thực tập nhà máy nhựa phú mỹ

Lời mở đầuCác quá trình và thiết bị trong Công Nghệ Hóa học và thực phẩm là môn học cơ sởrất quan trọng cho sinh viên ngành hóa chất, thực phẩm, luyện kim, nhằm giúp cho các kỹ sư khả nă

Lời mở đầu

Các quá trình và thiết bị trong Công Nghệ Hóa học và thực phẩm là môn học cơ sởrất quan trọng cho sinh viên ngành hóa chất, thực phẩm, luyện kim, nhằm giúp cho các kỹ

sư khả năng tính toán, thiết kế thiết bị, khả năng vận hành, cả tiến hoặc đề xuất những thiết

bị thích ứng nhất cho một công nghệ cụ thể với năng suất và hiệu suất cao

Là một sinh viên ngành Quá trình và thiết bị, việc tiếp xúc với các dây chuyền côngnghệ và thiết bị là điều rất quan trong Chính vì thế, thực tập kỹ thuật là một cơ hội tốt chosinh viên học tập, tiếp cận thực tế, nhìn nhận các vấn đề một cách sát thực và hiểu rõ hơncông việc của một kỹ sư Quá trình và thiết bị

Trong vài thập kỷ qua, ngành nhựa PVC là một trong những vấn đề được quan tâmnhất trong nền kinh tế thế giới Có thể nói hiện nay nhựa PVC là một trong những chất khá

là quan trọng và phổ biến trong phạm vi sử dụng, đóng góp to lớn cho đời sống hằng ngày.Nhu cầu về nhựa PVC ngày càng tăng trong những năm qua trên thế giới nói chung, ViêtNam nói riêng, chính vì thế Công ty TNHH nhựa và hóa chất Phú Mỹ ra đời nhắm đáp ứngcác nhu cầu trên

Công ty TNHH nhựa và hóa chất Phú Mỹ trực thuộc tập đoàn Petronas Malaysia làmột trong hai Công ty duy nhất tại Việt Nam sản xuất hạt nhựa PVC tại Việt Nam, đã đónggóp cho nên kinh tế nước nhà một nguồn thu nhập lớn Việc thực tập tại Công ty là cơ hộilớn để sinh viên được tiếp cận thực tế và trang bị thêm những kiến thức về mọi mặt

Báo cáo nội dung thực tập tại Công ty TNHH nhựa và hóa chất Phú Mỹ gồm nhữngphần chính:

- Tìm hiểu về lịch sử phát triển và mô hình tổ chức cùa cơ sở sản xuất

- Tìm hiểu qui trình và thiết bị sản xuất sản phẩm

- Các loại nguyên liệu đang sử dụng tại cơ sở sản xuất

- Sản phẩm, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và phương pháp kiểm tra chất lượng sảnphẩm

- Các sự cố có thể xảy ra trong quá trình sản xuất

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Nhà máy nhựa và hóa chất Phú Mỹ (PMPC) chính thức khánh thành ngày06/01/2003 đánh dấu một bước ngoặt lịch sử đối với các bên đối tác Đây là biểu hiện thànhcông của Công ty liên doanh thành lập ngày 08/08/1997 nhằm xây dựng và đưa vào hoạtđộng nhà máy nhựa Poly Vinyl Clorua

Petronas là tập đoàn dầu khí quốc gia của Malaysia, được toàn quyền sở hữu và kiểmsoát các nguồn tài nguyên dầu lửa của nước này Với quyền lợi kinh doanh tại hơn 30 nướctrên khắp thế giới, Petronas là một tập đoàn dầu lửa quốc tế tham gia vào rất nhiều hoạtđộng khai thác kinh doanh dầu và các hoạt động liên quan

Petronas tham gia ngành dầu khí Việt nam từ năm 1991 và hiện tại đang tích cựchoạt động trên lĩnh vực khai thác dầu khí lẫn chế biến các sản phẩm từ dầu Sau khi tạođược chỗ đứng vững vàng trong lĩnh vực khai thác dầu, Petronas đã bắt đầu đầu tư vào các

dự án chế biến các sản phẩm từ dầu PMPC là dự án hóa dầu lớn đầu tiên của Petronas tạiViệt Nam được hình thành nhờ quy hoạch tổng thể ngành hóa dầu của chính phủ Việt Nam.Đối với Petronas, việc tham gia vào dự án PMPC cũng như các dự án đầu tư khác tại ViệtNam, biểu hiện rõ cam kết của tập đoàn về mong muốn đóng góp tích cực vào sự phát triểnchung của đất nước và nhân dân Việt Nam Với trình độ kỹ thuật và bề dày kinh nghiệmtrong việc quản lý và lãnh đạo ngành hoá dầu tại Malaysia, Petronas có đầy đủ khả năng hỗtrợ phát triển ngành hoá dầu tại Việt Nam

Petrovietnam, Tổng công ty Dầu Khí Việt Nam được thành lập vào năm 1975 Từ đóđến nay, tổng công ty đã phát triển lớn mạnh thành một tập đoàn dầu khí tham gia vào rấtnhiều hoạt động trong ngành khai thác dầu khí và các ngành tăng giá trị cho dầu khí Hiệnnay, với hơn 30 đơn vị trực thuộc và các công ty liên kết, Petrovietnam không chỉ hoạt độngtại Việt Nam mà còn mang tính quốc tế

Là doanh nghiệp nhà nước, Tổng công ty được quyền khai thác toàn bộ nguồn tàinguyên dầu khí tại Việt Nam và chịu trách nhiệm phát triển, gia tăng giá trị cho nguồn tàinguyên này

Tramatsuco là công ty dịch vụ và cung ứng vật tư kỹ thuật nhập khẩu trực tiếp thuộc

Ủy ban nhân dân tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu thành lập năm 1987 Công ty đã sản xuất rất nhiều

mặt hàng tiêu dùng phục vụ xuất khẩu Công ty hợp tác với xí nghiệp trong nước trong việcsản xuất và xuất khẩu hàng trang trí nội thất và các mặt hàng gia dụng.

