đồ án tốt nghiệp thiết kế xây dựng nhà máy sản xuất pvc

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Ngô Mạnh Long đã tận tình giúp
đỡ và hớng dẫn em để hoàn thành đồ án này.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong trung
tâm công nghệ vật liệu polyme, cô giáo kinh tế, thầy giáo xây dựng đã tận tình
giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án.
Do điều kiện kiến thức em còn nhiều hạn chế do đó đồ án của em còn
nhiều thiếu sót.Em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô, các
bạn để bản đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn
Sinh viên: Vũ Minh Tuân
1
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Mục Lục
Phần I: 3
Giới thiệu chung 3
I.1.Lịch sử phát triển 3
I.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC 4
II.1.Vinylclorua.( VC ) 6
II.1.1.Các tính chất của Vinylclorua 6
II.1.1.2. Các phơng pháp sản xuất Vinylclorua 7
2/ Công nghệ tổng hợp Vinyl clorua từ etylen 9
4/ Phơng pháp clo hoá etan : 10
II.2. Phản ứng trùng hợp-cơ sở lý thuyết trùng hợp gốc 11
II.2.1.Khởi đầu 11
II.2.2.Phát triển mạch 12
II.2.3.Ngắt mạch 13
II.2.4.Phản ứng chuyển mạch 14
II.2.6.Các yếu tố ảnh hởng đến trùng hợp gốc 14
II.3.Các phơng pháp trùng hợp Vinylclorua 16

II.3.1.Trùng hợp khối 16
II.3.2.Trùng hợp dung dịch 16
II.3.3.Trùng hợp huyền phù 17
II.3.4.Phơng pháp trùng hợp nhũ tơng 17
II.4. Công nghệ sản xuất nhựa PVC bằng phơng pháp nhũ tơng 22
II.5. Cấu tạo và tính chất của PVC 24
Phần III 31
Cân bằng vật chất 31
III.1.Năng suất trong một ngày làm việc 31
III.2.Tính cân bằng vật chất cho một mẻ sản phẩm 31
III.3.Tính cân bằng vật chất cho 1 năm sản xuất 37
III.4.Cân bằng vật chất tính cho 1 tấn sản phẩm 37
Phần 4 38
Tính toán cơ khí 38
IV.1.Tính thể tích ,đờng kính ,chiều cao thiết bị phản ứng 38
IV.2.Tính chiều dày thiết bị phản ứng 40
IV.3.Tính chiều dày đáy và nắp thiết bị : 43
IV.4.Kích thớc cánh khuấy của thiết bị phản ứng chính 43
IV.5.Tính lớp vỏ gia nhiệt 48
IV.7.Tính tai treo của thiết bị phản ứng 55
IV.8. Tính cân bằng nhiệt lợng cho thiết bị phản ứng 60
IV.9.2. Tính toán các bể chứa 73
IV.9.3.Tính toán bơm 82
IV.4.Thiết bị ly tâm phân ly kiểu đĩa 93
IV.10.Chọn thiết bị sấy 94
2
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
1.Giới thiệu thiết bị sấy thùng quay 94
Phần V.Xây Dựng 97
I.Xác định địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất nhựa PVC 97

IV. Tính toán và xác định kích thớc chính của các công trình trong nhà máy 100
V. Bố trí thiết bị trong phân xởng 102
Phần VI: điện, nớc 104
I.Điện 104
II. Nớc 107
Phần VII: kinh tế 108
I.Tóm lợc dự án 108
II. Thị trờng và kế hoạch sản xuất 109
II.1. Nhu cầu 109
II.2. Kế hoạch sản xuất 109
II.3. Tính toán kinh tế 110
Phần Viii: An toàn lao động trong phân xởng 116
I. Mục đích 116
II. Công tác đảm bảo an toàn lao động 116
1. Công tác giáo dục t tởng 116
2. Trang bị phòng hộ lao động 116
3. Các biện pháp kỹ thuật để đảm bảo an toàn 116
4. Công tác vệ sinh 116
Điều kiện làm việc thoải mái sức khỏe đảm bảo sẽ giúp cho mọi
ngời hăng hái trong lao động sản xuất 117
Kết luận 118
Tài liệu tham khảo 120
Phần I:
Giới thiệu chung
I.1.Lịch sử phát triển
Nền công nghiệp chất dẻo đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế
quốc dân kể cả lĩnh vực nghiên cứu vũ trụ, đại dơng và cả trong đồ dùng sinh
hoạt hàng ngày. Trong các loại chất dẻo PVC thuộc loại phổ biến và đợc sử
dụng nhiều nhất. Tổng sản lợng PVC luôn đứng đầu trong các loại chất dẻo,
3

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
nhựa PVC có nhiều tính chất u việt có thể đáp ứng đợc yêu cầu ngày càng cao
của khoa học kỹ thuật và đời sống. Nguồn nguyên liệu để sản xuất ra chất dẻo t-
ơng đối dồi dào nh dầu mỏ, than đá và khí thiên nhiên
Mặt khác chất dẻo còn có thể gia công dễ dàng và nhanh chóng hơn so
với kim loại, dẫn đến máy móc thiết bị đơn giản và tiết kiệm. PVC là một hợp
chất cao phân tử đợc sản xuất bằng phơng pháp trùng hợp vinylclorua (VC).
Năm 1835 lần đầu tiên Reguanlt điều chế đợc PVC bằng phơng pháp xử lý
diclo etan với dung dịch kali hydroxit. Năm 1872 Baun lần đầu tiên trùng hợp đ-
ợc VC bằng phơng pháp ống nghiệm kín dới tác dụng của ánh sáng. Thí nghiệm
này tiếp tục đợc Ostremislenky nghiên cứu và công bố đầy đủ vào năm 1912.
Tuy nhiên polyme mới này vẫn cha đợc đa vào sản xuất công nghiệp, do rất khó
gia công thành sản phẩm cho đến khi W.L Semon phát hiện ra rằng khi đun
nóng PVC với triphenyl photphat ở 150
0
C thu đợc một khối đồng chất giống cao
su ở nhiệt độ thờng sau này đợc gọi là PVC hoá dẻo. Lúc đó PVC mới trở thành
một chất dẻo đợc quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực công nghiệp.
Vào những năm trớc và sau chiến tranh thế giới thứ II, PVC hoá dẻo đã đ-
ợc sử dụng khá rộng rãi vào những năm của thập kỷ 60, PVC cứng (PVC không
trộn lẫn chất hoá dẻo) bắt đầu đợc nghiên cứu và sử dụng ở Đức, Anh, Mỹ vào
những năm tiếp theo PVC đợc nghiên cứu chủ yếu không phải cấu trúc phân tử
mà là cấu trúc ngoại vi phân tử đợc tạo ra trong quá trình trùng hợp nh kích thớc
hạt, hình dạng, độ xốp, sự phân bố kích thớc Do các yếu tố này ảnh hởng đến
các đặc tính gia công và chế tạo polyme.
Đầu năm 1970 PVC đợc sản xuất với một lợng lớn ở nhiều nớc và cũng tại
thời điểm này PVC cạnh tranh với poly etylen (PE) để giành vị trí hàng đầu về
vật liệu chất dẻo của thế giới.
I.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC
I.2.1 Trên thế giới

