dây chuyền hoạt động của nhà máy Nhựa Phú Mỹ

LỜI CẢM ƠN
Trong những năm được học tại trường Đại học Mỏ - Địa chất em đã nhận
được sự dạy dỗ chỉ bảo ân cần từ các thầy cô giáo những kiến thức mà các thầy,
cô đã truyền đạt cho chúng em vô cùng bổ ích và quý báu phục vụ cho bản thân
em góp phần vì ngày mai lập nghiệp.
Em vô cùng cám ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Lọc – Hoá dầu,
khoa Dầu khí những người đã dạy dỗ tận tình, chỉ bảo chúng em những kiến
thức vô cùng bổ ích về chuyên ngành chúng em theo học.
Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến thầy giáo TS. Phạm Xuân Núi đã
hướng dẫn tận tình và chỉ bảo em về dây chuyền hoạt động của nhà máy Nhựa
Phú Mỹ và sự lựa chọn đề tài tốt nghiệp. Em xin ghi nhận những kiến thức bổ
ích và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong tập thể lớp Lọc – Hoá
dầu K
50
đã giúp đỡ và đóng góp cho tôi những kiến thức bổ ích.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 08 năm 2010
Sinh viên
Lê Anh Chiến
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN
STT Số hiệu bảng Tên bảng Trang
1 Bảng 1.1 Một số tạp chất VCM điển hình 2
2 Bảng 1.2 Một số tiêu chuẩn nước loại khoáng 4
3 Bảng 1.3 Mốt số tính chất vật lý và hoá học của Cat. C 5
4 Bảng 1.4 Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35% 6
5 Bảng 1.5 Một số tính chất của Cat. E 7
6 Bảng 1.6 Một số tính chất của Cat. B 8
7 Bảng 1.7 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. A 9
8 Bảng 1.8 Một số tính chất vật lý hoá học của Gran. B 9
9 Bảng 2.1 Sản lượng PVC trên thế giới 13
10 Bảng 2.2 Công suất nhựa PVC của Châu Á - Thái Bình

Dương
14
11 Bảng 2.3 Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam 17
12 Bảng 2.4 Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người (kg/đầu người) 18
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN
STT SỐ HIỆU
HÌNH VẼ
TÊN HÌNH VẼ TRANG
1 Hình 1.1 Qúa trình hình thành chất khơi mào 10
2 Hình 2.1 Sơ đồ phát triển ngành hoá dầu ở Việt Nam 16
3 Hình 2.2 Khả năng cung- cầu PVC của Việt Nam 18
4 Hình 2.3 Quy trình sản xuất VC từ Axetylen và HCl 20
5 Hình 2.4 Quy trình tổng hợp MVC Từ Axetylen và Etylen 21
6 Hình 2.5 Quy trình Oxi clo hoá Etylen 22
7 Hình 2.6 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên thế giới 24
8 Hình 2.7 Các lĩnh vực ứng dụng của PVC trên Việt Nam 24
9 Hình 3.1 Sơ đồ khối các công đoạn chính để sản xuất PVC 30
10 Hình 3.2 Sơ đồ tháp stripping C501 31
11 Hình 3.3 Sơ đồ tháp chưng cất C501 34
12 Hình 3.4 Sơ đồ phần đỉnh tháp C501 35
13 Hình 3.5 Đĩa tháp 36
14 Hình 3.6 Sơ đồ đáy tháp 38
15 Hình 3.7 Sơ đồ tháp lọc 39
16 Hình 3.8 Sơ đồ trao đổi nhiệt của lưu thể tỷ trọng tháp E501 41
17 Hình 3.9 Chưng cất huyền phù 43
18 Hình 3.10 Sơ đồ thiết bị lưu trữ huyền phù 44
MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết hiện nay trên Thế giới nói chung và ở Việt Nam nói
riêng, công nghiệp Lọc - Hoá dầu đóng vai trò hết sức quan trọng cùng với sự phát
triển kinh tế của các quốc gia trên Thế giới đặc biệt là công nghiệp hoá dầu trong

đó nhựa tổng hợp là sản phẩm có giá trị lớn. Trong số các loại nhựa tổng hợp, thì
nhựa PVC đã và đang thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực trong đời sống xã hội hiện
nay.
PVC là một trong những sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trên Thế giới
nó góp phần đáng kể vào sự đa dạng của vật dụng hằng ngày và cuộc sống hiện đại,
mà tất cả chúng ta đang có. Từ lâu PVC đã được ứng dụng để sản xuất các sản
phẩm kỹ thuật, các chi tiết phụ tùng chất lượng cao. Hiện nay PVC đã được đưa
vào các ngành công nghiệp nặng - nhẹ như công nghiệp ô tô, công nghiệp xe máy,
công nghiệp điện tử và công nghiệp xây dựng,...
Ở Việt Nam, nhựa PVC cũng đã và đang thâm nhập vào nhiều lĩnh vực khác
nhau mà công nghệ sản xuất PVC này hầu như chúng ta phải nhập khẩu hoàn toàn.
Thực tế cho thấy sự hiện diện của công ty TNHH Nhựa và Hoá chất Phú Mỹ
(PMPC) và công ty Nhựa và hoá chất TPCVina (TPC VINA) đang vận hành tại
Việt Nam.
Dự báo Việt Nam vào năm 2011 tổng sản lượng nhựa sản xuất khoảng
3,95triệu tấn/năm với chỉ số tiêu thụ nhựa là 40kg/người [4].
Xuất phát từ những thực tế trên, đề tài đã bước đầu: “Tìm hiểu công nghệ
cung cấp nguyên liệu cho tháp lọc trong quá trình sản xuất PVC tại nhà máy
nhựa Phú Mỹ”.
1
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU VỀ MONOME VINYLCLORUA (VCM)
1.1. MONOME VINYLCLORUA
MONOME VINYLCLORUA hay Vinylclorua là chất khí rễ cháy nổ, do đó
nó thường được chứa trong thiết bị thép Cacbon hoặc thép không gỉ. Thường để nơi
thoáng mát cách xa nguồn lửa, nguồn có nhiệt cao VC là nguyên liệu chính để sản
xuất PVC .
Có hai loại VCM dùng để nạp liệu đó là
1: VCM sạch - được cung cấp từ tàu
2: VCM tái sinh - được thu hồi từ quá trình sản xuất (PVC)

