Đồ án Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấnnăm.

Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… .4 Năng suất làm việc………….……………………………………………………… 33 5.2 Lựa chọn phương pháp sản xuất………………………………………………….….33 5.3 Tính cân vật chất cho polystyren sản phẩm…………………………… 33 5.3.1 Tính toán thành phần nguyên liệu………………………………………………….35 5.3.2 Tính toán styren cần dùng…… ……………………………………….………… 37 5.3.3 Tính toán lượng nước……………………………………………………… …… 37 5.3.4 Tính toán peoxit benzeoin……… ……………………………………………….38 5.3.5 Tính toán lượng poly vinylancol………………………………………………….38 5.3.6 Cân vật chất cho mẻ sản xuất………………………………………… 39 5.3.7 Cân vật chất cho ngày sản xuất……………………………………… 39 5.3.8 Cân vật chất cho năm sản xuất…………………………………………39 SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi LỜI MỞ ĐẦU Công nghiệp chất dẻo ngành công nghiệp trẻ Đặc biệt năm gần đây, nguồn nguyên liệu truyền thống : sắt, thép, gỗ bắt đầu cạn kiệt, ngành công nghiệp chất dẻo giới phát triển mạnh mẽ Sản phẩm ngành công nghiệp chất dẻo thay sản sản phẩm truyền thống Ở nước phát triển, ngành công nghiệp chất dẻo phát triển mạnh, sản phẩm đa dạng So với vật liệu khác gỗ, sắt,…thì vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm nhẹ có độ bền học tốt, sản phẩm đa dạng, màu sắc đẹp, giá phù hợp…Do vậy, vật liệu nhựa sử dụng nhiều lĩnh vực khác đời sống xã hội sản xuất hàng gia dụng (bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làm vật liệu composite, kể lĩnh vực nghiên cứu SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi vũ trụ, hàng không đại dương Trong đó, PS đại diện cho số nhựa có tính tốt CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NHỰA Khái niệm Polystyren (viết tắt PS) loại nhựa nhiệt dẻo, tạo thành từ phản ứng trùng hợp styren CH=CH CH CH CH n n Phân loại SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Theo cấu trúc thông thường PS chia làm loại sau: • PS tinh thể (GPPS) • PS chịu va đập (HIPS) • PS xốp (EPS) PS tinh thể (GPPS) PS tinh thể thường sử dụng cho mục đích thông dụng (GPPS) có khối lượng phân tử lớn, mang tính nhiệt dẻo rõ ràng là: cứng, bền, không mùi, không vị Là chất dễ tác động nhiệt, ổn định nhiệt, trọng lượng riêng thấp có giá thành thấp chi phí thấp phân xưởng có sử dụng khuôn đúc, ép, màng mỏng Ngoài vật liệu PS có tính chất chất nhiệt tính điên tốt, lý mà chúng sử dụng vật liệu cách điên rẻ tiền Về phương diện thương mại PS tinh thể gia công chế biến loạt công nghệ, ứng dụng PS tinh thể trình bày đây: PS TINH THỂ (MỤC ĐÍCH THÔNG DỤNG) Đúc khuôn kiểu • Làm vỏ bao bì • Hộp lọ đựng mỹ • • • • • phẩm Cánh quạt/tán đèn Đồ nhựa rắn Các mặt hàng văn phòng phẩm Dây quay đĩa máy tính Vật dụng y tế SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Ép khuôn • Làm vỏ bao bì • Thùng catton • Khay đựng thịt gia cầm • Hộp đựng thực phẩm ăn nhanh • Hộp xốp • Bao bì thực phẩm Trang Ứng dụng • Lắp kính • Chiếu sáng • Vật trang trí nhà Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi PS chịu va đập (HIPS) Chất đàn hồi trộn vào polystyren, chủ yếu để làm tăng tính bền học Kết tạo vật liệu thường gọi PS chịu va đập (HIPS) có giá trị cho nhiều thứ khác Chất đàn hồi Polybutadiene có cấu trúc lập thể điều hòa sử dụng để điều chỉnh tính chịu va đập Độ bền, tính chịu va đập, độ trong, công nghệ chế biến khác có ảnh hưởng tới hình dáng sợi phân tán pha polymer Polystyren chịu va đập xử lý cách dễ dàng công nghệ chế biến nhiệt