Đồ án thiết kế phân xưởng sản xuất PVC công suất 40.000 tấn/năm

Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Đào Quốc Tuỳ tận tình giúp đỡ hớng dẫn em để đến em hoàn thành đồ án Đồng thời em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô giáo môn Hữu - Hoá dầu nhiệt tình giúp đỡ em thời gian làm đồ án Sinh viên Bùi Văn Chiến Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Mở đầu Trong thập niên 1930 ữ 1940 bắt đầu phát triển nhiều loại nhựa dẻo quan trọng có nhựa polyvinyl clorua (PVC) Sau Chiến tranh giới thứ hai polyme tổng hợp làm cách mạng lĩnh vực vật liệu Những polyme có giá thành tơng đối rẻ, tính chất điều chỉnh giới hạn rộng nhiều mục đích sử dụng u việt loại vật liệu cổ truyền PVC polyme tổng hợp từ vinyl clorua monome (VCM) theo phản ứng trùng hợp Số mắt xích phân tử PVC khoảng 700 ữ 1500 monome Các monome liên kết tạo thành mạch Những mạch mềm dẻo Ngày nay, PVC đợc sử dụng rộng rãi có nhiều công dụng PVC đợc sử dụng làm màng, chất dẻo, chất dẻo đúc áp lực, keo dán, sơnTuy nhiên PVC có số điểm hạn chế nh bền nhiệt, sử dụng tốt phạm vi nhiệt độ khoảng 60ữ700C, khả hoà tan dung môi kém, gia công có khí HCl thoát gây ăn mòn thiết bị ô nhiễm môi trờng Trớc nh cầu PVC giới Việt Nam tăng mạnh việc nghiên cứu để có ứng dụng công nghệ ngành sản xuất PVC có ý nghĩa quan trọng Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xởng sản xuất PVC công suất 40.000 tấn/năm góp phần cho em hiểu rõ ngành sản xuất Đồ án đa khái niệm polyme nói chung PVC nói riêng Giới thiệu số trình sản xuất khác lựa chọn trình sản xuất phù hợp với điều kiện Việt Nam đồng thời đa số thông tin cập nhật số tiến công nghệ lĩnh vực sản xuất Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Phần I: Tổng quan Chơng I: Giới thiệu chung I/ Quá trình phát triển nhựa PVC Nền công nghiệp chất dẻo đợc sử dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân kể lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, đại dơng trong đồ dùng sinh hoạt hàng ngày Trong loại chất dẻo PVC thuộc loại phổ biến đợc sử dụng nhiều Tổng sản lợng PVC đứng đàu loại chất dẻo Nhựa PVC có nhiều tính chất u việt có thẻ đáp ứng dợc yêu vầu ngày cao khoa học kỹ thuật đời sống Nguồn nguyên liệu để sản xuất chất dẻo tơng đối dồi nh dầu mỏ, than đá khí thiên nhiên Mặt khác chất dẻo gia công dễ dàng nhanh chóng so với kim loại, dẫn đến máy móc thiết bị đơn giản tiết kiệm PVC hợp chất cao phân tử đợc sản xuất phơng pháp trùng hợp vinylclorua (VC) Năm 1835 lần Reguanlt điều chế đợc PVC phơng pháp xử lý diclo etylen với dung dịch kali hydroxit Năm 1872 Baun lần trùng hợp đợc VC băng phơng pháp ống nghiệm kín dới tác dụng ánh sáng Thí nghiệm tiếp tục đợc Ostremislenky nghiên cứu công bố đầy đủ vào năm 1912 Tuy nhiên polyme cha đợc đa vào sản xuất công nghiệp, clo khó gia công thành sản phẩm W.L Semon phát đun nóng PVC với trily photphat 150 0C thu đợc khối đồng chất giống cao su nhiệt độ thờng sau đợc gọi PVC hoá dẻo Lúc PVC trở thành chất dẻo đợc quan tâm hàng đầu lĩnh vực công nghiệp Vào năm trớc sau chiến tranh giới thứ II, PVC hoá dẻo đợc sử dụng rộng rãi vào năm thập kỷ 60, PVC cứng (PVC không trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu đợc nghien cứu sử dụng Đức, Anh, Mỹ vào năm PVC đợc nghiên cứu chủ yếu cấu trúc phân tử mà cấu trúc ngoại vi phân tử đợc tạo trình trùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội hợp nh kích thớc hạt, hình dáng độ xốp, phân bố kích thớc Do yếu tố ảnh hởng đến đặc tính gia công, chế tạo polyme Quá trình nghiên cứu ảnh hởng mở rộng lĩnh vực sử dụng PVC Đầu năm 1970 PVC đợc sản xuất với lợng lớn nhiều nớc cúng thời điểm PVC cạnh tranh với polyme etylen (PE) để giành vị trí hàng đầu vật liệu chất dẻo giới Từ năm 1986 mức tiêu thụ PVC giới tăng hàng năm 4% đặc biệt khu vực Đông Nam mức tăng 7% tiếp tục phát triển thời gian tới [1] Bảng 1: Số liệu mức tăng trởng sản lợng PVC toàn giới (Tổng sản lợng giới , đv: Triệu