Mở đầu
Trong thập niên 1930 ữ 1940 bắt đầu phát triển nhiều loại nhựa dẻo
quan trọng trong đó có nhựa polyvinyl clorua (PVC). Sau Chiến tranh thế giới
thứ hai polyme tổng hợp đã làm cuộc cách mạng trong lĩnh vực vật liệu.
Những polyme này có giá thành tơng đối rẻ, tính chất có thể điều chỉnh trong
một giới hạn rộng và trong nhiều mục đích sử dụng u việt hơn những loại vật
liệu cổ truyền.
PVC là một polyme tổng hợp từ vinyl clorua monome (VCM) theo phản
ứng trùng hợp. Số mắt xích trong phân tử PVC khoảng 700 ữ 1500 monome.
Các monome này liên kết tạo thành một mạch duy nhất. Những mạch này rất
mềm dẻo. Ngày nay, PVC đợc sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều công
dụng. PVC có thể đợc sử dụng làm màng, tấm chất dẻo, chất dẻo đúc bằng áp
lực, keo dán, sơnTuy nhiên PVC cũng có một số điểm hạn chế nh kém bền
nhiệt, chỉ sử dụng tốt trong phạm vi nhiệt độ khoảng 60ữ70
0
C, khả năng hoà
tan trong các dung môi kém, khi gia công có khí HCl thoát ra gây ra ăn mòn
thiết bị và ô nhiễm môi trờng.
Trớc nh cầu về PVC của thế giới và Việt Nam đang tăng mạnh thì việc
nghiên cứu để có những ứng dụng công nghệ mới trong ngành sản xuất PVC
có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xởng sản
xuất PVC công suất 40.000 tấn/năm góp phần cho em hiểu rõ về ngành sản
xuất còn rất mới này.
Đồ án này sẽ đa ra những khái niệm cơ bản nhất về polyme nói chung
và PVC nói riêng. Giới thiệu một số quá trình sản xuất khác nhau và lựa chọn
một quá trình sản xuất phù hợp với điều kiện của Việt Nam đồng thời cũng đa
ra một số thông tin mới cập nhật và một số tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực
sản xuất.
Phần I: Tổng quan
Chơng I: Giới thiệu chung
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC

này ảnh hởng đến các đặc tính gia công, chế tạo polyme.
Quá trình nghiên cứu các ảnh hởng này đã mở rộng lĩnh vực sử dụng
của PVC.
Đầu năm 1970 PVC đợc sản xuất với một lợng lớn ở nhiều nớc và cúng
tại thời điểm này PVC cạnh tranh với polyme etylen (PE) để giành vị trí hàng
đầu về vật liệu chất dẻo của thế giới.
Từ năm 1986 mức tiêu thụ PVC trên thế giới tăng hàng năm là 4% đặc
biệt tại khu vực Đông Nam á mức tăng 7% và nó vẫn tiếp tục phát triển trong
thời gian tới [1]
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
2
Bảng 1: Số liệu mức tăng trởng sản lợng PVC trên toàn thế giới
(Tổng sản lợng trên thế giới , đv: Triệu tấn)
Năm 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 1997
Triệu tấn 3,0 6,0 8,1 12,0 15 20,7 23,5 > 25
(Theo Manufacture and processing of PVC)
Sở dĩ PVC có mức tăng trởng lớn nh vậy là do có nhiều u điểm nh: ổn
định hoá học, dễ gia công, tạo ra nhiều sản phẩm thông dụng và nguồn nguyên
liệu tơng đối dồi dào. Tuy nhiên bên cạnh đó tính u việt, PVC còn có nhợc
điểm nh: chịu nhiệt kém (< 80
0
C), độ hoà tan dung môi kém trong khi gia
công có khí HCl thoát ra
Mức tiêu thụ và phân phối nhựa PVC theo khu vực địa lý không giống
nhau, để minh hoạ điều này ta có bảng thống kê sau:
Bảng 2: Phân phối PVC theo khu vực địa lý (năm 1997)
Khu vực %
Bắc Mỹ 33
Nhật Bản 18
Châu Âu 32,6

