Tìm hiểu công nghệ sản xuất PVC và tính toán một số thông số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với năng suất 150 000 tấn năm

Đồ án môn học LỜI MỞ ĐẦU Cùng với lọc dầu, hóa dầu ngày có vai trò quan trọng khơng kinh tế mà với trị xã hội đất nước Các sản phẩm ngành cơng nghiệp hóa dầu ngày có đóng góp to lớn ổn định quốc gia Trong đó, khơng thể khơng kể đến vị trí cơng nghiệp chế biến polyme, sản xuất chất dẻo Nhờ có nhiều tính chất đặc biệt, chất dẻo đáp ứng nhiều yêu cầu ngày cao khoa học kỹ thuật đời sống hàng ngày Không nguồn nguyên liệu để sán xuất chất dẻo tương đối đa dạng than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên phế phẩm nơng, lâm nghiệp Chất dẻo lại có ưu điểm dễ gia công so với kim loại, gia cơng nhanh chóng tiết kiệm PVC – loại chất dẻo phổ biến, sử dụng rộng rãi Công nghệ sản xuất PVC phát triển mạnh nhựa có nhiều đặc điểm tốt ổn định hố học, bền học, dễ gia công nhiều loại sản phẩm thông dụng nguồn nguyên liệu tương đối sẵn Với vai trò ưu điểm bật PVC việc tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp, công nghệ sản xuất cách tính tốn thiết bị, dây chuyền sản xuất PVC thiếu kỹ sư cơng nghệ hóa học Cũng với mục đích trên, đề tài đồ án “Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PVC tính tốn số thơng số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với suất 150.000 tấn/năm” đưa hiểu biết PVC, cơng nghệ sản xuất tính tốn số thơng số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng Với kĩ năng, kinh nghiệm kiến thức ỏi việc thiếu sót thực đồ án tránh khỏi, em mong nhận được đóng góp ý kiến từ phía thầy bạn để đố án thêm hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Thị Linh mơn Lọc Hóa Dầu trường Đại Học Mỏ-Địa Chất bạn Nhóm nói riêng bạn lớp nói chung nhiệt tình giúp đỡ trình em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Văn Lực Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CỞ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Cấu trúc tính chất PVC 1.1.1 Cấu trúc PVC 1.1.2 Tính chất PVC 1.1.2.1 Tính chất vật lí PVC 1.2.2.2 Tính chất hóa học PVC 1.2 Ứng dụng PVC CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 2.1 Nguyên liệu 2.1.1 Tính chất lý học 2.1.2 Tính chất hố học 10 2.2 Các phương pháp công nghệ sản xuất PVC 12 2.2.1 Phương pháp trùng hợp khối 12 2.2.2 Phương pháp trùng hợp dung dịch 13 2.2.3 Phương pháp trùng hợp nhũ tương 13 2.2.4 Phương pháp trùng hợp huyền phù 15 2.3 So sánh phương pháp 17 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 20 3.1 Tính cân vật chất 20 3.1.1.Cân vật chất cho tháng sản xuất 20 3.1.2 Tính suất cho mẻ phản ứng 22 3.2 Tính cân nhiệt lượng 26 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học CHƯƠNG 1: CỞ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Cấu trúc tính chất PVC 1.1.1 Cấu trúc PVC Công thức cấu tạo dạng tổng quát nhựa PVC: H Cl H Cl C C