L AC HN CÔNG NGH SN X UT POYPROPYENE ẢẤ
3.1.NH NG QUÁ TRÌNH POLIMER HÓA PROPYLEN THÔNG D NGỮ Ụ
- Quá trình polymer hóa trong dung d ch Hydrocacbon (hexan, heptan..) nh ngị ở ữ
đi u ki n nhi t đ , áp su t, nhi t đ đ đ polimer l u gi trong dung d ch, quáề ệ ệ ộ ấ ệ ộ ủ ể ư ữ ị
trình này ban đ u đầ ượ ử ục s d ng nh ng th c t hi n nay không còn và r t t n kém.ư ự ế ệ ấ ố
- Quá trình polymer hóa th huy n phù trong dung môi gi ng nh phở ể ề ố ư ương pháp trên, nh ng áp su t và nhi t đ th p h n. Polymer không l u gi đư ở ấ ệ ộ ấ ơ ư ữ ược trong dung d ch. Quá trình này hi n nay v n còn ph bi n.ị ệ ẫ ổ ế
- Quá trình polymer hóa th huy n phù, trong đó propylen l ng đở ể ề ỏ ược sử
d ng nh là dung môi. Quá trình này hi n nay s d ng ph bi n trong công nghi pụ ư ệ ử ụ ổ ế ệ
t ng h p polypropylen.ổ ợ
- Quá trình polymer hóa trong pha khí trong các thi t b có cánh khu y, ho cở ế ị ấ ặ
gi l ng. Quá trình này ít đả ỏ ượ ử ục s d ng vì thi t b c ng k nh ph c t p.ế ị ồ ề ứ ạ
- Polymer lai hóa gi polymer hóa trong pha l ng (Propylen l ng) và trong phaữ ỏ ỏ
h i: Quá trình x ra trong m t hay nhi u thi t b ph n ng, quá trình này hi n nayơ ả ộ ề ế ị ả ứ ệ
được s d ng r t ph bi n, chúng cho phép s n xu t đử ụ ấ ổ ế ả ấ ược t t c các lo iấ ả ạ
Polypropylen (co-homopolymer), polymer chu i hay kh i.ỗ ố
3.2. QUY TRÌNH S N XU T CHUNGẢ Ấ [25]
Hình 13 : Qui trình s n xu t chungả ấ 3.2.1. Khu v c x lý nguyên v t li u ban đ u:ự ử ậ ệ ầ
Quá trình làm s ch bao g m quá trình h p th trên rây phân t (H2O, Rạ ồ ấ ụ ử ượu, CO2) và trên AL2O3 ho t tính đã x lý, v i các oxyt kim lo i (nh PbO) đ b y cácạ ử ớ ạ ư ể ẫ
ch t có ch a l u huỳnh.ấ ứ ư
3.2.2. Khu v c polimer hóaự
Các mono – comonomer, Hydrogen và các c u t trong h th ng xúc tác đấ ử ệ ố ược n p li u liên t c vào thi t b ph n ng. Ph n ng trong quá trình polymer hóa là ph nạ ệ ụ ế ị ả ứ ả ứ ả
ng t a nhi t.
ứ ỏ ệ
- Các quá trình trùng h p đ ng th ( t o ra các homopolymer ) di n ra trongợ ồ ể ạ ễ
m t hay hai thi t b ph n ng cùng lo i.ộ ế ị ả ứ ạ
- Các quá trình đ ng trùng h p (t o ra các copolymer) g m m t giai đo nồ ợ ạ ồ ộ ạ
polymer hóa đ ng th đ ti p t c cho ph n t o chu i trong thi t b ph n ng phaồ ể ể ế ụ ầ ạ ỗ ế ị ả ứ ở
khí.
3.2.3. Khu v c tách và thu h i khíự ồ
S n ph m polymer ra kh i thi t b ph n ng v n còn l n hydrocacbon khôngả ẩ ỏ ế ị ả ứ ẫ ẫ
ph n ng. Do v y c n ph i lo i b nh ng hydrocacbon này ra kh i dòng s n ph mả ứ ậ ầ ả ạ ỏ ữ ỏ ả ẩ
và thu h i monomer ch a ph n ng l i quá trình.ồ ư ả ứ ạ
3.2.4. Khu v c x lý c n và kh mùi:ự ử ặ ử (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Polymer t khu v c tách đừ ự ược đ a đ n khu v c x ly c n và kh mùi. Cácư ế ự ử ặ ử
qui trình x lý này đ ng th i lo i b các monomer c n, phá v c u trúc h xúc tácử ồ ờ ạ ỏ ạ ỡ ấ ệ
( m t ho t tính) và gi i h n hàm lấ ạ ớ ạ ượng các thành ph n t o mùi (oligomer, alcol) đ nầ ạ ế
t quá trình th y phân m t s các c u t c a h xúc tác…ừ ủ ộ ố ấ ử ủ ệ
Chúng thường bao g m m t thi t b trao đ i nhi t làm nóng l i b t polymerồ ộ ế ị ổ ệ ạ ộ
và vi c này đệ ược th c hi n nh tự ệ ờ ương tác v i dòng Nớ 2 nóng hay h i nơ ước.