Trong phần lớn thời gian đầu của thập niên 1990, sản xuất PVC là một lĩnh
vực sản xuất không đạt lợi nhuận cao. Điều này khiến nhiều công ty đóng cửa
4
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
nhà máy, rút khỏi sản xuất PVC hoặc sát nhập nhà máy.Tuy nhiên, nhu cầu PVC
tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những vấn đề môi trờng. Kết quả là, sau
khi ảnh hởng của cuộc khủng hoảng tài chính châu á giảm dần, nhu cầu PVC
trở lại .
Năm 2007, tiêu thụ PVC toàn cầu tăng 5%,đạt khoảng 35,3 triệu tấn. Với
nhu cầu 10 triệu tấn trong năm 2007, Trung Quốc đã trở thành thị trờng lớn nhất
thế giới cả về khối lợng và tốc độ tăng trởng. Các nớc Bắc Mỹ chiếm khoảng
23% nhu cầu PVC toàn cầu. Sự suy giảm kinh tế gần đây của Mỹ có thể ảnh h-
ởng đến nhu cầu đối với polymer nói chung và PVC nói riêng .
Dự kiến trong 5 năm tới công suất toàn cầu sẽ đạt 50 triệu tấn so với mức 42
triệu tấn hiện nay. Năm 2007 ,đã có 2,3 triệu tấn công suất PVC đợc đi vào vận
hành mới, trong đó chỉ riêng Trung Quốc đã góp 2,1 triệu tấn công suất mới
theo quy trình canxi cacbua.
Trong năm tài chính 2007-2008, tiêu thụ PVC tại n đạt 1,4 triệu tấn,
tăng 12% so với cùng kì năm trớc. Các sản phẩm ống và phụ kiện PVC tiếp tục
là lĩnh vực lớn nhất, chiếm 70% nhu cầu PVC tại đây.
Nghành 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 trờng vì nó đợc thay thế bởi các sản phẩm khác thân thiện môi trờng hơn
Những yếu tố ảnh hỏng đến sản xuất PVC toàn cầu là :
- Sự tăng trởng kinh tế sẽ kéo theo sự tăng nhu cầu PVC
- Các vấn đề về môi trờng có thể không kìm hãm sự tăng trởng sản xuất
PVC, nhng có thể hạn chế xây dựng các nhà máy sản xuất PVC mới.
I.2.2. Tại Việt Nam
Từ những năm đầu của thập niên 60 Việt Nam sản xuất đợc PVC do nhà
máy hoá chất Việt Trì sản xuất.Trong phơng án sản xuất của nhà máy có 150

tấn/năm PVC chủ yếu để giải quyết cân bằng do việc tạo ra HCl, cho kết hợp với
axetylen từ đất đèn nhập ngoại, thành VC rồi trùng hợp.Song vừa không kinh tế
sản lợng lại quá nhỏ nên nghành sản xuất này sớm chấm dứt .
5
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Trong những năm của thập niên 90 gia công chất dẻo trong nớc phát triển
mạnh với tốc độ tăng trởng bình quân tới 28%/năm. Năm 1990 tiêu thụ chất dẻo
trong nớc là 0,5kg/ngời đến năm 1996 đã lên tới 5,7kg/ngời. Toàn bộ nhựa
nguyên liệu là nhập khẩu ,trong số đó PVC chiếm 1/3. PVC nhập dới 2 dạng :
Bột PVC (PVC resin) và hạt PVC (PVC compound) chứa sẵn chất hoá dẻo, chất
ổn định, chất màu. Năm 2007 cả nớc tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC,
trong nớc đáp ứng khoảng 40% nhu cầu và phải nhập khẩu 60% từ nhiều nớc
trên thế giới.
Bộ công nghiệp đã vạch ra một chiến lợc của nghành hoá dầu để đón đầu
các bớc đi tiếp sau của sự phát triển PVC: tạo ra etylen từ cracking naphta (hoặc
khí thiên nhiên), clo hoá rồi gặp nhau ở VC, đồng thời cung cấp 2-etyl hexanol
và axit terephtalic Theo dự kiến vào khoảng năm 2010 chúng ta sẽ sản xuất từ
đầu đến cuối 500.000 tấn PVC và 75.000 tấn DOP.Tơng lai của nghành nhựa là
khả quan.
Phần II:
Phần lý thuyết chung.
II.1.Vinylclorua.( VC )
II.1.1.Các tính chất của Vinylclorua
Trong kỹ thuật hiện nay có thể sản xuất vinylclorua nguyên chất đến 98,5
99,5% khối lợng.
Vinylclorua ở nhiệt độ và áp suất thờng là một chất khí không màu, mùi
giống ete, sôi ở -13,9
0
C 0,1
0

C, tỷ trọng ở -12,96
0
C là 0,9692 g/cm
3
.
Vinylclorua hoà tan trong các dung môi thờng nh axetylen, rợu etylic , cacbua
hydro thơm và thẳng. Là chất khí có khả năng ăn mòn cao. Có khả năng tham
6
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
gia phản ứng với kiềm, hợp chất halogen, bị oxi hoá bởi oxi không khí . Quá
trình trùng hợp VC toả nhiệt rất mạnh
Vinylclorua có thể bảo quản và chuyên chở trong các bình thép chịu áp
suất. Van và các bộ phận tiếp xúc với vinylclorua không đợc chế tạo từ hợp kim
đồng vì Cl
-
dễ tạo phức với Cu
2+
gây ăn mòn thiết bị. Vinylclorua cũng có thể
bảo quản ở nhiệt độ thấp ( - 40
0
C

và thấp hơn ) trong trờng hợp không có chất
ổn định nếu không có oxy và dới áp suất khí nitơ có thể bảo quản ở nhiệt độ th-
ờng .Thờng thêm vào Vinylclorua một ít chất giảm tốc nh Hydroquinon
Một số tính chất của VC :
Khối lợng phân tử 62,501
Nhiệt độ sôi ở 760 mm Hg ,
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 , eP 0,274
Sức căng bề mặt tại -10
o
C , dyne/cm 20,88
áp suất hơi tại 25
o
C ,mm
3000
ẩn nhiệt hoá hơi tại 25
o
C , cal/g
71,26
Nhiệt độ tới hạn ,
o
C 158,4
áp suất tới hạn , atm
52,2
II.1.1.2. Các phơng pháp sản xuất Vinylclorua
1/ Sản xuất VC đi từ điclo etan
Công nghệ của quá trình sản xuất VC có thể sử dụng hai phơng pháp:
7