tấn) Năm Triệu 1965 1970 1975 1980 1985 1990 3,0 6,0 8,1 12,0 15 20,7 (Theo Manufacture and processing of PVC) 1995 23,5 1997 > 25 Sở dĩ PVC có mức tăng trởng lớn nh có nhiều u điểm nh: ổn định hoá học, dễ gia công, tạo nhiều sản phẩm thông dụng nguồn nguyên liệu tơng đối dồi Tuy nhiên bên cạnh tính u việt, PVC có nhợc điểm nh: chịu nhiệt (< 800C), độ hoà tan dung môi gia công có khí HCl thoát Mức tiêu thụ phân phối nhựa PVC theo khu vực địa lý không giống nhau, để minh hoạ điều ta có bảng thống kê sau: Bảng 2: Phân phối PVC theo khu vực địa lý (năm 1997) Khu vực % Bắc Mỹ 33 Nhật Bản 18 Châu Âu 32,6 Nam Mỹ 2,2 Các nơi khác 14,2 (Theo chemical abstracts 1999) Trên giới 2/3 sản lợng PVC dùng dới dạng sản phẩm cứng (không có chất hoá dẻo) nh: ống dẫn nớc, lợp, bàn ghế, khung cửa sổ lại PVC Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội hoá dẻo đợc gia công thành sản phẩm mềm nh: màng mỏng, bao bì, giầy dép, vải giả da, vỏ bọc, giây cáp điện phân phối theo lĩnh vực sử dụng đợc trình bày bảng sau Bảng 3: Lĩnh vực % Xây dựng 50,1 Nội thất 10,.4 Điện 7,3 Bao bì 6,7 Giải trí 5,9 Giao thông 5,3 May mặc 4,7 Các lĩnh vực khác 9,6 (Theo nguồn: encfclo pedia of PVC) Để tổng hợp PVC nguyên liệu chủ yếu từ dầu mỏ sản phẩm PVC chịu tác động biến đổi thị trờng dầu mỏ Bảng 4: Giá PVC thị trờng giới Năm PVC bột (vsd/ tấn) 1995 1200 1997 750 1999 530 II/ Sự phát triển công nghiệp PVC Việt Nam Nếu công nghiệp hoá chất đóng vai trò tiên phong công đổi phát triển, lĩnh vực công nghiệp hoá chất gắn liền với phát triển đất nớc Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì sản xuất đợc PVC, với suất khiêm tốn 150 tấn/năm Tuy nhiên, không kinh tế, sản lợng nhỏ nen trình sản xuất sớm dừng lại, đặc biệt bớc vào chiến trqnh phá hoại Mỹ Trong thời gian gần đây, công nghiệp gia công chất dẻo lại phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng trởng bình quân 28%/năm Để minh hoạ điều ta có bảng mc tiêu thụ chất dẻo thập kỷ 90 Bảng 5: Chỉ số tiêu thụ chất dẻo Việt Nam Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Năm Lợng tiêu thụ kg/ngời Trờng ĐHBK Hà Nội 1990 0,5 (Theo: Công nghiệp hoá chất) 1996 5,7 Nguyên liệu dùng qúa trình gia công phải nhập khẩu, PVC nhập dới hai dạng: PVC bột (PVC resin) PVC hạt (PVC cômpund) có chứa sẵn chất hoá dẻo, chất ổn định, chất màucơ cấu nguyên liệu đ ợc trình bày bảng sau Bảng 6: Dạng sản phẩm PVC bột PVC hạt Các bán sản phẩm PVC Chất hoá dẻo DOP Tấn 31000 68000 35000 10000 Lợng PVC nhập vào đáng kể, năm 1997 nhập 72000 theo kế hoạch dự kiến Tổng công ty nhựa Việt Nam, nhu cầu PVC chất hoá dẻo thời gian tới đợc mô tả bảng sau Bảng 7: Năm 2000 1005 2010 PVC (tấn) 100000 100000 400000 DOP (tấn) 28000 28000 67000 Nhu cầu PVC ngày nhiều, phải tính đến xây dựng ngành sản xuất PVC để tiết kiệm đợc chi phí đẻ đáp ứng nhu cầu thị trờng Cho đến có dự án sản xuất nguyên liệu PVC, chiếm số dự án sản xuất nguyên liệu 30 dự án ngành nhựa - Công ty Mitsui- Vina TPC- Vina tổng vốn đầu t 90 triệu VSD nguyên liệu VCM nhập trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm - Công ty Elfatoche Việt Nam Đồng Nai, vốn đầu t 3,55 triệu USD công suất 30000 tấn/năm - Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem thành phố Hồ Chí Minh có vốn đầu t 2,99 triệu USD Hai nhà máy có sản phẩm PVC hạt hoạt động, sản phẩm hai nhà máy đủ cung cấp cho thị trờng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội - Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu t 109,4 triệu USD từ nguyên liệu VCM trùng hợp thành PVC - Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu t 12 triệu USD sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm, từ nguyên liệu ngoại nhập - Dự án LG- Vina, vốn đầu t 12,5 triệu USD, sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm [8] Tuy nhiên, giá sản phẩm PVC nớc cao nhiều so với giá mặt chung giới Do đó, cở sản xuất sản phẩm PVC nớc phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất Nguyên nhân tình trạng hụt giá đồng tiền nớc cung cấp nguyên liệu chất dẻo Việt Nam Hơn nữa, nhà máy vào hoạt động, giá thành sản phẩm mang giá trị khấu hao ban đầu, nên giá thành cao mức bình thờng Do dự án trở thành thực thời gian tới giá thành sản phẩm sản lợng PVC nớc đáp ứng đủ cho thị trờng nớc giá thành hạ xuống dẫn đến nhập nguyện liệu nhựa PVC Khi nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi) Nghi Sơn (Thanh Hoá) vào hoạt động hội thuận lợi cho phát triển công nghiệp chất dẻo nói chung PVC nói riêng Bớc ngành PVC nh rõ ràng, cụ thể có quyền hy vọng vào tơng lai tốt đẹp Chơng II: Cấu trúc tính chất PVC I Cấu trúc PVC Công thức cấu tạo dạng tổng quát nhựa PVC: C Cl H H C C C C H H H H Đồ án tốt nghiệp n Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Nó tồn hai dạng cấu tạo đầu nối đuôi đầu nối đầu * Đầu nối đuôi: Cl H H Cl Cl H C C C C C C H H H H H H * Đầu nối đầu: Cl H H Cl Cl H C C C C C C H H H H H H Qua nghiên cứu tính chất hoá học PVC qua khảo sát quang học thấy cấu tạo chủ yếu theo lối kết hợp đầu lối đuôi, vào năm 1939 Marrel, Sample Raj làm thí nghiệm tách loại clo PVC cách đun nóng dung dịch PVC dioxan với bột kẽm khẳng định xác định cấu tạo CH CH2 Cl CH CH2 Zn CH Cl CH CH2 + ZnCl2 Nhóm Cycloprôpan tạo thành, chứng tỏ PVC có cấu tạo theo nối kết hợp đầu nối đuôi Do PVC có clo nên cấu trúc điều hoà Plyme thu đợc hỗn hợp ba loại - Syndiotaclie: CH2 Cl CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl - Izolactic: CH2 Đồ án tốt nghiệp CH Cl CH2 CH Cl CH2 CH Cl Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội - Atactic: CH2 Cl CH CH2 CH CH2 CH CH CH2 Cl Cl Vào năm 1956, Natto Carraclini kiểm tra vùng kết tinh thấy khoảng 5,1 A0 chứa cấu trúc Syndiotactic phổ NMR PVC theo quy ớc có khoảng 5,5% Syndiotactic phần lại lợng lớn tactic cấu trúc số mạch nhánh nh: H H Cl H H Cl H C C C C C C C H H H H H H C H H C H H C Cl H C Cl Cấu tạo dạng nhánh từ 50- 100 mắt xích sở có nhánh Năm 1940 Fuller nghiên cứu tia x thấy PVC thơng mại thờng chất vô định hình có lợng nhỏ kết tinh [1] II Tính chất Tính chất vật lý PVC polyme vô định hình dạng bột trắng hay vàng nhạt, có trọng lợng riêng 1,4ữ1,45 Chỉ số khúc xạ 1,544 PVC môtlj lôại nhựa dẻo chịu nhiệt khoảng 80ữ1602 Trọng lợng phân tử không đồng đều, độ trùng hợp từ 100ữ2000 Để có vật liệu bền co giãn 70% phần polyme phải có độ trùng hợp từ 1000 trở lên PVC não hoá nhanh, dẫn đến giảm tính co giãn tính chất học Tính chất điện sản phẩm PVC phụ thuộc vào trình hình thành: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội - Hằng số điện môi 60 Hz 30 0C 3,54 - Hằng số điện môi 1000 Hz 30 0C 3,41 - Hệ số công suất thời điểm là3,51% 2,51% - Cờng độ điện môi: 1080 V/ml - Điện trở suất 1015 Từ số liệu cho ta thấy tính chất cách điện PVC tốt, nhiên phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ áp suất [1] Tính chất hoá học: PVC có tính ổn định hoá học tốt nhiệt độ thờng Còn nhiệt độ tăng PVC có tính chất hoạt động hoá học trình biến đổi hoá học có nguyên tử clo tham gia phản ứng kéo theo nguyên tử Hidro bên cạnh Cacbon Phản ứng đợc ý PVC clo hoá cuối Quá trình thực môi trờng hữu nh CCl4 nhiệt độ vừa phải dới tác dụng chiếu xạ tử ngoại Phản ứng thực huyền phù dạng nớc với cộng hợp tác nhân gây trơng nh clorofom, cacbon têtracloxit xúc tác tia tử ngoại PVC có tính hoạt động hoá học lớn: trình biến đổi hoá học có nguyên tử clo tham gia phản ứng thờng kéo theo nguyên tử Hidro Cacbon bên cạnh Các loại phản ứng gồm: a Phản ứng phân huỷ: Khi đốt nóng PVC có toả HCl xuất hoá trị tự Chính nhờ có hoá trị tự nên mạch xuất nối đôi (1) phản CH2ứngCH (1), sẽCH có 2liênCH kết nối mạchCH cao phân CH tử CH phảnCH ứng (2)+ HCl có - HCl oxy tạoClthành sốClnhóm có chứa oxy phản Cl ứng (3) Cl CH2 CH CH2 CH Cl Cl CH2 CH CH CH2 ĐồCH án 2tốt nghiệp CH Cl Cl CH2 CH - HCl CH2 CH CH CH CH2 CH CH2 CH (2) Cl + O2 CH sản +xuất CH kếCH HClPVC (3) phân xởng 10 CH2 Thiết - HCl O Cl Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội + Vị tí trục rôto cấu tạo ổ đỡ + Công dụng kỹ thuật Thông thờng độ nhớt pha lỏng có ảnh hởng nhiều đén trình làm việc máy li tâm Với điều kiện khác độ nhớt pha lỏng tăng suất máy li tâm giảm xuống Do số trờng hợp (khi cho phép) để làm độ nhớt pha lỏng, ngời ta đun nóng sơ bọ huyền phù, độ bền huyền phù giảm xuống, công suất máy tăng lên II Chọn máy ly tâm Yêu cầu độ ẩm bã sau ly tâm đạt từ 16 25% (ta chọn độ ẩm w = 16%) Kích thớc pha rắn huyền phù d = 100 150àm (đây loại huyền phù thô) Với đặc điểm yêu cầu ta chọn thiết bị để phân riêng là: thiết bị lọc li tâm làm việc gián đoạn nằm ngang cạo bã vít tải Có u điểm: - Năng suất cao - Dùng để phân riêng hệ huyền phù có đờng kính hạt bé nồng độ cao tiện lợi - Có th dùng để phân loại hạt rắn theo kích thớc theo khối lợng riêng Nhợc điểm - Tiêu hao lợng lớn - Bã bị nghiền nhỏ - Nớc lọc hay bị vẩn đục hạt nhỏ Chọn loại máy A-1800-3 Đờng kính trong: 1800mm Dung tích: 720 Yếu tố phân ly lớn 520 Công suất động điện 55 Kw Đồ án tốt nghiệp 84 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng IV: Chọn thiết bị sấy I Giới thiệu thiết bị sấy thùng quay Lò đốt Con lăn chặn Phễu nạp liệu Hộp tháo sản phẩm Thùng sấy ống dẫn khói Vành đai Băng tải Con lăn đỡ 10 Bánh vòng Trong công nghiệp hoá chất thờng dùng loại thùng quay lò quay để thực trình nh nung, sấy trộn, sàng vật liệu loại thiết bị thờng có khối lợng lớn, kích thớc lớn làm việc nhiệt độ cao (nh nung sấy) Do chúng có khối lợng lớn kích thớc lớn nên dùng trục để truyền động đợc Đối với lò quay dài 30 40m, nặng hàng trăm dùng trục để truyền động trục phải có đờng kính từ m Vì vậy, để truyền động cho lò quay ngời ta thờng dùng bánh vòng vòng đai đỡ Đồ án tốt nghiệp 85 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Thùng đợc chế tạo với đờng kính từ 0,5 đến 5m có chiều dài từ đến 185m, độ nghiêng đặt thùng từ đến 0, tốc độ thùng quay từ 0,2 đến vòng/phút Thiết bị sấy thùng quya thiết bị sấy chuyên dùng để sấy vật liệu dạng hạt dạng bột nhão, cục Ưu điểm thiết bị trình sấy đặn mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt vật liệu tác nhân sấy, cờng độ làm việc tính theo lợng ẩm đạt đợc cao, thiết bị gọn Tuy nhiên, vật liệu bị đảo trộn mạnh nên dễ gây gãy, tạo bụi Do đó, số trờng hợp làm giảm chất lợng sản phẩm Khi sấy vật liệu hạt cỡ nhỏ cần chọn tốc độ khí cho tnánh bay vật liệu theo khí thoát, thiết bị sấy thùng quay thờng không sử dụng tái tuần hoàn khí khí thoát có bụi yêu cầu phải có thiết bị lọc bụi khí khỏi thùng làm tăng trở lực hệ thống, tăng vốn đầu t chi phí vận hành Dựa vào đặc tính làm việc u điểm thiết bị sấy thùng quay đặc tính vật liệu đem sấy ta thấy thiết bị sấy thùng quay đáp ứng đợc Căn vào tính chất vật liệu chế đ sấy với yêu cầu chặt chẽ, tính chất sản xuất liên tục với số lợng lớn Để đảm bảo bột PVC thành phẩm có chất lợng cao chọn máy sấy thùng quay để sấy bột PVC hợp lý Quá trình sấy xuôi chiều, tác nhân sáy cho thiết bị tác nhân nóng qua thiết bị trao đổi nhiệt nhở calofier khí dùng tác nhân sấy kiểu thiết bị dễ chế tạo Nguồn nguyên liệu sẵn có, vận hành đơngiản, suất cao, dùng tác nhân sấy khí nóng từ buồng đốt dầu FO thiết bị phức tạp, nguồn nguyên liệu đắt mà khí khỏi buồng đốt có bụi phải thiết kế thiết bị lọc trớc đa vào thùng sấy phức tạp không kinh tế Nguyên lý làm việc máy sấy thùng quay: vật liệu sấy đợc đa vào thùng nhờ cấu tiếp liệu, đay vật liệu chiều với không khí nóng khỏi thùng sấy vào phận tách bụi môi trờng Vật liệu khô khỏi thùng sấy nhờ có cấu vận chuyển băng tải đa vào kho Đồ án tốt nghiệp 86 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Phần IV: An toàn lao động phân xởng I Mục đích Trong lao động sản xuất ngời vốn quý việc đảm bảo tính mạng sức khỏe cho ngời lao động phải đặt lên hàng đầu II Công tác đảm bảo an toàn lao động Công tác giáo dục t tởng Công tác bảo hộ lao động mang tính chất quần chúng công tác phần lớn