Slide Đề tài tổng hợp PVC

Đề tài: TỔNG HỢP PVC

Nhóm SVTH:
•
Hoàng Đăng Thường- 20103364
•
Phạm Văn Hiệu -20103131
•
Đào Chính Hòa -20091101
•
Nguyễn Hữu Lộc -20103227
•
Bùi Thái Hào -20090909

GVHD: PGS.TS.Nguyễn Hồng Liên
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HÓA DẦU
Nội dung
Mở đầu
Tình hình phát triển trên
TG ,ở Việt Nam và nhu cầu
sử dụng
Nguyên liệu Vinyl Clorua
Tính chất vật lý,hóa học,cấu
trúc,ứng dụng
Các phương pháp
sản xuất PVC
Dây chuyền công nghệ
tổng hợp PVC
Kết luận,Tài liệu

tham khảo
I.Mở Đầu

Polyvinylclorua (PVC) là một loại nhưạ tổng hợp được bằng cách trùng hợp vinylclorua
monomer (MVC):
n CH2 = CHCl → (- CH2 – CHCl -)
n

PVC là loại nhựa nhiệt dẻo được sản xuất và tiêu thụ nhiều thứ 3 trên thế giới (sau polyethylen
– PE và Polypropylene – PP).

PVC là loại nhựa đa năng nhất.Giá thành rẻ, đa dạng trong ứng dụng, nhiều tính năng vượt trội
là những yếu tố giúp cho PVC trở thành vật liệu lý tưởng cho hàng loạt ngành công nghiệp
khác nhau.
TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN

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.
-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 1999.
-Trong 5 năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tấn sẽ tăng trưởng khoảng
4,1% /năm
Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu:


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 thể
hạn chế việc xây dựng các nhà máy PVC mới.
Cơ cấu sử dụng PVC tại các nước Tây Âu:

Ống dẫn 27%

Kết cấu xây dựng 18%

Tấm màng cứng 10%

Bọc cáp 9%

Chai lọ 9%

Màng mềm 7%

Lát sàn 6%

Các ứng dụng khác 6%

Lớp sơn lót 3%

Ống mềm 3%

Sản phẩm xốp 2%

Cộng 100%
*Tại Việt Nam


Ở Việt Nam, cũng như tất cả các nước Đông Nam Á khác (kể cả
Đài Loan), công ngiệp sản xuất nguyên liệu cho ngành nhựa đều
khởi đầu từ PVC

Năm 2000 cả nước tiêu thụ khoảng 150.000 tấn bột PVC, năm
2000 trong nước sản xuất đáp ứng được khoảng 40% nhu cầu và
phải nhập khẩu 60% từ nhiều nước trên thế giới .

Năm 2002, toàn ngành nhựa Việt Nam đã sử dụng 1.260.000 tấn
nguyên liệu nhựa, trong đó PP, PE, PVC là các nguyên liệu được
sử dụng nhiều nhất chiếm khoảng 71,3% tổng nhu cầu nguyên liệu
.

Mức tiêu thụ theo từng loại nguyên liệu nhựa năm 2002 như sau:
PP 380.000 tấn
PVC: 180.000 tấn
PE 340.000 tấn

Hiện nay, Việt Nam có 2 nhà máy sản xuất nguyên liệu hoá chất ngành nhựa:
*Liên doanh Việt Nam – Thái Lan TPC Vina (100.000 tấn bột PVC/năm).
*Liên doanh Việt Nam – Malaysia Phú Mỹ (200.000 tấn bột PVC/năm).
Các nhà máy PVC ở Việt Nam vẫn đang hoạt động hết công suất. Nhu cầu PVC trong nước vẫn chưa
đáp ứng được đầy đủ. PVC vẫn đang là loại nhựa có nhu cầu lớn được nhà nước ưu tiên phát triển.
Nhu cầu sử dụng PVC
Hình 1: Nhu cầu các loại chất dẻo của thế giới năm 2007
Hình 2: Tỉ lệ sản phẩm dầu mỏ tiêu thụ năm 2007
Hình 5: Nhu cầu tiêu thụ PVC trên thế giới
Hình 6: Nhu cầu tiêu thụ PVC ở Việt Nam
II.Nguyên liệu Vinylclorua(vc)