Bảng 1.1. Một số tạp chất VCM điển hình
VCM nhiễm
bẩn
Mức độ tối đa
cho phép (ppm)
Ảnh hưởng động học và thuộc tính của
PVC
Độ tinh khiết 99,96% Phụ thuộc vào độ nhiễm 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 hoá chậm
Nước 100 Nếu nước có tính axit thì có thể đo nồng độ
sắt cao làm thay đổi kích thước của hạt và
độ rỗng. Tính ổn định nhiệt kém
Fe 0,5 Làm biến đổi kích thước hạt và độ rỗng
HCl 1 Có thể làm tăng nồng độ sắt. Làm thay đỗi
kích thước hạtvà độ rỗng. Tính ổn định kém
Buta-1,3- dien 10 Xảy ra quá trình polyme hóa chậm
Hợp chất
axetilen
12 Xảy ra quá trình polyme hóa chậm. Có thể
ảnh hưởng đến tính ổn định nhiệt
Các hợp chất
khác 145
“Một lượng lớn” có thể làm tăng VM trong
giai đoạn cuối của qúa trình PVC. Các hợp
chất chưa bão hoà khác có thể đồng trùng
hợp làm giảm tốc độ toàn bộ quá trình

polyme hóa và làm thay đổi khối lượng
phân tử.
1.2. Các tạp chất khí trong Monome Vinylclorua
2
Với lượng O
2
trong lò phản ứng cao có thể làm chậm quá trình Polyme (sự
ức chế) Oxi có thể phản ứng với VCM tạo Polyperoxit gây cháy nổ. Nói chung
thông thường trong VCM sạch thì người ta không nên cho oxi nhưng có thể được
sử dụng trong quá trình vận chuyển.
Với hàm lượng Nitơ trong VCM thay đổi có thể ảnh hưởng đến khả năng bay
hơi của bình ngưng.
1.3. Nước loại khoáng
Nước trong quá trình sản xuất có rất nhiều tác dụng nước được sử dụng làm
môi trường phân tán VC. Cùng với cánh khuấy nước có vai trò phân tán khối VC
thành giọt nhỏ (droplet) tạo thành các huyền phù tạo thuận lợi cho quá trình phản ứng
trùng hợp xảy ra.
Nước cũng là môi trường trao đổi nhiệt, phân tán nhiệt giai đoạn đầu của
quá trình trùng hợp. Nước có tác dụng nâng hỗn hợp chất phản ứng lên tới nhiệt độ
phản ứng toả nhiệt. Phản ứng trùng hợp PVC là phản ứng toả nhiệt do đó nước có
tác dụng lấy nhiệt của phản ứng nhằm tạo ra hiệu suất của phản ứng cao hơn và bảo
vệ thiết bị. Ngoài ra nước còn có tác dụng làm kín trục của cánh khuấy, trục của
bơm và làm mát bơm.
Nước dùng trong quá trình sản xuất là nước đã loại khoáng (deminerralised
water) yêu cầu đối với nước tách khoáng là rất khắt khe.
Hằng số dẫn nhiệt thấp là điều cần thiết, với hằng số dẫn nhiệt nhỏ hơn 10
micro siemens là cần thiết đối với sản phẩm được sử dụng sản xuất các chất bọc
cách điện.
Độ pH không được quá thấp (axit) và quá cao (bazơ) thường độ pH dao động
trong khoảng 5 ÷ 9, ngoài giới hạn này có thể gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp chất

khơi mào.

Bảng 1.2. Một số tiêu chuẩn về nước loại khoáng
3
STT Các tiêu chuẩn Giá trị Đơn vị
1 Độ dẫn điện
≤
1,0
µ
s/cm
2 Sắt
≤
0,003 mg/l
3 Natri
≤
0,01 mg/l
4 Silic
≤
0,025 mg/l
5 Mangan
≤
0,003 mg/l
6 Huyền phù
≤
1,0 mg/l
1.4. Chất khơi mào phản ứng
Chất khơi mào là chất sinh ra gốc tự do để khơi mào phản ứng và duy trì quá
trình polyme hoá. Chất khơi mào là phân tử hoạt động chúng ổn định ở điều kiện
thường và dễ dàng sinh ra gốc tự do khi có nhiệt độ phản ứng.
1.4.1. Các chất khơi mào