dẻo thông thường gồm công nghệ màng, công nghệ công nghệ: ép nóng, ép biên, đúc phun, đúc phun áp lực đúc thổi cấu trúc Một số ứng dụng HIPS: • • • • • • • • • • • Bao bì dập nóng Đựng thức ăn nhanh Cốc nắp đậy Hộp đựng nước ép trái sản phẩm sữa Đường ống cho tủ lạnh Các phận máy điều hòa không khí Cáp nối TV/băng ghi âm Đồng hồ treo tường Phụ kiện đồ điện Đĩa video băng catset Đồ chơi, gót giày PS xốp (EPS) PS xốp thuật ngữ chung để PS copolymer styren tạo hợp chất với chất tạo khí phụ gia khác, chế biến thành sản phẩm xốp có tỷ trọng thấp Các loại vật liệu EPS chế tạo sản phẩm cốc cà phê, giảm sóc cho ô tô Mục đích EPS chế tạo ly dùng lần, vỏ chống rung vật liệu cách nhiệt Do có ứng dụng rộng rãi sinh hoạt công nghiệp, polystyren trở thành vật liệu quan trọng thiết yếu sống người Việc nghiên SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi cứu công nghệ nhằm đẩy mạnh sản xuất polystyren để chế tạo vật phẩm ngày quan tâm phát triển 1.3 Nguyên liệu tổng hợp 1.3.1 Styren Có công thức phân tử: C8H8 Công thức cấu tạo: CH=CH2 vinyl benzen 1.3.1.1 Tính chất vật lý Styren chất lỏng suốt, không màu đến vàng có mùi hắc, khúc xạ ánh sáng mạnh Khi styren tiếp xúc với người gây kích ứng đường hô hấp co thắt cổ họng phổi, gây kích ứng mắt da, gây biểu chống mặt Styren trộn lẫn với dung môi hữu định với tỷ lệ Nó dung môi tốt cho cao su tổng hợp, polystyren polymer có liên kết ngang không lớn khác Styren hòa tan hợp chất hydroxyl nước Khối lượng riêng 25°C: d = 0,9045 g/cm^ Độ nhớt (25°C): PS dễ trùng hợp có nối đôi vòng thơm, trình bảo quản nên hạn chế tiếp xúc với ánh sáng, oxy, nhiệt độ Thông thường bảo quản ta cho 0,5 - 1,5% khối lượng hydroquinon vào làm chất ức chế trùng hợp Nhiệt độ sôi: ts = 145,2 °C Nhiệt độ nóng chảy: tnc = -30,63 °C Nhiệt độ bùng cháy: tbc = 34 °C SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Nhiệt hóa hơi: 86,9 kcal/mol Nhiệt trùng hợp: 16,5 kcal/mol Giới hạn cháy nổ không khí (%V): 1,1 - 6,1 Độ co tích trùng hợp: 17% 1.3.1.2 Tính chất hóa học a Phản ứng cộng Halogen (Cl2, Br2) hydro Halogen (HCl, HBr) cộng vào nhóm vinyl styren tương tự cộng vào ankan: C 6H 5- C H = C H + B r2 C 6H - C H - CH Br C 6H - C H = C H + H C l C 6H Br - C H - C H H C l b Phản ứng oxi hóa Giống etylen, styren làm màu KMnO bị oxi hóa nhóm vinyl có vòng benzen giữ nguyên C 6H - C H = C H + K M n O + H 2O C H =C H C 6H + O C 6H - C H O H - C H 2O H + M n 2O + K O H C 6H 5-C O O H + CO + H 2O c Phản ứng cộng H2 C 6H - C H = C H SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên + H Ni to ,3 a tm Trang C 6H - C H - C H Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi d Phản ứng trùng hợp đồng trùng hợp C H =C H C 6H x t,to -C H -C H 2-C H -C H 2-C H -C H 2- C 6H 5 C 6H C 6H C H -C H C 6H n Và phản ứng đồng hay nhiều loại monomer gọi phản ứng đồng trùng hợp styren n C H 2= C H -C H = C H + nC H =C H x t,to - C H - C H = C H - C H - C H - C H - C H 2-C H = C H -C H 2-C H -C H C 6H Styren dễ trùng hợp có nối đôi vòng thơm Trong trình bảo quản nên hạn chế tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, nhiệt độ, oxi Thông thường, người ta bảo quản cho 0.5-1.5 % khối lượng hydroquinon làm chất ức chế 1.3.1.3 Ứng dụng Sản xuất polymer, polystyren chất dẻo suốt, dùng chế tạo dụng cụ gia đình , văn phòng Poly (Butadien-Styren) sản phẩm đồng trùng hợp styren butadien, chúng dùng để sản xuất Buna-S có độ bền học cao cao su Buna 1.3.2 