Sự có mặt của Tramatsuco tại PMPC đánh dấu bước khởi đầu của công ty trongngành sản xuất hóa dầu Việc đầu tư này sẽ tăng cường những nỗ lực của công ty nhằm gópphần vào sự phát triển kinh tế xã hội của tỉnh nói riêng và đất nước nói chung, công ty rấttích cực không chỉ trong việc góp mặt bằng xây dựng nhà máy mà còn đẩy nhanh quá trìnhhoàn tất hồ sơ pháp lý, xin giấy phép từ các cơ quan có thẩm quyền

PMPC thực sự mang lại rất nhiều lợi ích cho đất nước và con người Việt Nam đó là:

- Tạo công ăn việc làm

- Chuyển giao công nghệ qua công tác đào tạo huấn luyện

- Hình thành các ngành phụ trợ ví dụ như các hoạt động chế tạo sản xuất và bảo dưỡng

- Tiết kiệm ngoại tệ nhờ thay thế nhập khẩu

- Bước đệm cho sự kết nối sau này trong việc cung ứng nhiên liệu liên hoàn dầu như VCM,EDC và Etylen Cracker

1.2 Mục tiêu của nhà máy:

Tuyên ngôn về mục tiêu của công ty Nhựa và Hóa chất Phú Mỹ:

“Một công ty hóa chất năng động, điển hình và mang lại lợi ích cho khách hàng.”

Tuyên ngôn về nhiệm vụ:

-Sản xuất và tiếp thị bột nhựa PVC và các sản phẩm hóa dầu có liên quan, đáp ứngyêu cầu của khách hàng

-Trở thành một đối tác kinh doanh được ưa chuộng, tạo ra giá trị cho nghành côngnghiệp hóa dầu và cho tổ quốc

-Phát triển toàn diện tiềm năng của nhân viên và giao quyền hạn cho họ

Thực hiện đúng với những mục tiêu và nhiệm vụ đề ra, công ty liên tục sản xuất rasản phẩm bột nhựa PVC với số lượng và chất lượng ổn định, qua đó tạo ra sự tin tưởng củakhách hàng, đặc biệt là những công ty gia công các sản phẩm nhựa PVC Sự ra đời và đi vàohoạt động của công ty không những đáp ứng nhu cầu bột nhựa PVC trong nước mà còn gópphần giảm giá bột nhựa PVC trong nước, qua đó cũng góp phần hạ giá thành các sản phẩm

sử dụng nhựa PVC, đem đến lợi ích cho người tiêu dùng Với năng suất lên đến 100000tấn/năm, đóng góp của công ty vào ngân sách nhà nước là không nhỏ, đồng thời cũng tạo racông ăn việc làm tại địa phương.

Là một công ty có vốn đầu tư nước ngoài và sản xuất theo công nghệ tiên tiến củachâu Âu, thông qua quá trình hoạt động của mình, công ty đã chuyển giao những công nghệtiên tiến cho phía Việt Nam, đào tạo những nhân viên có trình độ chuyên môn cao và có tácphong làm việc chuyên nghiệp, có trách nhiệm và tính kỷ luật cao Đây là lực lượng quantrọng trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Trong những năm cuối của thập niên 90, nhu cầu về PVC tăng mạnh Sau khi ảnhhưởng của cuộc khủng hoảng tài chính Châu Á giảm dần, nhu cầu về PVC đã tăng lên sítsao với mức cung và lợi nhuận tăng trở lại trong năm 1999 Trước những tiềm năng của thịtrường này và dựa vào sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế Việt Nam, PMPC ra đời đểđáp ứng những nhu cầu về PVC của thị trường trong nước cũng như thị trường thế giới

Dự án còn nhằm cung cấp các sản phẩm có chất lượng ổn định cho các nhà sản xuấtđịa phương mà hiện đang phải nhập khẩu nguyên vật liệu với giá cao và thời gian giao hàngtương đối dài

1.3 Vị trí và cơ cấu của nhà máy

Nhà máy được hoàn thành trước thời hạn một tháng có công suất sản xuất 100000tấn/năm, được xây tại vị trí chiến lược trong khu công nghiệp Cái Mép thuộc Tỉnh Bà RịaVũng Tàu, cách thành phố Hồ Chí Minh khoảng 85 km về phía đông nam Nhà máy nằmtrong khu quy hoạch phát triển hóa dầu ngay cạnh sông Thị Vải, tạo điều kiện rút ngắn thờigian vận chuyển nguyên liệu VCM cung cấp cho nhà máy

Nhà máy được chia thành bốn khu vực chính: khu vực nhà điều khiển, khu vực hệthống phản ứng chính, khu vực các hệ thống phụ trợ, khu vực kho hoá chất và xưởng bảotrì

1.4 Nguyên liệu của nhà máy

Nguyên liệu chính của nhà máy là VCM mà ở nước ta hiện nay chưa sản xuất được

Do vậy, nhà máy phải được nhập từ các nước trong khu vực như Malaysia, Singapo …VCM được vận chuyển đến nhà máy bằng đường biển, nhập qua cảng Thị Vải

1.5 Sản phẩm của nhà máy

Công nghệ tiên tiến của nhà máy cho phép PMPC cung cấp cho khách hàng bột nhựaPVC, cụ thể bao gồm các loại K57, K66R, K66G, K66F và K70 Tuy nhiên sản phẩm đượcnhà máy sản xuất nhiều nhất vì được tiêu thụ mạnh nhất là K66R, phạm vi sử dụng của nhàmáy không chỉ cung cấp các loại nhựa nói chung như các nhà sản xuất khác mà còn được

mở rộng từ sản xuất ống nhựa đến các ứng dụng trong ngành y

K57: là loại nhựa có khối lượng phân tử thấp, được ứng dụng trong lĩnh vực nhựacứng ứng dụng làm ống, các đầu nối, chai lọ, màng phim …

