồm phần đối xứng d: Đường kính cánh khuấy d=D - 2.H hm: Khoảng cách từ đáy thiết bị đến cánh khuấy hm=25-140mm Chọn hm=100 mm hM: Chiều cao h: chất Chiều lỏng cao cần khuấy hM=0,56.H ngang h=0,05(m) a: chiều rộng cánh khuấy a=0,05(m) Ta có: d=l,8 - hm=0,05.1,5=0,05(m) - 56 55 - 2.0,l=l,6(m) (m) 95 mm) 50 Fch(m2 ) bj.h(m2 ) N(kW) 0,041 4,75 cánh thẳng đứng(II): Kích thước 1200x50x50 mm = h.81.3,14.1490 =50 mm H(mm) P(N) khuấy:R2=1200 N„ H,(mm) = 15,3-10~8.———.(l,25 -1,155)303.971,32 = 3(kw) Phần hình cầu (phầnKhối đỡ) cánh mm làm lượng(kg) r thẳng6000 v ' Công suất cần thiết làm cho toàn 1150 400 50x500,75 150khuấy thép" góc nhưvcánh đứng cánh khuấy chuyển động Công suất cần thiết dùng cho toàn cánh khuấy chuyển động : N=Nng+Nđ+Nn(kW) Nng: Công suất làm quay cánh nằm ngang,(kW) Nđ: Công suất làm quay cánh thẳng đứng,(kW) Công suất động cơ: Căn vào động Nn: ta Công chọn suất hệ làm dẫnquayphần động 71-Pubog 3.II-10— 39,7-MH 58601Ĩ1Ỏ neo,(kW) Hiệu suất truyền động động cơ.r|=0,7 66" có tiêu chuẩn phù hợp có tiêu sau: • • Tính công suất Nng: Bề mặt động diện cánhhiệu khuấy: Chọn nhãn AO-32-2( thích hợp làm việc điều kiện ẩm ướt) n=1490 vòng/ phút; ri=0,84; coscp=0,84 Fcll=b.h=(0,5-0,05).0,05=0,0225(m2) Đường kính trục cánh khuấy xác định sau: ậ = i^ = 50 N: Công nên(p=l,18 V Mxlà momen xoăn xác định sau: N„l=60A0-,.^.Fa.D1.n\p suất tiêu tốn Nnơ = 60 ÌO'9.-^^ 0,0225.13.303.971,32 = n: Số vòng quay 0,224(kw) ng 0,75 1J 3.106.5,34 • Ị Tính công suất Nđ: Công suất để làm quay cánh thẳng đứng (II) D2= m—>D, =D2-2.0,05=1 -0,1 =0,9(m) cp=l,l; Z=1 =18.10~9.1,1 •1 • — (l4 - 0,94 )303.971,32 = 0,51 l(kw) • Tính Nn: Công suất để làm quay phần mỏ neo cánh khuâý (III) hình cầu: - 57 - G2: Khối lượng chất tải nhiệt, (kg/s) G,: Lượng nước bay hơi, (kg/s) C: nhiệt dung riêng chất tải nhiệt,(J/kg.độ) I,: Nhiệt lượng riêng nước,(J/kg) iji Nhiệt lượng riêng nước, (J/kg) Chọn G,=0,02(kg/s) I,: 2677.103(J/kg) i,:415,2.103(J/kg) Do đó: Q=0,02.(2677.103-415,2.103)=45236(J/kg) G =_Q c2 3.8.Tính toán thiết bị ngưng tụ: 0,15(kg/s) Lượng nước • Tính nhiệt trao đổicần theo phươngcho trình làmtoán lượnglạnh cân nhiệt: là:G2=G2.7,5.3600=0,75.7,5.3600=20250(kg) Q=G2.C2.At=Gl.(Il-i1) • Tính hệ số cấp nhiệt về(1) phía ngưng tụ 58 - 59 ngày d< (W/m2.độ) = 0,283 , 0,7048 , 0,0087 = /kmol) / \ 0,25 ỠT, = 2,04.T ' H A t ) (W/m2.độ) r: ẩn nhiệt ngưng tụ nước r=23 33.103(J/kg.độ) A: Hệ số hiệu phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng tụ theo nhiệt độ màng (tj H: Chiều cao ống dẫn nhiệt H=0,5m • 104 Hệdịch(W/m.độ) số cấp+ nhiệt Hệ số dẫn nhiệt dung + 18 291 phía dung dịch (a2) Chọn chế độ chảy củacủa nước chế độ chảy xoáy Re=104 Nên hệ số dt: Đường kính ống (m) ống d,=0,032-0,0025.2=0,027(m) Tính thông số vật lý: cấp nhiệt tính theo❖công thức: • Độ nhớt dung dịch tính theo công thức sau: Nu.)I a-, = — igHhh=1gHi+1gH2 +1gH3 phh: Độ nhớt hỗn hợp(N.s/m2) p,,p^p3: Lần lượt độ nhớt Styren, nước,xà phòng dầu ve,(N.s/m2) Lần lượt nồng độ phần mol Styren, nước,xà phòng dầu p,=0,73.10'3(N.s/m2) p2=0,801.10‘3(N s/m2) Vì nồng độ phần mol xà phòng dầu ve nhỏ nên ta bỏ qua 0,283 - 60 - = 0,9347{kmoỉ I kmoỉ) 0,708 0,0085 104 18 291 lgnhh=0,064.1g0,73.10‘3+0,9347.1g0,801 10‘3 lgHhh=-3>095 —>nhb=0,803.10‘3(N.s/m2) • Nhiệt dung riêne dung dịch tính theo công thức: chh=a1.c, +a2.c2=0,283.2284,6+0,708.3394,4+0,0085.269,75 Chh=3072,38(J/kg.độ) • Khối lượng phân tử tmng bình hỗn hợp tính theo công thức: A:Hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết chất lỏng chất lỏng không liên kết A=4,22.10'8 C:Nhiệt dung riêng đẳng áp hỗn hợp chất p:Khối lượng riêng chất lỏng,(kg/m3) • Tính chuẩn số Nu: £ Re0’8 Pr0-43 — Vì chế độ chảy xoáy nên 8= ,Re= o4, Pr' 0.803.10”3.3072,38 -—— -=5,66 = 0,021.1.10000°-8.5,66°-43 = 70,13 - 61 - lỏne,(J/kg.độ) 70,13.0,4356 , n i c(W/m2.độ) t,=80°c, t2=40°c tTI=t,-Àt,=80-1,5=78,5°c Như ta có tm=52,5°c nên ta có A=149 Nhiệt tải phía ngưng tụ làiq^otpÀt, Hiệu số nhiệt độ bề mặt thành ống AtT=tTItX2=qỊ.Sr ơ:Chiều dày ống G=0,0023m Ằ,:Hệ số dẫn nhiệt thép x=46,5(W/m.độ) Do đó: r3 = 0,0023 = 0,0538 46,5 (m2.độ/W) Er=0,232.10'3+0,387.10’3+0,0538.ia3=0,673.10-3(m2.độ/W) / 0,25 , \ (W/m2.độ) q,=a, ,At,=12765,26.1,5=19147,89(W/m2) AtT=q, ,Ei -19147,89.0,673.10'3= 10,84°c tT2=tT, -AtT=78,5-10,84=67,66°c At2=67,66-40=27,66°c q2= 1131,5.27,66=31297,29(W/m2) Vì qjD= 1,3.0,032.(7-1 )+4.0,032=0,3776(m) Qui chuẩn: D=400 mm 3.9 Tính cân nhiệt lượng: Phương trình cân nhiệt lượng: Q=Q|+Q2+Q3+Q4+Q5+QIT, Q,:Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng thân thiết bị(J) Q2:Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng vỏ gia nhiệt(J) Q3: Nhiệt lượng tiêu hao để đun nóng cánh khuấy(J) • Qj—GTB.(tc-tđ).CIb Gtb: Khối lượng thân thiết bị, (kg) C(b:Nhiệt dung riêng thiết bị(J/kg.độ) tđ,tc: Nhiệt độ đầu cuối trình đun nóng,(°C) tđ=25°c - 63 - Nhiệt dung riêng hợp kim: CTB=CI.X,+C2.X2 CTB=0,003.7500+0,997.1098=1117,2(J/kg.độ) Q ,=1022.1117,2.(80-25)=62797812(J) • Q2=Gv.Cv.(tc-tđ) Cv=CTB=1117,2(J/kg.độ) Q2=170.1117,2.(80-25 )= 10445820(J) • Q3=^CK’^CK-(^c"^đ) CCK=1117,2(J/kg.độ) Q3=200.117,2.(80-25)= 12289200(J) • Q4=G.C.(tc-tđ) G: Khối lượng hỗn hợp phản ứng(kg) C: Nhiệt dung riêne hỗn hợp phản ứng c=as.cs+an.cn+adv.cdv as,an,adv: Lần lượt nồng độ phần khối lượng Styren,nước,xà phòng dầu ve hỗn hợp phản ứng Cs,Cn,Cdv: Lần lượt nhiệt dung riêng Styren,nước,xà phòng dầu ve hỗn hợp phản ứng, (J/kg.độ) c=0,283.2284,6+0,708.4178+0,0085.2659,73(J/kg.độ) Q4=4151,2.3627.(80-25)=828102132(J) - 64 - a2= 11,62(m2.độ/W) Ằ,=46,5(W/m.độ) Ằ2=0,1395(W/m.đ ộ) a1 Ẳi ơ,,ơ2: Là bề dày thân thiết bị,lớp bảo ôn,(m) K x = T = 2,12 5.10 53.10 192,67+ 46,5 + 0,115 + ĨĨ62 (W/m2.