Tài liệu Quy trình sản xuất pvc trong nhà máy nhựa phú mỹ

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Tiểu luận Quy trình sản xuất PVC trong nhà máy nhựa Phú Mỹ Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 1 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, ngành công nghệ hoá học ngày càng phát triển đặc biệt là ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ – lọc hoá dầu, chế biến khí. Từ nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có như dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá…nhờ quá trình tổng hợp hữu cơ đã tạo ra nhiều sản phẩm có giá trị ứng dụng trong thực tiễn như: cao su, sợi, nhựa. Một trong những polime có nhiều ứng dụng trong thực tế là PVC. PVC là sản phẩm trùng hợp từ monomer vinylclorua. Trong PVC có 60% khối lượng là clo điều đó làm nên tính khác biệt giữa tính chất nhựa PVC và các polime tổng hợp 100% từ dầu mỏ. đó là ít phụ thuộc vào sự biến đổi tính chất dầu mỏ và nó làm kìm hãm sự cháy điều này rất có lợi trong công nghiệp xây dựng và vật liệu dân dụng. Nhưng đó chưa đủ để PVC chiếm vị trí độc tôn trong các loại chất dẻo ứng dụng so với PE, PS , PP… sở dĩ PVC trở thành vật liệu lý tưởng mà hầu như ở đâu cũng bắt gặp PVC. Đó là tính cạnh tranh về giá cả. Giá cả PVC thấp hơn từ 20%-30% so với các loại nhựa và chất dẻo khác. Chỉ cần 0.5% tổng sản lượng dầu tiêu thụ ta có thể sản suất đủ lượng PVC cho nhu cầu thị trường. Khi mà vấn đề dầu mỏ càng ngày càng nóng bỏng tính chất này làm nên một ưu việt của PVC và sản phẩm từ PVC. Với mục đích là tìm hiểu về các công nghệ sản xuất PVC trên thế giới qua đó giới thiệu tổng quan quy trình sản xuất PVC trong nhà máy nhựa Phú Mỹ, và bước đầu tìm hiểu đánh giá công nghệ xúc tác cho quá trình tổng hợp PVC. Đề tài là bước khởi đầu đưa lý thuyết được thầy cô truyền thụ gắn vào thực tế. Chúng em xin chân thành cảm ơn cô TS. Nguyễn Thị Linh đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này! Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 2 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................... 1 A. TỔNG QUAN VỀ PVC ........................................................................................................ 5 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PVC...................................................................... 5 1.1.Monovinyl clorua (VCM) ................................................................................................ 5 1.1.1.Sơ lược về VCM ........................................................................................................ 5 1.1.2.Tổng hợp VCM ......................................................................................................... 6 1.2. Poly vinyl clorua (PVC)................................................................................................ 10 1.2.1. Lịch sử phát triển tổng hợp PVC .......................................................................... 10 1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC trên Thế giới ............................................... 10 1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC ở VN ............................................................ 11 1.2.4. Cấu tạo tính chất và ứng dụng của PVC .............................................................. 12 1.2.5. Các phương pháp sản xuất PVC từ VCM ............................................................ 16 B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC TRONG NHÀ MÁY NHỰA PHÚ MỸ ........................ 19 CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ .... 19 2.1. Sơ đồ khối ..................................................................................................................... 19 2.2. Sơ đồ công nghệ ............................................................................................................ 20 2.3. Nguyên liệu - Monomer vinylclorua(VCM) ................................................................ 24 2.4. Cơ chế của quá trình .................................................................................................... 25 2.4.1. Phản ứng kích thích (khơi mào ) ........................................................................... 