Tiểu luận quy trình sản xuất PVC trong nhà máy nhựa phú mỹ

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 1





Tiểu luận

Quy trình sản xuất PVC trong nhà
máy nhựa Phú Mỹ










Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 2

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ngành công nghệ hoá học ngày càng phát triển đặc biệt là ngành công
nghiệp tổng hợp hữu cơ – lọc hoá dầu, chế biến khí. Từ nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có
như dầu mỏ, khí thiên nhiên, than đá…nhờ quá trình tổng hợp hữu cơ đã tạo ra nhiều sản

phẩm có giá trị ứng dụng trong thực tiễn như: cao su, sợi, nhựa. Một trong những polime
có nhiều ứng dụng trong thực tế là PVC.
PVC là sản phẩm trùng hợp từ monomer vinylclorua. Trong PVC có 60% khối
lượng là clo điều đó làm nên tính khác biệt giữa tính chất nhựa PVC và các polime tổng
hợp 100% từ dầu mỏ. đó là ít phụ thuộc vào sự biến đổi tính chất dầu mỏ và nó làm kìm
hãm sự cháy điều này rất có lợi trong công nghiệp xây dựng và vật liệu dân dụng. Nhưng
đó chưa đủ để PVC chiếm vị trí độc tôn trong các loại chất dẻo ứng dụng so với PE, PS ,
PP… sở dĩ PVC trở thành vật liệu lý tưởng mà hầu như ở đâu cũng bắt gặp PVC. Đó là
tính cạnh tranh về giá cả. Giá cả PVC thấp hơn từ 20%-30% so với các loại nhựa và chất
dẻo khác.
Chỉ cần 0.5% tổng sản lượng dầu tiêu thụ ta có thể sản suất đủ lượng PVC cho
nhu cầu thị trường. Khi mà vấn đề dầu mỏ càng ngày càng nóng bỏng tính chất này làm
nên một ưu việt của PVC và sản phẩm từ PVC.
Với mục đích là tìm hiểu về các công nghệ sản xuất PVC trên thế giới qua đó
giới thiệu tổng quan quy trình sản xuất PVC trong nhà máy nhựa Phú Mỹ, và bước đầu
tìm hiểu đánh giá công nghệ xúc tác cho quá trình tổng hợp PVC. Đề tài là bước khởi đầu
đưa lý thuyết được thầy cô truyền thụ gắn vào thực tế.
Chúng em xin chân thành cảm ơn cô TS. Nguyễn Thị Linh đã giúp đỡ chúng em
hoàn thành đề tài này!








Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
A. TỔNG QUAN VỀ PVC 5
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PVC 5
1.1.Monovinyl clorua (VCM) 5
1.1.1.Sơ lược về VCM 5
1.1.2.Tổng hợp VCM 6
1.2. Poly vinyl clorua (PVC) 10
1.2.1. Lịch sử phát triển tổng hợp PVC 10
1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC trên Thế giới 10
1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC ở VN 11
1.2.4. Cấu tạo tính chất và ứng dụng của PVC 12
1.2.5. Các phương pháp sản xuất PVC từ VCM 16
B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC TRONG NHÀ MÁY NHỰA PHÚ MỸ 19
CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN PHÙ 19
2.1. Sơ đồ khối 19
2.2. Sơ đồ công nghệ 20
2.3. Nguyên liệu - Monomer vinylclorua(VCM) 24
2.4. Cơ chế của quá trình 25
2.4.1. Phản ứng kích thích (khơi mào ) 26
2.4.2. Phản ứng lớn mạch 26
2.4.3. Phản ứng tắt mạch 27
2.5. Động học của phản ứng 28
I→2I
.
k
1
28
2.6. Những nhân tố ảnh hưởng tới phản ứng trùng hợp PVC 28

2.6.1. Nhiệt độ 28
2.6.2. Nồng độ monome 29
2.6.3. Áp suất 30
2.7. Thiết bị chính của Nhà máy 31
2.7.1. Lò phản ứng 31
2.7.2. Bình ngưng lò phản ứng 31
2.7.3. Máy khuấy 32
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CHẤT XÚC TÁC VÀ CHẤT TẠO HẠT CHO QUÁ TRÌNH
TRÙNG HỢP PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HUYỀN 33
1.1. Vài nét về Cat C 33
1.1.1. Chức năng 33
1.2. Mô tả sơ đồ hệ thống Cat C 33
1.3. Quy trình 34
1.4. Rửa bình đựng xúc tác 34
1.5. Quy trình nạp xúc tác C 35
1.6. Thải xúc tác C 35
2. Cat D – Hidro peroxit ( H
2
O
2
) 35
2.1. Vài nét về Cat D 35
2.2. Chức năng 35
2.5. Mô tả quá trình nạp Cat D 36
2.6. Quá trình vận chuyển 36
2.7. Trọng tâm hoạt động 37
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 4

3.1. Vài nét về Cat E 37
3.2. Chức năng 37
3.3. Quá trình pha loãng Cat E 37
3.4. Quá trình nạp Cat E 38
3.5. Quá trình định lượng Cat E 38
3.6. Trọng tâm hoạt động 39
4.Tác nhân tạo hạt 39
4.1. Gran A 39
4.1.1. Vài nét về chất tạo hạt A 39
4.1.2. Chức năng 40
4.1.3. Mô tả hệ thống chất tạo hạt A. 40
4.1.4. Sơ đồ vận chuyển Gran A 41
4.1.5. Quá trình nạp Gran A 41
4.1.6. Trọng tâm hoạt động 42
4.1.7. Quá trình nạp 42
4.1.8. Điểm chung 42
4.2. GRAN B 43
4.2.1. Giới thiệu về Gran B 43
4.2.2. Chức năng của hệ thống 43
4.2.3. Mô tả sơ đồ hệ thống Gran B 43
4.2.4 Trọng tâm hoạt động 44
KẾT LUẬN 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 5

A. TỔNG QUAN VỀ PVC

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PVC

1.1.Monovinyl clorua (VCM)
1.1.1.Sơ lược về VCM
VCM có công thức cấu tạo
2
CH CH Cl
 
vì có lien kết Π nên mang đầy đủ tính chất
hoá học của 1 anken. Đặc biệt là phản ứng trùng hợp tạo PVC ,phản ứng này có ứng dụng
rất quan trọng trong đời sống .
2 2
( )
xt
n
nCH CHCl CH CHCl
   

Ngoài ra VCM cũng là một dẫn xuất halogen nên mang một số tính chất của dẫn
xuất . tuy nhiên tính chất này không có nhiều ứng dụng quan trọng.
Bảng 1. Một số tính chất vật lý của VCM
Monovinyl clorua
Khối lượng phân tử 62,501
Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg,
o
C -13,37
Nhiệt độ nóng chảy
o
C -78
Tỷ trọng tại -20
o
C, g/ml 0.98343
Độ nhớt tại -20
o
C, cP 0.274
Sức căng bề mặt tại -10
o
C, dyne/cm 20,88
Áp suất hơi tại 25
o
C, mm 3000
Nhiệt dung riêng của lỏng, cal/g/
o
C 0.38
Nhiệt dung riêng của hơi, cal/g/mol/
o
C 10,8-12,83
Ẩn nhiệt hóa hơi tại 25

o
C, cal/g 71,26
Nhiệt độ tới hạn,
o
C 158,4
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 6

Áp suất tới hạn, atm 52,2

1.1.2.Tổng hợp VCM
a. Từ Axetilen và HCl
Những năm 60 thì người ta tổng hợp VCM trực tiếp từ axetilen và HCl chỉ qua một giai
đoạn

CH CH
+
ClH
CH
2
CH
2
Cl

Phản ứng trong pha khí với sự có mặt của Clorua thủy ngân làm xúc tác ở nhiệt độ
khoảng 150
o
C.
b. Từ Etylen và Cl

2

Một số nước dùng phương pháp hai giai đoạn như sau:

CH
2
CH
2
Cl
Cl
CH
2
Cl

c. Quy trình kết hợp etylen và axetylen
Cũng có thể thực hiện liên tiếp hai quy trình này trong cùng một nhà máy HCl
được lấy ra từ quy trình :
CH
2
=CH
2
+ Cl
2
-> CH
2
Cl – CH
2
Cl
CH
2

Cl-CH
2
Cl -> CH
2
=CHCl + HCl
Với HCl thu được quay lại kết hợp với axetilen
C
2
H
2
+ HCl -> CH
2
=CHCl
d. Quy trình khí trộn từ Naphta
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 7


e. Quy trình oxyclo hóa
Từ năm 1965 thì hầu như các quốc gia trên thế giới đều tổng hợp VCM theo quy
trình khép kín sau: (với hiệu suất 99.8%)
Các bước quy trình:
(1) Clo hóa trực tiếp
(2) Tinh chế EDC
(3) Oxy- clo hóa
(4) Phân hủy nhiệt của EDC
(5) Thu hồi HCl từ lỏng và khí thải

Clo hóa Etylen
2 2 2
xt
CH CH Cl CHCl CHCl
   
Etylen điclorua (EDC) được làm sạch rồi cho phân hủy nhiệt
2
xt
CHCl CHCl CH CHCl HCl
   
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 8

HCl được kết hợp với oxi không khí tạo thành một hỗn hợp sau đó cho hỗn hợp này với
etylen ta lại thu được EDC
2 2 2 2 2 2
2 0.5
CH CH HCl O CH Cl CH Cl H O
     
Phương trình tổng quát quy trình oxy clo hóa cân bằng như sau:
2CH
2
=CH
2
+ Cl
2
+0,5O
2
-> 2CH

2
Cl-CH
2
Cl

+ H
2
O
Quy trình công nghệ như sau:
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 9


Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 10

Hình 1.Sơ đồ công nghệ sản xuất VC bằng phương pháp liên hợp
1.2. Poly vinyl clorua (PVC)
1.2.1. Lịch sử phát triển tổng hợp PVC
Từ xa xưa người ta đã biết sử dụng vật liệu polyme tự nhiên như sợi, tơ, sợi len,
sợi gai làm quần áo, dày, giấy để viết ….
Năm 1833 Gay Lusac tổng hợp được polyme đầu tiên là polylactic, Braconnot điều
chế được trinitroxenlulozơ, J.Berzliusđưa ra khái niệm về hợp chất polymer.
Năm 1925 Saudinger đưa ra kết luận về cấu trúc của phân tử polyme, cho rằng
phân tử polyme dạng sợi và đầu tiên dùng danh từ “cao phân tử” được thừa nhận và dùng
làm cơ sở cho đến ngày nay.
Lịch sử của vật liệu PVC có từ thế kỉ XIX. Nó được tình cờ khám phá bởi Henri
Victor Regnault (1835), Eugen Baumann (1872). Polyme được điều chế ra là một dung

dịch màu trắng, đựng trong bình thót cổ chứa vinylclorua- một chất dễ bay hơi bởi ánh
sáng .
Đến năm 1912 nhà hóa học người Đức, Fritz Klatte đã thử tiến hành phản ứng: cho
etylen tác dụng với HCl và đã cố gắng đưa PVC thành sản phẩm thương mại.
Năm 1926, nhà hóa học người Mĩ, Waldo Semon làm việc cho B.F.Goodrich đã phát triển
phương pháp sản xuất hạt nhựa PVC bằng việc trộn lẫn PVC với những phụ gia khác
thêm vào. Hiện nay phương pháp sản suất PVC đã được cải tiến và nâng cao hiệu suất &
có nhiều phương pháp sản xuất nhựa PVC được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.
1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC 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 xuất PVC hoặc sáp nhập với nhau. Rất ít nhà máy mới được dự kiến xây dựng.
Tuy nhiên, nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề
môi trường. Kết quả là, sau khi ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài chính châu á giảm
dần, nhu cầu PVC đã tăng lên sít sao với mức cung và lợi nhuận đã tăng trở lại trong năm
l 999. Trong 5 năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tấn sẽ tăng
trưởng khoảng 4,1%/năm. Châu á là thị trường lớn nhất và cũng sẽ có tỷ lệ tăng trưởng
cao nhất (trừ Nhật Bản). Sản xuất PVC ở châu Mỹ Latinh và Trung Đông, châu Phi cũng
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 11

sẽ tăng nhanh nhưng với mức khởi điểm thấp, còn Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá
chắc chắn (khoảng 4%/năm). Ngành xây dựng là lĩnh vực sử dụng chủ yếu đối với các sản
phẩm PVC. Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng và bao bì đóng gói, các sản phẩm PVC đang
mất dần thị phần vì nó được thay thế bởi các sản phẩm khác thân môi trường hơn.
Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu là:
- Sự tăng trưởng kinh tế sẽ kéo theo sự tăng nhu cầu PVC.
- Giá năng lượng cao có thể làm giảm tốc độ tăng trưởng kinh tế.
- Các vấn đề về môi trường có thể không kìm hãm sự tăng trưởng sản xuất PVC, nhưng

có thế hạn chế việc xây dựng các nhà máy PVC mới.

Bảng 2:Cơ cấu sử dụng 5,3 triệu tấn PVC tại các nước Tây Âu
Ống dẫn 27%
Kết cấu xây dựng 18%
Tấm màng cứng 10%
Bọc cáp 9%
Màng Mềm 7%
Lát sàn 6%
Lớp sơn lót 3%
Ống mềm 3% 3%
Sản phẩm xốp 2%
Các ứng dụng khác 6%
Tổng cộng 100%
1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC ở VN
Ở Việt Nam cho đến những năm 60 của thế kỉ trước PVC hầu như vẫn còn xa lạ
với mọi ngưới, cùng với sự phát triển của ngành dầu khí và hoá chất thì năm 1998 ngành
công nghiệp sản xuất PVC đã bắt đầu xuất hiện tuy nhiên đến nay vẫn còn gặp rất nhiều
khó khăn. PVC (polivinylclorua) được biết đến qua các sản phẩm gia dụng quen thuộc
như: hệ thống ống nước trong ngôi nhà của bạn, các túi đựng, các bao bì chúng có mặt ở
mọi nơi, hay hiện nay xuất hiện trên thị trường các sản sẩm 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
một vật liệu xây dựng, thay thế các vật liệu truyền thống như: gỗ, đất sét, bêtông. Nó rẻ và
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 12

dễ sử dụng hơn các vật liệu trên. Theo thống kê trên thế giới PVC chiếm khoảng 50% vật
liệu sử dụng trong xây dựng & là vật liệu nhựa đứng thứ 2 sau PE.
Điều căn bản nhất để sản xuất PVC là có một quy trình công nghệ phù hợp vừa

đảm bảo được hiệu suất phản ứng cao vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm và giá trị kinh
tế.để đánh giá được quy trình công nghệ sản súât pvc thì ta phải hiểu bản chất phản ứng,
quy trình công nghệ và hệ thống chất xúc tác tạo sản phẩm.

Bảng 3: Bảng thống kê nhập khẩu PVC (triệu USD)
Tên nước Năm 1998 Năm 1999 Năm 2000 10 tháng 2001
Hàn Quốc 11.7 7.4 16.5 6.1
Singapo 8.8 4.9 16.5 4.0
Thái Lan 12.5 12.1 21 11.3
Nhật Bản 7.7 4.8 7.9 3.1
Arap XeUt 0.2
Ấn Độ 0.4
Hồng Kông 2.7 0.1
Malaixia 0.2
Tổng số 53.5 41 73 36

1.2.4. Cấu tạo tính chất và ứng dụng của PVC
1.2.4.1. Cấu tạo
Gồm nhiều các mắt xích VCM cơ bản trùng hợp lại với nhau (n=1000 – 2000)

Cấu tạo

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 13


Mô hình

1.2.4.2. Tính chất

Có nhiều khả năng thay đổi kỹ thuật tổng hợp để tạo ra hàng loạt 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 bổ nó trong polyme
+ Kích cỡ và dạng các 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.
Một trong số những tính chất quan trọng liên quan đến quá trình gia công cũng như sử
dụng sau này là tính bền nhiệt của PVC.Bột nhựa thu được từ quá trình trùng hợp được
gọi là PVC nguyên thuỷ. Từ 65
o
C trở lên nhựa PVC bắt đầu chảy mềm và từ 100
o
C, PVC
bắt đầu phân huỷ nhiệt. Quá trình phân hủy nhiệt diễn ra với sự tách axít clohydric (HCl)
từ nhựa dẫn đến sự chuyển màu (từ trắng qua vàng nhạt cho đến màu đen) và sự thay đổi
các tính chất hóa, lý và điện. Cuối cùng PVC sẽ bị biến chất, ta gọi nhựa bị lão hóa.
Không chỉ bị lão hóa do nhiệt mà PVC còn bị lão hóa dưới tác dụng của ánh sáng (tia tử
ngọai của ánh sáng mặt trời).
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 14

Chính vì vậy, trong thực tế PVC không bao giờ được sử dụng một mình mà phải
được phối hợp với các phụ gia khác nhau để cho sản phẩm cuối. Qua quá trình đó có thể
thay đổi có chọn lọc các đặc tính hóa lý của PVC nguyên thuỷ, tạo ra những sản phẩm
phù hợp yêu cầu sử dụng. Các phụ gia đó bao gồm: chất hóa dẻo, chất chống lão hóa, chất
ổn định nhiệt,chất ổn định ánh sáng, chất độn, chất màu, chất bôi trơn
Các hỗn hợp (bao gồm PVC và các phụ gia) được gia công, bằng các phương pháp:
đúc áp lực (ép phun, ép đùn, thổi), cán tráng, dát, tách lớp, định hình chân không
Bàng sau là những đặc tính kỹ thuật chính của một vài loại PVC phổ biến được tiêu
thụ trên thị trường Việt Nam.
Bảng4 :Đặc tính kỹ thuật chính của một số loại PVC phổ biến được
tiêu thụ trên thị trường Việt Nam


1.2.4.3. Ứng dụng
a. PVC trong ngành xây dựng
Lĩnh vực xây dựng là nơi mà PVC được sử dụng nhiều và rộng rãi nhất. Trong
đó, các loại ống dẫn và phụ kiện chiếm đến hơn một phần 3 tổng sản lượng PVC trên toàn
thế giới. Năm 2007, con số này là 39% trong tổng số 33,5 triệu tấn nhu cầu PVC trên thế
giới. Ở Việt Nam, các số liệu tương ứng là 47% của 240.000 tấn
Ống PVC không bị gỉ, bị ôxy hóa hay ăn mòn. Do đó chi phí bảo trì thấp, nước
trong ống không bị nhiễm bẩn. Ống PVC cũng không ảnh hưởng đến mùi vị của nước,
không có phản ứng hóa học ngay cả với những chất lỏng có hoạt tính mạnh.
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 15

Ống PVC dễ uốn, chịu được sự va chạm và các chấn động. Hội đồng nghiên cứu
quốc gia Canađa đã ước tính “độ gãy” của ống PVC trên 100km bằng 0,5 điểm, trong khi
của ống gang là 32,6 và của ống thép là 7,9. Khi được lắp đặt, tuổi thọ của ống có thể lên
tới hơn 100 năm.

Ống PVC cũng là sự lựa chọn tối ưu trên phương diện giá thành. Ống PVC nhẹ nên
chi phí vận chuyển thấp và công lắp đặt thấp (chỉ bằng 60-70% so với các loại ống khác).


Hình 2:Các lĩnh vực ứng dụng của PVC Tại Việt Nam
Ngoài những ứng dụng trên, PVC còn được dùng để làm mương, máng thủy lợi,
màng mỏng phục vụ nông nghiệp, hàng rào, mái che… Một ví dụ: Toàn bộ phần mái che
phía ngoài (khoảng 60.000 m
2
) của sân vận động hiện đại nhất nước Pháp (sân Stade de
France), với sức chứa lên tới 80.000 người, được phủ bằng màng PVC.
b. PVC trong kỹ thuật điện và điện tử:
Đây chính là lĩnh vực mà nhờ nó PVC đã phát triển một cách nhanh chóng và đột
phá. Như trên đã nói, cách đây hơn 50 năm, người ta đã phát hiện ra PVC có những tính
chất không những giống mà còn vượt trội cao su trong việc bọc dây cáp điện. Ngày nay,
PVC chiếm gần 50% thị phần ở lĩnh vực sản xuất đồ điện và điện tử.
c. PVC trong sản xuất ôtô, xe máy :
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 16

PVC đóng một vài trò to lớn trong chế tạo ôtô, môtô hiện đại. Nó được sử dụng
thay thế kim loại và vật liệu khác để chế tạo các bộ phận sườn xe, tấm chắn gió, tấm lót
sàn, tấm chắn bùn và nhiều chi tiết khác. Theo tài liệu của Hội đồng các nhà sản xuất
PVC châu Âu (ECVM), hiện nay một chiếc ôtô mới sản xuất cần 16 kg PVC. Như dùng
PVC thay thế một phần kim loại trong chế tạo ôtô mà hàng năm Tây Âu tiết kiệm được
khoảng 800 triệu Euro, còn cả thế giới tiết kiệm được tới 2,5 tỷ Euro.
d. PVC trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ con người
Những thành tựu đạt được trong công tác chữa trị và dự phòng của ngành y tế
nhờ vào những sản phẩm PVC hơn 50 năm qua rất đáng ghi nhận: Từ găng tay y tế đến

túi đựng máu, từ ống truyền dịch, truyền máu và chạy thận nhân tạo,bơm kim tiêm dùng
một lần, van tim nhân tạo đến rất nhiều dụng cụ y tế khác nhau.
e. Những ứng dụng khác
Bao bì cho thực phẩm và hàng hóa tiêu dùng túi xách, áo mưa, đồ chơi trẻ em và
các mặt hàng tiêu dùng khác.
Những sản phẩm này được dùng phổ biến vì ngoài những tính ưu việt nêu trên,
chúng còn dể cho nhiều màu sắc hấp dẫn, dễ lắp đặt và lau chùi khi làm vệ sinh.
1.2.5. Các phương pháp sản xuất PVC từ VCM
Sản xuất PVC từ các monome VCM thường là dùng các phuong pháp trùng hợp
như trùng hợp khối, trùng hợp dung dich, trùng hợp nhũ tương và trùng hợp huyền phù.
1.2.5.1. Trùng hợp khối
Trùng hợp khối là phản ứng được thực hiện bằng cách giữ nhiệt độ xác định khi
khuấy một dung dịch chất kích thích trong monomer và các chất khác
+ Ưu điểm: thu được polymer có khối lượng phân tử lớn và có độ tinh khiết cao
+ Nhược điểm: dễ gây quá nhiệt,nhiệt không đều do độ nhơt dung dịch lớn,độ đa phân tán
cao nên gây ảnh hưởng xấu đến tính chất cơ-lý,sản phẩm khó gia công do tạo thành khối
1.2.5.2. Trùng hợp dung dịch
Phản ứng xảy ra trong dung dịch.trong đó monome tan trong dung môi còn
polymer của nó có thể tan hay không tan .
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 17

+Ưu điểm: PP này giảm được hiện tượng quá nhiệt,vói polymer tan trong dung môi ta có
thể sử dụng luôn (làm keo, sơn, chất phủ…)
+Nhược điểm:Khối lượng polymer nhỏ do có chuyển mạch qua dung môi không tinh
khiết,dung môi thường độc
1.2.5.3.Trùng hợp nhũ tương
Là phản ứng trùng hợp gốc trong chất nhũ tương hóa,tiến hành ở nhiệt độ thấp tốc
độ lớn và cần tạo nhũ,monomer không tan trong dung môi nhưng tan trong hạt nhũ

+ Ưu điểm:khối lượng phân tử lớn,tính đồng đều phân tử cao
1.2.5.4. Trùng hợp huyền phù
Trùng hợp huyền phù là quá trình thường được sử dụng trong công nghiệp
sản xuất PVC. Phản ứng trùng hợp dị thể và động học của quá trình tương tự
như trong trường hợp trùng hợp khối. trong trùng hợp huyền phù của vinyl
clorua, sự khuấy trộn và trạng thái của hệ đều đóng vai trò quan trọng xác định
hình thái của polyme sản phẩm.
Sơ đồ mô tả sự tạo thành các phần tử PVC như hình sau:

Hình 3:Sơ đồ mô tả sự tạo thành các phân tử PVC
Khi sự trùng hợp vinyl clorua được khởi đầu, những gốc cuộn lớn chứa khoảng 10
monome được tạo thành. Những gốc đại phân tử với độ dài mạch khoảng 50 tập hợp lại
tạo thành vùng siêu nhỏ không ổn định, sau đó nhóm lại tạo thành hạt chính cơ bản chứa
khoảng 1000 hạt siêu nhỏ (vùng siêu nhỏ - microdomain) xảy ra ở độ chuyển hoá khoảng
1 – 2%. Kích thước của nhân chính xấp xỉ 0,1-0,2 μm. Khi quá trình trùng hợp diễn ra,
các phần tử cho hạt (130 μm) từ hạt chính cơ bản (0,6 – 0,8 μm, ở độ chuyển hoá 2 – 4%)
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 18

hạt thứ ba (1 – 2 μm, ở độ chuyển hoá 10 – 80%) và hạt nhỏ (40 μm). Cấu trúc hạt này
ảnh hưởng mạnh đến tính chất vật lý và tính chất cơ học của PVC. Ảnh hưởng của một số
điều kiện trùng hợp lên hạt PVC sản xuất bằng phương pháp huyền phù đã được nghiên
cứu ở quy mô phòng thí nghiệm. phương thức đưa chất khởi đầu vào ảnh hưởng mạnh
đến kích thước hạt PVC và sự phân bố kích thước. Khi sử dụng chất ổn định H80 (PVA)
với độ thuỷ phân 80% và khối lượng phân tử 259 000 thì độ cứng của PVC kém. Quá
trình kết hợp các giọt trong trùng hợp huyền phù của PVC được xác định bằng sử dụng kĩ
thuật nhuộm mạch để làm sáng tỏ ảnh hưởng của cường độ xoáy, thời gian khuấy, loại và
nồng độ của tác nhân tạo huyền phù như PVAc thuỷ phân trên tỷ lệ kết giọt của vinyl
clorua trong một khối lỏng bị xáo trộn - lỏng phân tán. Phương pháp trùng hợp huyền phù

là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp để sản xuất PVC vì nó có
nhiều ưu điểm như: sản phẩm tạo ra ở dạng hạt, bụi dễ gia công, vận tốc trùng hợp cao,
nhiệt độ phản ứng thấpvà không xảy ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ như trùng hợp khối.
Tuy nhiên, nhược điểm là sản phẩm bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định, chất nhũ hoá,…do đó
cần bộ phận lọc rửa nước thải. Tốn kém hơn trùng hợp khối.

1.2.5.5. So sánh các phương pháp trùng hợp gốc của VCM


Bảng5 : So sánh các phương pháp trùng hợp gốc của VCM
Yếu tố Phương pháp trùng hợp Vinyl clorua
Khối Dung dịch Nhũ tương Huyền phù
Khả năng hòa
tan của các chất
khởi đầu
Tan trong VC Tan trong VC Không tan trong
VC
Tan trong VC
Phụ gia Không Dung môi Nước, chất tạo
nhũ tương
Nước, tác nhân
phân tán
Khuấy trộn Không cần thiết Không cần Cần thiết Cần thiết
Điều khiển
nhiệt độ
Khó Có thể được Dễ dàng Dễ dàng
Sự cô lập PVC Thu VC Có thể được Dễ dàng Dễ dàng
Kích cỡ hạt
(µm)
600-300 <0,1 0,1 20-300

Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 19

B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC TRONG NHÀ MÁY NHỰA PHÚ MỸ

CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PVC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HUYỀN PHÙ
Phú Mỹ là nhà máy sản xuất PVC có quy mô lớn nhất của Việt Nam với công nghệ hiện
đại trong khu vực và trên thế giới. Nhà máy dùng phương pháp trùng hợp huyền phù có
khá nhiều ưu việt.
2.1. Sơ đồ khối

Hình 4:Sơ đồ khối công nghệ sản xuất PVC bằng phương pháp huyền phù
Sau khi chất khơi mào được nạp vào hệ thống, Khi đưa VCM vào Sự khuấy trộn
cơ học làm phá vỡ VCM thành các giọt nhỏ (1-50µm).
Các giọt ổn định được là nhờ sự có mạt của tác nhân tạo hạt hòa tan trong nước đã
hấp phụ trên mặt phân chia pha nước – mônôme.
Nhân tố tạo hạt kết hợp với VCM tạo thành một lớp Màng bao quanh các giọt.
Các hạt VCM nhỏ tăng kích thước và dung dịch trở lên đục do PVC tạo thành bắt
đầu sa lắng đọng.
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 20

Khi 10-15% giọt keo kết hợp với nhau thành khối keo tụ, chúng liên kết chặt chẽ
với nhau để đạt được kích thước cuối cùng là 100-200 µm.
quá trình Polyme hóa chia 3 giai đoạn
 0 tới ~ 1 % chuyển hóa : quá trình Polyme hóa chỉ xảy ra trong pha Monome (khối
lượng của Polyme rất nhỏ và có thể bỏ qua)

 ~ 1 tới 70% chuyển hóa : Quá trình Polyme hóa xảy ra trên cả 2 pha: giàu Monome &
gel Polyme ( trong gel xảy ra nhanh hơn)
70% chuyển hóa : Monome tự do giảm và quá trình trùng hợp xảy ra ở pha gel nhanh
hơn đồng thời độ nhớt tăng bởi vì VCM thì phản ứng cạn , nồng độ polymer lại tăng .
Sau khi đẩy mạnh hệ số tốc độ phản ứng thì nồng độ monome giảm
2.2. Sơ đồ công nghệ



Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 21

a. Quá trình nạp nhiên liệu
Qúa trình nạp nguyên liệu:
 Quá trình được bắt đầu với việc nạp nitơ cho tới lượng cần thiết.
 Dòng nước làm mát được đưa vào sau khi nước được nitơ khử hết
 Cat E được đưa vào sau khi nước làm mát được đưa vào
 Cat D được nạp sau khi cat E bắt đầu nạp
 Sau khi nước làm mát bao phủ xung quanh chiếm 2/3 mặt vỏ lò phản ứng, cat C
được đưa vào từ từ
 Sau khi xúc tác nạp xong người ta bơm vào bình phản ứng RVC( vinyl clorua tái
sinh) bắt đầu được đưa vào cho tới 10% tổng khối lượng của VC
 Phản ứng bắt đầu xảy ra nên nước làm mát ấm lên và nhiệt phản ứng tăng
 Khi nước đủ ấm chất tạo hạt Gran A được nạp vào
 Sau RVC được nạp hoàn thành thì FVC( vinyl clorua sạch) được đưa vào
 Cat B chỉ cần nạp trong một số trường hợp và một số loại sản phẩm
 Chất tạo hạt Gran B được đưa vào sau khi Gran A đã được đưa vào
Nhiệt phản ứng tiếp tục tăng quá trình nạp nhiên liệu hoàn thành
b. Quy trình làm mát

Hình 6:Sự tuần hoàn của nước làm mát
Chất làm mát được sử dụng là nước sạch qua hệ cung ứng.nước được truyền qua
vỏ với lưu lượng 500m
3
/h và được phản hồi tới bơm hút.lượng nước dư được xả từ điểm
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 22

cao tới tháp làm nguội. Nhiệt dộ dòng nước được điều khiển bằng TIC-3n-32 và van TV-
3n-32,ngoài ra để đo lưu lượng sử dụng FIC-3n-91 dùng vận hành van FCW, FV-3n-91.
hơi nước được phun vào bên trong hệ thống RCW thông qua bộ pha trộn hơi nước, J302n,
phía trên bơm lưu lượng RCW Nhiệt độ 90-95
0
C, đảm bảo không gây ra rung động và
gây sốc.
c. Quy trình li tâm
Huyền phù được nạp vào phía dưới của máy.
Nước tràn qua dải ngăn cách và được loại bỏ tại vị trí đối diện
Dạng huyền phù của PVC được di chuyển bởi trục vít tới khu vực hình nón tại đấu
nạp liệu của máy ly tâm.Trục vít này hoạt động như thanh cuộn xoáy dòng nguyên liệu
dịch chuyển trong máy.
Tại khu vực này thì PVC dạng ẩm được đưa đi ra ở chỗ cuối của hình nón Hàm
lượng của PVC dạng này phụ thuộc vào bậc của lần ly tâm:
+ Bậc linh hoạt chứa khoảng 28%
+ K666R chứa 24%
+ K57- rigids K60 khoảng 22%
Trong đó nước có khoảng < 0.01% PVC thì sẽ được dẫn vào hệ thống cấp nước của hệ
thống.

d. Hệ thống cung cấp khí nóng cho máy sấy

Hình 7:Hoạt động của hệ thống cung cấp khí nóng cho máy sấy
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 23

+ Không khí được cung cấp tới máy sấy bởi một quạt không khí K501
+ Khí nóng từ K501 tới đợt đầu tiên và những giai đoạn sau của máy sấy, tốc độ của dòng
khí khoảng 44028 m³/hr.
+ Một hai bộ lọc không khí giai đoạn là S505, bụi được loại bỏ bởi sự hút của quạt
không khí và nguyên liệu khác từ dòng không khí.
+ Không khí được đốt nóng sử dụng áp suất cao bốc hơi trong E504/ E505 trong
quá trình hoạt động của quạt không khí.
+ Dòng không khí được kiểm soát bởi hai van điều khiển bướm.
+ Nhiệt độ không khí được kiểm soát bởi máy TIC-57-35, với một van điều khiển
trong hơi nước cung cấp tới thiết bị nung bằng không khí, E504.
+ Sự điều chỉnh nhiệt độ sản phẩm ở chỗ cuối của giai đoạn thứ hai của máy sấy thì kiểm
soát bởi TIC-57-17 và TIC-57-20, HP điều khiển bằng hơi luồng tới thiết bị nung bằng
không khí, E505.
e. Hệ thống cấp nước nóng cho máy sấy

Hình 8:Hoạt động của hệ thống cung cấp nước nóng cho máy sấy
+ Nước nóng được lưu thông thông qua 13 đốt nóng những tấm trong máy sấy.
+ Tất cả các tấm đốt nóng này đều trong giai đoạn đầu tiên của máy sấychỉnh dòng nước
Demin được cung cấp từ P2601A / B, tới sự hút của máy bơm, P508A. Nó được trộn đều
trên những tấm đốt nóng, và hơi nước được đốt nóng sử dụng HP trong bộ làm nóng
nước, E506A.
+ Nước bơm P508A có lưu lượng 410 m³/ hr.
+ Sự điều chỉnh nhiệt độ của bột PVC ở chỗ cuối của giai đoạn đầu tiên của máy sấy kiểm

soát bởi TIC-57-15 và TIC-57-87.
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 24

+ Sự khống chế dòng chảy của nước nóng tới những tấm đốt nóng kiểm soát bởi FIC-57-
86 Và Service -57-69.
f. Hệ thống đóng gói PVC
+ Thể tích của hộp chuyên chở là 100 m³, 3.5m đường kính,chiều cao hình ống xấp
xỉ 10m, và xây dựng từ I nốc 304.
+ Những cái hộp được chồng lên lên trên những ổ rơm, và bao bọc bởi A605
2.3. Nguyên liệu - Monomer vinylclorua(VCM)
Có hai loại Monomer vinylclorua được sử dụng làm nguyên liệu RVCM và
FVCM. RVCM là loại VCM sạch được cung cấp từ tàu chứa hoặc được tổng hợp từ
nguồn khác. FVCM là loại VCM tái sinh. Tuy nhiên VCM thường bị nhiễm bẩn làm ảnh
hưởng tới chất lượng và thuộc tính PVC. Sau đây là một số loại nhiễm bẩn thường gặp

Bảng6: Một số loại VCM nhiễm bẩn thường gặp
VCM nhi
ễm bẩn


M
ức độ tối
đa cho
phép(ppm)

Ảnh h
ư
ởng động học v

à thu
ộc tính của PVC


Độ tinh khiết

99.96%

Phụ thuộc vào độ nhiểm 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 hóa chậm
Nước

100

Nếu nước có tính axit thì có thể do 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 đổi kích
thước hạt và độ rỗng. Tính ổn định nhiệt kém
1,3 - Butadien 10 Xảy ra quá trình Polyme hóa chậm
Tiểu Luận Môn Công Nghệ Hóa Dầu

Nhóm 2 – Lc Hóa Du K52 Page 25


Hợp chất
Axetylen

12

Xảy ra quá trình Polyme hóa chậm. Có thể ảnh
hưởng tới tính ổn định nhiệt
Các hợp chất
khác

145

“Một lượng lớn” có thể làm tăng VM trong giai
đoạn cuối của quá trình PVC. Các hợp chất chưa
bảo hòa khác có thể đồng trùng hợp làm giảm tốc
độ toàn bộ quá trình Polyme hóa và làm thay đổi
khối lượng phân tử

Tuy nhiên trong các tạp chất trên thì nước là chất nhiễm bẩn thường gặp nhất và
gây hại nhiều tới tốc độ tổng hợp polimer do nó phản ứng với xúc tác của quy trình làm
cho xúc tác bị phân huỷ, gây giám tốc độ trùng hợp nên phải khử nước.hơn nữa Khử nước
thường được sử dụng để giảm thiểu biến thiên sản phẩm Hằng số dẫn nhiệt thấp là điều
cần thiết . Thành phần ion trong nước có thể ảnh hưởng đến đặc tính của tác nhân tạo hạt
và ảnh hưởng đến tính cách điện của PVC sau cùng . Độ pH không được quá thấp (axit)
và quá cao ( bazơ) . Thường thì độ pH dao động trong khoảng 5 ~9 . Ngoài giới hạn này
có thể gây ảnh hưởng đến sự tổng hợp chất khơi mào.
2.4. Cơ chế của quá trình
Đây là phản ứng chuỗi điển hình vì nó có đầy đủ tính chất của phản ứng chuỗi. Cơ
chế của một phản ứng chuỗi gồm có ba giai đoạn: kích thích, lớn mạch, tắt mạch, nên
phản ứng trùng hợp cũng có đầy đủ ba giai đoạn này.