Thiết kế phân xưởng sản xuất PVC công suất 1000 tấn/năm theo phương pháp huyền phù

CẤU TRÚC CỦA PVC

Qua sự nghiên cứu các tính chất hoá học của PVC và qua khảo sát bằng quang học thì thấy rằng cấu tạo chủ yếu theo lối kết hợp đầu nối đuôi, vào năm 1939 Marrel, Sample và Raj làm thí nghiệm tách loại Clo trong PVC bằng cách đun nóng dung dịch PVC trong dioxan với bột kẽm đã khẳng định sự xác định cấu tạo trên là đúng. Năm 1940 Fuller nghiên cứu tia X và thấy rằng PVC thương mại thường là những chất vô định hình mặc dù vẫn có một lượng nhỏ kết tinh [1].

TÍNH CHẤT

Một số kim loại như Zn và Fe ngay cả khi chỉ có vết (>= 10 trọng lượng kim loại trên 106 phần trọng lượng Polyme) cũng làm xúc tiến quá trình phân huỷ PVC và làm cho khí HCl trở thành chất xúc tác của quá trình phân huỷ. Chất vô cơ và cơ kim quan trọng nhất vì ngoài tác dụng ổn định nhiệt chúng còn ngăn ngừa PVC khỏi bị phân huỷ, trong điều kiện gia công có nhiệt độ cao và chúng có khả năng bảo vệ các tính chất của vật liệu trong thời gian dài khi sử dụng vật liệu.

CÁC LOẠI CHẤT DẺO TỪ NHỰA PVC 1 Sản phẩm từ PVC hoá dẻo

Khi thêm chất hoá dẻo nhiệt độ mềm của nhựa giảm xuống nên gia công dễ dàng hơn nhưng chất hoá dẻo làm giảm tính chất ổn định hoá học và tính cách điện của polyme giảm tính chất chịu nhiệt và làm cho nhựa dễ bị lão hóa. Sản phẩm được tạo ra từ PVC rất đa dạng trên 2/3 lượng PVC được dùng làm các sản phẩm lâu bền như ống dẫn nước, khung cửa sổ, bàn ghế…còn lại PVC được gia công thành những sản phẩm khác như màng mỏng, bao bì, giày dép giả da, dây bọc cách điện,….

PHẢN ỨNG TRÙNG HỢP

* Giai đoạn phát triển mạch: gốc đầu tiên trên tiếp tục tác dụng với monome khác và tiếp tục kéo dài mạch. Nếu chất khơi mào dùng là POB thì có chuyển mạch lên chất khơi mào nếu là AIBN thì không xảy ra quá trình này.

ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP

Như vậy tốc độ trùng hợp tỷ lệ thuận với căn bậc hai cuả nồng độ chất khởi đầu và tỷ lệ thuận bậc một với nồng độ monome. Từ công thức trên ta thấy rằng chiều dài động học của mạch tỷ lệ thuận với nồng độ monome và tỷ lệ nghịch với căn số bậc hai của nồng độ chất khởi đầu.

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP 1 Vai trò của oxi và tạp chất trong trùng hợp gốc

Khi tiến hành trùng hợp trong dung môi hay trong môi trường pha loãng tốc độ trùng hợp và trọng lượng phân tử tăng theo nồng độ của monome. Nhưng tăng áp suất bao giờ cũng kèm theo tăng độ nhớt, làm giảm khả năng khuếch tán ở gốc cao phân tử nhiều hơn ở phân tử monome linh động.

CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT PVC

Chất nhũ hoá không tan trong nước hoặc tan rất ít trong nước và tạo ra các mixel dạng hình tấm hoặc hình cầu với hệ thống chất khởi mào oxi hoá khử , có thể thực hiện phản ứng nhanh hơn tại nhiệt độ thấp khoảng 20oC (NH4)2S2O8, K2S2O8 và hyđropeoxit là những chất khơi mào điển hình trong khi biunphit và muối sắt là những tác nhân khử có ích. Ở giai đoạn đầu của quá trình trùng hợp huyền phù độ chuyển hoá chưa đáng kể (1- 2%) các hạt PVC rất nhỏ xuất hiện bên trong các giọt monome, các hạt PVC này sẽ di chuyển đến bề mặt phân cách của VC và nước dẫn đến sự ghép của chất keo bảo vệ trên PVC, kết quả tạo ra các màng bao bọc xung quanh các giọt màng này có tính chất của một polyme liên kết ngang, vì thế nó không tan trong chất hoá dẻo ở nhiệt độ cao.

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PVC THEO PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ TRONG NƯỚC

Để tạo độ chân không đúng với yêu cầu ta phải dùng một số lượng rất lớn bơm chân không do vậy nên người ta thường sử dụng các bước hút chân không liên tiếp và giữa các bước đó có quá trình nạp nitơ hoăc cách khác là hút chân không thiết bị phản ứng có chứa nước nóng đến áp suất hơi của nước nhằm tạo ra một môi trường phản ứng hoàn toàn trơ. Đun nóng thiết bị phản ứng trùng hợp đến 600C bằng hỗn hợp nước và hơi trong vỏ áo nồi phản ứng và giữ nguyên nhiệt độ đó cho đến hết quá trình phản ứng, nếu có sự điều chỉnh lên xuống ta dùng nước tuần hoàn ở ngoài vỏ thiết bị, tránh hiện tượng nhiệt quá cao hay quá thấp trong qúa trình phản ứng.

Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp huyền phù

Hàm ẩm sau khi sấy khô nhỏ hơn 0,3%, PVC sau khi sấy qua hệ thống xyclon thu hồi, tuỳ thuộc vào yêu cầu, kích thước và phân bố kích thước bột PVC ta tiến hành theo các bước như sàng nghiền…rồi sau đó đóng bao và lưu kho. Sau khi xử lý kiềm xong chuyển sang thiết bị ly tâm (9) , đây là giai đoạn ly tâm và rửa nhựa.Dùng nước nóng 60 -70 oC để rửa , ly tâm thật sạch cho đến phản ứng trung hòa.

Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất PVC theo phương pháp huyền phù

Tại đây dung khí nén thổi tập trung VC không tham gia phản ứng vào thiết bị thu hồi VC (7), phần còn lại được đưa vào thiết bị xử lý kiềm(8). PVC được sấy đến độ ẩm xác định thì được chuyển qua thiết bị đóng bao (11) và lưu kho.

TÍNH NĂNG SUẤT TRONG MỘT NGÀY LÀM VIỆC

Mục đích của công đoạn xử lý kiềm chủ yếu làm phân huỷ các gốc của chất khơi mào và chất ổn định (tạo thành các loại muối natri dễ hoà tan trong nước) để keo tụ nhựa và tăng tính ổn định nhiệt của nhựa. Chúng ta tiến hành rửa hỗn hợp bằng nước nóng 60 - 700C ly tâm thật sạch cho đến khi phản ứng trung hoà.

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO MỘT MẺ SẢN XUẤT Với năng suất 1000 tấn/năm. Chọn 1 thiết bị phản ứng làm việc

Do độ ẩm trong nhựa là 0,3% nên lượng PVC khô trong một mẻ sản phẩm. Lượng chất điều chỉnh pH môi trường bằng 0,04 phần khối lượng VC, do đó lượng chất hiệu chỉnh pH là.

Chọn thiết bị

Trong công nghiệp có rất nhiều dạng cánh khuấy thường gặp các dạng cánh khuấy như cánh khuấy mái chèo, cánh khuấy kiểu chong chóng, tua bin kín, tua bin hơi. Đề duy trì được hệ huyền phù thì công suất khuấy của động cơ phải lớn hơn công suất duy trì hệ huyền phù.

