Dây chuyền sản xuất polypropylen

MỤC LỤC.LỜI NÓI ĐẦU 5CHƯƠNG 1. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ NHỰA PP: 61.1. Lịch sử ra đời:61.2. Phân loại Polypropylen:71.3. Cấu trúc phân tử PP:81.3.1. Isotactic polypropylene (iPP):81.3.2. Atactic polypropylene (aPP): 91.3.3. Syndiotactic Polypropylene (sPP): 91.4. Hình thái học PP:101.4.1. Tinh thể học và hiện tượng đa hình:101.4.2. Hình thái hạt polymer: 121.5. Tính chất nhiệt động học:131.5.1. Sự nóng chảy:131.5.2. Nhiệt độ hóa thủy tinh:131.6. Tính chất vậy lý:131.7. Tính chất hóa học:14CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ PROPYLENE: 152.1. Tính chất vật lý:152.2. Tính chất hóa học:162.3. Quá trình phát triển và các nguồn thu nhận chính:18CHƯƠNG 3. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT:203.1. Những quá trình trùng hợp thông dụng:203.2. Các cơ chế trùng hợp ion:203.2.1. Cơ chế trùng hợp anion:213.2.1.1. Trùng hợp anion xúc tác là hydrua và amidua của kim loại kiềm.213.2.1.2. Trùng hợp anion xúc tác hợp chất cơ kim:223.2.1.3. Trùng hợp anion xúc tác kim loại kiềm:233.2.2. Cơ chế trùng hợp cation:243.2.3. Cơ chế trùng hợp phối trí: 253.2.3.1 Xúc tác:253.2.3.2. Cấu tạo, thành phần của chất xúc tác:26a. Xúc tác ZieglerNatta:27b. Xúc tác Metallocene:283.2.3.3 Cơ chế trùng hợp:30CHƯƠNG 4. LÝ THUYẾT TỔNG HỢP POLYPROPYLENE:314.1. Cơ chế trùng hợp propylene:314.2. Vấn đề điều hòa lập thể và điều hòa vùng trong sự chèn monomer:34CHƯƠNG 5. TÍNH CHẤT, ỨNG DỤNG CỦA PP:355.1. Đặc tính, tính chất chung:365.2. Ứng dụng:36CHƯƠNG 6. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLENE:386.1. Qui trình sản xuất chung:386.1.1. Khu vực xử lý nguyên vật liệu ban đầu:386.1.2. Khu vực trùng hợp:386.1.3. Khu vực tách và thu hồi khí:396.1.4. Khu vực xử lý cặn và khử mùi:396.1.5. Khu vực ép tao hạt và qui trình xử lý các hạt nhỏ:396.1.6. Khu vực đóng bao và đóng thùng: 396.2. Các công nghệ được sử đụng hiện nay:396.2.1. Công nghệ pha lỏng:396.2.1.1. Qui trình công nghệ SPHERIPOL:396.2.1.2. Công nghệ HYPOLII:446.2.2. Công nghệ pha khí:486.2.2.1. Qui trình công nghệ NOVOLEN:486.3.2.2. Qui trình công nghệ UNIPOL:536.2.2.3. Qui trình công nghệ của INNOVENE:566.3. Lựa chọn công nghệ sản xuất:60KẾT LUẬN64TÀI LIỆU THAM KHẢO65

BỘ GD & ĐT ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Khoa Hóa CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc  Đồ Án Công Nghệ I Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Polyprolylene (PP) Nhiệm vụ Đồ án: GVHD: PHAN THỊ THÚY HẰNG Họ Tên SV: LÊ THIỆN NHỰT Ngành: Công Nghệ Vật Liệu Lớp: 09H4 Tên đề tài: Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Polypropylene (PP) Các số liệu ban đầu: Nội dung Đồ Án: - Lý thuyết tổng quan - Nguyên liệu - Lý thuyết chung cơng nghệ sản xuất - Lý thuyết tổng hợp PP - Tính chất, ứng dụng PP - Công nghệ sản xuất PP Ngày giao đề tài: 29/8/2012 Ngày hoàn thành: 25/12/2012 Ngày bảo vệ: 26/12/2012 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS Phan Thị Thúy Hằng Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1.Giáo viên hướng dẫn Nhận xét: Điểm: Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP Chữ ký: SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ NHỰA PP: 1.1 Lịch sử đời: 1.2 Phân loại Polypropylen: 1.3 Cấu trúc phân tử PP: .8 1.3.1 Isotactic polypropylene (iPP): 1.3.2 Atactic polypropylene (aPP): 1.3.3 Syndiotactic Polypropylene (sPP): 1.4 Hình thái học PP: 10 1.4.1 Tinh thể học tượng đa hình: .10 1.4.2 Hình thái hạt polymer: 12 1.5 Tính chất nhiệt động học: .13 1.5.1 Sự nóng chảy: 13 1.5.2 Nhiệt độ hóa thủy tinh: 13 1.6 Tính chất lý: 13 1.7 Tính chất hóa học: 14 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PROPYLENE: .15 2.1 Tính chất vật lý: 15 2.2 Tính chất hóa học: 16 2.3 Quá trình phát triển nguồn thu nhận chính: .18 CHƯƠNG LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT: 20 3.1 Những trình trùng hợp thông dụng: .20 3.2 Các chế trùng hợp ion: .20 3.2.1 Cơ chế trùng hợp anion: .21 3.2.1.1 Trùng hợp anion xúc tác hydrua amidua kim loại kiềm 21 3.2.1.2 Trùng hợp anion xúc tác hợp chất kim: 22 3.2.1.3 Trùng hợp anion xúc tác kim loại kiềm: 23 3.2.2 Cơ chế trùng hợp cation: 24 3.2.3 Cơ chế trùng hợp phối trí: .25 3.2.3.1 Xúc tác: 25 3.2.3.2 Cấu tạo, thành phần chất xúc tác: 26 a Xúc tác Ziegler-Natta: .27 b Xúc tác Metallocene: .28 Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng 3.2.3.3 Cơ chế trùng hợp: 30 CHƯƠNG LÝ THUYẾT TỔNG HỢP POLYPROPYLENE: 31 4.1 Cơ chế trùng hợp propylene: 31 4.2 Vấn đề điều hòa lập thể điều hòa vùng chèn monomer: .34 CHƯƠNG TÍNH CHẤT, ỨNG DỤNG CỦA PP: .35 5.1 Đặc tính, tính chất chung: .36 5.2 Ứng dụng: .36 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLENE: 38 6.1 Qui trình sản xuất chung: 