Vinyl clorua gọi tắt là VC, có công thức phân tử C
2
H
3
Cl, công thức cấu tạo:
*Tính chất lý học .
+ Nhiệt độ đóng rắn -159,7
0
C
+ Nhiệt độ ngưng tụ -13,9
0
C
+ Nhiệt độ tới hạn 142
0
C
+ Nhiệt độ bốc cháy 415kcal/kg
+ Nhiệt độ nóng chảy 18,4kcal/kg
+ Nhiệt độ bốc hơi ở 25
0
C 78,5kcal/kg
+ Trọng lượng riêng 0,969kcal/kg
………………….

+ Tính chất độc của VC:
VC độc hơn so với etylclorua và ít độc hơn clorofom và tetra clorua cacbon. Có khả năng gây mê qua hệ
thống hô hấp của con người và cơ thể động vật.…
*Tính chất hoá học .
VC có liên kết nối đôi và một nguyên tử Clo linh động, do đó phản ứng hoá học chủ yếu là phản ứng kết
hợp hoặc phản ứng của nguyên tử Clo trong phân tử VC.

- Phản ứng nối đôi
+ Phản ứng cộng hợp: Ở 140÷150
0
C hoặc ở 80
0
C và có chiếu sáng xúc tác SbCl
3
. Khi có xúc tác AlCl
3
,
FeCl
3
thì VC phản ứng với HCl

- Phản ứng của nguyên tử Clo.

Tạo hợp chất cơ kim
+ VC trong điều kiện không có không khí ở 450
0
C có thể bị phân huỷ tạo thành
axetylen và HCl .
PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VINYL CLORUA

Trong những năm gần đây VC được sản xuất theo các phương pháp sau.
+ Nhiệt phân 1,2 điclo etan
+ Sản xuất từ etylen
+ Phương pháp liên hợp
+ Phương pháp Clo hoá etan
*Sản xuất VC đi từ điclo etan
Công nghệ của quá trình sản xuất VC có thể sử dụng hai

Phương pháp:
+ Kiềm hoá dehydro hoá trong pha loảng
+ Nhiệt phân trong pha hơi
Phản ứng chính:
*Tổng hợp Vinyl clorua từ etylen
Phương pháp này là sự kết hợp của ba quá trình:
+ Cộng hợp trực tiếp Clo và Etylen tạo thành 1,2- dicloetan
+ Dehydroclo hoá nhiệt 1,2- dicloetan thành vinylclorua
+ Cho oxi hoá etylen thành 1,2- dicloetan với sự tham gia của
HCl tạo ra khí dehydro hoá:
Đây là phương pháp kinh tế nhất để tổng hợp VC vì không cần sử dụng axetylen đắt
tiền.
*Phương pháp liên hợp sản suất VC
Người ta oxi Clo hoá thành dicloetan và nhiệt phân dicloetan
. Ở đây nhiệt phân dicloetan tinh khiết 99,9% tiến hành ở 300- 1000
o
C. Xúc tác là
than hoạt tính hay đá bọt thì lượng VC tạo thành là 90%
. Phương pháp này sử dụng nguyên liệu dễ kiếm như etylen và axetylen, phương pháp này được ứng
dụng rộng rãi trong công nghiệp.
*Phương pháp clo hoá etan
Etan là nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có góp phần làm giảm giá thànhsản phẩm VC. Chuyển hoá etan
thành VC có thể theo các phương pháp sau:

Với xúc tác phù hợp độ chuyển hoá có thể đạt 96% nhưng hiệu
suất thu VC thấp 20-50% các sản phẩm thu được chủ yếu gồm
etylen, clorua, etan, phương pháp này chỉ nằm trong lĩnh vực
nghiên cứu chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
III.Tính chất vậy lý,hóa học,cấu trúc,ứng dụng.