C C H H H H n Nó ln tồn hai dạng cấu tạo đầu nối đuôi đầu nối đầu * Đầu nối đuôi: H Cl H Cl H Cl 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 Do PVC có Clo nên cấu trúc điều hoà Polyme thu hỗn hợp ba loại - Syndiotactic: Cl CH2 - Izotactic: CH2 CH CH2 CH CH Cl Cl CH Cl Nguyễn Văn Lực CH2 CH2 CH Cl CH2 CH Cl Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học - Atactic: Cl CH CH2 CH2 Cl CH CH2 CH2 CH CH Cl Cl Vào năm 1956, Natto Carradini kiểm tra vùng kết tinh thấy khoảng 5,1 A chứa cấu trúc Syndiotactic phổ NMR PVC theo quy ước có khoảng 5,5% Syndiotactic phần lại lượng lớn Atactic cấu trúc ngồi số mạch nhánh như: H H Cl H H Cl H C C C C C C C H H H H C H C H H Cl H H C H H C Cl Cấu tạo dạng nhánh từ 50- 100 mắt xích sở có nhánh Năm 1940 Fuller nghiên cứu tia X thấy PVC thương mại thường chất vơ định hình có lượng nhỏ kết tinh [1] 1.1.2 Tính chất PVC 1.1.2.1 Tính chất vật lí PVC PVC polyme vơ định hình dạng bột trắng hay vàng nhạt, có trọng lượng riêng 1,41,45 Chỉ số khúc xạ 1,544 PVC loại nhựa dẻo chịu nhiệt khoảng 801600C Trọng lượng phân tử không đồng đều, độ trùng hợp từ 1002000 Để có vật liệu bền co giãn 70% phần polyme phải có độ trùng hợp từ 1000 trở lên PVC lão hố nhanh, dẫn đến giảm tính co giãn tính chất học Tính chất điện sản phẩm PVC phụ thuộc vào trình hình thành: - 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% - Cường độ điện mơi: 1080 V/ml Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học - 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] 1.2.2.2 Tính chất hóa học PVC PVC có tính ổn định hố học tốt nhiệt độ thường Còn nhiệt độ tăng PVC có tính chất hoạt động hố học q trình biến đổi hố học có nguyên tử Clo tham gia phản ứng kéo theo nguyên tử Hidro bên cạnh Cacbon Phản ứng ý PVC Clo hố cuối Q trình thực môi trường hữu CCl4 nhiệt độ vừa phải tác dụng chiếu xạ tử ngoại Phản ứng thực huyền phù dạng nước với cộng hợp tác nhân gây trương clorofom, cacbon têtracloxit xúc tác tia tử ngoại PVC có tính hoạt động hố học lớn: q trình biến đổi hố học có nguyên tử Clo tham gia phản ứng thường 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 hố trị tự Chính nhờ có hố trị tự nên mạch xuất nối đơi phản ứng (1), có liên kết nối mạch cao phân tử phản ứng (2) có oxy tạo thành số nhóm có chứa oxy phản ứng (3) CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH CH CH  HCl (1) - HCl Cl Cl Cl Cl CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH CH2 CH CH2 (2) - HCl Cl Cl CH Cl CH2 CH CH2 CH + O2 CH2 CH CH CH  HCl (3) - HCl Cl Nguyễn Văn Lực O Cl Cl Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học Nhiệt độ cao HCl toả mạnh có nhiều liên kết nối mạch làm giảm tính chất hồ tan polyme PVC dung môi nhiệt độ thường có HCl chủ yếu xảy q trình oxy hố Ngược lại PVC khí N2 đun nóng khơng bị oxy hố mà có cấu tạo lưới b Khử HCl Muốn đuổi hết nguyên tử Clo khỏi PVC người