Điều chế Từ sản phẩm cracking chưng cất dầu mỏ, khí hóa than cốc 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 Tổng hợp: • Điều chế styren từ cloete benzen SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi • Điều chế styren từ benzen etylen • Đề hidro hóa trực tiếp từ etylbenzen 1.3.2.1 Điều chế styren từ cloete benzen Trước tiên phản ứng tạo thành clorua CH2 CH3 + CH3 AlCl3 CH2Cl + HCl Xúc tác sử dụng AlCl3 dạng bột hay loại phôi vụn Phản ứng tiến hành 3h cuối nâng nhiệt độ lên 90oC ngừng phản ứng HCl thoát Chuyển etyl benzen thành styren + Xà phòng hóa clo etylbenzen tạo thành fenyletylcacbinol khử nước để chuyển thành styren CH2 CH3 CHCl CH3 Cl2 PCl5 Dưới tác dụng xúc tác PCl5, clo đính vào vị trí + Xử lí Clo etyl benzen dung dịch NaCO2 Ở 70oC-100oC, 4÷6h có chất nhũ hóa SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Cl CH OH CH3 HOH CH CH3 Na2CO3 + Khử nước fenylmetylcacbinol thêm chất tách nước mang tính axit OH CH CH3 CH CH2 H2 O Phản ứng 150oC-200oC Dùng nước trực tiếp chưng cất styren khỏi nồi phản ứng Sấy khô styren thô lại chưng cất Để trình khử nước tiến hành dễ người ta thêm 1% axit tereclophalic 1.3.2.2 Điều chế styren từ benzen với etylen CH CH2 + CH2 CH2 CH3 CH2 Nhiệt độ phản ứng toC: 85oC Áp suất P: 1atm AlCl3 làm xúc tác Sau tách hết xúc tác, tiến hành chưng tách thu etyl benzen tinh khiết SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 10 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 3.1.2 Tính chất học Tính chất học polystyren phụ thuộc vào mức độ trùng hợp, polystyren có trọng lượng phân tử thấp giòn có độ bền kéo thấp Trọng lượng phân tử tăng lên độ bền nhiệt tăng, độ giòn giảm Nếu vượt mức độ trùng hợp định tính chất học lại giảm, giới hạn bền kéo giảm nhiệt độ tăng lên Độ giãn dài tương đối bắt đầu tăng đạt tới nhiệt độ 80 0C, vượt nhiệt độ polystyren trở nên mềm dính cao su Do polystyren dùng nhiệt độ thấp 80 0C Một số tính chất học polystyren: Tỷ trọng: 1.05-1.06 (g/cm3) Độ bền: • • • • • • • Khi kéo: 35-59 (N/mm2) Khi nén: 56-133 (N/mm2) Khi uốn: 80-112 (N/mm2) Modun đàn hồi kéo: (2,8-3,5).103 (N/mm2) Độ dài va đập: 12-20 (KJ/m2) Độ cứng Brinel : 140-160 (HB) Nhiệt độ làm việc lâu dài 70-75 (0C) 3.1.3 Độ hòa tan Polystyren hòa tan cacbua hydro thơm, cacbua hydro clo hóa, este, xeton, polystyren không hòa tan cacbua hydro mạch thẳng, rượu thấp (rượu có độ rượu thấp), ete, phenol, axit axetic nước… Polystyren bền vững dung dịch kiềm, axit sunfuric, photphoric boric với nồng độ Bền với axit clohydric 10-36%, axit axetic 1-29%, axit formic 1-90% axit hữu khác Ngoài polystyren bền với xăng, dầu thảo mộc dung dịch muối Axit nitric đậm đặc chất oxy hóa khác phá hủy polystyren SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 25 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 3.1.4 Độ bền hóa học Polystyren chịu hóa chất tốt : kiềm, axit, sulfuric, axit photphoric, với nồng độ Polystyren bền với nước, rượu, xăng, dầu thảo mộc dung dịch muối, axit nitric đậm đặc, chất oxy hóa Nhóm fenyl hoạt hóa nguyên tử c thứ ba không đối xứng ký hiệu (*) Nguyên liệu H tham gia số phản ứng oxy hóa Nhóm phenyl tham gia phản ứng clo hóa, nitro hóa, sunfua hóa, hydro hóa… Những điều kiện cho phản ứng cần thiết dó làm phân hủy phần tăng độ giòn polystyren làm cho polystyren có màu * * CH2 CH CH2 CH 3.1.5 Tính chất chịu nhiệt Độ chịu nhiệt polystyren không cao Theo Mactanh độ chịu nhiệt 80 0C, theo Vic 