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
+ Kiềm hoá hydro hoá trong pha lỏng
+ Nhiệt phân trong pha hơi
Phản ứng chính:
Cl - CH
2
- CH
2
- Cl CH
2
= CH - Cl + HCl
a/ Quá trình trong pha lỏng.
Trong pha lỏng, khi điều chế VC phản ứng đợc thực hiện trong thiết bị
hình trụ kiểu đồng trục thiết bị gián đoạn. Đầu tiên cho dung dịch NaOH sau đó
cho rợu và cuối cùng rót từ từ Diclo etan vào. VC đợc tạo thành theo phản ứng.
Cl - CH
2
- CH
2
- Cl + NaOH CH
2
= CH - Cl + NaCl + H
2
O
Phản ứng tiến hành trong môi trờng đồng thế, áp suất nhiệt độ phản ứng
60- 70
0
C, thời gian 4-5 giờ, áp suất trong thiết bị 0,2ữ0,4 at.
Khi có d nớc diclo etan dễ bị thuỷ phân trong môi trờng kiềm tạo thành
etylen glycol.

Sản phẩm tạo thành gồm có VC, cliclo etan, rợu, nớc ta tiến hành ngng tụ
để tách riêng. Hiệu suất VC tính theo diclo etan là 75ữ85 %.
b/ Quá trình trong pha khí
Thổi diclo etan hoạt tính 50 mm, cao 6m. Khí sản phẩm gồm có
37,5%VC, 40,8% HCl, 20,5% diclo etan không phản ứng hết và 1,2% sản phẩm
phụ. Hỗn hợp sản phầm đem làm lạnh đến O
0
C trong thiết bị ống trùm diclo etan
ngng tụ. Dùng nớc rả diclo etan để tách HCl và dùng nớc clo rửa để tách sản
phẩm phụ. Sau đó dùng kiềm trung hoà và dùng H
2
SO
4
để sấy. Làm lạnh khi đến
15
0
C và tiến hành tinh luyện.
Vì phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao nên rất dễ xảy ra phản ứng phụ.
Cl - CH
2
- CH
2
- Cl CH
2
= CH
2
+ Cl
2
8
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49

Để tránh phản ứng tiến hành ở nhịêt độ cao ngời ta thờng dùng xúc tác
cho phản ứng là clo và oxi
Hiệu suất của phơng pháp này là 85% nhng đợc dùng rộng rãi trong công
nghiệp vì quá trình tách và làm sạch các chất nằm trong khí sản phẩm thu đựơc
gây ảnh hởng xấu cho quá trình trùng hợp VC để tạo thành PVC.
2/ Công nghệ tổng hợp Vinyl clorua từ etylen
a/ Cơ chế phản ứng của phơng pháp:
Phơng pháp này là sự kết hợp của ba quá trình:
Cộng hợp trực tiếp Clo và Etylen tạo thành 1,2- dicloetan .
Cho oxi hoá etylen thành 1,2- dicloetan với sự tham gia của HCl tạo ra
khí dehepdro hoá:
Dehidroclo hoá nhiệt 1,2- dicloetan thành vinylclorua.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
Cl - CH
2
- CH
2
Cl
CH
2
= CH
2
+ 2HCl +1/2O
2
Cl CH

2
-CH
2
-Cl + H
2
O
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
+1/2O
2
CH
2
= CH - Cl + H
2
O
Để đảm bảo năng suất tạo thành VC từ quá trình tổng hợp trực tiếp VC từ
etylen ta phải tiến hành với lợng d etylen ở mức thấp và nhiệt độ của quá trình
không đợc quá cao chỉ khoảng 300- 600
0
C

và hiệu suất VC cao nhất ở khoảng
350- 450
0
C. Với quá trình này xúc tác thờng đợc sử dụng là xúc tác muối kim
loại chuyển tiếp nếu phản ứng tiến hành ở nhiệt độ cao sẽ khử mất hoạt tính của

xúc tác và bản thân của etylen sẽ bị oxi hoá sau tạo nên CO và CO
2
làm giảm
năng suất của quá trình.
Đối với phần nguyên liệu d, etylen sẽ đợc đa sang thiết bị oxi hoá ở nhiệt
độ cao và biến đổi thành 1,2- dicloetan đa trở về phản ứng. Quá trình tiến hành
tổng hợp VC từ etylen sẽ rất khó kiểm soát và khống chế do đó trong quá trình
9
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
tiến hành ngời ta thờng tách trung gian 1,2- diclotan tạo ra và đa trở lại phản
ứng.
3/ Phơng pháp liên hợp sản suất.
Ngời ta oxi clo hoá thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan.
2HCl + 1/2O
2
H
2
O +Cl
2
CH
2

= CH
2

2
Cl+

ClCH
2

- CH
2
Cl
HCl

CH
2
= CH - Cl
ở đây nhiệt phân dicloetan tinh khiết 99,9%tiến hành ở 300- 1000
o
C. Xúc
tác là than hoạt tính thì lợng VC tạo thành là 90%.
CH
2
= CH
2
+ Cl
2
ClCH
2
- CH
2
Cl
ClCH
2
- CH
2
Cl CH
2
= CH- Cl + HCl

CH CH + HCl CH
2
= CH - Cl
CH
2
= CH
2
+ CH CH + Cl
2
2CH
2
= CH - Cl
Phơng pháp này sử dụng nguyên liệu dễ kiếm nh etylen và axetylen, trong
quá trình điều chế VC theo phơng pháp tổng hợp axetylen và etylen có thể thu
bằng phơng pháp riêng biệt hoặc có thể cùng chung một quá trình hay cracking
dầu mỏ thu đợc hỗn hợp khí axetylen và etylen từ đó có thể hấp thụ và tách
riêng chúng ra.
Phơng pháp này đợc ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
4/ Phơng pháp clo hoá etan :
Etan là nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có góp phần làm giảm giá sản phẩm
VC.
Chuyển hoá etan thành VC có thể theo các phơng pháp sau:
Clo hoá nhiệt độ cao.
Oxi hiđroclo hoá ở nhiệt độ cao.
Oxi hoá clo.
10
C
2
H
6

