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 1 I/ Quá trình phát triển nhựa PVC Nền công nghiệp chất dẻo đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân kể cả lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, đại dơng và trong cả trong đồ dùng sinh hoạt hàng ngày. Trong các loại chất dẻo PVC thuộc loại phổ biến và đợc sử dụng nhiều nhất. Tổng sản lợng PVC luôn đứng đàu trong các loại chất dẻo. Nhựa PVC có nhiều tính chất u việt có thẻ đáp ứng dợc yêu vầu ngày càng cao của khoa học kỹ thuật và đời sống. Nguồn nguyên liệu để sản xuất ra chất dẻo tơng đối dồi dào nh dầu mỏ, than đá và khí thiên nhiên Mặt khác chất dẻo còn có thể gia công dễ dàng và nhanh chóng hơn so với kim loại, dẫn đến máy móc thiết bị đơn giản và tiết kiệm. PVC là một hợp chất cao phân tử đợc sản xuất bằng phơng pháp trùng hợp vinylclorua (VC). Năm 1835 lần đầu tiên Reguanlt điều chế đợc PVC bằng phơng pháp xử lý diclo etylen với dung dịch kali hydroxit. Năm 1872 Baun lần đầu tiên trùng hợp đợc VC băng phơng pháp ống nghiệm kín dới tác dụng của ánh sáng. Thí nghiệm này tiếp tục đợc Ostremislenky nghiên cứu và công bố đầy đủ vào năm 1912. Tuy nhiên polyme mới này vẫn cha đợc đa vào sản xuất công nghiệp, clo rất khó gia công thành sản phẩm cho đến khi W.L Semon phát hiện ra rằng khi đun nóng PVC với trily photphat ở 150 0 C thu đợc một khối đồng chất giống cao su ở nhiệt độ thờng sau này đợc gọi là PVC hoá dẻo. Lúc đó PVC mới trở thành một chất dẻo đợc quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp. Vào những năm trớc và sau chiến tranh thế giới thứ II, PVC hoá dẻo đã đợc sử dụng khá rộng rãi vào những năm của thập kỷ 60, PVC cứng (PVC không trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu đợc nghien cứu và sử dụng ở Đức, Anh, Mỹ vào những năm tiếp theo PVC đợc nghiên cứu chủ yếu không phải cấu trúc phân tử mà là cấu trúc ngoại vi phân tử đợc tạo ra trong quá trình trùng hợp nh kích thớc hạt, hình dáng độ xốp, sự phân bố kích thớc Do các yếu tố 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 Nam Mỹ 2,2 Các nơi khác 14,2 (Theo chemical abstracts 1999) Trên thế giới 2/3 sản lợng PVC dùng dới dạng sản phẩm cứng (không có chất hoá dẻo) nh: ống dẫn nớc, tấm lợp, bàn ghế, khung cửa sổ còn lại PVC hoá dẻo đợc gia công thành những sản phẩm mềm nh: màng mỏng, bao bì, giầy dép, vải giả da, vỏ bọc, giây cáp điện sự phân phối theo lĩnh vực sử dụng đợc trình bày ở bảng sau Bảng 3: Lĩnh vực % Xây dựng 50,1 Nội thất 10,.4 Điện 7,3 Bao bì 6,7 Giải trí 5,9 Giao thông 5,3 May mặc 4,7 Các lĩnh vực khác 9,6 (Theo nguồn: encfclo pedia of PVC) Để tổng hợp ra PVC thì nguyên liệu chủ yếu hiện nay đi từ dầu mỏ đó sản phẩm PVC cũng chịu sự tác động của những biến đổi trên thị trờng dầu mỏ. Bảng 4: Giá PVC trên thị trờng thế giới Năm 1995 1997 1999 PVC bột (vsd/ tấn) 1200 750 530 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 3 II/ Sự phát triển công nghiệp PVC ở Việt Nam Nếu công nghiệp hoá chất đóng vai trò tiên phong trong công cuộc đổi mới và phát triển, lĩnh vực công nghiệp hoá chất gắn liền với sự phát triển của 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 đến nay đã có 6 dự án sản xuất nguyên liệu PVC, chiếm trong số 7 dự án về sản xuất nguyên liệu và 30 dự án cả ngành nhựa. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 4 - Công ty Mitsui- Vina và bây giờ TPC- Vina tổng vốn đầu t 90 triệu VSD nguyên liệu là VCM nhập khẩu trùng hợp thành PVC, công suất 80000 tân/năm. - Công ty Elfatoche Việt Nam tại Đồng Nai, vốn đầu t 3,55 triệu USD công suất 30000 tấn/năm. - Công ty liên doanh Việt- Thái Plastchem tại thành phố Hồ Chí Minh có vốn đầu t 2,99 triệu USD. Hai nhà máy này có sản phẩm là PVC hạt đang hoạt động, sản phẩm của hai nhà máy này đủ cung cấp cho thị trờng hiện nay. - Công ty Oxy- Vina tổng vốn đầu t 109,4 triệu USD đi từ nguyên liệu VCM trùng hợp thành PVC. - Dự án TPC- Chem Quest Việt Nam, vốn đầu t 12 triệu USD sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm, từ các nguyên liệu ngoại nhập. - Dự án LG- Vina, vốn đầu t 12,5 triệu USD, sản xuất DOP công suất 30000 tấn/năm [8]. Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nớc cao hơn rất nhiều so với giá mặt bằng chung trên thế giới. Do đó, các cở sản xuất các sản phẩm PVC trong nớc 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 nớc cung cấp nguyên liệu chất dẻo 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 thờng. Do vậy các dự án trên trở thành hiện thực thì trong thời gian tới giá thành sản phẩm và sản lợng PVC trong nớc sẽ đáp ứng đủ cho thị trờng trong nớc và giá thành sẽ hạ xuống dẫn đến không còn phải 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. 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. Do trong PVC có clo nên cấu trúc rất điều hoà. Plyme thu đợc là hỗn hợp của cả ba loại. - Syndiotaclie: - Izolactic: - Atactic: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 6 C H C C H H H C H Cl H Cl C H Cl C H H C H C C H H H C H 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 + ZnCl 2 Cl CH Cl CH 2 CH 2 CH CH 2 CH CH Cl CH 2 CH Cl CH Cl CH 2 CH 2 CH Cl 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 tính co giãn và tính chất cơ học. Tính chất điện của sản phẩm PVC phụ thuộc vào quá trình hình thành: - Hằng số điện môi tại 60 Hz và 30 0 C là 3,54. - Hằng số điện môi tại 1000 Hz và 30 0 C là 3,41. - Hệ số công suất tại thời điểm trên là3,51% và 2,51%. - Cờng độ điện môi: 1080 V/ml. - Điện trở suất là 10 15 . Từ những số liệu trên cho ta thấy tính chất cách điện của PVC khá tốt, tuy nhiên phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và áp suất. [1] Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 7 C H C C H Cl H H H C Cl H C H 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 hoá trị tự do. Chính nhờ có hoá trị tự do nên trong mạch sẽ xuất hiện nối đôi ở phản ứng (1), sẽ có liên kết nối các mạch cao phân tử ở phản ứng (2) và nếu có oxy sẽ tạo thành một số nhóm có chứa oxy ở phản ứng (3) Nhiệt độ càng cao HCl toả ra càng làm mạnh và càng có nhiều liên kết nối các mạch làm giảm tính chắt hoà tan của polyme. PVC ở trong dung môi và ngay ở nhiệt độ thờng cũng có HCl thoát ra và ở đây chủ yếu xảy ra quá trình oxy hoá. Ngợc lại PVC trong khí N 2 khi đun nóng không bị oxy hoá mà sẽ có cấu tạo lới. b. Khử HCl Đồ án tốt nghiệp Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 8 CH 2 CH Cl CH 2 CH Cl - HCl CH 2 CH Cl CH CH + HCl (1) 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 CH Cl CH 2 CH Cl - HCl CH 2 CH CH CH + HCl + O 2 Cl O (3) Muốn đuổi hết nguyên tử clo ra khỏi PVC ngời ta cho tác dụng dung dịch polyme trong tetrahydro- furan một thời gian lâu với dung dịch kiềm trong rợu và sẽ tạo thành polyen có cấu tạo nh sau: Dung dịch polyme nh trên đun nóng với Lytiafumi hydrat ở 100 0 C sẽ biến hoàn toàn thành polyetylen (chảy mềm ở nhiệt độ 120ữ130 0 C. c. Thế các nguyên tử clo Mức độ thay thế không không cao lắm và thờng trọng lợng phân tử bị giảm, thay clo bằng nhóm axêtát. Khi đun nóng lâu ở 65 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 CH 2 CH OCOCH 3 CH 2 CH OCOCH 3 + n AgCl CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 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 CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH Cl Cl Cl Bên cạnh phản ứng chính trên còn có 2 loại phản ứng phụ sau: một là tạo thành vùng ở một số mắt xích hai là tạo thành một số liên kết ngang nối các mạch - Thế bởi nhóm suffonamin bởi phản ứng nhựa trng huyền phù dạng nớc với amoni. Cl + (NH 4 ) 2 SO 4 - SO 2 NH 2 + NH 4 Cl + H 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 CH 2 CH Cl CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH + n HCl Cl CH 2 CH CH 2 CH Cl Cl CH 2 CH CH 2 CH Cl Cl + n AlCl 3 CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH Cl [...]... chuyền công nghệ sản xuất PVC Đồ án tốt nghiệp 35 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC I/ Giới thiệu dây chuyền công nghệ sản xuất PVC mới đang đợc xây dựng 1/ Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất PVC theo phơng pháp huyền phù Nớc qua thiết bị (5),(6),(7) đợc bơm lên thùng lờng dung dịch Gelatin và nớc ở thùng (2) đợc đa cùng lúc vào nồi phản ứng VC đợc đa từ thùng chứa (4) vào nồi phản ứng Sản phẩm PVC. .. 