độ) F1=7t.D.H=3,14.1,906.2,1 = 12,59(m) • Tính thời gian đun nóng thiết bị: At=80-25=55°c Q=K2.Fl.At.x a, ^ Ẫị a2 K2:Hệ số truyền nhiệt từ thành thiết bị vào hỗn hợp phản ứng,(W/m2.độ) a^Hệ số cấp nhiệt từ nuớc nóng thành thiết bị,(m2.độ/W) a2: Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị tới hỗn hợp phản ứng chế độ khuyâý Nu Ả D í V-14 JL \f*i) Nu = C.Re0-8 Pr0'32 jU pr = Ả D: Đuờng kính thiết bị,(m) - 65 - Độ nhớt chất lỏng bề mặt truyền nhiệt,(N.s/m2) P|: Độ nhớt chất lỏng nhiệt độ trang bình,(N.s/m2) Đối với thiết bị vỏ bọc ta có:C=0,36;n=0,67 Nhiệt độ trang bình nước nóng 80°c Nhiệt độ trang bình hỗn hợp là: ^Ị^ = 52,5°c Nhiệt độ trang gian từ vỏ áo vào thiết bị: Chon t =67°c 66,25° c Ả = A.Cp.p.\\ Ta có: Cp=3627(J/kg.độ) M=23,48(g/mol) A=3,58.10'8 Độ nhớt Re = „ bề mặt truyền nhiệt 971,32.0,674),05’ =4067;4 3627.0,4.10~3 „„„ = 0,436 Pr = -= 3,32 ^ (W/m.độ) 0.8 -5 TO 0,32 -3 0.14 \ 0,36.4067,4u-8.3,32 Nu.Ả 420,81.0,436 (m độ/W) K2 = 0,005 (W/m2.độ) Aíị -A t2 - 66 - At,=80-25=55°c Aụ=80-35=45°c A/,í=^^ = 49,83° c gi Mặt khác:Q4=K2.F,.Attb.T-K= K2-FrAt'b ”r= ™132 = 9000(.v) Thay số vào ta có: 63,75.12,59.49,53 Q=62797812+10445820+12289200+828102132+3426500+13211,94= 917074675,9(J) ij ”: Lượng nước cần cung cấp cho mẻ sản xuất là: Q D= „ -c Nhiệt lượng riêng nước thể lỏng(J/kg) i2 :Nhiệt lượng riêng cuả nước,(J/kg) 917074675^ (2710 - 502,4).103 ’ (kghơi) Lượng nước cần cung cấp ngày là:D’=415,42.3=1246,25(kg hơi) 3.10 Tính toán máy ly tâm: Để phân riêng hệ rắn lỏng nhũ tương người ta dùng phương pháp lắng lọc mà sử dụng nhiều phương pháp khác Với hai phương pháp lắng lọc trình xảy chậm không thích hợp với lưu lượng lớn nhũ tương mịn Bằng cách ly tâm người ta đạt độ phân ly lớn,lọc sạch,bã rửa tốt.Thời gian lắng lọc ngắn hơn.Vì đồ án em dùng phương pháp lọc ly tâm để lọc hệ dung dịch nhũ tương nước Cấu tạo máy lọc ly tâm: Thành thùng có đục lỗ bên phủ lớp vải.Khi làm việc,hạt rắn(pha - 67 - Tạo thành bã Ép bã Nén chất lỏng giữ lại khe bã 3.11 Tính toán thiết bị sấy: Vì sản phẩm dạng bột nên ta chọn hệ thống sấy kiểu tủ sấy không khí có tuần hoàn Chọn thiết bị sấy ngược chiều, loại ứng dụng trường hợp sau: Vật liệu có độ ẩm lớn không bốc nhanh Vật liệu chịu nhiệt độ cao Độ hút ẩm vật liệu lớn Cấu taọ thiết bị sấy: “Tủ sấy không khí có tuần hoàn” - 68 - Nếu dung lượng buồng sấy bé (TBCT) khay sấy người ta thường gọi (HTS) buồng tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn TBCT xe goòng người ta gọi HTS buồng kiểu xe goòng Đối với hệ thống sấy chủ yếu dùng để sấy mẻ gián đoạn suất không lớn, nhiên sấy nhiều loại vật liệu khác rO rO HTS dùng quạt gió có gia nhiệt trung gian Phần III: Kết luận • Qua thời gian làm việc nghiêm túc với giúp đỡ nhiệt tình thầy Ngô Mạnh Long với thầy cô trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme Compozit em hoàn thành đồ án môn học Trong đồ án em tính toán thiết kế phân xưởng sản xuất Polystyrcn với sản lượng 