26 2.4.2. Phản ứng lớn mạch ................................................................................................ 26 2.4.3. Phản ứng tắt mạch ................................................................................................. 27 2.5. Động học của phản ứng ................................................................................................ 28 I→2I. k1 ............................................................................................................. 28 2.6. Những nhân tố ảnh hưởng tới phản ứng trùng hợp PVC ........................................... 28 2.6.1. Nhiệt độ .................................................................................................................. 28 2.6.2. Nồng độ monome ................................................................................................... 29 2.6.3. Áp suất ................................................................................................................... 30 2.7. Thiết bị chính của Nhà máy ......................................................................................... 31 2.7.1. Lò phản ứng ........................................................................................................... 31 2.7.2. Bình ngưng lò phản ứng ........................................................................................ 31 2.7.3. Máy khuấy ............................................................................................................. 32 CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CHẤT XÚC TÁC VÀ CHẤT TẠO HẠT CHO QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN ......................................................... 33 1.1. Vài nét về Cat C ............................................................................................................... 33 1.1.1. Chức năng .............................................................................................................. 33 1.2. Mô tả sơ đồ hệ thống Cat C.......................................................................................... 33 1.3. Quy trình ...................................................................................................................... 34 1.4. Rửa bình đựng xúc tác ................................................................................................ 34 1.5. Quy trình nạp xúc tác C ............................................................................................... 35 1.6. Thải xúc tác C .............................................................................................................. 35 2. Cat D – Hidro peroxit ( H2O2) ............................................................................................ 35 2.1. Vài nét về Cat D............................................................................................................ 35 2.2. Chức năng..................................................................................................................... 35 2.5. Mô tả quá trình nạp Cat D........................................................................................... 36 2.6. Quá trình vận chuyển................................................................................................... 36 2.7. Trọng tâm hoạt động .................................................................................................... 37 Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 3 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu 3.1. Vài nét về Cat E ............................................................................................................ 37 3.2. Chức năng..................................................................................................................... 37 3.3. Quá trình pha loãng Cat E ........................................................................................... 37 3.4. Quá trình nạp Cat E ..................................................................................................... 38 3.5. Quá trình định lượng Cat E ......................................................................................... 38 3.6. Trọng tâm hoạt động .................................................................................................... 