B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC TRONG NHÀ MÁY NHỰA PHÚ MỸ
2.7. Thiết bị chính của Nhà máy
2.7.1. Lò phản ứng
Hình 15:Mô tả lò phản ứng
Bể chứa có tổng dung tích là 105 m3 ,đường kính 4.26m, độ dài hình trụ là 5.94m Lò phản ứng được làm mát ở vỏ,ở đỉnh của bình ngưng và đáy lối vào của máy khuấy. Áp suất thiết kế cho lò phản ứng là 16 barg và đầy đủ máy móc và nước làm mát ở vỏ được thiết kế là 6 barg. Nhiệt độ thiết kế cho lò phản ứng là 950C và nước làm mát ở vỏ được thiết kế là 1100C.
Chức năng:
Lò phản ứng là nơi chứa đựng phản ứng của các monome vinylclorua đang xảy ra và nước. Nó được làm lạnh để phá hủy nhiệt của phản ứng. Lò phản ứng được khuấy trộn giúp cho các hạt đạt tới kích thước yêu cầu và hỗ trợ việc truyền nhiệt.
2.7.2. Bình ngưng lò phản ứng
a.Chức năng
Bình ngưng tụ của lò phản ứng là phương pháp chính để loại bỏ nhiệt từ lò phản ứng và loại bỏ tới 70% nhiệt tạo ra từ phản ứng. Đây là hệ thống ngăn ngừa gồm 2 bộ điều khiển “cạnh tranh” với nhau, tránh sự nạp liệu gia tăng đột ngột trong bình ngưng. Thông
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 32 thường vỏ sẽ làm tăng sự làm lạnh hoàn toàn, trong khoảng thời gian đầu 30-60 phút của phản ứng ,khoảng thời gian còn lại nó sẽ lạnh hoàn toàn cho tới khi sự chuyển hóa đạt 80- 85%. Dòng nước làm mát bình ngưng sẽ giảm khi bắt đầu phản ứng và sau đó vỏ sẽ được làm mát hoàn toàn trong một lần, nó sẽ bắt đầu gia tăng một cách nhanh chóng. Chất ban đầu được phân bố độc lập, tốc độ làm mát của bình ngưng sẽ đạt tới mức cao nhất khi có sự giảm áp suất.
b. Mô tả
Bình ngưng có đường kính là 1.46m, chiều cao là 3.99m kích thước các cạnh. Nó chứa 752 ống mỗi ống có đường kính 38.1mm và dài 4.0m, với diện tích nhiệt truyền qua xấp xỉ 345m2. VC ngưng tụ bên trong các ống, dòng FCW chảy từ phía trên. Ống được làm từ thép chống rỉ và lớp bọc được làm bằng thép cacbon
2.7.3. Máy khuấy
Được bố trí vỏ máy lệch tâm có tác dụng tăng khả năng truyền nhiệt,khuấy trộn nhiên liệu đảm bảo kích thước hạt PVC theo yêu cầu. cấu thành từ hai bộ phận nắp và cánh quạt. Điểm quan trọng khi vận hành là áp súât trong lò cao hơn bên ngoài cần chú ý độ bền vòng đệm. Hệ thống bôi trơn có tác dụng lớn tới sự tản nhiệt của còng đệm. Tốc độ khuấy của máy phụ thuộc vào từng sản phẩm.
Ngoài ra hệ thống làm mát còn có bơm nước làm mát, các van…
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 33
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CHẤT XÚC TÁC VÀ CHẤT TẠO HẠT CHO QUÁ
TRÌNH TRÙNG HỢP PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN
Chất khơi mào tạo gốc
Quá trình tạo gốc được thực hiện trong lò phản ứng qua 3 hóa chất sau Cat C – etyl cloroformat (C2H5OCOCl)
Cat D – hidro peroxit ( H2O2) Cat E – natri hidroxit ( NaOH)
Sự hình thành peroxy dicacbonat là rất nhanh
EVC là một quá trình công nghệ đảm bảo cho chất khơi mào có hiệu suất cao
1.Cat C – etyl cloroformat (C2H5OCOCl) 1.1. Vài nét về Cat C
Chất xúc tác Cat.C là chất khơi mào chính cho phản ứng polyme hoá PVC.