+
2Cl
2
C
2
H
3
Cl
+
3HCl
C
2
H
6
HCl
++
O
2
C
2
H
3
Cl
+
2H
2
O
2C
2
H

6
Cl
2
++
3/2O
2
2C
2
H
3
Cl
+
3H
2
O
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Với xúc tác phù hợp độ chuyển hoá có thể đạt 96% nhng hiệu suất thu VC
thấp 20-50% cac sản phẩm thu đợc chủ yếu gồm etylen, clorua etan, có phơng
pháp này chỉ nằm trong lĩnh vực nghiên cứu cha đợc ứng dụng rộng rãi trong
công nghiệp để sản xuất VC.
II.2. Phản ứng trùng hợp-cơ sở lý thuyết trùng hợp gốc
II.2.1.Khởi đầu
Gốc hoạt động R

của chất khởi đầu kích thích monomer Vinylclorua thành
gốc khởi đầu:
R
+
CH
2

CH
Cl
R
C
H
2
CH
Cl
.
.
Các chất khởi đầu thờng dùng là :
- Peroxyt benzoin :công thức là (C
6
H
5
COO)
2
do tác dụng của nhiệt nó bị
phân giải ra các gốc nh sau:
(C
6
H
5
COO)
2
2 C
6
H
5
COO

C
6
H
5
COO

C
6
H
5

+ CO
2

Azodinitril của axit diisobutiric : công thức cấu tạo là
C
H
C
C
N
C
H
N
N C
C
H
3
CH
3

C
N
3
3
Dới tác dụng của nhiệt độ nó phân giải ra gốc sau:
C
H
C
C N
C
N
N C
C
H
3
C
H
3
CN
3
3
C
H
C
C
N
C
3
3
.

+
N
2
H
H
2
11
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Khoảng 60 80% gốc trên tham gia kích động trùng hợp còn lại bao
nhiêu kết hợp với nhau thành phân tử thấp theo các phản ứng dới đây.
Electron cha ghép đôi có xu hớng ghép đôi. Nếu nó có thể tìm thấy electron
để ghép đôi nó sẽ tấn công ngay vì vậy với liên kết đôi của nhóm vinyl nó dễ
dàng tấn công để tạo thành trùng hợp gốc tự do. Electron cha ghép đôi khi đến
gần cặp electron của nhóm vinyl sẽ tạo thành liên kết hoá học mới giữa chất
khởi đầu và monome. Toàn bộ quá trình khơi mào phản ứng là sự phân huỷ chất
khơi mào tạo thành gốc tự do, theo sau là phản ứng giữa gốc hoạt động và phân
tử monome, quá trình này gọi là sự khơi mào từng bậc.
II.2.2.Phát triển mạch
Phản ứng phát triển mạch là một phản ứng quan trọng để xác định khối lợng
phân tử và khuyết tật cấu trúc. CH
2
=CHCl có thể gắn vào mạch polymer theo 2
cách :đầu nối đầu hay đầu nối đuôi, các nghiên cứu về tính chất của polymer chỉ
ra rằng phần lớn là cộng hợp theo kiểu đầu nối đuôi .Bên cạnh sự cộng hợp của
các đơn vị monomer thì các phản ứng phụ ví dụ nh sự nhánh hoá của các gốc
đang phát triển và chuyển mạch lên polymer tạo nhánh C
2
, C
4
và những nhánh

dài. Những khuyết tật tơng tự cũng có thể xảy ra cho mạch với sự kết hợp khối
không tinh khiết
Trong quá trình phát triển mạch gốc khởi đầu trên tiếp tục tác dụng với
monome khác và cứ thế tiếp tục kéo dài mạch trùng hợp ra:
H
3
C
C
H
3
C
CN
H
3
C
C
H
3
C
C
N
C
C
H
3
C H
3
C
N
H

3
C
C
H
CH
3
C
N
+
CH
2
C
CN
CH
3
2
.
12
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
hay tổng quát hơn
R
CH
2
C
H
Cl
CH
2
C H
Cl

+
C
H
2
CH
Cl
R
CH
2
CH
C
H
2
CH
Cl

[
]
n
n +1
[
]
.
.
Trong quá trình trùng hợp gốc của VC ,hằng số phát triển mạch có thể đợc
biểu thị bằng phơng trình dới đây.
K
p
= 3.3.10
6

exp (-3700/RT)
II.2.3.Ngắt mạch
Sự ngắt mạch xảy ra bởi sự kết hợp và sự bất cân xứng trong trùng hợp dung
dịch của VC. Trong trùng hợp khối và huyền phù, ngắt mạch đơn phân tử cũng
có thể xảy ra .Vì hằng số tốc độ chuyển mạch của VC là lớn. Hằng số tốc độ
ngắt mạch đợc biểu diễn .
K
t
= 1,3.10
12
exp ( -4200/RT )
Thờng có hai kiểu ngắt mạch ;
- Ngắt mạch kết hợp khi hai gốc kết hợp vào nhau thành một mạch cao
phân tử
CH
2
C
n

H
H
+
R
CH
2
C
H
Cl
m

CH
2
H
Cl
C
Cl
R
H
C
2
C
.
.
Cl
CH
2
C
n

Cl
R
H
+1
C
H
CH
m

Cl
+1

2
R
- Đứt mạch riêng rẽ khi 2 gốc tác dụng với nhau tạo thành hai mạch cao
phân tử do có sự chuyển dịch nguyên tử của hydro
R
CH
2
C
H

Cl
+
CH
2
CH
Cl
R
C H
2
C H
Cl
C
H
2
C
H
Cl
.
13
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49

R
CH
2
C
Cl
H
n

C
H
2
C H
Cl
+
R
CH
CH
2
m

C H
H
Cl
C
Cl
R
C
H
C
2

H
n

C H
2
C H
Cl
2
+
Cl
R
CH
C
H
Cl
2
CH
2
C
H
m

Cl
II.2.4.Phản ứng chuyển mạch
Chuyển mạch lên polymer đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu
trúc và khối lợng phân tử đoạn mạch cuối của PVC .Mối liên hệ giữa hằng số
chuyển mạch ( C
m
) và nhiệt độ phản ứng đợc biểu diễn bằng phơng trình dới đây
C

m
= 125 exp ( -7300/RT )
Khi phản ứng trùng hợp của VC diễn ra tại nhiệt độ càng thấp thì khối lợng
phân tử polymer giảm khi C
m
lớn. Vì khả năng phản ứng của gốc đang phát triển
trong quá trình trùng hợp VC cao, nên phản ứng chuyển mạch diễn ra tạo gốc
monome. Gốc này cũng có khả năng khởi đầu phản ứng trùng hợp và tạo thành
một mạch mới .Ví dụ nh chuyển mạch lên monome, chuyển mạch lên chất
khơi mào
II.2.6.Các yếu tố ảnh hởng đến trùng hợp gốc
II.2.6.1. ảnh hởng của nhiệt độ
Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ của các phản ứng hoá học trong đó có các phản
ứng của quá trình trùng hợp. Tốc độ phản ứng tăng nhanh nếu năng lợng kích
động càng cao.
Tuy nhiên ở nhiệt độ cao trọng lợng phân tử giảm không phải chỉ do phản
ứng đứt mạch mà còn do phản ứng chuyển mạch. Vì ở nhịêt độ cao tốc độ phản
ứng chuyển mạch tăng do có năng lợng kích động phát triển mạch. Do đó ở
nhiệt cao trọng lợng phân tử giảm đồng thời có nhiều mạch nhánh.
II.2.6.2.ảnh hởng của nồng độ và bản chất của chất khởi đầu
Động học của trùng hợp gốc:
14
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
[ ]
IKv
dd
.=
[ ]
IKv
KMMK