38 6.1.1 Khu vực xử lý nguyên vật liệu ban đầu: .38 6.1.2 Khu vực trùng hợp: 38 6.1.3 Khu vực tách thu hồi khí: 39 6.1.4 Khu vực xử lý cặn khử mùi: 39 6.1.5 Khu vực ép tao hạt qui trình xử lý hạt nhỏ: .39 6.1.6 Khu vực đóng bao đóng thùng: 39 6.2 Các công nghệ sử đụng nay: 39 6.2.1 Công nghệ pha lỏng: 39 6.2.1.1 Qui trình cơng nghệ SPHERIPOL: 39 6.2.1.2 Công nghệ HYPOL-II: 44 6.2.2 Cơng nghệ pha khí: 48 6.2.2.1 Qui trình cơng nghệ NOVOLEN: 48 6.3.2.2 Qui trình cơng nghệ UNIPOL: .53 6.2.2.3 Qui trình cơng nghệ INNOVENE: 56 6.3 Lựa chọn công nghệ sản xuất: 60 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại bùng nổ thông tin, trở thành thành viên thức WTO cơng nghiệp có nhiều hội phát triển hơn, ngành Công nghệ vật liệu ngành mới, phát triển mạnh năm gần Là ngành ưu tiên để phát triển ngành vật liệu nói chung đất nước, phù hợp với tiềm ngành Dầu mỏ có nước ta Chính điều tạo tiềm lớn cho tương lai tận dụng sản phẩm hóa dầu, tổng hợp hợp chất Polymer Đó ngành khoa học nghiên cứu việc tổng hợp chất hữu có ứng dụng rộng rãi đời sống cách tận dụng nguồn nguyên liệu từ dầu mỏ Việc sản xuất, sử dụng Polymer ngày mở rộng có quy mơ phát triển nhanh Đặc biệt tình hình ngun liệu thiên nhiên ngày khan hiếm, tiêu thụ nguồn lượng hợp chất hóa học có sẵn diễn với tốc độ ngày cao đặt vấn đề với nhà hóa học phải tìm hợp chất thay chúng Polypropylene số polymer sử dụng rộng rãi giới có nhiều đặc tính ứng dụng tốt như: tính bền học cao, cứng vững, khơng bị kéo giãn dài, chế tạo thành sợi, vật liệu cách nhiệt,… giá thành monomer thấp, giá thành sản xuất thấp, tính chất ưa chuộng Hiện nay, nước ta có nhiều dự án xây dựng Nhà máy lọc dầu triển khai Đây coi điểm hứa hẹn cung cấp nguồn Propylene nguyên liệu dồi Cùng với đời Nhà máy lọc dầu số I với công suất 6,5 triệu tấn/năm Khu Kinh tế Dung Quất, tỉnh Quảng Ngãi Vì vậy, việc đời nhà máy sản xuất Polypropylene yêu cầu tất yếu mang tính xã hội, tính kinh tế góp phần với nhịp độ tăng trưởng kinh tế chung cho đất nước Từ phân tích nêu trên, đồ án có nhiệm vụ: Thiết kế dây chuyền cơng nghệ sản xuất polypropylene (PP) Và đồng thời giúp tìm hiểu thêm ứng dụng Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng CHƯƠNG LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ NHỰA PP: 1.1 Lịch sử đời:[1] Việc phát minh Polypropylen diễn vào đầu năm 1950 Có nhiều nhóm tham gia phát minh này: Montecatini (có góp mặt giáo sư Giulio Natta đồng đạt giải nobel 1963 với Karl Ziegler), Nhóm Ziegler Polypropylen hình thành từ q trình trùng hợp phối trí với có mặt xúc tác Ziegler – Natta, xúc tác metallocene [2] Polypropylen đưa thị trường lần vào năm 1957 công ty Montecatini, Italia Ngay sau đó, sản xuất hàng loạt châu Âu, Mỹ Nhật Theo thời gian, tăng trưởng công suất chất lượng Polypropylene thương mại ngày cải thiện Hình Cấu trúc phân tử PP dạng phân tử mô kính hiển vi [1] Khái quát phát triển công nghiệp Polypropylene: Công nghiệp sản xuất PP thương mại tồn bốn mươi năm Công ty Montecatini đưa công nghệ sản xuất PP thương mại vào năm 1957 Đó trình trùng hợp “dung dịch bùn” (xăng sử dụng làm mơi trường pha lỗng) xảy nhiệt độ 55-60 oC, áp suất 1MPa với có mặt xúc tác Ziegler-Natta hệ (gồm hợp chất kim, chủ yếu (C 2H5)3Al, TiCl3 Sử dụng 1g xúc tác để sản xuất gần kg PP Vào năm thập kỷ 60 công ty khác cải biến công nghệ sản suất PP dựa q trình Montecatini Các cơng nghệ sử dụng xúc tác hệ áp dụng rộng rãi Vào năm 1985 thị phần công nghệ sản xuất PP sử dụng xúc tác hệ chiếm 42% Mỹ (trong tổng số 2,6 MMTA), 79% Nhật (trong tổng số 1,35 MMTA) 71% Tây Âu (trong tổng số 2,3 MMTA) Cơng nghệ có nhược điểm sau: Thiết kế dây chuyền cơng nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ - GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Xúc tác cần phân huỷ sau trình trùng hợp độ nhạy cảm cao propylen xúc tác; - Cần loại bỏ hợp chất Atatic khỏi polymer (hàm lượng lên đến 20%); - Chi phí sản xuất cao so với trình sản xuất chất dẻo chịu nhiệt khác phải đầu tư bổ sung thiết bị giảm hoạt hoá xúc tác Mặc dù vậy, thị phần công nghệ sản xuất PP “dung dịch bùn” 31% tổng sản phẩm PP toàn giới vào năm 1990 20% vào năm 1999 Vào năm 1970-1983 xúc tác lập thể hiệu cao hệ hai ba đưa (hiệu suất xúc tác 10-15 20-30 kg PP 1g chất xác tác) Những xúc tác gồm TiCl4 chất mang MgCl2 với alkyl nhôm phụ gia hữu cho điều khiển tính đẳng cấu polymer Đến thập kỷ 80 công ty khác cải tiến công nghệ dựa xúc tác Trùng hợp sử dụng xúc tác hiệu cao đưa dùng cho loại lò phản ứng pha khí pha bùn 1.2 Phân loại Polypropylen: [3] Polypropylen loại nhựa nhiệt dẻo sản xuất trình trùng hợp propylene Có tính chất: bền nhiệt, vật lý, hóa học mong muốn sử dụng nhiệt độ phòng Trong cơng nghiệp người ta chia Polypropylen thành họ lớn với tên gọi sau: - HomoPolypropylen (Polypropylen đồng thể), kết trình trùng hợp monomer Propylen Là loại sử dụng rộng rãi loại sản phẩm PP Nó sản xuất từ thiết bị phản ứng khác có sử dụng xúc tác để liên kết monomer lại với thành dạng có cấu trúc khơng gian cố định HomoPolypropylen hệ hai pha, chứa vùng kết tinh vùng khơng kết tinh (vơ định hình) Vùng khơng có khả kết tinh bao gồm isotactic PP atactic PP Isotactic PP có khả kết tinh chậm vùng vơ định hình HomoPolypropylen có mạng tinh thể từ dày đến mỏng thể qua điểm chảy - Random CoPolypropylen (Polypropylen đồng trùng hợp) (RCP) kết trình đồng trùng hợp monomer Propylen với monomer khác Thường sử dụng kết hợp comonomer Ethylene với tỷ lệ thấp (7%) Đa số Copolymer có cấu tạo khơng Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng điều hòa, mạch phân tử chúng có mắt xích sở (monomer A B) khác xếp cách hỗn độn tách đoạn mạch lặp lặp lại cách tuần hồn Đồng trùng hợp có ứng dụng lớn thực tế cho phép thay đổi tính chất hợp chất cao phân tử giới hạn rộng Đồng trùng hợp sử dụng rộng rãi công nghiệp cao su tổng hợp Các polymer có cấu tạo khơng gian sản xuất dây chuyền thiết bị phản ứng nối tiếp, thiết bị phản ứng thứ homopolymer thiết bị thứ hai copolymer …-A–A–A–A–B–A–B– B–A- … - Copolypropylen block (Polypropylen đồng trùng hợp khối): Khác với copolymer thông thường, đại phân tử chúng đơn vị monomer riêng biệt luân phiên xếp không theo trật tự mạch … -A–A–A–A– B –B – B – B –B –A–A- … Hình : Hình dạng Polypropylene cơng nghiệp [2] 1.3 Cấu trúc phân tử PP: [3] Polypropylen hợp chất cao phân tử có cơng thức hóa học chung là: Ba loại cấu trúc lập thể polypropylene atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, isotactic polypropylene 1.3.1 Isotactic polypropylene (iPP): Có nhóm –CH3 nằm phía mặt phẳng cấu hình đồng phân quang học, dạng tinh thể Có tính chất khơng tan heptan sơi có nhiệt độ điểm chảy khoảng 165oC Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng 1.3.2 Atactic polypropylene (aPP): Có nhóm -CH3 xếp ngẫu nhiên khơng theo quy luật nào, vơ định hình kết dính tốt 1.3.3 Syndiotactic Polypropylene (sPP): Có nhóm – CH3 xếp luân phiên trật tự hai mặt phẳng Ngoài ra, sử dụng xúc tác metallocene người ta tổng hợp polymer khối chứa đồng thời isotactic atactic mạch sau: Hình Cấu trúc polypropylene khối [4] Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng 1.4 Hình thái học PP: [1] 1.4.1 Tinh thể học tượng đa hình: Hóa học lập thể PP đóng vai trò quan trọng việc xếp chặt khít đoạn mạch vùng kết tinh PP Hình cho thấy dạng tán xạ tia X góc rộng (WAXS: wide-angle X-ray scattering) iPP, sPP, aPP Cấu trúc phân tử điều hòa iPP sPP làm cho đoạn mạch dể dàng kết tinh, điều tạo khác tính đối xứng đơn vị nguyên tố sPP iPP Còn aPP khơng có cấu trúc phân tử điều hòa khơng kết tinh Điều dẫn đến việc tạo vùng tán xạ khuếch tán rộng Mạch iPP có cấu dạng xoắn ốc nguyên tố tinh thể, hình Đường xoắn ốc lặp lại sau mắt xích monomer, với chu kỳ đồng 0.65 nm Sự bố trí vòng xoắn thực việc quay bên phải bên trái quanh đường tâm với với độ nghiêng khơng phụ thuộc vào hướng quay Hình 4: Các kiểu tán xạ tia X có gốc rộng iPP , sPP , aPP Miền gạch minh hoạ tách biệt phân bố tán xạ tinh thể vơ định hình Dạng tinh thể chủ yếu iPP dạng α Đơn vị nguyên tố dạng α - iPP đơn tà, chứa đoạn mạch 12 mắt xích monomer với xếp đặc khít đặc trưng xếp xoắn ốc Khối lượng riêng tinh thể thường nằm khoảng 0.936-0.946 g/cm3 Cấu dạng xoắn sPP khác với iPP, có chu kỳ đồng 0.74 nm Dạng tinh thể ổn định sPP hệ tà phương, chứa đoạn mạch 16 mắt xích monomer với với xếp đặc khít đặc trưng xếp xoắn ốc Khối lượng riêng tinh thể 0.930 g/cm3 Cả iPP sPP biểu hiện tượng đa hình, có xu hướng kết tinh thành dạng tinh thể khác phụ thuộc vào điều kiện kết tinh Trong iPP, dạng chủ yếu dạng α Các Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 10 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Khí thải từ phận tách khí khỏi polymer đưa đến tháp khử hoạt tính TEAL, TEAL khử hoạt tính tách chất hấp thụ hồi lưu Chất hấp thụ sau sử dụng làm nhiên liệu đốt Khí từ đỉnh tháp khử hoạt tính máy nén đưa tới thiết bị khử etan để lấy phân đoạn cắt propan-propylen Hơi đỉnh tháp tách etan ngưng tụ phần thiết bị ngưng tụ nước đưa đến thiết bị phân tách, phân tách thành pha dẫn tới đuốc đốt, pha lỏng hồi lưu lại tháp tách etan Sản phẩm đáy tháp tách etan đưa đến thiết bị tách propan - propylen Propylen phần khí nhẹ đỉnh tháp qua thiết bị nhận nén làm lạnh sau khí ngưng gom thùng hồi lưu phân tách Một phần khí ngưng đưa trở lại thiết bị phân tách phần lại (propylen thu hồi) đưa đến phận làm nguyên liệu Sản phẩm đáy thiết bị tách đem đốt 6.3.2.2 Qui trình cơng nghệ UNIPOL: Hình 21 Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ UNIPOL