3.2.5. Khu v c ép tao h t và qui trình x lý các h t nhự ạ ử ạ ỏ
B t polymer và ph gia (ch t ch ng oxy hoá, tác nhân ch ng l ng…) đã chu nộ ụ ấ ố ố ắ ẩ
b đị ược n p vào thùng nguyên li u máy ép. Trong máy ép h n h p này s trãi qua cácạ ệ ỗ ợ ẽ
quá trình tan ch y, đ ng nh t keo hóa, l c và t o thành h t. Quá trình t o h t đả ồ ấ ọ ạ ạ ạ ạ ược th c hi n trong môi trự ệ ường nước.
S t o h t là c n thi t, b i vì m t ph n nh c a s n ph m thu đự ạ ạ ầ ế ở ộ ầ ỏ ủ ả ẩ ược dưới d ng h t b i. Các h t nh đạ ạ ụ ạ ỏ ượ ạc t o nên b i nh ng con dao g t x p ngang khuôn kéoở ữ ạ ế
được nhúng chìm vào trong dòng nước ch y v i l u lả ớ ư ượng và nhi t đ đệ ộ ược đi uề
ch nh. Nỉ ước đ m b o làm mát nhanh các h t nh và tránh đả ả ạ ỏ ược s bám dính c aự ủ
chúng. Vi c tách nệ ước được th c hi n nh quá trình ly tâm r i sau đó là đi s y khô.ự ệ ờ ồ ấ
Các h t nh sau đó đạ ỏ ượ ưc l u gi trong các silô trữ ước khi đóng gói k t thúc.ế
3.2.6. Khu v c đóng bao và đóng thùng: ự
S n ph m polypropylen đả ẩ ược đóng gói và đ nh lị ượng vào các bao bì l p màngớ
3.3. MÔ T V CÁC CÔNG NGH ĐẢ Ề Ệ ƯỢC S D NG HI N NAYỬ Ụ Ệ [26] 3.3.1. Công ngh pha l ng ệ ỏ
3.3.1.1. Mô t qui trình công ngh SPHERIPOL ả ệ
Công ngh Spheripol đệ ược h tr b i m t t ch c R&D m nh nh t trongỗ ợ ở ộ ổ ứ ạ ấ
công nghi p và trên th gi i. Basell đã sáng ch lo i xúc tác tuy t h o và v n ti pệ ế ớ ế ạ ệ ả ẫ ế
t c c i hoán và phát tri n trong quá trình v n hành. Không nh các nhà s n xu t PPụ ả ể ậ ư ả ấ
khác chuyên s d ng lo i xúc tác Metallocen, Basell đã chi m v th m nh v i hử ụ ạ ế ị ế ạ ớ ệ
xúc tác Ziegler-Natta. V i s liên k t gi a Tagor và Montell đ thành l p Basell, lo iớ ự ế ữ ể ậ ạ
xúc tác Metallocen cũng được tăng cường m nh b i Tagor. Công ngh Spheripol cóạ ở ệ
th s n xu t r t nhi u ch ng lo i s n ph m nh lò ph n ng đa năng c a Nhà b nể ả ấ ấ ề ủ ạ ả ẩ ờ ả ứ ủ ả
quy n. Là Công ty d n đ u th gi i v t ng công su t, Basell chi m u th trongề ẫ ầ ế ớ ề ổ ấ ế ư ế
vi c gieo m m cho ngành công nghi p s n xu t nh a cho th trệ ầ ệ ả ấ ự ị ường và s d ng m tử ụ ộ
s nguyên li u n p m i cho nhà máy. ố ệ ạ ớ
Hình 14 : S đ s n xu t PP theo công ngh Spheripolơ ồ ả ấ ệ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong chu trình công ngh c a Basell, h n h p đ ng nh t c a các h t PPệ ủ ỗ ợ ồ ấ ủ ạ
được luân chuy n bên trong lò ph n ng d ng vòng. Khi s n xu t copolymer ng uể ả ứ ạ ả ấ ẫ
nhiên (random copolymer) ho c terpolymer, Etylen ho c Buten-1 đặ ặ ược đ a vào lòư
ph n ng v i m t lả ứ ớ ộ ượng nh . Chu trình này t o ra hàm lỏ ạ ượng ch t r n r t cao (>ấ ắ ấ
50% kh i lố ượng), gi i phóng nhi t r t t t (do tu n hoàn nả ệ ấ ố ầ ước trong v b c c a lòỏ ọ ủ
