Đang tải... (xem toàn văn)
Polyvinyl clorua (PVC) có lịch sử phát triển hơn 100 năm qua. Năm 1835 lần đầu tiên Henri Regnault đã tổng hợp được vinylclorua, nguyên liệu chính để tạo nên PVC. Polyvinyl clorua được quan sát thấy lần 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 hóa 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 Iwan Ostromislensky (Nga) và Fritz Klatte (Đức) nghiên cứu độc lập. Tuy nhiên polyme mới này vẫn không được ứng dụng và không được chú ý quan tâm nhiều, bởi tính kém ổn định, cứng và rất 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 liệu này là một giải pháp rất hữu hiệu. Năm 1926, khi tiến sỹ Waldo Semon vô tình phát hiện ra chất hoá dẻo cho 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
Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 1. GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu Lớp : DH10H2 SVTH : Nguyễn Thanh Tùng Đào Duy Tùng Lê Thanh Vàng Ngành : Công nghệ Hóa học 2. Đề tài : Thiết kế phân xưởng sản xuất PVC năng suất 45.000 tấn/năm 3. Nội dung tính toán - Cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt - Thiết bị chính 4. Nội dung thuyết minh - Lời nói đầu - Mục lục - Nội dung tính toán - Quy trình công nghệ - Kết luận - Tài liệu tham khảo 5. Bản vẽ phải hoàn chỉnh - Sơ đồ, quy trình công nghệ sản xuất PVC - Bản vẽ thiết bị phản ứng chính Xác nhận của GVHD đồ án Vũng Tàu, ngày 2 tháng 12 năm 2013 1 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Hình thức trình bày: • Tổng hợp kết quả: • Điểm bằng số: Điểm bằng chữ: Tp. Vũng Tàu, ngày tháng năm 2013 Giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN 2 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn của thầy cô trong Khoa Hóa học & công nghệ thực phẩm và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn : Thạc sĩ Tống Thị Minh Thu, nhóm chúng em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao đúng thời hạn quy định. Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất nhựa PVC theo phương pháp trùng hợp huyền phù được hoàn thành dựa vào kiến thức tổng hợp thu được trong những năm học vừa qua ở trường, qua các tài liệu tham khảo trong nước cũng như một số tài liệu của các nước công nghiệp phát triển trên thế giới. Qua quá trình thiết kế, chúng em càng hiểu thêm về các dầy chuyền công nghệ sản xuất hiện đại, đồng thời trang bị thêm cho mình kiến thức về thiết kế nhà máy công nghiệp hóa chất. Tuy nhiên, việc thiết kế phân xưởng sản xuất đòi hỏi người thiết kế phải có một kiến thức tổng hợp về mặt lý thuyết cũng như quá trình công nghệ, kỹ năng tính toán, những kiến thức về xây dựng, đặc biệt là nguyên tắc vận hành dây chuyền công nghệ và am hiểu thực tế. Bản thân chúng em là sinh viên việc tiếp cận thực tế chưa nhiều, kinh nghiệm thực tế hạn hẹp nên bản thiết kế của em không tránh khỏi những thiếu sót và tính khả thi của nó chưa cao, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, một lần nữa nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của Th.S Tống Thị Minh Thu cùng quý thầy cô trong khoa đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. 3 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu LỜI MỞ ĐẦU Trong thập niên 1930 ÷ 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 tương đối rẻ, tính chất có thể điều chỉnh trong một giới hạn rộng và trong nhiều mục đích sử dụng ưu 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 ÷ 1500 monome. Các monome này liên kết tạo thành một mạch duy nhất. Những mạch này rất mềm dẻo. Ngày nay, PVC được sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều công dụng. PVC có thể được sử dụng làm màng, tấm chất dẻo, chất dẻo đúc bằng áp lực, keo dán, sơn…Tuy nhiên PVC cũng có một số điểm hạn chế như kém bền nhiệt, chỉ sử dụng tốt trong phạm vi nhiệt độ khoảng 60÷70 