đất nớc.
Vào đầu thập kỷ 60, nhà máy hoá chất Việt Trì đã sản xuất đợc PVC,
với năng suất khiêm tốn 150 tấn/năm. Tuy nhiên, do không kinh tế, sản lợng
quá nhỏ nen quá trình sản xuất sớm dừng lại, đặc biệt khi bớc vào chiến trqnh
phá hoại của Mỹ. Trong thời gian gần đây, công nghiệp gia công chất dẻo lại
phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng trởng bình quân 28%/năm. Để minh hoạ
điều đó ta có bảng mc tiêu thụ chất dẻo trong thập kỷ 90
Bảng 5: Chỉ số tiêu thụ chất dẻo ở Việt Nam
Năm 1990 1996
Lợng tiêu thụ kg/ngời 0,5 5,7
(Theo: Công nghiệp hoá chất)
Nguyên liệu dùng trong qúa trình gia công đều phải nhập khẩu, trong đó
PVC nhập dới hai dạng: PVC bột (PVC resin) và PVC hạt (PVC cômpund) có
chứa sẵn chất hoá dẻo, chất ổn định, chất màucơ cấu nguyên liệu đợc trình
bày ở bảng sau.
Bảng 6:
Dạng sản phẩm Tấn
PVC bột 31000
PVC hạt 68000
Các bán sản phẩm PVC 35000
Chất hoá dẻo DOP 10000
Lợng PVC nhập vào đáng kể, năm 1997 nhập 72000 tấn theo kế hoạch
dự kiến của Tổng công ty nhựa Việt Nam, nhu cầu PVC là chất hoá dẻo trong
thời gian tới đợc mô tả ở bảng sau
Bảng 7:
Năm 2000 1005 2010
PVC (tấn) 100000 100000 400000
DOP (tấn) 28000 28000 67000
Nhu cầu PVC ngày càng nhiều, do đó phải tính đến xây dựng ngành sản
xuất PVC để tiết kiệm đợc chi phí và đẻ đáp ứng nhu cầu của thị trờng. Cho

nghiệp chất dẻo nói chung và PVC nói riêng.
Bớc đi của ngành PVC nh vậy đã rất rõ ràng, cụ thể do đó chúng ta có
quyền hy vọng vào một tơng lai tốt đẹp.
Chơng II: Cấu trúc và tính chất của PVC.
I. Cấu trúc của PVC
Công thức cấu tạo dạng tổng quát của nhựa PVC:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
5
C
C
H
C C
H
Cl
H
H
C
H
H
n
Nó luôn tồn tại ở hai dạng cấu tạo là đầu nối đuôi và đầu nối đầu.
* Đầu nối đuôi:
* Đầu nối đầu:
Qua sự nghiên cứu các tính chất hoá học của PVC qua khảo sát bằng
quang học thì thấy rằng cấu tạo chủ yếu theo lối kết hợp đầu lối đuôi, vào năm
1939 Marrel, Sample và Raj làm thí nghiệm tách loại clo trong PVC bằng cách
đun nóng dung dịch PVC trong dioxan với bột kẽm đã khẳng định sự xác định
cấu tạo trên là đúng.
Nhóm Cycloprôpan tạo thành, chứng tỏ PVC có cấu tạo theo nối kết hợp
đầu nối đuôi.

Cl H Cl
C
H
Cl
C
H
H
Zn
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
CH
2
CH
+
ZnCl
2
CH
Cl
CH
2
CH
CH
2