K66R: là loại nhựa có khối lượng phân tử trung bình, được ứng dụng chủ yếu tronglĩnh vực nhựa cứng Đặc biệt, nhờ các đặc tính kỹ thuật riêng mà nó sẽ làm tăng tốc độ đùncho các sản phẩm cứng như ống nước, ống nối, tấm ốp trần …

K66G: làm nguyên liệu trung gian cho nhiều loại sản phẩm khác

K66F: là loại nhựa có khối lượng phân tử tương đối cao, ứng dụng chủ yếu trong lĩnhvực nhựa mềm và một phần trong lĩnh vực nhựa cứng ứng dụng sản xuất các vật liệu dẻonhư ống mềm, da giầy, dây cáp …

K70: là loại nhựa có khối lượng phân tử tương đối cao, chỉ ứng dụng trong lĩnh vựcnhựa mềm sản xuất màng phim, da giầy, dây cáp điện

Bảng 1.1: Các tiêu chuẩn kỹ thuật

Loạt sản phẩm PVC đầu tiên của PMPC với tên gọi Polyvinas đã được sản xuất vàotháng 8 năm 2002 Hiện nay, khoảng 70% sản lượng nhựa PVC được tiêu thụ trong nước, sốcòn lại dự kiến sẽ xuất khẩu.

Công suất của nhà máy hiện tại là 100000 tấn/năm, dự kiến sẽ tăng lên 120000tấn/năm nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN PHẨM PVC

là loại nhựa đa năng nhất Giá thành rẻ, đa dạng trong ứng dụng, nhiều tính năng vượt trội lànhững yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho hàng loạt ngành công nghiệpkhác nhau như xây dựng dân dụng, kỹ thuật điện, vô tuyến viễn thông, dệt may, nôngnghiệp, sản xuất ô tô, xe máy, giao thông vận tải, hàng không, y tế Ở bất kỳ đâu chúng tađều bắt gặp sự hiện diện của PVC

PVC có quá trình phát triển hơn 100 năm nay Năm 1835 lần đầu tiên nhà hóa họcLiebig đã tổng hợp được VCM Vào năm 1912, Baumann trình bày phản ứng trùng hợpmonome vinilic gồm VCM sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra sản phẩm PVC ở dạng bộttrắng Từ đó công nghệ trùng hợp PVC đã có những bước phát triển chủ yếu ở Đức và Mỹ.Sản phẩm thương mại của PVC lần đầu tiên ra đời ở Đức vào đầu những năm 30 sử dụngquá trình trùng hợp nhũ tương Năm 1932, bước đột phá đầu tiên để giải quyết vấn đề vềquá trình và sự ổn định nhiệt diễn ra khi Semon phát minh ra chất hoá dẻo cho PVC, quátrình sử dụng chất ổn định được phát triển vào những năm 30 của thế kỉ 20

Tuy nhiên, đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoànchỉnh tại Đức.Việc tiến sĩ hóa học người Đức Waldo Simon vô tình phát hiện ra những đặctính quý báu của PVC có thể thay thế cao su trong hàng loạt ứng dụng và nhất là nhu cầu tolớn về nguyên vật liệu phục vụ cho cuộc chiến tranh thế giới thứ hai cũng như sau đó làphục vụ cho việc khắc phục hậu quả chiến tranh, phát triển đất nước đã thúc đẩy ngành côngnghiệp sản xuất PVC phát triển nhanh chóng ở nhiều nước như Mỹ, Đức, Anh và Nhật Bản

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mươi của thế kỷ trước PVC cũng như các chấtdẻo khác vẫn còn xa lạ với hầu hết mọi người Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấyđược hiểu là công nghiệp gia công chế biến nhựa Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC)đều phải nhập khẩu Bắt đầu từ những năm 1990 ngành công nghiệp này mới thực sự có sựbứt phá và hơn mười năm trở lại đây đã dành lại được thị trường trong nước Không nhữngthế hàng nhựa Việt Nam đang từng bước vươn ra thị trường quốc tế và khu vực Năm 2006kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa đã vượt 500 triệu USD và dự kiến sẽ đạt ngưỡng 1

tỉ USD vào năm 2010 Tuy nhiên với việc hầu như tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhậpthì khả năng cạnh tranh của sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn toàncầu hóa hiện nay.

Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện củaliên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina) Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứhai (Liên doanh giữa Petronas Malaysia với Bà Rịa – Vũng Tàu) có công suất 100.000tấn/năm cũng bắt đầu tham gia vào thị trường

Năm

Tổngcầu(tấn)

Bìnhquântiêu thụ(kg/đầungười)

Sảnxuấttrongnước(tấn)

Nhậpkhẩu(tấn)

Tổngcầu(tấn)

Bìnhquântiêu thụ(kg/đầungười)

19951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011

2800004200005000006250007800009500001010000126000014500001550000165000019670002297000271000032000003850000-

3,785,606,068,009,8012,2013,0015,6018,7020,1021,0022,0026,8031,5036,4042,00-

12100476002493078800102100119700127730145200176200195000215000250000290000290000

5850065000740009200061800857005280052900472005120064300698006500066000540004000064400

585006500074000104100109400110000131600155000166900178930209500246000260000281000304000330000356400

0,810,891,001,831,411,421,671,942,062,182,522,903,043,253,483,744,00

Bảng 2.1: Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam trong những năm qua

và dự đoán đến năm 2011

Theo: TPC Vina, Hiệp hội nhựa Việt Nam

Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với giá mặtbằng chung trên thế giới

Khả năng cung - cầu nhựa PVC ở Việt Nam được thể hiện trong biểu đồ hình 2.1:

