LỜI MỞ ĐẦU3PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT4Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PVC41. Lịch sử hình thành và phát triển của nhựa PVC42. Cấu trúc và tính chất của PVC83. Các loại chất dẻo từ PVC144. Ứng dụng của PVC15Chương 2: QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA PVC182.1. Cơ chế phản ứng182.2. Động học của quá trình trùng hợp202.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp24Chương 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC263.1. Nguyện liệu263.2 Các phương pháp sản xuất vinyl clorua293.3. Các phương pháp sản xuất PVC333.4. Các công nghệ sản xuất PVC36PHẦN 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT411. Tính năng suất trong một ngày làm việc412. Tính cân bằng vật chất cho một tấn sản phẩm432.1. Công đoạn trùng hợp432.2. Công đoạn ly tâm và rửa472.3. Công đoạn sấy đóng bao493. Tính cân bằng vật chất cho một mẻ sản phẩm493.1. Công đoạn trùng hợp503.2. Công đoạn ly tâm và rửa nhựa513.3. Công đoạn sấy đóng bao524. Tính cân bằng vật chất cho một năm sản xuất534.1. Công đoạn trùng hợp534.2. Công đoạn ly tâm và rửa nhựa544.3. Công đoạn sấy đóng bao54PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH551. Tính thiết bị trùng hợp551.1. Chọn thiết bị phản ứng551.2. Xác định kích thước hình học552. Tính kết cấu của thiết bị phản ứng592.1. Cơ cấu khuấy59PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG621. Giai đoạn 1:622. Giai đoạn 2:643. Tính lượng nước mất mát653.1. Giai đoạn 1:653.2. Giai đoạn 2:65KẾT LUẬN67
ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy MC LC LI M U Poly vinyl clorua (PVC) l mt loi polyme cú ng dng rt rng rói i sng, c bit l dõn dng nh dựng lm ng nc, cỏc ni tht, in nh iu hũa, ti vi, t lnh, mỏy git Cựng vi s phỏt trin ca xó hi, quỏ trỡnh sn xut PVC cng phi c ci tin v nõng cp nhm ỏp ng nhng nhu cu thit yu cho mi ngi Trong phm vi ỏn k s ny, em xin trỡnh by nhng hiu bit ca em v PVC vi ti: Sn xut PVC theo phng phỏp nh tng, nng sut 95.000 tn/nm Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy PHN 1: TNG QUAN Lí THUYT Chng 1: TNG QUAN V PVC Lich s hinh va phat triờn cua nha PVC 1.1 Lich s hinh Poly vinyl clorua(PVC) cú lch s phỏt trin hn 100 nm qua Nm 1835 ln u tiờn Henault ó tng hp c vinyclorua, nguyờn liu chớnh to nờn PVC Polyvinylclorua c quan sỏt thy u tiờn 1872 bi Baumann phi ng nghim cha vinylclorua di ỏnh sỏng mt tri, sn phm to cú dng bt mu trng v Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy bn cht hoỏ hc ca nú cha c xỏc nh Cỏc nghiờn cu v s to thnh PVC y hn ó c cụng b vo nm 1912 Lwan Ostromislensky(Nga) v Fritz Klattle(c) nghiờn cu c lp Tuy nhiờn polymer mi ny khụng c ng dng v khụng c quan tõm chỳ ý nhiu bi tớnh kộm n nh, cng v khú gia cụng Cui th k 19, cỏc sn phm nh axetylen v clo ang tỡnh trng khng hong tha, vic cú th sn xut c PVC t cỏc nguyờn ny l mt gii phỏp hu hiu Nm 1926, tin s Waldo Semon vụ tỡnh phỏt hin cht hoỏ ca PVC, õy mi l mt bc t phỏ u tiờn khc phc nhc im gia cụng cho PVC, sau ú l cỏc nghiờn cu v cht n nh cho PVC n nm 1933, nhiu dng PVC ó c tng hp M v c nhng phi n nm 1937 PVC mi c sn xut trờn quy mụ cụng nghip hon chnh ti c v sau ú l M Vo nhng nm tip theo, PVC c nghiờn cu ch yu khụng phi cu trỳc phõn t m l cu trỳc ngoi vi phõn t, c to quỏ trỡnh trựng hp nh: kớch thc ht, xp, v.v cỏc yu t ny nh hng n cỏc c tớnh gia cụng, ch to ca polyme Quỏ trỡnh nghiờn cu cỏc nh hng ny ó m rng lnh vc s dng ca PVC.