CH
Cl
CH
2
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
Vào năm 1956, Natto và Carraclini kiểm tra vùng kết tinh và thấy rằng
cứ khoảng 5,1 A
0
thì chứa một cấu trúc Syndiotactic phổ NMR đã chỉ ra rằng
PVC theo quy ớc có khoảng 5,5% Syndiotactic và phần còn lại là một lợng
lớn tactic trong cấu trúc ngoài ra còn một số mạch nhánh nh:
Cấu tạo ở dạng nhánh này rất ít từ 50- 100 mắt xích cơ sở mới có một
nhánh. Năm 1940 Fuller nghiên cứu tia x và thấy rằng PVC thơng mại thờng
là những chất vô định hình mặc dù vẫn có một lợng nhỏ kết tinh [1].
II. Tính chất.
1. Tính chất vật lý.
PVC là một polyme vô định hình ở dạng bột trắng hay vàng nhạt, có trọng
lợng riêng là 1,4ữ1,45. Chỉ số khúc xạ 1,544. PVC là môtlj lôại nhựa dẻo chịu
nhiệt trong khoảng 80ữ160
2
. Trọng lợng phân tử không đồng đều, độ trùng
hợp từ 100ữ2000. Để có vật liệu bền và co giãn thì 70% các phần của polyme
phải có độ trùng hợp từ 1000 trở lên. PVC não hoá rất nhanh, dẫn đến giảm

C
H
C C
H
H
C
H
H Cl H
C
C
Cl
H H
H
hoặc
2. Tính chất hoá học:
PVC có tính ổn định hoá học tốt ở nhiệt độ thờng. Còn khi nhiệt độ tăng
thì PVC có tính chất hoạt động hoá học và trong các quá trình biến đổi hoá
học đều có các nguyên tử clo tham gia phản ứng và kéo theo cả nguyên tử
Hidro ở bên cạnh Cacbon. Phản ứng đợc chú ý nhất của PVC đó là sự clo hoá
cuối. Quá trình có thể thực hiện trong môi trờng hữu cơ nh CCl
4
tại nhiệt độ
vừa phải dới tác dụng của sự chiếu xạ tử ngoại.
Phản ứng cũng có thể thực hiện trong huyền phù dạng nớc với sự cộng hợp
của tác nhân gây trơng nh clorofom, cacbon têtracloxit xúc tác bởi tia tử ngoại.
PVC có tính hoạt động hoá học khá lớn: trong các quá trình biến đổi
hoá học đều có các nguyên tử clo tham gia phản ứng và thờng kéo theo cả
nguyên tử Hidro ở Cacbon bên cạnh.
Các loại phản ứng chính gồm:
a. Phản ứng phân huỷ: Khi đốt nóng PVC có toả ra HCl và xuất hiện

Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
- HCl
CH
2
CH
CH CH
(2)
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
CH
2

0
C dung dịch PVC
với hỗn hợp axit axetic và axetat bạc
- Thay clo bằng nhóm amin
Khi tác dụng dung dịch PVC với amôniac trong bình có áp suất và ở
nhiệt độ cao sẽ tạo thành một số nhóm amin và các liên kết amin nối các
mạch, mức độ thay thế không quá 15ữ20%
- Thế clo bởi nhân thơm
Khi cho tác dụng dung dịch PVC trong têtra hydro furan hay dicloetan
với benzen (hay Alkyl benzen) ở 0
0
C hay ở nhiệt độ thờng với xúc tác Fricilen
Orphơtơ (clorua nhôm) sẽ tạo thành một số nhóm Aryl

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
9
CH
CH
CH CH CH CH
CH CH
n CH
3
COOAg
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH

Cl
Cl
Cl
Cl
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Cl
Cl
Cl
n NH
3
+ n HCl
+ n
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH

2
O
III/ Độ ổn định nhiệt và chất ổn định
Nhiệt độ chảy mềm của PVC cao hơn một ít so với nhiệt độ phân huỷ.
Sự phân huỷ PVC khi đun nóng cũng theo phản ứng chuỗi, trung tâm bắt đầu
phân huỷ ở những phần mạch mà ở đó có liên kết C- H và C- CL yếu. Những
phần đó có thể là những nhóm cuối phân tử và nh ta biết trùng hợp theo có chế
gốc thì sự đứt mạch có thể xảy ra cho chuyển monome hoặc polyme hoặc cho
cả hai.
Còn nếu chuyển mạch cho polyme thì xuất hiện phân tử nhánh và phân
tử có cacbon bậc 3. Oxy trong không khí nhiệt phân huỷ PVC xảy ra nhanh
hơn trong N
2
. Một số kim loại nh Zn và Fe, ngay cả khi chỉ có vết (>= 10
trong lợng kim loại trên 10
6
phần trọng lợng Polyme) cũng làm xúc tiến quá
trình phân huỷ PVC và làm cho khí HCl trở thành chất xúc tác của quá trình
phân huỷ. Polyme kỹ thuật luôn chứa vết, do đó thực tế có tác dụng xúc tác
khí HCl. Chất ổn định có trong polyme cũng ảnh hởng không tốt đến ổn định.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
10
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH

Cl
+ n
AlCl
3
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
Cl
Ôxy ở nhiệt độ cao xảy ra phân huỷ PVC. Ngoài tạo ra khí HCl còn có sản
phẩm phân tử thấp nhng không thấy polyme. Trong kỹ thuật có hai chỉ số rất
quan trọng đó là nhiệt độ phân huỷ và độ ổn định nhiệt độ của PVC. Nó phụ
thuộc vào thành phần và mục đích của nhựa dẻo mà gia công PVC ở
140ữ175
0
C
Trong điều kiện này có xảy ra phân huỷ HCl, phân huỷ một phần
polyme và có khi tạo thành cầu nối giữa các đại lợng. Nếu nhiệt độ phân huỷ
của polyme trên 170
0
C và độ ổn định nhiệt trên 70 phút thì có thể có dùng chế
tạo màng và tấm, nếu độ ổn định trên 90 phút thì dùng chế tạo ống và các vật

, Na
3
PO
4
+ Chất ổn định nhiệt cơ kim (hấp thụ khí HCl). Xà phòng kim loại
(muối của axit béo) để tạo ra muối dùng kim loại Mg, Ca, Ba, Zn, Pb và cả các
axit béo: stearic, redinonic, laurinic xà phòng kim loại không độc.
+ Chất ổn định nhiệt hữu cơ: menamin, dẫn xuất ure và tioure, lợng chất
epoxy, estes.
Nhng có một nhợc điểm khi dùng chất ổn định là tạo ra muối clorua
kim loại làm ảnh hởng đến độ trong suốt của polyme, tích điện môi giảm, dẫu
sao nó cũng tan trong nớc và có thể đây là nguyên nhân gây độc.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
11
IV/ Các loại chất dẻo từ nhựa PVC
1/ Sản phẩm từ PVC hoá dẻo
Hoá dẻo PVC với mục đích có các vật liệu mẫu, co giãn ở nhiệt độ th-
ờng và đặc biệt là nhiệt độ thấp và để dễ dàng cho quá trình gia công ra sản
phẩm. Nh vậy tác dụng cuả chất hoá dẻo thêm vào là giảm nhiệt độ hoá thuỷ
tĩnh của polyme nhng đồng thời nó cũng làm giảm sức bền và tăng độ giãn dài
cuả sản phẩm.
Những chất hoá dẻo thờng dùng là những chất phôtphat chiếm 75% l-
ợng chất hoá dẻo đó là các hợp chất trung gian nh DIOP, DEHP, DOP và
estephtalat của C
7
ữC
9
, oxo alcohol
Những chất này có tác dụng tơng tự nhau đối với PVC nếu không phụ
thuộc vào lý do kinh tế. Nếu dùng thêm vào loại chất hoá dẻo là hợp chất cao

) cờng độ va chạm riêng cao (100-200 kg/cm
2
) và độ bền tĩnh học khi
kéo cũng tơng đối lớn (500- 800 kg/cm
2
) nhng tính chất này lại phụ thuộc
nhiều vào nhiệt độ và bề mặt sản phẩm cũng nh trong quá trình gia công mà
đun nóng, làm lạnh không đều, ép dính các lớp không đều sẽ dẫn đến làm
giảm tính cơ học của PVC cứng.
Tính ổn định hoá học rất cao
+ Độ hút nớc (sau 24 h) 0,1.10
-4
ữ0,3.10
-4
gam/cm
2
.
+ Độ bền với axit và kiềm.
+ Bền với tác dụng của ximăng, dầu hoả, dầu thoả mộc, rợu, glixêrin.
Chính nhờ có tính ổn định hoá học cao nên tính chất bền cơ học cho nên
có rất nhiều phơng pháp gia công (hàn, ép, dán, cán) nên có thể xem PVC
cứng là một loại vật liệu xây dựng chống ăn mòn rất tốt. [2]
V/ ứng dụng.
Do nhựa PVC có nhiều tính chất quý nh: ổn định hoá học, bền thời tiết,
bền ôxy hoá, cách điện, dễ gia công, giá thành thấp,vì vậy nó đợc sử dụng
rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Sản phẩm đợc tạo ra từ PVC rất đa dạng trên
2/3 lợng PVC đợc dùng làm các sản phẩm lâu bền nh ống dẫn nớc, khung cửa
sổ, bàn ghếcòn lại PVC đợc gia công thành những sản phẩm khác nh màng
mỏng, bao bì, giày dép giả da, dây bọc cách điện,
Trong thời gian gần đây, ngời ta đặc biệt chú ý đến loại PVC cứng và