.=
[ ]
[ ]
[ ]
MRK
dt
Md
v
pp

.
==
[ ]
[ ]
2/1
'
2/12/1
1
.
.
.
I
K
KK
MK
P
KMd
p
==
Trong đó:

v
d
là vận tốc phân huỷ chất khơi mào.
v
p
là vận tốc phát triển mạch.
v
KM
là vận tốc khơi mào.
P là độ trùng hợp trung bình.
I, R
.
, M lần lợt là chất khơi mào, gốc tự do, monome.
Theo công thức tính độ trùng hợp trung bình ta thấy độ trùng hợp trung bình
tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của nồng độ chất khởi đầu. Nh vậy tăng nồng độ
chất khởi đầu có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng nhng lại làm giảm trọng l-
ợng phân tử trung bình của polyme.
II.2.6.3.ảnh hởng của nồng độ monome:
Khi tiến hành trùng hợp trong dung môi hay trong môi trờng pha lỏng tốc độ
trùng hợp và trọng lợng phân tử tăng theo nồng độ monome. Nếu monome bị
pha loãng nhiều có khả năng xảy ra phản ứng chuyển mạch do đó cũng làm
giảm trọng lợng phân tử.
Nếu dung môi trơ, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ monome theo
công thức sau: v = K.M
x
Với: x thờng bằng 1,5.
Trong trờng hợp dung môi hoạt tính sự phụ thuộc giữa vận tốc trùng hợp và
nồng độ monome trở nên phức tạp hơn.
15
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49

II.3.Các phơng pháp trùng hợp Vinylclorua
Nhựa PVC đợc sử dụng cho những sản phẩm bền vững nh ống, khung cửa
sổ, mái nhà, vỏ dây cáp điện, sàn nhà .Hầu hết PVC thong mại đợc sản xuất theo
phơng pháp huyền phù .Trùng hợp khối và nhũ tơng đợc sử dụng ít hơn.
II.3.1.Trùng hợp khối
Trùng hợp khối là phơng pháp đơn giản để sản xuất PVC.Trong quá trình
trùng hợp khối sự kết tủa của polymer bắt đầu xảy ra ở độ chuyển hoá là 0,1%.
Sau đó quá trình trùng hợp dị thể xảy ra cả trong pha polymer và monomer .
Trong giai đoạn đầu của phản ứng trùng hợp, tốc độ trùng hợp là hằng số .Điều
khiển sự ngắt mạch và phát triển mạch đợc u tiên trong giai đoạn cuối của quá
trình trùng hợp .
Chất khởi đầu thờng sử dụng là peroxit benzoyl hay pecacbamat.Trong hỗn
hợp nguyên liệu đầu ngoài monomer và các chất khởi đầu còn sử dụng thêm
chất điều khiển phân tử, các chất thu nhận HCl với tỷ lệ 0,05-0.1% .Quá trình
polyme hoá thờng đợc tiến hành ở áp suất cao để giữ Vinylclorua ở môi trờng
lỏng .
Phơng pháp này chiếm 8% tổng sản lợng PVC, sản phẩm có độ tinh khiết
cao, dây chuyền sản xuất đơn giản .Tuy nhiên sản phẩm polyme tạo ra ở dạng
khối nên khó gia công, phản ứng trùng hợp toả nhiều nhiệt nên khó điều chỉnh
nhiệt độ do đó dễ dẫn đến hiện tợng quá nhiệt cục bộ làm ảnh hởng đến chất l-
ợng sản phẩm nh dễ bị phân huỷ nhiệt và sản phẩm có màu .Vì thế phơng pháp
này ít đợc sử dụng
II.3.2.Trùng hợp dung dịch
Có thể dùng 2 loại dung môi:
Dung môi không hoà tan polyme (rợu), trong trờng hợp này polyme sẽ dần
dần tách ra ở dạng bột mịn.
Dung môi hoà tan cả monome và polyme (dicloetan axeton ) ở đây polyme
vẫn ở dạng dung dịch. Trong trờng hợp thứ hai này cũng tách polyme ra đợc
bằng dùng nớc kết tủa hay chng cất tách hết dung môi đi.
16

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Trùng hợp trong dung môi cũng tiến hành ở nhiệt độ thấp nh các phơng
pháp khác 35
o
C ữ 45
0
C. Dung môi cho vào trớc rồi đến cloruavinyl lỏng. Chất
khởi đầu thờng dùng là peroxyt benzoin, tốc độ trùng hợp phụ thuộc vào nhiệt
độ và nồng độ vào chất khởi đầu, tính chất và nồng độ dung môi. Còn độ trùng
hợp quyết định chủ yếu bởi tính chất và nồng độ dung môi .
Quá trình trùng hợp trong dung môi kéo dài tơng đối lâu và tốn nhiều dung
môi sản phẩm thờng không tinh khiết nên ta ít dùng trong thực tế.
II.3.3.Trùng hợp huyền phù
Trùng hợp huyền phù là quá trình thờng đợc sử dụng trong công nghiệp sản
xuất PVC .
Trong trùng hợp huyền phù chất khởi đầu tan trong monome nên quá trình
kích thích và trùng hợp căn bản xảy ra trong các hạt monome huyền phù trong
môi trờng nớc.Polyme tạo thành ở dạng huyền phù trong nớc, rất dễ keo thành
dạng bột và kích thớc hạt lớn hơn trờng hợp trên từ 0,01 đến 0,5 minimet.
Chất khởi đầu thờng dùng là peroxytbenzoin là chất rắn màu vàng nhạt,dễ
bắt lửa và nổ khi va chạm mạnh,cọ sát hay hơ nóng ,có thể bốc cháy khi lẫn
H
2
SO
4
.
Chất ổn định huyền phù là gielatin, rợu polyvinylic, sản phẩm ngng tụ ure
với phomandehyt
Cần chú ý muốn nâng cao tính ổn định với nhiệt độ của polymer không
dùng nhiều chất khởi đầu và không nâng cao nhiệt độ .