Công nghệ Unipol Dow đạt thành tựu suốt 10 năm qua việc cung cấp quyền công nghệ sản xuất PP Cơng nghệ Unipol hồn tồn sử dụng pha khí tầng sôi Shell Hãng phát minh sản xuất loại xuác tác hoạt tính cao, Dow chiếm giữ quyền Dow tập trung phát triển loại xúc tác Metallocen để sản xuất PP Unipol biết đến hàng loạt sản phẩm Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 53 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng nhựa với tính chất khác điểm chảy mềm độ rắn Tuy nhiên, công nghệ không thật thích hợp nhà sản xuất PP muốn thay đổi nhanh linh hoạt loại sản phẩm dây chuyền sản xuất Ưu điểm công nghệ Dow: Dow mang nhãn hiệu lớn châu Âu châu Á Phí quyền thấp Dải sản phẩm rộng - Công đoạn làm nguyên liệu: Nguyên liệu trình trùng hợp propylen lỏng (99,6% khối lượng) từ bể chứa trung gian bơm tới phận làm nguyên liệu Tại đây, propylen làm khô qua thiết bị rây phân tử để tách bỏ H 2O xử lý xúc tác để loại vết COS Cơng đoạn cần phải có tất xúc tác trình trùng hợp nhạy với tạp chất sẵn có nguyên liệu Hỗn hợp khí chứa H2 từ Nhà máy lọc dầu đưa tới thiết bị PSA để làm đạt đến độ tinh khiết hàm lượng H2 99,9% mol, sau nén đưa tới khu vực phản ứng Khí N2 từ trạm tách N2-O2 xử lý để loại bỏ hàm lượng nhỏ (phần triệu) tạp chất O2, H2O phần tử phân cực khác, sau nén cung cấp tới thiết bị phản ứng, khí N2 áp suất thấp sử dụng cho trình khác Xúc tác Ziegler-Natta hệ Titan (nhóm xúc tác Shell 200 300) dạng bùn lẫn dầu khoáng, đồng xúc tác - TEAL đậm đặc (nồng độ xấp xỉ 100%) donor - chất biến tính từ thùng chứa tương ứng kho chứa hoá chất nạp tới thùng chứa trung gian phân xưởng để từ điều khiển xác lưu lượng cần thiết tới vùng phản ứng - Khu vực phản ứng: Hệ thống phản ứng bao gồm thiết bị phản ứng giả lỏng, máy nén khí tuần hồn thiết bị làm lạnh khí tuần hồn Propylen, H2, xúc tác, đồng đồng xúc tác chất biến tính đưa thiết bị phản ứng, trình trùng hợp xảy điều kiện sau: Áp suất 3,5 MPa Nhiệt độ 60-70 0C Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 54 Đồ án Công Nghệ Thời gian phản ứng GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng 1,25 Máy nén tuần hồn thổi dòng khí phản ứng qua lớp xúc tác thiết bị phản ứng để đảm bảo phản ứng tầng sôi lấy nhiệt toả trình phản ứng Nhiệt phản ứng tách dòng khí tuần hoàn làm lạnh nước lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống-tấm tuần hoàn propylen làm lạnh ngưng tụ phần Lớp tầng sôi đảm bảo cân trao đổi chất nhiệt Sản phẩm polymer có kích cỡ hạt phân tán đồng Phản ứng trùng hợp ngắt cần thiết việc phun vào lò phản ứng dòng "khí triệt tiêu" CO (kill gas) Bột polymer tháo khỏi thiết bị phản ứng qua hệ thống tháo sản phẩm nhờ cao độ lớp tầng sôi Sản phẩm xử lý tách monomer lẫn dòng sản phẩm cho qua liên tiếp khoang tách có áp suất khác sau tiếp tục đưa tới hệ thống tinh chế sản phẩm - Cơng đoạn tách thu hồi khí: Sản phẩm polymer khỏi thiết bị phản ứng chứa lẫn hydrocarbon không phản ứng Những hydrocarbon thổi tách khỏi dòng sản phẩm tuần hồn trở lại chu trình cơng nghệ Polymer đưa tới thiết bị tách, dòng N tuần hồn thổi ngược theo hydrocarbon khơng phản ứng Khí thổi từ đỉnh thiết bị tách đưa tới hệ thống thu hồi khí qua thiết bị lọc Trong hệ thống khí nén làm lạnh để ngưng tụ monomer Dòng khí nhẹ khơng lẫn hydrocabon ngưng tụ thải đuốc đốt Hydrocabon ngưng tụ đưa tới tháp tách đơn giản để tách sơ Dòng đỉnh tháp giàu propylen tuần hồn trở lại khu vực phản ứng, dòng đáy tháp giàu propan tuần hồn trở lại khu vực phản ứng sử dụng làm nhiên liệu Bột polymer từ thiết bị tách vận chuyển băng tải tới tháp làm sản phẩm để loại bỏ monomer xúc tác hoạt tính sót lại Khí N2 đưa vào từ phía đáy tháp để thổi tách hết hydrocarbon khỏi polymer Khí N2 có chứa lượng nhỏ hydrocarbon đưa tới thiết bị tách Nitơ-Hydrocabon để thu hồi tiếp tục dòng Một lượng nhỏ nước đưa vào từ phía đáy tháp để khử hết hoạt tính xúc tác chất đồng xúc tác lại Bột polymer sau làm đưa tới phận bổ sung phụ gia gia công Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 55 Đồ án Công Nghệ - GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Công đoạn xử lý chất phụ gia: Các thiết bị phụ trợ cung cấp để bảo quản hai loại phụ gia rắn lỏng Các phụ gia dạng rắn nạp vào hệ thống tạo hạt dạng hỗn hợp tổng thể (mastermix) Mastermix làm mẻ qua việc tách lượng nhỏ từ dòng sản phẩm Dòng dẫn tới bình bọc nước chuyển động tầng sôi với N làm lạnh để thuận lợi cho trình trộn với phụ gia rắn Theo trọng lực dòng polymer lạnh tự chảy xuống thiết bị trộn nằm ngang kiểu dải xoắn Phụ gia rắn nạp vào biện pháp thủ công trộn lẫn với polymer Dòng mastermix tạo thành đưa tới thùng nguyên liệu máy đùn ép Phụ gia lỏng tự chảy từ thùng chứa tới bể chứa trọng lực bơm tới thùng nguyên liệu máy đùn ép - Công đoạn ép tạo hạt: Bột