Chiều dầy lớp bảo ôn

Ta coi quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt ra môi trường là truyền nhiệt đẳng nhiệt và ổn định. Khi đun nóng hơi nước chuyển động trong khoảng không gian giữa vỏ áo và thân thiết bị (thiết diện của khoảng không gian hình vành khăn).

Chon tai treo

Tai treo được chọn theo khối lượng của thiết bị chính do đó để chọn được tai treo ta cần phải tính được khối lượng của thiết bị chính. Tải trọng cực đại là tải trọng khi thử thuỷ lực (tải trọng khi đổ đầy nước).

Thiết bị phụ 1. Bơm

Để sấy nhựa sử dụng một máy sấy tầng sôi nhiều bậc dạng hình trụ, tác nhân sấy là không khí nóng nhiệt độ 115 °C để điều chỉnh nhiệt độ ở mỗi tầng cho thích hợp ta sử dụng thiết bị gia nhiệt thêm dạng ruột gà, sao cho nhiệt độ trong các tầng sôi 35 – 65 °C. Máy sấy tầng sôi nhiều bậc có ưu điểm là có thể điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy ở các bậc, nên rất thích hợp với các vật liệu dễ bị phân huỷ do nhiệt.

CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 1. CÁC GIẢ THIẾT BAN ĐẦU

• TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO TỪNG GIAI ĐOẠN 1. Giai đoạn 1

Thiết bị trùng hợp ở đây là thiết bị 2 vỏ, chất tải nhiệt được chọn là hơi nước bão hoà và đi ở phần không gian giữa 2 vỏ. Vì phản ứng chia làm 2 giai đoạn nên ở mỗi giai đoạn sẽ có chế độ truyền nhiệt khác nhau nhưng nếu diện tích bề mặt truyền nhiệt ở mỗi giai đoạn mà khác nhau thì kết cấu thiết bị cực kỳ phức tạp do đó chọn cả 2 giai đoạn diện tích bề mặt truyền nhiệt không thay đổi, mà chỉ thay đổi các thông số vật lý.

CÔNG TÁC ĐẢM BẢO AN TOÀN LAO ĐỘNG 1. Công tác giáo dục tư tưởng

- Kiểm tra thường xuyên vật liệu trước khi đưa vào sản xuất - Thường xuyên kiểm tra ống dẫn nguyên liệu và sản phẩm - Tuyệt đối tuân theo các yêu cầu công nghệ. Trong quá trình vận hành máy móc có quá trình gia nhiệt, phát sinh nhiệt và có các khí độc hại do đó phải có biện pháp thông gió cho từng công đoạn, ngoài thông gió tự nhiên cần bố trí hệ thống hút gió.

Chọn địa điểm xây dựng Yêu cầu chung

Nên xây dựng trên nền đất sét, sét pha cát, đất đá ong… để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của các hạng mục công trình nhất là các hạng mục công tình có tải trọng bản thân và tải trọng động lớn. Khoảng cách bảo vệ, vệ sinh công nghiệp tuyệt đối không được xây dựng các công tình công cộng hoặc công viên, phải trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên.

Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 1. Vùng trước nhà máy

Khi địa điểm xây dựng nhà máy được chọn cần xét đến mối quan hệ mật thiết giữa khu dân cư đô thị và khu công nghiệp. Bố trí các hệ thống kho tàng, bến bãi, các cầu bốc dỡ hàng hoá, sân ga, nhà máy…Tuỳ theo đặc điểm sản xuất và quy mô vùng này thường chiếm từ 23 ÷ 37% diện tích toàn nhà máy.

Xác lập tổng vốn đầu tư và nguồn vốn tài trợ

• Chi phí nhu cầu lao động

Chi phí khấu hao bao gồm: Khấu hao máy móc thiết bị, khấu hao tài sản..áp dụng hình thức khấu hao đều hàng năm với mức khấu hao theo quy định của Bộ Công Nghiệp. Hơi đốt và khí nén được cung cấp trực tiếp từ nhà máy bằng các thiết bị đầu tư ban đầu để chủ động về nguồn năng lượng phục vụ sản xuất.