Phơng pháp trùng hợp huyền phù có những u điểm sau: sản phẩm tạo ra ở
dạng hạt dễ gia công, vận tốc trùng hợp cao, nhiệt độ phản ứng thấp và không
xảy ra hiện tợng quá nhiệt cục bộ nh phản ứng trùng hợp gốc .Tuy nhiên sản
phẩm dễ bị nhiễm bẩn bởi chất ổn định.Do đó cần bộ phận lọc rửa
II.3.4.Phơng pháp trùng hợp nhũ tơng
Chất khởi đầu tan trong nớc vì thế phản ứng trùng hợp xảy ra trong khu vực
tiếp xúc giữa Cloruavinyl và nớc, polyme tạo thành sẽ có trạng thái nhũ tơng
trong nớc cần phải keo tụ hay cho nớc bốc hơi để tách polyme ra. Sản phẩm th-
ờng ở dạng latec và kích thớc hạt polyme tạo thành rất bé, từ 0,01 đến 1 àm
17
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Chất khởi đầu thờng dùng là peroxyt hydro (H
2
O
2
), persulfat kim loại
kiềm.H
2
O
2
ở điều kiện thờng là chất lỏng màu xanh nhạt, hơi nhớt, ít bền có tính
oxi hoá mạnh và tính khử yếu .Trong sản xuất polyvinylclorua (PVC) bằng ph-
ơng pháp nhũ tơng chất nhũ hoá là một trong những chất phụ gia quan trọng
quyết định tính chất cấu trúc đặc tính của PVC.
Chất nhũ hoá thờng đợc sử dụng khi trùng hợp (PVC ) là các muối của axit
isobutyl monophtanat, muối natri của các axit chế tạo bằng cách oxy hoá các
paraphin tổng hợp có số nguyên tử các bon từ C
12
đến C
18

. Lợng chất nhũ hoá
khoảng 0,1 đến 0,5% trọng lợng clovinyl, lợng chất nhũ hoá càng tăng các hạt
polyme càng phân tán nhiều.
Bản chất và lợng chất nhũ hoá có ảnh hởng quyết định đến quá trình trùng
hợp và tính chất polyme. Khi nồng độ chất nhũ hoá giảm thì tốc độ phản ứng
giảm nhng thời gian trùng hợp và trọng lợng phân tử polyme tăng.Khi giảm hàm
lợng chất nhũ hoá: số lợng các phân tử polyme-monome cũng giảm, tổng bề mặt
của chúng đợc ổn định bằng các phân tử xà phòng nhỏ hơn nhng kích thớc của
mỗi phần tử tăng lên. Tốc độ của quá trình trùng hợp bị giới hạn bởi tốc độ
khuyếch tán của monome qua tổng bề mặt của các phần tử đó. Khi lợng xà
phòng khá ít quá trình trùng hợp có thể xảy ra với tốc độ không đổi trong toàn
bộ thời gian phản ứng .
Trọng lợng phân tử polyme tăng khi giảm nồng độ chất nhũ hoá. Điều đó có
thể giải thích là do có ít gốc tự do chứa trong các phân tử polyme-monome
Vinylclorua cho qua than hoạt tính ở 30
o
C 80
0
C

để tinh chế cho sạch
trớc khi trùng hợp để đảm bảo cho sản phẩm đồng nhất và có trọng lợng phân tử
cao. Hoặc muốn nâng cao trọng lợng phân tử cho vinyl clorua sục qua dung dịch
NaOH hay KOH nồng độ 25-60% khối lợng.
Muốn ngng ngay phản ứng trùng hợp ở một lúc nào đó có thể thêm vào hỗn
hợp phản ứng các chất sau: các loại dien có nối đôi cách một, các loại terpene,
stiren
Để tiến hành trùng hợp nhũ tơng, monome phải khuếch tán đều trong một
chất lỏng, chất này không hoà tan cả monome và polyme. Sản phẩm phản ứng và
18

Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
dung dịch keo của polyme này gần giống với latec của cao su thiên nhiên nên
còn gọi là latec tổng hợp.
Để dễ dàng khuếch tán monome, ổn định dung dịch nhũ tơng monome và
sau đó của latex, phải cho vào trong hệ thống các chất nhũ hoá đặc biệt là muối
của các axit béo, muối của sunfuaxit hữu cơ, các chất tẩy rửa tổng hợp và các
chất hoạt động bề mặt khác nhiệm vụ chính của các chất này là giảm sức căng
bề mặta ở lớp tiếp xúc giữa monome và nớc nếu không có các chất nhũ hoá,
dung dịch nhũ tơng monome, khuếch tán cơ học trong nớc sẽ phân thành hai lớp
ngay sau khi chng khuấy do sức căng bề mặt lớn nên có khuynh hớng giảm bề
mặt phân lớp. Nhng nếu cho vào các chất nhũ hoá, trên bề mặt các chất khuếch
tán sẽ tạo thành một lớp bảo vệ ổn định ngăn ngừa hiện tợng phân lớp.Một trong
những đặc điểm của trùng hợp nhũ tơng là quá trình tiến triển với vận tốc lớn và
trọng lợng phân tử của polyme tơng đối cao.
Theo định luật động học, trùng hợp trong môi trờng đồng thể thì độ trùng
hợp tỷ lệ nghịch với vận tốc trùng hợp. Nh vậy là công thức động học trong môi
trờng đồng thể không ứng dụng đợc trong quá trình trùng hợp nhũ tơng. Điều đó
cho phép giả thiết là cơ cấu phản ứng khởi đầu, phát triển mạch và đứt mạch của
trùng hợp nhũ tơng khác với trùng hợp trong môi trờng đồng thể.
Cơ cấu trùng hợp nhũ tơng.Trớc khi nghiên cứu cơ cấu trùng hợp nhũ tơng
phải xét qua đến tính chất của dung dịch xà phòng trong nớc vì dung dịch này sử
dụng làm môi trờng phản ứng, xà phòng hoà tan trong nớc rất ít, đến một nồng
độ giới hạn nào đó, các phần tử xà phòng sẽ tập hợp lại thành một nhóm gọi là
mixen từ vài chục đến vài trăm phần tử. Có nhiều công trình nghiên cứu cấu tạo
của mixen và tất cả đều thống nhất một điểm: gốc hydrocacbua kị nớc của phân
tử xà phòng hớng về bên trong mixen còn phần có cực a nớc hớng về bên ngoài.
Các mixen có thể có dạng hình cầu hoặc hình tấm.(Hình1)
19
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Hình1: Hình dạng của mixen.