105-1100C, nhiệt độ hóa thủy tinh 80-820C Vượt qua nhiệt độ hóa thủy tinh polystyren chuyển sang trạng thái mềm cao trạng thái bảo tồn giới hạn nhiệt độ rộng 70-1500C Khi nhiệt độ cao polystyren bị phân hủy nhiều đứt mạch bị oxy hóa oxy không khí Vì để tăng khả bền nhiệt polystyren thường tiến hành đồng trùng hợp styren với monomer chứa nhân thơm: β -vynylnapaphtalin, vynylcacbazol 3.1.6 Tính cách điện SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 26 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Polystyren có khả cách điện cao, nói PS loại vật liệu cách điện hoàn hảo do: + Trong cấu tạo có C, H + Độ phân cực nhỏ (monomer lưỡng cực khoảng 0,37.10-8) 3.2 Ứng dụng Polystyren dùng làm vật liệu cách điện tốt (điều kiện không tải tải trọng bé tĩnh), bền với kiềm, axit tính oxy hóa dầu khoáng ancol nên coi vật liệu cách điện lý tưởng Polystyren cách điện tốt với điện có tần số cao nên dùng để bọc đường dây dẫn điện cao dùng làm cáp ngầm Làm sản phẩm khác dùng dân dụng công nghiệp, phải biến tính cách hóa dẻo đồng trùng hợp với monomer khác Polystyren xốp dùng làm vỏ đựng máy vận chuyển, cách âm nhiệt thấp xây dựng Sản phẩm nhựa tái sinh: ly, hộp…… Cách điện tần số cao: vỏ hộp, thùng điện, ống, vật liệu cách điện… Sơn: nhựa alkyl biến tính styren, sơn epoxy biến tính styren… Khi trọng lượng phân tử khoảng 200.000-300.000 sử dụng để đúc, ép áp suất Polystyren chủ yếu sử dụng để cách nhiệt vùng nhiệt đới, sương giá, khu vực lạnh Có thể vật liệu tốt cho xây dựng làm móng, tủ lạnh kho lạnh Polystyren làm móng đường bộ, đường sắt khu vực băng giá để chống lại độ lạnh bảo vệ bề mặt SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 27 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Dưới 800C nguyên liệu polystyren đóng rắn lại giống thủy tinh với nồng độ thích hợp, tính chất điện môi bền với hóa chất sử dụng Polystyren dùng để làm bột xốp chống va đập cho đồ điện tử Polystyren dùng cho nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp điện tử (vỏ máy, chi tiết cho máy thu hình, radio…), công nghiệp lạnh tính cách nhiệt cao polystyren xốp (tủ lạnh, máy lạnh…), công nghiệp chế taọ xe (vỏ xe, vỏ máy) dùng cho dân dụng (bao gói, đồ chơi trẻ em…) Polystyren tái chế sử dụng lại nhiều lĩnh vực Ưu điểm bật polystyren chúng ưa màu so với loại polymer khác giá thành sản phẩm thấp so với nhiều loại polymer khác Vì vậy, nên polystyren sử dụng rộng rãi sống 3.3 Biến tính nhựa Polystyren chịu nhiệt độ, giá thành rẻ, nhiên có nhược điểm giòn khô khó nhuộm màu Để cải thiện tính chất polystyren ta tiến hành sau: + Giảm tính giòn, đồng trùng hợp polystyren với cao su butadiene ta có cao su SBR (cao su styren-butadien) nCH2=CH-CH=CH2 + nCH2=CH-C6H6 (CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-C6H6)n + Tăng khả nhuộm màu, đồng trùng hợp với vinyl pridil + Phụ gia cải thiện độ lực cho polystyren (PClear119) Sản phẩm phụ gia nhựa PClear119 giúp tăng cường có hiệu số đặc tính cho sản phẩm sản phẩm nhựa PS như: + Giúp tăng độ sản phẩm + Tăng độ bóng bề mặt sản phẩm SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 28 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi + Tăng dai, hạn chế tượng giòn sản phẩm + Tăng độ bền màu hỗ trợ phân tán màu + Cải thiện dòng chảy, hỗ trợ gia công loại sản phẩm thành mỏng + Giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm làm từ nhựa PS + Hoàn thiện tính chất sản phẩm nhựa PS có pha trộn