2
do tác dụng nhiệt
nó bị phân huỷ ra các gốc hoạt động.
(C
6
H
5
COO)
2
2 C
6
H
5
COO
C
6
H
5
COO C
6
H
5
+ CO
2
+ Azodi Izobutyl nitril (AIBN) cũng bị phân huỷ thành các gốc hoạt
động.
Các gốc vừa sinh ra gọi là gốc hoạt động và đợc ký hiệu là R. Tuy nhiên
các gốc này không phải đều tham gia khơi mào quá trình trùng hợp mà một số
kết hợp với nhau tạo thành phân tử trung hoà (khoảng 20 40%)
Vd: C

5
COOC
6
H
5
Quá trình trùng hợp VC để tạo thành PVC qua 4 giai đoạn chính:
+ Giai đoạn khơi mào: gốc hoạt đông R của chất khởi đàu kích thích
VC thành gốc đầu tiên:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
14
Cl
t
0
t
0
C
CH
3
CH
3
CN
N N
C
CH
3
CH
3
C
CH
3

Cl
CH
2
Cl
+
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
R
CH
Cl
CH
2
CH
2
Cl
CH
Cl
CH
2
Cl
CH
2
R
CH

2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
+
CH
2
CH
Cl
+
C
6
H
5
C
O
O O
C
O
C
6
H
5
COO
CH
2

+
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
CH
2
CH
Cl
II/ Động học của quá trình trùng hợp.
Trong quá trình chuyển hoá từ monome thành polyme có sự tham gia
của các gốc tự do. Những gốc tự do này có thể coi nh sản phẩm trung gian
không ổn định có thời gian sống rất ngắn do đó không thể tách ra ở trạng thái
ổn định đợc. Phản ứng loại này gọi là phản ứng trùng hợp gốc.
1/ Tốc độ trùng hợp
+ Giai đoạn khơi mào
giai đoạn phân huỷ nhiệt:
K
1
: hằng số tốc độ phản ứng phân huỷ chất khởi đầu
K
2
: hằng số vận tốc khởi đầu phản ứng
* giai đoạn phát triển mạch

Tổng quát

N
2
*
(R)
*
*
CH
3
C
NC
CH
3
+
K
2
CH
2
Cl
C
NC
CH
3
*
CH
CH
2
Cl
CH
(R
1

CH
2
Cl
CH
CH
3
C
NC
CH
3
CH
2
Cl
CH
CH
2
CH
Cl
n
R
n
Cl
*
+
CH
2
CH
Cl
K
p

V
1
= K
1
[I] (1)
V
1
: tốc độ phân huỷ chất khởi đầu.
Vì mỗi phân tử khởi đầu tạo thành 2 gốc tự do đó:
]1[][2
][
11
*
ii
KIKfK
dt
Rd
V ====
(2)
V : tốc độ tạo thành
f : hệ số hiệu chỉnh
2*
*
][].[(
][
RKtRKK
dt
Rd
V
dci

=
+
(4)
ở trạng thái ổn định: Tốc độ trùng hợp của monome bằng tốc độ phát
triển mạch
V = V
p
= K
p
[M][R
*
] (5)
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
17
CH
3
C
CH
3
CH
2
Cl
CH
CH
2
n+1
Cl
CH
+
NC