polymer phụ gia xử lý nạp vào thùng nguyên liệu máy đùn ép Trong máy đùn ép, hỗn hợp tan chảy, đồng nhất, keo hố, lọc tạo thành hạt Q trình tạo hạt thực môi trường nước Hạt polymer vận chuyển dòng tuần hồn nước khử khống tới thiết bị tách nước hạt polymer Nước tách thu gom vào thùng chứa bơm tuần hồn trở lại thiết bị tạo hạt Dòng hạt polymer từ thiết bị tách đưa vào thiết bị phân loại hạt Những hạt đạt kích thước tiêu chuẩn vận chuyển khơng khí tới q trình trộn lưu chứa silô Những hạt không đạt tiêu chuẩn thu gom vào thùng chứa Các tháp trộn hạt polymer trang bị nhằm trộn đồng mẻ sản phẩm - Cơng đoạn đóng bao đóng thùng: Sản phẩm PP thương mại đóng vào bao PE loại 25kg Các bao định lượng đóng gói lớp màng co PE sau đưa vào kho chứa xe nâng 6.2.2.3 Qui trình cơng nghệ INNOVENE: Cơng nghệ Innovene BP sử dụng lò phản ứng pha khí nằm ngang với máy khuấy Công nghệ cho thay đổi nhanh chóng chủng loại sản phẩm PP BP có hệ xúc tác riêng Công nghệ Innovene cho nhiều loại sản phẩm, từ homopolymer đến copolymer nén Lò phản ứng thứ cấp có độ lớn giống lò sơ cấp Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 56 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng sử dụng để sản xuất copolymer nén Với công nghệ vận hành đồng thời dây chuyền độc lập sản xuất PP Các nhà sản xuất PP Mỹ thường chuyển từ công nghệ khác sang công nghệ tương tự với Innovene muốn tăng công suất để sản xuất copolymer nén Ưu điểm công nghệ Innovene: + Thiết kế đơn giản hiệu quả, + Chuyển chủng loại sản phẩm nhanh sản phẩm không đạt chất lượng, + Vốn đầu tư chi phí vận hành thấp, + Dễ dàng nâng cơng suất theo nhu cầu, + Sử dụng hệ xúc tác cho tất loại sản phẩm, + Thời gian thay đổi chủng loại sản phẩm ngắn, + Sản phẩm rắn chắc, chất lượng cao, sử dụng nhiều mục đích có triển vọng phát triển tốt Hình 22 Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ INNOVENE Phân bố phân tử lượng nhựa PP sản xuất theo cơng nghệ Innovene hẹp, có chất lượng cao Tuy nhiên, nhược điểm công nghệ cho sản phẩm chất lượng không tốt, nữa, nguồn cung cấp xúc tác lại bị phụ thuộc, không tự sản xuất Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 57 Đồ án Công Nghệ - GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Công đoạn nạp xúc tác: Công nghệ sử dụng xúc tác Ti-Mg hệ thứ dạng bùn dầu khoáng chứa contener nhà cung cấp đưa đến từ kho chứa hoá phẩm Nhà máy lọc dầu đổ vào thùng nguyên liệu, từ định lượng tới thiết bị phản ứng Chất đồng xúc tác TEAL nồng độ cao (xấp xỉ 100%) chất biến tính bơm định lượng vào thiết bị phản ứng trực tiếp từ thùng nhà cung cấp Các chất nạp nạp với tỷ lệ kiểm soát để đạt sản xuất sản phẩm với sản lượng chất lượng mong muốn - Công đoạn trùng hợp: Nguyên liệu propylen làm sạch, xúc tác, đồng xúc tác, chất biến tính, khí chứa H2 (92,27% mol) áp suất cao từ Nhà máy lọc dầu đưa vào thiết bị phản ứng với máy khuấy học Trong thiết bị phản ứng, hạt polymer tạo liên tục nhờ trình trùng hợp pha khí điều kiện sau: Áp suất: 2.0 MPa Nhiệt độ: 70oC Thời gianphản ứng: 1.4-1.5 Các phần tử phản ứng khuấy thiết bị có thời gian lưu nhau, nhận sản phẩm đồng Hơi monomer (propylen) bay đỉnh lò phản ứng trộn với monomer thu hồi sau làm mát ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt đưa vào thiết bị phân tách, chúng trộn với propylen từ phận làm propylen Propylen lỏng từ đáy thiết bị tách bơm tuần hoàn lại đỉnh thiết bị phản ứng Nhiệt phản ứng lấy nhờ làm bay phần propylen lỏng Để loại chất trơ, phần propylen lỏng đưa ngồi đầu xả bơm Dòng chất lỏng điều khiển để đạt chênh nhiệt độ thiết bị phản ứng Khí tuần hồn từ đỉnh thiết bị tách kết hợp với hydro bơm vào đáy thiết bị phản ứng Quá trình trùng hợp ngừng lại nhờ bơm khí CO (kill gas) cần thiết - Công đoạn khử hoạt tính bột polymer: Bột polymer đồng thể (homopolymer) từ lò phản ứng có chứa hydrocacbon khơng tham gia phản ứng Nhờ giảm áp suất thiết bị tách nên Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 58 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng hydrocacbon tách khỏi sản phẩm homopolymer, sau chúng nén bơm tuần hồn lại thiết bị phản ứng Bột polymer khỏi thiết bị tách chứa monomer (dạng hấp phụ) Chính chúng cần làm cột sục rửa (Purge Column) Nitơ ướt bơm vào đáy cột để monomer xúc tác, chất đồng xúc tác khỏi bột polymer Khí khỏi đầu cột sục rửa đưa vào hệ thống thu hồi khí để tách monomer, hồi lưu lại thiết bị phản ứng Bột polymer khỏi cột sục rửa trộn với phụ gia sau đưa sang phận ép tạo hạt - Cơng đoạn ồn thiện sản phẩm: Bột polymer từ cột sục rửa đưa tới thiết bị ép đầu trục vít qua hệ thống đo lường để trộn với lượng xác định chất phụ gia rắn lỏng Trong thiết bị ép, chúng bị nóng chảy, đồng thể hố, tạo gel, lọc tạo hạt Q trình tạo hạt tiến hành môi trường nước Hạt polymer