Đồ án Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấnnăm.

Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… .3 Lựa chọn phương pháp sản xuất…………………………………………………… 33 5.2 Cân vật chất…………………………………………………………………….33 5.2.1 Tính cân vật chất cho polystyren sản phẩm…………………………….33 5.2.2 Cân vật chất cho đoạn sấy…………………………………………………….38 5.2.3 Cân vật chất cho mẻ sản xuất…………………………………………….40 5.2.4 Cân vật chất cho ngày sản xuất………………………………………… 41 5.2.5 Cân vật chất cho năm sản xuất……………………………………………41 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi LỜI MỞ ĐẦU Từ xưa đến nay, người biết dùng vật liệu thiên nhiên để phục vụ cho nhu cầu đời sống Xã hội ngày tiến người tìm nhiều loại vật liệu hữu hiệu để thay cho vật liệu truyền thống Từ nửa sau kỉ XX, ngành công nghiệp hóa học có vị trí quan trọng sống người, sản phẩm xâm nhập hầu hết vào lĩnh vực sống khoa học- kỹ thuật khác nhờ tính ưu việt mà loại vật liệu khác so sánh như: độ bền học, độ đàn hồi, khả cách âm, cách nhiệt độ, cách điện, giá thành rẻ, nhẹ dễ gia công 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 Polystyen thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo Do có tính đặc biệt polystyren ngày sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật Polystyren sản xuất cách trùng hợp styren Việc sản xuất có tiến hành nhiều SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi phương pháp khác như: trùng hợp khối, trùng hợp dung dịch, trùng hợp huyền phù, trùng hợp nhũ tương Hiện nay, polystyren sản xuất chủ yếu hai phương pháp là: trùng hợp nhũ tương trùng hợp huyền phù Hai phương pháp có tính dẫn nhiệt tốt, tính cách điện cao, độ đa phân tán nhỏ, khối lượng phân tử cao Để hiểu rõ công nghệ dây chuyền sản xuất nhựa polystyren Sau đây, em xin trình bày chi tiết thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa polystyren nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm 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 Theo cấu trúc thông thường PS chia làm loại sau: • PS tinh thể (GPPS) • PS chịu va đập (HIPS) SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi • 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 điện tốt, lý mà chúng sử dụng vật liệu cách điện 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 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 Ứng dụng • Lắp kính • Chiếu sáng • Vật trang trí nhà 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm Có công thức phân tử: GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Độ co thể 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 Cl C 6H Br - C H - C H H C l b Phản ứng oxy hóa Giống etylen, styren làm màu KMnO bị oxy 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 + H Ni to ,3 a tm C 6H - C H - CH d Phản ứng trùng hợp đồng trùng hợp C H=C H C 6H SVTH: Mang Ngọc Máy x t,to -C H -C H 2-C H -C H -C H -C H 2- C 6H C 6H Trang C 6H C H -C H C 6H n Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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, oxy 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 • Điều chế styren từ benzen etylen • Đề hydro hóa trực tiếp từ etylbenzen 1.3.2.1 Điều chế styren từ cloete benzen Trước tiên phản ứng tạo thành clorua SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 90 oC 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 CH3 CHCl 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 Cl CH OH CH3 HOH CH CH3 Na2CO3 + Khử nước fenylmetylcacbinol thêm chất tách nước mang tính axit SVTH: Mang Ngọc Máy Trang Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 Khử hydro etyl benzen