[1] [2][3] 1.2 Qua trinh phat triờn cua nha PVC 1.2.1 Trờn thờ gii Theo d bỏo ca cỏc chuyờn gia, nhu cu nha PVC ca cỏc khu vc Chõu Thỏi Bỡnh Dng c bit l Trung Quc, n s l yu t ch yu lm tng nhu cu th trng nha PVC Mc tng nhu cu PVC ca cỏc nc t bn gp khong ln mc tng tng sn phm quc dõn ca nc ú cỏc nc ụng u, Chõu Phi, Trung cn ụng, nhu cu tiờu th PVC cng tng mc u t vo cỏc nc ny tng lờn Nhu cu v nha PVC theo bỡnh quõn u ngi cỏc nc phỏt trin li thp hn so vi cỏc nc ang phỏt trin (chim 2/3 dõn s th gii) T nm 1991 1997 mc tng bỡnh quõn v PVC hng nm ca cỏc nc Chõu - Thỏi Bỡnh Dng l 6,2%, mc tng bỡnh quõn trờn th gii l 5,3%.Nhu cu tng ln nht v PVC cỏc nc Chõu ỏ - Thỏi Bỡnh Dng l Nht: chim 34%, Indonexia: 14,6%, Thỏi Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quc: 12,3%.[1][2][3] Trong giai on 2000-2007, Trung Quc lờn v trớ th nht v sn xut nha PVC khu vc Chõu Thỏi Bỡnh Dng Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Bng 1: Tng lng nha PVC c sn xut ca khu vc Chõu Thỏi Bỡnh Dng giai on 2000-2007 Trong giai on hin nay, Trung Quc l nc i u v sn xut PVC, cung cp khụng ch th trng ni a m xut khu sang hu ht cỏc nc khu vc 1.2.2 Viờt Nam Nm 2002, ton ngnh nha Vit Nam ó s dng 1.260.000 tn nguyờn liu nha, ú PP, PE, PVC l c s dng nhiu nht, chim khong 71.3% tng nhu cu nguyờn liu Sn lng tiờu th PVC l 200.000 tn chim khong 13.5% Trc nm 2000, ngnh nha ca nc ta ch yu nhp khu 10 nm tr li õy, sn lng nha ca VN ó tng trng nhanh v u n vi tc trung bỡnh l 15% nm Bt chp s suy thoỏi kinh t ton cu v bin ng giỏ vt liu nha nm 2008, sn lng nha VN t 2.3 triu tn tng 22% so vi nm 2008 Hin nc ta ó cú Liờn doanh sn xut bt PVC Cụng ty Liờn doanh gia Tng cụng ty Nha Vit Nam vi Tng cụng ty Hoỏ cht Vit Nam v Cụng ty Thỏi Plastic Chemical Public Ltd vi cụng sut 80.000tn/nm Nm 2001 nh mỏy hot ng vi cụng sut 100% nm 2002 cụng sut Nh mỏy tng lờn 100.000 tn/nm Cụng ty TNHH nha v hoỏ cht Phỳ M ti khu cụng nghip Cỏi Mộp l liờn doanh Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy gia cụng ty xut nhp khu tnh B Ra- Vng Tu vi tng cụng ty du khớ Petronas ca Malaysia cú cụng sut l 100.000 tn bt PVC/nm Ngoi vic sn xut bt PVC hai Cụng ty Liờn doanh trờn cũn sn xut PVC Compound vi cụng sut 6000 tn/nm, hai Cụng ty ny ó s dng ht cụng sut thit k, nhng cha ỏp ng ht nhu cu cỏc chng loi PVC Compound nc m ch sn xut ch yu cỏc loi PVC lm ph kin cũn cỏc loi PVC dựng cho cỏc chi tit c chng phi nhp khu Kh nng cung cu PVC Vit Nam c th hin s sau: Hỡnh 1: Kh nng cung-cu PVC Vit Nam - Tim nng th trng Hin nay, nguyờn liu ch yu s dng cho cỏc sn phm vt liu xõy dng l nha PVC Sn phm ng nha rt cn cho vic u t xõy dng v ci thin c s h tng ca t nc, c bit l cỏc nghnh nh giao thụng, xõy dng dõn dng, in t vin thụngdo ú nhu cu sn lng PVC tng nhng nm tip theo Giỏ c ca nha PVC cng tng nh so vi my nm trc Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Hỡnh 2: D bỏo tỡnh hỡnh phỏt trin ca PVC Cỏc d ỏn phỏt trin ti Vit Nam + D ỏn T hp húa du Nam vi u t 4.5 t USD vi cụng sut ch bin ca t hp l 2.7 triu tn nguyờn liu/nm t ngun khớ etan nc, propan v naphtha nhp