Tên hoá học của Cat C: Etylen clorua fomat (C2H5OCOCl). Tồn tại ở dạng dung dịch động, sạch.Cat C có khả năng phân huỷ, bốc cháy cao. Khi có mặt của nước, Cat C sinh ra CO2 làm tăng áp suất bình chứa.Cat C là chất độc hại đối cới con người. Nếu hít phải có thể dẫn đến tử vong. CatC có thể gây ăn mòn và phá huỷ các tế bào như: da, mắt, miệng, phổi.Trong khi tiếp xúc với Cat C cần dùng kính bảo hộ và găng tay.Bảo quản Cat C trong bình kín đặt ở nơi thoáng mát, tránh ẩm.Khi bị rò rỉ ta có thể trung hòa với dung dịch kiềm.
1.1.1. Chức năng
Vận chuyển và lưu trữ Cat C.Đưa vào một lượng theo yêu cầu đến nước nạp lò phản ứng.Làm sạch một cách an toàn cặn Cat C.Cat C là chất độc, rất dễ bắt cháy.
Cần bảo quản cẩn thận.
1.2. Mô tả sơ đồ hệ thống Cat C
Nạp Cat C phù hợp, chính xác là yếu tố cần thiết cho các phản ứng tốt.Sử dụng bộ phận đo áp lực để đo sự thay đổi trọng lượng trong bể chứa.Cat C biến đổi phẩm chất khi tiếp xúc với nước, tạo thành HCl và CO2.HCl ăn mòn mạnh kể cả với thép không gỉ.Khí CO2 có thể gây ra chênh lệch trọng lượng.Các bể chứa, ống dẫn và thiết bị khác trong khi
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 34 tiếp xúc với Cat C cần bọc với thuỷ tinh hoặc polyme (PVDF), hoặc các vật liệu tương tự
để chống lại sự ăn mòn của HCl.Nước gây cản trở sự hoạt động của hệ thống nên nước
phải được ngăn chặn từ lối vào của hệ thống Cat C.
Hình 17:Quá trình vận chuyển chất xúc tác C
1.3. Quy trình
Cat C trong buồng khói được bơm P101 bơm vào V115.Trên đường ống dẫn Cat C vào V115 được gắn kính kiểm soát để kiểm tra độ rỗng của bình chứa. Nếu thấy kính mờ đi chứng tỏ Cat C có lẫn nước. Thông thường 4 bình (mỗi bình 200l) sẽ được trút.Trong quá trình vận chuyển Cat C từ buồng khói tới bình V115 thì van điều khiển lượng N2 đóng lại, lỗ thông hơi gắn với V115 mở để ổn định áp suất trong bình. Tại V115 có gắn bộ phận đo, hiển thị và cảnh báo áp suất, mức trong bình.Khi P < 0.2 barg (0.197 atm) van XV-11- 06 sẽ tự động mở, đưa Cat C trở lại buồng khói.
1.4. Rửa bình đựng xúc tác
Sau khi quá trình vận chuyển Cat C hoàn thành, tháo đường dẫn Cat C tới V115 ra khỏi bình dựng Cat C. Sau đó gắn đường số 1 và 2 vào bình chứa Cat C.Đầu tiên nước vào - mở van tay trong 30 giây. Sau đó hệ thống DCS điều khiển lượng Cat E đưa vào.Hỗn hợp nước và Cat E được bơm P104 theo đường số 1 đưa vào bình chứa CatC để khử lượng Cat C còn lại trong bình. Sau đó hỗn hợp được P104 hút xả ra ngoài theo
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 35 đường số 2 Quá trình được lặp đi lặp lại cho tới khi sờ tay vào bình chứa thấy mát thì dừng lại. Khi quá trình vận chuyển Cat C hoàn thành, N2 sẽ được đưa vào để khống chế hơi nước tại V115. Áp suất trong bình V115 sẽ điều khiển van PICA-11-07 bằng tín hiệu điện, để điều chỉnh lượng N2 đi vào bình. Lúc này lỗ thông hơi gắn với V115 đóng lại.