1000 / năm Các số liệu tính chất vầt lý - 69 - Phương pháp trùng hợp Polystyren theo phương pháp nhũ tương gián đoạn phương án tối ưu để sản xuất loại nhựa Trong đồ án thời gian có hạn nên em có dịp khái quát nét chung loại nhựa Do kiến thức có hạn nên đồ án em không tránh khỏi thiếu x ó t Em mong thầy cô nhiệt tình bảo đế em có kinh nghiệm cho đồ án tốt nghiệp tới TẢI LIỆU THAM KHÁO Kỹ thuật sản xuất chất dẻo, môn cao phân tử trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1966 Vật liệu chất dẻo máy thiết bị gia công, Phạm Minh Hải, trườne Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1991 Hoá học Polyme, môn cao phân tử trường Đại học Bách Khoa - 70 - http:/ www.ejnet.org/plastics/polystyren/ http:/ www.psrc.usm.edu/macrog/tact.htm http:/ www.chem.rochester.edu/%7E chem421/finit S.Introduction to polymer, R.J,Young, P.A.Lovell, London Chapmar and Hall, 1994 Polymer network Structure and mechanical properties, A.J Chompff, - 71 - [...]... 1 năm là: 365-83=292( ngày) - 36 - 35 - 37 - tương: 10001 00 = l»05fe) "’5 1005-100 = 1015,15fe) Khối Sản phẩm lượng Khôi lượng Khối Cân bằng vật chất cho 1 ngày sản xuất: lượng (kg) (kmol đoạn đóng sản phẩm tổn hao 0,5% nên lượng sản phẩm trước khi phân tủ' gói riêngCông Neuyên liệu Công đoạn rửa tổn hao 1 % nên sản lượng trước (tấn/ năm) khi đưa vào công đoạn ) 99 (kgAn3) này (kg/kmol) Công đoạn kết... kết tụ tổn hao 1 % nên sản lượng trước khi đưa vào giai đoạn này là: tyren 1040 104 102947 898,7 5 là: Nước 1000 18 257367 2573, 1000 67 Xà phòng 291 30884 106,1 1015.100 dầu ve 3 Pesunphat 1000 242 2573 =10,63 l025,4(Ảg) kali Khố Số 99,8 Khối Khối Sản phẩm i (kmol) Công đoạnlượng trùng hợp tổn hao 0,2% nên sản lượng trước khi đưa vào công đoạn (tấn/ ngày) lượn lượn 1015.100 gN phân tử uyên liệu = 1025,4(Ấrg)... các phân tử polyme nồng độ monome giảm nên tốc độ trùng họp giảm Tốc độ phản ứng trong các giọt nhũ tương cũng gần với tốc độ phản ứng trong khối monome nhưng nhưng bé hơn 2-3 lần bé hơn tốc độ phản ứng trong các phân tử Mixel và polyme Bản chất và lượng chất nhũ hoá có ảnh hưởng quyết định đến trùng hợp 3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ Trong đồ án này của em được giao nhiệm vụ là “ Thiết kế phân xưởng sản. .. riêng Công đoạn nạp liệu tổn hao 0,2% nên sản lượng trước khi đưa vào công đoạn đưa vào công đoạn này là: Styren 1040 104 Nước 1000 V18,v này 950 291là: Xà phòng dầu ve Pesunphat kali 1027.46.10033,89 - = 1029,47(kg) 881 8,814 3,425 99 8 4 yy’° 0,3634 105, 76 1000 242 0,0364 8,81 Vậy để tổng hợp ra 1000 kg sản phẩm cần: 1029,47(kg) Styren Để sản xuất được 1000 kg nhựa PS cần 1029,47 ke Styren 2573,67... trong các phân tử polyme Đặc điểm của trùng hợp polyme nhũ tương Thông thường Latex thương mại có từ 30-150% thể tích rắn,thể tích rắn này hiếm khi thấp hơn và nó lại cho kinh tế cao Khối lượng phân tử phân bố không đều