Biểu đồ 2.1: Khả năng cung – cầu PVC của Việt Nam

Như vậy, cho đến năm 2010 – 2011 và cả các năm sau đó Việt Nam vẫn còn phảinhập khẩu PVC nếu như ngay từ bây giờ không có nhà đầu tư nào quan tâm đến lĩnh vựcnày

 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC trên Thế giới

Sự tăng trưởng và phát triển kinh tế là yếu tố quyết định đến nhu cầu tiêu thụ PVC.Nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên 90, bất chấp những vấn đề về môi trường.Kết quả là, sau khi ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài chính Châu Á giảm dần, nhu cầu vềPVC tăng lên sít sao với mức cung và lợi nhuận đã tăng trở lại trong năm 1999

Sản lượng PVC của thế giới năm 2006 đạt tới hơn 32 triệu tấn và mức tăng trưởngtrong giai đoạn 2001 – 2006 là hơn 5 %/năm Dự kiến đến năm 2012, công suất PVC củathế giới sẽ đạt 50 triệu tấn/năm Khu vực châu Á được dự báo dẫn đầu thế giới với mức tăngtrưởng nhu cầu bình quân hàng năm là khoảng 7 %/năm trong giai đoạn từ nay đến nhữngnăm 2010 và đến năm 2012 sẽ chiếm 50% tổng công suất của thế giới, trong đó cao nhất làTrung Quốc, tiếp đến Malaysia, Việt Nam và Ấn Độ

Sản xuất PVC ở châu Mỹ Latinh và Trung Đông, châu Phi cũng tăng nhanh nhưngvới mức khởi điểm thấp, còn Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá chắc chắn (khoảng 4

%/năm)

Châu Âu 32,6

Các nơi khác 14,2

Bảng 2.2 Phân phối PVC theo khu vực địa lý (năm 1997)

2.3 Cấu tạo, tính chất và ứng dụng của PVC

2.3.1 Cấu tạo của PVC

Trùng hợp VCM theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “đầu nối đuôi”thành mạch phát triển

PVC cũng có cấu tạo nhánh nhưng rất ít, từ 50 - 100 mắt xích mới có một nhánh.PVC là một polyme phân cực mạnh Ở trạng thái không kéo căng PVC hoàn toàn vô địnhhình, chỉ khi nào kéo căng thật mạnh mới có khả năng định hướng một phần

Công thức cấu tạo dạng tổng quát của nhựa PVC:

Nó luôn tồn tại ở hai dạng cấu tạo là đầu nối đuôi và đầu nối đầu

• Đầu nối đuôi:

• Đầu nối đầu:

Cấu trúc của PVC phụ thuộc mạnh vào cả tính chất vật lý và sự bền nhiệt Qua sựnghiên cứu các tính chất hoá học của PVC và qua khảo sát bằng quang học thì thấy rằng cấutạo chủ yếu theo lối kết hợp đầu nối đuôi Vào năm 1939 Marrel, Sample và Raj làm thí

C H

nghiệm tách loại clo trong PVC bằng cách đun nóng dung dịch PVC trong dioxan với bộtkẽm đã khẳng định sự xác định cấu tạo trên là đúng.

Nhóm xyclopropan tạo thành, chứng tỏ PVC có cấu tạo theo nối kết hợp đầu nốiđuôi

Do trong PVC có clo nên cấu trúc rất điều hoà Polyme thu được là hỗn hợp của cả

độ bền va đập kém, độc với chất độn, PVC là nguyên liệu không dễ cháy Về độ bền hóahọc: PVC là một polyme bền hoá học cao làm các thùng chứa, ống dẫn hoá chất(axít, kiềmmuối …)

2.3.2.1 Trạng thái tinh thể và vô định hình

Trạng thái tinh thể tương ứng với chuỗi syndiotactic, mặc dù chuỗi syndiotactic thuđược từ trùng hợp gốc thường ngắn nhưng có lực hút rất mạnh giữa các mạch chứa liên kếtlưỡng cực C – Cl từ đó cung cấp lực hút mạnh tạo thành tinh thể Nhiệt độ nóng chảy lýthuyết của PVC syndiotactic tinh khiết khoảng 400oC, nhưng loại polyme như vậy chưatừng được tổng hợp Nhiệt độ nóng chảy của PVC tổng hợp bằng trùng hợp gốc là 102 –

210oC, phụ thuộc vào kích thước nhỏ và độ không hoàn hảo của cấu trúc thu được Sự đôngđặc lại của PVC liên quan tới trạng thái tinh thể Polyme thương mại ước tính có từ 7 – 20%hàm lượng tinh thể Khi phản ứng trùng hợp diễn ra tại nhiệt độ thấp hơn thì hàm lượng tinhthể trong PVC giảm Khả năng liên kết của PVC với các loại chất hoá dẻo là rất quan trọngtrong các ứng dụng thực tế Vì hầu hết PVC ở trạng thái vô định hình nên nhiệt độ hoá mềmphụ thuộc vào cấu trúc phân tử Ảnh hưởng của Mn (khối lượng phân tử trung bình) và cấutrúc là riêng rẽ

2.3.2.2 Độ bền hoá học

PVC là một polyme bền hoá học cao làm các thùng chứa, ống dẫn hoá chất

(axít, kiềm muối …)

nhất của PVC đó là sự clo hoá cuối Quá trình có thể thực hiện trong môi trường hữu cơ nhưCCl4 tại nhiệt độ vừa phải dưới tác dụng của sự chiếu xạ tử ngoại.