Chất khơi mào chính là chất khơi mào được sử dụng thường xuyên trong
quá trình sản xuất. Nó được hình thành từ 3 loại xúc tác: xúc tác C (Cat. C), xúc tác
D (Cat. D) và xúc tác E (Cat. E). Từ 3 loại xúc tác này chất khơi mào được hình
thành ngay trong thiết bị phản ứng. Việc lựa chọn cách tạo thành chất khơi mào
ngay trong quá trình phản ứng làm giảm chi phí vì không tốn thiết bị tồn chứa,
không phải lo vấn đề phân hủy chất khơi mào trong thời gian cất giữ.
Cat. C có tên hoá học là etyl clorofomat có công thức hoá học là: C
2
H
5
OCOCl.
Là chất lỏng nguyên chất nồng độ 99,9%. Cat. C là chất có khả năng cháy nổ cao, rất
dễ phản ứng với nước để sinh ra HCl và CO
2
, do đó nó có khả năng ăn mòn.
Cat.C là một chất có tính độc, có thể nó là độc nhất trong các hoá chất sử dụng
trong nhà máy. Nó cực độc khi hít phải, hít vào với nồng độ cao có thể gây tử vong,
tiếp xúc với Cat. C ở nồng độ thấp trong thời gian dài có thể gây các bệnh mãn tính
về mắt và đường hô hấp.
Để đảm bảo an toàn, Cat. C cần được cất giữ trong thùng kín, đặt ở nơi thoáng
mát khô ráo, bảo quản tránh xa nguồn gây nổ.
Một số tính chất vật lý và hoá học của Cat. C được đưa ra ở bảng 1.4.
Bảng 1.3. Một số tính chất vật lý và hoá học của Cat.C
STT Các tính chất Giá trị
4
1 Dạng tồn tại Lỏng
2 Màu sắc Không màu tới hơi vàng
3 Mùi vị Mùi hăng cay, chảy nước mắt khi hít phải
4 Nhiệt độ đóng rắn - 80,6
o

C
5 Nhiệt độ sôi 93
o
C
6 Khối lượng riêng
(20
o
C)
1,140 g/cm
3
7 Áp suất hơi (20
o
C) 55 mbar
8 Độ nhớt (20
o
C) 0,46 mPa.s
9 Độ pH Tính axit
10 Nhiệt độ chớp cháy 15
o
C
11 Nhiệt độ tự nổ 500
o
C
12 Giới hạn nổ 3,2% - 27,5%
Cat. D có tên hoá học là hydro peroxit, công thức hoá học là H
2
O
2
, nồng
độ từ 20% - 60%. Trong quá trình sản xuất sử dụng H

2
O
2
có nồng độ là 35%.
H
2
O
2
có tính độc là do tính ăn mòn của nó. H
2
O
2
là chất không cháy, nhưng
có thể phản ứng với các chất khác để tạo nên hỏa hoạn. Khi tiếp xúc thường xuyên
với H
2
O
2
có thể gây bệnh mãn tính về đường hô hấp.
Để đảm bảo an toàn H
2
O
2
được bảo quản trong nơi khô ráo, thoáng mát tránh
xa các hợp chất có khả năng cháy nổ, phải giữ trong bình kín ban đầu để tránh sự
phân huỷ.
Bảng 1.4. Một số tính chất của Cat. D nồng độ 35%
STT Các tính chất chất Giá trị
1 Dạng tồn tại Lỏng
2 Màu sắc Không màu

3 Mùi vị Có mùi hăng, cay yếu
5
4 Nhiệt độ đóng rắn -33
o
C
5 Nhiệt độ sôi ở 1013 mbar 108
o
C
6 Khối lượng riêng 1100 kg/m
3
7 Độ pH 1 – 4
8 Độ nhớt (20
o
) 1,1 mPa.s
Cat. E có tên hoá học là natri hydroxit, công thức hoá học là NaOH.
NaOH là chất kiềm mạnh, có tính ăn mòn cao. Nó cũng gây nguy hiểm khi
tiếp xúc trực tiếp.
Cat. E được dùng trong quá trình sản xuất là dung dịch .
Để đảm bảo cho Cat. E được tốt thường cất giữ nơi khô ráo thoáng mát Nhiệt
độ cất giữ 18 - 38
0
C. Không được cất giữ trong thùng nhôm, thùng thủy tinh hoặc
bồn tráng men thủy tinh. Dùng chai polyetylen (PE) để chứa Cat. E tốt nhất và
hiệu quả nhất.
Khi tiết xúc với Cat. E cần dùng kính bảo vệ, gang tay đối với sức khoẻ con
người. Cat. E có thể phá huỷ tế bào bao gồm da, mắt, miệng, phổi.
Cat. E được dùng trong quá trình sản xuất là dung dịch 5%.

Bảng 1.5. Một số tính chất của Cat. E
STT Các tính chất Giá trị

1 Dạng sử dụng Lỏng
2 Mùi vị Không mùi
3 Màu sắc Không màu
6
4 Nhiệt độ sôi (45%) 115
o
C
5 Tỷ trọng (30
o
C) 1,338 - 1,348 g/ml
1.4.2. Chất khơi mào cấp 2
Thường chất khơi mào cấp 2 được sử dụng là Cat. B tồn tại ở dạng huyền phù.
Cat. B được sử dụng cho những sản phẩm có nhiệt độ phản ứng cao, cụ thể là
sử dụng cho sản phẩm K57. Khi nhiệt độ phản ứng cao, nhiệt có ảnh hưởng đến
chất khơi mào chính, chất khơi mào chính bị phân hủy nhiệt nhanh, do đó đến giai
đoạn sau của quá trình phản ứng không còn đủ gốc tự do cho phản ứng tiếp tục diễn
ra. Cat. B được cho vào với mục đích cung cấp gốc tự do cho giai đoạn sau của quá
trình phản ứng vỡ Cat. B bị phân hủy nhiệt chậm hơn Cat. B có nhiệt độ phân huỷ
nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi của nước (T phân huỷ < 35
0
C ).
Đối với sức khoẻ con người Cat B có thể gây ra 1 số bệnh làm suy nhược cơ thể.
Khi tiếp xúc với Cat. B cần phải dùng gang tay và kính bảo hộ lao động do đó
Cat. B phải được cất giữ 5 – 27
o
C cần giữ kín nắp bình và tránh xả nguồn nhiệt và
nguồn gây nổ thời gian cất giữ của Cat. B là 12 tháng

7
Bảng 1.6. Một số tính chất của Cat. B

STT Các tính chất Giá trị
1 Dạng sử dụng Lỏng
2 Mùi vị Mùi keo dán tường
3 Màu sắc Màu trắng
4 Khối lượng riêng (20
o
C) 1020 kg/m
3
5 Tính hoà tan Tan trong hầu hết các
dung môi hữu cơ
6 Độ nhớt ≤ 200 mPa.s
1.5. Tác nhân tạo hạt (Granulating Agents)
Là tác nhân hoạt động bề mặt. Nó là một phần tử chuỗi dài trong đó một đầu
hoà tan vào nước nhiều hơn (đầu ưa nước) và một đầu hoà tan vào monome nhiều
hơn (đầu ưa dầu). Tác nhân tạo hạt có vai trò quan trọng trong việc hình thành kích
thước và hình dạng hạt PVC thành phẩm.
Có hai loại tác nhân tạo hạt gồm:
1.5.1. Gran. A
Là tác nhân tạo hạt cơ sở chức năng chính kích thước hạt nó sẽ điều khiển
kích thước hạt trung bình (MGS) và kích thước hạt trương phồng (GSS).
Gran. A là một chất cao phân tử được phân huỷ từ Polyaxetat (mức độ phân
huỷ
≈
80% ).
Sự phối hợp giữa tốc độ khuấy trộn và hàm lượng Gran A. được sử dụng để
điều khiển kích thước hạt.
Gran. A phải không tạo bọt. Khuynh hướng tạo bọt có thể là nguyên nhân
gây mất nhiệt ở bình ngưng.

8

Bảng 1.7. Một số tính chất vật lý và hoá học của Gran. A
STT Các tính chất Giá trị
1 Dạng sử dụng Hạt hoặc bột
2 Nhiệt độ sôi Không xác định
3 Màu sắc Trắng
4 Nhiệt độ tan chảy 150 - 30
o
C
5 Nhiệt độ chớp cháy < 70
o
C
6 Nhiệt độ nổ 440
o
C
7 Nhiệt dung riêng 0,4 cal/g.
o
C
8 Tỷ khối 0,3 - 0,7
9 Khối lượng riêng tương đối 1,19 - 1,31
10 Nhiệt cháy 5,99 kcal/g
1.5.2. Gran. B
Gran. B cũng là một poly vinyl alcol. Tên thương mại của Gran. B là Invol SA
4/B. Gran. B có chứa hợp phần metanol ≤ 7% nên độc khi tiếp xúc. Độ thủy phân
của Gran. B là khoảng 57%.
Gran. B là tác nhân tạo hạt thứ hai chức năng chính của chúng là tăng độ xốp
trong PVC để giúp cho việc giải phóng tối đa các VCM dư và hấp thụ đồng nhất cả
chất phụ gia được thiết lập tiếp theo (chất ổn định, chất dẻo, chất độn,....)
Gran. B là một chất thấp phân tử được thuỷ phân từ Polyaxetat
Bảng 1.8. Một số tính chất vật lý và hóa học của Gran.B
STT Các tính chất Gía trị

1 dạng tồn tại lỏng
2 mùi vị đặc thù
3 màu sắc vàng
4 độ pH 5 - 6
5 nhiệt độ chớp cháy 68
o
C
1.6. Qúa trình hình thành chất khơi mào
Nước được bơm vào thiết bị phản ứng có tác dụng là chất mang các chất khác
vào thiết bị phản ứng. Nó cũng là môi trường phân tán VC tạo huyền phù.
Qúa trình tạo gốc được thực hiện trong lò phản ứng qua 3 hoá chất
9
Cat.C là etyl clorofomat, công thức là CH
3
CH
2
OCOCl 98%.
Cat.D là hydro peroxit, H
2
O
2
35%.
Cat.E là natri hydroxit, NaOH 5%.
Ban đầu Cat.E được cho vào trước sau đến Cat.D. Lúc này xuất hiện phản ứng.
2NaOH +H
2
O
2
= Na
2

O
2
+ 2H
2
O
Tiếp đó khi Cat.C được cho vào thì chất khơi mào được hình thành
Na
2
O
2
+ C
2
H
5
OCOCl = C
2
H
5
OCO-OONa +NaCl
C
2
H
5
OCO-OONa + C
2
H
5
OCOCl = C
2
H

5
OCO-OO-OCOC
2
H
5
+ NaCl
Phản ứng tổng cộng cụ thể viết lại như sau:
2NaOH+H
2
O
2
+ 2C
2
H
5
OCOCl = C
2
H
5
OCO-OO-OCOC
2
H
5
+ NaCl
Qúa trình hình thành chất khơi mào được thể hiện ở hình 1.1
Hình 1.1. Qúa trình hình thành chất khơi mào
Ta thấy tỷ lệ mol phản ứng của các xúc tác theo tỷ lệ Cat.C : D : E = 2 : 1 : 2.
Việc cho dư một xúc tác bất kỳ đều không cho ra thêm một phần tử chất khơi mào
nào. Mà khi cho dư một xúc tác nào đó còn gây ra một số vấn đề khác ảnh hưởng
đến thiết bị và chất lượng sản phẩm.