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 C2H3Cl, công thức cấu tạo: CH2 CH Cl Đồ án tốt nghiệp 21 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 1/ Tính chất lý học ở nhiệt độ và áp suất thờng là chất khí có mùi... đáng kể (1- 2%) các hạt PVC rất nhỏ xuất hiện bên trong các giọt monome, các hạt PVC và nớc dẫn đến sự ghép của chất keo bảo vệ trên PVC, kết quả tạo ra các màng bao bọc xung quanh các giọt, màng vì thế nó không tan trong chất hoá dẻo ở nhiệt độ cao Cấu trúc của hạt PVC rất quan trọng vì nó quyết Đồ án tốt nghiệp 29 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC định hai đặc tính của PVC đó là: PVC là vật liệu nhạy... thiếu đợc và luôn gắn liền với sự phát triển cuả khoa học kỹ thuật [1] Đồ án tốt nghiệp 13 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Chơng III: Quá trình sản xuất nhựa PVC I/ Phản ứng trùng hợp: Phản ứng tạo nhựa PVC là phản ứng trùng hợp VC theo cơ cấu trùng hợp gốc Vilylclorua (VC) có công thức: CH2 = CH Cl là hợp chất phân cực, với mômen lỡng cực: 1,44 (mômen lỡng cực có ảnh hởng đến vận tốc trùng hợp) Theo... phơng Cl Hiệu suất của + Cl * pháp này2 là 85% nhng đợc dùng rộng rãi trong công nghiệp vì quá trình tách và làm sạch các chất nằm trong khí sản phẩm thu đựơc gây ảnh hởng xấu cho quá trình trùng hợp VC để tạo thành PVC 2/ Công nghệ tổng hợp Vilyl clorua từ etylen a/ Cơ chế phản ứng của phơng pháp: phơng pháp này là sự kết hợp của ba quá trình: Đồ án tốt nghiệp 25 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC + Cộng... Bảng: Tổng sản lợng PVC của các phơng pháp (Đơn vị: Triệu tấn) Đồ án tốt nghiệp 27 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Năm 1960 1965 1970 1975 1980 Tổng% Huyền phù 1,43 2,9 6,2 10 13,2 82,3% Nhũ hơng 0,36 0,66 1,66 1,45 1,64 10,25% Khối 0,012 0,14 0,34 1 1,2 7,5% 1/ Phơng pháp trùng hợp khối Là phơng pháp đơn giản tuy nhiên ít đợc sử dụng do sản phẩm polyme tạo thành ở dạng khối, khó gia công và hao sản phẩm... Tạo thành cao phân tử có 2 cơ chế đứt mạch: phân ly và kết hợp + Đứt mạch phân ly CH2 CH + CH2 CH + Đứt Cl mạch kết hợp CH2 CH + Cl Đồ án tốt nghiệp CH2 CH + Cl CH Cl Cl CH2 CH CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl 15 Cl Thiết kế phân xởng sản xuất PVC 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... Khi quá trình phản ứng xảy ra thì nhiệt độ trong thiết bị sẽ tăng, do đó ta phải duy trì nhiệt độ bằng nớc lạnh tuần hoàn ở ngoài vỏ áo nồi phản ứng Đồ án tốt nghiệp 33 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC áp suất nồi phản ứng duy trì trong khoảng 6,3 atm (ở 40 0C) đến 15 atm (ở 800C) cho đến khi áp suất trong thiết bị giảm xuống bằng áp suất hơi cân bằng VC /PVC Lúc này độ chuyển hoá đã đạt đến 80% không... 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 20 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC monome bị pha loãng nhiều có khả năng xảy ra phản ứng chuyển mạch do đó cũng làm giảm trọng lợng phân tử [2] 5/ ảnh hởng của áp suất áp suất thấp và áp suất. .. Đồ án tốt nghiệp 24 Thiết kế phân xởng sản xuất PVC Phản ứng tiến hành trong môi trờng đồng thế, áp suất nhiệt độ phản ứng 60- 700C, thời gian 4-5 giờ, áp suất trong thiết bị 0,2ữ0,4 at Không nên cho d kiềm vì Cl CH2 CH2 + 2 NaOH CH CH + 2NaCl + 2H2O Khi có d nớc diclo etan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng kiềm tạo thành etylen glycol: Cl CH2 CH2 + 2 H O 2 CH2 CH2 + 2HCl Cl OH OH Sản phẩm tạo thành gồm . 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) 10000 0 10000 0 400 000 DOP (tấn) 2 8000 2 8000 6 7000 Nhu cầu PVC ngày càng nhiều,. 6: Dạng sản phẩm Tấn PVC bột 3 1000 PVC hạt 6 8000 Các bán sản phẩm PVC 3 5000 Chất hoá dẻo DOP 10000 Lợng PVC nhập vào đáng kể, năm 1997 nhập 7 2000 tấn theo kế hoạch dự kiến của Tổng công ty nhựa. 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