Phản ứng cũng có thể thực hiện trong huyền phù dạng nước với sự cộng hợp của tácnhân gây trương như clorofom, cacbon tetracloxit xúc tác bởi tia tử ngoại

PVC có tính hoạt động hoá học khá lớn: trong các quá trình biến đổi hoá học đều cócác nguyên tử clo tham gia phản ứng và thường kéo theo cả nguyên tử hydro ở cacbon bêncạnh

a Phản ứng phân huỷ:

Khi đốt nóng PVC có toả ra HCl và xuất hiện hoá trị tự do Chính nhờ có hoá trị tự

do nên trong mạch sẽ xuất hiện nối đôi ở phản ứng (1), có liên kết nối các mạch cao phân tử

ở phản ứng (2) và nếu có oxi sẽ tạo thành một số nhóm có chứa oxi ở phản ứng (3)

Nhiệt độ càng cao HCl toả ra càng mạnh và càng có nhiều liên kết nối các mạch làmgiảm tính chất hoà tan của polyme PVC ở trong dung môi và ngay ở nhiệt độ thường cũng

có HCl thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra quá trình oxi hoá

b Khử HCl:

Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khỏi PVC người ta cho tác dụng dung dịch polymetrong tetrahydro – furan một thời gian lâu với dung dịch kiềm trong rượu và sẽ tạo thànhpolyen có cấu tạo như sau:

c Thế các nguyên tử clo.

Mức độ thay thế không cao lắm và thường trọng lượng phân tử bị giảm Thay clobằng nhóm axetat Khi đun nóng lâu ở 65oC dung dịch PVC với hỗn hợp axit axetic vàaxetat bạc

2.3.3 Ứng dụng của PVC

PVC là loại nhựa đa năng, giá thành rẻ, đa dạng trong ứng dụng, nhiều tính năngvượt trội là những yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho hàng loạt ngànhcông nghiệp khác nhau: xây dựng dân dụng, kỹ thuật điện, vô tuyến viễn thông, dệt may,nông nghiệp, sản xuất ôtô, xe máy, giao thông vận tải, hàng không, y tế Ở bất kỳ đâuchúng ta đều bắt gặp sự hiện diện của PVC

• PVC cứng (không có chất hoá dẻo): làm tấm, ống dẫn, vật liệu cách điện …

• PVC mềm: ống dẫn mềm, bọc dây điện, màng mỏng, thuộc da …

• PVC không độc: thùng chứa thực phẩm, màng bao bì thực phẩm, chai lọ chất dẻo…

• PVC được ứng dụng trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe cho con người như chếtạo làm túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu và chạy thận nhân tạo, …2.3.3.1 PVC trong ngành xây dựng

Lĩnh vực xây dựng là nơi mà PVC được sử dụng nhiều và rộng rãi nhất

Biểu đồ 2.2 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên thế giới

Biểu đồ 2.3: Các lĩnh vực ứng dụng của PVC tại Việt Nam

2.3.3 PVC trong lĩnh vực điện và điện tử

Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng và độtphá Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sản xuất đồ điện và điện tử Một sốlĩnh vực sản xuất phổ biến cần dùng PVC:Máy điều hoà không khí, máy lạnh, máy giặt …;Dụng cụ gia đình; Máy tính, đĩa mềm cho máy tính, bàn phím; Cáp quang; Dụng cụ đồ điện

2.3.4 PVC trong sản xuất ô tô, xe máy

PVC đóng một vai trò to lớn trong chế tạo ô tô, mô tô hiện đại Nó được sử dụng thaythế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấmchắn bùn và nhiều chi tiết khác Theo tài liệu của Hiệp hội các nhà sản xuất PVC châu Âu(ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16 kg PVC Nhờ dùng PVC thay thế mộtphần kim loại trong chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm được khoảng 800 triệu Euro,còn cả thế giới tiết kiệm được tới 2,5 tỷ Euro Việc sử dụng PVC sẽ làm cho:

• Tuổi thọ của xe dài hơn: do độ bền của PVC, tuổi thọ của xe tăng từ 11,5 năm trongnhững năm 1970 lên 17 năm như hiện nay

• Khách hàng có nhiều lựa chọn hơn: do PVC rẻ, nên tùy thuộc vào yêu cầu của thịtrường, nhà sản xuất có nhiều phương án sử dụng nguyên vật liệu để tạo ra nhiềumẫu mã hấp dẫn khách hàng với giá cả hợp lý

• Các chi tiết từ PVC có tính mềm dẻo nên người sử dụng xe sẽ an toàn hơn trongtrường hợp xảy ra tai nạn giao thông

Với những bộ phận và chi tiết bằng nhựa, xe sẽ nhẹ hơn và nhờ đó sẽ tiêu thụ ít nhiệnliệu hơn, góp phần tiết kiệm và bảo tồn nguồn tài nguyên năng lượng trên thế giới đangngày càng cạn kiệt trên thế giới

2.4 Các phương pháp sản xuất PVC từ VCM

Phụ thuộc vào yêu cầu của polyme, điều kiện gia công và sử dụng người ta dùng cácphương pháp khác nhau Có 4 phương pháp trùng hợp được ứng dụng trong công nghiệp đểsản xuất PVC:

Mục tiêu của quy trình polymer hóa huyền phù là sản xuất hạt nhựa theo hướng antoàn và hiệu quả nhất, nó có thể được bảo quản và sản xuất một cách dễ dàng, cho ra mộtsản phẩm đáp ứng được những tính chất yêu cầu Điều này có nghĩa là quá trình polymerphải phù hợp với những đặc tính yêu cầu Cụ thể như là xác định một số đặc điểm sau:

a Khối lượng phân tử được xác định dễ dàng trong quá trình polymer hóa và những đặctính của thời gian hoàn thành sản phẩm

b Thành phần hóa học phải thích hợp với các chất đồng trùng hợpvà xác định rõ cáctính chất của dòng ở nhiệt độ chảy của quá trình polymer hóa.

