CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC

MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PVC ……4 1.1. Giới thiệu chung 4 1.1.1 Lịch sử hình thành và quá trình phát triễn của nhựa PVC 4 1.2. TÍNH CHẤT CỦA POLY VINYL CLORUA (PVC) 10 1.2.1.Đặc điểm cấu tạo 10 1.2.2.Tính chất của PVC 10 1.2.3. Ứng dụng của PVC 18 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC ………. …..22 2.1. CƠ CHẾ PHẢN ỨNG. 22 2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP 24 2.2.1. Vai trò của oxi và tạp chất trong trùng hợp gốc 24 2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 25 2.2.3. Ảnh hưởng nồng độ và bản chất của chất khởi đầu 25 2.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ monome 25 2.2.5. Ảnh hưởng của áp suất 25 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PVC 26 2.3.1. Phương pháp trùng hợp khối 27 2.3.2. Phương pháp trùng hợp dung dịch 27 2.3.3. Phương pháp trùng hợp nhũ tương. 28 2.3.4. Phương pháp trùng hợp huyền phù. 29 2.3.5. So sánh các phương pháp sản xuất PVC. 30 2.4. CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 31 2.4.1. Công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp nhũ tương. 31 2.4.2. Công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp huyền phù. 32 2.4.2.1. Công nghệ sản xuất PVC của hãng Chisso corp. 32 2.4.2.2. Công nghệ sản xuất PVC của hãng Vinnolit. 33 2.4.3. Lựa chọn công nghệ. 35 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU CỦA QUÁ TRÌNH …..37 3.1. Vinyl clorua (VC) 37 3.1.1 Tính chất vật lý 37 3.1.2 Tính chất hóa học 37 3.1.3. Tình hình sản xuất vinyl clorua trên thế giới và Việt Nam 39 3.1.2. Các phương pháp tổng hợp Vinyl Clorua ( VC) 41 3.1.3. So sánh công nghệ 55 3.2.CÁC THÀNH PHẦN KHÁC 57 3.2.1. Chất ổn định 57 3.3.2. Chất hóa dẻo 58 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÂY DỰNG NHÀ MÁY Ở VIỆT NAM ….. …61 4.1. CƠ SỞ XÂY DỰNG 61 4.2. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY Ở VIỆT NAM 62 KẾT LUẬN …..64 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên MỤC LỤC Nhóm 15 Trang GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng MỞ ĐẦU Công nghiệp chất dẻo ngành công nghiệp trẻ Đặc biệt năm gần đây, nguồn nguyên liệu truyền thống : sắt, thép, gỗ bắt đầu cạn kiệt, ngành công nghiệp chất dẻo giới phát triển mạnh mẽ Sản phẩm ngành công nghiệp chất dẻo thay sản sản phẩm truyền thống Ở nước phát triển, ngành công nghiệp chất dẻo phát triển mạnh, sản phẩm đa dạng So với vật liệu khác gỗ, sắt,…thì vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm nhẹ có độ bền học tốt, sản phẩm đa dạng, màu sắc đẹp, giá phù hợp…Do vậy, vật liệu nhựa sử dụng nhiều lĩnh vực khác đời sống xã hội sản xuất hàng gia dụng (bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làm vật liệu composite, kể lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, hàng khơng đại dương Trong đó, PVC đại diện cho số nhựa có tính tốt PVC polyme tổng hợp từ vinyl clorua monome (VCM) theo phản ứng trùng hợp Số mắt xích phân tử PVC khoảng 700 ÷ 1500 monome Các monome liên kết tạo thành mạch Những mạch mềm dẻo Ngày nay, PVC sử dụng rộng rãi có nhiều cơng dụng PVC sử dụng làm màng, chất dẻo, chất dẻo đúc áp lực, keo dán, sơn…Tuy nhiên PVC có số điểm hạn chế bền nhiệt, sử dụng tốt phạm vi nhiệt độ khoảng 60÷700C, khả hồ tan dung mơi kém, gia cơng có khí HCl gây ăn mòn thiết bị nhiễm mơi trường Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PVC 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Lịch sử hình thành trình phát triễn nhựa PVC 1.1.1.1 Q trình hình thành PVC Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn 100 năm qua Năm 1835 lần Henault tổng hợp vinyclorua, nguyên liệu để tạo nên PVC Polyvinylclorua quan sát thấy 1872 Baumann phơi ống nghiệm chứa vinylclorua ánh sáng mặt trời, sản phẩm tạo có dạng bột màu trắng chất hố học chưa xác định Các