ph n ng) và kh ng ch nhi t đ r t t t (không có đi m nóng). Polymer t o thànhả ứ ố ế ệ ộ ấ ố ể ạ
kh khí c p 1. Propylen không tham gia ph n ng đử ấ ả ứ ược thu h i t tháp kh khí,ồ ừ ử
ng ng t và b m tr l i lò ph n ng.ư ụ ơ ở ạ ả ứ
Đ s n xu t copolymer nén (impact copolymer) lo i thể ả ấ ạ ường và lo i đ c bi t,ạ ặ ệ
polymer t lò ph n ng đ u tiên đừ ả ứ ầ ược n p vào lò ph n ng pha khí t ng sôi l p đ tạ ả ứ ầ ắ ặ
ngay sau đó (h n h p ph n ng s không đỗ ợ ả ứ ẽ ược d n vào lò ph n ng này n u ch s nẫ ả ứ ế ỉ ả
xu t homopolymer và random copolymer). Trong lò ph n ng pha khí khi cho Etylenấ ả ứ
ti p t c đế ụ ược polymer hoá v i homopolymer sinh ra t lò ph n ng đ u tiên s t o raớ ừ ả ứ ầ ẽ ạ
ch t nh a đàn h i (cao su Etylen/Propylen). S m r ng các l r ng bên trong các h tấ ự ồ ự ở ộ ỗ ỗ ạ
polymer m t cách k lộ ỹ ưỡng s t o nên các pha cao su không b k t dính và khôngẽ ạ ị ế
đóng đ ng, làm h ng qui trình v n hành.ố ỏ ậ
Tr ng thái l ng đạ ỏ ược duy trì b i s h i l u thích h p c a khí ph n ng: nhi tở ự ồ ư ợ ủ ả ứ ệ
ph n ng c a khí h i l u đả ứ ủ ồ ư ược gi i phóng b i thi t b làm l nh, trả ở ế ị ạ ước khi khí l nhạ
được d n tr l i vào đáy c a lò ph n ng th c p. Lo i lò ph n ng pha khí này cóẫ ở ạ ủ ả ứ ứ ấ ạ ả ứ
hi u su t cao do duy trì đệ ấ ượ ực s chuy n đ ng h n lo n đ làm tăng đ khuy ch tánể ộ ỗ ạ ể ộ ế
và ph n ng c a monomer cũng nh có kh năng gi i phóng nhi t m t cách hi uả ứ ủ ư ả ả ệ ộ ệ
qu . Mu n s n xu t m t s copolymer đ c bi t, t o thành b i 2 hàm lả ố ả ấ ộ ố ặ ệ ạ ở ượng etylen khác nhau c n ph i s d ng lò ph n ng pha khí th 2.ầ ả ử ụ ả ứ ứ
u đi m c a công ngh c a Basell:
Ư ể ủ ệ ủ
Basell mang nhãn hi u l n và là Nhà b n quy n PP tiêu đi m trong s các Nhàệ ớ ả ề ể ố
b n quy n ti m năng.ả ề ề
Có nhi u kinh nghi m nh tề ệ ấ
Basell là ngườ ẫi d n d t cho s tăng trắ ự ưởng PP trong quá kh và trong tứ ương lai.
Basell đã r t thành công trong phát tri n xúc tác cũng nh các lo i s n ph mấ ể ư ạ ả ẩ
PP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân xưởng xây d ng theo công ngh Spheripol bao g m nh ng b ph n sau:ự ệ ồ ữ ộ ậ
• Khu v c đo lự ường, chu n b xúc tác r n và đ ng xúc tácẩ ị ắ ồ
Đ ng xúc tác 1, là ch t cho đi n t (electron Donor) dồ ấ ệ ử ướ ại d ng l ng đ ngỏ ự
trong các bình ch a đứ ược chuy n t i b . đây để ớ ể Ở ược pha v i d u Hydrocarbon đớ ầ ể
cân đong được chính xác. Dung d ch Donor đị ược b m đ nh lơ ị ượng b m vào xúc tác đơ ể
t o ti n ti p xúc.ạ ề ế
Đ ng xúc tác 2 (ồ TEAL) đ đ m đ c 100%, ch a trong các cylinder độ ậ ặ ứ ược đổ
vào b . T đây, TEAL để ừ ược n p vào thi t b ho t hoá xúc tác (ti n ti p xúc) b ngạ ế ị ạ ề ế ằ
b m đ nh lơ ị ượng.