c Cỡ hạt và khoảng kích cỡ phải được xác định rõ một cách dễ dàng cho quá trình bảoquản và sản xuất

d Độ xốp của hạt phải được phân tích để thuận tiện cho việc loại bỏ thành phần VCMkhông phản ứng, phần hấp thụ trong hạt nhựa và thuận tiện cho cả qui trình sản xuất

e Trọng lượng xác định một cách dễ dàng và tốc độ của quá trình

f Độ tinh khiết hạt nhựa nên được tinh chế ở mức sạch hoàn toàn, các monomer khôngphản ứng và phân tán trong hạt nhựa sẽ không tốt

g Màu sắc tốt và các chất ổn định nhiệt là rất cân thiết trong quá trình polymer hóa màkhông làm giảm hoặc làm mất đi các tính chất của sản phẩm

h Loại bỏ độ dẫn điện là yêu cầu cần thiết để cách ly ccas dây dẫn

Vì vậy các tính chất vật lý của hạt nhựa PVc đề quan trong và được quan tâm như làtính chất hóa học của sản phẩm

Mặt khác, trong trùng hợp huyền phù người ta sử dụng các chất khơi mào hoà tanđược trong monomer Do đó về khía cạnh nào đấy, có thể coi như trong mỗi hạt polymernhỏ li ti tạo thành diễn ra quá trình trùng hợp khối

Cơ chế phản ứng trùng hợp huyền phù giống như trùng hợp khối, vì mỗi giọt hay hạtnhư là một bình phản ứng nên còn gọi là trùng hợp giọt, phản ứng xảy ra với tính dẫn nhiệttốt hơn, khối lượng phân tử cao, độ đa phân tán nhỏ

Việc lựa chọn chất khơi mào thích hợp phụ thuộc vào nhiệt độ phản ứng trùng hợp.Nồng độ của chất khơi mào thường ở mức 0.01 – 0.1% tùy thuộc vào bản chất hóa học củachất khơi mào, nhiệt độ phản ứng và mức độ chuyển hóa

Chất tạo huyền phù được sử dụng phổ biến nhất là polyvinyl alcol (PA) PA có nhiềuloại tùy thuộc vào mức độ thuỷ phân cũng như khối lượng phân tử Lượng PA thường chiếm

từ 0.05 – 0.5% khối luợng monomer

Ngoài ra, người ta còn sử dụng các loại muối đệm như natrihydro phốt phát để tránhgiảm pH của pha nước khi phản ứng trùng hợp xảy ra Đôi khi một số chất chống tạo bọtnhư polyetylen silicat cũng được sử dụng để giảm thiểu sự hình thành bọt khi tách monomer

dư ở cuối giai đoạn phản ứng

Chất khởi đầu ảnh hưởng mạnh đến kích thước hạt PVC và sự phân bố kích thước Phương pháp trùng hợp huyền phù là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trongcông nghiệp để sản xuất PVC vì nó có nhiều ưu điểm như:

• Sản phẩm tạo ra ở dạng hạt mịn dễ gia công

• Vận tốc trùng hợp cao, nhiệt độ phản ứng thấp

• Không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ như trùng hợp khối

Tuy nhiên có nhược điểm là sản phẩm bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định, chất nhũ hoá…

Do đó cần lọc rửa nước thải nên tốn kém hơn trùng hợp khối

Chương III:CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC

Sơ đồ công nghệ

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

FVC từ bồn cầu T3101 và RVC được bơm P410 và P402 bơm qua thiết bị lọc thứnhất S405 trước khi vào lò phản ứng Tại S405 các cặn bẩn có kích thước lớn hơn 25micromet bị giữ lại

VCM, nước khử khoáng, chất khơi mào, tác nhân tạo huyền phù và chất xúc tác lầnlượt được đưa vào lò phản ứng R301n theo một trình tự nhất định Tại đây xảy ra quá trìnhpolymer hóa bên trong các giọt VCM Vinyl chloride có nhiệt độ sôi tại -13.40C, đượcpolymer hóa theo qui trình gián đoạn, phân tán với dạng lỏng monomer, dưới áp suất cao,môi trường phân tán là nước, thiết bị phản ứng có vỏ áo và cánh khuấy Có các tác nhân tạohuyền phù được thêm vào để điều chỉnh kích cỡ và hình dạng của hạt nhựa Một thành phầnquan trọng cần thiết khác là các tác nhân khơi mào phản ứng tạo ra các gốc tự do monomerhòa tan Thông thường các reactor đạt được công suất 85-95%.

Khi phản ứng polymer hóa kết thúc, sản phẩm ra khỏi lò phản ứng là “slurry”

“slurry” được bơm P501 đưa đến thiết bị lọc S501 để loại bỏ các hạt PVC có kích thước lớnhơn 25mm “Slurry” ra khỏi S501 được đưa vào V501 rồi được đưa lên máy nén áp suấtcao Tại thiết bị này, phần lớn VCM được tách ra khoảng 7-8 % Sau đó bơm P503 bơm

“slurry” qua máy nén áp suất thấp (LP comp) V502, ở đây VCM còn lại khoảng 4-7 % đượctách ra và nó còn ổn định lưu lượng bơm cho tháp stripping C501 VCM thoát ra trên đỉnhV501 và V502 (khoảng 10-15%) sẽ được dẫn qua hệ thống thu hồi VCM, V405 Sau khi

“slurry” được tách sơ bộ sẽ tiếp tục được bơm P504 bơm qua thiết bị lọc thứ ba S502 trướckhi vào tháp stripping C501, tháp này sẽ tách lượng VCM còn lại do yêu cầu của sản phẩm,chúng được dòng hơi nước nóng đi từ dưới đáy tháp lên cuốn theo và đi ra ngoài LượngVCM thu hồi ở V405 được tái sinh và sử dụng trong quá trình polyme hóa tiếp theo

