Tiểu luận Quy trình sản xuất PVC trong nhà máy nhựa Phú Mỹ

m sạch rồi cho phân hủy nhiệt 2 xtCHCl CHCl CH CHCl HCl    Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 8 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 2 2 2 2 2 22 0.5CH CH HCl O CH Cl CH Cl H 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: Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 9 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 10 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 11 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 12 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 0.1 Malaixia 0.2 Tổng số 53.5 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 13 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). Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 14 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. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 15 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 : Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 16 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 . Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 17 +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%) Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 18 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 (µm) 600-300 <0,1 0,1 20-300 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 19 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. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 20 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 21 a. Quá trình nạp nhiên liệu Qúa trình nạp nguyên liệu:  Quá trình được bắt đầu với việc nạp nitơ cho tới lượng cần thiết.  Dòng nước làm mát được đưa vào sau khi nước được nitơ khử hết  Cat E được đưa vào sau khi nước làm mát được đưa vào  Cat D được nạp sau khi cat E bắt đầu nạp  Sau khi nước làm mát bao phủ xung quanh chiếm 2/3 mặt vỏ lò phản ứng, cat C được đưa vào từ từ  Sau khi xúc tác nạp xong người ta bơm vào bình phản ứng RVC( vinyl clorua tái sinh) bắt đầu được đưa vào cho tới 10% tổng khối lượng của VC  Phản ứng bắt đầu xảy ra nên nước làm mát ấm lên và nhiệt phản ứng tăng  Khi nước đủ ấm chất tạo hạt Gran A được nạp vào  Sau RVC được nạp hoàn thành thì FVC( vinyl clorua sạch) được đưa vào  Cat B chỉ cần nạp trong một số trường hợp và một số loại sản phẩm  Chất tạo hạt Gran B được đưa vào sau khi Gran A đã được đưa vào Nhiệt phản ứng tiếp tục tăng quá trình nạp nhiên liệu hoàn thành b. Quy trình làm mát Hình 6:Sự tuần hoàn của nước làm mát Chất làm mát được sử dụng là nước sạch qua hệ cung ứng.nước được truyền qua vỏ với lưu lượng 500m3/h và được phản hồi tới bơm hút.lượng nước dư được xả từ điểm Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 22 cao tới tháp làm nguội. Nhiệt dộ dòng nước được điều khiển bằng TIC-3n-32 và van TV- 3n-32,ngoài ra để đo lưu lượng sử dụng FIC-3n-91 dùng vận hành van FCW, FV-3n-91. hơi nước được phun vào bên trong hệ thống RCW thông qua bộ pha trộn hơi nước, J302n, phía trên bơm lưu lượng RCW Nhiệt độ 90-950C, đảm bảo không gây ra rung động và gây sốc. c. Quy trình li tâm Huyền phù được nạp vào phía dưới của máy. Nước tràn qua dải ngăn cách và được loại bỏ tại vị trí đối diện Dạng huyền phù của PVC được di chuyển bởi trục vít tới khu vực hình nón tại đấu nạp liệu của máy ly tâm.Trục vít này hoạt động như thanh cuộn xoáy dòng