khu, hng nm sn xut gn triu tn sn phm chớnh l PE, PP v VCM cho sn sut nha PVC + i vi d ỏn ti phng Hng o- Dng Kinh- Hi Phũng chun b hon thnh thờm mt nh xng sn xut ng PVC + Cụng ty Oxy- Vina tng u t 109,4 triu USD i t nguyờn liu VCM trựng hp thnh PVC + Cụng ty Mitsui- Vina v bõy gi l TPC- Vina tng u t 90 triu USD, nguyờn liu l VCM nhp khu trựng hp thnh PVC, cụng sut 80000 tõn/nm + Cụng ty liờn doanh Vit- Thỏi Plastchem ti thnh ph H Chớ Minh cú u t 2,99 triu USD +D ỏn TPC- Chem Quest Vit Nam, u t 12 triu USD sn xut DOP cụng sut 30000 tn/nm t cỏc nguyờn liu ngoi nhp Tuy nhiờn, hin giỏ sn phm PVC nc cao hn rt nhiu so vi giỏ mt bng chung trờn th gii Do ú, cỏc c s sn xut cỏc sn phm PVC nc ang phi hot ng cm chng chi khon 30- 35% cụng sut Nguyờn nhõn ca tỡnh trng trờn l s ht giỏ ca ng tin cỏc nc cung cp nguyờn liu cho ngnh nha Vit Nam Hn na, cỏc nh mỏy mi i vo hot ng, giỏ thnh sn phm mang giỏ tr khu hao ban u, nờn giỏ thnh cao hn mc bỡnh thng Do vy cỏc d ỏn trờn tr thnh hin thc thỡ thi gian ti giỏ thnh sn phm v sn Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy lng PVC nc s ỏp ng cho th trng nc v giỏ thnh s h xung dn n khụng cũn phi nhp khu nguyn liu v nha PVC na Khi cỏc nh mỏy lc du Dung Qut (Qung Ngói) v Nghi Sn (Thanh Hoỏ) i vo hot ng s l c hi thun li cho s phỏt trin cụng nghip cht núi chung v PVC núi riờng Bc i ca ngnh PVC nh vy ó rt rừ rng, c th ú chỳng ta cú quyn hy vng vo mt tng lai tt p Cõu truc va tinh chõt cua PVC 2.1 c iờm cõu tao Cu trỳc ca PVC cú dng ch yu: Kt hp u ni uụi v u ni u Trựng hp VC theo c ch gc t l s kt hp cỏc phõn t theo u ni uụi thnh mch phỏt trin Trong mch phõn t, cỏc nguyờn t Clo v trớ 1;3 [4] Ngi ta dựng nhiu phng phỏp hoỏ hc, Rnghen v quang hc chng minh cu to ca PVC:[4] + Cho tia phúng x xuyờn vo PVC thỡ xy quỏ trỡnh kh HCL to thnh ni ụi cỏch mt polymer + Quang ph t ngoi hp ph PVC cng tng ng vi quang ph hp ph 2,4 diclobutan hoc nhiu hn l vi quang ph hp th 2,3 diclobutan + Cho KI tỏc dng vi dung dch PVC thỡ khụng thy I t thoỏt (I2 t thoỏt KI tỏc dng vi cỏc cht m cỏc nguyờn t Cl ni lin vi hai nguyờn t C cnh nhau) PVC cng cú cu to nhỏnh nhng rt ớt, t 50 100 mt xớch mi cú mt nhỏnh PVC l mt polymer phõn cc mnh trng thỏi khụng kộo cng PVC hon ton vụ nh hỡnh, ch no kộo cng tht mnh mi cú kh nng nh hng mt phn.[4] Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy 2.2 Tinh chõt cua PVC 2.2.1 Tinh chõt võt ly PVC l mt loi polymer vụ nh hỡnh dng bt mu trng ụi hi vng nht L loi vt liu cỏch in tt, tớnh mm do, dai (cú mt cht húa do), cú bn va p kộm v d gia cụng PVC tn ti hai dng l huyn phự v nh tng PVC huyn phự cú kớch thc ht ln hn PVC nh tng Trng lng riờng 1.45 1.50 (g/cm3) v ch s khỳc x 1.544 [4][5] ho tan -Polymer phõn t thp vi n=300-500 tng i d tan axeton, keton, este, xiclohexanolKhi lng phõn t trung bỡnh cao thỡ PVC rt khú ho tan (110%) tan : dicloetan,clobenzen, tetrahidrofuran - iu kin ngui PVC khụng tan cỏc cht hoỏ nhng nhờt cao thỡ b trng nhiu v cú trng hp li tan Polymer dng nh tng cú ho tan kộm hn polymer huyn phự, polymer dung dch.