Sản phẩm ra khỏi tháp C501 có hàm lượng VCM nhỏ hơn 1ppm trao đổi nhiệt vớidòng nguyên liệu vào tháp qua thiết bị trao đổi nhiệt E501 Sau đó được bơm đến thiết bịchứa PVC ướt, T503 rồi qua thiết bị sấy ly tâm S503 để loại nước Sản phẩm ra khỏi S503

sẽ đạt được hàm lượng nước khoảng 22 –28% PVC tiếp tục được sấy khô ở thiết bị sấy tầngsôi D501 để thu được PVC đạt yêu cầu với hàm lượng nước phải nhỏ hơn 0.3%

Để đảm bảo tiêu chuẩn về kích thước, PVC được đưa qua thiết bị sàng S504 Sau đóPVC đạt tiêu chuẩn sẽ được chuyển đến thiết bị chứa dạng phễu T505 để điều chỉnh dòngPVC vào 2 xilo chứa PVC trước khi được chuyển qua khu vực đóng gói và được lưu giữtrong kho trước khi được tiêu thụ trên thị trường

Hệ thống đóng gói sản phẩm gồm có ba dây chuyền Trong đó hai máy hoạt độngliên tục, máy còn lại để dự phòng trong trường hợp một trong hai máy kia gặp sự cố Quátrình đóng gói được thực hiện bằng dây chuyền tự động, đóng sản phẩm thành từng gói25kg hoặc 800kg

3.1 Nguyên liệu

3.1.1 Vinyl clorua monomer ( VCM)

Nguyên liệu cung cấp cho nhà máy là VCM được nhập từ nước ngoài Ngoài ra, đểtận dụng lượng VCM trong quá trình cũng như đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường thì lượng

RVC được nhập cùng dòng nguyên liệu FVC : RVC phải được tính toán sao cho mức độảnh hưởng tới sản phẩm là nhỏ Tỷ lệ lựa chọn thích hợp FVC : RVC = 7 : 3

Có 2 loại VCM thường được sử dụng

+FVC (VCM mới): được vận chuyển từ tàu Thành phần: 99.98% VCM và 0.02%H2O

+RVC (VCM hồi lưu): được hồi lưu từ quá trình sản xuất PVC

 Tính chất

Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, VCM là một chất khí không màu, có mùi etenhẹ, không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi hữu cơ như axeton, rượu etylic,hydrocacbon thơm, hydrocacbon mạch thẳng Vì dễ cháy nổ nên nồng độ VCM cho phéptrong không khí là 1 mg/l

VCM sử dụng làm nguyên liệu ở dạng khí hóa lỏng vì được nén ở áp suất 5bar

Khối lượng riêng của hơi, g/cm³ 2,15

Nhiệt dung riêng của lỏng, cal/g/oC 0,38Nhiệt dung riêng của hơi, cal/g/mol/oC 10,8 - 12,83

- Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp là 7ppm, 8 giờ.

- Tiếp xúc với da có thể gây ra những vết bỏng lạnh

- Dính vào mắt có thể gây tấy và rát

- Tiếp xúc thời gian dài có thể gây bệnh ung thư

- Thường xuyên tiếp xúc có thể phát sinh bệnh ung thư

- Nhiệt độ phản ứng càng cao thì tạo ra PVC có giá trị K càng nhỏ Vì polymehóa là quá trình tỏa nhiệt nên khi nhiệt độ cao, phản ứng xảy ra theo chiềungược lại, khi đó phản ứng ngắt mạch sẽ xảy ra nhanh hơn nên thời gian phảnứng sẽ ngắn hơn

 Lưu trữ và nạp VCM

- Lưu trữ VC mới

• FVC được nhập từ tàu biển về và chứa trong 2 bồn hình cầu (T3101A, T3101B),đường kính mỗi bồn cầu là 17.5m, thể tích 2800m3 Áp suất thiết kế bồn cầu là 16 bar.Nhưng áp suất thực tế là 5 bar

Sơ đồ 3.2 Lưu trữ VC mới

• Khi nhập vào bồn cầu chỉ nạp khoảng 60 – 70% thể tích bồn, không nên nạp quá đầy

- Lưu trữ RVC

• RVC – VC hồi lưu từ thiết bị phản ứng được chứa trong bồn chứa hình trụ nằmngang V405 có thể tích 80m3, đường kính 3.5m

Hình 3.3 Bồn lưu trữ RVC

• Tại V405 nước trong VC được tách ra như sau:

+ Nước ngưng tụ và dồn về boot của V405

Hình 3.2 Máy dò xác định mức nước bằng tia phóng xạ

+ Trong V405 có máy dò xác định mức nước trong boot bằng tia phóng xạ, được chiếutheo hình rẻ quạt

+ Khi mực nước trong boot dâng đến đụng mép trên, cần phải tháo nước thì tia phóng xạ

sẽ phát tín hiệu để nước tháo qua ống chìm Khi mức nước hạ xuống đụng mép dưới thì sẽ

có tín hiệu báo để cung cấp thêm nước tránh VC bị thoát ra ngoài

- Nạp VCM

+ FVC từ bình cầu T3101A hoặc T3101B được bơm P410 A/B vào đỉnh thiết bi phảnứng

+ RVC ở bình chứa V405 được vận chuyển vào thiết bị phản ứng

+ Hỗn hợp VC với tỷ lệ lựa chọn thích hợp FVC : RVC = 7 : 3, được bơm vào reactorR301A./B/C

- Nước đã xử lý khoáng được sử dụng như là một sản phẩm có thể thay đổi được

- Độ dẫn điện của Demineralize Water rất thấp

- Nước demineralize đã được loại bỏ hoàn toàn các ion, vì các ion trong nước có thểlàm thay đổi đến quá trình sản xuất của tác nhân tạo hạt và ảnh hưởng đến tính chấtcách điện của PVC

- Nước demineralize có PH = 5-9 Ngoài giới hạn này sẽ ảnh hưởng đến quá trình tổnghợp chất khơi mào

- Sử dụng nước demineralize trong nhà máy có 2 loại: cold demineralize và warmdemineralize