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 trường. Trước như 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 công nghệ: Thiết kế phân xưởng sản xuất PVC công suất 45.000 tấn/năm góp phần cho chúng em hiểu rõ về ngành sản xuất còn rất mới này. Đồ án này sẽ đưa 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 đưa ra một số thông tin mới cập nhật và một số tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực sản xuất. 4 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN 3 LỜI MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 8 1.1. Giới thiệu chung về PVC 9 1.1.1. Lịch sử phát triển 9 1.1.2. Tình hình sản xuất và phát triển 10 1.1.3. Cấu tạo 20 1.1.4. Tính chất của PVC 22 1.1.5. Ứng dụng 27 1.2. Nguyên liệu tổng hợp PVC 28 1.2.1. Vinyl clorua (VCM) 28 1.2.2. Chất ổn định huyền phù ( Polyvinyl ancol – PVA) 31 5 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu 1.2.3. Chất khơi màu 32 1.2.4. Chất kìm hãm ( AD – 3) 35 1.2.5. Chất ổn định nhiệt độ ( AD – 5) 35 1.2.6. Chất bảo quản 37 1.3. Phản ứng tạo nhựa PVC 38 1.3.1. Đặc điểm của phản ứng trùng hợp 38 1.3.2. Cơ chế 40 1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp 41 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC 44 2.1. Phân tích và lựa chọn dây chuyền công nghệ 44 2.2. Công nghệ sản xuất PVC bằng phương pháp trùng hợp huyền phù 46 2.2.1. Thành phần nguyên liệu 46 2.2.2. Sơ đồ khối quy trình sản xuát 47 6 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu 2.2.3. Các giai đoạn sản xuất 48 2.2.3.1. Nạp pha liên tục 48 2.2.3.2. Hút chân không thiết bị phản ứng 48 2.2.3.3. Tiến hành nạp monomer VC 49 2.2.3.4. Đun nóng thiết bị phản ứng 49 2.2.3.5. Ổn định nhiệt độ và áp suất 50 2.2.3.6. Tháo sản phẩm 50 2.2.3.7. Làm sạch nồi phản ứng 50 2.2.4. Quy trình công nghệ 52 2.2.4.1. Thiết kế cụm sản xuất 52 2.2.4.2. Thiết kế sơ đồ công nghệ 56 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 60 7 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu 3.1. Cân bằng vật chất 61 3.1.1. Thông số ban đầu 61 3.1.2. Tính cân bằng vật chất cho một tấn sản phẩm 63 3.2. Cân bằng nhiệt 72 3.2.1. Giai đoạn nung nóng hỗn hợp 25 ÷ 45 o C 72 3.2.2. Giai đoạn duy trì phản ứng ở 58 o C 89 3.3. Tính toán thiết bị chính 99 3.3.1. Quy cách thiết bị 99 3.3.2. Tính thể tích của nguyên liệu trong một chu kỳ sản xuất 99 3.3.3. Tính thể tích của thiết bị phản ứng (V tb ) 100 3.3.4. Tính chiều cao và đường kính thiết bị phản ứng 101 3.3.5. Tính chiều dày thiết bị phản ứng 102 8 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu 3.3.6. Tính chiều dày vỏ áo thiết bị 108 3.3.7. Tính bích cho thiết bị chính 110 3.3.8. Tính cánh khuấy của thiết bị phản ứng 111 3.3.9. Tính trọng lượng của thiết bị phản ứng 116 3.3.10. Chọn chân đỡ và tai treo 120 3.3.11. Kích thước hình học của tấm chắn và vị trí lắp đặt 121 3.3.12. Tính đường kính thiết bị ngưng tụ 122 3.3.13. Xác định kích thước nắp và chiều dày thiết bị ngưng tụ 123 3.3.14. Chọn bích và bulong cho thiết bị ngưng tụ 126 KẾT LUẬN 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 9 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10 [...]... 1 10000 1,42 2001 10 10000 13,00 78800 52800 131600 1,67 2002 12 60000 15,60 102100 52900 15 5000 1,94 2003 1450 000 18,70 119700 47200 166900 2,06 2004 15 50000 20,10 127730 51200 178930 2,18 2005 16 50000 21,00 1452 00 64300 209500 2,52 2006 196 7000 22,00 176200 69800 24 6000 2,90 2007 229 7000 26,80 19 5000 6 5000 2 60000 3,04 2008 27 10000 31,50 21 5000 6 6000 28 1000 3,25 2009 3 20000 0 36,40 2 50000 5 4000 30 4000. .. chung PVC Tổng cầu Bình quân Sản xuất Nhập Năm Tổng (tấn) cầu (tấn) quân tiêu tiêu thụ trong khẩu (kg/đầu nước (tấn) người) (tấn) Bình thụ (kg/đầu người) 19 Đồ án công nghệ GVHD : Th.S Tống Thị Minh Thu 1995 2 80000 3,78 58500 58500 