Propylene sau khi loại bỏ tạp chất được trộn với dòng xúc tác và hidro đi vào thiết bị polymer hóa.
Hình 2.14. Sơ đồ quá trình polyme
1-bộ phận phối trộn; 2- thiết bị tiền polyme; 3- thiết bị polyme 4-bơm; 5-thiết bị sấy đừng truyền
Sau khi dòng nguyên liệu được phối trộn với hydro và xúc tác trong thiết bị phối trộn nhằm ngăn chặn quá trình polyme hóa xảy ra trong ống. Sau khi phối trộn thì hỗn hợp được đua vào thiết bị tiền polyme. Trong thiết bị này hoàn toàn là pha lỏng. Áp suất cỉa thiết bị cao hơn áp suất của pha lỏng trong thiết bị. Dung tích của thiết bị là 0.7m3. Mỗi thiết bị được thiết kế có bơm ở dưới nhằm đảm bảo sự tuần hoàn trong thiết bị. Tốc độ slurry trong thiết bị là 4m/s. Nhiệt phản ứng được lấy ra nhờ vỏ áo có nước lạnh tuần hoàn. Sau đó, dòng slurry được chuyển đến thiết bị phản ứng chính. Ở đây, dùng 2 thiết bị phản ứng. Được nối với nhau bằng cầu nối, đong slurry được chuyển được dẫn từ thiết bị 1 và 2 liên tục. Ở cả 2 thiết bị này, nó được cấp propylen và hydro thường xuyên để tăng hiệu suất cảu quá trình và kiểm soát tốt độ polyme. Sau khi phản ứng xong, dòng slurry được tháo ra và cho vào thiết bị bốc hơi nhanh để làm bay hơi các propylen ở pha lỏng. Sau đó nó chuyền qua công đoạn rủa khí.
Việc lựa chọn thiết bị phản ứng là một vấn đề quan trọng nhất của quá trình. Quá rất nhiều các nghiên cứu và thực tiện thì người ta thấy rằng thiết bị phản ứng dạng ống vòn có sự ưu việt sau:
o Thể tích của toàn bộ thiết bị được sử dụng hiệu quả trong quá trình polymer hoá pha lỏng, trong khi khu vực phân tách để tách polymer khỏi monomer tuần hoàn là cần thiết đối với công nghệ pha khí. • Hiệu suất trao đổi nhiệt trong thiết bị phản ứng
dạng vòng cao hơn so với trong pha khí do thiết bị phản ứng dạng vòng cho phép tốc độ trao đổi nhiệt cao hơn cũng như việc loại bỏ nhiệt thừa từ các hạt polymer hoá cân bằng hơn. Điều này làm nhiệt độ phản ứng ổn định và dễ điều khiển hơn (không có các"điểm tụ nhiệt").
• Các đặc tính thiết kế của thiết bị phản ứng dạng vòng lặp đảm bảo tính linh hoạt khi tăng công suất của phân xưởng PP.
• Việc điều khiển dòng và sự đồng thể trong thiết bị phản ứng dạng vòng lặp có hiệu quả hơn so với thiết bị phản ứng dạng tầng sôi hoặc lớp khuấy trộn ngang/dọc do các đồng xúc tác và hydro được đưa vào dòng tuần hoàn có sự khuấy trộn mạnh (polymer trong monomer lỏng). Điều này tạo ra điều kiện polymer hoá ổn định và đồng thể. • Tỉ lệ sản phẩm không đạt tiêu chuẩn trong trường hợp sản xuất homopolymer
khoảng 0.2% (sản phẩm không đạt chất lượng cũng có thể bán được).
Trên cơ sở đó, đề nghị sử dụng thiết bị phản ứng dạng ống vòng trong công nghệ sản xuất PP.
Vỏ làm mát (Jacket)
Chức năng:
- Sử dụng để gia nhiệt Reactor khi bắt đầu phản ứng.
- Cung cấp nước cooling để giải nhiệt cho phản ứng trùng hợp PP. - Theo thiết kế thì dự tính giải được 30-35% nhiệt của phản ứng.
Điều chỉnh nhiệt độ phản ứng:
Phản ứng trùng hợp PP tỏa nhiệt nên khi phản ứng bắt đầu, vỏ áo lấy nhiệt của phản ứng, sau đó điều khiển quá trình.
Nếu nhiệt độ Reactor tăng lên quá (> 70oC) thì nhiệt độ trong vỏ áo cũng tăng lên. Lúc này hệ thống sẽ báo về phòng điều khiển, thêm dòng nước làm mát bằng cách mở van phụ.
Nhờ thêm dòng làm mát nên nhiệt độ trong vỏ áo hạ xuống do một lượng nhiệt khá lớn đã được lấy đi, làm nhiệt độ trong Reactor cũng hạ xuống.
Những điểm quan trọng khi vận hành:
- Các khí (O2, CO2….) tụ ở đỉnh cần được loại bỏ ra ngoài. Điều này là cần thiết cho việc ngăn chặn việc tạo thành lớp phủ gây cản trở quá trình truyền nhiệt. Lớp phủ được phát hiện khi nhiệt độ ở đỉnh và thân Reactor chênh lệch nhau quá 5oC.
- Nên ngăn chặn sự tăng đột ngột cường độ làm việc của thiết bị hồi lưu Propylene vì có thể gây bọt trong Reactor.
- Nhiệt độ cài đặt cho Reactor có thể bị thay đổi trong suốt quá trình phản ứng. Điều kiện này được sử dụng để cải thiện nhiệt động học của phản ứng. Điều này có nghĩa là thời gian phản ứng có thể được giảm xuống.
- Tăng nhiệt độ phản ứng thì tăng vận tốc phản ứng lúc bắt đầu. Hạ nhiệt độ phản ứng để giảm vận tốc phản ứng tại giai đoạn kết thúc phản ứng vì lúc này phản ứng có xu hướng nhanh hơn.
Hệ thống ESS (Emergency Short Stop)
- Hệ thống này nhanh chóng dừng phản ứng bằng cách phun một chất ở ngoài vào phản ứng khi phản ứng xảy ra quá nhanh, không thể kiểm soát được để loại bỏ các gốc tự do.
- Chất được phun vào là Alpha-methyl-styren (AMS), được phun vào khi nhiệt độ và áp suất của Reactor quá cao
- ESS là hệ thống quan trọng nên khi vận hành cần chú ý:
+ Phải đảm bảo chứa đủ lượng AMS, khi phun phải phun một lượng dư để phản ứng được dập tắt hoàn toàn và nhanh chóng.
+ Các van phun của AMS luôn trong tình trạng sẵn sàng để hoạt động bất cứ lúc nào khi có sự cố xảy ra.
+ Kiểm tra và xác nhận áp suất N2 và các yếu tố khác của hệ thống ESS được đảm bảo trước khi khởi động hệ thống.
+ Không bắt đầu sản xuất khi hệ thống ESS chưa đủ điều kiện vận hành.