D u Hydrocarbon và m đầ ỡ ước x vào b đã đả ể ược hâm nóng, pha tr n và sauộ
đó được chuy n đ n thi t b t o bùn xúc tác mà đây thành ph n xúc tác r n để ế ế ị ạ ở ầ ắ ược n p vào bình b i t i nâng. Xúc tác r n phân tán trong d u Hydrocarbon, b sung thêmạ ở ờ ắ ầ ổ
m nhi t đ đ nh s n, khu y liên t c, đ ngu i đ n đ nh bùn. Duy trì nhi t đỡ ở ệ ộ ị ẵ ấ ụ ể ộ ể ổ ị ệ ộ
th p trong khi cân đong bùn đ chuy n sang thi t b ho t hoá xúc tác.ấ ể ể ế ị ạ
Quá trình ho t hoá xúc tác c a thi t b bao g m 2 giai đo n. Trạ ủ ế ị ồ ạ ước tiên, bùn xúc tác được tr n v i đ ng xúc tác trong thùng ti n ti p xúc. Sau đó, h n h p xúc tácộ ớ ồ ề ế ỗ ợ
ho t hoá s đạ ẽ ược tr n l n v i nguyên li u propylen l nh và độ ẫ ớ ệ ạ ượ ưc l u gi trong m tữ ộ
th i gian ờ ng n trong lò ph n ng mà đó Propylen s đắ ả ứ ở ẽ ược n p thêm đ ti n hànhạ ể ế
ph n ng ti n trùng h p (prepolymerization) trong môi trả ứ ề ợ ường nhi t đ th p. Ti nệ ộ ấ ề
trùng h p có tác d ng ki m soát hình thái c u trúc c a polymer b i các đi u ki nợ ụ ể ấ ủ ở ề ệ
ph n ng ôn hoà c a giai đo n trùng h p đ u tiên.ả ứ ủ ạ ợ ầ
• Khu v cự polymer hoá
Quá trình polymer hoá được th c hi n trong pha l ng và trong lò ph n ngự ệ ỏ ả ứ
d ng vòng. Bùn xúc tác đạ ược d n t i lò ph n ng v i sẫ ớ ả ứ ớ ự b sung thêm Propylen vàổ
H2 (đ kh ng ch cân b ng phân t lể ố ế ằ ử ượng). Đi u ki n ho t đ ng c a lò ph n ng:ề ệ ạ ộ ủ ả ứ
Áp su tấ : 4,5 MPa
Nhi t đệ ộ : 80 0C
Th i gian ph n ng ờ ả ứ : 1,5 gi ờ
M t ph n propylen độ ầ ược trùng h p trong khi ph n còn l i d ng l ng đợ ầ ạ ở ạ ỏ ược s d ng nh ch t pha loãng polymer r n. B m h i l u luôn đử ụ ư ấ ắ ơ ồ ư ược gi v n t c caoữ ở ậ ố
đ b o đ m h n h p luôn để ả ả ỗ ợ ược đ ng nh t.trong lò ph n ng.ồ ấ ả ứ
T tr ng c a h n h p các ch t tham gia ph n ng luôn đỷ ọ ủ ỗ ợ ấ ả ứ ược duy trì m cở ứ
50-55% t tr ng c a polymer. Trong trỉ ọ ủ ường h p s n xu t random copolymer ho cợ ả ấ ặ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
terpolymer s n p thêm etylen (và/ho c Butan-1) vào lò ph n ng v i t l phù h p.ẽ ạ ặ ả ứ ớ ỉ ệ ợ
Nhi t ph n ng đệ ả ứ ược gi i phóng trong thi t b trao đ i nhi t b i nả ế ị ổ ệ ở ước h i l u trongồ ư
áo b c c a thi t b ph n ng.ọ ủ ế ị ả ứ
Spheripol ch p nh n kh năng cung c p Hấ ậ ả ấ 2, ki m soát c u trúc polymer, linhể ấ
ho t trong quá trình làm mát và ki m soát chính xác ch t lạ ể ấ ượng các ch ng lo i s nủ ạ ả
ph m.ẩ
Polymer được x liên t c t lò ph n ng qua đả ụ ừ ả ứ ường ng b c h i đ bay h iố ọ ơ ể ơ
monomer trong khi được d n t i thùng ch a (áp su t thùng 15-18 barg).ẫ ớ ứ ấ
• Khu v cự kh khí và x lý b ng h i nử ử ằ ơ ước
Trong trường h p s n xu t homopolymer, random copolymer ho c terpolymerợ ả ấ ặ
