Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 1 Tiểu luận

Quy trình sản xuất PVC trong nhà
máy nhựa Phú Mỹ

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 2

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


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
.
k
1
28
2.6. Những nhân tố ảnh hưởng tới phản ứng trùng hợp PVC 28

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


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,
o
C -13,37
Nhiệt độ nóng chảy
o
C -78
Tỷ trọng tại -20
o
C, g/ml 0.98343
Độ nhớt tại -20
o
C, cP 0.274
Sức căng bề mặt tại -10
o
C, dyne/cm 20,88
Áp suất hơi tại 25
o
C, mm 3000
Nhiệt dung riêng của lỏng, cal/g/
o
C 0.38
Nhiệt dung riêng của hơi, cal/g/mol/
o
C 10,8-12,83
Ẩn nhiệt hóa hơi tại 25

2

Một số nước dùng phương pháp hai giai đoạn như sau:

CH
2
CH
2
Cl
Cl
CH
2
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 :
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
-> CH
2
Cl – CH
2
Cl
CH
2

Clo hóa Etylen
2 2 2
xt
CH CH Cl CHCl CHCl
   
Etylen điclorua (EDC) được làm sạch rồi cho phân hủy nhiệt
2
xt
CHCl CHCl CH CHCl HCl
   
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du 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 2
2 0.5
CH CH HCl O CH Cl CH Cl H O
     
Phương trình tổng quát quy trình oxy clo hóa cân bằng như sau:
2CH
2
=CH
2
+ Cl
2
+0,5O
2
-> 2CH

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 – Lc Hóa Du 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

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 – Lc Hóa Du K52 Page 13 Mô hình

1.2.4.2. Tính chất

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 – Lc Hóa Du 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.

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 – Lc Hóa Du 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

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

 ~ 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 – Lc Hóa Du 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

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 – Lc Hóa Du 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

à thu
ộc tính của PVCĐộ 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


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.

Trích đoạn Quá trình định lượng Ca tE

---