III/ Quá trình công nghệ sản xuất PVC
3.1.Thuyết minh dây chuyền
Quá trình trùng hợp huyền phù theo mẻ được tiến hành trong thiết bị phản ứng có áp lực cao( autoclave). Nước được nạp vào trước( nước cần phải khử khoáng), tiếp theo là các tác nhân huyền phù, muối đệm dưới dạng dung dịch. Sau khi không khí
được đuổi ra khỏi thiết bị bằng khí trơ, MVC và chất khơi mào được nạp vào (1) dưới áp lực. Thiết bị phản ứng có cánh khuấy và thiết bị trao đổi nhiệt. Chế độ khuấy được duy trì sao cho có thể phá vỡ pha lỏng của MVC để tạo ra những hạt li ti với kích cỡ mong muốn và làm bay hơi một phần MVC. Qúa trình gia nhiệt cũng như làm lạnh được điều chỉnh chính xác theo nhiệt độ yêu cầu để sản xuất mỗi loại sản phẩm (từ 50 – 70oC). Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ là khoảng 58-59 o C và áp suất ở điều kiện đó là 8.6 at thời gian tiến hành khoảng 300 phút, lúc này áp suất giảm
xuống còn 6,3 at. Hiệu suất chuyển hoá đạt 85 ÷ 87%. Nếu muốn độ chuyển hoá
đạt 90% thì kéo dài thời gian phản ứng thêm rất nhiều, xét về mặt kinh tế thì không có lợi. Vì vậy thường dừng phản ứng khi độ chuyển hóa đạt khoảng 87%. Trong quá trình trùng hợp phải thường xuyên duy trì pH của hỗn hợp lớn hơn 7 hạn chế hiện tượng giảm hoạt tính của chất khơi đầu và biến chất PVC do HCl và các axit tạo ra do phân huỷ chất khởi đầu, có thêm vào chất kìm hãm vào để không cho phản ứng tiếp tục xảy ra để ổn định nhiệt độ và pH của huyền phù PVC. Hỗn hợp sau khi phản ứng kết thúc gọi là vữa PVC gồm VCM chưa phản ứng, PVC, chất ổn định huyền phù, dung dịch đệm, chất hãm, nước và các tạp chất, không ổn định chứa các hạt poymer trong pha nước và monomer chưa phản ứng. Nếu ngừng khấy sẽ dẫn đến việc lắng tụ các hạt polymer do đó vữa PVC vẫn tiếp tục khấy cho đến khi tháo hết sang thiết bị khác cũng có cánh khuấy. Để tăng hiệu suất chuyển hóa PVC cho vữa qua (2). Do chênh lệch áp suất giữa phản ứng (1) và thiết bị thu hồi (2) nên vữa PVC tự chảy và khi đạt trạng thái cân bằng ta sử dụng bơm li tâm để vẩn chuyển lượng còn lại. Lượng MVC còn lại sau phản ứng chiếm 10-20% khối lượng ban đầu. Để giảm tổn thất phải thu hồi MVC, phần lớn lượng MVC sẽ được tách ra bằng cách bay hơi và được ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ và thùng chứa (6). Cần phải tách triệt để MVC dư vì vậy vữa PVC đưa sang (3), gia nhiệt và chưng cất trong tháp (4) . Tháp được gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa sục vào đáy tháp. Nhiệt độ ở đáy tháp khoảng 800C, huyền phù chảy từ trên xuống theo đường ziczac
còn hơi nước từ dưới lên. Quá trình chuyển khối xảy ra, hơi nước kéo theo VCM đi ra ở đỉnh tháp theo ống dẫn tới hệ thống xử lý thu hồi. Ở đáy tháp PVC ở dạng huyền phù đã sạch VCM được tháo ra liên tục đến bồn chứa (5), lượng MVC còn lại thu vào (6). Sau đó được tách nước tại máy li tâm (7), ở đây sử dụng máy li tâm để tách nước thì có hiệu quả hơn do hỗn hợp là rắn-lỏng nên li tâm là cho hiệu quả nhất. Sau khi tách nước có độ ẩm 17% rồi được đưa đến sấy khô tại thiết bị sấy (8), Thiết bị sấy có thể là sấy thùng quay, sấy tầng sôi… nhưng phổ biến hơn là sấy tầng sôi. Trong thành phần hạt PVC đã có chất ổn định nhiệt nên ở nhiệt độ này tính chất của PVC không bị thay đổi. Thiết bị sấy được thiết kế sao cho đủ độ cao, kéo dài thời gian tiếp xúc làm tăng hiệu quả tách ẩm những chất bay hơi được dẫn qua thiết bị xử lí khí thải (9), phần thỏa mản yêu cầu tiêu chuẩn về môi trường thì được thải ra ngoài không khí. Bột PVC sau khi sấy có độ ẩm 0.3% được đi qua hệ thống sàng(10) để loại những hạt quá cỡ( thô hoặc quá mịn). Đối với hạt có kích thước quá nhỏ thì bị luồng khí ở thiết bị sấy cuốn ra ngoài và tiếp tục xử lí rồi thải ra môi trường, còn hạt quá cỡ được thu hồi. Sau đó đưa vào silo chứa(11) và được đóng bao(12).