nguyên liệu dịch chuyển trong máy. Tại khu vực này thì PVC dạng ẩm được đưa đi ra ở chỗ cuối của hình nón Hàm lượng của PVC dạng này phụ thuộc vào bậc của lần ly tâm: + Bậc linh hoạt chứa khoảng 28% + K666R chứa 24% + K57- rigids K60 khoảng 22% Trong đó nước có khoảng < 0.01% PVC thì sẽ được dẫn vào hệ thống cấp nước của hệ thống. d. Hệ thống cung cấp khí nóng cho máy sấy Hình 7:Hoạt động của hệ thống cung cấp khí nóng cho máy sấy Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 23 + Không khí được cung cấp tới máy sấy bởi một quạt không khí K501 + Khí nóng từ K501 tới đợt đầu tiên và những giai đoạn sau của máy sấy, tốc độ của dòng khí khoảng 44028 m³/hr. + Một hai bộ lọc không khí giai đoạn là S505, bụi được loại bỏ bởi sự hút của quạt không khí và nguyên liệu khác từ dòng không khí. + Không khí được đốt nóng sử dụng áp suất cao bốc hơi trong E504/ E505 trong quá trình hoạt động của quạt không khí. + Dòng không khí được kiểm soát bởi hai van điều khiển bướm. + Nhiệt độ không khí được kiểm soát bởi máy TIC-57-35, với một van điều khiển trong hơi nước cung cấp tới thiết bị nung bằng không khí, E504. + Sự điều chỉnh nhiệt độ sản phẩm ở chỗ cuối của giai đoạn thứ hai của máy sấy thì kiểm soát bởi TIC-57-17 và TIC-57-20, HP điều khiển bằng hơi luồng tới thiết bị nung bằng không khí, E505. e. Hệ thống cấp nước nóng cho máy sấy Hình 8:Hoạt động của hệ thống cung cấp nước nóng cho máy sấy + Nước nóng được lưu thông thông qua 13 đốt nóng những tấm trong máy sấy. + Tất cả các tấm đốt nóng này đều trong giai đoạn đầu tiên của máy sấychỉnh dòng nước Demin được cung cấp từ P2601A / B, tới sự hút của máy bơm, P508A. Nó được trộn đều trên những tấm đốt nóng, và hơi nước được đốt nóng sử dụng HP trong bộ làm nóng nước, E506A. + Nước bơm P508A có lưu lượng 410 m³/ hr. + Sự điều chỉnh nhiệt độ của bột PVC ở chỗ cuối của giai đoạn đầu tiên của máy sấy kiểm soát bởi TIC-57-15 và TIC-57-87. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 24 + Sự khống chế dòng chảy của nước nóng tới những tấm đốt nóng kiểm soát bởi FIC-57- 86 Và Service -57-69. f. Hệ thống đóng gói PVC + Thể tích của hộp chuyên chở là 100 m³, 3.5m đường kính,chiều cao hình ống xấp xỉ 10m, và xây dựng từ I nốc 304. + Những cái hộp được chồng lên lên trên những ổ rơm, và bao bọc bởi A605 2.3. Nguyên liệu - Monomer vinylclorua(VCM) Có hai loại Monomer vinylclorua được sử dụng làm nguyên liệu RVCM và FVCM. RVCM là loại VCM sạch được cung cấp từ tàu chứa hoặc được tổng hợp từ nguồn khác. FVCM là loại VCM tái sinh. Tuy nhiên VCM thường bị nhiễm bẩn làm ảnh hưởng tới chất lượng và thuộc tính PVC. Sau đây là một số loại nhiễm bẩn thường gặp Bảng6: Một số loại VCM nhiễm bẩn thường gặp VCM nhiễm bẩn Mức độ tối đa cho phép(ppm) Ảnh hưởng động học và thuộc tính của PVC Độ tinh khiết 99.96% Phụ thuộc vào độ nhiểm bẩn Bề ngoài N/A Có màu vàng – Có thể chứa sắt Cặn không bay hơi 50 Phụ thuộc vào loại cặn – nếu là chất ổn định thì có thể xẩy ra quá trình oxi hóa chậm Nước 100 Nếu nước có tính axit thì có thể do nồng độ Sắt cao. Làm thay đổi kích thước của hạt và độ rỗng. Tính ổn định nhiệt kém. Fe 0.5 Làm biến đổi kích thước hạt và độ rỗng HCl 1 Có thể làm tăng nồng độ Sắt. Làm thay đổi kích thước hạt và độ rỗng. Tính ổn định nhiệt kém 1,3 - Butadien 10 Xảy ra quá trình Polyme hóa chậm Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 25 Hợp chất Axetylen 