1.5. Quy trình nạp xúc tác C
Bình V125 được làm đầy bởi dòng chảy trọng lực từ V115Bộ phận đo áp lực tại V125 sẽ cho biết lượng Cat C đi vào đã đạt hay chưa. Khi đã đủ, van XV11-01 tự động đóng lại. Lúc này áp suất tại V115 và V125 là như nhau.Bộ điều khiển WICA 11-05 sẽ truyền tín hiệu điện để điều khiển mức độ mở van.Để tránh dòng chảy ngược thì hỗn hợp được hút tới J201
1.6. Thải xúc tác C
Cat C cần xử lý an toàn trước khi thải ra.Cat C bị phân huỷ khi phản ứng với Cat Ngoài ra thêm nước vào để tản nhiệt. Hỗn hợp trong bình V125 chảy vào T112. Thêm nước và sau đó thêm Cat E. Hỗn hợp được khuấy trộn ở T112. Khử để thải dòng hoá chất ra. Toàn bộ dòng này được rửa với methanol. Để tiếp tục, đẩy ra với methanol, sau đó làm sạch với không khí. Khử ẩm trước khi nạp Cat C.
2. Cat D – Hidro peroxit ( H2O2) 2.1. Vài nét về Cat D 2.1. Vài nét về Cat D
Cat D là chất khơi mào cho quá trình polymer hoá PVC.Tên hoá học: Hydro peroxit (H2O2).Cat D tồn tại ở dạng dung dịch động, sạch.Cat D có vai trò là chất oxi hoá. Đối với sức khoẻ con người: Cat D gây ăn mòn, làm rát và phá huỷ da, mắt, phổi. Cần dùng kính bảo hộ, găng tay khi tiếp xúc với Cat D.Cat D cần được bảo quản trong thùng kín, cách xa nguồn nhiệt và những chất dễ gây cháy.Khi bị rò rỉ Cat D ta dung nước để rửa
2.2. Chức năng
• Vận chuyển và lưu trữ Cat D.
• Đưa một lượng theo yêu cầu đến nước nạp lò phản ứng
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 36
Hình 18:Quá trình nạp xúc tác D
2.4. Sự phòng ngừa
Cat D có thể bị phân huỷ.Tất cả các thiết bị bị ăn mòn trước khi Cat D đầy:Bao gồm một vài bộ phận mới được thay thế sau khi bảo dưỡng.Chất hữu cơ, dầu hoặc gỉ sắt có thể bắt đầu phân huỷ.Tránh pha loãng.Thay đổi nồng độ và nguyên nhân của quá trình nạp không chính xác.Nạp phù hợp và chính xác cần thiết cho các phản ứng tốt.
2.5. Mô tả quá trình nạp Cat D
V126 được làm đầy bởi dòng chảy trọng lực từ V116.Khi V126 đã được làm đầy theo yêu cầu, van XV12-01 tự động đóng lại.Áp suất tại V126 bằng áp suất tại V116.Bộ điều khiển WICA 12-05 sẽ truyền tín hiệu điện để điều khiển mức độ mở van. Khi dòng chảy đạt yêu cầu nó sẽ được hút đến máy phun J201.
2.6. Quá trình vận chuyển
Cat D được đưa vào bình 200 lít.Thông thường có 4 bình xả một lần.Cát D được vận chuyển vào V116 nhờ bơm P102.Bơm màng truyền động khí Trong V 116 có lớp bảo vệ là N2.Đóng lỗ thông trước khi vận chuyển.Phục hồi lại sau khi quá trình vận chuyển hoàn thành.