Bình thường chất khơi mào có hiệu suất > 90% phản ứng xảy ra hơn 5phút .
Một khi được hình thành chất khơi mào có thể phản ứng với nước (OH
-
) ở
nhiệt độ ( > 18
0
C ) và PH cao làm cho chất khơi mào phân huỷ nhanh hơn.
10
Chất khơi mào hoà tan rất tốt trong VCM một khi được đưa vào VCM chất
khơi mào được bảo vệ khỏi sự thuỷ phân.
Ngoài ra còn có một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của chất khơi mào như
CO
2
. CO
2
được sinh ra do quá trình phản ứng của Cat.C với nước. CO
2
phản ứng
với NaOH làm giảm hiệu suất của chất khơi mào. Do đó phải hạn chế lượng CO
2
sinh ra
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ POLYVINYLCLORUA (PVC)
2.1. SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PVC
2.1.1. PVC trên thế giới [7]
11
PVC là một trong những sản phẩm nhựa đã có lịch sử phát triển hơn 170
năm nay. Nó được phát triển ở nhiều nước khác nhau trên thế giới.
PVC được biết đến qua các sản phẩm gia dụng quen thuộc. Như hệ thống
ống nước trong gia đình bạn, các túi đựng, các bao bì, chúng có mặt ở mọi nơi, hay

hiện nay nhưa PVC xuất hiện trên thị trường các sản phẩm cửa nhựa của công ty
Vet – Sec, công ty Đông Á ....được làm bằng nhựa U – PVC có lõi thép gia
cường,......PVC giống như vật liệu xây dựng thay thế các vật liệu truyền thống như,
gỗ , đất sét, bê tông, nó có giá thành rẻ và rễ sử dụng hơn các vật liệu trên.
Theo thống kê trên thể giới PVC chiếm khoảng 50% vật liệu sử dụng trong
xây dựng.
Lịch sử của vật liệu PVC có từ thế kỷ XIX nó được khám phá bởi Henri
victor Regnault (1835) Eugen Baumann (1872) .
Đến năm 1912 nhà hoá học người Đức Fritz Klatte đã thử tiến hành phản
ứng cho Etyen tác dụng với HCL và đã cố gắng đưa PVC thành sản phẩm thương
mại.
Năm 1926 nhà khoa học người Mỹ Waldo Senon làm việc cho B.F Goodrich
đã phát triển phương pháp sản xuất hạt nhưa PVC bằng việc trộn lẫn PVC với
những phụ gia khác.
Có thể lấy nước Anh để minh họa cho nhận xét trên. Nếu như năm 1947 lượng
PVC tiêu thụ ở Anh là khoảng 6600 tấn, thì 10 năm sau đó là 66000 tấn, nghĩa là
lượng PVC tiêu thụ tăng gấp 10 lần. Năm 1979 Anh tiêu thụ hơn 440000 tấn PVC,
còn năm 1990 là 615000 tấn.
Sau cuộc khủng hoảng của các nước Châu Á – Thái Bình Dương cuối thế kỷ
20, bước sang thế kỷ 21, nền kinh tế thế giới trên đà phát triển trở lại và vì thế nhu
cầu sử dụng PVC là rất lớn, lớn hơn nhiều so với dự báo. Sản lượng PVC của thế
giới năm 2006 đạt tới hơn 32 triệu tấn và mức tăng trưởng trong giai đoạn 2001 -
2006 là hơn 5%/năm. Dự kiến đến năm 2012, công suất PVC của thế giới sẽ đạt 50
triệu tấn/năm. Khu vực Châu Á được dự báo dẫn đầu thế giới với mức tăng trưởng
12
nhu cầu bình quân hàng năm là khoảng 7%/năm trong giai đoạn từ nay đến những
năm 2011 và đến năm 2012 sẽ chiếm 50% tổng công suất của thế giới, trong đó cao
nhất là Trung Quốc, tiếp đến Malaysia, Việt Nam và Ấn độ.
Bảng 2.1, là sản lượng PVC của Thế giới trong các năm 1991, 2001, 2006 và
dự báo cho 2011. Bảng 2.2 là công suất PVC của Châu Á – Thái Bình Dương giai