tỷ lệ tái sinh định: trì độ bóng, độ trong, độ dai, tươi bền màu CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 4.1 Lập luận chọn quy trình công nghệ sản xuất Việc lựa chọn quy trình dây chuyền công nghệ sản xuất định đến suất, chất lượng, giá thành sản phẩm định đến thành bại nhà máy sản xuất Các thiết bị dùng dây chuyền công nghệ sản xuất góp phần tích cực vào việc giảm lượng nhân công, tăng lợi nhuận cho nhà máy Do đó, việc lựa chọn dây chuyền công nghệ phải đảm bảo yêu cầu trình sản xuất, thuận lợi việc bố trí công đoạn sản xuất, công nhân thao tác dễ dàng, đảm bảo an toàn lao động Các tiêu kinh tế- kỹ thuật: suất thiết bị sản xuất cần đạt yêu cầu sau:  Yêu cầu tiêu kinh tế- kỹ thuật: Hệ số tiêu hao nguyên liệu lượng gồm: nhiên liệu, nước, nước bão hòa, không khí nén, điện SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 29 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Tiêu hao cho đơn vị tính theo khối lượng thể tích sản phẩm Điều ảnh hưởng đến yếu tố sau: • Giá nguyên liệu vào • Chi phí vận hành • Giá sản phẩm  Yêu cầu kết cấu: Tính giới thiết bị sản xuất gồm: tính bền, tính cứng, tính lâu dài, tính an toàn Tính công nghệ thiết bị sản xuất: dễ chế tạo, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dùng vật liệu đắt tiền Tính vận hành: đơn giản, hiệu cao, suất cao 4.2 Hình vẽ dây chuyền công nghệ sản xuất 4.3 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ Công nghệ trùng hợp styren Lummus/BP dể sản xuất EPS thường EPS chịu lửa quy trình trùng hợp huyền phù gián đoạn bậc Monomer styren, nước, chất khơi mào, tác nhân huyền phù, chất tạo nhân số hợp phần khác đưa vào lò phản ứng (1) Sau hàm lượng nhiệt độ theo dõi qua hệ thống điều kiển tự động Tác nhân huyền phù trình khuấy trộn làm phân tán monomer thành hạt Sau lượng pentan đưa vào lò phản ứng trình trùng hợp tiếp tục Sau hạt EPS nước đưa vào thùng chứa (2) Từ công đoạn trình trở nên liên tục Hỗn hợp hạt, nước bùn phân ly thiết bị (3) phần lớn bùn loại bỏ, hạt dược đưa thiết bị sấy khô hạt loại bỏ khỏi nước Sau đó, hạt sàn (5) phân đoạn sản phẩn với dộ đàn hồi khác Dầu nhờn đưa vào theo tỷ SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 30 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi lệ định vào thiết bị phối trộn ( 6) sản phẩm cuối đưa vào công đoạn đống gói CHƯƠNG 5: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 5.1 Năng suất ngày làm việc: Thời gian làm việc xác định dựa số ngày năm trừ số ngày nghỉ Số ngày nghỉ lễ tết: ngày Số ngày nghỉ sửa chữa nhỏ: ngày Số ngày nghỉ sửa chữa lớn: 10 ngày Số ngày nghỉ chủ nhật: 52 ngày Tổng số 75 ngày Vậy số ngày làm việc năm là: 365 - 75 = 290 ngày Năng suất làm việc ngày là: SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 31 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm 10000 290 GVHD: Mai Thị Phương Chi = 34,48 kg 5.2 Lựa chọn phương pháp sản xuất Để sản xuất nhựa polystyren tiến hành theo bốn phương pháp khác Ở đồ án chọn phương pháp huyền phù với đơn phối liệu sau: + Năng suất : 10000 tấn/năm + Hiệu suất: 80% + Độ ẩm trước sấy: 17% + Độ ẩm sau sấy: 0.3% + Styren 99,8%: 100 phần trọng lượng + Nước: 200 phần trọng lượng + Peoxit benzeoin: phần trọng lượng + Polyvinylalcol: 1,5 phần trọng lượng 5.3 Tính toán Cân vật chất cho polystyren sản phẩm Sơ đồ biểu diễn giai đoạn toàn trình sản xuất sau: Nguyên liệu Trùng hợp Lọc, rửa Nghiền, sấy Đóng bao Sự tổn hao qua giai đoạn: - Chuẩn