đưa khỏi máy ép vận chuyển nước khử khoáng đến thiết bị phân tách để tách polymer nước Nước sau tách gom vào bể bơm tuần hoàn tới hệ thống tạo hạt Hạt polymer sau khỏi thiết bị tách đưa sang bể phân loại Sản phẩm đạt chất lượng đưa sang tháp trộn nhờ dòng khơng khí, phế phẩm đưa sang thùng chứa khác - Khu vực tháp trộn: Những hạt polymer trộn tháp trộn để thu hồi polymer đồng - Bộ phận Silô: Tháp sử dụng phần đệm khu vực sản xuất dây truyền đóng gói Những tháp chứa sản phẩm sản xuất vòng ngày - Cơng đoạn đóng gói: PP thương phẩm đóng gói vào bao PE 25 kg, bao đóng thùng cột chặt màng PE co dãn đưa đến nhà kho xe nâng Những bao màng PE co dãn sản xuất Phân xưởng PP - Khu vực làm propylen: Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 59 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Propylen lỏng độ tinh khiết (99,6% khối lượng) từ bể chứa trung gian bơm sang khu làm propylen Tại propylen xấy khô rây phân tử Khử vết COS tất xúc tác trùng hợp nhạy cảm với COS chất ô nhiễm nguyên liệu 6.3 Lựa chọn công nghệ sản xuất: Hai yếu tố quan trọng để lựa chọn công nghệ sản xuất PP hệ vật chất - khí hệ xúc tác Xúc tác đóng vai trò quan trọng Có loại cơng nghệ để sản xuất homopolymer random copolymer: Lò phản ứng dạng vòng mơi trường bùn, lò phản ứng có máy khuấy liên tục mơi trường bùn lò phản ứng pha khí Trong trường hợp sản xuất copolymer nén phải bổ sung thêm lò phản ứng pha khí (thậm chí phải bổ sung thêm hai lò) PP sản xuất thể loại: isotactic, syndiotactic atactic Cấu trúc phân tử isotactic PP xếp nhóm metyl phía phân tử syndiotactic PP phân nhóm metyl sang phía Isotactic PP rắn, chịu lực kéo căng tốt có độ bền hố học tốt nhờ có cấu trúc tinh thể cao Syndiotactic PP khó sản xuất có độ tinh thể thấp Một số syndiotactic PP sản xuất với có mặt xúc tác metallocen Atactic PP khó bán thị trường loại sản phẩm mềm giống chất đàn hồi Atactic PP thường tạo thành sản xuất isotactic PP bị loại bán cho nhu cầu đặc biệt đốt bỏ Công nghệ sản xuất isotactic PP áp dụng rộng rãi từ năm 1980 Thay đổi công nghệ sản xuất PP tập trung chủ yếu phát triển xúc tác hiệu suất cao độ chọn lựa cao Loại xúc tác sử dụng để giảm bớt tạo thành atactic PP tránh phải khử cặn xúc tác Homopolymer PP có độ rắn cao, suốt có tỉ trọng thấp (0,9 – 0,906 g/cm3), bền vững hoá học bền nhiệt Tuy nhiên, homopolymer có độ chịu nén thấp, đặc biệt nhiệt độ thấp Copolymer sản xuất để khắc phục nhược điểm Sử dụng xúc tác metallocen sản xuất PP phát triển sản xuất PE Với loại xúc tác cần lưu ý để cải thiện nhược điểm sau: - Nhựa có điểm chảy mềm thấp, - Kết hợp với comonomer hex-1-en, - Độ suốt sản phẩm, Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 60 Đồ án Công Nghệ - GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Khả sản xuất nhựa có tính chất mong muốn (điểm chảy mềm ) không cần sử dụng kỹ thuật CR (lò phản ứng tuần hồn) Exxon Mobil Basell hợp tác với để phát triển sản xuất PP sử dụng xúc tác metallocen Exxon Mobil trọng phát triển sản xuất sợi Basell phát triển sản xuất nhựa đúc Các nhà quyền bao gồm: - Basell “Spheripol” Lò phản ứng dạng vòng - Dow “Unipol” Lò phản ứng pha khí - BP “Innovene” Lò phản ứng pha khí - ABB Lumus “Novolen” Lò phản ứng pha khí - Mitsui “Hypol” Lò phản ứng dạng vòng - Sumitomo Lò phản ứng pha khí Cơng nghệ trùng hợp pha bùn sử dụng rộng rãi Đó cơng nghệ SPHERIPOL cơng ty Basell HYPOL/HYPOL-II công ty MITSUI Trùng hợp xảy lò phản ứng dạng vòng với bơm tuần hồn hỗn hợp phản ứng Các cơng nghệ pha khí dược sử dụng khác với thiết kế hình dạng lò phản ứng thiết bị khuấy sau: - Đối với công nghệ UNIPOL cơng ty Union Carbide, qúa trình trùng hợp xảy lò phản ứng tầng sơi khơng có thiết bị khuấy; - Đối với công nghệ NOVOLEN công ty BASF (hiện ABB), trình trùng hợp xảy lò phản ứng thẳng đứng có thiết bị khuấy học; - Đối với công nghệ INNOVENE cơng ty BP, q trình trùng hợp xảy lò phản ứng nằm ngang có thiết bị khuấy học Công nghệ UNIPOL tầng sôi công nghệ pha khí có tính ưu việt điều kiện trao đổi nhiệt vật chất tốt Khả tạo vùng nóng nhỏ so với cơng nghệ khuấy làm tăng chất lượng sản phẩm polymer Trong năm 2000, công nghệ sản xuất PP giới khơng có thay đổi lớn Tuy nhiên nhà sản xuất PP cải tiến dần hệ xúc tác chu trình cơng nghệ để nâng cao tính cạnh tranh, chất lượng sản phẩm mở rộng chủng loại sản phẩm Một số thành tựu đạt cải thiện độ chảy mềm homopolymer Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 61 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Tất nhà sản xuất PP lớn sản xuất tất chủng loại homopolymer thị trường với tính khác Để đánh giá lựa chọn nhà cung cấp quyền, bảng tập họp số liệu công nghệ nhà cung cấp quyền bao gồm: - Tính kỹ thuật q trình trùng hợp, - Đặc tính, giá thành xúc tác hố chất, - Tính chất thiết