ta cho tác dụng dung dịch polyme tetrahydro- furan thời gian lâu với dung dịch kiềm rượu tạo thành polyen có cấu tạo sau: CH CH CH CH CH CH CH CH Dung dịch polyme đun nóng với Lytiafumi hydrat 1000C biến hoàn toàn thành polyetylen (chảy mềm nhiệt độ 1201300C) c Thế nguyên tử Clo Mức độ thay không cao thường trọng lượng phân tử bị giảm, thay Clo nhóm axêtát Khi đun nóng lâu 65 0C dung dịch PVC với hỗn hợp axit axetic axetat bạc CH2 CH CH2 n CH3COOAg CH Cl Cl CH2 CH CH2 CH + n AgCl OCOCH3 OCOCH3 - Thay Clo nhóm amin Khi tác dụng dung dịch PVC với amơniac bình có áp suất nhiệt độ cao tạo thành số nhóm amin liên kết amin nối mạch, mức độ thay không 1520% CH2 CH CH2 CH Cl Cl CH2 CH CH2 n NH3 CH Cl NH + n HCl Cl CH2 CH CH2 CH CH2 Cl Nguyễn Văn Lực CH CH2 CH Cl Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học Thế Clo nhân thơm - Khi cho tác dụng dung dịch PVC têtra hydro furan hay dicloetan với benzen (hay Alkyl benzen) 00C hay nhiệt độ thường với xúc tác Clorua nhôm (AlCl3) tạo thành số nhóm Aryl CH2 CH CH2 CH CH2 Cl Cl AlCl3 + n CH Cl CH2 CH2 CH CH CH2 CH + nHCl Cl Bên cạnh phản ứng có loại phản ứng phụ sau: + Tạo thành vòng số mắt xích CH2 CH CH2 CH Cl CH2 CH2 CH AlCl3 CH CH CH2 CH2 CH + n HCl + Tạo thành số liên kết ngang nối mạch CH2 CH CH2 CH + n Cl CH CH CH2 CH Cl Cl CH2 CH2 CH2 + nHCl AlCl3 CH2 CH CH CH2 CH Cl Cl - Thế nhóm sunfua amin phản ứng nhựa huyền phù dạng nước với amoni Cl + (NH4)2SO4  - SO2NH2 + NH4Cl + H2O Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học 1.2 Ứng dụng PVC Do nhựa PVC có nhiều tính chất q như: ổn định hố học, bền thời tiết, bền ơxy hố, cách điện, dễ gia cơng, giá thành thấp,…vì sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Sản phẩm tạo từ PVC đa dạng 2/3 lượng PVC dùng làm sản phẩm lâu bền ống dẫn nước, khung cửa sổ, bàn ghế…còn lại PVC gia cơng thành sản phẩm khác màng mỏng, bao bì, giày dép giả da, dây bọc cách điện,… Trong thời gian gần đây, người ta đặc biệt ý đến loại PVC cứng xốp, làm vật liệu thay gỗ, thay có ảnh hưởng đến giá thành ổn định, dẫn đến thuận lợi cho trình tổng hợp vật liệu Tuy nhiên sản phẩm làm vật liệu PVC khó phân huỷ q trình sản xuất có tách chất ảnh hưởng xấu tới môi trường có lời trích từ quan bảo vệ môi trường, nhà kinh tế cho mức độ tăng trưởng PVC quy mơ tồn cầu trì thời gian tới bước vào kỷ XXI địa vị PVC vững vàng thị trường Nền công nghiệp chất dẻo nói chung nhựa PVC nói riêng vơ quan trọng kinh tế quốc dân lĩnh vực thiếu gắn liền với phát triển cuả khoa học kỹ thuật [1] Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 2.1 Nguyên liệu Vinyl clorua gọi tắt VC, có cơng thức phân tử C2H3Cl, công thức cấu tạo: CH2 CH Cl 2.1.1 Tính chất lý học Ở nhiệt độ áp suất thường chất khí có mùi ete -159,70C + Nhiệt độ đóng rắn -13,90C + Nhiệt độ ngưng tụ + Nhiệt độ tới hạn 1420C + Nhiệt độ bốc cháy 415kcal/kg + Nhiệt độ nóng chảy 