Cấu trúc.
Polyvinylclorua được trùng hợp theo cơ chế gốc tự do là sự kết hợp của các phân tử theo "đầu nối
đuôi" thành mạch phát triển. Trong mạch phân tử, các nguyên tử clo ở vị trí 1;3. …- CH
2
-
CHCl – CH
2
– CHCl - …
Người ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như: hóa học, vật lý, quang học … để chứng minh điều
này.

Tính chất vật lý.

PVC là một Polyme vô định hình ở dạng bột có màu trắng đục tỉ trọng 1,4÷ 1,45 g/mc
3
với chỉ
số khúc xạ 1,544.

PVC là nhựa nhiệt dẻo có t
c
= 80
độ C
kém bền nhiệt, kém đồng đều về trọng lượng phân tử, độ
trùng hợp có thể từ 100 ÷ 2000

PVC bị lão hoá nhanh chóng, do đó làm giảm tính co giãn và tính chất cơ học.

Tính chất điện của sản phẩm PVC phụ thuộc vào quá trình hình thành:
- Hằng số điện môi tại 60 Hz và 30
0

C là 3,54.
- Hằng số điện môi tại 1000 Hz và 30
0
C là 3,41.
- Hệ số công suất tại thời điểm trên là3,51% và 2,51%.
- Cường độ điện môi: 1080 V/ml.
- Điện trở suất 10
15
Ω

Tính chất hóa học.
PVC có các loại phản ứng chính sau:
a. Phản ứng phân huỷ: Khi đốt nóng PVC có toả ra HCl và
xuất hiện hoá trị tự do.
b. Khử HCl
Muốn đuổi hết nguyên tử Clo ra khỏi PVC người ta cho tác dụng dung dịch polyme trong
tetrahydro- furan một thời gian lâu với dung dịch kiềm trong rượu:
c. Thế các nguyên tử Clo.
Mức độ thay thế không cao lắm và thường trọng lượng phân tử bị giảm, thay Clo bằng nhóm axêtát,thay
Clo bằng nhóm amin, thế Clo bởi nhân thơm…
* Độ ổn định nhiệt và chất ổn định.
Để tăng độ ổn định nhiệt của PVC ta thêm chất ổn định vào để nó có khả năng làm chậm hoặc ngăn
ngừa phân huỷ polyme

Chất ổn định chia làm 4 nhóm (dựa theo tác dụng của từng nhóm).

Nhóm hấp thụ HCl

Nhóm chất trung hoà HCl


Chất ngăn chặn tác dụng của ôxy

Chất hấp thụ tia tử ngoại
+ Chất ổn định nhiệt vô cơ như: Pb(HPO
3
)
2
, Pb
3
O
4
, Na
2
CO
3
, Na
2
SiO
3
, Na
3
PO
4
+ Chất ổn định nhiệt cơ kim (hấp thụ khí HCl).
+ Chất ổn định nhiệt hữu cơ: menamin, dẫn xuất ure và tioure, lượng chất epoxy, estes.
* Các loại chất dẻo từ PVC:

Sản phẩm từ PVC hoá dẻo: Hoá dẻo PVC với mục đích có các vật liệu mẫu, co giãn ở nhiệt độ
thường và đặc biệt là nhiệt độ thấp và để dễ dàng cho quá trình gia công ra sản phẩm…


Sản phẩm từ PVC không hoá dẻo: Để khắc phục tính chịu nhiệt và ổn định hoá học thì dùng
PVC không có chất hoá dẻo thường gọi là PVC cứng. Khi sử dụng PVC cứng này phải dùng
thêm chất ổn định để đảm bảo tính ổn định đối với nhiệt của PVC.