Quy trình sản xuất Polyvinyl dorua

Quy trình sản xuất Polyvinyl dorua.

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh LongPHẦN MỘT: MỞ ĐẦU .11. Lịch sử phát triển .12. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC .22.1. Trên thế giới 22.2. Tại Việt Nam 23. Các dự án sắp tới .3PHẦN THỨ HAI.: LÝ THUYẾT CHUNG .5CHƯƠNG 1. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA PVC .51.1. Nguyên liệu 51.1.1 Tính chất lý học 51.1.2 Tính chất hoá học 71.2. Phản ứng tạo nhựaNguyễn Hữu Hùng 1 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long 91.2.1. Cơ cấu phản ứng 91.2.2. Động học quá trình trùng hợp 111.2.3. Độ trùng hợp và chiều dài động học của mạch .131.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp .141.3.1. Nhiệt độ 141.3.2. Áp suất 141.3.3. Oxy 141.3.4. Nồng độ chất khơi mào .141.3.5. Nồng độ monome 151.4. Các phương pháp sản xuất nhựa PVC .151.4.1. Sản xuất Vinylclorua (vc)Nguyễn Hữu Hùng 2 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long 151.4.2. Sản xuất PVC 181.4.2.1. Phương pháp trùng hợp khối .181.4.2.2. Phương pháp trùng hợp dung dịch .191.4.2.3. Phương pháp trùng hợp nhũ tương .191.4.2.4. Phương pháp trùng hợp huyền phù .21CHƯƠNG 2. PHẢN ỨNG PHÂN HUỶ, ỔN ĐỊNH CỦA NHỰA PVC .232.1. Phản ứng phân huỷ 231.3. Cơ chế của sự ổn định 252.3. Sự thay thế của CL không bền 252.4. Phản ứng tại các vị trí chưa bão hoà 27CHƯƠNG 3. TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG CỦA PVCNguyễn Hữu Hùng 3 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long .293.1. Tính chất cơ lý hoá của nhựa PVC 293.2. Tính chất cơ lý 303.3. Tính chất hóa học 313.4. Ứng dụng 32CHƯƠNG 4. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ .344.1. Quy cách nguyên liệu và thành phần 344.2. Thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất 354.3. Thành phần nguyên liệu 354.4. So sánh giữa các phương pháp 354.5. Dây chuyền sản xuất PVC trong dung dịch huyền phù 37PHẦN THỨ BA. CÂN BẰNG VẬT CHẤTNguyễn Hữu Hùng 4 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long .393.1. Năng suất một ngày làm việc 393.2. Tính cân bằng vật chất cho một tấn sản phẩm 393.3. Tính cân bằng vật chất cho một mẻ sản phẩm .463.4. Tính cân bằng vật chất cho 500 tấn sản phẩm .48PHẦN THỨ TƯ. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ .501. Thiết bị chính .502. Thiết bị phụ .602.1. Bơm 602.2. Thiết bị lường chứa 672.3. Thiết bị rửa –ly tâm 702.4. Thiết bị sấy 71Nguyễn Hữu Hùng 5 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long2.5. Sàng .743. Cân bằng nhiệt .743.1. Tính toán nhiệt cho giai đoạn đun nóng hỗn hợp từ nhiệt độ đầu 250C lên nhiệt độ trùng hợp 700C 763.2. Giai đoạn giữ nhiệt phản ứng 700C .81PHẦN THỨ NĂM. AN TOÀN LAO ĐỘNG .91PHẦN THỨ SÁU. ĐIỆN NƯỚC .941. Điện 942. Nước 99PHẦN THỨ BẨY. KINH TẾ .1001. Mục đích 1002. Nội dung phần kinh tếNguyễn Hữu Hùng 6 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long 1012.1. Chi phí mua nguyên liệu 1012.2. Chi phí sản xuất chung 1012.3. Chi phí công nhân 1052.4. Chi phí tiêu thụ 108PHẦN THỨ TÁM. XÂY DỰNG .1091. Xác định địa điểm xây dựng nhà máy 1092. Thuyết minh thiết kế mặt bằng, mặt cắt phân xưởng 1132.1. Chọn hướng nhà 1132.2. Thiết kế nhà 1132.3. Bố trí thiết bị 1132.4. Các giải pháp kết cấu nhà 114Nguyễn Hữu Hùng 7 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Long2.5 Các công trình phụ 1163. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 117KẾT LUẬN .118TÀI LIỆU THAM KHẢO .119Nguyễn Hữu Hùng 8 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh LongPHẦN MỘT: MỞ ĐẦU1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN .Trong công nghiệp chất dẻo, Polyvinyl dorua (PVC) là một trong ba chất dẻo thông dụng gồm: Polyolefin (PO), Polyvinlclorua (PVC) và Polystyren (PS). Nó đứng hàng thứ hai sau Polyolefin với tổng công suất toàn thế giới năm 1997 là 25 triệu tấn năm.Vinyl clorua được tìm ra lần đầutiên bởi Regnalt năm 1835. Polyme Polyvinyclorua (PVC) được biết đến lần đầu tiên 1938. Năm 1912, Bauman trình bày phản ứng trùng hợp monome vinylic gồm Vinyclorua sử dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra sản phẩm PVC ở dạng bột trắng. Từ đó, công nghệ trùng hợp PVC đã có những bước phát triển mạnh mẽ chủ yếu ở Mỹ và Đức. Sản phẩm thương mại của PVC lần đầu tiên ra đời ở Đức vào đầu những năm 30 sản phẩm quá trình trùng hợp nhũ tương. Năm 1932, bước đột phá đầu tiên để giải quyết vấn đề quá trình và sự ổn định nhiệt diễn ra khi Semon phát minh ra chất hoá dẻo cho PVC, quá trình sử dụng chất ổn định được phát triển vào những năm 30 của thế kỷ 20.Hiện nay PVC là một trong những Polyme chính của thế giới. Do tính chất cơ lý tốt nên PVC được sản xuất với sản lượng lớn. Tuy nhiên tính ổn định nhiệt và tính mềm dẻo của PVC kém hơn một số nhựa thương phẩm khác như Polyetylen (PE) và PS. PVC được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp trùng hợp gốc. Tuy nhiên, trùng hợp gốc của PVC cho ra nhiều đồng phân và các khuyết tật cấu trúc. Những nhân tố này quan trọng sống còn đối với người sử dụng PVC, vì chúng tạo ra những vấn đề về màu sắc, độ ổn định nhiệt, độ tinh thể, ứng sử gia công và tính chất cơ học của thành phẩm. Nghiên cứu về khuyết tật cũng đem lại những hiểu biết sâu sắc về bản chất của phản ứng phụ xảy ra trong quá trình trùng hợp.Ngoài các chất phụ gia như chất hoá dẻo, chất ổn định nhiệt chất bôi trơn, chất độn và Polyme khác, đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm cải Nguyễn Hữu Hùng 9 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Ngô Mạnh Longthiện những tính chất yếu kém của PVC ví dụ đồng trùng hợp với các monome khác và thay đổi hình thái của hạt để tăng cường tính dễ gia công. Polyme đồng trùng hợp ghép của PVC với monome acrylic và vinylaxetat blend với MBS và acrylonitryl butadien styren (ABS) đã làm tăng độ bền va đập của PVC. Côplyme của PVC với monomeimit và PVC clo hoá đã được nghiên cứ để tăng tính chống cháy của PVC. PVC hoá dẻo nội là một giải pháp cho vấn đề của chất hoá dẻo (DOP) di chuyển từ bên trong ra bên ngoài vật liệu.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ PVC.2.1. Trên thế giới.Theo dự báo của các chuyên gia Marketing về lĩnh vực công nghiệp hoá chất, thị trường dựa trên thế giới ngày càng tăng. Nhu cầu nhựa PVC của các khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt là Trung Quốc, Ấn Độ sẽ là yếu tố chủ yếu làm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC.Mức tăng nhu cầu PVC của các nước tư bản gấp khoảng 2 lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân của nước đó.Ở các nước Đông Âu, Châu Phi, Trung cận đông, nhu cầu tiêu thụ PVC cũng tăng do mức độ đầu tư vào các nước này tăng lên.Nhu cầu về nhựa PVC theo bình quân đầu người ở các nước phát triển lại thấp hơn so với các nước đang phát triển (chiếm 2/3 dân số thế giới).Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân về PVC hàng năm của các nước Châu Á - Thái Bình Dương là 6,2%, trong khi mức tăng bình quân trên thế giới là 5,3%.Nhu cầu tăng lớn nhất về PVC ở các nước Châu á - Thái Bình Dương là Nhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quốc: 12,3%.2.2. Tại Việt Nam.Nguyễn Hữu Hùng 10 Lớp: Polyme K47 [...]... thế giới Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Công ty Liên doanh trên còn sản xuất PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty này đã sử dụng hết công suất thiết kế, nhưng vẫn chưa đáp ứng hết nhu cầu các chủng loại PVC Compound trong nước mà chỉ sản xuất chủ yếu các loại PVC làm phụ kiện còn các loại PVC dùng cho các chi tiết đặc chủng vẫn phải nhập khẩu [1] 3 CÁC DỰ ÁN SẢN XUẤT SẮP TỚI Ở nước... đã sản xuất được PVC, với năng suất 150 tấn/năm Tuy nhiên, do không kinh tế sản lượng quá nhỏ nên quá trình sản xuất sớm dừng lại, đặc biệt khi bước vào chiến tranh phá hoại của Mỹ Trong thời gian gần đây, công nghiệp gia công chất