Cl
CH
K
C
Cl Cl
CH
2
CH
+
CH
CH
2

CH
CH
Cl
+
CH
2
Cl
CH
2

*
Thay [R
*
] ở (4) vào *5) ta có:
1/2
1
P

t
V
(1)
V
=
: chiều dài động học của mạch
nhng V
t
= V
i
nên
P
i
V
=
V

Thay giá trị V
P
và V
i
ở (3) và (5) vào trên ta có
*
P P
* 2 *
K [M][R ] K [M]
(2)
K [R ] K [R ]
= =
+ +

K .K [I].K
=
Ta có
1/2
1
K[M]
(4)
K [I]
=
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
18
Từ công thức trên ta thấy rằng chiều dài động học của mạch tỷ lệ thuận
với nồng độ monome và tỷ lệ nghịch với căn số bậc hai của nồng độ chất
khởi đầu.
Nếu nhân với K
P
.[M] vào (3)
2
P P
1/2 1/2
1/2
1 1
t P t
1/2 1/2
t t
K [M] K [M]
K K
K K K [M].[I]
K K
= =

n
R
Nếu đứt mạch theo phân ly
1/2
1
K[M]
p
k [I]
=
hay theo công thức (5)
Độ trùng hợp trung bình khi đứt mạch theo phân ly
2 2
P
t
K [M]
p
K V
=
Độ trùng hợp trung bình khi đứt mạch theo kết hợp
2 2
P
t
K [M]
p 2
K V
=
Nh vậy độ trùng hợp trung bình tỷ lệ nghịch với vận tốc trùng hợp. Do đó tăng
vận tốc trùng hợp với bất cứ phơng pháp nào đều làm giảm độ trùng hợp [2]
III/ Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình trùng hợp
1/ Vai trò của oxi và tạp chất trong trùng hợp gốc oxi không khí hấp thụ

Kt
K1
]
1/2
[I]
1/2
[M] = K [I]
1/2
[M]
3/ ảnh hởng nồng độ và bản chất của chất khởi đầu.
Ta thấy rằng tốc độ phản ứng tỷ lệ thuận với căn bậc hai của nồng độ
chất khởi đầu. Các chất khởi đầu khác nhau có tác dụng khác nhau với một
monome khác nhau.
Khi tăng nồng độ của chất khởi đầu thì làm tăng tốc độ phản ứng nhng
làm giảm trọng lợng phân tử trung bình. [2]
4/ ảnh hởng của nồng độ monome
Khi tiến hành trùng hợp trong dung môi hay trong môi trờng pha loãng
tốc độ trùng hợp và trọng lợng phân tử tăng theo nồng độ của monome. Nếu
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
20
CH
2 CH
O
O
2
+
CH
2 CH
Cl
O

năng khuếch tán ở gốc cao phân tử nhiều hơn ở phân tử monome linh động.
Do đó phản ứng đứt mạch giữa hai gốc tự do cao phân tử không những không
tăng mà còn giảm theo áp suất. Điều đó giải thích tại sao trọng lợng phân tử
tăng ở áp suất cao. [2]
Chơng IV: Công nghệ sản xuất PVC
I/ Nguyên liệu
Vinyl clorua gọi tắt là VC, có công thức phân tử C
2
H
3
Cl, công thức cấu tạo:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
21
CH
2
CH
Cl
1/ Tính chất lý học
ở nhiệt độ và áp suất thờng là chất khí có mùi ete.
+ Nhiệt độ đóng rắn -159,7
0
C
+ Nhiệt độ ngng tụ -13,9
0
C
+ Nhiệt độ tới hạn 142
0
C
+ Nhiệt độ bốc cháy 415kcal/kg
+ Nhiệt độ nhiệt độ nóng chảy 18,4kcal/kg

khí là 0,5% thì con ngời có thể làm việc trong một vài giờ mà không có tác
động sinh lý nào đáng kể cả. [2]
2/ Tính chất hoá học
VC có công thức hoá học: C
2
H
3
Cl
Công thức cấu tạo:
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC
22
Do đó chứa liên kết đôi và nguyên tử clo linh động nên các phản ứng hoá học
của VC là phản ứng của nguyên tử clo linh động. VC không tan trong nớc,
tan trong các dung môi hữu cơ nh axeton, rợu etylic, cacbon hydro thơm,
cacbon hydro mạch thẳng.
Trong phân tử VC có liên kết nối đôi và một nguyên tử clo linh động,
do đó phản ứng hoá học chủ yếu là phản ứng kết hợp hoặc phản ứng của
nguyên tử clo trong phân tử VC.
- Phản ứng nối đôi
+ Phản ứng cộng hợp: tác dụng với halogen cho ta 1,2 diclo etan ở điều kiện
môi trờng khô ở 140ữ150
0
C hoặc ở 80
0
C và có chiếu sáng xúc tác SbCl
3
.
Khi có xúc tác AlCl
3
, FeCl

CH
2
CH
Cl
+
RONa
CH
2
CH
NaCl
+
+
NaCl
OR
Cl
CH
2
CH
+
Mg
CH
2
CH
MgCl
HCl
CH
2
CH
Cl
+

Cl
CH
2
CH
Cl
n
+ VC trong điều kiện không có không khí ở 450
0
C có thể bị phân huỷ
tạo thành axetylen và HCl do phản ứng polyme hoá axetylen có thể phản ứng
tiếp tục tạo ra một lợng nhỏ 2- clo- 1,3- butadien.
Còn trong điều kiện có không khí VC bị oxi hoá hoàn toàn.
- Bảo quản: Trớc đây VC đợc bảo quản và vận chuyển với sự có mặt của
một lợng nhỏ phenol để ức chế phản ứng polyme hoá. Ngày nay VC đợc sản
xuất với độ tinh khiết đủ cao và không cần chất ức chế trong bảo quản đồng
thời do đợc làm sạch nớc VC không gây ăn mòn có thể đợc bảo quản trong các
thùng thép cacbon thờng.
II. Các phơng pháp sản xuất Vilyl clorua
Những năm 1830, VC đợc sản xuất dựa trên phản ứng đêhyđrô hoá 1,2-
điclo etan. Trong những năm gần đây VC đợc sản xuất theo các phơng pháp
sau.
+ Nhiệt phân 1,2 điclo etan
+ Sản xuất từ etylen
+ Phơng pháp liên hợp
1/ Sản xuất VC đi từ điclo etan
Công nghệ của quá trình sản xuất VC có thể sử dụng hai phơng pháp:
+ Kiềm hoá hydro hoá trong pha loảng
+ Nhiệt phân trong pha hơi
Phản ứng chính:
Cl - CH

+
+
H
2
O
Cl
Phản ứng tiến hành trong môi trờng đồng thế, áp suất nhiệt độ phản
ứng 60- 70
0
C, thời gian 4-5 giờ, áp suất trong thiết bị 0,2ữ0,4 at. Không nên
cho d kiềm vì
Khi có d nớc diclo etan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng kiềm tạo thành
etylen glycol:
Sản phẩm tạo thành gồm có VC, cliclo etan, rợu, nớ ta tiến hành ngng tụ
để tách riêng. Hiệu suất VC tính theo diclo etan là 75ữ85 %.
b/ Quá trình trong pha khí
Thổi diclo etan hoạt tính 50 mm, cao 6m. Khí sản phẩm gồm có
37,5%VC, 40,8% HCl, 20,5% diclo etan không phản ứng hết và 1,2% sản
phẩm phụ. Hỗn hợp sản phầm đem làm lạnh đến O
0
C trong thiết bị ống trùm
diclo etan ngng tụ. Dùng nớc rả diclo etan để tách HCl và dùng nớc clo rửa để
tách sản phẩm phụ. Sau đó dùng kiềm trung hoà và dùng H
2
So
4
để sấy. Làm
lạnh khi đến 15
0
C và tiến hành tinh luyện.

+
+
H
2
O
2
2 2
Cl
CH
2
CH
2
Cl
+
H
2
O
CH
2
CH
2
+2
2HCl
OHOH
Cl
2
*
Cl
2
2

2