[4][5][6] Tớnh cht nhit - PVC khụng bn nhit, cú nhit phõn hy nh hn nhit chy T g = 800C v Tf = 1600C ngha l di 800C PVC trng thỏi thu tinh, t 800C n 1600C trng thỏi mm v trờn 160 0C trng thỏi chy nht Nhng cú mt c im l trờn 1400C PVC ó bt u b phõn hu sinh HCl trc chy ( t núng lõu nhit trờn 1000C cng b phõn hu ), HCl thoỏt cú tỏc dng xỳc tỏc lm tng nhanh quỏ trỡnh phõn hu Khi gia nhit PVC khụng chy m b chỏy Khi xy hin tng chỏy to nhiu cỏc liờn kt ụi, lõu ngy cỏc liờn kt ny phn ng khõu mch to polymer cú lng phõn t rt ln, cng v mt tớnh tan dung mụi.[4][5][6] Di tỏc dng ca nhit thỡ liờn kt gia Cl-C b góy vỡ phõn cc mnh, ng thi tỏch cựng vi H bờn cnh to HCl (hoc to Clo) Cỏc ni ụi C=C, cựng vi HCl Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy úng vai trũ xỳc tỏc phõn hy nhit nhanh hn Chớnh cỏc liờn kt ụi ny lm sn phm cú mu vng.[4][5][6] -Bin phỏp chng chỏy PVC +Tỏc ng vo yu t oxi: Thụng thng cho vo nha nhng hp cht hu c cú thnh phn khớ tr hoc cht oxi húa mnh nh nhúm halogen Khi cú tỏc dng nhit, hp cht phõn hy ly oxi ca mụi trng lm nng oxi gim (< LOI PVC = 60), v dp tt s chỏy u in rừ nột ca phng phỏp ny l hm lng cht chng chỏy a vo nha rt thp nờn khụng lm nh hng n c tớnh ca nha +S dng ph gia INTUMAX AC-2BG (AC-2) Thnh phn cú cha Carbon v cht tr n, khụng cú gc halogen v chỏy khụng sinh khớ c cng nh khớ cú tớnh cht n mũnKhi chỏy thỡ ph gia ny phn ng li nhit v la bng cỏch n phng lờn v hỡnh thnh lp v cỏch ly dy bng than, dp la v ngn chn bựng phỏt la +B sung mt s cht n nh hp cht vụ c khú chỏy: antimoan trioxit (Sb2O3), CaCO3, Al(OH)3, Mg(OH)2 -Kh nng chỏy ca PVC chm: PVC cú tớnh cht lm chm la cao hm lng clo ca nú, c trng hp khụng cú cht chng chỏy Vớ d, nhit ỏnh la ca PVC l cao 455 C, v l mt vt liu vi ớt nguy c s c chỏy vỡ nú khụng c ỏnh la d dng i vi PVC lng nhit ta chỏy thp hn rt nhiu so vi cỏc loi nha khỏc Do ú PVC c s dng rng rói bn hoỏ hc [4][5] - PVC l mt polymer bn hoỏ hc cao lm cỏc thựng cha, ng dn hoỏ cht( axit, kim mui), khớ thi -PVC bn vi tỏc dng ca axớt HCl, axớt H 2SO4, axớt HNO3 loóng v dung dch kim nng 20% Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy S phõn hy ca PVC di tỏc dng c hc [4][5] Trong quỏ trỡnh gia cụng, cng nh quỏ trỡnh s dng sn phm di tỏc dng lc c hc lm sinh ng sut ngoi cú th dn n s phỏ hy mch polymer, thc cht nú lm t mch polymer sinh gc t do(di tỏc dng c hc) cú kh nng mo cho cỏc phn ng húa hc lm gim lng phõn t dn ti gim tớnh cht c lớ cựng nhit nu PVC chu ng thi ca tỏc ng c hc thỡ s phõn hy HCl tng lờn 1,5-2 ln so vi khụng chu tỏc dng lc c hc Tớnh cht c hc: [4][5] -Tg = 78 80oC -d = 1.38 1.4 (g/cm3) -k = 400 600 (KG/cm2) -u = 900 1200 (KG/cm2) -n = 800 1600 (KG/cm2) - = 10 25% ( dón dón di t) - bn va p = 70 160 (KG/cm2) - bn nhit ( Mactanh) = 65 70oC -Nhit giũn = -10oC -Nghiờn cu c ó cho thy ng PVC chụn di t 13 nm so vi PVC mi thỡ hu nh khụng thay i v tớnh cht -Quỏ trỡnh lóo hoỏ nhanh chúng ca PVC s lm gim tớnh co dón v lm cho tớnh cht c hc kộm i Lóo hoỏ thng l tỏc dng ca cỏc tia t ngoi lm bin i cu to ca polymer, lm cho polymer cú cu to li kộm co dón, khú ho tan Mc ló hoỏ tu thuc vo tng vựng, ph thuc ch yu vo ỏnh sỏng mt tri -PVC khụng c, cú nhiu tớnh c lý tt Ph thuc vo ph gia, monomer VC cũn d v s tỏch thoỏt HCl, lng phõn t ca polymer cng nh mc ng u ca lng phõn t v phng phỏp gia cụng -PVC chu va p kộm, tng cng tớnh va p cho PVC thng dựng ch yu cỏc cht (MBS, ABS, EVA vi t l t 5-15%) -Kh nng gia cụng khụng cao khụng thớch hp cho sn phm