nghiên cứu tạo thành PVC đầy đủ công bố vào năm 1912 Lwan Ostromislensky(Nga) Fritz Klattle(Đức) nghiên cứu độc lập Tuy nhiên polymer không ứng dụng không quan tâm ý nhiều tính ổn định, cứng khó gia công Cuối kỷ 19, sản phẩm axetylen clo tình trạng khủng hoảng thừa, việc sản xuất PVC từ nguyên giải pháp hữu hiệu Năm 1926, tiến sĩ Waldo Semon vơ tình phát chất hoá dẻo PVC, bước đột phá để khắc phục nhược điểm gia cơng cho PVC, sau nghiên cứu chất ổn định cho PVC Đến năm 1933, nhiều dạng PVC tổng hợp Mỹ Đức phải đến năm 1937 PVC sản xuất quy mơ cơng nghiệp hồn chỉnh Đức sau Mỹ Vào năm tiếp theo, PVC nghiên cứu chủ yếu cấu trúc phân tử mà cấu trúc ngoại vi phân tử, tạo q trình trùng hợp như: kích thước hạt, độ xốp, v.v… yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính gia cơng, chế tạo polyme Quá trình nghiên cứu ảnh hưởng mở rộng lĩnh vực sử dụng PVC 1.1.1.2 Quá trình phát triển nhựa PVC a.Trên giới Theo dự báo chuyên gia Marketing lĩnh vực cơng nghiệp hố chất, thị trường dựa giới ngày tăng Nhu cầu nhựa PVC khu vực Châu Á Thái Bình Dương đặc biệt Trung Quốc, Ấn Độ yếu tố chủ yếu làm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC Mức tăng nhu cầu PVC nước tư gấp khoảng lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân nước Ở nước Đơng Âu, Châu Phi, Trung cận Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng đông, nhu cầu tiêu thụ PVC tăng mức độ đầu tư vào nước tăng lên Nhu cầu nhựa PVC theo bình quân đầu người nước phát triển lại thấp so với nước phát triển (chiếm 2/3 dân số giới) Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân PVC hàng năm nước Châu Á - Thái Bình Dương 6,2%, mức tăng bình quân giới 5,3%.Nhu cầu tăng lớn PVC nước Châu Thái Bình Dương Nhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quốc: 12,3% - Sản lượng PVC giới thể biểu đồ hình tròn sau: Biểu đồ: tiêu thụ PVC giới năm 2008 Tiếp theo bảng cho thấy công suất sản xuất PVC Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007, Trung Quốc với nhảy vọt đột biến đãn vươn lên vị trí dẫn đầu giới Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Bảng 1: công suất sản xuất nhựa PVC châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007 b.Việt Nam Năm 2002, toàn nghành nhựa Việt Nam sử dụng 1.260.000 nguyên liệu nhựa, PP, PE, PVC sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 71.3% tổng nhu cầu nguyên liệu Sản lượng tiêu thụ PVC 200.000 chiếm khoảng 13.5% Trước năm 2000, nghành nhựa nước ta chủ yếu nhập 10 năm trở lại đây, sản lượng nhựa VN tăng trưởng nhanh đặn với tộc độ trung bình 15% năm Bất chấp suy thối kinh tế tồn cầu biến động giá vật liệu nhựa năm 2008, sản lượng nhựa VN đạt 2.3 triệu tăng 22% so với năm 2008 Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Hiện nước ta có Liên doanh sản xuất bột PVC Cơng ty Liên doanh Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng cơng ty Hố chất Việt Nam Cơng ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd với công suất 80.000tấn/năm Năm 2001 nhà máy hoạt động với công suất 100% năm 2002 công suất Nhà máy tăng lên 100.000 tấn/năm Cơng ty TNHH nhựa hố chất Phú Mỹ khu công nghiệp Cái Mép liên doanh công ty xuất nhập tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổng cơng ty dầu khí Petronas Malaysia có cơng suất 100.000 bột PVC/năm Ngồi việc sản xuất bột PVC hai Cơng ty Liên doanh sản xuất PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty sử dụng hết công suất thiết kế, chưa đáp ứng hết nhu cầu chủng loại PVC Compound nước mà sản xuất chủ yếu loại PVC làm phụ kiện loại PVC dùng cho chi tiết đặc chủng phải nhập Khả cung cầu PVC Việt Nam thể sơ đồ sau: Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Hình 1: Khả cung-cầu PVC Việt Nam - Tiềm thị trường Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho sản phẩm vật liệu xây dựng nhựa PVC Sản phẩm ống nhựa cần cho việc đầu