phải công nhân lao động phải tự giác thực Phải thờng xuyên giáo dục để ngời thực nội quy nhà máy công tác bảo hộ lao động, đồng thời thờng xuyên kiểm tra thực quy định, an toàn thao tác, kịp thời giải cố xảy Trang bị phòng hộ lao động Phải đầy đủ trang thiết bị an toàn lao động nh quần áo, giầy, mũ, găng tay, trang, để ngăn ngừa xảy tai nạn lao động bệnh nghề nghiệp Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn - Thực nghiêm chỉnh chế độ bảo dỡng máy móc định kỳ - Trang thiết bị đầy đủ, công cụ sản xuất tiêu chuẩn kỹ thuật - Các dụng cụ thiết bị điện phải che chắn kỹ thuật, đảm bảo an toàn - Các hệ thống chuyển động phải đợc che chắn - Kiểm tra thờng xuyên vật liệu trớc đa vào sản xuất - Thờng xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu sản phẩm - Tuyệt đối tuân theo yêu cầu công nghệ - Sử dụng hóa chất dễ cháy nổ gây bỏng phải tuyệt đối cẩn thận Đồ án tốt nghiệp 87 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Công tác vệ sinh Cần làm tốt vệ sinh lao động để tránh bệnh nghề nghiệp a Hệ thống thông gió Trong trình vận hành máy móc có trình nhiệt, phát sinh nhiệt có khí độc hại phải có biện pháp thông gió cho công đoạn, thông gió tự nhiên cần bố trí hệ thống hút gió b Hệ thống chiếu sáng Cần đảm bảo yếu tố sáng tự nhiên nhân tạo để tạo điều kiện cho cong nhân làm việc đợc thoải mái suất cao xác Nhận xét Để nâng cao suất lao động đem lại hiệu kinh tế cho xã hội cần phải chăm lo đến sống sức khỏe nhu cầu ngời lao động Điều kiện làm việc thoải mái sức khỏe đảm bảo giúp cho ngời hăng hái lao động sản xuất Đồ án tốt nghiệp 88 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Phần V: Thiết kế xây dựng I Chọn địa điểm xây dựng Yêu cầu chung a Địa điểm phải phù hợp quy hoạch nhà máy để đảm bảo phát triển nhà máy tạo điều kiện sản xuất với phân xởng khác b Yêu cầu nơi cung cấp lợng để trình sản xuất đợc thuận tiện kinh tế c Gần nơi cung cấp nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm tránh đợc vận chuyển xa tạo điều kiện cho sản xuất đợc thuận lợi, giảm chi phí chuyên chở góp phần hạ giá thành sản phẩm để cạnh tranh d Việc thoát nớc đợc dễ dàng, không ảnh hởng đến nguồn nớc khu dân c xung quanh e Đảm bảo gần đờng giao thông để việc vận tải chuyên chở thuận tiện đảm bảo hoạt động phân xởng f Đảm bảo nguồn nhân lực sản xuất II Yêu cầu kỹ thuật xây dựng a Địa hình Khu đất phải có kích thứơc hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trớc mắt nh việc mở rộng nhà máy tơng lai Khu đất đợc lựa chọn phải đáp ứng nhu cầu sau: - Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt mùa ma - Khu đất phải tơng đối phảng để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt b Địa chất - Không đợc nằm vùng có mỏ khoáng sản địa chất không ổn định Đồ án tốt nghiệp 89 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội - Cờng độ khu đát xây dựng 1,5 - 2,5 kg/cm Nên việc xây dựng đất sét, sét pha cát, đất đá ong để giảm tối đa chi phí gia cố móng hạng mục công trình hạng mục công tình có tải trọng thân tải trọng động lớn Các yêu cầu môi trờng vệ sinh công nghiệp Khi địa điểm xây dựng nhà máy đợc chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết khu dân c đô thị khu công nghiệp Địa đỉêm xây dựng phải đảm bảo yêu cầu quy định bảo vệ môi trờng vệ sinh công nghiệp Khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp tuyệt đối không đợc xây dựng công tình công cộng công viên, phải trồng xanh để hạn chế tác hại khu công nghiệp gây nên Vị trí xây dựng nhà máy thờng cuối hớng gió chủ đạo III Nguyên tắc thiết kế tổng mặt nhà máy Vùng trớc nhà máy Nơi bố trí nhà hành quản lý, nhà phục vụ sinh hoạt, cổng vào gara ô tô, nhà gửi xe đạp Diện tích vùng chiếm từ đến 20% diện tích toàn nhà máy Vùng sản xuất Nơi bố trí nhà dây chuyền sản xuất nhà máy nh cá xởng sản xuất chính, phụ, sản xuất phụ trợ tuỳ theo đặc điểm sản xuất nhà máy quy mô diệntích nhà máy mà khu chiếm từ 22 đến 25% diện tích nhà máy Đây vùng quan