bị, - Tiêu thụ nguyên liệu, xúc tác, phụ gia lượng phụ trợ để sản xuất PP, - Chất lượng sản phẩm polymer, - Lượng chất rắn, lỏng, khí thải Cơng nghệ HYPOLL II cho phép sản xuất nhiều loại sản phẩm với tiêu khác tính đa dạng So sánh với công nghệ khác xem xét nghiên cứu khả thi này, công nghệ HYPOLL II có ưu việt sau mặt chi phí đầu tư vận hành: - Thể tích toàn thiết bị phản ứng sử dụng hiệu trình trùng hợp pha lỏng, khu vực phân tách để tách polymer khỏi monomer tuần hồn cần thiết cơng nghệ pha khí Điều loại bỏ khả nhiễm bẩn sản phẩm xả khỏi thiết bị phản ứng bề mặt tiếp xúc thể tích phản ứng - Hiệu suất trao đổi nhiệt thiết bị phản ứng dạng vòng cao so với pha khí thiết bị phản ứng dạng vòng cho phép tốc độ trao đổi nhiệt cao việc loại bỏ nhiệt thừa từ hạt trùng hợp cân Điều làm nhiệt độ phản ứng ổn định dễ điều khiển (khơng có "điểm tụ nhiệt") - Các đặc tính thiết kế thiết bị phản ứng dạng vòng lặp đảm bảo tính linh hoạt tăng công suất phân xưởng PP Việc tăng cơng suất trường hợp trùng hợp pha khí đòi hỏi nghiên cứu thiết kế ngặt nghèo có yêu cầu nghiêm ngặt thiết kế thiết bị phản ứng giới hạn trường trao đổi nhiệt - Việc điều khiển dòng nóng chảy đồng thể thiết bị phản ứng dạng vòng lặp có hiệu so với thiết bị phản ứng dạng tầng sôi lớp khuấy trộn ngang - dọc đồng xúc tác hydro đưa vào dòng tuần hồn có khuấy Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 62 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng trộn mạnh (polymer monomer lỏng) Điều tạo điều kiện trùng hợp ổn định đồng thể - Cơng nghệ tạo điều kiện cho việc thay đổi nhanh chủng loại sản phẩm mà khơng tăng chi phí vận hành Bình thường nhà máy sử dụng cơng nghệ sản xuất 15 đến 18 cấp độ sản phẩm tháng Tỉ lệ sản phẩm không đạt tiêu chuẩn trường hợp sản xuất homopolymer khoảng 0.2% (sản phẩm không đạt chất lượng bán được) - Do hoạt tính cao xúc tác, với hiệu suất polymer cao, hàm lượng cặn xúc tác lại polymer (và kéo theo hàm lượng kim loại) thấp Điều dẫn đến sản phẩm có mầu tốt (vàng nhạt) Hơn nữa, việc xử lý bột polymer nước trực tiếp làm giảm hàm lượng cấu tử hồ tan khơng bền polymer Điều dẫn đến sản phẩm PP có chất lượng cao dùng công nghệ y tế thực phẩm - Trong trường hợp ứng dụng xúc tác hình thái học có khống chế, việc sản xuất bột polymer với hạt có kích thước từ 0.3 đến mm thực mà không cần thay đổi cấu hình phân xưởng kích thước hạt khơng ảnh hưởng đến hiệu suất tầng sôi thiết bị phản ứng dạng vòng lặp Mỗi loại xúc tác tạo polymer với phân bố kích thước hạt khoảng hẹp hình thái polymer đồng Bột polymer hình cầu làm từ PP với tốc độ chảy cao thấp dùng với phụ gia dạng không tạo hạt ứng dụng ép đùn - Cơng nghệ " có độ tin cậy khả vận hành cao so với công nghệ pha khí Điều đưa đến kết sau: máy nén pitơng có độ tin cậy thấp khơng sử dụng trình trùng hợp pha lỏng, hình thái khống chế polymer đặc tính q trình tạo điều kiện cho q trình vận chuyển polymer rắn dễ dàng, giới hạn q trình tượng "điểm q nhiệt", "thể tích chết", sản phẩm bị nhớt không xuất tất trình xử lý Trên sở trên, nên sử dụng công nghệ Hypol II để sản xuất PP Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 63 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu, phân tích nhiều tài liệu lý thuyết, đến em hoàn thành nhiệm vụ đồ án với đề tài giao: “Thiết kế dây chuyền cơng nghệ sản xuất nhựa Polypropylene” Nhìn chung đề tài giúp em nhận biết vấn đề sau: − Đặc điểm, tính chất ứng dụng quan trọng PP sống − Tổng quan công nghệ sản xuất Polypropylene − So sánh, lựa chọn dây chuyền cơng nghệ thiết kế thích hợp − Triển vọng phát triển Nhà máy sản xuất nhựa PP Dung Quất, nhà máy nhựa PP nước ta việc góp phần giải nhu cầu thị trường loại nhựa Việt Nam Với ứng dụng quan trọng ngành công nghiệp sản xuất nhựa, hi vọng tương lai gần việc sản xuất nhựa Polypropylene mở rộng quy mô nhiều nước ta Tuy nhiên, q trình thực đề tài nhiều hạn chế đề tài mẻ thân thiếu nhiều kinh nghiệm thực tế nên nội dung đồ án nhiều thiếu sót Việc thực đề tài cở hội nắm bắt nhiều kiến thức mà thầy cô truyền đạt, tiếp cận tìm hiểu cơng nghệ sản xuất PP áp dụng Đồng thời giúp em phần hình dung cơng việc q trình làm việc thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn ThS Phan Thị Thúy Hằng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình thực đề tài này! Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 64 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Polypropylene [2] http://www.pslc.ws/mactest/mcene.htm [3] Jean – Maire BÉCHET – Polypropylènes [4] http://www.pslc.ws/mactest/pp.htm [5] Clive Maier Teresa Calafut, Polypropylene Trang 7,8,9,13 Người dịch Phạm Duy Phúc – Công nghệ sản xuất polypropylene qui trình vận hành nhà máy- Trường cao đẳng dạy nghề Vùng Tàu [6] http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-va-doi-song/hoa-hoc-dau-khi/70328122010.html [7] http://www.ceresana.com/en/market-studies/plastics/polypropylene [8] http://en.wikipedia.org/wiki/Propylene [9] Người dịch Nguyễn Đức Chung, Hoá Học Hữu Cơ Hiện Đại NXB Khoa học Kỹ thuật, 1981 GS.TS Phan Minh Tân, Tổng hợp hữu Hố dầu, tập I NXB - ĐHQG TP.Hồ Chí Minh [10] http://www.airliquide.com/en/business/products/Hydrogen [11] Hồng Nhâm, Hố học vơ cơ, tập I Nhà xuất Giáo dục, 2000 [12] Hóa học cao phân tử, TS Đoàn Thị Thu Loan, khoa Hóa trường ĐHBK Đà Nẵng, 2008, 2010 [13] http://en.wikipedia.org/wiki/Metallocene [14] http://en.wikipedia.org/wiki/Post-metallocene_catalyst [15] http://www.netviet.vn/webapp/event_detail.php?event_id=14 [16] http://dungquat.com.vn Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 65 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất PP CN Hypol - Chuẩn bị nguyên liệu: Propylene bơm từ bể chứa trung gian, qua thiết bị loại nước, tách tạp chất trước vào bể chứa Việc loại nước, tách tạp chất để tránh tượng ngộ độc xúc tác chất xúc tác trùng hợp nhạy cảm với số tạp chất nguyên liệu nước, Xúc tác đưa vào thiết bị chứa xúc tác với dầu mỡ Mục đích việc đưa dầu mỡ vào để làm chất pha loãng tạo độ nhớt cho hỗn hợp phản ứng, để hạt xúc tác phân bố không bị sa lắng Hỗn hợp xúc tác bơm pit tông định lượng đẩy vào thiết bị khuấy trộn để tạo thành hỗn hợp đồng với chất đồng xúc tác TEAL thiết bị hoạt hóa xúc tác Hydro đưa vào thiết bị làm trước qua máy nén để đưa vào thiết bị phản ứng Mục đích H2 đưa vào để làm tăng hiệu xúc tác điều chỉnh xúc tác - Phản ứng trùng hợp: Trong thiết bị hoạt hóa xúc tác, xúc tác phân tán dầu mỡ, pha trộn với chất đồng xúc tác, sau pha trộn thêm với lượng nhỏ propylene để thực trình trùng hợp sơ thiết bị tiền trùng hợp Giai đoạn tiền trùng hợp tạo tiền polymer (gọi prepolymer) với khối lượng phân tử nhỏ để thuận lợi cho trình sau, độ chuyển hóa lúc khoảng 10-15% Quá trình trùng hợp diễn thiết bị trùng hợp PP dạng vòng nối tiếp Thiết bị có thể tích Qua hai thiết bị độ chuyển hóa 40 - 45%, lại 40 60% propylene chưa phản ứng Cánh khuấy lắp đặt đáy lò phản ứng Bơm tuần hoàn hỗn hợp phản ứng, tạo điều kiện cho phân bố nhiệt khắp chiều dài lò Propylene từ thùng chứa bơm vào hai lò phản ứng Một phần propylene bị hóa đầu vào lò để khống chế áp suất ổn định dòng Hỗn hợp thiết bị hoạt hóa xúc tác đưa vào thiết bị tiền phản ứng Sau phản ứng lò thứ hai đạt độ chuyển hóa bùn PP xả ra, qua sấy vận chuyển để gia nhiệt, bảo ôn trước vào thiết bị tách cao áp - Thu hồi propylene, khử khí: Thiết bị tách cao áp dùng để tách polymer khỏi propylene tuần hồn Thiết kế dây chuyền cơng nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 66 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng Ở đỉnh thiết bị tách: khí thu propylene Hydro Sau đưa vào tháp rửa phần khí lại hạ nhiệt lần một, lần hai Propylene thu lại triệt để để đưa thùng chứa nguyên liệu, tiếp tục phản ứng trùng hợp nhờ bơm Ở đáy nhựa PP tách phần propylene đem xử lí triệt để - Xử lí nước sấy khơ polymer Nhờ trọng lực, polymer khỏi thiết bị tách khí, sau dẫn đến khu vực xử lí polymer Qua trình bay lần pha pha khí kết hợp với propylene đỉnh tháp dẫn đến máy nén tuần hoàn tháp rửa ban đầu Polymer ước từ phận xử lí nước, sấy khơ Nitơ Polymer khô dẫn đến silo hệ thống vận chuyển Nitơ từ khu vực sấy khô rửa làm lạnh tháp chưng tách, sau dẫn trở lại khu vực sấy khơ quạt gió thiết bị gia nhiệt sơ Nước đưa vào tháp để rửa Nitơ Nước ngưng tụ vết polymer xả từ đáy tháp sục đến bể thu gom nước thải - Đùn ép, tạo hạt, đồng hóa: Polymer dạng bột từ silơ cân đong đưa đến thiết bị pha trộn băng tải Các phụ gia, chất ổn định cân đo đưa vào thiết bị pha trộn cách liên tục Sau trộn đưa vào máy đùn ép Lúc polymer phụ gia đồng hóa Q trình tạo hạt thực máy tạo hạt nước (nước khử khống) Sau đưa qua thiết bị sấy sàng lọc, nước tách bể chứa, bơm qua thiết bị hạ nhiệt để tuần hồn trở lại Polymer sấy xong quạt gió thổi vào thiết bị phân loại để đồng hóa Các hạt tiêu chuẩn đưa tới silơ chứa để bao gói sản phẩm Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 67 ... nhựa có độ đa phân tán hẹp sản xuất xúc tác kim đồng thể Những xúc tác sản xuất iPP với phân bố điều hòa khơng gian mạch hẹp phần Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện... thức cấu tạo: Là nguyên liệu để sản xuất Polypropylene - Các nguồn Propylene chính: [6] Monomer để tổng hợp Polypropylene Propylene Sản xuất Propylene lĩnh vực sản xuất quy mô lớn, có mức tăng trưởng... kế dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa PP SVTH: Lê Thiện Nhựt - 18 Đồ án Công Nghệ GVHD: ThS Phan Thị Thúy Hằng nguyên liệu cho trình sản xuất PP cách thêm trình Lugri MTP vào nhà máy sản xuất