tư xây dựng cải thiện sở hạ tầng đất nước, đặc biệt nghành giao thông, xây dựng dân dụng, điện tử viễn thông… nhu cầu sản lượng PVC tăng năm Giá nhựa PVC tăng nhẹ so với năm trước Hình 2: Dự báo tình hình phát triển PVC c Các dự án phát triển Việt Nam + Dự án Tổ hợp hóa dầu miền Nam với vốn đầu tư 4.5 tỷ USD với công suất chế biến tổ hợp 2.7 triệu nguyên liệu/năm từ nguồn khí etan nước, propan Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng naphtha nhập khẩu, hàng năm sản xuất gần triệu sản phẩm PE, PP VCM cho sản suất nhựa PVC + Đối với dự án phường Hưng Đạo- Dương Kinh- Hải Phòng chuẩn bị hoàn thành thêm nhà xưởng sản xuất ống PVC + Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu tư 109,4 triệu USD từ nguyên liệu VCM trùng hợp thành PVC + Công ty Mitsui- Vina TPC- Vina tổng vốn đầu tư 90 triệu USD, nguyên liệu VCM nhập trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm + Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem thành phố Hồ Chí Minh có vốn đầu tư 2,99 triệu USD +Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu tư 12 triệu USD sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm từ nguyên liệu ngoại nhập Tuy nhiên, giá sản phẩm PVC nước cao nhiều so với giá mặt chung giới Do đó, sở sản xuất sản phẩm PVC nước phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất Nguyên nhân tình trạng hụt giá đồng tiền nước cung cấp nguyên liệu cho ngành nhựa 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 thường Do dự án trở thành thực thời gian tới giá thành sản phẩm sản lượng PVC nước đáp ứng đủ cho thị trường nước giá thành hạ xuống dẫn đến khơng phải 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 Bước ngành PVC rõ ràng, cụ thể có quyền hy vọng vào tương lai tốt đẹp Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng 1.2 TÍNH CHẤT CỦA POLY VINYL CLORUA (PVC) 1.2.1.Đặc điểm cấu tạo -PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, nhánh Khối lượng phân tử Polyvinylclorua kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị -Cấu trúc PVC có dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi đầu nối đầu Trùng hợp VC theo chế gốc tự kết hợp phân tử theo “ đầu nối đuôi” thành mạch phát triễn Trong mạch phân tử, nguyên tử Clo vị trí 1;3 -PVC polymer phân cực mạnh Ở trạng thái không kéo căng PVC hồn tồn vơ định hình, kéo căng thật mạnh có khả định hướng phần -Do PVC có Cl nên cấu trúc thu hỗn hợp loại: 1.2.2.Tính chất PVC 1.2.2.1.Tính chất vật lí Nhóm 15 Trang Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng PVC loại polymer vơ định hình dạng bột màu trắng đơi vàng nhạt Là loại vật liệu cách điện tốt, tính mềm dẻo, dai (có mặt chất hóa dẻo), có độbền va đập dể gia công PVC tồn hai dạng huyền phù nhũ tương PVC huyền phù có kích thước hạt lớn PVC nhũ tương Trọng lượng riêng 1.45 – 1.50 (g/cm3) số khúc xạ 1.544 • Độ hồ tan -Polymer phân tử thấp với n=300-500 tương đối dễ tan axeton, keton, este, xiclohexanol…Khi khối lượng phân tử trung bình cao PVC khó hồ tan (1-10%) tan : dicloetan,clobenzen, tetrahidrofuran -Ở điều kiện nguội PVC không tan chất hoá dẻo nhịêt độ cao bị trương nhiều có trường hợp lại tan Polymer dạng nhũ tương có độ hồ tan polymer huyền phù, polymer dung dịch • Tính chất nhiệt - PVC khơng bền nhiệt, có nhiệt độ phân hủy nhỏ nhiệt độ chảy T g = 800C Tf = 1600C nghĩa 800C PVC trạng thái thuỷ tinh, từ 800C đến 1600C trạng thái mềm dẻo 160 0C trạng thái chảy nhớt Nhưng có đặc điểm 1400C PVC bắt đầu bị phân huỷ sinh HCl trước chảy dẻo ( đốt nóng lâu nhiệt độ 1000C bị phân huỷ ), HCl có tác dụng xúc tác làm tăng nhanh q trình phân huỷ Khi gia nhiệt PVC khơng chảy mà bị cháy Khi xảy tượng cháy tạo nhiều liên kết đôi, để lâu ngày liên kết phản ứng khâu mạch tạo polymer có khối lượng phân tử lớn, cứng tính tan dung mơi Nhóm 15 Trang 10 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng ứng