VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLENE 2.1 Các phương pháp tổng hợp polyme
2.2.3 Mô tả chu trình công nghệ "UNIPOL"
Công nghệ Unipol đã đạt thành tựu suốt 10 năm qua trong việc cung cấp bản quyền công nghệ mới sản xuất PP. Công nghệ Unipol hoàn toàn sử dụng pha khí tầng sôi, tập trung phát triển loại xúc tác Metallocen để sản xuất PP. Unipol được biết đến bởi hàng loạt các sản phẩm nhựa với các tính chất khác nhau về điểm chảy mềm và độ rắn. Tuy nhiên, công nghệ này không thật sự thích hợp đối với những nhà sản xuất PP khi muốn thay đổi nhanh và linh hoạt các loại sản phẩm trong dây chuyền sản xuất của mình.
Hình 2.3: Công nghệ UNIPOL 2.2.4 Mô tả công nghệ HYPOL-II
Công nghệ Hypol của MITSUI được định hướng sản xuất PP đặc biệt, trong đó bao gồm copolymer có độ nén cao. Chuỗi lò phản ứng đa chức năng có vốn đầu tư cao hơn các lò phản ứng đơn giản khác. Công nghệ này tương đối mới và được MITSUI áp dụng và xây nhà máy lớn ở Nhật.
Hình 2.4: Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Hypol II
Công nghệ Hypol bao gồm nhũng khu vực chính sau: Khu vực chuẩn bị nguyên liệu
Propylen cấp độ polymer (99.6% khối lượng) được bơm từ bể chứa trung gian vào khu vực chuẩn bị nguyên liệu. Trong khu vực này, propylen được làm khô qua lớp rây phân tử để loại nước và được xử lý bằng xúc tác khử vết COS. Việc xử lý này là cần thiết do xúc tác polymer hoá rất nhậy cảm với một số tạp chất trong nguyên liệu.
Đồng xúc tác (TEAL nồng độ cao, khoảng 100%) và chất biến tính chứa trong bình chứa của nhà cung cấp được nạp vào các thùng chứa và được đong định lượng vào bộ phận hoạt hoá xúc tác.
Xúc tác Ti-Mg rắn HY-HS (hiệu suất cao- độ chọn lựa cao) thế hệ 4 đựng trong các thùng chứa từ kho hoá phẩm được dẫn đến khu vực chuẩn bị xúc tác và cân đong. Xúc tác Ti-Mg rắn sẽ được phân tán trong hỗn hợp dầu khoáng và mỡ nhờn (chất làm đặc) và được đong đinh lượng vào bộ phận hoạt hoá xúc tác.
Dầu khoáng được xả từ các thùng chứa vào thùng dầu nguyên liệu. Từ thùng này, dầu khoáng được dùng để rửa và loại khí ở đường ống dẫn TEAL và được dùng cho bể có vỏ bọc và máy khuấy. Dầu khoáng từ bể này được đưa đến bộ phận cân đong và chuẩn bị xúc tác.
Mỡ nhờn từ các thùng chứa cũng được đưa vào bể nói trên và được cung cấp cho bộ phận đo lường và chuẩn bị xúc tác.
Phụ gia khử hoạt tính xúc tác và khử khí khỏi dầu rửa được cho vào hai thùng chứa nguyên liệu. Từ thùng chứa thứ nhất phụ gia được đưa đến tháp rửa propylen thấp áp và thiết bị tiếp nhận dầu bão hoà (rich oil) và từ thùng chứa thứ hai phụ gia được đưa tới ống có bảo ôn dùng để xả bùn PP trong propylen từ lò phản ứng sang thiết bị tách cao áp. Khu vực polymer hoá
Trong bộ phận hoạt hoá xúc tác, xúc tác phân tán trong dầu và mỡ được pha trộn với chất đồng xúc tác và chất biến tính và sau đó được pha trộn thêm với một lượng nhỏ propylen lỏng để thực hiện quá trình polymer hoá sơ bộ trong lò phản ứng dạng vòng.
Quá trình polymer hoá diễn ra trong pha lỏng ở hai lò phản ứng dạng vòng nối tiếp nhau. Các thiết bị phản ứng có cùng thể tích và vận hành ở cùng điều kiện như sau:
Áp suất: khoảng 4.5 MPa Nhiệt độ: 800C
Thời gian lưu: khoảng 1,5 giờ
Bơm trục vít được lắp đặt ở đáy lò phản ứng. Bơm tuần hoàn hỗn hợp phản ứng tạo điều kiện phân bố nhiệt độ được đều khắp chiều dài của lò phản ứng.
Nhiệt của lò phản ứng được giải phóng bằng nước khử khoáng tuần hoàn trong vỏ bọc của lò.
Khí chứa hydro được đưa vào thiết bị thu hồi hydro (hàm lượng tới 99,5% thể tích) và được nén trước khi dẫn vào đường cung cấp propylen tại đầu vào của lò phản ứng.
Propylen lỏng từ thùng chứa propylen và hydro được đưa vào cả hai lò phản ứng. Một phần propylen sẽ bị hoá hơi ở đầu vào của lò để khống chế áp suất trong thùng ổn định dòng (surge drum). Thùng có tác dụng làm đầy các lò phản ứng và tránh dao động áp suất trong lò.