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 37
2.7. Trọng tâm hoạt động
Nạp phù hợp và chính xác là yếu tố quan trọng.Nếu dưới mức yêu cầu sẽ làm chậm phản ứng.Tránh sự phân huỷ của Cat D cần phải thực hiện các yêu cầu sau:Nồng độ thấp dẫn đến việc nạp dưới mức yêu cầu.Kiểm tra nồng độ đều đặn và khảo sát nếu nó giảm.Đưa ra các biện pháp khắc phục sự ăn mòn thiết bị mới.Tránh pha loãng Cat D trong V116 và V126.Sự rò rỉ: Làm sạch ống xả bằng lượng nước lớn
3. Cat E – Natri hidroxit (NaOH) 3.1. Vài nét về Cat E
Chất xúc tác Cat. E là chất khơi mào trong phản ứng polyme hoá PVC.Định lượng lượng PH cần điều khiển.Tên hoá học Natri hydroxit (NaOH).Cat E tồn tại ở dạng dung dịch động, sạch.Cat E là một dung dịch có tính kiềm.Đối với sức khoẻ con người. Cat E có thể phá huỷ tế bào bao gồm da, mắt, miệng, phổi.Khi tiếp xúc với Cat E cần dung kính bảo vệ, găng tay. Bảo quản Cat E nơi khô ráo, thoáng mát.
3.2. Chức năng
Pha loãng Cat E để được nồng độ theo yêu cầu.Lưu trữ Cat E.Đưa vào một lượng theo yêu cầu đến nước nạp lò phản ứng.Đưa vào một lượng theo yêu cầu để tạo huyền phù.
Đưa vào một lượng theo yêu cầu vào hệ thống máy nén.Đưa vào một lượng theo yêu cầu để phá huỷ Cat C.
3.3. Quá trình pha loãng Cat E
Dùng hệ thống DCS đưa nước công nghiệp đi qua hệ thống đo FIQA-21-12, qua van XV-17-02 vào T117 trước, sau đó dung dịch kiềm trong T2602 được P2603A/B bơm qua thiết bị đo lưu lượng FIQ-17-18, qua van VX-17-19 đến T117. Máy khuấy T117 phải được khởi động trước khi pha loãng Cat E.Hỗn hợp được khuấy trộn trong T117, sau khi trộn lấy mẫu đem đi kiểm tra nồng độ. Nếu đạt yêu cầu thì được P117A/B bơm tới thiết bị đo, hiển thị, tính toán lưu lượng (FIQ-17-28) trong suốt quá trình pha loãng.
Hỗn hợp cũng được kiểm tra áp suất và lưu lượng tại bộ điều khiển PICA-17-09 và FIQA-17-07 trước khi nạp đi.Nếu áp suất và lưu lượng chưa đạt yêu cầu thì dòng hỗn hợp sẽ quay trở lại T117.
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 38
3.4. Quá trình nạp Cat E
Hỗn hợp từ T117 đi qua bơm P117A/B, được đo lưu lượng tại FIQ17-28. Sau đó được đo và kiểm tra áp suất tại PICA17-09, kiểm tra lưu lượng tại FIQA17-07.Hỗn hợp đạt yêu cầu, van XV21-20 tự động mở đưa Cat E đến nước tải lò phản ứng.Hệ thống DCS mở van XV17-21, van tay mở đưa Cat E tới T112 hoặc bình chứa Cat C để phân huỷ Cat C. Khi cần thêm Cat E ta sử dụng nút PB-11-02. Nếu hỗn hợp không đạt thì quay trở lại bình T117.
Một máy bơm chạy liên tục, còn một bơm dự phòng tự động khởi động khi có sự cố.
Hình 19:Quá trình nạp xúc tác E
3.5. Quá trình định lượng Cat E
Cat E được định lượng trong quá trình để điều chỉnh độ pHvà loại bỏ CO2. Hỗn hợp từ T117 qua bơm P117A/B, được kiểm tra lưu lượng tại FIQ17-28. Nếu đạt yêu cầu thì hỗn hợp sẽ đi theo 4 hướng:
Van XV3n-83 tự động mở dẫn dòng đến lò phản ứng.
Qua van XV41-20 tới hỗn hợp VC ở áp suất cao.