với lớp xúc tác giả lỏng hoà tan nguyên liệu lỏng Khi nhiệt toả làm bay 1,2-dicloetan phần nước ngưng tụ Hình 3: Cơng nghệ sản xuất VC từ etylen Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất VC từ Etylen: Trong thiết bị (1) etylen clo cho phản ứng với cho pha lỏng tạo EDC Nhiệt toả từ phản ứng thu hồi dùng cho trình chưng cất (3) thu EDC dùng để phân huỷ EDC thu sau làm sản phẩm VC EDC tinh khiết cracking (4) tạo VC HCl Sản phẩm từ (4) làm lạnh cho qua thiết bị chưng luyện (6) (7) tách VC HCl HCl thu từ đỉnh tháp (6) cho qua thiết bị oxi hoá (2) EDC chưa bị nhiệt phân tách từ (7) cho tuần hoàn lại (3) VC thu từ (7) tinh khiết ( nồng độ 99,9% ) Nhóm 15 Trang 50 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Trong thiết bị oxi clo hố, HCl tuần hồn kết hợp với etylen oxi thiết bị tầng sôi tạo 1,2-Dicloetan nước nhiệt sinh phản ứng dùng cho chưng cất VC EDC Sau làm sản phẩm phản ứng (8), HCl loại bỏ, EDC cho qua thiết bị làm khô tách khí đưa qua (3) chưng cất làm  Ưu nhược điểm *Ưu điểm: • Tiêu tốn lượng tận dụng nhiệt toả phản ứng • Tận dụng HCl tạo thành, sản phẩm thu khơng có HCl • Khơng dùng axetylen phí cho q trình giảm, giá thành sản phẩm giảm từ 25 đến 30% *Nhược điểm: • Sản phẩm thu có nhiều sản phẩm phụ, độ chọn lọc khơng cao • Thiết bị phức tạp, điều khiển q trình khó khăn Một số nhà cung cấp quyền công nghệ Các nhà cung cấp quyền công nghệ EDC/VCM Oxy Vinyl, Inovyl, Mitsui Chemicals, Vinnolit, Solvay,v.v Dưới so sánh thông số vận hành số công nghệ sản xuất VCM EDC thông dụng Các công nghệ sản xuất sản xuất EDC phương pháp oxy-clo hóa : Cơng nghệ Đặc trưng trình Nhiệt độ phản ứng, oC Áp suất, kg/cm2 Hiệu suất chuyển hóa Oxy Vinyls Tầng sơi 225 3,5 97,8% Inovyl Tầng sôi 220-237 5,0-6,4 95,5% Mitsui Tầng sôi 230 3,0 97,5% Vinnolit Tầng sôi 225 3,5 97,8% C2H4 Xúc tác CuCl2 CuCl2 CuCl2 CuCl2 3.1.2.3 Quá trình từ EDC tạo thành VC Cơng nghệ q trình sản xuất VinylClorua từ DCE có hai hướng: Nhóm 15 Trang 51 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng - Nhiệt phân pha - Kiềm hoá để dehydroclorua hoá Trong năm 1830, VinylClorua sản xuất dựa phản ứng dehydrohóa 1,2- DiClo-Etan Năm 1902, VinylClorua nhận nhờ phản ứng cracking nhiệt 1,2DiClo-Etan Cơng nghệ q trình sản xuất VinylClorua từ DCE sử dụng hai phương pháp :  Kiềm hóa để dehydro hóa pha lỏng với phản ứng chính: Cl − CH − CH − Cl + NaOH  → CH = CH − Cl + NaCl + H O  Nhiệt phân pha với phản ứng chính: Cl − CH − CH − Cl  → CH = CH − Cl + HCl ∆H298 = 100,2 KJ/mol a Quá trình pha lỏng Cơng nghệ sử dụng q trình pha lỏng để tách HCl khỏi DiCloEtan không quan trọng công nghiệp nguyên liệu Clo đắt lại bị tạo thành muối NaCl Khi sản xuất VinylClorua sử dụng pha lỏng, phản ứng thực thiết bị hình trụ kiểu đồng trục, có vỏ bọc ngồi, có cánh khuấy, thiết bị hoạt động gián đoạn Đầu tiên cho dung dịch NaOH, sau cho rượu cuối đưa từ từ DiCloEtan vào thiết bị phản ứng VinylClorua tạo thành Cl − CH − CH − Cl + NaOH  → CH = CH − Cl + NaCl + H O Cứ lít dicletan cần 1,1 lít dung dịch kiềm (42% NaOH) 0,26 lít rượu metylic Do rượu etylic hòa tan DiCloEtan kiềm, phản ứng tiến hành môi trường đồng thể Nhiệt độ phản ứng trì khoảng từ 60-700C, thời gian từ 4-5 giờ, áp suất thiết bị vào khoảng 0,2-0,4 at Với trình này, tiến hành phản ứng khơng nên cho dư kiềm DiCloEtan dễ bị phân hủy tạo thành Axetylen theo phản ứng: Cl − CH − CH − Cl + NaOH  → CH ≡ CH + NaCl + H O Khi có dư nước, DiCloEtan dễ bị thủy phân môi trường kiềm tạo thành glycol: Cl − CH − CH − Cl + H O  → CH OH − CHOH + HCl Sản phẩm tạo thành gồm có VinylClorua, DiCloEtan, rượu nước Ta tiến hành ngưng tụ để tách riêng thành phần Hiệu suất VinylClorua tính theo DiCloEtan vào khoảng 75 – 85% Nhóm 15 Trang 52 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Tuy nhiên nhược điểm phương pháp trình làm việc gián đoạn, yêu cầu nhiều thiết bị khó tự động