cú kớch thc ln Tớnh dn in: Thụng thng cỏc polyme ú cú Polyvinylclorua khụng cú nhng phn t tớch in Do vy in tr ca polyme rt ln (10 15 1018 m) vỡ th polyvinylclorua c dựng lm v bc dõy cỏch[4][5] 2.2.2 Tinh chõt hoa hoc Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 10 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Tờn nguyờn liờu Lng vao Chõt khụng phn ng VC 99,9% 12911202,36 12911202,36 Cht mo 2185,26 2185,26 Cht m 545682,9 545682,9 Cht nh hoỏ 109208,82 109208,82 Nc 152803781,8 152803781,8 Nc nha 502541804,1 15241041,69 PVC 96172570,2 95256485,73 Tng 765086435,4 110497527,4 Nha 487300762,4 916084,47 653672823,5 916084,47 4.3 Cụng oan sõy - úng bao Bng 9: Cõn bng vt cht cho mt nm sn xut cụng on ny (kg) Tờn nguyờn liờu Lng vao Lng Tn hao PVC 95256485,73 94782582,3 473903,43 Nc 15241041,69 45718,89 15195322,8 Tng 110497527,4 94828301,19 15669226,23 PHN 3: TNH TON THIT B CHNH Tinh thiờt bi trựng hp 1.1 Chon thiờt bi phn ng Cú rt nhiu thit b c s dng dõy chuyn cụng ngh sn xut cỏc hp cht hu c khỏc Thit b trựng hp sn xuõt PVC t VC thng c dựng l thit b dng thựng dựng thc hin phn ng pha lng v cú cỏnh khuy tng cng s khuch tỏn, trn ln, tip xỳc pha, tng kh nng truyn nhit Ta chn thit b loi v trựng hp VC vỡ trựng hp to thnh sn phm PVC cú th bỏm lờn thnh thit b nờn s dng thit b loi ny vic ly sn phm v cp nhit thun li hn Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 53 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy 1.2 Xac inh kich thc hinh hoc 1.2.1 Cac thụng s ban u Nhit lm vic : t = 25ữ400C Thi gian chun b: gi Nmg sut thit b : Q = 95.000 tn PVC/ nm vc = 0,85 kg/dm3 = 850 kg/cm3 PVC = 1,45 kg/dm3 = 1450 kg/cm3 Nhit sụi ca vinyl clorua : tsvc = -13,80C ỏp sut hi bóo ho ca vinyl clorua : Po(vc) = 3,3 at Khi lng phõn t ca vinyl clorua: Mvc = 62,5 Coi cỏc thnh phn nh cht m, cht nh hoỏ, cht mo ớt nh hng n th tớch (xem th tớch ca chỳng rt nh) 1.2.2 Xac inh thờ tich thiờt bi Th tớch vựng phn ng: Ta cú: VR = VVC + VH2O Trong ú: VVC : Th tớch ca VC (m3) VH2O : Th tớch ca nc (m3) VR = VVC + VH2O = Vi: mVC mH 2O + VC H 2O mVC : lng VC a vo ni trựng hp mH2O : lng nc a vo ni trựng hp Theo s liu ban u ta cú t l : Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 54 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy mH 2O = 1,4 mH 2O = 1,4 ì mVC mVC Vỡ ta gi thit cỏc cht u, cht nh hoỏ, cht m rt nh so vi lng vinylclorua Theo phng trỡnh bo ton lng VC tham gia vo mt m trựng hp l: mVC = Qm = 105240 (kg VC/m sn phm) mH2O= 1,4 ì mVC = 1,4 ì 105240 = 147336 ( kg H2O/ m sn phm) Khi ú ta cú : - Th tớch ca VC thit b l: VVC = mVC 105240 = = 123,81( m ) VC 850 nhit phn ng ta tra [8], ta c riờng ca nc: H2O = 998,25 (kg/m3) Ta cú: VH 20 = m H 2O 147336 = = 147,59m H 2O 998,25 -Th tớch cha ca thit b khụng tớnh n cht u, cht nh hoỏ, cht m l: Vk = VVC + VH2O = 123,81 + 147,59 = 271,4 (m3) Ta cn tớnh thờm nng sut d tr phũng dng mỏy bt thng Vi thit b cú c cu khuy chuyn ng vi tc ln, cú ỏp sut ln, chu nhit thỡ cú nng sut d tr: Z = 15ữ20% H s y ca thit b: = 0,75 ữ 0,8 H s d tr: Z=0,15 H s y : =0,8 Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 55 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Ta chn: Ta cú th tớch thit b phn ng: VR = V Kd (1 + Z ) 271,4(1 + 0,15) = = 