Qua van XV42-36 tới hỗn hợp VC ở áp suất thấp.
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 39 Hỗn hợp tiếp tục được kiểm tra áp suất và lưu lượng tai PICA-17-09 và FIQA-17-07. Nếu đạt yêu cầu, van tự động mở (dẫn dòng đi) dòng được cung cấp cho quá trình nạp.Khi không đạt yêu cầu thì hỗn hợp quay trở lại T117.
3.6. Trọng tâm hoạt động
Nạp phù hợp và chính xác là yếu tố quan trọng. Sự sai lệch là nguyên nhân gây ra tốc độ phản ứng chậm.Kiểm nồng độ trong T117.Định lượng một lượng ít hơn giới hạn.CO2 là nguyên nhân làm chậm phản ứng nếu không loại bỏ nó.Độ pH của huyền phù thấp có thể làm tăng khả năng ăn mòn.
Sự rò rỉ: làm sạch các đường ống với một lượng nước lớn.Sự rò rỉ lớn sẽ ảnh hưởng tới độ pH của nước thải.
4.Tác nhân tạo hạt
o Gran A
o Gran B
4.1. Gran A
GRAN A là nhân tố tạo hạt cơ sở, chức năng chính của nó là điều chỉnh kích thước hạt.Nó sẽ điều khiển kích thước hạt trung bình (MGS) và kích thước hạt trương phồng(GSS).GRAN A là một chất cao phân tử được phân huỷ từ Poly axetat (Mức độ phân huỷ ~ 80%).Sự phối hợp giữa tốc độ khuấy trộn và hàm lượng GRAN A được sủ dụng để điểu chỉnh kích thước hạt.GRAN A phải không tạo bọt. Khuynh hướng tạo bọt có thể là nguyên nhân gây mất nhiệt của bình ngưng.
4.1.1. Vài nét về chất tạo hạt A
Tên gọi: Poly vinyl ancol (PA4).Là chất tạo huyền phù hoặc tạo hạt cho quá trình polyme hoá PVC. Nó quyết định kích thước của PVC.Chất tạo hạt A tồn tại ở dạng bột trắng.Là chất có độc tính hoá học thấp.Đối với sức khoẻ con người: Nó không gây ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ con người, chỉ ảnh hưởng đến phổi.Trong khi tiếp xúc nên dùng kính bảo hộ và găng tay.Chất tạo hạt A được bảo quản trong bình chứa hoặc bao khô. Để nơi khô ráo thoáng mát.Nếu bị rò rỉ cần rửa với lượng nước lớn.
Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 40
4.1.2. Chức năng
Hỗn hợp bột chất tạo hạt A và nước cho ra một dung dịch 4% (khi hoà tan chất tạo hạt A vào trong nước thì chỉ được nồng độ của chất tạo hạt A là 4%).Nạp dung dịch chất tạo hạt A đến các lò phản ứng.Cần phải điều chỉnh nồng độ và lượng thêm vào tới lò phản ứng trong khi nạp.Nếu không đủ chất tạo hạt A thì kích thước của PVC lớn, gây tắc đường ống.Nếu quá nhiều chất tạo hạt A thì kích thước của PVC bé, không đảm bảo chất lượng.Ngoài ra chất tạo hạt A được sử dụng để điều khiển bọt khí sau cùng trong phản ứng.Sự tạo bọt trong bình ngưng làm giảm khả năng loại bỏ nhiệt.Ở giai đoạn này của phản ứng, chất tạo hạt A không ảnh hưởng đến kích thước của PVC.Được phun theo thứ tự nhờ hệ thống điều khiển trong suốt mẻ hoặc theo yêu cầu tại phòng điều khiển.
4.1.3. Mô tả hệ thống chất tạo hạt A.
Hình 20:Quá trình trộn Chất tạo hạt A
Gran A đựng trong bao 20 kg. Mỗi lần trộn sử dụng 40 bao. Gran A là chất dễ vón cục nên cần đưa nước vào cùng.Hệ thống DCS bắt đầu nạp nước khi ta sử dụng nút PB14-03.