đoạn 2000-2007, trong đó Trung Quốc với sự nhảy vọt đột biến đó vươn lên vị trí
dẫn đầu thế giới.
Bảng 2.1. Sản lượng PVC trên thế giới
Đơn vị: 1000 tấn
STT Khu vực 1991 2001 2006 2011
1 Tây Âu 6030 5500 5800 6100
2 Trung Âu 2440 500 700 1000
3 CIS 300 800 1700
4 NAFTA 6090 6500 7300 7800
5 Nam Mỹ 940 1100 1500 1600
6 Châu Phi-
Trung Đông
830 1400 2100 2700
7 Châu Á-
Châu Đại
Dương
5860 10600 14600 19800
Tổng 22190 25900 32800 40700
13
Bảng 2.2. Công suất nhựa PVC của Châu Á – Thái Bình Dương (2000 - 2007)
Đơn vị tính: 1000 tấn
Nước 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1 Nhật Bản 2685 2613 2540 2523 2448 2448 2448 2448
2 Hàn Quốc 1180 1180 1240 1240 1240 1240 1240 1240
3 Đài Loan 1535 1566 1679 1679 1698 1717 1717 1717
4
Trung
Quốc
2665 2892 3265 4623 6000 8000 10000 11200
5 Thái Lan 760 795 795 795 795 795 795 795

6 Malaysia 97 260 260 260 271 280 280 280
7 Indonesia 621 621 621 621 621 621 621 621
8 Philippin 102 100 100 100 106 110 110 110
9 Việt Nam 80 80 115 200 200 200 200 200
10 Ấn Độ 791 811 775 775 775 800 1035 1035
11 Pakistan 100 100 100 100 100 100 100 100
12
Ả rập Xê ut
324 324 324 324 394 394 394 394
13 Australia 240 240 140 140 140 140 140 140
Tổng 11180 11582 11954 13380 14788 16845 19080 20280
14
2.1.2. PVC ở Việt Nam [9]
Ở Việt Nam, cho đến những năm sáu mươi của thế kỷ trước PVC cũng như
các chất dẻo khác vẫn còn xa lạ với hầu hết mọi người. Trong những năm 1959
-1962, tại nhà máy hoá chất Việt Trì, Trung Quốc đã giúp ta xây dựng một dây
chuyền sản xuất PVC bằng công nghệ chuyển cacbua canxi (đất đèn - CaC
2
) thành
axetylen (CH≡CH) với công suất thiết kế ban đầu là 350 tấn/năm, sau đó đến năm
1975 nâng lên 500 tấn/năm. Sau 9 năm vận hành do công suất quá nhỏ, công nghệ
lạc hậu, năng suất thiết bị thấp (trung bình khoảng trên 30%), sản phẩm có chất
lượng không ổn định nhất là giá thành quá cao (hơn nhập khẩu nhiều lần) người ta
đành phải dẹp bỏ.
Ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam lúc ấy được hiểu là công nghiệp gia
công chế biến nhựa. Tất cả các loại nhựa (trong đó có PVC) đều phải nhập khẩu.
Những sản phẩm nhựa thời kỳ này vừa đơn điệu về mẫu mó lại thiếu chủng loại và
số lượng. Chính vì vậy, trong những năm đầu của thập kỷ 80, hàng nhựa của nước
ngoài tràn ngập thị trường Việt Nam. Chỉ bắt đầu từ những năm 1990, tức là từ khi
đất nước bước vào thời kỳ đổi mới, ngành công nghiệp này mới thực sự có sự bứt

phá và hơn mười năm trở lại đây đó dành lại được thị trường trong nước. Không
những thế, hàng nhựa Việt Nam đang từng bước vươn ra thị trường quốc tế và khu
vực... Tuy nhiên với việc hầu như tất cả nguyên liệu đầu vào đều phải nhập thì khả
năng cạnh tranh của sản phẩm nhựa Việt Nam là rất yếu, nhất là trong giai đoạn
toàn cầu hóa hiện nay.
Năm 1981 là năm mở đầu cho sự phát triển ngành công nghiệp dầu khí Việt
Nam với việc khai thác mỏ khí ở huyện Tiền Hải tỉnh Thái Bình và sự ra đời của
Xí nghiệp Liên doanh dầu khí Việt Xô. Theo số liệu của Tập đoàn Dầu khí quốc
gia Việt Nam, đến hết tháng 12 năm 2006, trên 235 triệu tấn dầu quy đổi đó được
khai thác, trong đó dầu thô đạt trên 205 triệu tấn và cung cấp 30 tỉ m
3
khí cho sản
xuất điện và các nhu cầu dân sinh khác. Hiện nay, tổng lượng dầu khí khai thác
15
hàng năm đạt trung bình khoảng 20 triệu tấn quy đổi. Dầu khí đó có nhưng việc
sử dụng tài nguyên quý báu này như hiện nay thì chưa thực sự hiệu quả.
Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả Đài Loan),
công nghiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều khởi đầu từ PVC.
Sơ đồ hình 2.1 cho ta khái quát các bước phát triển của quá trình sản xuất PVC
từ dầu mỏ và sự phát triển của ngành hoá dầu Việt Nam [4].
Hình 2.1. Sơ đồ phát triển ngành hóa dầu ở Việt Nam
Ngành sản xuất nhựa PVC ở Việt Nam bắt đầu vào năm 1998 với sự hiện diện
của liên doanh TPC Vina (tiền nhân là Mitsui Vina). Đây là liên doanh giữa Công ty
cổ phần Nhựa và Hóa chất Thái Lan (TPC), Tổng công ty Hóa chất Việt Nam
(Vinachem) và Công ty Nhựa Việt Nam (Vinaplast). Nhờ liên doanh này lượng PVC
nhập khẩu giảm từ 74000 tấn năm 1997 xuống còn 61000 tấn vào năm 1999 và chỉ
còn trên dưới 50000 tấn vào những năm sau này. Công suất của TPC Vina là 100000
tấn/năm. Cuối năm 2002, nhà máy sản xuất PVC thứ hai (liên doanh giữa Petronas
Malaysia với PetroVietnam và Tramatsuco) có công suất 100000 tấn/năm cũng bắt
đầu tham gia vào thị trường. Bảng 2.3 là lượng tiêu thụ nhựa nói chung và PVC nói