18,4kcal/kg + Nhiệt độ bốc 250C 78,5kcal/kg + Trọng lượng riêng 0,969kcal/kg + Nhiệt tạo thành -838kcal/kg + Nhiệt trùng hợp -3665kcal/kg + Nhiệt dung riêng dạng lỏng 250C 0,83kcal/kgđộ + Nhiệt dung riêng dạng 250C 0,207kcal/kgđộ + Hệ số khúc xạ VC lỏng 1,83kcal/kgđộ + Tỷ lệ VC phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ (0C) Tỷ trọng -15 -25 0,9730 0,9014 + Áp suất VC phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ (0C) -87,5 -55,8 -13,37 16,2 46,8 Áp suất (mmHg) 10 100 760 22,58 54,34 + Độ tan nước 1at 0,5 % trọng lượng + Giới hạn nồng độ hỗn hợp với khơng khí từ 3,6226,6% thể tích Nguyễn Văn Lực Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học + Tính chất độc VC: VC độc so với etylclorua độc clorofom tetra clorua cacbon Có khả gây mê qua hệ thống hô hấp người thể động vật Con người tiếp xúc VC mức 25% phút bắt đầu bị choáng váng thăng định hướng Nếu hàm lượng VC khơng khí 0,5% người làm việc vài mà khơng có tác động sinh lý đáng kể [2] 2.1.2 Tính chất hố học Cơng thức cấu tạo: CH  CH  Cl Do có chứa liên kết đôi nguyên tử Clo linh động nên phản ứng hoá học VC phản ứng nguyên tử Clo linh động VC không tan nước, tan dung môi hữu axeton, rượu etylic, cacbon hydro thơm, cacbon hydro mạch thẳng Trong phân tử VC có liên kết nối đơi ngun tử Clo linh động, phản ứng hố học chủ yếu phản ứng kết hợp phản ứng nguyên tử Clo phân tử VC - Phản ứng nối đôi + Phản ứng cộng hợp: tác dụng với halogen cho ta 1,2 diclo etan điều kiện môi trường khơ 1401500C 800C có chiếu sáng xúc tác SbCl3 Khi có xúc tác AlCl3, FeCl3 VC phản ứng với HCl CH2 CH + HCl Cl CH2 CH2 Cl Cl CH3 CH2 Với H2 CH2 CH Cl + H2 Cl Trong phản ứng oxi hoá VC nhiệt độ 501500C có mặt HCl dễ dàng tạo monome axetat dehit Nguyễn Văn Lực 10 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học cầu sản phẩm, chúng dòng nước nóng từ đáy tháp lên theo Lượng VCM thu hồi tái sinh sử dụng q trình polyme hóa Sản phẩm khỏi tháp C501 có hàm lượng VCM nhỏ 1ppm trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu vào tháp qua thiết bị trao đổi nhiệt E501 Sau bơm đến thiết bị chứa PVC ướt T503 qua thiết bị sấy ly tâm S503 để loại nước Sản phẩm khỏi S503 đạt hàm lượng nước khoảng 22 – 30% tùy thuộc vào loại sản phẩm mà nhà máy sản xuất Người ta tiếp tục sấy khô PVC thiết bị sấy tầng sôi D501 để thu PVC đạt yêu cầu với hàm lượng nước phải nhỏ 0,2% Để đạt tiêu chuẩn kích thước, PVC đưa qua thiết bị sàng S504 Sau PVC đạt tiêu chuẩn chuyển đến thiết bị chứa dạng phễu T505 để điều chỉnh dòng PVC vào xilo chứa PVC trước chuyển qua khu vực đóng gói lưu giữ kho trước tiêu thụ thị trường Hệ thống đóng gói sản phẩm gồm có ba dây chuyền Trong hai máy hoạt động liên tục, máy lại để dự phòng trường hợp hai máy gặp cố Q trình đóng gói thực dây chuyền tự động, đóng sản phẩm thành gói 25kg 600kg Nguyễn Văn Lực 18 Lọc Hóa Dầu A-K53 Nguyễn Văn Lực V405 19 S405A/B S501 