dẻo lại phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng trưởng bình quân 28%/năm Để minh hoạ điều đó ta có bảng mức tiêu thụ chất dẻo trong thập kỷ 90 Nguyên liệu dùng trong qúa trình. .. do đó sản phẩm có độ tinh khiết cao, không cần qua công đoạn sửa và sấy, dây chuyền sản xuất đơn giản Quá trình sản xuất một giai đoạn được phát minh vào khoảng giữa năm 1960 bởi Dechiney – Sotogobain Đây là quá trình dị thể do Polyme không tan trong Monome, phản ứng được kích động khi có mặt chất khơi mào [5] Quá trình có nhược điểm là gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ do phản ứng toả nhiệt lớn mà... = CH + HCl → CH3CHCl2 Vì vậy sản phẩm sau phản ứng là hỗn hợp khí, được qua làm lạnh và xử lý bằng kiềm để loại bỏ HCl không phản ứng Sau đó xử lsy bằng metanol để loại bỏ H2O tạo ra trong quá trình xử lý kiềm Cuối cùng phải tiến hành loại bỏ andehit và dicloetan (được hình thành do xảy ra phản ứng phụ) kết quả thu được VC tinh khiết [5] 1.4.2 Sản xuất PVC PVC được sản xuất từ 4 phương pháp: - Phương... sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm từ các nguyên liệu ngoại nhập - Dự án LG- Vina, vốn đầu tư 12,5 triệu USD, sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm [8] Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với giá mặt bằng chung trên thế giới Do đó, các cơ sở sản xuất các sản phẩm PVC trong nước đang phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất Nguyên nhân của tình trạng trên... nghiệp GVHD: TS Ngô Mạnh Long Sản phẩm tạo thành qua thiết bị ngưng tụ còn dicloetan dư sẽ quay trở lại nhiệt phân Nét đặc trưng của quá trình cân bằng đo slà: HCl được tạo ra trong suốt giai đoạn tách loại và được thu hồi trong quá trình làm sạch, sau đó được sử dụng tạo ra 1,2 dicloetan bởi phản ứng oxy hoá 2CH2 = CH2 + 4HCl + O2 → 2CH2 – CH2 + 2H2O | | Cl Cl * Phương pháp sản xuất VC từ HCl và C2H2 Đây... nguyên liệu được trình bày ở bảng sau Lượng PVC nhập vào mỗi năm vào khoảng 72000 tấn và theo kế hoạch dự kiến của Tổng công ty nhựa Việt Nam, nhu cầu PVC và chất hoá dẻo trong thời gian tới được mô tả ở bảng sau Nhu cầu PVC ngày càng nhiều, do đó phải tính đến xây dựng ngành sản xuất PVC để tiết kiệm được chi phí và để đáp ứng nhu cầu của thị trường Cho đến nay đã có 6 dự án sản xuất PVC, chiếm trong... tham gia vào phản ứng chuyển mạch, thì mối liên quan đến vận tốc trung fhợp và khối lượng phân tử phức tạp hơn nhiều 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT NHỰA PVC 1.4.1 sản xuất Vinylclorua (VC) Vinylclorua là một chất khí không màu, có mùi ete ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quy n * Tính chất Khối lượng riêng ở 150C: p = 0,793 g/cm3 Nhiệt dung riêng lỏng ở 250C: 0,38 Cal/g độ Nhiệt dung riêng hơi ở 250C: 0,207... 2CH2 = CH2 + 4HCl + O2 → 2CH2 – CH2 + 2H2O | | Cl Cl * Phương pháp sản xuất VC từ HCl và C2H2 Đây là phương pháp được quan tâm nhất, dùng để sản xuất trong nhiều năm qua Quá trình có thể xảy ra ở pha lỏng hoặc pha khí C2H2 + HCL → CH2 = CH + 477 Cal | Cl Quá trình xảy ra trong pha lỏng: Axetylen được đưa vào dung dịch axit HCl đậm đặc với xúc tác (Cu2CL2 và NH4Cl2) Để tăng hoạt tính của chất xúc tác... ngưng VC còn C2H2 quay lại thiết bị phản ứng [9] Đây là quá trình gián đoạn phải bổ xung HCl và Axetylen vào Để có VC nguyên chất sử dụng cho quá trình trùng hợp huyền phù thì cần phải sử dụng tháp tinh luyện để tách C2H2 hoà tan trong VC Nguyễn Hữu Hùng 25 Lớp: Polyme K47 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Ngô Mạnh Long Quá trình xảy ra ở pha khí (quá trình liên tục) HCl được dùng ở dạng khí, nhiệt độ phản ứng . hoá chất Việt Trì đã sản xuất được PVC, với năng suất 150 tấn/năm. Tuy nhiên, do không kinh tế sản lượng quá nhỏ nên quá trình sản xuất sớm dừng lại, đặc. ngành sản xuất PVC để tiết kiệm được chi phí và để đáp ứng nhu cầu của thị trường. Cho đến nay đã có 6 dự án sản xuất PVC, chiếm trong số 7 dự án về sản xuất