Hỗn hợp từ khu vực hoạt hóa xúc tác được bơm vào dòng propylen và chỉ được dẫn vào lò phản ứng thứ nhất.Bùn polymer từ lò phản ứng thứ nhất được đưa trực tiếp vào lò phản ứng thứ hai để hoàn thiện quá trình polymer hoá. Bùn PP từ lò phản ứng thứ hai được xả ra qua đường ống bảo ôn đến thiết bị tách cao áp để tách polymer ra khỏi propylen tuần hoàn.
Thiết bị tách cao áp dùng để tách polymer ra khỏi propylen tuần hoàn.
Polymer từ thiết bị tách được đưa đến bộ phận lọc để loại khí, sau đó được xử lý bằng hơi nước. Phụ gia ổn định hoá được bơm vào polymer trước khi xử lý bằng hơi nước. Khí thoát từ đỉnh của thiết bị lọc được đưa vào tháp rửa, tại đó dầu rửa loại bỏ những hạt mịn khỏi khí tuần hoàn. Phụ gia đặc biệt sẽ được bổ sung vào dầu để loại bỏ vết TEAL. Khi bị bão hoà polymer, dầu rửa sẽ được thay thế bằng dầu mới. Dầu cũ được bơm ra ngoài để thu hồi.
Khí thoát ra từ thiết bị rửa được nén và trộn với khí xả từ thiết bị tách cao áp và đưa tới tháp thu hồi propylen. Hơi đi ra từ đỉnh tháp được ngưng tụ và tuần hoàn lại tháp với vai trò dòng hồi lưu. Propylen sau khi thu hồi được thu gom vào thùng chứa, thùng này cũng là nơi nhận propylen tinh khiết. Propylen từ thùng chứa này được đưa vào các thiết bị phản ứng polymer hoá. Phần đáy của tháp thu hồi propylen được đưa đến thiết bị lọc polymer qua đường ống bảo ôn.
Xử lý bằng hơi nước và xấy khô polymer
Nhờ trọng lực, polymer thoát khỏi thiết bị lọc, sau đó được dẫn đến khu vực xử lý polymer bằng hơi, tại đó, xúc tác còn sót lại bị khử hoạt tính và các hydrocacbon còn lại cũng được loại trực tiếp bằng hơi nước. Hỗn hợp hơi và khí được đưa đến thiết bị sục nước.
Nước ngưng tụ và hydrocacbon do hơi nước lôi cuốn được đưa đến thiết bị tách. Phần lỏng từ thiết bị tách được hồi lưu lại tháp sục. Pha hơi và khí kết hợp với monomer ở đỉnh của tháp sục được dẫn tới máy nén. Pha hơi và khí được làm lạnh đi ra khỏi máy nén hoặc được dẫn tới đuốc đốt hoặc được tuần hoàn lại quá trình công nghệ sau khi xấy khô. Chất lỏng hữu cơ được tách từ thiết bị nén (các oligome) được xả ra các thùng chứa.
Polymer ướt từ bộ phận xử lý bằng hơi nứoc được xấy khô bởi Nitơ sau đó được. Polymer khô được dẫn đến các silô (silô) bằng hệ thống vận chuyển Nitơ kín.
Nitơ ướt từ khu vực xấy khô polymer sẽ được rửa và làm lạnh trong tháp sục, sau đó được dẫn trở lại khu vực xấy khô bằng quạt gió và lò gia nhiệt sơ bộ.
Nước được đưa vào tháp sục để rửa Nitơ. Nước ngưng tụ và vết polymer được xả từ đáy của tháp sục đến bể thu gom nước thải.
Polymer từ silô được cân đong và đưa đến thiết bị pha trộn. Các phụ gia lỏng và rắn cũng được đo lường và đưa vào thiết bị pha trộn một cách liên tục. PP và các phụ gia từ thiết bị pha trộn được đưa vào máy đùn ép. Khi cần, các phụ gia nóng chảy cũng được đưa vào máy đùn ép.
Trong máy đùn ép, polymer và các phụ gia được đồng nhất hoá, tạo gel và lọc.
Quá trình tạo hạt được thực hiện ở máy tạo hạt dưới nước. Các hạt được đưa đến thiết bị phân tách nhờ nước tuần hoàn (nước đã khử khoáng) và sau đó đưa tới thiết bị làm khô. Các hạt khô theo trọng lực đi tới thiết bị phân loại. Các hạt polymer đạt tiêu chuẩn được đưa tới trống nguyên liệu, tiếp theo tới quá trình đồng nhất hoá và silô bằng dòng không khí. Các hạt không đạt tiêu chuẩn được tập trung trong container.
Nước tách ra từ polymer được tập trung trong phuy chứa và tuần hoàn qua thiết bị làm lạnh trở lại thiết bị tạo hạt.
Quá trình đồng nhất hoá polymer và chứa trong silô nhằm để tạo ra các mẻ polymer đồng thể. Các quá trình này có vai trò là quá trình đệm giữa giai đoạn sản xuất và đóng gói. Dung tích bể chứa có thể lưu trữ sản phẩm trong vòng tối đa 5 ngày.
Sản phẩm PP thương mại được đóng gói tự động vào túi PE 25 kg. Các túi PE được chuyển đến nhà kho bằng xe nâng.