309,14(m ) 0,8 Gi : D_ L ng kớnh thit b H_ Chiu cao thit b Chn: DT = 4000 (mm) = 4(m) DT : ng kớnh thit b Chn ỏy v np thit b l hỡnh elớp, chn bỏn trc di : a= DT 4000 = = 2000(mm) = 2( m) 2 Chn bỏn trc ngn: b = 0,25.DT = 0,25 4000 = 1000 (mm) = (m) Phn th tớch ca ỏy v np thit b : Vd = Vn = 2 ì ì a ì b = ì 3,14 ì 2 ì = 8,4(m ) 3 Th tớch phn hỡnh tr: Vtr = VR - V -Vn = 309,14 8,4ì2 = 292,34 (m3) Vi DT = 3000 (mm), ta cú din tớch mt ct ngang ca phn hỡnh tr l: S tru = Ta cú: Trong ú: ì DT2 3,14 ì = = 12,56( m ) 4 VTr = HTr ì STr HTr: Chiu cao phn hỡnh tr (khụng k ỏy v np) Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 56 ỏn chuyờn ngnh k s húa du H Tru = Chn GVHD: TS o Quc Tựy Vtru 292,34 = = 23,3(m) S tru 12,56 Htr = 24000 (m) = 24(m) Vy th tớch thc ca thit b l: VR = VTr + V + Vn = 24ì12,56 + 8,4ì2 = 318,24 (m3) Chiu cao c thit b l: H = HTr + 2b = 24 + ì = 26 (m) Chiu cao ca cht lng thit b: Hhh = 23,3ì0.8 = 18,64m Vy chn chiu cao ỏo nhit l 22m Cỏc kớch thc ca thit b phn ng: D D H b Htrụ Hhh Phần hỗn hợ p phản ứng b a S liu: DT = 4000 (mm) = (m) H = 26000 (mm) = 26 (m) b = 1000 (mm) = (m) Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 57 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy a = 2000 (mm) = (m) Htr = 24000 (mm) = 24 (m) V = Vn = 8,4 (m3) Vtr = 292,34 (m3) VR = 318,24 (m3) Tinh kờt cõu cua thiờt bi phn ng Cú rt nhiu kiu mỏy khuy, s cỏc kiu mỏy khuy ln hn nhiu so vi kiu cỏc thit b khỏc cụng nghip nh thit b trao i nhit hoc cỏc thỏp chuyn L vỡ cu trỳc ca thit b khuy c xỏc nh khụng ch bng kiu cu trỳc ca c cu khuy m cũn bng kiu thựng khuy C thựng khuy v c cu khuy u cú nh hng quyt nh n quỏ trỡnh lm vic ca mỏy khuy Vỡ vy mun so sỏnh cỏc mỏy khuy trn khỏc cn phi bit chớnh xỏc kớch thc hỡnh hc ca thựng khuy ln cỏnh khuy Ngoi thựng khuy c cu khuy cỏc b phn khỏc cng nh hng rt quan trng ti s lm vic ca mỏy khuy nh: trc khuy, hp m bt kớn, b phn truyn ng, ng bc nhit k, ỏp k, ng thỏo sn phm, ng np vt liu 2.1 C cõu khuõy 2.1.1 Chon c cõu khuõy Qỳa trỡnh khuy trn c hc cỏc cht lng c thc hin nh cỏnh khuy Trong cụng nghip cú rt nhiu dng cỏnh khuy thng gp cỏc dng cỏnh khuy nh: cỏnh khuy kiu mỏi chốo, cỏnh khuy kiu chong chúng, tua bin khớ, tua bin hi, n nay, cha cú mt tiờu chun no la chn c cu khuy tng ng cho quỏ trỡnh ó cho Cho nờn la chn c cu khuy phi chỳ ý n cỏc kinh nghim cng nh thit b thớ nghim nht úng vai trũ quan trng la chn c cu khuy C cu khuy tc cao khuy trn lng cú nht thp v s dng c cu khuy quay chm khuy trn cht lng cú nhit cao Chc nng ca cỏnh khuy l to kớch thc ht nh tng v trỡ s phõn b ng u cỏc ht nh tng cng nh ht PVC ng thi tng hiu qu cho quỏ trỡnh truyn nhit i vi thit b trựng hp VC tc cỏnh khuy cao c s dng nhiu Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 58 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Hu ht cỏc cht keo c s dng lm tng cng s n nh cho git VC rt hiu qu Cỏc cht ny lm cho VC rt khú kt hp vi Do lng riờng ca PVC khỏc lng riờng ca VC nờn git VC kộm n nh Khuy trn iu khin c s kt hp to PVC, tng cng truyn nhit Trong sn xut PVC thng s dng cỏnh khuy kiu mỏi chốo, nghiờng 45ữ900 C cu khuy kiu mỏi chốo nghiờng c s dng cho cỏc cht lng khú khuy trn C cu khuy ny s ho tan v to nh tng hoỏ cỏc cht lng huyn phự ho vi nng rn ti 30%, tng cng quỏ trỡnh trao i nhit, chng nha bỏm vo b mt trao i nhit Vy ta chn c cu khuy kiu mỏi chốo nghiờng 450.