39 4.Tác nhân tạo hạt................................................................................................................... 39 4.1. Gran A .......................................................................................................................... 39 4.1.1. Vài nét về chất tạo hạt A ....................................................................................... 39 4.1.2. Chức năng .............................................................................................................. 40 4.1.3. Mô tả hệ thống chất tạo hạt A. .............................................................................. 40 4.1.4. Sơ đồ vận chuyển Gran A...................................................................................... 41 4.1.5. Quá trình nạp Gran A ........................................................................................... 41 4.1.6. Trọng tâm hoạt động ............................................................................................. 42 4.1.7. Quá trình nạp ........................................................................................................ 42 4.1.8. Điểm chung ............................................................................................................ 42 4.2. GRAN B ........................................................................................................................ 43 4.2.1. Giới thiệu về Gran B.............................................................................................. 43 4.2.2. Chức năng của hệ thống ........................................................................................ 43 4.2.3. Mô tả sơ đồ hệ thống Gran B ................................................................................ 43 4.2.4 Trọng tâm hoạt động .............................................................................................. 44 KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 46 Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 4 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu A. TỔNG QUAN VỀ PVC CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PVC 1.1.Monovinyl clorua (VCM) 1.1.1.Sơ lược về VCM VCM có công thức cấu tạo CH 2  CH  Cl vì có lien kết Π nên mang đầy đủ tính chất hoá học của 1 anken. Đặc biệt là phản ứng trùng hợp tạo PVC ,phản ứng này có ứng dụng rất quan trọng trong đời sống . xt nCH 2  CHCl  ( CH 2  CHCl ) n Ngoài ra VCM cũng là một dẫn xuất halogen nên mang một số tính chất của dẫn xuất . tuy nhiên tính chất này không có nhiều ứng dụng quan trọng. Bảng 1. Một số tính chất vật lý của VCM Monovinyl clorua Khối lượng phân tử 62,501 Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg, oC -13,37 Nhiệt độ nóng chảy oC -78 Tỷ trọng tại -20 oC, g/ml 0.98343 Độ nhớt tại -20oC, cP 0.274 Sức căng bề mặt tại -10oC, dyne/cm 20,88 Áp suất hơi tại 25 oC, mm 3000 Nhiệt dung riêng của lỏng, cal/g/oC 0.38 Nhiệt dung riêng của hơi, cal/g/mol/oC 10,8-12,83 Ẩn nhiệt hóa hơi tại 25oC, cal/g 71,26 Nhiệt độ tới hạn, oC 158,4 Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 5 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Áp suất tới hạn, atm 52,2 1.1.2.Tổng hợp VCM a. Từ Axetilen và HCl Những năm 60 thì người ta tổng hợp VCM trực tiếp từ axetilen và HCl chỉ qua một giai đoạn HC CH + H2C HCl CH2Cl Phản ứng trong pha khí với sự có mặt của Clorua thủy ngân làm xúc tác ở nhiệt độ khoảng 150oC. b. Từ Etylen và Cl2 Một số nước dùng phương pháp hai giai đoạn như sau: H2C H2C CH2 Cl Cl Cl c. Quy trình kết hợp etylen và axetylen Cũng có thể thực hiện liên tiếp hai quy trình này trong cùng một nhà máy HCl được lấy ra từ quy trình : CH2=CH2 + Cl2 -> CH2Cl – CH2Cl CH2Cl-CH2Cl -> CH2=CHCl + HCl Với HCl thu được quay lại kết hợp với axetilen C2H2 + HCl -> CH2=CHCl d. Quy trình khí trộn từ Naphta Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 6 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu e. Quy trình oxyclo hóa Từ năm 1965 thì hầu như các quốc gia trên thế giới đều tổng hợp VCM theo quy trình khép kín sau: (với hiệu suất 99.8%) Các bước quy trình: (1) Clo hóa trực tiếp (2) Tinh chế EDC (3) Oxy- clo hóa (4) Phân hủy nhiệt của EDC (5) Thu hồi HCl từ lỏng và khí thải Clo hóa Etylen xt CH 2  CH 2  Cl2   CHCl  CHCl