hóa đồng thời hao tốn nhiều nguyên liệu để tách riêng sản phẩm Cứ VinylClorua cần phải có 0,82 kiềm, 92 kg rượu (100%) Để khắc phục nhược điểm người ta tiến hành nhiệt phân không xúc tác có xúc tác DiCloEtan pha khí b Q trình pha khí Phản ứng bắt đầu xảy 300oC, áp suất khí phản ứng đạt tốc độ cao khoảng nhiệt độ 400-550oC Phản ứng xảy theo chế gốc Cl − CH − CH − Cl  → Cl − CH = C * H + Cl * Khơi mào: Cl * + Cl − CH − CH − Cl  → Cl − CH − C * H − Cl + HCl Phát triển mạch: Cl − CH − CH * − Cl  → CH = CH − Cl + Cl * Cl * + Cl − CH − C * H  → CH = CH − Cl + HCl Đứt mạch: Lượng VinylClorua thu ít, để hạ thấp nhiệt độ phản ứng người ta dùng xúc tác có khả tách Clo với lượng 0,5-1% nhiệt độ 370 °C, hiệu suất VinylClorua đạt 70% Với điều kiện vậy, tiến hành nhiệt độ 400°C khơng có xúc tác hiệu suất VinylClorua đạt 2% Để tránh phải tiến hành phản ứng nhiệt độ cao, tạo nhiều sản phẩm phụ (từ q trình polyclohố, q trình phân huỷ, q trình cốc hoá), người ta thường dùng xúc tiến cho phản ứng như: Clo, Brôm, Oxi để tạo thuận lợi cho q trình chuyển hố Ví dụ: Khơi mào: Phát triển mạch: Cl2  → 2Cl* Cl * + Cl − CH − CH − Cl  → Cl − CH − C * H − Cl + HCl Cl − CH − CH * − Cl  → CH = CH − Cl + Cl * Cl * + Cl *  → Cl2 Đứt mạch: Ngồi ra, người ta dùng số hệ xúc tác như: than hoạt tính, muối Clo kim loại Tuy nhiên thời gian sống xúc tác thấp khó khăn cơng nghệ làm cho q trình cracking DCE có xúc tác khơng sử dụng công nghiệp Hiệu suất phương pháp 85% * Dây chuyền sản xuất Nhóm 15 Trang 53 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng DiCloEtan gia nhiệt bốc 215°C, sau đưa vào vùng đối lưu phần lò ống Tại vùng đối lưu, nguyên liệu gia nhiệt tới nhiệt độ phản ứng phản ứng thực xảy vùng xạ Sản phẩm khí thu đầu thiết bị lò ống có nhiệt độ 500°C để tránh phản ứng phụ xảy nối tiếp cách đưa vào tháp tôi, tiếp xúc với dòng sản phẩm làm lạnh xuống 50°C chảy ngược chiều Khí sản phẩm sau làm lạnh xuống 200°C Quá trình làm lạnh bổ sung làm ngưng tụ hầu hết nguyên liệu DCE chưa phản ứng, phần dùng làm chất tải nhiệt tháp tơi Phần lại với khí khơng ngưng đưa vào tháp chưng cất để thực nhiệm vụ: - Tách sản phẩm phụ HCl dạng khí tháp (3) - Tách VinylClorua thô tháp (4) - Tinh chế VinylClorua để giảm lượng HCl từ 500ppm xuống 10ppm tháp (5) - Tách sản phẩm phụ khác tháp (6), (7) tách, thu hồi DCE tháp (8) đưa trở lại thiết bị phản ứng Sản phẩm VinylClorua sau tách HCl đem trung hồ NaOH, sấy khơ VinylClorua thương phẩm Nhóm 15 Trang 54 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Hình 2: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất VinylClorua từ EDC 3.1.3 So sánh công nghệ 3.1.3.1 Cơng nghệ sản xuất từ axetylen Q trình sản xuất MVC từ axetylen HCl sử dụng rộng rãi số nước từ năm 1950 Ngày với phát triển công nghiệp dầu mỏ, hầu chuyển sang sử dụng etylen làm nguyên liệu chủ yếu để sản xuất MVC Tuy nhiên, năm gần đây, với việc khủng hoảng lượng thường xuyên xảy giới cộng với gia tăng giá phương tiện vận chuyển để tận dụng thuận lợi chỗ Trung Quốc quay trở lại phương pháp Théo số liệu thống kê tổng sản lượng nhựa PVC Trung Quốc năm 2006 6,5 triệu 4,2 triệu sản xuất từ nguồn axetylen, có 2,3 triệu đi từ etylen Theo số liệu nhất, Trung Quốc tỷ lệ PVC sản xuất từ axetylen từ etylen 65:35 Hình : Trung Quốc sản xuất VC từ axetylen nhiều Etylen Một trở ngại phương pháp sản xuất MVC từ axetylen vấn đề ô nhiễm mơi trường, Vì q trình xử dụng xúc tác HgCl (clorua thủy ngân) độc hại, mà đến chưa có biệm pháp xử lý triệt để hiệu 3.1.3.2 Công nghệ sản xuất từ etylen a Công nghệ từ EDC tạo VC Đây phương pháp tối ưu hiệu để tổng hợp MVC Với cơng nghệ kiềm hóa pha lỏng, xúc tác sử dụng clorua đồng trộn với KCl Nhóm 15 Trang 55 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng số clorua kim loại kiềm khác Khi sử dụng xúc tác hỗn hợp clorua đồng I II, muối kim loại kiềm cho vào