LỜI CẢM ƠN
Trong những năm được học tại trường Đại học Mỏ - Địa chất em đã nhận
được sự dạy dỗ chỉ bảo ân cần từ các thầy cô giáo những kiến thức mà các thầy,
cô đã truyền đạt cho chúng em vô cùng bổ ích và quý báu phục vụ cho bản thân
em góp phần vì ngày mai lập nghiệp.
Em vô cùng cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Lọc – Hoá dầu,
khoa Dầu khí những người đã dạy dỗ tận tình, chỉ bảo chúng em những kiến
thức vô cùng bổ ích về chuyên ngành chúng em theo học.
Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến thầy giáo TS. Phạm Xuân Núi đã
hướng dẫn tận tình và chỉ bảo em về dây chuyền hoạt động của nhà máy Nhựa
Phú Mỹ và sự lựa chọn đề tài tốt nghiệp. Em xin ghi nhận những kiến thức bổ
ích và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp Lọc – Hoá
dầu K
50
đã giúp đỡ và đóng góp cho tôi những kiến thức bổ ích.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 08 năm 2010
Sinh viên
Lê Anh Chiến
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang
1 Bảng 1.1 Một số tạp chất VCM điển hình 2
2 Bảng 1.2 Một số tiêu chuẩn nước loại khoáng 4
3 Bảng 1.3 Mốt số tính chất vật lý và hoá học của Cat. C 5
4 Bảng 1.4 Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35% 6
5 Bảng 1.5 Một số tính chất của Cat. E 7
6 Bảng 1.6 Một số tính chất của Cat. B 8
7 Bảng 1.7 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. A 9
8 Bảng 1.8 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. B 9
9 Bảng 2.1 Sản lượng PVC trên thế giới 13
10 Bảng 2.2 Công suất nhựa PVC của Châu Á - Thái Bình

đó nhựa tổng hợp là sản phẩm có giá trị lớn. Trong số các loại nhựa tổng hợp, thì
nhựa PVC đã và đang thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống xã hội hiện
nay.
PVC là một trong những sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trên Thế giới
nó góp phần đáng kể vào sự đa dạng của vật dụng hằng ngày và cuộc sống hiện đại,
mà tất cả chúng ta đang có. Từ lâu PVC đã được ứng dụng để sản xuất các sản
phẩm kỹ thuật, các chi tiết phụ tùng chất lượng cao. Hiện nay PVC đã được đưa
vào các ngành công nghiệp nặng - nhẹ như công nghiệp ô tô, công nghiệp xe máy,
công nghiệp điện tử và công nghiệp xây dựng,...
Ở Việt Nam, nhựa PVC cũng đã và đang thâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác
nhau mà công nghệ sản xuất PVC này hầu như chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn.
Thực tế cho thấy sự hiện diện của công ty TNHH Nhựa và Hoá chất Phú Mỹ
(PMPC) và công ty Nhựa và hoá chất TPCVina (TPC VINA) đang vận hành tại
Việt Nam.
Dự báo Việt Nam vào năm 2011 tổng sản lượng nhựa sản xuất khoảng
3,95triệu tấn/năm với chỉ số tiêu thụ nhựa là 40kg/người [4].
Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài đã bước đầu: “Tìm hiểu công nghệ
cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy
nhựa Phú Mỹ”.
1
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VỀ MONOME VINYLCLORUA (VCM)
1.1. MONOME VINYLCLORUA
MONOME VINYLCLORUA hay Vinylclorua là chất khí rễ cháy nổ, do đó
nó thường được chứa trong thiết bị thép Cacbon hoặc thép không gỉ. Thường để nơi
thoáng mát cách xa nguồn lửa, nguồn có nhiệt cao VC là nguyên liệu chính để sản
xuất PVC .
Có hai loại VCM dùng để nạp liệu đó là
1: VCM sạch - được cung cấp từ tàu
2: VCM tái sinh - được thu hồi từ quá trình sản xuất (PVC)