Phương pháp sử dụng chủ yếu sản xuất styren mang lại hiệu CH2 CH3 CH H2 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 10 CH2 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi * * 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 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 26 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 27 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 + 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 28 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 29 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Đầu tiên cho nước xà phòng dầu ve vào thiết bị phản ứng tiến hành khuấy trộn Sau cho styren chất khởi đầu đưa vào lò phản ứng (1), trì vận tốc cánh khuấy khoảng 120-160 vòng/phút Đun nóng hỗn hợp lên 65-70 0C, lúc chất khởi đầu bắt đầu phân ly tạo gốc tự do, phản ứng tỏa nhiệt nên nhiệt độ hỗn hợp tự tăng lên 85900C Giữ nhiệt độ hàm lượng monome dư hỗn hợp phản ứng nhỏ 1% Không nên tăng nhiệt lên hạt polystyren vừa tạo chảy mềm dính lại với Sau tiến hành phá nhũ tương thùng chứa (2) đem lắng, lọc, ly tâm (3) để tách polyme hạt bé dung dịch chất nhũ hóa, chất khởi đầu dư… Monome tự tách cách sục nước nhiệt vào hỗn hợp polystyren-nước thực trình lôi nước (4) Việc phá nhũ tương thực nhiều cách khác nhau: Dùng nhiệt để phá hệ nhũ tương Dùng học: khuấy mạnh với vận tốc khuấy 3000-6000 vòng/phút Dùng điện trường Dùng chất điện ly: muối ăn, NH4Cl, ZnCl2, CH3COOH,… Nhựa tạo tạo đem qua (5) để sàng lọc, tách hạt theo kích thước khác nhau, đem phối trộn với phụ gia theo tỷ lệ định (6) sau đem đóng gói sản phẩm CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 5.1 Lựa chọn phương pháp sản xuất SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 30 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Để sản xuất nhựa polystyren tiến hành theo bốn phương pháp khác Ở đồ án chọn phương pháp nhũ tương với đơn phối liệu sau: + Năng suất : 12000 tấn/năm + Hiệu suất: 75% + Độ ẩm trước sấy: 21% + Độ ẩm sau sấy: 0.3% + Styren 99,8%: 100 phần trọng lượng + Nước: 250 phần trọng lượng + Xà phòng dầu ve (chất nhũ hóa): phần trọng lượng + Pesunphat kali (chất khởi đầu): 0,25 phần trọng lượng + Chất đệm: 0,05 phần trọng lượng 5.2 Cân vật chất Sơ đồ biểu diễn giai đoạn toàn trình sản xuất sau: Nguyên liệu Trùng hợp Kết tụ Rửa, sấy Đóng bao Sự tổn hao qua giai đoạn: - Chuẩn bị monomer: 0.35% - Nguyên liệu khác: 0.35% - Tổng hợp: 0.25% - Xử lý: 0.15% - Sấy, sàng, đóng bao: 0.5% 5.2.1 Tính Cân vật chất cho polystyren sản phẩm Độ ẩm polystyren sau sấy 0,3% nên khối lượng polystyen sản phẩm: 1000 × 99,7 100 SVTH: Mang Ngọc Máy = 997 kg Trang 31 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm Lượng polystyren hao hụt sau sấy: GVHD: Mai Thị Phương Chi 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 – 997 = 5,01 kg - Do tổn hao giai đoạn xử lý 0,15% nên khối lượng polystyren trước xử lý: 1002,01× 100 99,85 = 1003,52 kg Lượng polystyren hao hụt xử lý: 1003,52 – 1002,01 = 1,51 kg - Do tổn hao giai đoạn tổng hợp 0,25% nên khối lượng polystyren trước tổng hợp: 1003,52 × 100 99,75 = 1006,04 kg Lượng polystyren hao hụt giai đoạn xử lý: 1006,04 – 1003,52 = 2,52 kg - Do tổn hao giai đoạn nguyên liệu khác 0,35% nên khối lượng polystyren trước giai đoạn nguyên liệu khác: 1006,04 × 100 99,65 = 1009,57 kg Lượng polystyren hao hụt nguyên liệu khác: 1009,57 – 1006,04 = 3,53 kg - Do tổn hao giai đoạn chuẩn bị monomer 0,35% nên khối lượng polystyren trước chuẩn bị monomer: 1009,5 × 100 99,65 = 1013,12 kg Lượng polystyren hao hụt chuẩn bị monomer: 1013,12 – 1009,57 = 3,55 kg Vậy tổng hợp polystyren hao hụt là: + 5,01 + 1,51 + 2,52 + 3,53 + 3,55 = 19,12 kg SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 32 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Như để thu nhựa có độ ẩm sau sấy 0,3% lượng polystyren cần tạo từ trình trùng hợp là: 1013,12 kg 5.2.1.1 Tính toán thành phần nguyên liệu  Tính toán lượng styren 99,8% Vì hiệu suất phản ứng đạt 75% nhựa polystyren tổng hợp từ Styren chất khởi đầu, chất nhũ hóa, chất đệm nên ta có: 1013,12 × 100 75 = 1350,83 kg Lượng styren tham gia phản ứng: 75 × 1350,83 100 = 1013,12 kg Thực tế dùng styren 99,8% nên cần nạp: 100 × 1350,83 99,8 = 1353,54 kg Vì tổn hao giai đoạn chuẩn bị monomer 0,35% đó,lượng styrene 99,8% cần chuẩn bị là: 1353,54 × 100 99,65 = 1358,29 kg • Thành phần nguyên liệu khác cần dùng theo đơn phối liệu: - Chất nhũ hóa: 1350,83 × 100 = 40,53 kg - Chất khởi đầu: 1350,83 × 0,25 100 SVTH: Mang Ngọc Máy = 3,38 kg Trang 33 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi - Chất đệm: 1350,83 × 0,05 100 = 0,675 kg Vì giai đoạn sử dụng nguyên liệu khác tổn hao 0,35 % nên lượng nguyên liệu khác cần chuẩn bị là: - Chất nhũ hóa: 40,53 × 100 99,65 = 40,67 kg - Chất khởi đầu: 3,38 × 100 99,65 = 3,39 kg - Chất đệm: 0,675 × 100 99,65 = 0,677 kg  Tính toán lượng nước: Lượng nước theo đơn phối liệu: 1350,83 × 250 100 = 3377,075 kg Do tổn hao chuẩn bị nguyên liệu nên lượng nước cần đưa vào trình là: 3377,075 × 100 99,65 = 3388,94 kg Bảng cân vật chất cho trình chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu Styren SVTH: Mang Ngọc Máy Lượng vào (kg) 1358,29 Trang 34 Lượng (kg) 1353,54 Tổn hao (kg) 4,75 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm Nước Chất nhũ hóa: xà phòng dầu ve Chất khởi đầu: pesunphat kali Chất đệm Tổng 3388,94 40,67 3,39 0,677 4791,967 GVHD: Mai Thị Phương Chi 3377,075 40,53 3,38 0,675 4775,2 11,865 0,14 0,01 0,002 16,767 5.2.1.2.Tính lượng styren cần dùng: Với hiệu suất chuyển hóa 75% lượng styren ban đầu là: 1013,12 × 100 75 = 1350,83 kg Lượng styren không phản ứng là: 1350,83 – 1013,12 = 337,71 kg Độ nguyên chất styren 99,8% lượng styren cần dùng là: 1350,83 × 100 99,8 = 1353,54 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,35%, đó: Lượng styrene thực tế dùng là: 1353,54 ×100 99,65 = 1358,29 kg Lượng styren hao hụt trình chuẩn bị monomer là: 1358,29 – 1353,54 = 4,75 kg 5.2.1.3 Tính lượng nước Lượng chất nước dùng cho đơn phối liệu 1358,29 × 250 100 = 3395,73 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,35%, lượng chất nước cần dùng: SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 35 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 3395,73 × 100 99,65 = 3407,66 kg Tổn hao nước là: 3407,66 – 3395,73 = 11,93 kg 5.2.1.4 Tính lượng chất khởi đầu Lượng chất khởi đầu dùng cho đơn phối liệu 1358,29 × 0,25 100 = 3,4 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,35%, lượng chất khởi đầu cần dùng: 3,4 × 100 99,65 = 3,41 kg Tổn hao chất khởi đầu là: 3,41 – 3,4 =0,01 kg 5.2.1.5 Tính lượng chất nhũ hóa Lượng chất nhũ hóa dùng cho đơn phối liệu 1358,29 × 100 = 40,75 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,35%, lượng chất nhũ hóa cần dùng: 40,75 × 100 99,65 = 40,89 kg Tổn hao chất nhũ hóa là: 40,89 – 40,75 = 0,14 kg 5.2.1.6 Tính lượng chất đệm Lượng chất đệm dùng cho đơn phối liệu 1358,29 × 0,05 100 = 0,68 kg Hao hụt trình chuẩn bị monomer 0,35%, lượng chất đệm cần dùng: 0,68 × 100 99,65 = 0,6824 kg SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 36 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm Tổn hao chất đệm là: GVHD: Mai Thị Phương Chi 0,6824 – 0,68 = 0,0024 kg Bảng cân vật chất cho sản phẩm: Nguyên liệu Styren Nước Chất nhũ hóa: xà phòng dầu ve Chất khởi đầu: pesunphat kali Chất đệm Tổng Lượng vào (kg) 1358,29 3407,66 40,89 3,41 0,6824 4810,9324 Lượng (kg) 1353,54 3395,73 40,75 3,4 0,68 4794,1 Tổn hao (kg) 4,75 11,93 0,14 0,01 0,0024 16,8324 5.2.2 Cân vật chất cho công đoạn sấy 5.2.2.1 Độ ẩm trước sấy Độ ẩm polystyrene trước sấy sau xử lý 21%, khối lượng polystyren có độ ẩm sau xử lý là: 1003,52 × 100 79 = 1270,28 kg Do tổn hao công đoạn xử lý 0,15% khối lượng polystyren ra: 1270,28 × 100 99,85 = 1272,2 kg Tổn hao giai đoạn xử lý 0,15% là: 1272,2 – 1270,28 = 1,92 kg Hỗn hợp nước tách trước tổn hao: 3395,73 – 1270,28 = 2125,45 kg Do tổn hao 0,15%, lượng hỗn hợp nước ra: 99,85 × 2125,45 100 = 2122,26 kg 5.2.2.2 Độ ẩm sau sấy Độ ẩm polystyren sau sấy 0,3%, khối lượng polystyren có độ ẩm 0,3% sau sấy là: 1002,01 × 100 99,7 = 1005,03 kg SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 37 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Do tổn hao công đoạn sấy 0,5%, khối lượng polystyren trước sấy: 1005,03 × 100 99,5 = 1010,08 kg Lượng polystyren tổn hao công đoạn này: 1010,08 – 1005,03 = 5,05 kg Suy ra, lượng nước tách công đoạn sấy: 1270,28 –1010,08 = 260,2 kg Do tổn hao 0,5%, lượng nước tách là: 99,5 × 260,2 100 = 259 kg Bảng cân vật chất cho công đoạn sấy: Cấu tử Polystyren (độ ẩm trước 21%) Polystyren (độ ẩm sau 0,3%) Nước tách Tổng Lượng vào (kg) Lượng (kg) Tổn hao (kg) 1005,03 5,05 259 1264,03 5,05 1270,28 1270,28 5.2.3 Cân vật chất cho mẻ sản xuất Thời gian làm việc: + Nghỉ chủ nhật + Nghỉ lễ tết + Nghỉ bảo dưỡng : 52 ngày :8 ngày : 15 ngày Vậy số ngày làm việc năm : 365 – 75 = 290 ngày Một ngày làm việc ca nên suất làm việc ca là: 12000 290 × = 13,793 tấn/ca Vậy mẻ keo ta sản xuất 13,793 nên ta có bảng sau: SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 38 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Bảng cân vật chất cho mẻ sản xuất Nguyên liệu Styren Nước Chất nhũ hóa: xà phòng dầu ve Chất khởi đầu: pesunphat kali Chất đệm Tổng Lượng vào (kg) 18734,89 47001,854 564 47,034 0,941 66348,719 Lượng (kg) 18669,38 46837,3 562,06 46,896 0,938 66116,574 Tổn hao (kg) 65,51 164,554 1,94 0,138 0,033 232,145 5.2.4 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 Chất nhũ hóa: xà phòng dầu ve Chất khởi đầu: pesunphat kali Chất đệm Tổng Lượng vào (kg) 56204,67 141005,562 1692 141,102 2,823 199046,157 Lượng (kg) 56008,14 140511,9 1686,18 140,688 2,814 198346,908 Tổn hao (kg) 196,53 493,662 5,82 0,414 0,009 699,249 5.2.5 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 Chất nhũ hóa: xà phòng dầu ve Chất khởi đầu: pesunphat kali Chất đệm Tổng SVTH: Mang Ngọc Máy Lượng vào (kg) 16299354,3 40891612,98 490680 40919,58 818,67 57723385,53 Trang 39 Lượng (kg) 16242360,6 40748451 488992,2 40799,52 816,06 57520603,32 Tổn hao (kg) 56993,7 143161,98 1687,8 120,06 2,61 202782,21 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi KẾT LUẬN Cũng nước giới, nhu cầu styren polystyren Việt Nam ngày cao Hàng năm phải nhập số lượng tương đối lớn từ nước ngoài, phí lượng ngoại tệ đáng kể Việt sản xuất styren polystyren với công nghệ phù hợp điều kiện Việt Nam đảm bảo chất lượng yêu cầu tính cấp bách SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 40 [...]... 13 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi 2.1.4 Giai đoạn chuyển mạch Xảy ra do gốc đang phát triển tác dụng với các chất chứa các liên kết có khả năng bị phá vỡ và tạo gốc tự do mới Có 3 loại phản ứng chuyển mạch: 2.1.4.1 Chuyển mạch lên monomer 2.1.4.2 Chuyển mạch lên dung môi SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 14 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất. .. chất sản phẩm nhựa PS khi có pha trộn một tỷ lệ tái sinh nhất định: duy trì độ bóng, độ trong, độ dai, tươi và bền màu CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 4.1 Lập luận chọn quy trình công nghệ sản xuất SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 28 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Việc lựa chọn quy trình dây chuyền công nghệ sản xuất quyết định đến năng suất, ... Tính năng cơ giới của 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 SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 29 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương. .. 5.1 Lựa chọn phương pháp sản xuất SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 30 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Để sản xuất nhựa polystyren có thể tiến hành theo bốn phương pháp khác nhau Ở đồ án này chọn phương pháp nhũ tương với đơn phối liệu như sau: + Năng suất : 12000 tấn/năm + Hiệu suất: 75% + Độ ẩm trước khi sấy: 21% + Độ ẩm sau khi sấy: 0.3% + Styren 99,8%:... Trang 17 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi  Đặc điểm: Dễ điều chỉnh nhiệt độ Khoảng nhiệt độ trùng hợp, cho polymer có khối lượng phân tử phân bố đồng đều Dễ điều khiển hàm lượng monomer dư bằng hệ xúc tác và nhiệt độ thấp Cho sản phẩm chịu được nhiệt độ cao 2.2.1.4 Trùng hợp nhũ tương Thành phần nhũ tương gồm có: monomer, nước, chất nhũ hóa, chất... vì thế polystyren nhanh bị lão hóa trong không khí khi có ánh sáng trực SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 23 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi tiếp.Vòng benzen có thể tham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hóa Dùng để sản xuất nhựa trao đổi ion như cationit axit mạnh Polystyren không phân cực do đó bền với các hóa chất phân cực và phân cực mạnh Khối lượng riêng... Trang 32 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Như vậy để thu được 1 tấn nhựa có độ ẩm sau khi sấy 0,3% lượng polystyren cần tạo ra từ quá trình trùng hợp là: 1013,12 kg 5.2.1.1 Tính toán các thành phần nguyên liệu  Tính toán lượng styren 99,8% Vì hiệu suất phản ứng đạt 75% và nhựa polystyren được tổng hợp từ Styren và chất khởi đầu, chất nhũ hóa,... sản xuất đều có khả năng tái chế được 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp nhựa Khi trùng hợp styren trong nhũ tương 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 nhũ tương Do monomer chuyển vào các phân tử polymer nồng độ monomer giảm nên tốc độ trùng hợp giảm SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 21 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương. .. được với hiệu suất cao Nếu còn lại nhiều monomer thì nhiệt độ chảy mềm của PS sẽ giảm xuống, vật phẩm trở nên đục do monomer chuyển lên bề mặt và bốc hơi từ từ đôi khi làm vàng sản phẩm Để thu được polymer có trọng lượng phân tử trung bình cao tương đối và chứa monomer còn lại ít nhất ta dùng chế độ trùng hợp hai giai đoạn: SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 16 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000. .. ngoài ra nó còn bền với kiềm, axit không có tính oxy hóa cũng như dầu khoáng và ancol nên được coi là vật liệu cách điện lý tưởng Polystyren cách điện tốt với cả điện thế có tần số cao nên có thể dùng để bọc những đường dây dẫn điện cao thế hoặc dùng làm cáp ngầm SVTH: Mang Ngọc Máy Trang 26 Đồ án: Sản xuất nhựa PS nhũ tương với năng suất 12.000 tấn/năm GVHD: Mai Thị Phương Chi Làm các sản phẩm khác dùng