0,81 1996 4 20000 5,60 6 5000 6 5000 0,89 1997 50000 0 6,06 7 4000 7 4000 1,00 1998 62 5000 8,00 12100 9 2000 104100 1,83 1999 7 80000 9,80 47600 61800 109400 1,41 2000 9 50000 12,20... số Năm 1998 11.7 8.8 12.5 7.7 2.7 0.2 53.5 Năm 1999 7.4 4.9 12.1 4.8 Năm 2000 16.5 16.5 21 7.9 0.4 2.2 41 73 10tháng/2001 6.1 4.0 11.3 0.2 0.4 0.1 36 Lượng PVC nhập tăng hàng năm: năm 1997 , riêng PVC nhập trên 72 .000 tấn Theo kế hoạch dự kiến của Tổng công ty nhựa Việt Nam nhu cầu bột PVC và chất hóa dẻo trong thời gian tới như sau : Năm 2000 2005 2010 PVC 100 .000 200 .000 400 .000 DOP 28 .000 28 .000. .. số đó PVC chiếm trung bình 1/3 PVC nhập dưới 2 dạng: Bột PVC (PVC resin) và hạt PVC (PVC compound) chứa sẵn chất hóa dẻo, chất ổn định, chất màu Năm 2000 cả nước tiêu thụ khoảng 150 .000 tấn bột PVC, trong nước sản xuất đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu và phải nhập khẩu 60% từ nhiều nước trên thế giới Năm 2002, toàn ngành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260 .000 tấn nguyên liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là... năm 2010 chúng ta sẽ có khả năng sản xuất từ đầu đến cuối 500 .000 tấn nhựa PVC và 75 .000 tấn DOP Tương lai của nghành sản xuất nhựa PVC tại Việt Nam là khả quan.[6] Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan), công ngiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC Sơ đồ sau cho ta khái quát các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC từ dầu mỏ và sự phát triển... Minh Thu Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện của liên doanh TPC Vina (tiền thân là Mitsui Vina) Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (Liên doanh giữa Petronas Malaysia với Bà Rịa – Vũng Tàu) có công suất 100 .000 tấn/ năm cũng bắt đầu tham gia vào thị trường Bảng 1.6 Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam trong những năm qua và dự đoán đến năm 2011 Nhựa... Th.S Tống Thị Minh Thu 2010 38 50000 42,00 2 90000 40000 3 30000 3,74 2011 - - 2 90000 64400 356400 4,00 Tuy nhiên, hiện nay giá sản phẩm PVC trong nước cao hơn rất nhiều so với giá mặt bằng chung trên thế giới 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... phân tử cao và một liên kết ngang PVC để tăng modun Tổng hợp PVC hoá dẻo nội là một giải pháp cho vấn đề của chất hoá dẻo (DOP) di chuyển từ bên trong ra bên ngoài vật liệu 1.1.2 Tình hình sản xuất và phát triển 1.1.2.1 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. .. cho PVC, quá trình sử dụng chất ổn định được phát triển vào những năm 30 của thế kỉ 20 Hiện nay PVC là một trong những polyme chính của thế giới Do tính chất cơ lý tốt nên PVC được sản xuất với sản lượng lớn Tuy nhiên tính ổn định nhiệt và tính mềm dẻo của PVC kém hơn một số nhựa thương phẩm khác như Polyetylen (PE) và PS PVC được sản xuất chủ yếu bằng trùng hợp gốc Tuy nhiên, trùng hợp gốc của PVC. .. 1.1 là sản lượng PVC của thế giới trong các năm1 991, 2001, 2006 và dự báo cho 2011 Bảng 1.2 là công suất 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 1.1 Sản lượng PVC trên thế giới Đơn vị: 1 .000 tấn TT 1 Khu vực Tây Âu 1991 6.030 2001 5.500 2006 5.800 2011 6.100 2 3 Trung Âu CIS 2.440 500 300 700 800 1.000 . 209500 2,52 2006 196 7000 22,00 176200 69800 24 6000 2,90 2007 229 7000 26,80 19 5000 6 5000 2 60000 3,04 2008 27 10000 31,50 21 5000 6 6000 28 1000 3,25 2009 3 20000 0 36,40 2 50000 5 4000 30 4000 3,48 20 . 0,81 1996 4 20000 5,60 6 5000 6 5000 0,89 1997 50000 0 6,06 7 4000 7 4000 1,00 1998 62 5000 8,00 12100 9 2000 104100 1,83 1999 7 80000 9,80 47600 61800 109400 1,41 2000 9 50000 12,20 24930 85700 1 10000 1,42 2001. trong ngành sản xuất PVC có một ý nghĩa hết sức quan trọng. Đồ án công nghệ: Thiết kế phân xưởng sản xuất PVC công suất 45. 000 tấn/ năm góp phần cho chúng em hiểu rõ về ngành sản xuất còn rất