trọng nhà máy nên bố trí cần lu ý đến số điểm nh: Khu đất đợc u tiên điều kiện địa hình, địa chất nh hớng Phải bố trí gần phía cổng trục giao thông nhà máy Đồ án tốt nghiệp 90 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Các công trình phụ Nơi đặt nhà công trình cung cấp điện, nớc xử lý nứơc thải công trình bảo quản kỹ thuật khác Tuỳ theo mức độ công nghệ yêu cầu vùng ngày có diện tích 14 đến 28% diện tích nhà máy Vùng kho tàng phục vụ giao thông Bố trí hệ thống kho tàng, bến bãi, cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga, nhà máyTuỳ theo đặc điẻm sản xuất quy mô vùng th ờng chiếm từ 23 đến 37% diện tích toàn nhà máy Khi bố trí cần ý cho thuận lợi cho việc lại, xuất, nhập nguyên liệu sản phẩm Đồng thời hệ thống kho tàng gắn liền với phận sản xuất Bảng: Các hạng mục công trình nhà máy TT Tên hạng mục công trình Số lợng Dài x rộng Diện tích Nhà hành 24 x 192 Nhà ăn 24 x 12 288 Nhà để xe đạp + xe máy 24 x 216 Phòng thờng trực 6x6 36 Phòng thí nghiệm + điều khiển trung tâm 18 x 162 Xởng khí 24 x 12 288 Khu chứa sản phẩm 36 x 18 648 Nhà sản xuất phụ trợ 24 x 12 288 Nhà sản xuất 42 x 24 1008 10 Khu vệ sinh thay quần áo 18 x 108 11 Khu chứa nguyên liệu 24 x 12 288 12 Nhà để xe ô tô tải trọng lớn 18 x 162 13 Trạm cung cấp nớc xử lý nớc thải 18 x 12 216 14 Trạm bơm 9x6 54 15 Trạm điện 9x6 54 16 Khu đất dự trữ 36 x 18 648 Đồ án tốt nghiệp 91 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 17 Trờng ĐHBK Hà Nội Trạm cứu hoả Tổng diện tích 12 x 108 4800 Diện tích tổng mặt nhà máy 4800 x = 19200 (m2) Hệ số xây dựng K xd = 4800 100% = 25% 19200 Hệ số sử dụng K sd = ( 4800 + 8500 ) 100% = 69% Đồ án tốt nghiệp 19200 92 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Kết luận Sau năm học tập trờng em cố gắng học tập trau dồi kiến thức Em đợc giao nhiệm vụ thiết kế phân xởng sản xuất PVC suất 40.000tấn/năm Vận dụng kiến thức đợc học hớng dẫn tận tình thầy ThS Đào Quốc Tuỳ em hoàn thành đợc nhiệm vụ chính: - Tổng quan trình sản xuất PVC - Tính toán cân vật chất cân nhiệt lợng - Tính toán thiết bị phản ứng D = 4,4 (m) ; H = 11 (m) - An toàn lao động - Thiết kế xây dựng: Tổng diện tích 19200m2 Mặc dù em cố gắng nhiều song thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi sai sót định Em mong đợc góp ý bảo thầy cô để đồ án em đợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn Thạc sĩ Đào Quốc Tuỳ thầy cô toàn khoa bạn bè giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà Nội, tháng năm 2004 Sinh viên Bùi Văn Chiến Đồ án tốt nghiệp 93 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Tài liệu tham khảo Kỹ thuật sản xuất chất dẻo - Tập - Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nôi, 1970 Hoá học Polyme - Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nôi, 1982 Vơng Đình Nhân (dịch) Sổ tay kỹ s hoá chất 1987, Nhà xuất giáo dục Bộ môn Công nghệ Hữu Cơ Hoá dầu - Hoá học Dầu mỏ - Đinh Thị Ngọ Kỹ thuật sản xuất chất dẻo Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nôi Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập I Bộ môn Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá chất Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nôi Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá chất tập II Bộ Môn Quá trình Và thiết bị công nghệ hoá chất Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nôi Tạp chí Công nghiệp hoá chất - "PVC đón đầu công nghiệp hoá dầu" Tổng công ty hoá chất Việt Nam Tạp chí công nghiệp hoá cấht -"PVC - chất dẻo kỷ 21" Tổng công ty hoá chất Việt Nam Số - 1998 10 Tạp chí công nghiệp hoá chất -2002 11 Trần Công Khanh Thiết bị phản ứng sản xuất hợp chất hữu Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội(1982) 12 Ngô Bình Hớng dẫn thiết kế tốt nghiệp Bộ Xây dựng cộng nghiệp Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội (1975) 13 Hồ Lê Viên Thiết kế tính toán chi tiết thiết bị máy hoá chất Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội (1976) 14 Ullma's Encyclo pedia of Industrial chemistry Vol A21 VCH Publishers, Inc 1992 15 GS.TSKH Nguyễn Bin Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá thực phẩm (tập 2) Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 94 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Mục lục Trang lời cảm ơn .1 Phần I: Tổng quan .3 Chơng I: Giới thiệu chung I/ Quá trình phát triển nhựa PVC .3 II/ Sự phát triển công nghiệp PVC Việt Nam Chơng II: Cấu trúc tính chất PVC I Cấu trúc PVC II Tính chất Tính chất vật lý .9 Tính chất hoá học: 10 III/ Độ ổn định nhiệt chất ổn định .13 IV/ Các loại chất dẻo từ nhựa PVC 15 1/ Sản phẩm từ PVC hoá dẻo 15 2/ Sản phẩm từ PVC không hoá dẻo 15 V/ ứng dụng .16 Chơng III: Quá trình sản xuất nhựa PVC 17 I/ Phản ứng trùng hợp: .17 II/ Động học trình trùng hợp 20 1/ Tốc độ trùng hợp 20 2/ Độ trùng hợp chiều dài động học mạch 22 III/ Các yếu tố ảnh hởng đến trình trùng hợp 24 1/ Vai trò oxi tạp chất trùng hợp gốc oxi không khí hấp thụ gốc .24 2/ ảnh hởng nhiệt độ 25 3/ ảnh hởng nồng độ chất chất khởi đầu .25 4/ ảnh hởng nồng độ monome 25 5/ ảnh hởng áp suất 25 Chơng IV: Công nghệ sản xuất PVC 26 I/ Nguyên liệu 26 1/ Tính chất lý học .27 2/ Tính chất hoá học 28 Đồ án tốt nghiệp 95 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội II Các phơng pháp sản xuất Vilyl clorua 30 1/ Sản xuất VC từ điclo etan 30 2/ Công nghệ tổng hợp Vilyl clorua từ etylen 31 3/ Phơng pháp liên hợp sản suất .32 4/ Phơng pháp clo hoá etan sau: .33 III/ Các phơng pháp sản xuất PVC 33 1/ Phơng pháp trùng hợp khối 34 2/ Phơng pháp trùng hợp dung dịch 34 3/ Các phơng pháp trùng hợp nhũ tơng 35 4/ Phơng pháp trùng hợp huyền phù 36 III Quá trình sản xuất PVC theo phơng pháp huyền phù nớc 37 1/ Qui cách nguyên liệu trùng hợp huyền phù 38 2/ Quá trình tiến hành trùng hợp 39 Chơng V: Sơ đồ dây chuyền công nghệ 43 sản xuất PVC .43 I/ Giới thiệu dây chuyền công nghệ sản xuất PVC đợc xây dựng 44 1/ Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất PVC theo phơng pháp huyền phù 44 Phần II .50 Cân vật chất 50 I Tính suất ngày làm việc 50 II.Tính cân vật chất cho sản phẩm 50 Công đoạn trùng hợp 50 Công đoạn xử lý kiềm 53 3.Công đoạn ly tâm rửa nhựa 54 Công đoạn sấy đóng bao 54 III Tính cân vật chất cho nồi 54 Xác định thời gian lu thiết bị phản ứng .54 Công đoạn trùng hợp 57 B Cân nhiệt lợng .59 I Các giải thiết ban đầu 59 Tính lợng nhiệt cấp vào để tăng nhiệt đến nhiệt độ trùng hợp 60 Tính lu lợng nớc cần đun nóng 63 II Tính cân bàng nhiệt cho giai đoạn .69 Giai đoạn 69 Đồ án tốt nghiệp 96 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội III Tính lu lợng nớc làm mát 71 Giai đoạn 71 Giai đoạn 72 Phần III: Tính toán thiết kế .73 Chơng I: Tính toán thiết bị 73 I.Tính toán thiết bị phản ứng 73 Chọn thiết bị 73 Tính chiều dày thiết bị 76 Tính bền đáy nắp thiết bị 79 II Chọn cấu khuấy .79 Tính chọn kích thớc cánh khuấy 80 Tính số vòng quay cánh khuấy .81 Tính công suất cấu khuấy 81 Công suất cấu khuấy .82 Chơng III .83 Tính chọn máy ly tâm 83 I Giới thiệu .83 II Chọn máy ly tâm 84 Chơng IV: Chọn thiết bị sấy .85 I Giới thiệu thiết bị sấy thùng quay 85 Phần IV: An toàn lao động phân xởng .87 I Mục đích 87 II Công tác đảm bảo an toàn lao động 87 Công tác giáo dục t tởng 87 Trang bị phòng hộ lao động 87 Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn 87 Công tác vệ sinh 88 Phần V: Thiết kế xây dựng 89 I Chọn địa điểm xây dựng .89 Yêu cầu chung 89 II Yêu cầu kỹ thuật xây dựng 89 Các yêu cầu môi trờng vệ sinh công nghiệp 90 III Nguyên tắc thiết kế tổng mặt nhà máy .90 Vùng trớc nhà máy 90 Vùng sản xuất .90 Đồ án tốt nghiệp 97 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Các công trình phụ .91 Vùng kho tàng phục vụ giao thông 91 Tổng diện tích 92 Kết luận .93 Tài liệu tham khảo 94 Đồ án tốt nghiệp 98 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC [...]