ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC MỤC LỤC PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU………………………………………… …………… 1 I. Lịch sử hình thành……………………………………………………………….1 II. Quá trình phát triển của nhựa PVC và các dự án phát triển tại Việt Nam……2 1. Quá trình phát triển của nhựa PVC………………………………………2 • Trên thế giới…………………………………………………… ………….3 • Tại Việt Nam……………………………………………………………….3 2. Các dự án phát triển tại Việt Nam……………………………………….4 PHẦN HAI: LÝ THUYẾT CHUNG……………………………… ……. …… 5 CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG PVC……… …………………………………………………………… …… 5 I. Đặc điểm cấu tạo………………………………… ……… ……………… 5 II.Tính chất của PVC….……………… ……………… ……………………… 6 1.Tính chất vật lý…………………………….……………………… 7 2.Tính chất hoá lí……….………………………………………… ……12 3. Ứng dụng…………………………………………… ………….…… 14 III/ Quá trình công nghệ sản xuất PVC……………………… ……………… 18 SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 1 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC 1.Nguyên liệu…………………… ……………………………………….18 a.Vinyl clorua………………………………………………… ……18 b.Chất khởi đầu…………………………………………………… 21 c.Nướcmềm ……………………………………………………… 22 d.Dung dịch đệm……………………………………….……………22 e.Chất ổn định……………………………… ……………… …….23 f.Chất ổn định huyền phù………………………….…………… 23 h.Chất dập tắt phản ứng………………………….………………….24 i.Chất chống đông……………… ……………………………… 24 2.Cơ sở hóa học của quá trình trùng hợp PVC……………….………………25 3.Các phương pháp sản xuất PVC.……………………………………………….28 a.Trùng hợp khối………………………………………………… 29 b.Trùng hợp dung dịch…………………………… ………… … 29 c.Trùng hợp nhũ tương…………………….……………….…….30 d.Trùng hợp huyền phù………………………………………… 31 CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ………………………………………………………………… 33 3.1. Thuyết minh dây chuyền………… …………………………………… 33 3.2. Sơ đồ khối…………………… ………………………………… …… 35 3.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình…………………………………… 36 SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 2 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC TÀI LIỆU THAM KHẢO • Tổng hợp PVC • Kỹ thuật sản suất chất dẻo_ Phan Thế Anh • Hóa cao phân tử_Đoàn Thị Thu Loan • PVC Handbook_Chalrles E.Wilkes, Charles A. Daniels, James W. Summers • Trang Web PVC.ORG • Technical progresses for PVC production SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 3 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA HOÁ ***** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 Họ và tên sinh viên : Ung Văn Hoàng Lớp : 10H4 1. Tên đề tài : Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất PVC huyền phù 2. Các số liệu ban đầu: - Năng suất: 40 000 tấn/năm - Hiệu suất phản ứng: 86% - Độ ẩm sản phẩm : 0,3% - Các tổn thất : + Giai đoạn tổng hợp: 0.3% + Xử lý tách VCM : 0.2% + Ly tâm: 0.4% + Sấy: 0.3% + Sàng, đóng gói: 0.4% + Chuẩn bị nguyên liệu: VCM (0.2%); nguyên liệu khác (0.1%) 3. Nội dung đồ án: Phần 1: Lý thuyết tổng quan • Nguyên liệu • Lý thuyết tổng hợp • Tính chất của sản phẩm • Ứng dụng • Dây chuyền và thuyết minh dây chuyền công nghệ Phần 2: Tính toán kỹ thuật • Tính cân bằng vật chất 4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 12/02/2014 5. Ngày hoàn thành đồ án : 25/05/2014 Giáo viên hướng dẫn TS. Lê Minh Đức SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 4 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC PHẦN I: LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp chất dẻo là một trong những ngành công nghiệp còn rất trẻ. Đặc biệt trong những năm gần đây, khi các nguồn nguyên liệu truyền thống như: sắt, thép, gỗ bắt đầu sắp cạn kiệt, thì các ngành công nghiệp chất dẻo trên thế giới phát triển mạnh mẽ. Sản phẩm của ngành công nghiệp chất dẻo dần dần thay thế các sản sản phẩm truyền thống. Ở các nước phát triển, ngành công nghiệp chất dẻo phát triển rất mạnh, sản phẩm đa dạng. So với các vật liệu khác như gỗ, sắt… thì vật liệu nhựa có nhiều ưu điểm như nhẹ hơn nhưng có độ bền cơ học tốt, sản phẩm đa dạng, màu sắc đẹp, giá cả phù hợp… Do vậy, vật liệu nhựa đã được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội như sản xuất hàng gia dụng (bàn, ghế, vỏ chai, ống nước…), sản xuất vỏ bọc dây điện, keo dán, sơn, dùng làm vật liệu composite, kể cả trong lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, hàng không và đại dương. Trong đó, PVC là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay. I/ Lịch sử hình thành và quá trình phát triễn của nhựa PVC 1/ Quá trình hình thành PVC Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triễn hơn 100 năm qua. Năm 1835 lần đầu tiên Henault đã tổng hợp được vinyclorua, nguyên liệu chính để tạo nên PVC. Polyvinylclorua được quan sát thấy đầu tiên 1872 bởi Baumann khi phơi ống nghiệm chứa vinylclorua dưới ánh sáng mặt trời, sản phẩm tạo ra có dạng bột màu trắng và bản chất hoá học của nó chưa được xác định. Các nghiên cứu về sự tạo thành PVC đầy đủ hơn đã được công bố vào năm 1912 do Lwan Ostromislensky (Nga) và Fritz Klattle (Đức) nghiên cứu độc lập. Tuy nhiên SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 5 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC polymer mới này vẫn không được ứng dụng và không được quan tâm chú ý nhiều bởi tính kém ổn định, cứng và khó gia công. Cuối thế kỷ 19, các sản phẩm như axetylen và clo đang trong tình trạng khủng hoảng thừa, việc có thể sản xuất được PVC từ các nguyên này là một giải pháp hữu hiệu. Năm 1926, khi tiến sĩ Waldo Semon vô tình phát hiện ra chất hoá dẻo của PVC, đây mới là một bước đột phá đầu tiên để khắc phục nhược điểm khi gia công cho PVC, sau đó là các nghiên cứu về chất ổn định cho PVC. Đến năm 1933, nhiều dạng PVC đã được tổng hợp ở Mỹ và Đức nhưng phải đến năm 1937 PVC mới được sản xuất trên quy mô công nghiệp hoàn chỉnh tại Đức và sau đó là ở Mỹ. Vào những năm tiếp theo, PVC được nghiên cứu chủ yếu không phải cấu trúc phân tử mà là cấu trúc ngoại vi phân tử, được tạo ra trong quá trình trùng hợp như: kích thước hạt, độ xốp, v.v… do các yếu tố này ảnh hưởng đến các đặc tính gia công, chế tạo của polyme. Quá trình nghiên cứu các ảnh hưởng này đã mở rộng lĩnh vực sử dụng của PVC. 2. Quá trình phát triễn của nhựa PVC a.Trên thế giới Theo dự báo của các chuyên gia Marketing về lĩnh vực công nghiệp hoá chất, thị trường dựa trên thế giới ngày càng tăng. Nhu cầu nhựa PVC của các khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đặc biệt là Trung Quốc, Ấn Độ sẽ là yếu tố chủ yếu làm tăng nhu cầu thị trường nhựa PVC. Mức tăng nhu cầu PVC của các nước tư bản gấp khoảng 2 lần mức tăng tổng sản phẩm quốc dân của nước đó. Ở các nước Đông Âu, Châu Phi, Trung Cận Đông, nhu cầu tiêu thụ PVC cũng tăng do mức độ đầu tư vào các nước này tăng lên. Nhu cầu về nhựa PVC theo bình quân đầu người ở các nước phát triển lại thấp hơn so với các nước đang phát triển (chiếm 2/3 dân số thế giới). Từ năm 1991 – 1997 mức tăng bình quân về PVC hàng năm của các nước Châu Á - Thái Bình Dương là 6,2%, trong khi mức tăng bình quân trên thế giới là 5,3%. Nhu cầu tăng lớn nhất về PVC ở các nước Châu Á - Thái Bình Dương là Nhật: chiếm 34%, Indonexia: 14,6%, Thái Lan: SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 6 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC 14,1%, Malaixia: 13,9%, Trung Quốc: 12,3%. • Sản lượng PVC của thế giới được thể hiện ở biểu đồ hình tròn sau: Tiếp theo là bảng cho thấy công suất sản xuất PVC của Châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đã vươn lên vị trí dẫn đầu thế giới. Bảng: công suất sản xuất nhựa PVC của châu Á – Thái Bình Dương giai đoạn 2000-2007 b.Việt Nam Năm 2002, toàn nghành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn nguyên SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 7 - Biểu đồ: sự tiêu thụ PVC trên thế giới năm 2008 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là được sử dụng nhiều nhất, chiếm khoảng 71.3% tổng nhu cầu nguyên liệu. Sản lượng tiêu thụ PVC là 200.000 tấn chiếm khoảng 13.5%. Trước năm 2000, nghành nhựa của nước ta chủ yếu nhập khẩu. 10 năm trở lại đây, sản lượng nhựa của VN đã tăng trưởng nhanh và đều đặn với tộc độ trung bình là 15% năm. Bất chấp sự suy thoái kinh tế toàn cầu và biến động giá vật liệu nhựa trong năm 2008, sản lượng nhựa VN vẫn đạt 2.3 triệu tấn tăng 22% so với năm 2008. Dự kiến sản lượng tiếp tục tăng, giai đoạn 2000- 2010 (đơn vị nghìn tấn) Hiện nay nước ta đã có 2 Liên doanh sản xuất bột PVC. Công ty Liên doanh giữa Tổng công ty Nhựa Việt Nam với Tổng công ty Hoá chất Việt Nam và Công ty Thái Plastic – Chemical Public Ltd với công suất 80.000tấn/năm. Năm 2001 nhà máy hoạt động với công suất 100% năm 2002 công suất Nhà máy tăng lên 100.000 tấn/năm. Công ty TNHH nhựa và hoá chất Phú Mỹ tại khu công nghiệp Cái Mép là liên doanh giữa công ty xuất nhập khẩu tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu với tổng công ty dầu khí Petronas của Malaysia có công suất là 100.000 tấn bột PVC/năm. Ngoài việc sản xuất bột PVC hai Công ty Liên doanh trên còn sản xuất PVC Compound với công suất 6000 tấn/năm, hai Công ty này đã sử dụng hết công suất thiết kế, nhưng vẫn chưa đáp ứng hết nhu cầu các chủng loại PVC Compound trong nước mà chỉ sản xuất chủ yếu các loại PVC làm phụ kiện còn các loại PVC dùng cho các chi tiết đặc chủng vẫn phải nhập SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 8 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC khẩu. Khả năng cung cầu PVC ở Việt Nam được thể hiện trong sơ đồ sau: Khả năng cung-cầu PVC ở Việt Nam • Tiềm năng thị trường Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho các sản phẩm vật liệu xây dựng là nhựa PVC. Sản phẩm ống nhựa rất cần cho việc đầu tư xây dựng và cải thiện cơ sở hạ tầng của đất nước, đặc biệt là các nghành như giao thông, xây dựng dân dụng, điện tử viễn thông do đó nhu cầu sản lượng PVC tăng trong những năm tiếp theo. Giá cả của nhựa PVC cũng tăng nhẹ so với mấy năm trước SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 