Etylen điclorua (EDC) được làm sạch rồi cho phân hủy nhiệt xt CHCl  CHCl   CH 2  CHCl  HCl Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 7 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu HCl được kết hợp với oxi không khí tạo thành một hỗn hợp sau đó cho hỗn hợp này với etylen ta lại thu được EDC CH 2  CH 2  2 HCl  0.5O2   CH 2Cl  CH 2 Cl  H 2 O Phương trình tổng quát quy trình oxy clo hóa cân bằng như sau: 2CH2=CH2 + Cl2 +0,5O2 -> 2CH2Cl-CH2Cl + H2O Quy trình công nghệ như sau: Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 8 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 9 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Hình 1.Sơ đồ công nghệ sản xuất VC bằng phương pháp liên hợp 1.2. Poly vinyl clorua (PVC) 1.2.1. Lịch sử phát triển tổng hợp PVC Từ xa xưa người ta đã biết sử dụng vật liệu polyme tự nhiên như sợi, tơ, sợi len, sợi gai làm quần áo, dày, giấy để viết …. Năm 1833 Gay Lusac tổng hợp được polyme đầu tiên là polylactic, Braconnot điều chế được trinitroxenlulozơ, J.Berzliusđưa ra khái niệm về hợp chất polymer. Năm 1925 Saudinger đưa ra kết luận về cấu trúc của phân tử polyme, cho rằng phân tử polyme dạng sợi và đầu tiên dùng danh từ “cao phân tử” được thừa nhận và dùng làm cơ sở cho đến ngày nay. Lịch sử của vật liệu PVC có từ thế kỉ XIX. Nó được tình cờ khám phá bởi Henri Victor Regnault (1835), Eugen Baumann (1872). Polyme được điều chế ra là một dung dịch màu trắng, đựng trong bình thót cổ chứa vinylclorua- một chất dễ bay hơi bởi ánh sáng . Đến năm 1912 nhà hóa học người Đức, Fritz Klatte đã thử tiến hành phản ứng: cho etylen tác dụng với HCl và đã cố gắng đưa PVC thành sản phẩm thương mại. Năm 1926, nhà hóa học người Mĩ, Waldo Semon làm việc cho B.F.Goodrich đã phát triển phương pháp sản xuất hạt nhựa PVC bằng việc trộn lẫn PVC với những phụ gia khác thêm vào. Hiện nay phương pháp sản suất PVC đã được cải tiến và nâng cao hiệu suất & có nhiều phương pháp sản xuất nhựa PVC được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi. 1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC trên Thế giới Trong phần lớn thời gian của thập niên 1990, sản xuất PVC là một lĩnh vực sản xuất không đạt lợi nhuận cao. Điều này đã khiến nhiều công ty đóng cửa nhà máy, rút khỏi sản xuất PVC hoặc sáp nhập với nhau. Rất ít nhà máy mới được dự kiến xây dựng. Tuy nhiên, nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề môi trường. Kết quả là, sau khi ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài chính châu á giảm dần, nhu cầu PVC đã tăng lên sít sao với mức cung và lợi nhuận đã tăng trở lại trong năm l 999. Trong 5 năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tấn sẽ tăng trưởng khoảng 4,1%/năm. Châu á là thị trường lớn nhất và cũng sẽ có tỷ lệ tăng trưởng cao nhất (trừ Nhật Bản). Sản xuất PVC ở châu Mỹ Latinh và Trung Đông, châu Phi cũng Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 10 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu sẽ tăng nhanh nhưng với mức khởi điểm thấp, còn Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá chắc chắn (khoảng 4%/năm). Ngành xây dựng là lĩnh vực sử dụng chủ yếu đối với các sản phẩm PVC. Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng và bao bì đóng gói, các sản phẩm PVC đang mất dần thị phần vì nó được thay thế bởi các sản phẩm khác thân môi trường hơn. Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu là: - Sự tăng trưởng kinh tế sẽ kéo theo sự tăng nhu cầu PVC. - Giá năng lượng cao có thể làm giảm tốc độ tăng trưởng kinh tế. - Các vấn đề về môi trường có thể không kìm hãm sự tăng trưởng sản xuất PVC, nhưng có thế hạn chế việc xây dựng các nhà máy PVC mới. Bảng 2:Cơ cấu sử dụng 5,3 triệu tấn PVC tại các nước Tây Âu Ống dẫn 27% Kết cấu xây dựng 18% Tấm màng cứng 10% Bọc cáp 9% Màng Mềm 7% Lát sàn 6% Lớp sơn lót 3% Ống mềm 3% 3% Sản phẩm xốp 2% Các ứng dụng khác 6% Tổng cộng 100% 1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC ở VN Ở Việt Nam cho đến những năm 60 của thế kỉ trước PVC hầu như vẫn còn xa lạ với mọi ngưới, cùng với sự phát triển của ngành dầu khí và hoá chất thì năm 1998 ngành công nghiệp sản xuất PVC đã bắt đầu xuất hiện tuy nhiên đến nay vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn. PVC (polivinylclorua) được biết đến qua các sản phẩm gia dụng quen thuộc như: hệ thống ống nước trong ngôi nhà của bạn, các túi đựng, các bao bì chúng có mặt ở mọi nơi, hay hiện nay xuất hiện trên thị trường các sản sẩm cửa nhựa của công ty Vet-sec, công ty Đông Á … được làm bằng nhựa U-PVC có lõi thép gia cường,…PVC giống như một vật liệu xây dựng, thay thế các vật liệu truyền thống như: gỗ, đất sét, bêtông. Nó rẻ và Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 11 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu dễ sử dụng hơn các vật liệu trên. Theo thống kê trên thế giới PVC chiếm khoảng 50% vật liệu sử dụng trong xây dựng & là vật liệu nhựa đứng thứ 2 sau PE. Điều căn bản nhất để sản xuất PVC là có một quy trình công nghệ phù hợp vừa đảm bảo được hiệu suất phản ứng cao vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế.để đánh giá được quy trình công nghệ sản súât pvc thì ta phải hiểu bản chất phản ứng, quy trình công nghệ và hệ thống chất xúc tác tạo sản phẩm. Bảng 3: Bảng thống kê nhập khẩu PVC (triệu USD) Tên nước Năm 1998 Năm 1999 Năm 2000 10 tháng 2001 Hàn Quốc 11.7 7.4 16.5 6.1 Singapo 8.8 4.9 16.5 4.0 Thái Lan 12.5 12.1 21 11.3 Nhật Bản 7.7 4.8 7.9 3.1 Arap XeUt 0.2 Ấn Độ 0.4 Hồng Kông 2.7 Malaixia 0.2 Tổng số 53.5 0.1 41 73 36 1.2.4. Cấu tạo tính chất và ứng dụng của PVC 1.2.4.1. Cấu tạo Gồm nhiều các mắt xích VCM cơ bản trùng hợp lại với nhau (n=1000 – 2000) Cấu tạo Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 12 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Mô hình 1.2.4.2. Tính chất Có nhiều khả năng thay đổi kỹ thuật tổng hợp để tạo ra hàng loạt loại nhựa PVC có các tính chất khác nhau. Cho đến nay, người ta đã thống kê được hơn 400 loại nhựa PVC lưu thông trên thị trường. Những tính chất và đặc điểm cơ bản của PVC bao gồm: + Khối lượng phân tử trung bình phân tử và sự phân bổ nó trong polyme + Kích cỡ và dạng các hạt polyme + Tỉ trọng + Nhiệt chảy mềm + Độ xốp + Độ bền cơ học + Độ bền hóa chất + Độ bền nhiệt + Độ cách điện. Tất cả những tính chất trên phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật của quá trình tổng hợp. Một trong số những tính chất quan trọng liên quan đến quá trình gia công cũng như sử dụng sau này là tính bền nhiệt của PVC.Bột nhựa thu được từ quá trình trùng hợp được gọi là PVC nguyên thuỷ. Từ 65oC trở lên nhựa PVC bắt đầu chảy mềm và từ 100oC, PVC bắt đầu phân huỷ nhiệt. Quá trình phân hủy nhiệt diễn ra với sự tách axít clohydric (HCl) từ nhựa dẫn đến sự chuyển màu (từ trắng qua vàng nhạt cho đến màu đen) và sự thay đổi các tính chất hóa, lý và điện. Cuối cùng PVC sẽ bị biến chất, ta gọi nhựa bị lão hóa. Không chỉ bị lão hóa do nhiệt mà PVC còn bị lão hóa dưới tác dụng của ánh sáng (tia tử ngọai của ánh sáng mặt trời). Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 13 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Chính vì vậy, trong thực tế PVC không bao giờ được sử dụng một mình mà phải được phối hợp với các phụ gia khác nhau để cho sản phẩm cuối. Qua quá trình đó có thể thay đổi có chọn lọc các đặc tính hóa lý của PVC nguyên thuỷ, tạo ra những sản phẩm phù hợp yêu cầu sử dụng. Các phụ gia đó bao gồm: chất hóa dẻo, chất chống lão hóa, chất ổn định nhiệt,chất ổn định ánh sáng, chất độn, chất màu, chất bôi trơn... Các hỗn hợp (bao gồm PVC và các phụ gia) được gia công, bằng các phương pháp: đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định hình chân không... Bàng sau là những đặc tính kỹ thuật chính của một vài loại PVC phổ biến được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam. Bảng4 :Đặc tính kỹ thuật chính của một số loại PVC phổ biến được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam 1.2.4.3. Ứng dụng a. PVC trong ngành xây dựng Lĩnh vực xây dựng là nơi mà PVC được sử dụng nhiều và rộng rãi nhất. Trong đó, các loại ống dẫn và phụ kiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản lượng PVC trên toàn thế giới. Năm 2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5 triệu tấn nhu cầu PVC trên thế giới. Ở Việt Nam, các số liệu tương ứng là 47% của 240.000 tấn Ống PVC không bị gỉ, bị ôxy hóa hay ăn mòn. Do đó chi phí bảo trì thấp, nước trong ống không bị nhiễm bẩn. Ống PVC cũng không ảnh hưởng đến mùi vị của nước, không có phản ứng hóa học ngay cả với những chất lỏng có hoạt tính mạnh. Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 14 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Ống PVC dễ uốn, chịu được sự va chạm và các chấn động. Hội đồng nghiên cứu quốc gia Canađa đã ước tính “độ gãy” của ống PVC trên 100km bằng 0,5 điểm, trong khi của ống gang là 32,6 và của ống thép là 7,9. Khi được lắp đặt, tuổi thọ của ống có thể lên tới hơn 100 năm. Ống PVC cũng là sự lựa chọn tối ưu trên phương diện giá thành. Ống PVC nhẹ nên chi phí vận chuyển thấp và công lắp đặt thấp (chỉ bằng 60-70% so với các loại ống khác). Hình 2:Các lĩnh vực ứng dụng của PVC Tại Việt Nam Ngoài những ứng dụng trên, PVC còn được dùng để làm mương, máng thủy lợi, màng mỏng phục vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che… Một ví dụ: Toàn bộ phần mái che phía ngoài (khoảng 60.000 m2) của sân vận động hiện đại nhất nước Pháp (sân Stade de France), với sức chứa lên tới 80.000 người, được phủ bằng màng PVC. b. PVC trong kỹ thuật điện và điện tử: Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng và đột phá. Như trên đã nói, cách đây hơn 50 năm, người ta đã phát hiện ra PVC có những tính chất không những giống mà còn vượt trội cao su trong việc bọc dây cáp điện. Ngày nay, PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sản xuất đồ điện và điện tử. c. PVC trong sản xuất ôtô, xe máy : Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 15 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, môtô hiện đại. Nó được sử dụng thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác. Theo tài liệu của Hội đồng các nhà sản xuất PVC châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16 kg PVC. Như dùng PVC thay thế một phần kim loại trong chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm được khoảng 800 triệu Euro, còn cả thế giới tiết kiệm được tới 2,5 tỷ Euro. d. PVC trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ con người Những thành tựu đạt được trong công tác chữa trị và dự phòng của ngành y tế nhờ vào những sản phẩm PVC hơn 50 năm qua rất đáng ghi nhận: Từ găng tay y tế đến túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu và chạy thận nhân tạo,bơm kim tiêm dùng một lần, van tim nhân tạo đến rất nhiều dụng cụ y tế khác nhau. e. Những ứng dụng khác Bao bì cho thực phẩm và hàng hóa tiêu dùng túi xách, áo mưa, đồ chơi trẻ em và các mặt hàng tiêu dùng khác. Những sản phẩm này được dùng phổ biến vì ngoài những tính ưu việt nêu trên, chúng còn dể cho nhiều màu sắc hấp dẫn, dễ lắp đặt và lau chùi khi làm vệ sinh. 1.2.5. Các phương pháp sản xuất PVC từ VCM Sản xuất PVC từ các monome VCM thường là dùng các phuong pháp trùng hợp như trùng hợp khối, trùng hợp dung dich, trùng hợp nhũ tương và trùng hợp huyền phù. 1.2.5.1. Trùng hợp khối Trùng hợp khối là phản ứng được thực hiện bằng cách giữ nhiệt độ xác định khi khuấy một dung dịch chất kích thích trong monomer và các chất khác + Ưu điểm: thu được polymer có khối lượng phân tử lớn và có độ tinh khiết cao + Nhược điểm: dễ gây quá nhiệt,nhiệt không đều do độ nhơt dung dịch lớn,độ đa phân tán cao nên gây ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ-lý,sản phẩm khó gia công do tạo thành khối 1.2.5.2. Trùng hợp dung dịch Phản ứng xảy ra trong dung dịch.trong đó monome tan trong dung môi còn polymer của nó có thể tan hay không tan . Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 16 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu +Ưu điểm: PP này giảm được hiện tượng quá nhiệt,vói polymer tan trong dung môi ta có thể sử dụng luôn (làm keo, sơn, chất phủ…) +Nhược điểm:Khối lượng polymer nhỏ do có chuyển mạch qua dung môi không tinh khiết,dung môi thường độc 1.2.5.3.Trùng hợp nhũ tương Là phản ứng trùng hợp gốc trong chất nhũ tương hóa,tiến hành ở nhiệt độ thấp tốc độ lớn và cần tạo nhũ,monomer không tan trong dung môi nhưng tan trong hạt nhũ + Ưu điểm:khối lượng phân tử lớn,tính đồng đều phân tử cao 1.2.5.4. Trùng hợp huyền phù Trùng hợp huyền phù là quá trình thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất PVC. Phản ứng trùng hợp dị thể và động học của quá trình tương tự như trong trường hợp trùng hợp khối. trong trùng hợp huyền phù của vinyl clorua, sự khuấy trộn và trạng thái của hệ đều đóng vai trò quan trọng xác định hình thái của polyme sản phẩm. Sơ đồ mô tả sự tạo thành