có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy áp suất hỗn hợp muối nóng chảy Nền xúc tác alumina, silicat chất rắn xốp bền với điều kiện phản ứng Phản ứng thực điều kiện áp suất 2-10 atm Có loại thiết bị phản ứng sử dụng phổ biến nhất: Ống chùm tầng sôi Với công nghệ nhiệt phân 1,2-etylendiclora (EDC) để sản xuất MVC người ta tiến hành tách phân tử HCl từ EDC nhiệt độ cao (450-600 oC), gọi nhiệt phân- phản ứng Q trình thực dùng không dùng xúc tác Qua thực tế người ta thấy mức độ chuyển hóa hiệu suất MVC thu hai q trình khơng khác nhiều Mặt khác, việc chế tạo thiết bị nhiệt phân không dùng xúc tác dễ dàng đơn giản nhiều Vì vậy, ngày giới việc sử dụng quy trình nhiệt phân khơng dùng xúc tác để sản xuất MVC ứng dụng nhiều 3.2.CÁC THÀNH PHẦN KHÁC 3.2.1 Chất ổn định Dưới tác dụng nhiệt đô ánh sáng : - Polyme thường bị phân huỷ giải phóng HCl, HCl sinh trình phân huỷ chất xúc tác cho q trình đề hydroclorua q trình phân huỷ xảy mạnh - Quá trình phân huỷ hình thành nên liến kết đơi mạch polyme liên kết đôi tăng phân huỷ nhiệt tăng, số lượng liên kết đôi mạch polyme tăng làm màu PVC tối - Sự phân huỷ PVC đun nóng theo phản ứng chuỗi, trung tâm bắt đầu phân huỷ phần mạch mà có liên kết C-H C - Cl yếu Đó vị trí nguyên tử clo đính với nguyên tử cácbon bậc ba nhóm nằm cuối mạch Do làm chất lượng nhựa PVC xấu đI, màu chúng trở nên tối hơn, làm giảm tính chất hoá học lý học nhựa đồng thời sinh HCl gây độc hại ô nhiễm môi trường Vì phải thêm chất ổn định vào nhựa PVC Nhóm 15 Trang 56 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng Để làm tăng tính ổn định nhiệt nhựa PVC chất ổn định cần thoả mãn yêu cầu sau: - Hấp thu HCl không cho chúng tồn tự nhựa xúc tác cho trình phân huỷ - Có khả trơn tốt nhựa PVC - Thay nguyên tử clo vị trí bon bậc ba - Phá vỡ liên kết đơi - Chống oxy hố - Hấp thụ gốc tự - Có khả phản ứng với tạp chất nhựa - Chống lại hấp thụ tia cực tím Ngồi chất ổn định phải khơng độc hại, không chuyển vị, không mùi, không làm xấu màu nhựa có số tính chất nhựa PVC rẻ, dễ kiếm Rất khó kiếm chất ổn định lúc thoả mãn tất yêu cầu Trong thực tế tuỳ trường hợp, loại nhựa PVC, mục đích sử dụng, điều kiện làm việc nhựa mà ta sử dụng chất ổn định khác Theo cấu tạo chia chất ổn định thành loại sau : - Muối, xà phòng chì - Muối, xà phòng kim loại khác - Hợp chất kim - Chất ổn định hữu hỗn hợp - Hỗn hợp chất ổn định Chất vô kim quan trọng ngồi tác dụng ổn định nhiệt, chúng ngăn ngừa PVC khỏi bị phân huỷ điều kiện gia cơng nhiệt độ cao cà chúng có khả bảo vệ tính chất vật liệu thời gian dài sử dụng vật phẩm Khi chọn chất ổn định nhiệt, cần phải biết điều kiện sử dụng sản phẩm, có nhược điểm tạo muối clorua kim loại Muối clorua kim loại làm ảnh hưởng đến độ suốt pơlime, tính điện mơi giảm Chính điều mà thực tế người ta khơng Nhóm 15 Trang 57 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng dùng chất ổn định mà đảm bảo kinh tế kỹ thuật người ta dùng hỗn hợp chất ổn định khác ( có ổn định nhiệt, ổn định ánh sáng ) 3.3.2 Chất hóa dẻo PVC nguyên liệu cứng, nhiệt độ cao ( lớn nhiệt độ thuỷ tinh tức 70 đến 80độ C ) có đàn hồì Do gia công nhựa PVC nhiệt độ thường, gia công phải nâng nhiệt độ nhựa PVC nên nhiệt độ hố thuỷ tình q trình gia cơng phức tạp tốn Do để khắc phục nhược điểm ta đem trộn thêm chất hóa dẻo vào nhựa PVC q trình gia cơng Mục đích chất hố dẻo trộn với nhựa PVC làm giảm nhiệt độ hoá thuỷ tinh, nhiệt độ dòn nhựa tạo cho polyme có khả đàn hồi Nghĩa tăng khả gia công Polyme nhiệt độ thấp Q trình hố dẻo làm tăng độ mềm dẻo mạch, làm tăng độ bền va đập tăng độ giãn dài kéo đứt Tuy nhiên việc thêm chất hố dẻo vào bên cạnh ưu điểm có nhược điểm làm giảm độ bền kéo, độ bền xén Cơ chế hoá dẻo nhựa PVC giải thích sau: Cl CH + Cl CH2 Cl CH + Cl CH + CH2 Cl CH2 CH + CH + CH2 Cl CH2 CH + CH2 Trong phân tử PVC có hai dạng nhóm: có cực H - C - Cl khơng có cực H - C - H Do