Tốc độ phản ứn2 nhanh hơn trong môi trường đồng thể và dung môi,dễ dàng kiểm tra và điều chỉnh Mặc dù tốc độ trùng hợp khá nhanh nhưng Polystyren nhận được có trọng lượng phân tử (10000 0-200000)... keo tụ với nhau do đó người ta phải bố xung thêm chất ốn định vào chúng là rượu polyvinylic - Các phân tử polvinylic sẽ bao phủ bên ngoài các giọt polyme không cho chúng keo tụ với nhau H20 Đặc điếm của trùng họp huyền phù -Dễ điều chỉnh nhiệt độ -Khoảng nhiệt độ trùng hẹp, cho polyme có khối lượng phân tử phân bố đồng đều -Dễ điều khiến hàm lượng monome dư bằng hệ xúc tác và nhiệt độ thấp -Cho sản phẩm... màu, chất nhũ hoá, chất hoá dẻo p.s trộn với chất hoá dẻo hàm lượng 1% làm tăng độ chảy của polyme ở nhiệt độ cao còn giữ nguyên các tính chất của polyme p.s trộn với chất hoá dẻo với hàm lượng 2% làm giảm độ chịu nhiệt và độ bền khi kéo ❖ Sản phẩm ép đùn: p.s trùng họp khối có thế gia công thành sản phấm theo phương pháp ép đùn trên máy trục vít tạo thành các sản phẩm dạng ống, thanh, băng, sợi, màng... hai bên biên tạo thành màng Đóng baosợi *Sản xuất • Tổn hao qua các công đoạn: Nạp liệu: tổn hao 0,2% Trùng Đơn phối liệu hợp:PHAN tổn III:hao TÍNH TOÁN KỸ THUẬT 0,2% PS theo phương Kết tụ:tổn tổnhao hao 1% Rửa: StyremlOO phần trọng lượng1 % trùng họp pháp nhũ Sấy và đóng bao: tổn hao 0,5% Nước: 250 phần trọng lượng • Thời gian làm việc: Tổnglượng số ngày trong năm: 365 Xà phòng dầu ve: 3 phần trọng... làmpolystyren lạnh số 60Hz, không lớn hơn tương Ỏ.Thùng chứa trung gian 7 .Thiết bị kết tụ 10 Thiết bị rửa 11 Máy ly tâm 12 Thiết bị sấy chân không 13 Thiết bị nghiền 14.Sàng 15.Bao bì Monome cho các vào thùng lườngthông 1, nước cất cho vào thùng lường 2, A Dùng sạch để làm sản phẩm chất nhũ hoá cho vào thùng lường 3 dụng B -tiến Dùng để phản làm các sản ầu phẩm thuật Để hành ứng, tiênkỹcho nước và xà phòng dầu... l,3difenylpropan: 1,3,5 trifenylpentan: 4.3 Độ hoà tan và trọng lượng phân tử - 32 - Styren không hoà tan trong nước , hoà tan theo bất cứ tỉ lệ nào trong rượu, nước, keton,este,ete,cacbuahydrothơm,cacbua hydro clohoá,nitro paraphin Trọng lượng phân tủ' của Polystyren được xác định thông qua độ nhớt theo công thức sau: M = K* Ma Trong đó M là khối lượng phân tử của polyme 7 là độ nhớt của dung dịch 4.4 Độ bền ... nên lượng sản phẩm trước phân tủ' gói riêngCông Neuyên liệu Công đoạn rửa tổn hao % nên sản lượng trước (tấn/ năm) đưa vào công đoạn ) 99 (kgAn3) (kg/kmol) Công đoạn kết tụ tổn hao % nên sản lượng. .. việc năm là: 365-83=292( ngày) - 36 - 35 - 37 - tương: 10001 00 = l»05fe) "’5 1005-100 = 1015,15fe) Khối Sản phẩm lượng Khôi lượng Khối Cân vật chất cho ngày sản xuất: lượng (kg) (kmol đoạn đóng sản. .. tinh, cao su cứng,gỗ Năm 1925 lần Polystyren thương phấm sản xuất công ty Naugck Chemical sản xuất phát triển thời gian ngắn -3 - Năm 1937 công ty Dow Chemical cho mắt Polystyren dân dụng hay