12 Xảy ra quá trình Polyme hóa chậm. Có thể ảnh hưởng tới tính ổn định nhiệt Các hợp chất khác 145 “Một lượng lớn” có thể làm tăng VM trong giai đoạn cuối của quá trình PVC. Các hợp chất chưa bảo hòa khác có thể đồng trùng hợp làm giảm tốc độ toàn bộ quá trình Polyme hóa và làm thay đổi khối lượng phân tử Tuy nhiên trong các tạp chất trên thì nước là chất nhiễm bẩn thường gặp nhất và gây hại nhiều tới tốc độ tổng hợp polimer do nó phản ứng với xúc tác của quy trình làm cho xúc tác bị phân huỷ, gây giám tốc độ trùng hợp nên phải khử nước.hơn nữa Khử nước thường được sử dụng để giảm thiểu biến thiên sản phẩm Hằng số dẫn nhiệt thấp là điều cần thiết . Thành phần ion trong nước có thể ảnh hưởng đến đặc tính của tác nhân tạo hạt và ảnh hưởng đến tính cách điện của PVC sau cùng . Độ pH không được quá thấp (axit) và quá cao ( bazơ) . Thường thì độ pH dao động trong khoảng 5 ~9 . Ngoài giới hạn này có thể gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp chất khơi mào. 2.4. Cơ chế của quá trình Đây là phản ứng chuỗi điển hình vì nó có đầy đủ tính chất của phản ứng chuỗi. Cơ chế của một phản ứng chuỗi gồm có ba giai đoạn: kích thích, lớn mạch, tắt mạch, nên phản ứng trùng hợp cũng có đầy đủ ba giai đoạn này. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 26 Hình 9:Mô tả quá trình tạo PVC 2.4.1. Phản ứng kích thích (khơi mào ) Đây là phản ứng tạo thành gốc tự do trong hỗn hợp phản ứng từ chất kích thích. Chất khích thích là những chất dễ phân li cho gốc tự do. Ví dụ peroxit henzoyl, peroxit hidro (xúc tác Cat B),hydro peroxit axetyl, hidro tert-butyl,dinitrin azo isobutỷic… Trong lò phản ứng kích thích thường được sử dụng là xúc tác C (etylcloroformat),Cat D (hydroperoxit), Cat E (natrihydroxit) Sự hình thành di(etyl)peroxydicarbonate là rất nhanh nên đảm bảo hiệu suất phản ứng cao.Xảy ra chưa đay 5 phút và hiệu suất lớn hơn 90%. Chất tạo gốc tan tốt trong VCM đối với tổng hợp polime khác có thể sử dụng khơi mào bằng cách kích nhiệt, kích thích bằng quang hoá trực tiếp bằng monomer để tạo gốc tự do. Nhưng hiệu quả nhất dùng xúc tác khơi mào Hình 10:Sự hoat động của xúc tác khơi mào 2.4.2. Phản ứng lớn mạch Là quá trình hình thành và phát triển mạch pvc .các gốc tự do sẽ tấn công vào các monomer tạo thành gốc tự do mới gốc tiếp tục lớn mạch tạo polime.Các đơn vị vcm được thêm vào theo kiểu liên kết đầu nối đuôi tạo mạch điều hoà. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 27 Bản chất của quá trình là sự đứt gãy các liên kết Π hình thành nên các liên kết  nên phản ứng polime hoá toả nhiệt rất mạnh.Do đó việc điều chỉnh nhiệt phản ứng rất quan trọng, đảm bảo không gây cháy nổ, nhiệt polime hoá của PVC khoảng 125kJ/mol. Sử dụng phản ứng truyền mạch qua dung môi. Quá trình lớn mạch diễn ra chỉ trong vài giây và kết thúc bằng phản ứng đứt mạch. 2.4.3. Phản ứng tắt mạch Hai gốc tự do sẽ nối lại với nhau ngắt mạch do hết các gốc tự do và tạo các phân tử trung hoà.Ta sử dụng các chất ngắt mạch khẩn cấp  -metyl stryren làm chất ngắt mạch.Nguyên nhân là do tốc độ phản ứng giảm đáng kể khi gốc mới từ chất ức chế tạo thành.Chất này sử dụng khi có sự cố trong dây truyền công nghệ CTCT:  - metyl stryren Trong quá trình ngắt mạch tạo gốc không có khả năng phát triển mạch không phản ứng hoặc chỉ phản ứng với một số chất thêm vào. Chất ổn định RVCM được sử dụng trong quá trình polime hoá để có sự chuyển hoá polime ở mức độ phù hợp CTCT: RVCM Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 28 2.5. Động học của phản ứng I→2I. k1 I. + M→R. k2 R. + M→ R. k3 R. + M→ R. + P k4 2R.  