9 - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC c. Các dự án phát triển tại Việt Nam + Dự án Tổ hợp hóa dầu miền Nam với vốn đầu tư 4.5 tỷ USD với công suất chế biến của tổ hợp là 2.7 triệu tấn nguyên liệu/năm từ nguồn khí etan trong nước, propan và naphtha nhập khẩu, hàng năm sản xuất gần 2 triệu tấn sản phẩm chính là PE, PP và VCM cho sản suất nhựa PVC. + Đối với dự án tại phường Hưng Đạo- Dương Kinh- Hải Phòng chuẩn bị hoàn thành thêm một nhà xưởng sản xuất ống PVC + Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu tư 109,4 triệu USD đi từ nguyên liệu VCM trùng hợp thành PVC. + Công ty Mitsui- Vina và bây giờ là TPC- Vina tổng vốn đầu tư 90 triệu USD, nguyên liệu là VCM nhập khẩu trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm. + Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem tại thành phố Hồ Chí Minh có vốn đầu tư 2,99 triệu USD. +Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu tư 12 triệu USD sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm từ các nguyên liệu ngoại nhập. Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với giá mặt bằng chung trên thế giới. Do đó, các cơ sở sản xuất các sản phẩm PVC trong nước đang phải hoạt động cầm chừng chi khoản 30- 35% công suất. Nguyên nhân của tình trạng trên là do sự hụt giá của đồng tiền các nước cung cấp nguyên liệu cho ngành nhựa Việt Nam. Hơn nữa, các nhà máy mới đi vào hoạt động, giá thành sản phẩm vẫn mang giá trị khấu hao ban đầu, nên giá thành vẫn cao hơn mức bình thường. Do vậy các dự án trên trở thành hiện thực thì trong thời gian tới giá thành sản phẩm và sản lượng PVC trong nước sẽ đáp ứng đủ cho thị trường trong nước và giá thành sẽ hạ xuống dẫn đến không còn phải SVTH: Ung Văn Hoàng Trang - 10 - [...]... ống PVC chôn dưới đất 13 năm so với PVC mới thì hầu như không thay đổi về tính chất -Quá trình lão hoá nhanh chóng của PVC sẽ làm giảm tính co dãn và làm cho tính chất cơ học kém đi Lão hoá thường là do tác dụng của các tia tử ngoại làm biến đổi cấu tạo của polymer, làm cho polymer có cấu tạo lưới kém co dãn, khó hoà tan Mức độ lã hoá tuỳ thuộc vào từng vùng, phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng mặt trời -PVC. .. hydrocacbon thơm và hydrocacbon chứa clo, este, và có thể trương trong xeton - PVC mềm rất nhạy với tác nhân khí quyển và ánh sáng Khả năng phân hủy sinh học phù hợp khi tiếp xúc với thực phẩm - PVC có hoạt động hoá học khá lớn, trong các quá trình biến đổi hoá học các nguyên tử Clo tham gia phản ứng và thường kéo theo các nguyên tử hydro ở Cacbon bên cạnh Một số phản ứng đặc trưng của PVC • Nhiệt phân...ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC nhập khẩu nguyện liệu và nhựa PVC nữa Khi các nhà máy lọc dầu ở Dung Quất (Quảng Ngãi) và Nghi Sơn (Thanh Hoá) đi vào hoạt động sẽ là cơ hội thuận lợi cho sự phát triển công nghiệp chất dẻo nói chung và PVC nói riêng Bước đi của ngành PVC như vậy đã rất rõ ràng, cụ thể do đó chúng ta có quyền hy vọng vào một tương lai tốt đẹp PHẦN HAI:... nhiệt và lửa bằng cách nở phồng lên và hình thành lớp vỏ cách ly dày bằng than, dập lửa và ngăn chặn bùng phát lửa +Bổ sung một số chất độn như hợp chất vô cơ khó cháy: antimoan trioxit (Sb2O3), CaCO3, Al(OH)3, Mg(OH)2 -Khả năng cháy của PVC chậm: PVC có tính chất làm chậm lửa cao do