Công nghệ sản xuất polystyren

49 11 0
  • Loading ...
1/49 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 17/04/2018, 16:37

Polystyrene là một loại nhựa nhiệt dẻo dễ dàng xử lý. Như vậy nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng như bao bì, đồ chơi, xây dựng, điện tử và đồ gia dụng. Do có ứng dụng rộng rãi trong sinh hoạt cũng như công nghiệp, polystyren đã trở thành vật liệu quan trọng và thiết yếu đối với đời sống con người. Việc nghiên cứu các công nghệ mới nhằm đẩy mạnh sản xuất polystyren để tạo ra các vật phẩm ngày càng được quan tâm và phát triển. Mục lục Mục lục Mở Đầu Chương 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN 1.1 Nguồn gốc phái triển Polystyren 1.2 Polystyrene 1.2.1 Tính chất vật lý 1.2.2 Phân loại ứng dụng .6 1.2.3 Dữ liệu an toàn polystyrene 1.2.4 Phương pháp bảo quản 10 1.2.5 Tình hình sản xuất tiêu thụ PS Việt Nam .10 1.2.6 Tình hình sản xuất tiêu thụ PS giới 11 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT 14 2.1 Hóa học phương pháp 14 2.1.1 Nguyên liệu để tổng hợp polystyren 14 2.2 Cơ chế trùng hợp .16 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chế trùng hợp gốc .18 2.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 18 2.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất chất khơi mào 19 2.3.3 Ảnh hưởng nồng độ monome 19 2.4 Các phương pháp trùng hợp .19 2.4.1 Trùng hợp khối .19 2.4.2 Trùng hợp dung dịch .23 2.4.3 Trùng hợp nhũ tương 24 2.4.4 Trùng hợp huyền phù 25 Chương 3: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYRENE 29 3.1 Công nghệ sản xuất GPPS HIPS: 29 3.1.1 Cơng nghệ Edistir® sản xuất HIPS Versalis: 29 3.1.2 Công nghệ Edistir® sản xuất GPPS Versalis: 31 3.1.3 Công nghệ sản xuất GPPS HIPS ABB Lummus Global/BP Chemicals: 34 3.2 Công nghệ sản xuất EPS: 36 3.2.1 Cơng nghệ CM Extir® sản xuất EPS Versalis: 36 3.2.2 Công nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP chemical: 39 Chương SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ 43 4.1 So sánh công nghệ sản xuất EPS .43 4.2 So sánh công nghệ sản xuất GPPS HIPS .44 4.3 Lựa chọn công nghệ 47 4.3.1 Lựa chọn công nghệ sản xuất EPS 48 4.3.2 Lựa chọn công nghệ sản xuất GPPS HIPS 48 Kết Luận 50 Tài liệu tham khảo .51 Mở Đầu Ngành chất dẻo xuất từ cuối năm 1950, sử dụng thay vật liệu truyền thống nhiều lĩnh vực Đồ dùng chất dẻo nhẹ hơn, bền sử dụng làm bao bì bảo quản sản phẩm tốt Những vật dụng hàng ngày chất dẻo đáp ứng đầy đủ với số lượng ngày lớn giá thành thấp Polystyrene loại nhựa nhiệt dẻo dễ dàng xử lý Như sử dụng nhiều ứng dụng bao bì, đồ chơi, xây dựng, điện tử đồ gia dụng Do có ứng dụng rộng rãi sinh hoạt công nghiệp, polystyren trở thành vật liệu quan trọng thiết yếu đời sống người Việc nghiên cứu công nghệ nhằm đẩy mạnh sản xuất polystyren để tạo vật phẩm ngày quan tâm phát triển Vì chúng em chọn đề tài ‘CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN’ làm tiểu luận môn học ‘Công Nghệ Tổng Hợp Các Hợp Chất Trung Gian’ với mong muốn tìm hiểu, so sánh lựa chọn công nghệ sản xuất PS phù họp với đất nước ta Chương 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN 1.1 Nguồn gốc phái triển Polystyren - Polystyren (PS) thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo bao gồm PE, PP, PVC Do có tính đặc biệt PS ngày sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật - Polystyren lần tìm thấy qua dấu vết nhựa hổ phách, chưng cất với nước tạo thành vật liệu dạng lỏng có mùi khó chịu tỷ lệ thành phần nguyên tử C H giống benzen  Năm 1831 Bonastre chiết tách