bị monomer: 0.3% - Nguyên liệu khác: 0.35% - Tổng hợp: 0.25% - Xử lý: 0.25% - Sấy, sàng, đóng bao: 0.5% Độ ẩm polystyren sau sấy 0,3% nên khối lượng polystyen sản phẩm: SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 32 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm 1000 × 99,7 100 GVHD: Mai Thị Phương Chi = 997 kg Lượng polystyren hao hụt sau sấy: 1000 – 997 = kg - Do tổn hao giai đoạn sấy, sàng, đóng bao 0,5% nên khối lượng polystyren trước sấy, sàng, đóng bao: 997 × 100 99,5 = 1002,01 kg Lượng polystyren hao hụt sấy, sàng, đóng bao: 1002,01 – 99,7 = 5,01 - Do tổn hao giai đoạn xử lý 0,25% nên khối lượng polystyren trước xử lý: 1002,01 × 100 99,75 = 1004,52 kg Lượng hao hụt xử lý: 1004,52 – 1002,01 = 2,51 - Do tổn hao giai đoạn tổng hợp 0,25% nên khối lượng polystyren trước tổng hợp: 1004,52 × 100 99,75 = 1007,04 kg Lượng polystyren hao hụt giai đoạn xử lý: 1007,04 – 1004,52 = 2,52 - Do tổn hao giai đoạn nguyên liệu khác 0,35% nên khối lượng polystyren trước giai đoạn nguyên liệu khác: 1007,04 × 100 99,65 = 1010,58 kg Lượng polystyren hao hụt nguyên liệu khác: 1010,58 – 1007,04 = 3,54 SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 33 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi - Do tổn hao giai đoạn chuẩn bị monomer 0,3% nên khối lượng polystyren trước chuẩn bị monomer: 1010,58 × 100 99,7 = 1013,62 kg Lượng polystyren hao hụt chuẩn bị monomer: 1013,62 – 1010,58 = 3,04 Như để thu nhựa có độ ẩm sau sấy 0,3% lượng polystyren cần tạo từ trình trùng hợp là: 1013,62 kg 5.3.1 Tính toán thành phần nguyên liệu Tính toán lượng styren 99,8% Vì hiệu suất phản ứng đạt 80% nhựa polystyren tổng hợp từ Styren chất khởi đầu, chất nhũ hóa, chất đệm nên ta có: 1013,62 × 100 80 = 1267,025 kg Lượng styren tham gia phản ứng: 80 × 1267,025 100 = 1013,62 kg Thực tế dùng styren 99,8% nên cần nạp: 100 × 1267,025 99,8 = 1269,56 kg Vì tổn hao giai đoạn chuẩn bị monomer 0,3% đó,lượng styrene 99,8% cần chuẩn bị là: 1269,56 × 100 99,7 = 1273,38 kg  Thành phần nguyên liệu khác cần dùng theo đơn phối liệu: SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 34 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi - Peoxit benzeoin: 1267,025 × 100 = 12,67025 kg 1267,025 × 1,5 100 - Polyvinylalcol: = 19,005 kg Vì giai đoạn sử dụng nguyên liệu khác tổn hao 0,3 % nên lượng nguyên liệu khác cần chuẩn bị là: 12,67025 × 100 99,7 - Peoxit benzeoin: = 12,708 kg 19,005 × 100 99,7 - Polyvinylalcol: = 19,06 kg Tính toán lượng nước: Lượng nước theo đơn phối liệu: 1267,025 × 200 100 = 2534,05 kg Do tổn hao chuẩn bị nguyên liệu nên lượng nước cần đưa vào trình là: 2534,05 × 100 99,7 = 2541,67 kg Bảng cân vật chất cho trình chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu Styren Nước Peoxit benzeoin Polyvinylalcol SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Lượng vào (kg) 1273,38 2541,67 12,708 19,06 Trang 35 Lượng (kg) 1269,56 2534,05 12,67025 19,005 Tổn hao (kg) 3,82 7,62 0,03775 0,055 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm Tổng 3846,818 GVHD: Mai Thị Phương Chi 3835,29 11,528 5.3.2 Tính lượng styren cần dùng: Với hiệu suất chuyển hóa 80% lượng styren ban đầu là: 1013,62 × 100 80 = 1267,025 kg Độ nguyên chất styren 99,8% lượng styren cần dùng là: 1267,025 × 100 99,8 = 1269,56 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,3%, đó: Lượng styrene thực tế dùng là: 1269,56 × 100 99,7 = 1273,38 kg Lượng styren hao