polyme hóa và làm thay đổi khối lượng
phân tử.
1.2. Các tạp chất khí trong Monome Vinylclorua
2
Với lượng O
2
trong lò phản ứng cao có thể làm chậm quá trình Polyme (sự
ức chế) Oxi có thể phản ứng với VCM tạo Polyperoxit gây cháy nổ. Nói chung
thông thường trong VCM sạch thì người ta không nên cho oxi nhưng có thể được
sử dụng trong quá trình vận chuyển.
Với hàm lượng Nitơ trong VCM thay đổi có thể ảnh hưởng đến khả năng bay
hơi của bình ngưng.
1.3. Nước loại khoáng
Nước trong quá trình sản xuất có rất nhiều tác dụng nước được sử dụng làm
môi trường phân tán VC. Cùng với cánh khuấy nước có vai trò phân tán khối VC
thành giọt nhỏ (droplet) tạo thành các huyền phù tạo thuận lợi cho quá trình phản ứng
trùng hợp xảy ra.
Nước cũng là môi trường trao đổi nhiệt, phân tán nhiệt giai đoạn đầu của
quá trình trùng hợp. Nước có tác dụng nâng hỗn hợp chất phản ứng lên tới nhiệt độ
phản ứng toả nhiệt. Phản ứng trùng hợp PVC là phản ứng toả nhiệt do đó nước có
tác dụng lấy nhiệt của phản ứng nhằm tạo ra hiệu suất của phản ứng cao hơn và bảo
vệ thiết bị. Ngoài ra nước còn có tác dụng làm kín trục của cánh khuấy, trục của
bơm và làm mát bơm.
Nước dùng trong quá trình sản xuất là nước đã loại khoáng (deminerralised
water) yêu cầu đối với nước tách khoáng là rất khắt khe.
Hằng số dẫn nhiệt thấp là điều cần thiết, với hằng số dẫn nhiệt nhỏ hơn 10
micro siemens là cần thiết đối với sản phẩm được sử dụng sản xuất các chất bọc
cách điện.
Độ pH không được quá thấp (axit) và quá cao (bazơ) thường độ pH dao động
trong khoảng 5 ÷ 9, ngoài giới hạn này có thể gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp chất

Chất khơi mào chính là chất khơi mào được sử dụng thường xuyên trong
quá trình sản xuất. Nó được hình thành từ 3 loại xúc tác: xúc tác C (Cat. C), xúc tác
D (Cat. D) và xúc tác E (Cat. E). Từ 3 loại xúc tác này chất khơi mào được hình
thành ngay trong thiết bị phản ứng. Việc lựa chọn cách tạo thành chất khơi mào
ngay trong quá trình phản ứng làm giảm chi phí vì không tốn thiết bị tồn chứa,
không phải lo vấn đề phân hủy chất khơi mào trong thời gian cất giữ.
Cat. C có tên hoá học là etyl clorofomat có công thức hoá học là: C
2
H
5
OCOCl.
Là chất lỏng nguyên chất nồng độ 99,9%. Cat. C là chất có khả năng cháy nổ cao, rất
dễ phản ứng với nước để sinh ra HCl và CO
2
, do đó nó có khả năng ăn mòn.
Cat.C là một chất có tính độc, có thể nó là độc nhất trong các hoá chất sử dụng
trong nhà máy. Nó cực độc khi hít phải, hít vào với nồng độ cao có thể gây tử vong,
tiếp xúc với Cat. C ở nồng độ thấp trong thời gian dài có thể gây các bệnh mãn tính
về mắt và đường hô hấp.
Để đảm bảo an toàn, Cat. C cần được cất giữ trong thùng kín, đặt ở nơi thoáng
mát khô ráo, bảo quản tránh xa nguồn gây nổ.
Một số tính chất vật lý và hoá học của Cat. C được đưa ra ở bảng 1.4.
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý và hoá học của Cat.C
STT Các tính chất Giá trị
4
1 Dạng tồn tại Lỏng
2 Màu sắc Không màu tới hơi vàng
3 Mùi vị Mùi hăng cay, chảy nước mắt khi hít phải
4 Nhiệt độ đóng rắn - 80,6
o

2
O
2
có nồng độ là 35%.
H
2
O
2
có tính độc là do tính ăn mòn của nó. H
2
O
2
là chất không cháy, nhưng
có thể phản ứng với các chất khác để tạo nên hỏa hoạn. Khi tiếp xúc thường xuyên
với H
2
O
2
có thể gây bệnh mãn tính về đường hô hấp.
Để đảm bảo an toàn H
2
O
2
được bảo quản trong nơi khô ráo, thoáng mát tránh
xa các hợp chất có khả năng cháy nổ, phải giữ trong bình kín ban đầu để tránh sự
phân huỷ.
Bảng 1.4. Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35%
STT Các tính chất chất Giá trị
1 Dạng tồn tại Lỏng
2 Màu sắc Không màu