... khuếch tán ở gốc cao phân tử nhiều hơn ở phân tử monome linh động Do đó phản ứng đứt mạch giữa hai gốc tự do cao phân tử không những không tăng mà còn giảm theo áp suất Điều đó giải thích tại sao trọng lợng phân tử tăng ở áp suất cao [2] Chơng IV: Công nghệ sản xuất PVC I/ Nguyên liệu Vinyl clorua gọi tắt là VC, có công thức phân tử C2H3Cl, công thức cấu tạo: CH2 Đồ án tốt nghiệp CH Cl 26 Thiết kế phân. .. ra phân huỷ PVC Ngoài tạo ra khí HCl còn có sản phẩm phân tử thấp nhng không thấy polyme Trong kỹ thuật có hai chỉ số rất quan trọng đó là nhiệt độ phân huỷ và độ ổn định nhiệt độ của PVC Nó phụ thuộc vào thành phần và mục đích của nhựa dẻo mà gia công PVC ở 140ữ1750C Đồ án tốt nghiệp 13 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Trong điều kiện này có xảy ra phân. .. phẩm thu đợc chủ yếu gồm etylen, clorua etan ,có phơng pháp này chỉ nằm trong lĩnh vực nghiên cứu cha đợc ứng dủngộng rãi trong công nghiệp để sản xuất VC III/ Các phơng pháp sản xuất PVC PVC có thể sản suất bằng bốn phơng pháp: Đồ án tốt nghiệp 33 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội - phơng pháp trùng hợp khối - Phơng pháp trùng hợp dung dịch - phơng pháp... quản đồng thời do đợc làm sạch nớc VC không gây ăn mòn có thể đợc bảo quản trong các thùng thép cacbon thờng Đồ án tốt nghiệp 29 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội II Các phơng pháp sản xuất Vilyl clorua Những năm 1830, VC đợc sản xuất dựa trên phản ứng đêhyđrô hoá 1,2điclo etan Trong những năm gần đây VC đợc sản xuất theo các phơng pháp sau + Nhiệt phân. .. định hoá học thì dùng PVC không có chất hoá dẻo thờng gọi là PVC cứng Khi sử dụng PVC cứng này phải dùng thêm chất ổn định để đảm bảo tính ổn định đối với nhiệt của PVC Đồ án tốt nghiệp 15 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Chất ổn định là những chất có tính bazơ, có khả năng kết hợp với HCl thoát ra khi gia công để ngăn chặn quá trình phân huỷ Chất ổn định... triển cuả khoa học kỹ thuật [1] Chơng III: Quá trình sản xuất nhựa PVC I/ Phản ứng trùng hợp: Phản ứng tạo nhựa PVC là phản ứng trùng hợp VC theo cơ cấu trùng hợp gốc Vilylclorua (VC) có công thức: CH2 = CH Cl là hợp chất phân cực, với mômen lỡng cực: 1,44 (mômen lỡng cực có ảnh hởng đến vận tốc trùng hợp) Đồ án tốt nghiệp 17 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội... trờng đồng thế, áp suất nhiệt độ phản ứng 60- 700C, thời gian 4-5 giờ, áp suất trong thiết bị 0,2ữ0,4 at Không nên cho d kiềm vì Cl CH2 CH2 + 2 NaOH CH CH + 2NaCl + 2H2O Khi có d nớc diclo etan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng kiềm tạo thành etylen glycol: Cl CH2 CH2 + 2 H O 2 Cl Đồ án tốt nghiệp CH2 CH2 + 2HCl OH 30 OH Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội Sản. .. 3 phút đã bắt đầu Đồ án tốt nghiệp 27 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội bị choáng váng và mất thăng bằng định hớng Nếu hàm lợng VC trong không khí là 0,5% thì con ngời có thể làm việc trong một vài giờ mà không có tác động sinh lý nào đáng kể cả [2] 2/ Tính chất hoá học VC có công thức hoá học: C2H3Cl Công thức cấu tạo: Do đó chứa liên kết đôi và nguyên... CH + C6H5 C Cl O CH2 CH O O O C O C C6H5 + C6H5COO Cl * Giai đoạn đứt mạch: Tạo thành cao phân tử có 2 cơ chế đứt mạch: phân ly và kết hợp + Đứt mạch phân ly CH2 CH + CH2 CH Cl + Đứt mạch kết hợp CH2 CH + Cl Đồ án tốt nghiệp CH2 CH + Cl CH Cl Cl CH2 CH CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl 19 Cl Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 Trờng ĐHBK Hà Nội II/ Động học của quá trình trùng hợp Trong... cấu kết hợp thì độ trùng hợp trung bình p của polyme sẽ bằng hai lần chiều dài động học của mạch 2 2R Mn-1Mn RMnMnR Nếu đứt mạch theo phân ly Đồ án tốt nghiệp 23 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Bùi Văn Chiến - Hoá dầu - K44 p= Trờng ĐHBK Hà Nội K[M] k1 [I]1 / 2 hay theo công thức (5) Độ trùng hợp trung bình khi đứt mạch theo phân ly K 2P [M]2 p= Kt V Độ trùng hợp trung bình khi đứt mạch theo kết hợp