Styren  Năm 1839 E.Simon người xác định tính chất Styren ơng đặt tên cho monome Ơng quan sát chuyển hố từ từ Styren dung dịch lỏng nhớt trạng thái tĩnh  Năm 1845 hai nhà hoá học người Anh Hoffman Btyth nhiệt phân monome Styren ống thuỷ tinh bịt kín đầu 200°c thu sản phẩm cứng gọi meta-styren  Năm 1851 Bertherlot sản xuất Styren cách nhiệt phân hydrocacbon ống nóng đỏ để khử hyđro Phương pháp cách thông dụng để sản xuất Polystyren thương phẩm  Năm 1911 F.E Matherws Filed British cho biết điều kiện nhiệt độ xúc tác cho trình tổng hợp PolyStyren tạo thành loại nhựa cho trình sản xuất vật phẩm mà từ lâu đời chúng làm từ xenllulo, thuỷ tinh, cao su cứng, gỗ  Năm 1925 lần Polystyren thương phẩm sản xuất công ty Naugck Chemical sản xuất phát triển thời gian ngắn  Năm 1930 Farbenindustry in Germany bắt đầu gặt hái thành công công việc kinh doanh mônme polyme thương phẩm với sản lượng 6000 tấn/tháng cách alkyl hoá với nhôm clorua tinh chế phương pháp chưng cất nhiều lần  Năm 1937 công ty Dow Chemical cho mắt Polystyren dân dụng hay gọi Styrol Đây công ty lớn Mỹ năm 1938 sản xuất 100.000 - Theo thống kê gần cho biết chất dẻo chiếm khoảng 1/8 sản phẩm từ Fe , kim loại với tỉ trọng lớn gấp lần chủng ngày sử dụng rộng rãi thay kim loại - Với tiến khoa học kỹ thuật loại nhựa truyền thống polystyren người ta tạo nhiều loại copolyme như: + PS suốt có độ tinh khiết cao + PS dùng để sản xuất vật phẩm dân dụng có tính chất hon + PS xốp từ nguyên liệu tình khiết chứa cacbua hydro nhiệt độ sôi thấp với hàm lượng 6% + Các copolyme từ Styren acrylonitryl, butadien tạo thành loại vật liệu có tính kỹ thuật cao hẳn PolyStyren độ cách điện , bền nhiệt , độ bền va đập Nhưng loại có ý nghĩa mặt kỹ thuật copolyme Styren 1.2 Polystyrene Là loại nhựa nhiệt dẻo (polymer) tên gọi Polystyren (gọi tắt PS), tạo thành từ phản ứng trùng hợp styren Công thức cấu tạo Polystyren (CH[C6H5]CH2)n 1.2.1 Tính chất vật lý - PS cứng, suốt với độ bóng cao, khơng có mùi vị, cháy có nhiều khói - Khơng màu dễ tạo màu, hình thức đẹp, dễ gia cơng phương pháp ép ép phun (nhiệt độ gia cơng vào khoảng 180 - 200oC) - Tính chất học PS phụ thuộc vào mức độ trùng hợp PS có trọng lượng phân tử thấp, giòn độ bền kéo thấp Trọng lượng phân tử tăng độ cơ, nhiệt tăng, độ giòn giảm Nếu vượt q mức độ trùng hợp định tính chất học lại giảm Giới hạn bền kéo giảm nhiệt độ tăng lên Độ giãn dài tương đối bắt đầu tăng đạt tới nhiệt độ 80oC Vượt nhiệt độ PS trở nên mềm dính cao su Do PS dùng nhiệt độ thấp 80oC Polystyrene chuỗi hydrocacbon mạch thẳng, liên kết với nhóm phenyl với nguyên tử cacbon Polystyrene tan hydrocacbon thơm (Toluene, etylbenzen), hydrocacbon có chứa halogen, ete béo (tetra hydrofuran), este (etyl acetate), không tan hydrocacbon no (hexan) rượu (metanol ) 1.2.2 Phân loại ứng dụng Theo cấu trúc, thông thường PS chia làm loại sau: -PS tinh thể (GPPS) -PS chịu va đập (HIPS) -PS Foam a, PS tinh thể (GPPS) PS tinh thể thường sử dụng cho mục đích thơng dụng (GPPS), có khối lượng phân tử lớn (Mw=2-3x105), mang tính nhiệt dẻo rõ ràng cứng, bền, khơng mùi, không vị Là chất dễ tác động nhiệt, ổn định nhiệt, trọng lượng riêng thấp có giá thành thấp chi phí thấp phân xưởng có sử dụng khn đúc, ép, màng mỏng Ngồi vật liệu PS có tính chất nhiệt tính điện tốt, lý mà chúng sử dụng vật liệu cách điện rẻ tiền Sau số ứng dụng PS tinh thể: Đúc khn kiểu -Làm vỏ bao bì Ép khn -Thùng catton Ứng dụng -Lắp kính -Hộp lọ đựng mỹ phẩm -Khay đựng thịt gia cầm -Chiếu sáng -Cánh quạt/tán đèn -Hộp đựng thực phẩm ăn -Vật trang trí nhà -Đồ nhựa rắn nhanh -Các mặt hàng văn phòng -Hộp xốp phẩm -Bao bì thực phẩm -Dây quay đĩa máy tính -Vật dụng y tế b, PS chịu va đập (HIPS) Polystyrene (HIPS) nhựa chịu va đập chủ yếu để tăng tính bền học, sử dụng cho môi trường thường xuyên chịu nhiều tác động có khả chống bắt cháy, độ bóng cao Chất đàn hồi trộn vào polystyrene, chủ yếu để làm tăng tính bền học Kết tạo vật liệu thường gọi PS chịu va đập (HIPS) có giá trị cho nhiều thứ khác Chất đàn hồi polybutadiene có cấu trúc lập thể điều hòa sử dụng để điều chỉnh tính chịu va đập Độ bền, tính chịu va đập, độ trong, cơng nghệ chế biến khác có ảnh hưởng tới hình dáng sợi phân tán pha polymer Polystyrene chịu va đập xử lý cách dễ dàng công nghệ chế biến nhiệt dẻo thông thường gồm công nghệ màng, công nghệ công nghệ: ép biên, ép nóng, đúc phun, đúc phun áp lực đúc thổi cấu trúc Một số ứng dụng HIPS: -Bao bì dập nóng -Đựng thức ăn nhanh -Cốc nắp đậy -Hộp đựng nước uống trái sản phẩm sữa -Đường ống cho tủ lạnh -Các phận máy điều hòa khơng khí -Đồng hồ treo tường -Đồ chơi, gót giày c,PS Foam PS Foam chia thành hai loại: PS mở rộng (EPS) PS ép (XPS) EPS bọt xốp đóng cứng cứng Nó thường màu trắng làm hạt polystyrene mở rộng trước Các vật liệu EPS chế tạo sản phẩm cốc cà phê, giảm sóc cho tơ Mục đích EPS chế tạo ly dùng lần, vỏ chống rung vật liệu cách điện Polystyrene ép ( XPS ) có thành phần hóa học polystyrene mở rộng (EPS), làm công nghệ khác; kết là, có túi khí nhỏ thống Nó thường có màu hồng, xanh cây, xanh cây, bao gồm tế bào khép kín, cải thiện độ nhám bề mặt độ cứng cao giảm tính dẫn nhiệt Vật liệu XPS vững bền vững với cường độ nén cao hiệu suất nhiệt cao, cấu trúc tế bào mật độ cao XPS làm cho thực tế khơng thấm nước Do XPS lựa chọn số cho nhà xây dựng nhà, nhà phân phối, kiến trúc sư kỹ sư 1.2.3 Dữ liệu an toàn polystyrene Poly Styrene tạo thành từ phản ứng polyme hóa monome styrene Một lượng monome styrene dạng vết phụ gia bay điều kiện hoạt động thường Quá trình bay cần phải tránh để tiếp xúc với người Hít phải khí Styrene bụi bị kích ứng nặng, bị trầm cảm ,còn nuốt phải gây kích ứng cho miệng, họng dày 1.2.3.1 PolyStylene ảnh hưởng tới sức khỏe - Mắt: Gây kích ứng tổn thương Da: Sản phẩm gần không gây kích ứng da Nuốt phải: Sản phẩm khó bị nuốt phải dạng vật lý Nếu nuốt phải - bị nghẹn Hít phải: gần khơng thể hít phải dạng vật lý Các chất hóa học phân hủy trinh phân hủy nhiệt: Khi nhiệt độ cao cháy khơng hồn tồn, lượng vết monome Styrene phụ gia bay hơi, CO, khói đen CO2 tụ lại gây khó thở 1.2.3.2 Các phương pháp sơ cứu - Da: Nếu bị bỏng polyStyrene lỏng nấu chảy, dính vào da với nước cần - có biện pháp y học đê loại bỏ xử lý vết bỏng Mắt: Rửa mắt với nước 15 phút Nếu bị kích ứng cần phải có biện - pháp y học Nuốt : Nếu nuốt phải, pha lỗng với nước nhanh chóng gây nơn Khơng cho uống nước hay gây nôn bệnh nhân bị bất tỉnh hay bị co giật Cần có biện - pháp y học xử lý Hít : Đưa đến nơi thống khí, cần thiết sử dụng biện pháp y học 1.2.4 Phương pháp bảo quản Yếu tố nguy hại PolyStyrene vật liệu dễ cháy tính dễ bắt cháy polyme nói chung Pentan giải phóng chậm q trình bảo quản Nó khí dễ cháy tạo thành hỗn hợp cháy nổ với khơng khí nồng độ thể tích khoảng 1,4% - 7,8% Nó nặng khơng khí nên lơ lửng đất Các PolyStyrene dạng hạt không dễ cháy bắt lửa cháy ổn định Sản phẩm q trình cháy polyStyrene CO2, CO khói đen Các hạt PolyStyrene nên bảo quản thùng chứa đóng kín nhãn mác đầy đủ Nếu hạt PolyStyrene không dùng hết lần, thùng chứa cần phải đóng chặt đánh dấu phù hợp Đảm bảo lớp nhựa bên thiết kế đặc