riêng ở Việt Nam trong những năm qua và dự đoán đến năm 2011. Bảng 2.4 cho ta
mức tiêu thụ nhựa PVC tính trên đầu người của một số nước và khu vực.
16
Bảng 2.3. Lượng tiêu thụ các loại nhựa và PVC ở Việt Nam
Nhựa nói chung PVC
Tổng cầu
(nghìn tấn)
Bình quân
tiêu thụ
(kg/đầu
người)
Sản xuất
trong nước
(nghìn tấn)
Nhập khẩu
(nghìn tấn)
Tổng cầu
(nghìn tấn)
Bình quân
tiêu thụ
(kg/đầu
người)
1995 280 3,78 58,5 58,5 0,81
1996 420 5,60 65,0 65,0 0,89
1997 500 6,60 74,0 74,0 1,00
1998 625 8,00 12,1 92,0 104,1 1,38
1999 780 9,80 47,6 61,8 109,4 1,43
2000 950 12,20 24,9 85,7 110,0 4,42
2001 1010 13,00 78,8 52,8 131,6 4,67
2002 1260 15,60 102,1 52,9 155,0 1,94

2003 1450 18,70 119,7 47,2 166,9 2,06
2004 1550 20,10 127,7 51,2 178,9 2,18
2005 1650 21,00 145,2 64,3 209,5 2,52
2006 1967 22,00 176,2 69,8 246,0 2,90
2007 2297 26,80 195,0 65,0 260,0 3,04
2008 2710 31,50 215,0 66,0 281,0 3,25
2009 3200 36,40 250,0 54,0 304,0 3,48
2010 3850 42,00 290,0 40,0 330,0 3,74
2011 - - 290,0 64,4 356,4 4,00

Bảng 2.4. Tiêu thụ nhựa PVC trên đầu người (kg/đầu người)
Nước và khu vực 2001 2006 2011
Thế giới 4,0 5.0 6,0
CIS 1,0 3,0 5,0
17
Trung Âu 4,0 6,0 8,0
Tây Âu 14,0 14,0 14,0
Nhật - 11,0 -
Trung Quốc - 4,0 -
Thái lan - 7,0 -
Malaysia - 6,0 -
Việt Nam 1,67 2,9 4,0
Khả năng cung - cầu nhựa PVC ở Việt Nam được thể hiện trong biểu đồ hình 2.2.
Hình 2.2. Khả năng cung – cầu PVC của Việt Nam
Như vậy, cho đến năm 2010 - 2011 và cả các năm sau đó, Việt Nam vẫn còn
phải nhập khẩu PVC nếu như ngay từ bây giờ không có nhà máy PVC nào được
xây dựng thêm.
2.2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT PVC [1]
2.2.1. Sơ lược về vinylclorua (VC), CH
2

= CHCl
Vinylclorua đó được biết đến từ hơn 170 năm. VC lần đầu tiên được tổng hợp
vào năm 1835 bởi Justus von Liebig, tuy nhiên VC chỉ trở thành một hóa chất quan
trọng vào những năm 20 và 30 của thế kỷ trước, khi sản phẩm trường hợp VC cho
ta PVC với nhiều ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một vài tính chất hóa lý của
VC:
18
• Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường, VC là một chất khí không
màu dễ cháy, dễ nổ.
• Nhiệt độ nóng chảy: -153,7
o
C
• Nhiệt độ sôi: - 13,9
o
C
• Tỉ trọng hơi: 2,15 (không khí ≠ 1)
Để thuận tiện cho việc vận chuyển và bảo quản, VC thường được nén ở áp
suất khoảng 3 kg/cm
2
. Tại áp suất này VC là một chất lỏng trong suốt, không màu,
có tỉ trọng 0,92 g/ml (ở 25
o
C).
VC tan rất ít trong nước, dễ hoà tan trong các dung môi hữu cơ.
2.2.2. Một số thông số kỹ thuật thương mại của VC
• Vinyl clorua, hàm lượng tối thiểu: 99,99% mol
• Etylen, tối đa: 2 ppm, mol
• Axetylen, tối đa: 2 ppm, mol
• 1,3-Butadien, tối đa: 10 ppm, mol
• Tổng các hợp chất diclo, tối đa: 20 ppm, mol