nhiệt độ thường lực tương phân tử polyme còng nh lực tương tác nội lớn nhiệt độ thường nhựa PVC cứng Khi tăng nhiệt độ khối PVC làm phân tử Polyme chuyển động nhiệt dẫn đến khoảng cách giứa phân tử phần phân tử xa Nhóm 15 Trang 58 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng làm tăng khả quay nội phận tử, độ mềm dẻo phân tử polyme tăng Khi ta thêm chất hoả dẻo vào khối PVC lực chúng với polyme chóng khuếch tán vào phân tử polyme phần polyme làm giảm lực tương tác chúng độ nhớt khối PVC làm tăng tính mềm dẻo phân tử polyme Khả hoà tan chất hoả dẻo vào PVC phụ thuộc vảo nhiệt độ Khi nhiệt độ thấp khả hoà tan nhiệt độ tăng khả hoà tan tăng Hiện lý thuyết thực nghiệm chất hoá học chất hố dẻo, kích thước hình dạng phân tử có ảnh hưởng lớn đến hiệu ứng hoá dẻo Các loại chât hoá dẻo: + Ete axít hữu ( ftalát, adipát xêbanxinát ) + Ete axít vơ ( arilfơtfát, alkilfơtfát aril alkil fôt fát ) + Ete pôliêtilen glicôl dẫn xuất dầu khơng no + Chất hố dẻo loại pôlime ( cao su nitril pôliête ) + Các chất hố dẻo khác ( nitril, amít, cacbua hit ) Việc lựa chọn chất hoá dẻo dựa u cầu sau: - Nhiệt độ sơi chất hố dẻo tương đối cao đế q trình trộn lẫn khơng bị bay - Chất hố dẻo khơng độc khơng cháy điều ảnh hưởng đến trình sử dụng sản phẩm - Chất hố dẻo có khả nằng trộn tốt với Polyme - Chất hố dẻo có nhiệt độ hoá thuỷ tinh thấp chất hoá dẻo Polyme - Phù hợp với quan điểm kinh tế nghĩa giá thành thấp Thực tế yếu tố quan trọng Nhóm 15 Trang 59 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÂY DỰNG NHÀ MÁY Ở VIỆT NAM Để xây dựng nhà máy Việt Nam cần có yêu cầu sau đây: Phải phù hợp với dây chuyền công nghệ sản xuất, phù hợp với quy hoạch nhà máy, đảm bảo khả phát triển nhà máy tạo điều kiện cho sản xuất phân xưởng khác tương lai Bố trí giao thơng ngồi nhà máy cho thuận tiện Đảm bảo an toàn vệ sinh công nghiệp thuận lợi xây dựng 4.1 CƠ SỞ XÂY DỰNG - Xác định địa điểm xây dựng cách hợp lý tạo điều kiện tốt cho giai đoạn chuẩn bị đầu tư sở phát triển sản xuất kinh doanh nhà máy giai đoạn trước mắt định hướng lâu dài - Địa điểm xây dựng lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp Tạo điều kiện tối đa công suất nhà máy khả liên kết sản xuất nhà máy với nhà máy lân cận - Phải gần với nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất gần nơi tiệu thụ nhà máy Gần nguồn cung cấp lượng như: điện, nước, khí nén, … Như hạn chế tối đa chi phí vận chuyển, góp phần hạ giá thành sản phẩm thúc đẩy phát triển nhà máy - Đảm bảo khả cung ứng cơng nhân q q trình xây dựng nhà máy trình hoạt động sau - Phù hợp tận dụng tối đa hệ thống giao thông bao gồm đường bộ, đường sắt, đường sông, đường biển kể đường không - Việc nước dễ dàng, khơng ảnh hưởng đến nguồn nước khu dân cư xung quanh - Khu đất phải có kích thước hình dạng thích hợp cho việc xây dựng trước mắt tương lai Do khu đất phải đáp ứng yêu cầu sau: + Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt mùa mưa bão, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện tốt cho việc thoát nước thải nước mặt dễ dàng Nhóm 15 Trang 60 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng + Khu đất phải tương đối phẳng có độ dốc tự nhiên tốt vào khoảng 0,5 -1 % để hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt chi phí lớn tồn chi phí xây dựng + Khu đất chọn lựa không nằm vùng có mỏ khống sản hay vùng địa chất không ổn định tượng động đất, sói mòn hay cát chảy,… cường độ chịu lực 1,5-2,5 kg/cm2.Nên xây dựng đất sét, đất đá mỏng hay đất đồi để giảm tối đa chi phí cho việc gia cố móng hạng mục cơng trình hạng mục cơng trình có tải trọng tĩnh tải trọng động lớn - Khi chọn lựa khu đất phải xem xét mối quan hệ mật thiết khu dân cư đô thị khu công nghiệp để hạn chế tối đa ảnh hưởng xấu môi trường công nghiệp đến khu dân cư, khu di tích lịch sử hay danh lam thắng cảnh nhà máy phải đáp ứng yêu cầu sau: + Phân xưởng bố trí cách khu dân cư xung quanh tối thiểu 300 m Phân xưởng xây dựng ngoại vi thành phố khu công nghiệp liên hợp + Địa điểm xây dựng phải cuối hướng gió chủ đạo so với khu dân cư phải có vùng xanh bảo vệ hướng gió chủ yếu để hạn chế tối đa ảnh hưởng xấu + Khu đất phải vùng hạ lưu sơng (nếu có) cách bến dùng nước khu dân cư 500 m Nước thải phải xử lý trước thải sơng Tóm lại vào yêu cầu ta định chọn địa điểm xây dựng cho phân xưởng PVC nhà máy có yêu cầu sử dụng sản phẩm 4.