hụt trình chuẩn bị monomer là: 1273,38 – 1269,56 = 3,82 kg 5.3.3 Tính lượng nước Lượng chất nước dùng cho đơn phối liệu 1273,38 × 200 100 = 2546,76 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,3%, lượng chất nước cần dùng: 2546,76 × 100 99,7 = 2554,42 kg Tổn hao nước là: 2554,42 – 2546,76 = 7,66 kg 5.3.4 Tính lượng Peoxit benzeoin Lượng chất Peoxit benzeoin dùng cho đơn phối liệu SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 36 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm 1273,38 100 GVHD: Mai Thị Phương Chi = 12,738 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,3%, lượng chất Peoxit benzeoin cần dùng: 12,738 × 100 99,7 = 12,776 kg Tổn hao chất Peoxit benzeoin là: 12,776 – 12,738 = 0,038 kg 5.3.5 Tính lượng Polyvinylalcol Lượng chất Polyvinylalcol dùng cho đơn phối liệu 1273,38 × 1,5 100 = 19,1007 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,3%, lượng Polyvinylalcol cần dùng: 19,1007 × 100 99,7 = 19,159 kg Tổn hao chất Polyvinylalcol là: 19,159 – 19,1007 = 0,0583 kg Bảng cân vật chất cho sản phẩm: Nguyên liệu Styren Nước Peoxit benzeoin Polyvinylalcol Tổng Lượng vào (kg) 1273,38 2554,42 12,776 19,159 3859,735 Lượng (kg) 1269,56 2546,76 12,738 19,1007 3848,16 5.3.6 Cân vật chất cho mẻ sản xuất Một ngày làm việc ca nên suất làm việc ca là: 10000 290 × = 11,494 tấn/ca Vậy mẻ keo ta sản xuất 11,494 nên ta có bảng sau: SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 37 Tổn hao (kg) 3,82 7,66 1,038 0,0583 11,575 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Bảng cân vật chất cho mẻ sản xuất: Nguyên liệu Styren Nước Peoxit benzeoin Polyvinylalcol Tổng Lượng vào (kg) 14637,379 29360,5 146,85 220,21 44364,939 Lượng (kg) 14592,32 29272,46 146,41 219,52 44230,71 Tổn hao (kg) 45,059 88,04 0,44 0,69 134,229 5.3.7 Cân vật chất cho ngày sản xuất: Vì ngày đêm sản xuất mẻ nhựa Do đó, ta lấy nhân cho Bảng cân vật chất cho mẻ sản xuất Bảng cân vật chất cho ngày sản xuất: Nguyên liệu Styren Nước Peoxit benzeoin Polyvinylalcol Tổng Lượng vào (kg) 43912,14 88081,5 440,55 660,63 133094,82 Lượng (kg) 43776,96 87817,38 439,23 658,56 132692,09 Tổn hao (kg) 135,18 264,12 1,32 2,07 402,73 5.3.8 Cân vật chất cho năm sản xuất Vì năm làm việc 290 ngày nên ta có bảng cân vật chất cho năm Bảng cân vật chất cho năm sản xuất: Nguyên liệu Styren Nước Peoxit benzeoin Polyvinylalcol Tổng SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Lượng vào (kg) 12734520,6 25543635 127759,5 191582,7 38597497,8 Trang 38 Lượng (kg) 12695318,4 25467040,2 127376,7 190982,4 38480717,7 Tổn hao (kg) 39202,2 76594,8 382,8 600,3 116780,1 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với suất 10.000 tấn/năm SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 39 GVHD: Mai Thị Phương Chi [...]... các polymer dính lại với nhau SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 11 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP NHỰA 2.1 Các phản ứng xảy ra khi tổng hợp nhựa 2.1.1 Giai đoạn khơi mào Các chất khơi mào phân huỷ thành các gốc tự do SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 12 GVHD: Mai Thị Phương Chi Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD:... ngày Năng suất làm việc trong một ngày là: SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 31 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm 10000 290 GVHD: Mai Thị Phương Chi = 34,48 kg 5.2 Lựa chọn phương pháp sản xuất Để sản xuất