P501A/S R301A/B/C V501 HPVC P503 P504 V502 E501 C501 S502A/B LPVC P804A/S Steam S503A/B T503A/B D501 T505 S504A/B X511 K502 T604A/B ĐĨNG GĨI Hình 3: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất PVC phương pháp huyền phù nhà máy nhựa hoá chất Phú Mỹ P404A/B P401A/B T3101A/B RVC S506 S507 Đồ án mơn học Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ĐỀ BÀI: Đề Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PVC tính tốn số thông số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với suất 150.000 tấn/năm Thành phần nguyên liệu đầu vào: Nguyên liệu đầu vào Vinylclorua (99,9) Vinylclorua tuần hồn Thành phần ngun liệu 90 10 Tính cân vật chất cho thiết bị phản ứng Biết: Phản ứng đạt hiệu suất 90% độ chuyển hóa 72% - Tính thời gian cho mẻ sản xuất? Biết thời gian gia nhiệt cho thiết bị phản ứng giờ, thời gian nạp liệu 0,5 Số ngày làm việc thực tế: 330 ngày Tính suất mẻ Tính chi phí nguyên liệu đầu vào cho tháng sản xuất (biết hao hụt nguyên liệu 2%) Tính cân nhiệt lượng cho thiết bị phản ứng polyme hóa Biết: - Hỗn hợp nguyên liệu đầu vào thiết bị phản ứng có nhiệt độ 30oC - Phản ứng tỏa nhiệt với hiệu ứng nhiệt – 80 kJ/mol - Nhiệt độ hỗn hợp sản phẩm đầu là: 80oC Dùng dòng nước tản nhiệt cho phản ứng: - Nhiệt độ đầu vào nước: 40oC - Nhiệt độ đầu nước: 110oC 3.1 Tính cân vật chất 3.1.1.Cân vật chất cho tháng sản xuất + Tính suất làm việc ngày Căn vào đơn phối liệu sử dụng ta có tỷ lệ chất Nguyễn Văn Lực 20 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học Nước/VC = 1,5 Keo PVA 95%/VC Khơi mào POB 96%/VC = 0,0015 = 0,008 Chất đệm H3PO4 89%/VC = 0,004 Cơng đoạn trùng hợp a Tính lượng VC chất khơi mào Do trình chuẩn bị, phản ứng , đóng gói,… có xảy mát nguyên liệu với độ hao hụt tổng 2% nên lượng PVC trước mát là: 1000.102  1020( kg ) 100 Phản ứng xảy với độ chuyển hóa 72% nên lượng VC tham gia phản ứng là: 1020.128  1305,6(kg ) 100 Quá trình đạt hiệu suất 90% nên lượng VC nguyên chất ban đầu là: 1305,6.110.100,1  1437,6(kg ) 100.100 Như đưa ra, lượng chất khơi mào/VC = 0.008 nên lượng chất khơi mào POB tinh khiết cần thiết để phản ứng trùng hợp xảy là: 1437,6.0,008.100  11,98( kg ) 96 b.Tính Lượng chất ổn định PVA Người ta thường dùng keo PVA để ổn định VC với tỷ lệ keo PVA 95%/ VC = 0,0015 nên lượng PVA nguyên chất cần dùng là: 1437,6.0,0015.100  2, 27( kg ) 95 c Tính Lượng chất hiệu chỉnh pH mơi trường Chất đệm H3PO4 89%/VC = 0,004 nên lượng H3PO4 nguyên chất cần dùng là: 1437,6.0,004.100  6, 46(kg ) 89 d Tính lượng nước cần dùng tỷ lệ nước/VC = 1,5 nên lượng nước cần dùng là: Nguyễn Văn Lực 21 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học 1437,6.1,5  2156, 4(kg ) Bảng 2: Cân vật chất cho sản phẩm Nguyên liệu Lượng vào VC ĐV: kg Lượng 1437,6 143,76 POB 96% 11,98 11,98 PVA 95% 2,27 2,27 H3PO4 89% 6,46 6,46 2156,4 2156,4 Nước PVC 1020 Tổng 3617,71 3340,87 3.1.2 Tính suất cho