• Nước, tối đa: 100 ppm, wt
• Axit HCl, tối đa 2 ppm, wt
• Sắt (Fe), tối đa: 0,5 ppm, wt
• Chất không bay hơi, tối đa: 100 ppm, wt
2.2.3. Tổng hợp VC
Trong công nghiệp, VC được sản xuất theo các quá trình chính sau:
2.2.3.1. Sản xuất VC từ axetylen và HCl
Quá trình sản xuất dựa trên phương trình phản ứng sau:
CH ≡CH + HCl → CH
2
= CHCl (2.1)
Trong công nghiệp phản ứng tiến hành trong pha khí. HCl thu được bằng cách
điện phân dung dịch muối ăn. Axetylen được sản xuất từ cacbua chế tạo từ than đá.
19
Hình 2.3. Quy trình sản xuất VC từ axetylen và HCl
Quy trình này được sử dụng từ những năm 1930. Ngày nay với sự phát triển
của công nghiệp dầu mỏ, hầu hết các nước đó chuyển sang sử dụng etylen làm
nguyên liệu chủ yếu để sản xuất VC. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, với việc
khủng hoảng năng lượng cộng với sự gia tăng gía cả của sản phẩm dầu mỏ nên để
tận dụng những thuận lợi tại chỗ (như trữ lượng than đá dồi dào tại vùng Tây Bắc
và khu vực Nội Mông có thể giúp phát triển đồng thời nhiệt điện - yếu tố chính
quyết định giá thành của axetylen), Trung Quốc đó quay trở lại phương pháp này.
2.2.3.2. Quá trình sản xuất VC từ etylen và clo
Quá trình sản xuất xảy ra theo 2 bước: trước tiên là clo hóa etylen để tạo ra
1,2-ethylen-diclorua (EDC), tiếp theo là nhiệt phân EDC thành VC và axit
clohydric (HCl):
CH
2
= CH
2

+ Cl
2
→ CH
2
Cl – CH
2
Cl (2.2)
CH
2
Cl – CH
2
Cl → CH
2
= CHCl + HCl (2.3)
Phản ứng có thể thực hiện ở cả hai pha: lỏng và khí.
Trong pha lỏng người ta dựng chính sản phẩm của phản ứng, etylendiclorua
(EDC), làm dung môi để hoà tan etylen và clo. Phản ứng xảy ra ở 50 - 70
0
C và áp
suất 4 - 5 atm. Hiệu suất đạt 95 - 96% so với etylen.
Qúa trình trong pha khí được tiến hành ở 90 - 130
0
C và áp suất 7 - 10 atm. Vì
đây là phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên việc kiểm soát nhiệt độ phản ứng để trình xảy
ra cháy nổ là rất quan trọng. Để tránh cháy nổ, người ta thiết kế thiết bị phản ứng
dạng ống chùm, cho khí đi qua khoảng cách giữa các ống chùm đó được làm lạnh
20
Điện phân
NaCl
Than/Cacbua

Axetylen
HCl
VC
Tổng hợp
VC
bên trong. Ngoài ra còn có thể dùng khí trơ để làm giảm khả năng gây nổ. Tuy
nhiên, phản ứng trong pha lỏng thường được áp dụng rộng rãi hơn.
2.2.3.3. Quá trình liên hợp giữa etylen, axetylen và clo
Quá trình sản xuất ở mục 2.2.3.2 chỉ một nửa phân tử clo tham gia vào phản
ứng để tạo thành VC, nửa còn lại tạo thành HCl. Lượng HCl này đôi khi không có
nơi tiêu thụ, đòi hỏi phải xử lý rất tốn kém. Có nhiều hướng khắc phục vấn đề này.
Một trong những hướng đó là sử dụng kết hợp cả axetylen và etylen. Khi ấy, HCl
để hydroclo hóa axetylen, phản ứng xảy ra như sau:
CH ≡CH + CH
2
= CH
2
+ Cl
2
→ 2 CH
2
= CHCl (2.4)
Sơ đồ khối của quá trình:
Hình 2.4. Quy trình tổng hợp MVC từ axetylen và ehylen
2.2.3.4. Quá trình oxiclo hóa etylen
Ngày nay quá trình này được sử dụng rộng rãi do nguồn nguyên liệu dễ kiếm
và không tạo ra sản phản phụ. Năng lượng dùng để nhiệt phân EDC cũng không
lớn lắm.
Phương trình phản ứng của quá trình có thể xảy ra như sau:
CH

2
= CH
2
+ 2HCl + 1/2O
2
→ CH
2
Cl – CH
2
Cl + H
2
O (2.5)
2CH
2
= CH
2
+ Cl
2
+ 1/2O
2
→ 2 CH
2
= CHCl + H
2
O (2.6)
21
Cl
2
Tinh chế VC
Clo hóa

Tinh chế EDC
Nhiệt phân
EDC
Hydro clo hóa
CH=CH
CH
2
=CH
2
VC
Sơ đồ của quá trình được thể hiện trong hình 2.5:
Hình 2.5. Quy trình oxi-clo hóa etylen
2.3. TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA PVC
2.3.1 Tính chất của PVC [6]
Trong quá trình tổng hợp, người ta dễ dàng thay đổi các thông số kỹ thuật để
tạo ra các loại nhựa PVC có các tính chất khác nhau. Cho đến nay, người ta đã
thống kê được hơn 400 loại nhựa PVC lưu thông trên thị trường.
Những tính chất và đặc điểm cơ bản của PVC bao gồm:
• Khối lượng phân tử trung bình phân tử và sự phân bố trong polyme
• Kích cỡ hạt polyme
• Tỉ trọng
• Nhiệt chảy mềm
• Độ xốp
• Độ bền cơ học
• Độ bền hóa chất
• Độ bền nhiệt
• Độ cách điện
Tất cả những tính chất trên phụ thuộc vào điều kiện kỹ thuật của quá trình
tổng hợp.
22

CH
2
=CH
2
O
2
Tinh chế VC
Oxi clo hóa
Nhiệt phân EDCClo hóa
Cl
2
Tinh chế
HCl
H
2
O
VC