VCM 2P k5 2R.   VCMPVC / 2P k6 Xét phương trình động học: 2/1}^/][{][3][ 51 kIkMkdt Md   trong VCM 2/1}^/][{][3][ 61 kIkMkdt Md   trong PVC/VCM Hình 11:Biểu đồ mô tả sự ảnh hưởng của tỷ lệ phản ứng vào độ chuyển hóa 2.6. Những nhân tố ảnh hưởng tới phản ứng trùng hợp PVC 2.6.1. Nhiệt độ Khi tăng nhiệt độ vận tốc phản ứng ở các giai đoạn đều tăng .Tuy nhiên tốc độ phản ứng lơn mạch tăng theo bậc nhất, còn tốc độ phản ứng tắt mạch tăng theo bậc hai của nồng độ gốc nên việc chọn nhiệt độ phản ứng thích hợp phụ thuộc vào hệ số trùng Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 29 hợp của loại PVC cần đảm bảo mạch polime dài nhất mà vẫn có hiệu quả kinh tế. Hệ số trùng hợp lm tm vk v  giảm khi tăng nhiệt độ Hình12:Sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới phản ứng polime hóa 2.6.2. Nồng độ monome Nồng độ monome tỷ lệ thuận với tốc độ phản ứng và độ trùng hợp trung bình của phản ứng. Dựa theo nồng độ monome còn lại mà ta có 3 giai đoạn phản ứng trùng hợp. 0-1% chuyển hoá polime hoá xẩy ra trong pha monome (khối lượng polime nhỏ) 1-70% chuyển hoá:quá trình polime hoá xảy ra trên hai pha giàu monome và gel polime (gel xảy ra nhanh hơn) 70% polime trở lên monome tự do giảm. Trùng hợp xảy ra ở pha gel nhanh hơn đồng thời độ nhớt tăng bởi vì vcm giảm, nồng độ polime tăng, sau khi đẩy mạnh hệ số tới độ phản ứng thì nồng độ monome giảm Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 30 Hình 13:Sự ảnh hưởng của nồng độ monome 2.6.3. Áp suất Thường thì áp suất rất cao mới có ảnh hưởng tới quá trình trùng hợp PVC hàng trăm tới hàng nghìn atm. Sự ảnh hưởng áp suất tới pvc được biểu diễn cho loại nhựa k66 Hình 14:Ảnh hưởng của áp suất Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 31 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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… Hình 16:Hoạt động của máy khuấy Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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 Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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 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 2.3. Mô tả sơ đồ hệ thống CAT D Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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 pH và 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.  Tới bơm chân không để chặn dòng nước khi đạt yêu cầu. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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. Nước vào đường ống được đo và kiểm tra nhờ bộ FIQA14-01. Nếu đạt yêu cầu thì van XV14-02 tự động mở. Quá trình nạp nước tiến hành trong thời gian 60 phút. Khi lượng nước đưa vào đã đạt yêu cầu thì van XV14-02 tự động đóng lại. Đảm bảo máy khuấy M103 hoạt động trước khi quá trình bắt đầu.Chuyển một ít dung dịch trong T103 tới T104 trước khi bắt đầu.Khi tất cả bột đã được đưa vào phễu T111, cần bịt T111 để tránh tiếp xúc với không khí. Hỗn hợp ở T111 được máy phun J101 phun vào khoang chứa T103. Tại đây hỗn hợp được trộn trong thời gian 6 giờ tính từ khi lượng cuối cùng được thêm vào. Sau đó lấy mẫu đi kiểm tra. Nếu đạt yêu cầu, có thể chuyển hỗn hợp qua khoang chứa T104 khi cần Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 41 thiết. Khi lượng đưa vào đã đạt yêu cầu, hệ thống DCS sẽ dừng việc cung cấp nước.Khoang chứa T103 có vỏ bọc nước làm lạnh để giữ nhiệt độ của Gran A nhỏ hơn 35 oC, để tránh sự sinh ra vi khuẩn. 