biệt để giữ PolyStyrene, đủ bền chắn giữ pentan Các nước Châu Âu có pháp chế yêu cầu tồn trữ hàng hóa nguy hiểm Polystyrene cần lưu trữ nơi cách xa nguồn phát lửa có hệ thống dập lửa 1.2.5 Tình hình sản xuất tiêu thụ PS Việt Nam Hiện tại, năm ngành nhựa nhập khoảng triệu nguyên liệu nhựa, nguyên liệu nhập chủ yếu bao gồm: PE, PP, PET, PVC, PS, ABS… PS chiếm khoảng 3% khối lượng, lại khoảng 60% khối lượng PE, PP PET (hai nguyên liệu ngành bao bì nhựa nước), PVC – nguyên liệu ngành nhựa vật liệu xây dựng Cùng với nguyên liệu cho sản xuất nhựa, hàng năm Việt Nam phải nhập hàng trăm loại phụ gia, khối lượng nhập ước tính lên tới triệu năm Bảng Sản lượng sản xuất nguyên liệu nhựa nước Nguyên liệu nhựa PE PP PET PVC Nhập 2016(F) PS EPS 139,000 1,227,000 1,015,000 346,000 334,000 Sản xuất nước (tấn) 150,000 145,000 150,000 190,000 48,000 38,000 Doanh nghiệp sản xuất Công tay TNHH Lọc hóa dầu Bình Sơn Cơng ty TNHH Hưng Nghiệp Formosa Cơng ty TNHH Nhựa Hóa Chất Phú Mỹ Cơng ty TNHH Nhựa Hóa Chất TPC Vina Cơng ty TNHH Polystyren Việt Nam Công ty TNHH Polystyren Việt Nam Nguồn: VPA 10 Từ giai đoạn này, trình sản xuất GPPS HIPS tương tự Hỗn hợp nguyên liệu gia nhiệt sơ (3) nạp liệu liên tục tới thiết bị trùng hợp sơ (4), hình dạng cao su tạo Sau khỏi thiết bị trùng hợp sơ bộ, hỗn hợp polymer bơm đến lò phản ứng polymer hoá (5) thiết kế riêng hãng Sau phản ứng thiết bị này, trình trùng hợp hồn thành Sau đó, hỗn hợp gia nhiệt sơ (6) để chuẩn bị cho trình bay Thiết bị bay (7) giữ độ chân không cao để thu hồi monome chưa phản ứng dung mơi từ polymer nóng chảy Monome chưng cất phân xưởng tái sinh styrene (8) tuần hoàn trở lại thiết bị trùng hợp sơ Polymer nóng chảy bơm qua khn (9) để tạo sợi, qua bể nước để làm nguội cuối qua máy tạo hạt (11) để tạo hình dạng hạt sàng lọc để phân loại, loại bỏ hạt lớn Sản phẩm chuyển đến phận lưu trữ đóng gói 3.1.3.3 Thơng số trình:[4] Nhiệt độ: 150oC Giai đoạn hiệu suất khoảng 30-40% Giai đoạn tổng hiệu suất khoảng 90% Thời gian phản ứng khoảng vài GPPS HIPS Styrene dầu khoáng, kg 1011 937 Cao su, kg 73 Các chất phụ gia, kg Điện, kWh 97 110 Nhiện liệu, 10 kcal 127 127 Nước làm mát, m 46 26 Hơi áp suất thấp, kg 6 Bảng Định mức tiêu hao lượng nguyên liệu tính theo metric ton polystyrene sản xuất 35 3.1.3.4 Nhận xét công nghệ: Công nghệ công nghệ sản xuất GPPS HIPS, ưu điểm vượt trội tích hợp quy trình sản xuất sản phẩm trung gian vào dây chuyền sản xuất Bằng cơng nghệ tạo sản phẩm chất lượng cao ổn định Tính đến năm 2005, số nhà máy Pháp, Đức, Thuỵ Điển vận hành theo công nghệ với tổng công suất đạt khoảng 450000 GPPS HIPS năm nhà máy khác với công suất 3000000 GPPS HIPS năm vào hoạt động từ năm 2005 3.2 Công nghệ sản xuất EPS: 3.2.1 Cơng nghệ CM Extir® sản xuất EPS Versalis: 3.2.1.1 Sơ đồ cơng nghệ:[3] Hình 11 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất CM Extir® EPS Versalis 3.2.1.2 Đặc điểm công nghệ: [3] Công nghệ sản xuất EPS Versalis dựa phương pháp trùng hợp huyền phù gián đoạn styrene với tác nhân vô tạo huyền phù Các hố chất hồ tan styrene Dung dịch gia nhiệt sơ trước đưa vào thiết bị phản ứng chứa sẵn nước vơ khống tác nhân huyền phù Trong thiết bị phản ứng có cánh khuấy để 36 khuấy trộn Tác nhân tạo xốp thêm vào q trình polymer hố Phản ứng xảy đến lượng styrene dư đạt đến giá trị mong muốn phù hợp theo chương trình nhiệt độ đặt Kích thước hạt nhựa kiểm sốt hố chất thích hợp q trình polymer hố để đạt đường kính hạt mong muốn Lượng nhỏ tác nhân tạo xốp thoát khỏi thiết bị polymer hoá đưa đến khu vực tiêu huỷ (có thể đuốc đốt,…) Sau q trình polymer hố, huyền phù có chứa hạt EPS chuyển đến thùng chứa có cánh khuấy Tại xảy làm nguội Huyền phù lại chuyển đến thùng chứa lớn Thùng thiết kế để chứa nhiều mẻ lúc, mục đích để dung dịch huyền phù có độ đồng tốt chuyển sản phẩm đến thiết bị ly tâm liên tục Các hạt ướt sau ly tâm liên tục đưa tới thiết bị sấy sau đưa qua sàng để phân loại theo mục đích sử dụng Từng phân đoạn tạm thời trữ silo trước tẩm thêm dầu bơi trơn, kết thúc q trình Cũng cơng nghệ sản xuất HIPS Versalis, cơng nghệ sản xuất EPS hãng có vài ưu điểm độc quyền riêng hãng: Ở phân xưởng polymer hoá, với thiết kế lò phản ứng riêng biệt độc quyền nhà sản xuất, kích thước hạt đồng đều, lượng chất phản ứng lò phản ứng nhiều hơn, khơng cần rửa sản phẩm hoá chất Hệ thống huyền phù dựa tác nhân vơ cơ, nhờ đạt kiểm sốt tối ưu kích thước hạt cấu trúc hạt, ổn định lượng styrene dư, ngăn cản kết tủa, kết tụ trình polymer hố Bên cạnh đó, với cơng nghệ “1 bậc” (single step technology), việc tẩm tác nhân tạo xốp lên hạt polystyrene thực q trình polymer hố, nhờ tránh giai đoạn ngâm tẩm tốn tiền bạc thời gian quy trình thong thường Cơng nghệ Extir sản xuất với kích thước sản phẩm đa dạng, từ 0.2 đến mm, với sai số kích thước hạt nhỏ (chỉ vào khoảng 0.18) Một ưu điểm cơng nghệ hố chất, phụ gia sử dụng trình dễ kiếm 37 Ở công đoạn tẩm cuối cùng, công nghệ tẩm đại với độ bám dính cao (Highly developed Coating Technology) cho phép điều chỉnh chất lượng nhựa EPS phù hợp với yêu cầu khách hàng đưa Một điểm cộng hoá chất phụ gia sử dụng vô dễ kiếm 3.2.1.3 Thơng số q trình: [3] Để sản xuất metric ton EPS cần 1000-1015 kg nguyên liệu thô, 0.15 MWh điện, 3.5 m3 nước vơ khống, 0.5 metric ton nước 3.2.1.4 Nhận xét công nghệ: Công nghệ GPPS Versalis linh hoạt, điều chỉnh điều kiện làm việc cho phù hợp theo hoàn cảnh, mục đích sản xuất chất lượng sản phẩm từ thấp đến cao tuỳ mục đích sử dụng hay số lượng loại sản phẩm Năng suất công nghệ lên tới 60000 tấn/năm Sản phẩm GPPS tạo có độ giãn nở tốt, thời gian trình ngắn, điều chỉnh tốt cấu trúc sản phẩm (khối lượng phân tử sản phẩm phân bố khối lượng đồng đều) Xử lý nước thải đại: tất nước thải q trình xử lý phân xưởng sinh học thơng thường Khí thải trình đưa đến phận tiểu huỷ (đuốc đốt thiết bị oxy hố) Có nhà máy sử dụng công nghệ sản xuất EPS Versalis Ý, Bỉ Hungary với tổng suất lên tới 120000 năm Ngồi phân xưởng suất 50000 tấn/năm Liên bang Nga vào hoạt động năm 2004 3.2.2 Công nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP chemical: 3.2.2.1 Sơ đồ cơng nghệ:[4] 38 Hình 12 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP chemical Chú thích: 1.Thiết bị phản ứng; 2.Thùng chứa; 3.Thiết bị ly tâm; 4.Thiết bị sấy khô; 5.Sàng lọc; 6.Bộ phận trộn 3.2.2.2 Đặc điểm công nghệ:[4] Công nghệ trùng hợp styrene ABB Lummus Global để sản xuất EPS thường EPS chịu lửa quy trình trùng hợp huyền phù gián đoạn bậc (one-step) theo sau trình liên tục, bao gồm loại nước, sấy phân loại theo kích thước Monome styrene, nước, chất khơi mào, tác nhân huyền phù, chất tạo nhân số hợp phần khác đưa vào lò phản ứng (1) Sau đó, hỗn hợp phản ứng với chương trình nhiệt độ theo thời gian (time-temperature profile) có kết hợp khuấy trộn Tác nhân huyền phù trình khuấy trộn làm phân tán monome thành dạng hạt Tới khoảng thời gian thích hợp, lượng pentan tính tốn trước đưa vào lò phản ứng, q trình trùng hợp tiếp tục độ chuyển hoá đạt xấp xỉ 100% 39 Sau làm nguội, hạt EPS nước đưa vào thùng chứa (2) Từ cơng đoạn này, quy trình trở nên liên tục Hỗn hợp