mẻ phản ứng Xác định thời gian cần thiết cho mẻ phản ứng  Giai đoạn Khi: Uvc  0,72% Uvc: tốc độ chuyển hố vinylclorua Phương trình động học phản ứng: dU vc  0,18  h1  dt  dt = dU vc 0,18 Lấy tích phân vế ta 0,72 t1  t   Nguyễn Văn Lực dU vc  U vc 0,18 0,18 22 0,72  0,73  4h 0,18 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học  Giai đoạn Khi: Uvc  0,72% Theo ta có phương trình cân vật chất phản ứng: dCvc   K dm Cvc dt Mặt khác ta có: Cvc   0  Vi  Cvc0 U vc   Cvc   Vi  (2) Trong đó: 0: Khối lượng riêng vinylclorua thời điểm Uvc = 0,72 : Khối lượng riêng vinylclorua thời điểm Uvc Cvc0 : Nồng độ VC thời điểm Uvc = 0,72 Vi: Hệ số tỷ lượng cấu tử i phản ứng trùng hợp Vi =-1 Ta có 0    const nhiệt độ áp suất q trình khơng đổi Do đó: (2)  Cvc = Cvc0  Cvc0 U vc C vc  Cvc0 1  U vc  (3) Lấy đạo hàm theo thời gian ta : dCvc dU vc  Cvc0 dt dt  4 Thay (3) (4) ta được: Cvc0   dU vc   Kd m Cvc0 1  U vc  dt dU vc  Kd m 1  U vc  dt  dt =  dU vc Kd m  U vc Láy tích phân vế ta t2  t   Kd m Nguyễn Văn Lực Ui dU vc  1U 0,72 vc 23  i ln 1  U vc  U0,72 Kd m Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học Với phương pháp sản xuất PVC theo phương pháp trùng hợp huyền phù nước thực tế trùng hợp VC độ chuyển hố thường khơng q 0,9 Ta chọn: Uvc = 0,9 = Ui t2   =  ln 1  U vc  Kd m 0,9 0,72   0,9  ln   6,6.10   0, 72  = 1560(phút) = 26 (h) Vậy thời gian lưu hỗn hợp thiết bị là: t3 = t2 + t1 = + 26 = 30 (h) Thời gian cần thiết cho thiết bị phản ứng tiến hành xong tiếp tục phản ứng là: t = tvs + tnl + tgn + tpư + tth + tr + ts + tdg = 36 (h) Trong đó: tvs – Thời gian vệ sinh thiết bị mẻ : 0,5h tnl – Thời gian nạp liệu : 0,5h tgn – Thời gian gia nhiệt : 1,0h tpư – Thời gian phản ứng (t3) : 30 h tth – Thời gian thu hồi sản phẩm : 1,0h tr – Thời gian rửa nhựa ts – Thời gian sấy tdg – Thời gian đóng gói sản phẩm : 1,0h : 1,0h : 1,0h Vậy thời gian cần thiết cho mẻ sản xuất là: 36 (giờ)  Tính suất cho mẻ sản xuất Với suất 150000 tấn/ năm ta chọn 14 thiết bị phản ứng làm việc song song Số làm việc năm là: 24 330 = 7920 (h) Số mẻ làm việc năm là: 7920/36 = 220 mẻ Vậy suất mẻ phản ứng là: Nguyễn Văn Lực 24 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học 150000  48,7 (tấn) 220.14 Ta có bảng cân vật chất cho mẻ phản ứng sau: Bảng 3: Cân vật chất cho mẻ phản ứng Nguyên liệu Lượng vào VC Lượng 70,01 7,00 POB 96% 0,58 0,58 PVA 95% 0,11 0,11 H3PO4 89% 0,31 0,31 105,02 105,02 Nước PVC 49,67 Tổng 176,03 162,69  Tính chi phí nguyên liệu cho tháng sản xuất Do năm sản xuất 220 mẻ nên trung bình tháng sản xuất 18,33 mẻ với lượng sản phẩm 892,86 Ta có bảng cân vật chất cho tháng sản xuất sau: Bảng : Cân vật chất cho tháng sản xuất ĐV: Nguyên liệu VC Lượng vào Lượng 1283,57 128,36 POB 96% 10,7 10,7 PVA 95% 2,03 2,03 5,77 5,77 Bảng 4: TIẾP H3PO4 89% Nguyễn Văn Lực 25 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học Nước 1925,36 