1 Dạng sử dụng Lỏng
2 Mùi vị Không mùi
3 Màu sắc Không màu
6
4 Nhiệt độ sôi (45%) 115
o
C
5 Tỷ trọng (30
o
C) 1,338 - 1,348 g/ml
1.4.2. Chất khơi mào cấp 2
Thường chất khơi mào cấp 2 được sử dụng là Cat. B tồn tại ở dạng huyền phù.
Cat. B được sử dụng cho những sản phẩm có nhiệt độ phản ứng cao, cụ thể là
sử dụng cho sản phẩm K57. Khi nhiệt độ phản ứng cao, nhiệt có ảnh hưởng đến
chất khơi mào chính, chất khơi mào chính bị phân hủy nhiệt nhanh, do đó đến giai
đoạn sau của quá trình phản ứng không còn đủ gốc tự do cho phản ứng tiếp tục diễn
ra. Cat. B được cho vào với mục đích cung cấp gốc tự do cho giai đoạn sau của quá
trình phản ứng vỡ Cat. B bị phân hủy nhiệt chậm hơn Cat. B có nhiệt độ phân huỷ
nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi của nước (T phân huỷ < 35
0
C ).
Đối với sức khoẻ con người Cat B có thể gây ra 1 số bệnh làm suy nhược cơ thể.
Khi tiếp xúc với Cat. B cần phải dùng gang tay và kính bảo hộ lao động do đó
Cat. B phải được cất giữ 5 – 27
o
C cần giữ kín nắp bình và tránh xả nguồn nhiệt và
nguồn gây nổ thời gian cất giữ của Cat. B là 12 tháng

7
Bảng 1.6. Một số tính chất của Cat. B

Bảng 1.7. Một số tính chất vật lý và hoá học của Gran. A
STT Các tính chất Giá trị
1 Dạng sử dụng Hạt hoặc bột
2 Nhiệt độ sôi Không xác định
3 Màu sắc Trắng
4 Nhiệt độ tan chảy 150 - 30
o
C
5 Nhiệt độ chớp cháy < 70
o
C
6 Nhiệt độ nổ 440
o
C
7 Nhiệt dung riêng 0,4 cal/g.
o
C
8 Tỷ khối 0,3 - 0,7
9 Khối lượng riêng tương đối 1,19 - 1,31
10 Nhiệt cháy 5,99 kcal/g
1.5.2. Gran. B
Gran. B cũng là một poly vinyl alcol. Tên thương mại của Gran. B là Invol SA
4/B. Gran. B có chứa hợp phần metanol ≤ 7% nên độc khi tiếp xúc. Độ thủy phân
của Gran. B là khoảng 57%.
Gran. B là tác nhân tạo hạt thứ hai 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 cả
chất phụ gia được thiết lập tiếp theo (chất ổn định, chất dẻo, chất độn,....)
Gran. B là một chất thấp phân tử được thuỷ phân từ Polyaxetat
Bảng 1.8. Một số tính chất vật lý và hóa học của Gran.B
STT Các tính chất Gía trị

O
2
+ 2H
2
O
Tiếp đó khi Cat.C được cho vào thì chất khơi mào được hình thành
Na
2
O
2
+ C
2
H
5
OCOCl = C
2
H
5
OCO-OONa +NaCl
C
2
H
5
OCO-OONa + C
2
H
5
OCOCl = C
2
H

Bình thường chất khơi mào có hiệu suất > 90% phản ứng xảy ra hơn 5phút .
Một khi được hình thành chất khơi mào có thể phản ứng với nước (OH
-
) ở
nhiệt độ ( > 18
0
C ) và PH cao làm cho chất khơi mào phân huỷ nhanh hơn.
10
Chất khơi mào hoà tan rất tốt trong VCM một khi được đưa vào VCM chất
khơi mào được bảo vệ khỏi sự thuỷ phân.
Ngoài ra còn có một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của chất khơi mào như
CO
2
. CO
2
được sinh ra do quá trình phản ứng của Cat.C với nước. CO
2
phản ứng
với NaOH làm giảm hiệu suất của chất khơi mào. Do đó phải hạn chế lượng CO
2
sinh ra
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ POLYVINYLCLORUA (PVC)
2.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PVC
2.1.1. PVC trên thế giới [7]
11
PVC là một trong những sản phẩm nhựa đã có lịch sử phát triển hơn 170
năm nay. Nó được phát triển ở nhiều nước khác nhau trên thế giới.
PVC được biết đến qua các sản phẩm gia dụng quen thuộc. Như hệ thống
ống nước trong gia đình bạn, các túi đựng, các bao bì, chúng có mặt ở mọi nơi, hay

đoạn 2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đó vươn lên vị trí
dẫn đầu thế giới.
Bảng 2.1. Sản lượng PVC trên thế giới
Đơn vị: 1000 tấn
STT Khu vực 1991 2001 2006 2011
1 Tây Âu 6030 5500 5800 6100
2 Trung Âu 2440 500 700 1000
3 CIS 300 800 1700
4 NAFTA 6090 6500 7300 7800
5 Nam Mỹ 940 1100 1500 1600
6 Châu Phi-
Trung Đông
830 1400 2100 2700
7 Châu Á-
Châu Đại
Dương
5860 10600 14600 19800
Tổng 22190 25900 32800 40700
13
Bảng 2.2. Công suất nhựa PVC của Châu Á – Thái Bình Dương (2000 - 2007)
Đơn vị tính: 1000 tấn
Nước 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1 Nhật Bản 2685 2613 2540 2523 2448 2448 2448 2448
2 Hàn Quốc 1180 1180 1240 1240 1240 1240 1240 1240
3 Đài Loan 1535 1566 1679 1679 1698 1717 1717 1717
4
Trung
Quốc
2665 2892 3265 4623 6000 8000 10000 11200
5 Thái Lan 760 795 795 795 795 795 795 795

phá và hơn mười năm trở lại đây đó dành lại được thị trường trong nước. Không
những thế, hàng nhựa Việt Nam đang từng bước vươn ra thị trường quốc tế và khu
vực... Tuy nhiên với việc hầu như tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhập thì khả
năng cạnh tranh của sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn
toàn cầu hóa hiện nay.
Năm 1981 là năm mở đầu cho sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt
Nam với việc khai thác mỏ khí ở huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình và sự ra đời của
Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Việt Xô. Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí quốc
gia Việt Nam, đến hết tháng 12 năm 2006, trên 235 triệu tấn dầu quy đổi đó được
khai thác, trong đó dầu thô đạt trên 205 triệu tấn và cung cấp 30 tỉ m
3
khí cho sản
xuất điện và các nhu cầu dân sinh khác. Hiện nay, tổng lượng dầu khí khai thác
15
hàng năm đạt trung bình khoảng 20 triệu tấn quy đổi. Dầu khí đó có nhưng việc
sử dụng tài nguyên quý báu này như hiện nay thì chưa thực sự hiệu quả.
Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan),
công nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC.
Sơ đồ hình 2.1 cho ta khái quát các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC
từ dầu mỏ và sự phát triển của ngành hoá dầu Việt Nam [4].
Hình 2.1. Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam
Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện
của liên doanh TPC Vina (tiền nhân là Mitsui Vina). Đây là liên doanh giữa Công ty
cổ phần Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC), Tổng công ty Hóa chất Việt Nam
(Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast). Nhờ liên doanh này lượng PVC
nhập khẩu giảm từ 74000 tấn năm 1997 xuống còn 61000 tấn vào năm 1999 và chỉ
còn trên dưới 50000 tấn vào những năm sau này. Công suất của TPC Vina là 100000
tấn/năm. Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (liên doanh giữa Petronas
Malaysia với PetroVietnam và Tramatsuco) có công suất 100000 tấn/năm cũng bắt
đầu tham gia vào thị trường. Bảng 2.3 là lượng tiêu thụ nhựa nói chung và PVC nói

2003 1450 18,70 119,7 47,2 166,9 2,06
2004 1550 20,10 127,7 51,2 178,9 2,18
2005 1650 21,00 145,2 64,3 209,5 2,52
2006 1967 22,00 176,2 69,8 246,0 2,90
2007 2297 26,80 195,0 65,0 260,0 3,04
2008 2710 31,50 215,0 66,0 281,0 3,25
2009 3200 36,40 250,0 54,0 304,0 3,48
2010 3850 42,00 290,0 40,0 330,0 3,74
2011 - - 290,0 64,4 356,4 4,00

Bảng 2.4. Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người (kg/đầu người)
Nước và khu vực 2001 2006 2011
Thế giới 4,0 5.0 6,0
CIS 1,0 3,0 5,0
17
Trung Âu 4,0 6,0 8,0
Tây Âu 14,0 14,0 14,0
Nhật - 11,0 -
Trung Quốc - 4,0 -
Thái lan - 7,0 -
Malaysia - 6,0 -
Việt Nam 1,67 2,9 4,0
Khả năng cung - cầu nhựa PVC ở Việt Nam được thể hiện trong biểu đồ hình 2.2.
Hình 2.2. Khả năng cung – cầu PVC của Việt Nam
Như vậy, cho đến năm 2010 - 2011 và cả các năm sau đó, Việt Nam vẫn còn
phải nhập khẩu PVC nếu như ngay từ bây giờ không có nhà máy PVC nào được
xây dựng thêm.
2.2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT PVC [1]
2.2.1. Sơ lược về vinylclorua (VC), CH
2

• Nước, tối đa: 100 ppm, wt
• Axit HCl, tối đa 2 ppm, wt
• Sắt (Fe), tối đa: 0,5 ppm, wt
• Chất không bay hơi, tối đa: 100 ppm, wt
2.2.3. Tổng hợp VC
Trong công nghiệp, VC được sản xuất theo các quá trình chính sau:
2.2.3.1. Sản xuất VC từ axetylen và HCl
Quá trình sản xuất dựa trên phương trình phản ứng sau:
CH ≡CH + HCl → CH
2
= CHCl (2.1)
Trong công nghiệp phản ứng tiến hành trong pha khí. HCl thu được bằng cách
điện phân dung dịch muối ăn. Axetylen được sản xuất từ cacbua chế tạo từ than đá.
19
Hình 2.3. Quy trình sản xuất VC từ axetylen và HCl
Quy trình này được sử dụng từ những năm 1930. Ngày nay với sự phát triển
của công nghiệp dầu mỏ, hầu hết các nước đó chuyển sang sử dụng etylen làm
nguyên liệu chủ yếu để sản xuất VC. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với việc
khủng hoảng năng lượng cộng với sự gia tăng gía cả của sản phẩm dầu mỏ nên để
tận dụng những thuận lợi tại chỗ (như trữ lượng than đá dồi dào tại vùng Tây Bắc
và khu vực Nội Mông có thể giúp phát triển đồng thời nhiệt điện - yếu tố chính
quyết định giá thành của axetylen), Trung Quốc đó quay trở lại phương pháp này.
2.2.3.2. Quá trình sản xuất VC từ etylen và clo
Quá trình sản xuất xảy ra theo 2 bước: trước tiên là clo hóa etylen để tạo ra
1,2-ethylen-diclorua (EDC), tiếp theo là nhiệt phân EDC thành VC và axit
clohydric (HCl):
CH
2
= CH
2

Axetylen
HCl
VC
Tổng hợp
VC
bên trong. Ngoài ra còn có thể dùng khí trơ để làm giảm khả năng gây nổ. Tuy
nhiên, phản ứng trong pha lỏng thường được áp dụng rộng rãi hơn.
2.2.3.3. Quá trình liên hợp giữa etylen, axetylen và clo
Quá trình sản xuất ở mục 2.2.3.2 chỉ một nửa phân tử clo tham gia vào phản
ứng để tạo thành VC, nửa còn lại tạo thành HCl. Lượng HCl này đôi khi không có
nơi tiêu thụ, đòi hỏi phải xử lý rất tốn kém. Có nhiều hướng khắc phục vấn đề này.
Một trong những hướng đó là sử dụng kết hợp cả axetylen và etylen. Khi ấy, HCl
để hydroclo hóa axetylen, phản ứng xảy ra như sau:
CH ≡CH + CH
2
= CH
2
+ Cl
2
→ 2 CH
2
= CHCl (2.4)
Sơ đồ khối của quá trình:
Hình 2.4. Quy trình tổng hợp MVC từ axetylen và ehylen
2.2.3.4. Quá trình oxiclo hóa etylen
Ngày nay quá trình này được sử dụng rộng rãi do nguồn nguyên liệu dễ kiếm
và không tạo ra sản phản phụ. Năng lượng dùng để nhiệt phân EDC cũng không
lớn lắm.
Phương trình phản ứng của quá trình có thể xảy ra như sau:
CH

Tinh chế EDC
Nhiệt phân
EDC
Hydro clo hóa
CH=CH
CH
2
=CH
2
VC
Sơ đồ của quá trình được thể hiện trong hình 2.5:
Hình 2.5. Quy trình oxi-clo hóa etylen
2.3. TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA PVC
2.3.1 Tính chất của PVC [6]
Trong quá trình tổng hợp, người ta dễ dàng thay đổi các thông số kỹ thuật để
tạo ra các 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 bố trong polyme
• Kích cỡ 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.
22