Thiết bị Reactor
Propylene sau khi loại bỏ tạp chất được trộn với dòng xúc tác và hidro đi vào thiết bị polymer hóa dạng vòng, gồm 2 thiết bị nối tiếp nhau.
So sánh với các thiết bị phản ứng khác được xem xét trong nghiên cứu khả thi này, thiết bị phản ứng dạng vòng có những ưu việt sau:
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 (hạn chế 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 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;
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.
Các hệ thống thiết bị hỗ trợ cho thiết bị Reactor khi làm việc
Hệ thống đo nhiệt độ và áp suất
- Chức năng
+ Đây là những thiết bị an toàn cho việc vận hành Reactor. + Đảm bảo sự ổn định của nhiệt được lấy ra.
+ Đảm bảo giám sát tình trạng của phản ứng.
- Hoạt động
+ Hệ thống sẽ giám sát sự chênh lệch nhiệt độ giữa các thiết bị đo và cảnh báo khi có sự chênh lệch lớn. Thiết bị đo nhiệt độ thấp hơn biểu thị nhiệt độ trong suốt quá trình tạo gốc khơi mào.
+ Áp suất trong thiết bị được theo dõi, ghi lại khi có sự chênh lệch áp suất và cảnh báo khi có sự thay đổi lớn. Kiểm tra áp suất trong Reactor trước khi nạp liệu và trong suốt quá trình xả khí, làm sạch.
+ Tất cả thiết bị được sắp xếp hợp lý, nếu hư hỏng thì phải sửa chữa hoặc thay thế.
Hệ thống ESD (Emergency ShutDown)
- 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 styrene (AMS), được phun vào khi nhiệt
độ và áp suất của Reactor quá cao.
- ESD 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 ESD được
đảm bảo trước khi khởi động hệ thống;
Hệ thống rửa Reactor
- Trong suốt quá trình Rundown, nước rửa áp thấp hơn được dùng để rửa Reactor. Điều này giúp cho polymer được tháo hoàn toàn ra khỏi Reactor, vì nó sẽ làm hỏng nguyên liệu của mẻ sản xuất tiếp theo.
- Nước rửa sẽ theo slurry ra khỏi Reactor.
- Khi vận hành cần chú ý:
+ Việc rửa vòi phun bằng nước áp cao trong quá trình phản ứng rất quan trọng vì nó ngăn slurry đóng khối gây tắc nghẽn đường nước rửa;
+ Hệ thống nước rửa nên được kiểm tra định kì; + Quá trình rửa tốt thì sẽ cho chất lượng PP tốt.