4.1.4. Sơ đồ vận chuyển Gran A Khi mẫu kiểm tra đạt yêu cầu thì van XV-14-43 tự động mở, hỗn hợp được bơm P105A đưa đến T104, XV-14-09 mở. Trong T104 hỗn hợp được khuấy trộn. Quá trình vận chuyển sẽ bị gián đoạn bởi hệ thống điều khiển DCS nếu có yêu cầu phun Gran A tới lò phản ứng.Hệ thống điều khiển DCS có thể tự động điều chỉnh sự hoạt động của các bơm. 4.1.5. Quá trình nạp Gran A Hình 21:Quá trình nạp chất tạo hạt A Hỗn hợp sau khi được trộn tại T104, được máy bơm P105B dẫn tới bình lọc S101, sau đó được kiểm tra áp suất. Nếu áp suất của hỗn hợp nhỏ hơn áp suất lò phản ứng thì bộ đo và điều khiển PICA-14-20 sẽ phát tín hiệu mở van cho dòng hỗn hợp chảy về T104. Quá trình tuần hoàn này để đảm bảo PGran A > Plò phản ứng.Khi áp suất đã đạt yêu cầu, trước khi tới lò phản ứng cần kiểm tra lưu lượng của dòng chảy tại FIQA-14-22. Nếu dòng chảy chậm cần kiểm tra lại bình lọc. Nếu đạt yêu cầu thì các van tự động mở đưa dòng hỗn hợp tới lò phản ứng.Quá trình nạp hoặc phun là như nhau trong khi phản ứng. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 42 4.1.6. Trọng tâm hoạt động Đưa bột từ các bao vào phễu T111 một cách từ từ và cẩn thận, không làm tràn phễu T111, tránh tắc nghẽn bên trong phễu.Tránh làm rơi các vật nhỏ của túi đựng Gran A hoặc các vật liệu khác từ bên ngoài rơi vào vì đây sẽ là nguyên nhân gây tắc bình lọc.Tránh sự xâm nhập của không khí trong quá trình điều chế để ngăn ngừa tạo bọt bằng cách sử dụng nút trong T111 sau khi đưa lượng bột cuối cùng vào.Quá trình trộn cần thực hiện đủ thời gian. Quá trình này được thực hiện trong khoảng thời gian 10 – 12 giờ bao gồm cả thời gian kiểm tra mẫu.Đảm bảo đúng nồng độ vì kích thước hạt PVC phụ thuộc vào lượng Gran A cho vào. 4.1.7. Quá trình nạp Cần phải điều chỉnh lượng nạp vào tại mẻ đầu tiên. Nếu lượng nạp không đủ sẽ dẫn đến kích thước PVC lớn gây tắc nghẽn đường ống.Nếu lượng nạp quá nhiều sẽ dẫn đến kích thước PVC bé, không đạt yêu cầu về phẩm chất.Kiểm tra bình lọc S101 theo tiêu chuẩn cơ bảnDòng chảy chậm chứng tỏ bình lọc bị tắc và đây có thể là nguyên nhân mẻ bị hỏng. 4.1.8. Điểm chung Cần kiểm tra nhiệt độ của khoang chứa.Nếu nhiệt độ trong khoang chứa T103 hoặc T104 lớn hơn 35 oC thì vi khuẩn có thể được sinh ra trong Gran A.Lượng rò rỉ cần được làm sạch bằng ống xả với nước.Nếu lượng rò rỉ hoặc ống dẫn vào bình lớn sẽ là nguyên nhân dòng chảy có độ nhiễm bẩn cao. Hình 22: Sự ảnh hưởng của GRAN A tới kích thước hạt Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 43 4.2. GRAN B GRAN B – Tác nhân tạo hạt thứ 2 - chức năng chính của chúng là tăng độ xốp trong PVC để giúp cho việc giải phóng tối đa các VCM dư và hấp thụ đồng nhất các chất phụ gia được thiết lập tiếp theo (chất ổn định, chất dẻo, chất độn,…) GRAN B là một chất thấp phân tử, được thủy phân từ Poly axetat (mức độ thủy phân ~ 57%) 4.2.1. Giới thiệu về Gran B Gran B là copolymer vinyl alcol – vinyl axetat trong nước với một ít CH3OH. Có kí hiệu SA4b.là chất tạo huyền phù hoặc tạo hạt cho quá trình polyme hóa PVC.Nó có dạng chất lỏng nhớt, màu vàng.Là một chất không bắt cháy nhưng metanol dễ cháy.