hạt/huyền phù ly tâm thiết bị (3), phần lớn huyền phù loại bỏ Các hạt sau vận chuyển đến máy sấy khô (4) để loại bỏ lượng chất lỏng lại Sau hạt khơ sàng qua sàng (5) thành phân đoạn sản phẩm khác Dầu nhờn thêm vào với tỉ lệ định phận phối trộn (6) hãng thiết kế riêng Sản phẩm cuối chuyển đến phận bao gói 3.2.2.3 Thơng số q trình:[4] Thiết bị phản ứng loại cánh khuấy với tốc độ 80-120 vòng/phút Ban đầu nhiệt độ nâng lên 75-80 oC 1.5h sau tăng nhiệt độ lên 88-90 oC 2h Tổng thời gian phản ứng 4-5h, hiệu suất 95-98% Môi trường ly tâm có nhiệt độ khoảng 45-50oC Sấy chân khơng 65-75oC chân không Để sản xuất metric ton EPS cần: Styrene pentane Hoá chất xử lý Nước khử khoáng Điện Hơi nước Nước làm nguội 1000-1015 kg 25-49 kg 1000 kg 150 kWh 0.42 120 m3 3.2.2.3 Nhận xét cơng nghệ: Quy trình cơng nghệ BP/Lummus công nghệ sản xuất EPS đại Điều khiển máy tính giúp sản phẩm có độ đồng cao, đồng thời giảm thiểu lượng tiêu thụ cho nhà máy Tính đến năm 2005 có nhà máy sử dụng cơng nghệ Lummus, Pháp, Đức, Trung Quốc với tổng suất lên đến 200000 metric tons năm 40 Chương SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ 4.1 So sánh công nghệ sản xuất EPS Công nghệ sản xuất EPS ABB Lummus Global/BP Chemicals Công nghệ Extir sản xuất EPS Versalis 41 Sản phẩm Cơ chế Đặc điểm EPS EPS Trùng hợp huyền phù gián đoạn Trùng hợp huyền phù gián đoạn - Trộn trực tiếp cao su lẫn - Có thiết bị khuấy trộn - cấu tạo phụ gia với styrene gia nhiệt trước đưa thiết bị khuấy trộn vào thiết bị phản ứng Chỉ có thùng chứa - polymer sau trùng hợp polymer nóng chảy trước xong nóng chảy đưa đưa ly tâm vào thùng chứa cánh khuấy liên tiếp, nhỏ to - Chất phụ gia đưa vào sau sấy khô - Tốc độ khuấy 80-120 v/ph - Ban đầu nâng nhiệt độ lên 75-80oC 1.5h sau tăng nhiệt độ lên 88-90oC Điều kiện công nghệ 2h - Thời gian phản ứng 4-5h - Mơi trường ly tâm có nhiệt 45-50oC - Sấy chân không 65-70oC 95-98% Công nghệ đại - Sản phẩm chất lượng cao Hiệu suất Ưu điểm - Linh hoạt quy mô sản xuất ổn định - Kích thước hạt nhỏ - Bố trí nhỏ gọn - Không cần phải rửa thiết bị - Vận hành đơn giản, tạo chất thải - Vẩn hành ổn định, tiết kiệm dung mơi - Hóa chất có sẵn thị trường nguyên vật liệu - Thân thiện với môi trường 42 Nguyên liệu 1000 – 1015 (kg/tấn EPS) Nước khử khoáng Điện 1000 kg/tấn 150 (kWh/ EPS) Hơi 1000 – 1015 3.5 m3/tấn 150 0.42 0.5 (tấn/tấn EPS) 4.2 So sánh công nghệ sản xuất GPPS HIPS Công nghệ GPPS Công nghệ Edistir Công nghệ Edistir HIPS ABB sản xuất GPPS sản xuất HIPS Lummus Versalis Versalis Global/BP Nguyên tắc làm Trùng hợp khối liên Trùng hợp khối liên Chemicals Trùng hợp khối liên việc Chất khơi mào tục Peroxide - Có khuấy trộn tục Peroxide - Có khuấy trộn tục Peroxide - Trộn trực tiếp Cấu tạo - Điều kiện làm việc - styrene tác nhân styrene tác cao su lẫn phụ tạo huyền phù nhân tạo huyền gia với styrene trước vào thiết bị phù trước vào thiết bị phản ứng thiết bị phản ứng khuấy trộn Khơng có thùng - Khơng có thùng - Có thùng chứa chứa trước đưa chứa trước trước đưa vào thiết bị trùng đưa vào thiết bị vào thiết bị hợp monome styrene trùng hợp monome styrene trùng hợp Nhiệt độ làm - khí phụ gia khí phụ có nhiệt độ sơi gia có nhiệt độ thấp, dễ bay sơi thấp, dễ bay - việc: 150oC - có hẳn thiết bị chưng cất 43 thu hồi thu hồi monome styrene thu hồi trở thu để tuần hoàn lại thiết bị khuấy hồi trở lại thiết bị styrene quay trở trộn ban đầu khuấy trộn ban lại trực tiếp thiết đầu bị trùng hợp sơ Loại thiết bị phản ứng thiết bị phản ứng 2-3 thiết bị phản ứng thùng có khuấy liên dạng dòng đẩy tục (CSTRs) Phương pháp bay (PFRs) Sử dụng dầu tải Phương pháp giảm nhiệt tuần hoàn bên nhiệt phản ứng ống xoắn ruột 1005-1008 gà 1005-1008 937 (kg/tấn PS) Điện tiêu thụ 100 150 110 (kWh/tấn) Khí nhiên liệu 20 15-20 Nguyên liệu (10000kcal/kg) (kg/tấn PS) Hơi (tấn/tấn) Nước làm mát 0.1 26 (m3/tấn) - Hệ thống đơn giản, - Hệ thống đơn dễ dàng vận hành giản, dễ dàng vận trình cơng nghệ Cơng nghệ linh hành sản xuất Cơng nghệ linh loại sản phẩm quy mô sản xuất hoạt giúp thay khác chất lượng sản đổi quy mô sản cần thay đổi phẩm xuất chất nguyên liệu ban Rất monomer lượng sản phẩm đầu hoạt giúp thay đổi Ưu điểm - - - Cùng quy 44 oligomer dư thừa - - Rất monomer - Linh hoạt tiết Có thể sản xuất oligomer dư kiệm chi phí XPS thừa thiết bị Sản phẩm có cấu - Độ chuyển hóa - Chất lượng sản trúc ổn định, kích cao, hạn chế tối phẩm cao, đồng thước đồng đa q trình lưu hóa phân hủy - cao su - Độ chuyển hóa cao Sản phẩm có cấu trúc ổn định, kích - Chi phí đầu tư - vận hành lớn Nhược điểm - Tiêu tốn nguyên thước đồng Chi phí đầu tư - vận hành lớn - Tiêu tốn nguyên Hệ thống phức tạp - Quá trình thay liệu đầu vào liệu đầu vào nguyên liệu tốn so với công nghệ so với công nghệ nhiều thời gian khác khác chi phí 4.3 Lựa chọn cơng nghệ Hiện Việt Nam có công ty sản xuất polystyrene công ty Polystyrene Việt Nam Cơng ty có khả sản xuất EPS, GPPS HIPS Tuy nhiên khả cung cấp công ty đáp ứng khoảng 50% nhu cầu nước, nguyên nhân cạnh tranh gây gắt với hàng nhập Hiện 90% khách hàng Việt Nam nhập mặt hàng EPS, PS từ Đài Loan, họ nhà máy có cơng suất lớn tất nguồn nguyên liệu họ mua nước, chi phí sản xuất họ rẻ dẫn đến giá thành phẩm cạnh tranh, nhà máy Việt Nam phải nhập toàn ngun vật liệu từ nước ngồi phí sản xuất cao 45 Trên thực tế công ty hoạt động hết cơng suất hồn tồn đáp ứng tới 90 – 100% nhu cầu nước (4000 – 5000 tấn/năm), nhiên không cạnh tranh giá với sản phẩm có chất lượng tương đương tới từ nước nên phần lớn sản phẩm sản xuất lại đem xuất Do vấn đề sản xuất polystyrene nói riêng loại nhựa Việt Nam nói chung nguồn nguyên liệu đầu vào chất phụ gia Dù vậy, với phát triển kinh tế, nhu cầu nhựa sản phẩm từ Polystyrene tăng cách tất yếu Cùng với việc phát triển nhà máy hóa dầu mới, tương lai hồn tồn chủ động nguồn nguyên liệu đầu vào cho q trình sản xuất polystyrene Lúc việc lựa chọn công nghệ quan trọng 4.3.1 Lựa chọn công nghệ sản xuất EPS Đối với việc sản xuất EPS, ta thấy cơng nghệ ABB Lummus Global/BP Chemical công nghệ tiên tiến Công nghệ cho sản phẩm với chất lượng cao ổn định, hiệu suất cao, thân thiện với môi trường Công nghệ hồn tồn vượt trội so với cơng nghệ sản xuất EPS nhỏ lẻ Việt Nam (chủ yếu công nghệ Đài Loan) So với công nghệ Extir Versalis cơng nghệ ABB Lumus tiết kiệm nguồn nguyên liệu Trong tương lai, bên cạnh việc sản xuất sản phẩm chất lượng cao, quy trình sản xuất phải đảm bảo an tồn với mơi trường yếu tố quan trọng, đó, vốn đầu tư ban đầu lớn việc chuyển đổi từ xưởng nhỏ lẻ thành nhà máy với công nghệ đại cho suất cao ABB Lummus Global/BP Chemical điều cần thiết 4.3.2 Lựa chọn công nghệ sản xuất GPPS HIPS Đối với trình sản xuất GPPS HIPS, cơng nghệ ABB Lummus Global/BP Chemical có ưu vượt trội cơng nghệ thích hợp để sản xuất hai loại sản phẩm khác GPPS HIPS mà không cần thay đổi thiết bị Với công nghệ ta cần thay đổi nguồn nguyên liệu ta tạo loại polystyrene khác Điều cho phép tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị, nhiên chi phí dừng vận hành để 46 thay đổi nguồn nguyên liệu tái khởi động sau khơng nhỏ, cơng nghệ chưa thực tối ưu Dù vậy, thực