các phần tử PVC như hình sau: Hình 3:Sơ đồ mô tả sự tạo thành các phân tử PVC Khi sự trùng hợp vinyl clorua được khởi đầu, những gốc cuộn lớn chứa khoảng 10 monome được tạo thành. Những gốc đại phân tử với độ dài mạch khoảng 50 tập hợp lại tạo thành vùng siêu nhỏ không ổn định, sau đó nhóm lại tạo thành hạt chính cơ bản chứa khoảng 1000 hạt siêu nhỏ (vùng siêu nhỏ - microdomain) xảy ra ở độ chuyển hoá khoảng 1 – 2%. Kích thước của nhân chính xấp xỉ 0,1-0,2 μm. Khi quá trình trùng hợp diễn ra, các phần tử cho hạt (130 μm) từ hạt chính cơ bản (0,6 – 0,8 μm, ở độ chuyển hoá 2 – 4%) Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 17 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu hạt thứ ba (1 – 2 μm, ở độ chuyển hoá 10 – 80%) và hạt nhỏ (40 μm). Cấu trúc hạt này ảnh hưởng mạnh đến tính chất vật lý và tính chất cơ học của PVC. Ảnh hưởng của một số điều kiện trùng hợp lên hạt PVC sản xuất bằng phương pháp huyền phù đã được nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm. phương thức đưa chất khởi đầu vào ảnh hưởng mạnh đến kích thước hạt PVC và sự phân bố kích thước. Khi sử dụng chất ổn định H80 (PVA) với độ thuỷ phân 80% và khối lượng phân tử 259 000 thì độ cứng của PVC kém. Quá trình kết hợp các giọt trong trùng hợp huyền phù của PVC được xác định bằng sử dụng kĩ thuật nhuộm mạch để làm sáng tỏ ảnh hưởng của cường độ xoáy, thời gian khuấy, loại và nồng độ của tác nhân tạo huyền phù như PVAc thuỷ phân trên tỷ lệ kết giọt của vinyl clorua trong một khối lỏng bị xáo trộn - lỏng phân tán. Phương pháp trùng hợp huyền phù là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp để sản xuất PVC vì nó có nhiều ưu điểm như: sản phẩm tạo ra ở dạng hạt, bụi dễ gia công, vận tốc trùng hợp cao, nhiệt độ phản ứng thấpvà không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ như trùng hợp khối. Tuy nhiên, nhược điểm là sản phẩm bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định, chất nhũ hoá,…do đó cần bộ phận lọc rửa nước thải. Tốn kém hơn trùng hợp khối. 1.2.5.5. So sánh các phương pháp trùng hợp gốc của VCM Bảng5 : So sánh các phương pháp trùng hợp gốc của VCM Yếu tố Phương pháp trùng hợp Vinyl clorua Khối Dung dịch Nhũ tương Huyền phù Khả năng hòa tan của các chất khởi đầu Tan trong VC Tan trong VC Không tan trong VC Tan trong VC Phụ gia Không Dung môi Nước, chất tạo nhũ tương Nước, tác nhân phân tán Khuấy trộn Không cần thiết Không cần Cần thiết Cần thiết Điều khiển nhiệt độ Khó Có thể được Dễ dàng Dễ dàng Sự cô lập PVC Thu VC Có thể được Dễ dàng Dễ dàng Kích cỡ hạt 600-300 <0,1 0,1 20-300 (µm) Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 18 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC TRONG NHÀ MÁY NHỰA PHÚ MỸ CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ Phú Mỹ là nhà máy sản xuất PVC có quy mô lớn nhất của Việt Nam với công nghệ hiện đại trong khu vực và trên thế giới. Nhà máy dùng phương pháp trùng hợp huyền phù có khá nhiều ưu việt. 2.1. Sơ đồ khối Hình 4:Sơ đồ khối công nghệ sản xuất PVC bằng phương pháp huyền phù Sau khi chất khơi mào được nạp vào hệ thống, Khi đưa VCM vào Sự khuấy trộn cơ học làm phá vỡ VCM thành các giọt nhỏ (1-50µm). Các giọt ổn định được là nhờ sự có mạt của tác nhân tạo hạt hòa tan trong nước đã hấp phụ trên mặt phân chia pha nước – mônôme. Nhân tố tạo hạt kết hợp với VCM tạo thành một lớp Màng bao quanh các giọt. Các hạt VCM nhỏ tăng kích thước và dung dịch trở lên đục do PVC tạo thành bắt đầu sa lắng đọng. Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 19 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Khi 10-15% giọt keo kết hợp với nhau thành khối keo tụ, chúng liên kết chặt chẽ với nhau để đạt được kích thước cuối cùng là 100-200 µm. quá trình Polyme hóa chia 3 giai đoạn  0 tới ~ 1 % chuyển hóa : quá trình Polyme hóa chỉ xảy ra trong pha Monome (khối lượng của Polyme rất nhỏ và có thể bỏ qua)  ~ 1 tới 70% chuyển hóa : Quá trình Polyme hóa xảy ra trên cả 2 pha: giàu Monome & gel Polyme ( trong gel xảy ra nhanh hơn) 70% chuyển hóa : Monome tự do giảm và quá trình trùng hợp xảy ra ở pha gel nhanh hơn đồng thời độ nhớt tăng bởi vì VCM thì phản ứng cạn , nồng độ polymer lại tăng . Sau khi đẩy mạnh hệ số tốc độ phản ứng thì nồng độ monome giảm 2.2. Sơ đồ công nghệ Nhóm 2 – L c Hóa D u K52 Page 20