- Nước demineralize được nạp vào reactor để hòa tan các chất khác, chất lượng mỗi

mẻ phụ thuộc rất nhiều vào nước demineralize

- DMW chứa trong thùng T2601, với thể tích 530m3

+ Bồn chứa có hiển thị mức và nhiệt độ

+ Có hai bơm nạp DMW P201 A/B, một bơm làm việc, một bơm dự phòng

+ Để charge nước vào reactor người ta sử dụng bơm ly tâm với lưu lượng 300m3/h

 DM Water Reactor Charging

- Cold DM Water với nhiệt độ khoảng 180C được nạp đầu tiên vào reactor từ T202 vớimức xấp xỉ 17 tấn trong thời gian 8 phút

- Khi Cold DM water được nạp vào, sau thời gian ngắn hình thành chất khơi mào thìwarm DMW được charg trong khoảng thời gian 13 phút

3.1.3 Chất khơi mào

Chất khơi mào hình thành trong thiết bị phản ứng từ 3 hóa chất: Cat C, Cat D, CatEvới tỉ lệ mol 2:1:2 với thứ tự đầu tiên nạp cat E sau đó tới cat D cuối cùng là cat C, phải nạpđúng tỉ lệ nếu chỉ một thành phần vượt quá giới hạn sẽ không có được bản chất của chấtkhơi mào như ban đầu vì nếu xúc tác dư sẽ dẫn tới ăn mòn

Quá trình hình thành chất khơi mào

2NaOH + H2O2 = Na2O2 + 2 H2O

Na2O2 + C2 H5 OCOCl = C2H5-OCO-OONa+ + NaCl

C2H5-OCO-OONa+ +C2H5OCOCl = C2H5OCO-OO-OCOC2H5 + NaCl

Chất khơi mào C2H5OCO-OO-OCOC2H5 bị thủy phân ở nhiệt độ 180C nên nước banđầu cần được làm lạnh đến dưới 180C để giảm tốc độ thủy phân

- Giới hạn nổ dưới : 3.7%(v) ở (130C, 37mbar)

- Giới hạn nổ trên :12.6%(v) ở (37.5oC, 125.5mbar)

- Nhiệt độ bốc cháy : 4500C

- Áp suất hơi : 54mbar ở 200C và 217mbar ở 50oC

- Khối lượng riêng : 1.14g/cm3 (20oC)

- Khả năng tan trong nước : phản ứng với nước, tự phát, thủy phân (200C)

- Độ nhớt động học : 0.046mpa.s (200C)

 Một số tính chất khác cần lưu ý khi sử dụng cat C

- Làm mất tác dụng của Cat C bằng phản ứng với Cat E

- Hạn chế Cat C tiếp xúc với nước, do khi tiếp xúc với nước sinh ra HCl và CO2 khi

đó HCl gây ăn mòn thiết bị còn CO2 gây sai lệch trọng lượng phân tử

- Cat C là hợp chất nguy hiểm, dễ bắt cháy, rất độc nếu hít phải

=> Nên xử lý an toàn trước khi loại bỏ

- Khối lượng thể tích ở 200C : không xác định

- Điểm sôi/giới hạn sôi(oC) : 112

- Điểm đóng băng/giới hạn đóng băng (oC) : -14

 Độ ổn định và khả năng phản ứng

- Chất không tương thích (tránh để tiếp xúc các chất này): axit mạnh, kim loại lưỡngtính như nhôm, mangan, chì, thiết hoặc kẽm

- Cat D được nạp vào cùng với nước

- Tất cả các thiết bị đều phải phủ một lớp chống rỉ trước khi bơm Cat D vào

- Cat D có thể bị phân hủy bởi các chất hữu cơ, dầu

 Thông tin về chất độc hóa học:

- Khi tiếp xúc với da, mắt gây bỏng nặng, hít vào gây ảnh hưởng nặng đến hệ hô hấp

- Ảnh hưởng mãn tính/ ung thư nếu tiếp xúc lâu dài hoặc phơi nhiễm lâu gây ăn mònrăng,

3.1.3.3 Cat E

- Tên thường gọi là sodium hydroxide (xút)

- CTHH: NaOH

-Thành phần: Sodium hydroxide nồng độ 10%

- Được cho vào cùng với nước để điều khiển nồng độ PH

- Khi tiếp xúc cat E với da và mắt thì gây ngứa và cũng nguy hiểm

Tính chất

- Là chất lỏng , không màu không mùi vị đắng, có tính bazơ

- Nhiệt độ điểm sôi : : Thấp nhất được biết là 1000C

- Áp suất hơi ở 200C (kPa) : Giá trị cao nhất biết được là 2.3

- Tỷ trọng hơi : Giá trị cao nhất biết được là 0.62

- Tính ăn mòn : Ăn mòn khi có sự hiện diện của nhôm,thủy tinh, đồng nguyên chất Ăn mòn nhẹ khi với thép không rỉ loại 314; 316; đồng thau3.1.4 Tác nhân tạo huyền phù

- Điểm chảy/ khoảng nhiệt độ chảy :150/2300C

- Điểm sôi/ khoảng nhiệt độ sôi :không phát hiện

- Gran A với độ thủy phân cao khoảng 80% nên dễ tan trong nước Cùng với sựkhuấy trộn cơ khí, gran A sẽ duy trì các giọt VCM đồng thời tạo ra kích thước và định dạngcác hạt PVC theo yêu cầu

- Chất tạo hạt được phối trộn vào trong nước với độ hòa tan 4%

- Nạp gran A hòa tan vào thiết bị phản ứng với nồng độ và chất lượng phải được đặtchính xác vào thiết bị phản ứng trong suốt quá trình nạp

+ Gran A không đủ thì bột PVC có thể bị đóng khối

+ Gran A quá nhiều thì bột PVC có kích thước nhỏ, có vấn đề về chất lượng