Đối với sức khỏe con người: Độc tính của Gran B thấp, nhưng metanol rất độc nếu hít hoặc nuốt phải.Cần sử dụng kính bảo hộ và găng tay khi tiếp xúc với Gran B.Gran B được bảo quản trong thùng chứa cách xa nguồn cháy. Đảm bảo sự thông hơi tốt trong bình chứa.Khi bị rò rỉ cần rửa với lượng nước lớn. 4.2.2. Chức năng của hệ thống Vận chuyển và lưu trữ dung dịch Gran B.Đưa dung dich Gran B đến các lò phản ứng.Gran B được dùng để kiểm soát chất lượng sản phẩm PVC.Làm việc cùng với chất tạo hạt A và có cùng tốc độ khuấy trong lò phản ứng.Điều chỉnh lượng phải thêm vào lò phản ứng trong suốt quá trình nạp.Nếu không đủ lượng Gran B sẽ dẫn đến độ xốp của PVC thấp.Nếu lượng Gran B quá nhiều sẽ dẫn đến độ xốp của PVC cao (tỷ trọng biểu kiến thấp). 4.2.3. Mô tả sơ đồ hệ thống Gran B Gran B được đưa vào thùng 200 lít, chiếm 36% dung dịch.Bơm P109 đưa Gran B vào T106, tại đây nó được kiểm tra nhiệt độ, mức.Hỗn hợp được bơm P108A đưa đến bộ phận đo và kiểm tra áp suất PICA-16-03:Nếu đã đạt yêu cầu thì hỗn hợp tiếp tục qua bộ phận đo và kiểm tra lưu lượng FIQA-16-05, lưu lượng tại đây sẽ điều chỉnh mức độ mở van để điều khiển dòng đi đến nước nạp lò phản ứng.Nếu áp suất chưa đạt yêu cầu thì dòng hỗn hợp sẽ quay lại T106.Khi nạp Gran B theo yêu cầu, DCS khởi động hệ thống tuần hoàn. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 44 Hình 23:Hệ thống chất tạo hạt B Gran B được đưa vào để làm nóng dòng nước công nghiệp. Gran B được phun vào trong nước qua vòi phun đặc biệt. Bơm trong hệ thống hoạt động cộng hưởng vì Gran B có độ nhớt cao. Bộ điều khiển DCS có thể tự động điều chỉnh bơm khi gặp sự cố. 4.2.4 Trọng tâm hoạt động Gran B rất nhớt (~ 1500 cp).Khó có thể thông khí hoàn toàn.Cần bơm dung dịch từ điểm thoát hơi cao sau khi bảo quản.Việc điều chỉnh chất thêm vào quyết định đến chất lượng polymer. Nếu không đủ Gran B thì PVC có độ xốp thấp.Nếu Gran B quá nhiều thì PVC có độ xốp cao, tỷ trọng biểu kiến thấp.Sự rò rỉ được rửa sạch ống dẫn với nước. Nhưng sự rò rỉ hoặc ống dẫn vào bình lớn sẽ là nguyên nhân dòng chảy có độ nhiễm bẩn cao. Hình 24:Ảnh hưởng của chất tạo hat B tới kích thước hạt và độ rỗng Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 45 KẾT LUẬN Trong khoảng thời gian không dài, với sự tham gia nhiệt tình của các thành viên trong nhóm và tham khảo một số tài liệu từ nhiều nguồn ,chúng em đã hoàn thành đề tài với một số kết quả sau:  Tìm hiểu được các phương pháp tổng hợp VCM  Tìm hiểu được các phương pháp trùng hợp PVC  Chi tiết công nghệ xúc tác của trùng hợp PVC huyền phù  Cơ bản nắm được sơ đồ công nghệ sản xuất PVC bằng phương pháp huyền phù của nhà máy Phú Mỹ Tuy nhiên hệ thống xúc tác còn hạn chế như tạo HCl khi xúc tác C gặp nước gây ăn mòn thiết bị mất hoạt tính xúc tác. Xúc tác hoạt động tái sinh kém gây tốn kém cho chi phí sản xuất. khi thải ra môi trường cẩn chi phí xử lý cao. Vì vậy trên cơ sở đề tài này tạo tiền đề cho việc nghiên cứu hệ xúc tác ưu việt hơn. Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. A.Chauvel & G.Lefebvre. Petrochemical Processes vol 1& 2 2. PMPC & Inovyl. PVC Processing Training 3. PGS.TS Thái Doãn Tĩnh. Hoá học các hợp chất cao phân tử 4. Thái Hoàng ,Nguyễn Thạc Kim...Tạp chí khoa học và công nghệ, tập 44, số 2,2006. Khả năng chảy nhớt, cấu trúc và tính chất cơ lý của vật liệu Compozit Polyvinyl Clorua/NanoClay. 5. Nguyễn Thị Linh .Bài giảng công nghệ hóa dầu.