1.Mixen hình cầu.
2.Mixen hình tấm.
Theo nhiều tác giả, quá trình trùng hợp của các monome không hoà tan
trong nớc: Styren, vinyl axetat, vinylclorua, butadien, idopren. Bắt đầu trong
mixen có chứa monome hoà tan vì các chất khởi đầu hoà tan trong nớc sau đó
khuếch tán vào trong mixen, tác dụng với monome khởi đầu trùng hợp. Trong
quá trình trùng hợp, lợng monome mới đợc bổ xung dần vào từ những giọt
monome nhũ hoá, phản ứng phát triển mạch tiếp tục cho đến khi trong mixen
không xuất hiện gốc tự do thứ hai và không xảy ra phản ứng đứt mạch. Nh vậy
là monome nhũ hoá dần dần chuyển sang hạt polyme, những hạt này cũng hấp
phụ những phân tử xà phòng, các hạt polyme tăng dần lên trong mixen, làm
nồng độ của xà phòng giảm xuống dới mức cần thiết để tạo mixen. Theo
W.D.Harkins các mixen xà phòng này bị phá vỡ hoàn toàn khi monome đã
chuyển hoá đợc 13 ữ 14% và tạo thành một lớp bảo vệ quanh hạt polyme. Bắt
đầu giai đoạn này quá trình trùng hợp tiến hành trong polyme.
Khi độ chuyển hoá đạt 60% các monome nhũ hoá còn rất ít, chủ yếu là các
hạt polyme. Kích thớc các hạt này tăng theo độ chuyển hoá, khi độ chuyển hoá
là 15% hạt có kích thớc khoảng 60A
o
và ở độ chuyển hoá 74% kích thớc hạt là
850A
o
, cuối cùng hệ thống trùng hợp là một latec tổng hợp, ở đây các hạt
polyme rắn đợc ổn định bằng các phân tử xà phòng. Nếu cho vào các chất điện li
( axit, muối, kiềm) vào latec và đun nóng các hạt polyme sẽ keo tụ dới dạng bột.
1
2
20
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Ngợc lại với những ý kiến trên SS.Mcgveden cho rằng trùng hợp tiến hành

trên bề mặt của hạt polyme. Khi nghiên cứu động học trùng hợp dới tác dụng
của hệ thống khởi chất đầu oxy hoá khử hydroperoxit izopropylbenzen + hợp
chất Fe
2
+ S. Do đó vận tốc dừng của cả quá trình trùng hợp tăng khoảng 2 ữ 3
lần và trọng lợng phân tử tăng hai lần so với khi trùng hợp trong môi trờng đồng
thể, với cùng một chất khởi đầu, vận tốc đứt mạch giảm là do khả năng khuếch
tán kém của các gốc tự do cao phân tử các hạt polyme monome do độ nhớt ở đây
cao và chỉ tiến hành chủ yếu trong quá trình trùng hợp.
Theo Smit và Evart trong quá trình nghiên cứu thấy rằng trong điều kiện ổn
định, một nửa tổng số hạt polyme chỉ có một gốc tự do còn nửa khác hoàn toàn
không có. Từ đây hai tác giả đã giả thiết tốc độ trùng hợp trong 1cm
3
của hệ
thống .
V = kp
2
N
[M]
N - số lợng hạt polyme trong 1cm
3
dung dịch nớc.
M nồng độ monome trong hạt polyme.
Hàm lợng monome trong hạt polyme thờng dao động trong khoảng 45ữ65%,
do đó có thể xem nh không đổi, nh vậy vận tốc trùng hợp tỷ lệ thuận với số lợng
hạt polyme.
Nh vậy là vận tốc trùng hợp nhũ tơng không phụ thuộc vào nồng độ chất
khởi đầu, khác với các dạng trùng hợp gốc khác.
Nếu kí hiệu vận tốc hình thành gốc tự do là độ trùng hợp P sẽ tỉ lệ nghịch
với ta có :

P =

2
.
f
Nkp
[ M ]
Và từ đây thời gian sống của gốc:
T
p
=

.2
N

Từ công thức trên ta thấy rằng nếu tăng số hạt polyme vận tốc và độ trùng
hợp sẽ tăng theo.
21
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Độ kích động năng lợng phản ứng thấp nên có thể áp dụng nhiệt độ trùng
hợp nhỏ.
Ngoài những chất khởi đầu, chất nhũ hoá trong hỗn hợp phản ứng còn cho
vào những chất điều chỉnh pH( thờng từ 4 đến 9) các chất điều chỉnh pH là các
muối đệm. Muối đệm hay dùng là axetat kim loại nặng, photphat, cacbonat kim
loại kiềm. . .Chất điều chỉnh sức căng bề mặt điều chỉnh trọng lợng phân tử, chất
ổn định và chất dẻo hoá.
Nhợc điểm chủ yếu hạn chế việc ứng dụng của phơng pháp trùng hợp nhũ t-
ơng là polyme vẫn còn nhiều chất nhũ hoá sử dụng, chất nhũ hoá là chất điện ly
nên làm xấu tính cách điện của polyme.
Lactec tổng hợp dùng rất thuận tiện vì nó trộn hợp rất dễ dàng với các chất

phụ gia. Nó có thể sử dụng trực tiếp để tẩm các vật liệu khác, để dán hay tách ra
dới dạng bột rồi đem gia công tiếp tục.Ưu điểm đặc biệt của phơng pháp này là
khả năng tiến hành trùng hợp một cách liên tục. Nhờ khuấy đều và polymer tách
ra liên tục nên sản phẩm đồng nhất .
II.4. Công nghệ sản xuất nhựa PVC bằng phơng pháp nhũ tơng
II.4.1.Nguyên liệu
Nguyên liệu phản ứng gồm :
- Monome Vinylclorua dùng để trùng hợp phải ở thể lỏng. Độ nguyên chất
phải lớn hơn 99.9% trọng lợng ,phải đảm bảo hàm lợng axetylen thấp hơn
0,002% trọng lợng
- Dung môi là nớc phải đảm bảo là nớc tinh khiết
- Chất nhũ hoá thờng sử dụng là xà phòng (muối natri của axít iso-
butylmonophtanat)
- Chất khởi đầu thờng dùng là peroxyt hydro (H
2
O
2
), persulfat kim loại
kiềm.
- Chất ổn định pH : axetat kim loại nặng,cacbonat kim loại kiềm
- Ngoài các thành phần trên còn sử dụng : dung dịch đệm ,tác nhân chống
tạo bọt nh silicon
II.4.2.Dây chuyền sản xuất và thiết bị
22
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Thiết bị gồm có một hay hai nồi trùng hợp đặt tiếp nhau, kiểu thẳng đứng
rất lớn, có thể làm việc dới áp suất 10 atm, có vỏ bọc ngoài để đun nóng và làm
lạnh có lắp cánh khuấy.Bên trong nồi có tráng men để giảm lợng Polyme bám
vào thành thiết bi.
Quá trình tiến hành nh sau : thoạt tiên đổ đầy đến 70% dung dịch chất nhũ

hoá và chất khởi đầu vào thiết bị trộn hợp ( 1 ) ta đợc hỗn hợp chất nhũ hoá chất
khởi đầu và nớc cất đã phối trộn đều. Sau đó nhờ bơm ly tâm đa vào thiết bị
phản ứng (2).Cho Vinylclorua vào bình phản ứng (2). Cho nớc nóng vào vỏ bọc
bên ngoài đun nóng hỗn hợp lên 45 55
0
C , áp suất duy trì từ 5-7 atm.Tiếp
theo đó dùng nớc lạnh để duy trì thật đúng nhiệt độ và áp suất đã quy định .Thổi
khí N
2
vào thiết bị phản ứng (2) do phản ứng trùng hợp diễn ra trong điều kiện
khí trơ.Dùng nớc lạnh và hơi quá nhiệt để ổn định nhiệt độ.Tại đây mức độ
chuyển hoá VC diễn ra gần nh hoàn toàn .
Từ thiết bị phản ứng toàn bộ khối phản ứng đợc bơm ly tâm đa vào thiết bị
trung gian (10) sau đó đợc chuyển qua thiết bị thu hồi VC .Thiết bị này gồm
nhiều vòi nớc áp suất cao và một thiết bị ngng tụ để thu hồi VC .Thu hồi VC
bằng cách phun trực tiếp hơi nớc nhiệt độ cao vào hỗn hợp sau phản ứng để việc
thu hồi đợc thuận tiện, nhng chú ý tránh nhiệt cục bộ dẫn đến phân huỷ
Polyme.Sau khi thu hồi xong VC hỗn hợp đợc tiếp tục cho qua thiết bị keo tụ
(12) . Toàn bộ hỗn hợp sau khi keo tụ đợc cho qua máy ly tâm (13) để loại bỏ
hết tạp chất còn sót lại .Sau đó đợc chuyển qua thiết bị sấy (14) rồi đóng bao.
Hỗn hợp sau phản ứng ở dạng keo giống dạng latex do đó thờng là latec
tổng hợp đợc cho vào thiết bị chứa (10). Từ thiết bị(10) có latec chứa tạp chất
nhất là nhũ tơng cần phải tách ra.Có thể tách nhũ tơng ra khỏi latec bằng ba
cách:
Cách 1: cho latec có chứa nhũ tơng liên tục qua thiết bị là thiết bị sấy kiểu
thùng quay.
Cách 2: cho latec có chứa nhũ tơng liên tục qua thiết bị sấy phun
Cách 3: kết tủa nhũ tơng bằng cách cho latec có chứa nhũ tơng vào thiết bị
keo tụ ,keo tụ bằng axit H
2

SO
4
hoặc sử dụng muối điện ly .Các chất này sẽ phá
23
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
hủy lớp bền hóa ở trên hạt latec và làm cho các hạt này dính vào nhau nhờ lực
tĩnh điện .Sau keo tụ cho qua thiết bị ly tâm để loại bỏ hết nhũ tơng sau đó đợc
cho thiết bị sấy chân không.
Quy trình trùng hợp có thể đợc điều khiển bằng thiết bị điều khiển số .Sự
trộn hợp và nhiệt độ trùng hợp đợc điều khiển bằng máy tính làm tăng chất lợng
sản phẩm giảm giá thành và tăng năng suất cho dây chuyền do giảm tối đa thời
gian nghỉ của thiết bị. Một hệ thống máy tính song song khác có chức năng tính
toán khối lợng vật liệu và điều chỉnh dòng phụ gia tơng ứng.Lợng vật liệu cho
vào máy trộn và thiết bị phản ứng sau khi xả hỗn hợp phản ứng đợc tính toán và
điều khiển. Nhiệt độ của quá trình trùng hợp đợc điều chỉnh bằng cách điều
chỉnh lợng hơi nớc và nớc lạnh cho vào áo gia nhiệt của thiết bị phản ứng. Hệ
thống cũng sẽ báo khi nào xảy ra sự cố và khi nào thiết bị hoạt động bình thờng .
II.5. Cấu tạo và tính chất của PVC
II.5.1.Cấu tạo của PVC
- Nói chung có hai dạng cấu tạo sau:
CH
2
CH
Cl
C
H
2
C
H
Cl

C
H
2
C
H
Cl
1
2
1
2 1
2
CH
CH
Cl
C
H
C
H
Cl
C
H
C
H
Cl
1
2
1
2
1
2

2 2 2
Kết hợp " đầu nối đầu "
Kết hợp " đầu nối đuôi "
Nhng qua nghiên cứu, các tính chất hoá học của PVC, qua các khảo sát bằng
quang học thấy rằng nó có cấu tạo chủ yếu theo lối kết thợp đầu nối đuôi
24
Đồ án tốt nghiệp Vũ Minh Tuân _ Polyme K49
Đây là một ví dụ để chứng minh .Khi có tia phóng xạ xuyên vào PVC có xảy
ra quá trình khử HCl và tạo thành nối đôi cách một trong polyme, nh thế là đễ
xảy ra với PVC có cấu tạo theo nối kết hợp 1 - 2 hơn. Quang phổ tử ngoại hấp
thụ PVC cũng tơng ứng với quang phổ hấp thụ 2 - 4 diclobutan. Ngoài ra khi cho
KI tác dụng với dung dịch PVC có cấu tạo theo kiểu kết hợp 1 - 2 vì Iốt chỉ thoát
ra khi KI tác dụng với các đồng phân mà các nguyên tử clo nối liền với 2
nguyên tử các bon cạnh nhau.
Để xác định thêm cấu tạo nh trên là đúng C.S.Marvol còn làm thí nghiệm
khử clo trong PVC bằng cách đun nóng dung dịch PVC trong diôxan với bột
kẽm.
CH
2
C
H
Cl
C
H
2
C H
Cl
CH
2
C

H
Cl
+
n
Zn
n
Zn
Cl
2
+
C
2
H
C
H
CH
2
C
H
CH
2
CH
Nhóm cyclopropan tạo thành nh thế chứng tỏ PVC có cấu tạo theo nối liên
hợp đầu nối đuôi .Tuỳ theo điều kiện khử clo thế nào cũng còn lại trong
polyme 13 16% clo ở dạng từng nguyên tử clo riêng biệt trong phân tử
polyme.
C
2
H
C

H
CH
2
C
H
CH
2
CH
C
2
H
C
H
CH
2
C
H
CH
2
CH
Cl
Các phân tử PVC cũng có cấu tạo nhánh nhng rất ít , từ 50 đến 100 mắt xích
cơ sở mới có một nhánh.
II.5.2.Tính chất của PVC
PVC là một polyme vô định hình ở dạng bột màu trắng, đôi khi hơi vàng
nhạt. Trọng lợng riêng ~ 1,4 g/cm
3
và chỉ số khúc xạ 1,544.
25