thì s n ph m polymer đả ẩ ược thu gom đáy bình ch a và đở ứ ượ ọ ởc l c áp su t tấ ương đương áp su t khí quy n đ tách monomer không tham gia ph n ng.ấ ể ể ả ứ
Dòng monomer được nén và được đ a v thi t b thu h i propylen.ư ề ế ị ồ
M c đ kh khí cao và nhi t đ c a dòng s n ph m cao t o hi u qu cao choứ ộ ử ệ ộ ủ ả ẩ ạ ệ ả
thi t b x lý b ng h i nế ị ử ằ ơ ước và thi t b đùn ép polymer.ế ị
B t polymer độ ược thoát ra b i tr ng l c t i thi t b x lý b ng h i nở ọ ự ớ ế ị ử ằ ơ ước. T iạ
đó, h i nơ ước được b m vào đ đu i monomer không tham gia ph n ng, propan vàơ ể ổ ả ứ
kh ho t hoá xúc tác còn sót l i sau ph n ng cũng nh nâng cao ch t lử ạ ạ ả ứ ư ấ ượng s nả
H i nơ ước được ng ng t và x ra c ng sau khi đư ụ ả ố ược d n qua thi t b làmẫ ế ị
s ch. ạ
• Khu v c ự đ ng trùng h p d pha (heterophasic copolymerization), kh khíồ ợ ị ử
và s c Etylen (l a ch n)ụ ự ọ
Khi s n xu t copolymer nén, d pha (impact copolymer), quá trình polymer hoáả ấ ị
ph i đả ược ti n hành qua 2 giai đo n. Trong trế ạ ường h p này, homopolymer t o thànhợ ạ
được d n t i lò ph n ng pha khí th nh t ẫ ớ ả ứ ứ ấ
Trong lò ph n ng pha khí, pha cao su etylen-propylen đ oc b sung vàoả ứ ự ổ
homopolymer. S n ph m đả ẩ ược tăng cường đ r n cao.ộ ắ
Lò ph n ng pha khí th nh t:ả ứ ứ ấ
Pha cao su được t o thành trong lò ph n ng th ng đ ng sau khi n pạ ả ứ ẳ ứ ạ
homopolymer. Polymer được hoá l ng nh khí ph n ng đỏ ờ ả ứ ược h i l u.ồ ư
T c đ khí b m t vào kho ng 0,7 m/s. Lò ph n ng pha khí ho t đ ng trongố ộ ề ặ ả ả ứ ạ ộ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đi u ki n:ề ệ
Áp su t:ấ 14 barg
Nhi t đ :ệ ộ 80/90 0C
Th i gian ph n ng:ờ ả ứ 0,3 giờ
T tr ng trung bình c a t ng ph n ng: ỉ ọ ủ ầ ả ứ 300/350 kg/m3
Copolymer t o thành đạ ược x ra t đáy lò (có ki m soát).ả ừ ể
Thi t b s c Etylenế ị ụ .
Polymer được d n t i thi t b x lý b ng h i nẫ ớ ế ị ử ằ ơ ước và làm khô. Dòng v t ch tậ ấ
t thi t b l c đừ ế ị ọ ược nén , làm l nh và sau đó n p vào thi t b s c Etylen . Dòng khíạ ạ ế ị ụ
giàu Etylen thoát ra t đ nh đừ ỉ ược h i l u v . Dòng s n ph m t đáy đồ ư ề ả ẩ ừ ược chuy nể
t i tháp tách..ớ
• Khu v c làm khô s n ph m polymer ự ả ẩ
S n ph m polymer ả ẩ ướ ừt t khu v c tháp x lý b ng h i nự ử ằ ơ ước được đ a đ nư ế
b ph n làm khô đ đu i nộ ậ ể ổ ước b m t b ng dòng Nit nóng. Nit ề ặ ằ ơ ơ ướ ượt đ c d n t iẫ ớ
tháp tách b t và nộ ước ng ng t trư ụ ước khi được h i l u tr l i tháp làm khô. ồ ư ở ạ
Polymer khô được chuy n t i silô để ớ ượ ưc l u gi trong môi trữ ường Nit .ơ
• Khu v cự thu h i propylenồ
Propylen không tham gia ph n ng và propan t thùng cùng v i dòng x tả ứ ừ ớ ả ừ
máy nén (trường h p s n xu t homopolymer và random copolymer) đợ ả ấ ựợc d n t iẫ ớ