nhựa polystyren có thể tiến hành theo bốn phương pháp khác nhau Ở đồ án này chọn phương pháp huyền phù với đơn phối liệu như sau: + Năng suất : 10000 tấn/năm + Hiệu suất: ... trong sản phẩm + Tăng độ bóng trên bề mặt sản phẩm SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 28 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi + Tăng dai, hạn chế hiện tượng giòn sản phẩm + Tăng độ bền màu và hỗ trợ phân tán màu + Cải thiện dòng chảy, hỗ trợ gia công các loại sản phẩm thành mỏng + Giúp kéo dài tuổi thọ sản phẩm làm từ nhựa PS + Hoàn thiện tính chất sản. .. nào đáng kể 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nhựa Khi trùng hợp styren trong huyền phù ổn định nhờ các xà phòng quá trình tiến hành với tốc độ không đổi cho đến khi trong hệ thống không còn chứa các hạt huyền phù Do monomer chuyển vào các phân tử polymer nồng độ monomer giảm nên tốc độ trùng hợp giảm SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 21 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000. .. thiết bị sản xuất gồm: tính bền, tính cứng, tính lâu dài, tính an toàn Tính năng công nghệ của thiết bị sản xuất: dễ chế tạo, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và ít dùng vật liệu đắt tiền Tính năng vận hành: đơn giản, hiệu quả cao, năng suất cao 4.2 Hình vẽ dây chuyền công nghệ sản xuất 4.3 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ Công nghệ trùng hợp styren của Lummus/BP dể sản xuất EPS thường và EPS chịu lửa... ngoài không khí Vì vậy để tăng khả năng bền nhiệt của polystyren thường tiến hành đồng trùng hợp styren với monomer chứa nhân thơm: β -vynylnapaphtalin, vynylcacbazol 3.1.6 Tính cách điện SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 26 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Polystyren có khả năng cách điện rất cao, có thể nói PS là loại vật liệu cách điện hoàn hảo... tương Hỗn hợp phản ứng: + Stiren 30%-60% so với nước + Chất khởi đầu pesunphat kali + Môi trường phân tán : nước + Chất nhũ hóa + Muối đệm ổn định pH SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 19 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi  Phương pháp tổng hợp Phương pháp tổng hợp liên tục và gián đoạn nhưng phổ biến là gián đoạn Chất nhũ hóa là muối của axit béo:... và năng lượng gồm: nhiên liệu, nước, hơi nước bão hòa, không khí nén, điện SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 29 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Tiêu hao cho mỗi đơn vị tính theo khối lượng hoặc thể tích trên một sản phẩm Điều này ảnh hưởng đến các yếu tố sau: • Giá cả nguyên liệu vào • Chi phí vận hành • Giá cả sản phẩm  Yêu cầu kết cấu: Tính năng. . .Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Khử hidro của etyl benzen Phương pháp này sử dụng chủ yếu trong sản xuất styren vì nó mang lại hiệu quả CH2 CH3 CH CH2 H2 Phương pháp này tỏa nhiệt nên thường tiến hành ở nhiệt độ cao (t oC: 500-650) và áp suất riêng phần của etyl benzen thấp Do vậy để giảm áp suất riêng phần trong quá... PS phụ thuộc vào điều kiện trùng hợp và loại dung môi Qua thí nghiệm thấy benzen, xiclohexan, toluen trùng hợp tốt hơn các dung môi khác SVTH: Nguyễn Thị Bích Liên Trang 17 Đồ án: Sản xuất nhựa PS huyền phù với năng suất 10.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Điều chế polymer trong dung dịch thuận lợi để làm sơn, còn với mục đích khác thì thêm chất lắng để kết tủa polymer 2.2.1.3 Trùng hợp huyền phù