1925,36 PVC 910,71 Tổng 3227,43 2982,93 Bảng 5: Giá nguyên liệu tham khảo thị trường (tỉ giá 1USD =20.833VND) Giá thị trường USD VND Nguồn tham khảo VC 750$/tấn 15.624.750/tấn [4] POB 96% 1700$/tấn 35.416.100/tấn [5] PVA 95% 2$/tấn 41.666/tấn [6] H3PO4 89% 32,23$/tấn 671428 VND/tấn [7] Nước 2,12$/m3 44.200/m3 [8] Nguyên liệu Căn vào bảng giá đưa Bảng ta tính chi phí nguyên liệu cho tháng sản xuất: Chi phí sản xuất = 1283,57.750 + 10,7.1700 + 2,03.2 + 5,77.32,23 + 1925,36.2,12 = 985139,3 (USD ) 3.2 Tính cân nhiệt lượng  Tính lượng nhiệt cấp vào để tăng nhiệt đến nhiệt độ trùng hợp Qc = hp VR Chh  tth  td  Trong đó: hh : Khối lượng riêng huyền phù VR: Thể tích chứa thiết bị Chh: Nhiệt dung riêng huyền phù tth: Nhiệt độ trùng hợp Nguyễn Văn Lực 26 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học td: Nhiệt độ ban đầu hỗn hợp  Xác định khối lượng riêng huyền phù + Khối lượng riêng VC: vc  850  kg / m3  + Khối lượng riêng nước: H 2O  998, 25  kg / m3  Ta có: xH O x x x  1   vc  hh 1 2 hh vc H 2O xVC : Nồng độ phần khối lượng VC xH2O : Nồng độ phần khối lượng nước vc : Khối lượng riêng VC H2O : Khối lượng riêng H2O xvc  mvc mvc  mH 2O xH 2O   xvc Theo ta có: mH O mvc Nguyễn Văn Lực  1,5  mH 2O  1,5mvc 27 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học xvc  mvc   0, 2,5mvc 2,5 xH 2O   0,4  0,6  xH O 0,4 x 0,6  vc    hh vc H 2O 850 888,25  hh  933,12  kg / m3   Xác định nhiệt dung riêng huyền phù Theo công thức: Chhhh  xr Cr r  1  xr  Cl l Ta có: Chhhh  xvc Cvc vc  1  xvc  CH 2O H 2O Trong đó: xvc: Nồng độ phần khối lượng VC xvc = 0,4 Cvc: Nhiệt dung riêng VC Ta có: Cvc = 1,983 CH 2O : Nhiệt dung riêng nước CH 2O = 4,174 (kJ/kg độ) vc : Khối lượng riêng VC Nguyễn Văn Lực 28 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học H2O : Khối lượng riêng nước Chh hh  xvc Cvc vc  1  xvc  CH 2OH 2O Chh  = xvc Cvc vc  1  xvc  CH 2O H O hh 0, 4.1, 438.850  1  0,  4,174.998, 25 933,12 = 3,2 (kg/kg độ) Thể tích thiết bị theo quy chuẩn là: VR =153 m3 Nhiệt độ trùng hợp : tth = 400C Nhiệt độ ban đầu hỗn hợp là: td = 300C Suy ra: Qc = 933,12.153.3,2.(40 - 30) = 143060 (KJ) Vậy lượng nhiệt cần cấp vào để tăng nhiệt độ đến nhiệt độ trùng hợp là: Qc = 143060 (KJ)  Tính lưu lượng nước cần đun nóng Thiết bị trùng hợp thiết bị vỏ, chất tải nhiệt chọn nước bão hoà phần không gian vỏ - Nhiệt độ nước là: 1100C - Nhiệt độ vào nước là: 400C - Thời gian đun nóng là: 1(h) Suy lượng nhiệt cấp để đun nóng là: Qt  Nguyễn Văn Lực Qc  143060( KJ ) t 29 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học Lượng nhiệt mà nước đun nóng cấp cho hỗn hợp lượng nhiệt hỗn hợp nhận vào Lượng nhiệt hỗn hợp nhận vào: Qn = H 2O VH 2O CH 2O (tr  tv )  Qt = Q n  Qt = H 2O VH 2O CH 2O  tr  tv  Ta có nhiệt độ trung bình nước: ttb  tv  tr 40  110   75o C 2 Ứng với nhiệt độ tra bảng [1.5] đồ thị hình I.52 [3] ta có: Khối lượng riêng nước: H2O  975 (kg/m3) Nhiệt dung riêng nước: CH 2O = 1,1(Kcal/kg độ) = 4,598 (KJ/kg độ)  Qt = H 2O VH 2O CH 2O  t r  tv  Qt = Qn VH 2O  Qt H 2OCH 2O  tv  tr   143060  0, 456(m / h) 975.4,598 110  40  Vậy lưu lượng nước cần đun nóng là: V = 0,456 (m3/h) Nguyễn Văn Lực 30 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án môn học KẾT LUẬN Bài đồ án với đề tài “Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PVC tính tốn số thơng số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với suất 150.000 tấn/năm” thể cách hiểu biết PVC, vai trò tầm quan trọng xã hội công nghệ sản xuất PVC Ngồi mục đích đạt nêu phần mở đầu thơng qua việc thực đồ án giúp em tăng cường kỹ tự nghiên cứu, khả tổng hợp tài liệu kỹ làm việc theo nhóm Bên cạnh đó, đề tài giúp em củng cố kiến thức mơn học, tăng khả đánh giá nhận định vấn đề nghiên cứu, tăng kỹ thực hành tính tốn, vận dụng phối hợp kiến thức học Nguyễn Văn Lực 31 Lọc Hóa Dầu A-K53 Đồ án mơn học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Kỹ thuật sản xuất chất dẻo - Tập - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nơi, 1970 [2] Hố học Polyme - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi, 1982 [3] Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập I Bộ mơn Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hố chất Trường Đại học Bách Khoa Hà Nôi -1999 [4] Bài giảng cơng nghệ hóa dầu chế biến polymer – TS.Nguyễn Thị Linh, Bộ mơn Lọc Hóa Dầu, Đại học Mỏ-Địa Chất [5] Số liệu từ tập đoànTokuyama Nhật Bản, lấy từ địa http://www.icispricing.com/il_shared/Samples/SubPage65.asp [6] Số liệu từ công ty Changzhou Broad & Star Polyurethane Product Co., Ltd, http://www.alibaba.com/productgs/309938770/Diluted_Benzoyl_peroxide.html?s=p [7] Số liệu từ công ty Henan Allrich Chemical Co., Ltd http://www.alibaba.com/productgs/309938770/Diluted_Benzoyl_peroxide.html?s=p [8] Công Ty TNHH TM - DV XNK GIA HUY, Lầu 3, Phòng 301, Số 2290, Quốc Lộ 1A, P Trung Mỹ Tây, Quận 12 (Hồ Chí Minh) [9] “Phương thức phân loại tính giá nước, hướng tới quản lý bền vững nguồn tài ngun nước mặt hạ lưu Đập thuỷ điện Hồ Bình”- PGS.TS Nguyến Thế Chinh, NCS Nguyễn Hoàng Nam Nguyễn Văn Lực 32 Lọc Hóa Dầu A-K53 ... với đề tài Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PVC tính tốn số thơng số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với suất 150. 000 tấn/ năm thể cách hiểu biết PVC, vai trò tầm quan trọng xã hội công nghệ sản xuất. .. BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ĐỀ BÀI: Đề Tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PVC tính tốn số thơng số kỹ thuật cho thiết bị phản ứng với suất 150. 000 tấn/ năm Thành phần nguyên liệu đầu vào: Nguyên... gói sản phẩm : 1,0h : 1,0h : 1,0h Vậy thời gian cần thiết cho mẻ sản xuất là: 36 (giờ)  Tính suất cho mẻ sản xuất Với suất 1500 00 tấn/ năm ta chọn 14 thiết bị phản ứng làm việc song song Số làm