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY Ở VIỆT NAM Hiện nước ta có Liên doanh sản xuất bột PVC: Công ty Liên doanh Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng cơng ty Hố chất Việt Nam Công ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd Công ty TNHH nhựa hoá chất Phú Mỹ khu công nghiệp Cái Mép liên doanh công ty xuất nhập tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổng cơng ty dầu khí Petronas Malaysia Bên cạnh hàng loạt cơng ty tư nhân, sản xuất ống nhựa… nhiều dự án xây dựng thêm nhà máy sản xuất PVC nước Tuy nhiên, sản lượng Nhóm 15 Trang 61 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng chưa đáp ứng nhu cầu tiêu thụ PVC nước, đồng thời giá thành sản phẩm PVC cao nước ngồi; điều đáng lo ngại thời điểm kinh tế Việt Nam hội nhập với khu vực toàn giới Đưa thêm dự án xây dựng nhà máy sản xuất PVC có cơng suất lớn, sử dụng nguyên liệu nội địa hướng cần thiết đầy hứa hẹn Địa điểm: Khu kinh tế Nghi Sơn (Thanh Hóa) Nguồn nguyên liệu: Nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Hãng quyền: Vinolit Sản phẩm: Bột PVC Nhóm 15 Trang 62 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng KẾT LUẬN Thành phần PVC có đặc thù mà loại nhưạ khác khơng có: Trong phân tử monomer VMC (CH2=CHCl) có tới gần 60% khối lượng từ clo (Cl), clo hình thành qua trình điện phân muối ăn (NaCl) Do nói rằng, PVC hình thành từ 60% muối ăn Với sản lượng nhựa nay, để sản xuất PVC cần 0,5% tổng sản lượng dầu tiêu thụ Điều quan trọng, giai đoạn dầu mỏ vấn đề nóng giới Với giá cao ngất ngưỡng, dầu mỏ sản phẩm từ dầu mỏ khơng đơn vấn đề kinh tế Trong đó, nhờ đặc tính trên, PVC phụ thuộc vào biến đổi dầu mỏ so với loại polyme tổng hợp từ 100% dầu mỏ Tại thời điểm, giá PVC thấp khoảng từ 20 - 30% so với loại chất dẻo ứng dụng rộng rãi khác PE, PP PS Ưu điểm thứ hai clo đem lại cho PVC Đó tính kìm hãm cháy Cũng đặc điểm mà PVC gần chiếm vị trí độc tơn lĩnh vực xây dựng dân dụng Về mặt ứng dụng, PVC loại nhựa đa nhất.Giá thành rẻ, đa dạng ứng dụng, nhiều tính vượt trội yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho hàng loạt ngành công 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 đâu bắt gặp diện PVC Nhóm 15 Trang 63 Tiểu luận CN tổng hợp hợp chất trung gian Liên GVHD: PGS.TS Nguy ễn H ồng TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Phạm Thanh Huyền, PGS.TS Nguyễn Hồng Liên Cơng nghệ tổng hợp hữu – hóa dầu Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 2006 http://www.wikipedia.org/ Polyme science an Teachnology, Joel R.Fried, NewYork Prenti-ce Hall, 1995, American http://www.sciencedirect.com/ Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry http://www.vinachem.com.vn Nhóm 15 Trang 64 ... khuấy polyme tách liên tục nên sản phẩm đồng tốt 2.4 CÁC CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 2.4.1 Cơng nghệ sản xuất PVC theo phương pháp nhũ tương Hình 3: Sơ đồ sản xuất PVC theo phương pháp nhũ tương liên... ồng 2.4.2 Công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp huyền phù 2.4.2.1 Công nghệ sản xuất PVC hãng Chisso corp Thiết bị phản ứng Thiết bị xả khí 3.Tháp rửa Thiết bị ly tâm Thiết bị sấy PVC Thùng... Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Cơng ty Liên doanh sản xuất PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty sử dụng hết công suất thiết kế, chưa đáp ứng hết nhu cầu chủng loại PVC Compound