hàm lượng clo của nó, ngay cả trong trường hợp không có chất chống cháy Ví dụ, nhiệt độ đánh lửa của PVC là cao 455°C, và. .. quá trình chuyền mạch của monome từ đó làm tăng vận tốc của quá trình phản ứng Ở đây ta sử dụng hai loại chất khơi mào có nhiệt độ, thời gian phân hủy khác nhau, như thế nó có tác dụng phân hủy từ từ và đều trong quá trình phản ứng Như vậy quá trình phản ứng xảy ra được ổn định, êm dịu và dể kiểm soát quá trình phản ứng -Peroxit Benzoil:Công thức cấu tạo CO OC O SVTH: Ung Văn Hoàng 28 - O Trang - ĐỒ ÁN. .. cho quá trình trùng hợp là nước đã được xử lý khử khoáng, tách cặn bẩn cơ học tách các ion ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp Nước được sử dụng với các vai trò sau: + Làm dung môi và môi trường phân tán VCM, dưới tác dụng của cánh khuấy và chất ổn định VCM bị phá vở thành các giọt monome có kích thước khoảng 150µm, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng + Một lượng nước lấp đầy khoảng trống giữa các giọt... CHẤT VÀ ỨNG DỤNG PVC I/ Đặc điểm cấu tạo - PVC có cấu tạo phân tử mạch thẳng, rất ít nhánh Khối lượng phân tử của Polyvinylclorua kĩ thuật từ 18.000 – 30.000 đơn vị - Cấu trúc của PVC có 2 dạng chủ yếu: Kết hợp đầu nối đuôi và đầu nối đầu Trùng hợp VC theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp các phân tử theo “đầu nối đuôi” thành mạch phát triển Trong mạch phân tử, các nguyên tử Clo ở vị trí 1;3 - PVC là... tạo thành một số nhóm aryl SVTH: Ung Văn Hoàng 20 - Trang - ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS LÊ MINH ĐỨC 3 Ứng dụng của PVC • PVC trong ngành xây dựng : -Sử dụng nhiều và rộng rãi nhất, trong đó các loại ống dẫn và phụ kiện chiếm hơn 1/3tổng sản lượng PVC trên thế giới -Hiện nay có xu hướng làm đồ nội thất bằng ván gỗ nhựa, pvc froam picomat Các vật liệu đáp ứng được tiêu chí vật liệu xanh, tái sử dụng được,... quá trình phản ứng độ nhớt của hổn hợp phản ứng, giọt monome chuyển dần sang trạng thái lỏng nhớt Kết thúc phản ứng độ nhớt của hổn hợp gồm VCM và hạt PVC tăng lên, các hạt PVC có xu hướng đông tụ, nhất là vùng mà ít chịu tác động của cánh khuấy Sự đông tụ các hạt polyme tạo thành tảng làm cản trở quá trình khuấy và giảm hiệu quả truyền nhiệt mất khả năng kiểm soát nhiệt độ của hổn hợp phản ứng Để khắc... làm cho vận tốc của phản ứng chậm đi Bằng cách đưa vào môi truờng phản ứng các chất dễ dàng tiếp nhận sự chuyển mạch, người ta có thể điều chỉnh khối lượng phân tử trung bình của polyme và polyme thu được có độ đa phân tán và độ phân nhánh thấp Các chất đó được gọi là chất điều chỉnh, thường sử dụng là CCl4, amin Mecraptan, Tert Butyl Mecraptan 3/ Các phương pháp sản xuất PVC Để sản xuất PVC người ta . phát triển tại Việt Nam …2 1. Quá trình phát triển của nhựa PVC ……………………………………2 • Trên thế giới…………………………………………………… ………….3 • Tại Việt Nam …………………………………………………………….3 2. Các dự án phát triển tại Việt. ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: TS. LÊ MINH ĐỨC MỤC LỤC PHẦN MỘT: MỞ ĐẦU………………………………………… …………… 1 I. Lịch sử hình thành……………………………………………………………….1 II. Quá trình phát triển của nhựa PVC và các dự án phát. hàng không và đại dương. Trong đó, PVC là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay. I/ Lịch sử hình thành và quá trình phát triễn của nhựa PVC 1/ Quá trình hình thành PVC Polyvinyl