[9] 2.1.2 Tinh cac kich thc canh khuõy S cu to ca cỏnh khuy: Sơđ cấu tạo cánh khuấy A A A b dk A Ta cú: - ng kớnh cỏnh khuy : dk = (0,5ữ0,7)DT = 2ữ2,8(m) Chn : dk = 2,4 (m) - Chiu cao cỏnh khuy: b = (0,08 ữ0,12) ì dk = 0,192 ữ 0,288 (m) Chn b = 0,24 (mm) - Chn s tng cỏnh khuy: tng Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 59 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy - S cỏnh trờn mt tng khuy: cỏnh - Khong cỏch t c cu khuy di n ỏy thựng h = (0,1 ữ 0,3) ì DT = 400 ữ 1200 mm Chn h = 800 mm - Khong cỏch gia c cu khuy: 6000 m PHN 4: TNH CN BNG NHIT LNG Ta cú phng trỡnh cõn bng nhit tng quỏt: ( C p T ) t = div ( C p T ) + Sinh viờn thc hin: on Minh Chin m K W FW (T TƯ ) + ( R ).ri VR J =1 MSSV: 20112810 Page 60 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Cỏc thụng s ca quỏ trỡnh: - Nhit phn ng khụng i: T = const - H dng nhit, ta cú: d ( C P T ) =0 dt -H cú mt phn ng hoỏ hc Gi Q l nhit lng cn phi trao i cho mt n v th tớch thit b ( Q K W FW = T TW VR VR ) Trong ú: TW : Nhit trung bỡnh ca mụi trng ti nhit Vy ta cú phng trỡnh cõn bng nhit cho thit b m Q = ( R H ).ri VR j =1 Q: Nhit lng cn trao i cho c thit b Giai oan 1: Khi chuyn hoỏ U VC 0,72 Vi h ch gm mt phn ng hoỏ hc ta cú phng trỡnh cõn bng nhit cho thit b khuy lý tng lm vic giỏn on m Q = ( R H ).ri j =1 Trong ú: Q = QT : lng nhit trao i, KJ/m3.h Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 61 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy m: s phng trỡnh phn ng, vi h ny ta cú m = ri : tc phn ng, kmol/m3.h R.H: nhit to phn ng R.H = 43,125.103 (KJ/Kmol) Ta cú giai on 1: dU VC = 0,18.h dt r= dCVC vc du vc = C vc dt vc dt Trong ú: CVC : Nng ban u ca cu t VC CVC = nVC : nVC mVC = V M VC V s mol phõn t ca VC ban u mVC: lng phõn t ca VC, MVC = 62,5 kg/kmol V =VR : th tớch ca hn hp phn ng, V= 28,443 (m3) CVC = VC 105240 = 59,2(kmol / m ) 62,5 ì 28,443 : h s t lng ca phõn t VC VC =-1 Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 62 ỏn chuyờn ngnh k s húa du r= Suy ra: GVHD: TS o Quc Tựy dCVC du = C vc0 vc = 59,2.0,18 = 10,656(kmol / m h) dt dt m Q = ( R H ).rvc = 10,656.2,3.125 10 = 3,0636.10 (kJ / m h) j =1 Vy : Vy giai on lng nhit trao i cho mt n v th tớch l: QT1 = Q = 3,0636.106 (KJ/m3.h) Giai oan 2: Khi chuyn hoỏ ca VC : 0,72 UVC 0,9 Ta cú lng nhit trao i giai on ny l: ( ) 0,9 QTD = K dm CVC ( R H ) = K dm CVC U VC ( R H ) Trong ú: CVC: nng ca cu t VC thi im chuyn hoỏ uVC = 0,72 ( 0, CVC = CVC U Vc ) CVC : nng ban u ca cu t VC CVC = 59,2 kmol/m3 0, CVC = CVC (1 U VC ) = 59,2(1 0,72) = 16,576(kmol / m ) Kdm = 6,6.10-4 QTD2 = 6,6.10-4.16,576(1-0,9).43,125.103 = 47,2(kJ/m3.phỳt) = 2832 (KJ/m3.h) Vy lng nhit trao i ng vi ton b th tớch l: - Giai on 1: Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 63 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy QTD1 = QTD1.VR = 3,0636.106.28,443.103 = 8,71.1010(KJ/h) - Giai on 2: QTD2 = QTD2.VR= 2832.28,443 = 80,55.103(KJ/h) Tinh lng nc mõt mat 3.1 Giai oan 1: Chn nhit ca nc lm mỏt l: t1=200C Nhit nc ly sau lm mỏt l: t2 =300C Theo phng trỡnh cõn bng nhit lng thỡ lng nhit ly i bng lng nhit trao i nờn ta cú: Q1 =QTD1 Q1 = 1.V1.CP.t12 Trong ú: V1: lu lng nc lm mỏt t12 = t1 - t2= 30 - 20 = 100C t tb = t1 + t 20 + 30 = = 25 C 2 ng vi nhit ny theo [8], ta cú lng riờng ca nc 1=997,08 kg/m3 v nhit dung riờng ca nc l CP = 4,18 kJ/kg. Khi ú : Q1 = QTD1= 1.V1.CP.t12 QTD1 8,71.1010 V1 = = = 2,09.10 ( m / h) C P t12 997,08.4,18.10 Vy lng nc lm mỏt giai on l: V1 = 2,09.106(m3/h) 3.2 Giai oan 2: Chn nhit ca nc lm mỏt l: t1= 39 0C Chn nhit ca nc l: t2=39,5 0C Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 64 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy Vỡ giai on ny lng nhit ly i khụng ỏng k nờn chờnh lch nhit ca nc vo v nc rt nh Ta cú phng trỡnh cõn bng nhit lng: QL = QTD2 QTD2 = L2.VL2.CP2.t21 VL = QTD L C P t 21 Trong ú: t21 = t2 t1 = 39,5 39 = 0,50C t tb = t + t1 39,5 + 39 = = 39,25 C 2 T nhit ny theo (I.5) ca [8] ta cú lng riờng ca nc l L2=992,7 kg/m3 Theo (I.147) ca [8] ta cú nhit dung riờng ca nc l CP2 = 4,18 KJ/Kg. VL = QTD 80,55.10 = = 38,83(m / h) L C P t 21 992,5.4,18.0,5 Vy lu lng nc lm mỏt giai on l VL2 = 38,83(m3/h) Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 65 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy KT LUN Sau mt thi gian lm vic tỡm hiu v nghiờn cu ti liu em ó hon thnh bn ỏn ny vi s giỳp tn tỡnh ca thy giỏo TS o Quc Tu Qua quỏ trỡnh lm ỏn ó giỳp em phn no cng c li kin thc ó hc v hiu thờm c phn no cỏc phng phỏp sn xut khỏc ch trờn lý thuyt iu ú s giỳp em t tin hn bc vo mụi trng sng mi Vỡ thi gian cú hn v s hn ch v kin thc nờn quỏ trỡnh lm ỏn khụng trỏnh nhng thiu sút, mong c s thụng cm v ch bo thờm ca cỏc thy, cụ v s úng gúp ý kin ca cỏc bn bn ỏn ca em hon chnh hn Em xin chõn thnh cm n H Ni, ngy 14 thỏng nm 2016 Sinh viờn on Minh Chin Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 66 ỏn chuyờn ngnh k s húa du GVHD: TS o Quc Tựy TI LIU THAM KHO Tng lun cht tỡnh hỡnh v trin vng Trin vng ngnh nha Vit Nam: gii phỏp v chớnh sỏch ca Vin nghiờn cu chin lc nm 2001 PVC lch s hỡnh thnh v phỏt trin PVC Phỳc Khang K thut sn xut cht Trng i hc Bỏch Khoa H Nụi Phan Th Minh Ngc (ch biờn) C s húa hc polyme Nh xut bn Bỏch Khoa H Ni PGS.TS Phm Thanh Huyn, PGS.TS Nguyn Hng Liờn Cụng ngh tng hp hu c húa du Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni, 2006 Uhde brochures Vinyl chloride and polyvinyl chloride S tay quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht TS.Trn Xoa, PGS.TS.Nguyn Trng Khuụng Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni S tay quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht TS.Trn Xoa, PGS.TS.Nguyn Trng Khuụng Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni Sinh viờn thc hin: on Minh Chin MSSV: 20112810 Page 67 ... án chuyên ngành kỹ sư hóa dầu GVHD: TS Đào Quốc Tùy PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PVC Lịch sư hình thành và phát triển của nhựa PVC 1.1 Lịch sư hình thành Poly... liệu khác để chế tạo phận sư n xe, chắn gió, lót sàn, chén bùn nhiều chi tiết khác Sinh viên thực hiện: Đoàn Minh Chiến MSSV: 20112810 Page 14 Đồ án chuyên ngành kỹ sư hóa dầu GVHD: TS Đào Quốc... Thái Bình Dương Sinh viên thực hiện: Đoàn Minh Chiến MSSV: 20112810 Page Đồ án chuyên ngành kỹ sư hóa dầu GVHD: TS Đào Quốc Tùy Bảng 1: Tổng lượng nhựa PVC sản xuất khu vực Châu Á – Thái Bình