tế nhu cầu polystyrene Việt Nam không lớn, đầu tư riêng biệt hai phân xưởng riêng sản xuất GPPS HIPS với quy mơ nhỏ đòi hỏi chi phí đầu tư cao, giá thành sản phẩm tạo khó cạnh tranh so với hàng nhập xuất quốc tế gặp nhiều bất lợi Việt Nam khó đáp ứng đủ ngun liệu đầu vào Mặc dù cơng nghệ Edistir có ưu điểm linh hoạt điểu chỉnh chất lượng sản phẩm, tiết kiệm nước, lượng, cơng nghệ ABB Lummus Global lại có ưu điểm tiết kiệm nguồn nguyên liệu vốn quan trọng giá nguyên liệu chiếm tới 75 - 80% giá thành sản phẩm mà nguồn nguyên liệu lại khơng dồi Tóm lại, cơng nghệ ABB Lummus Global/BP Chemical sản xuất GPPS HIPS số nhược điểm song phù hợp với nhu cầu nước ta Thêm vào đó, theo tìm hiểu nhóm, từ loại polystyrene tinh thể với kích thước hạt nhỏ, ta sản xuất EPS cách đưa loại polystyrene tinh thể vào buồng đốt khoảng 200oC, pentane khỏi polystyrene khí vào làm hạt polystyrene nở tạo thành EPS Như theo ý kiến nhóm, ta sản xuất EPS với dây chuyền công nghệ sản xuất GPPS/HIPS ABB Lummus Global cách tích hợp thêm vài thiết bị buồng đốt, hệ thống làm nguội, máy tạo hạt,… vào nhà máy, sử dụng nguồn nguyên liệu GPPS sản phẩm nhà máy Tức sản xuất loại polystyrene với dây chuyền cơng nghệ này, sản phẩm EPS tạo có chất lượng chưa thật cao chưa đa dạng 47 Kết Luận Qua tiểu luận ta nắm tính chất hóa lí, ứng dụng tình hình sản xuất polystyren Việt Nam giới, biết phương pháp để sản xuất polystyren là: trùng hợp khối, trùng hợp dung dịch, trùng hợp huyền phù trùng hợp nhũ tương, từ chọn phương pháp thích hợp với điều kiện sản xuất yêu cầu sản phẩm polystyren Ta nhận thấy việc sản xuất polystyren với công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo chất lượng số lượng yêu cầu vấn đề cần thiết góp phần phát triển ngành cơng nghiệp hóa học Việt Nam Có nhiều cơng nghệ sản xuất polystyren qua ta thấy công nghệ ABB Lummus Global/BP Chemical có nhiều ưu điểm vượt trội phù hợp với điều kiện nước ta, nên lựa chọn công nghệ để thiết kế phân xưởng sản xuất polystyren Việt Nam 48 Tài liệu tham khảo [1] Versalis/Eni, HIPS High Impact Polystyrene proprietary process technology [2] Versalis/Eni, GPPS General Purpose Polystyrene proprietary process technology [3] Versalis/Eni, EPS Expandable Polystyrene suspension proprietary process technology [4] Hydrocarbon Processing, Petrochemical Processes 2005, Gulf Publishing Company, 2005 [5] Dr Hans Dieter Schwaben-Commondity Plastic Trend Report-10/2005 [6] Chemical Economics Handbook PolyStyren Report –IHS Markit– 12/2014 49 ... dụng sản phẩm 28 Chương 3: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYRENE 3.1 Công nghệ sản xuất GPPS HIPS: 3.1.1 Cơng nghệ Edistir® sản xuất HIPS Versalis: 3.1.1.1 Sơ đồ cơng nghệ: [1] Hình Sơ đồ cơng nghệ. .. Công nghệ sản xuất GPPS HIPS ABB Lummus Global/BP Chemicals: 34 3.2 Công nghệ sản xuất EPS: 36 3.2.1 Công nghệ CM Extir® sản xuất EPS Versalis: 36 3.2.2 Công nghệ. .. nghiên cứu công nghệ nhằm đẩy mạnh sản xuất polystyren để tạo vật phẩm ngày quan tâm phát triển Vì chúng em chọn đề tài ‘CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN làm tiểu luận môn học Công Nghệ Tổng Hợp
- Xem thêm -

Xem thêm: Công nghệ sản xuất polystyren, Công nghệ sản xuất polystyren, Chương 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN, Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT, Chương 3: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYRENE, Chương 4. SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ

Mục lục

Xem thêm

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay