Đồ án môn học: Tìm hiểu công nghệ sản xuất polypropylen và tính toán cân bằng vật chất cho thiết bị polyme hóa năng suất 150.000 tấnnăm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT
KHOA DẦU KHÍ
BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU
----------

ĐỒ ÁN MÔN
CÔNG NGHỆ HÓA DẦU VÀ CHẾ BIẾN POLYME

ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLEN VÀ TÍNH TOÁN
CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO THIẾT BỊ POLYME HÓA NĂNG SUẤT
150.000 TẤN/NĂM

Giảng viên hướng dẫn
TS. Nguyễn Thị Linh

Sinh viên thực hiện
Trịnh Xuân Thắng
MSSV:1121010318
Lớp: Lọc hóa dầu A-K56

HÀ NỘI - 1/2016


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ngành Công nghệ Lọc - Hóa Dầu được ưu tiên phát triển hàng đầu.
Đó là một trong những ngành mũi nhọn để phát triển đất nước, phù hợp với tiềm năng
Dầu mỏ hiện có của nước ta.
Chính điều này đã tạo những tiềm năng rất lớn cho một tương lai về tận dụng những
sản phẩm hóa dầu, trong đó tổng hợp các hợp chất Polyme là ngành đang có xu hướng
phát triển mạnh ở Việt Nam. Đó là một ngành khoa học nghiên cứu về việc tổng hợp

các chất hữu cơ có ứng dụng rộng rãi trong đời sống bằng cách tận dụng nguồn nguyên
liệu từ dầu mỏ. Việc sản xuất, sử dụng polyme ngày càng được mở rộng và có quy mô
phát triển nhanh. Đặc biệt khi tình hình nguyên liệu thiên nhiên đã và đang ngày càng
khan hiếm, sự tiêu thụ các nguồn năng lượng cũng như các hợp chất hóa học có sẵn
diễn ra với tốc độ ngày cao đặt ra những vấn đề với các nhà hóa học là phải tìm ra
những hợp chất thay thế chúng. Polypropylene cũng là một trong số những polyme
được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới vì tính phổ dụng, giá thành monome thấp, giá
thành sản xuất thấp và các tính chất được ưa chuộng của nó.
Hiện nay, nước ta có nhiều dự án xây dựng Nhà máy lọc dầu đã và đang được triển
khai. Đây được coi là điểm hứa hẹn cung cấp nguồn Propylene nguyên liệu dồi dào.
Việc xây dựng nhà máy sản xuất Polypropylene là yêu cầu rất cần thiết và cấp bách
mang tính xã hội, tính kinh tế góp phần cùng với nhịp độ tăng trưởng kinh tế chung cho
đất nước.
Với sự ra đời Nhà máy lọc dầu số 1 với công suất 6,5 triệu tấn/năm tại Khu Công
Nghiệp Dung Quất, tỉnh Quảng Ngãi,cần thiết phải có nhà máy sản xuất Polypropylene
đưa vào vận hành đồng thời.
Em xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Thị Linh, đã trực tiếp giảng dạy và hướng
dẫn em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Trịnh Xuân Thắng


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................................2
MỤC LỤC ..................................................................................................................................................................3
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................................................................5
TỪ VIẾT TẮT............................................................................................................................................................6
1.1. Giới thiệu về polymer[1][2] ............................................................................................................................7
1.1.1. Một số khái niệm cơ bản ..........................................................................................................................7
1.1.2. Các phương pháp tổng hợp polymer ........................................................................................................8

1.2. Polypropylene [3] ............................................................................................................................................9
1.2.1. Nguồn gốc ................................................................................................................................................9
1.2.2. Phân loại ...................................................................................................................................................9
1.2.3. Cấu trúc phân tử .....................................................................................................................................10
1.2.4. Phương pháp tổng hợp ............................................................................................................................10
CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLEN ...............................................................................15
2.1. Giới thiệu .......................................................................................................................................................15
2.2. Công nghệ trong pha lỏng[6][7] ....................................................................................................................15
2.2.1. Công nghệ SPHERIPOL ........................................................................................................................15
2.2.2. Công nghệ HYPOL-II .................................................................................................................................19
2.3. Công nghệ trong pha khí[6][7]............................................................................................................................21
2.3.1. Công nghệ NOVOLEN............................................................................................................................21
2.3.2. Công nghệ UNIPOL ..................................................................................................................................24
2.3.3. Công nghệ INNOVENE .........................................................................................................................26
2.4. Đánh giá các công nghệ. ...................................................................................................................................28
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ......................................................................................................................................30
3.1. Đề tài .............................................................................................................................................................30
3.2. Tính cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng ................................................................................................31
3.3. Tính cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị phản ứng polyme hóa ............................................................................33
KẾT LUẬN ..............................................................................................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................................36

Trịnh Xuân Thắ ng

3

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 : Thành phần xúc tác Ziegler-Natta

12

Bảng 3.1 Cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng

32

Bảng3.2 giá nguyên liệu

32

Bảng 3.3 Cân bằng nhiệt lượng

34

Trịnh Xuân Thắ ng

4

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể α - Ti𝑪𝒍𝟑

12

Hình 1.2. Quá trình tạo phức chất của propylen và titan

13

Hình 1.3. Chuyển dịch điện tích ở phức chất propylen và Titan

13

Hình 1.4. Chuyển vị phức chất

13

Hình 1.5. Quá trình phát triển mạch

14

Hình 2.1. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ SPHERIPOL

16

Hình 2.2. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ HYPOL-II

20

Hình 2.3. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ NOVOLEN

22

Hình 2.4. Sơ đồ khối công nghệ UNIPOL

24

Hình 2.5. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ UNIPOL

25

Hình 2.6. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ INNOVOLENE

27

Trịnh Xuân Thắ ng

5

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


TỪ VIẾT TẮT

PP

Polypropylen

J/kg.độ

J/kg. oC

kcal/kg.Độ

kcal/kg. oC

Trịnh Xuân Thắ ng

6

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Giới thiệu về polymer [1][2]
1.1.1. Một số khái niệm cơ bản

Polymer là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ nhiều nhóm nguyên tử được nối với nhau
bằng những liên kết hóa học tạo thành những mạch dài và có khối lượng phân tử lớn . Chúng
thường là chất rắn, không bay hơi và hầu hết không tan trong nước hoặc các dung môi thông
thường. Trong mạch chính của polymer những nhóm nguyên tử (monomer) này được lặp đi lặp
lại nhiều lần.
Monomer là những phân tử hữu cơ đơn giản có chứa liên kết đôi, liên kết ba hay vòng không
bền hoặc có ít nhất hai nhóm chức có khả năng phản ứng với nhau.
Có hai loại Polymer chính
 Homopolymer là những polymer được tạo thành từ một loại monomer.
-A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗
 Copolymer là polymer được tạo thành từ hai hay nhiều monomer khác nhau. Trong đó có
3 dạng Copolymer:
+ Copolymer ngẫu nhiên (Random copolymer): Các đơn vị monomer sắp xếp
không theo trật tự nhất định nào.
-A ˗ A ˗ A ˗ B ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ B ˗ B ˗
+ Copolymer điều hòa (Regular copolymer): chứa các chuỗi kế tiếp nhau của các
đơn vị monomer.
-A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗ B ˗ A ˗

+ Copolymer khối (Block copolymer): chứa khối của một monomer A nối với khối
của một monomer B khác.
-A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ A ˗ B ˗ B ˗ B ˗ B ˗ B ˗ B ˗ B ˗
Khối lượng phân tử polymer
M= m.n
Trong đó

M: Khối lượng phân tử polime
m: Khối lượng của một đơn vị monome
n: Hệ số trùng hợp hoặc hệ số trùng ngưng

Người ta thường sử dụng 02 khái niệm khác của khối lượng phân tử
+ Khối lượng phân tử trung bình số (the number average molecular mass)

+ Khối lượng phân tử trung bình khối (the weight average molecular mass):
Trịnh Xuân Thắ ng

7

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Trong đó

Mi: Khối lượng phân tử của mạch monomer;
Ni: Số mạch monomer khối lượng Mi có trong hệ

1.1.2. Các phương pháp tổng hợp polymer
Tổng hợp polymer là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình chế tạo vật liệu polymer. Từ
một loại monomer có thể tổng hợp được các polymer khác nhau khi thay đổi điều kiện của phản

ứng. Hai loại phản ứng chính để tổng hợp polymer là : phản ứng trùng hợp và phản ứng trùng
ngưng.
Trùng hợp: Là phản ứng kết hợp các monomer thành polymer mà không thoát ra sản phẩm
phụ nào. Phản ứng trùng hợp mang tính chất của phản ứng chuỗi nên còn gọi là trùng hợp chuỗi.
Monomer của phản ứng trùng hợp là các hợp chất phân tử thấp chứa liên kết bội (liên kết đôi
hoặc liên kết ba). Ví dụ : ethylene, propylen, vinyclorua, vinylacetate, methyrmetacrylate....
Tuỳ thuộc vào bản chất trung tâm hoạt động mà phân biệt trùng hợp gốc, trùng hợp anion
hay trùng hợp cation. Đơn giản nhất là phản ứng trùng hợp gốc dưới tác dụng của các chất dễ
dàng phân huỷ ra gốc tự do ở điều kiện phản ứng.
Trùng ngưng: là phản ứng kết hợp của nhiều phân tử monome tạo thành sản phẩm chính là
polyme và kèm theo sự tách ra các sản phẩm phụ có phân tử lượng thấp như nước, acid
clohidric, amoniac,... Đây là phương pháp quan trọng thứ hai mà người ta sử dụng để tổng hợp
các hợp chất cao phân tử
Điều kiện để monome tham gia phản ứng trùng ngưng:
Muốn thực hiện phản ứng trùng ngưng thì các monome tham gia phản ứng phải chứa ít nhất
hai nhóm chức (hay còn gọi là monome đa chức)
HOOC-R-COOH, HO-R-OH, 𝐻2 N-R-COOH ...

Ví dụ:

Khác với phản ứng trùng hợp, mắt xích cơ sở của polyme trùng ngưng có thành phần khác
với thành phần của monome ban đầu
n X-A-Y ↔ X-(A-Z)n-1-A-Y + (n-1)a

Tổng quát:

Z là phần còn lại khi hai nhóm chức X và Y tương tác với nhau tách ra hợp chất thấp phân tử a.
Nếu phản ứng xảy ra từ nhiều loại monome khác nhau thì gọi là phản ứng đồng trùng ngưng.
Tổng quát:

n X-A-X + n Y-B-Y ↔ X-(A-Z-B-Z)n-1-A-Z-B-Y + (2n-1)a

Phản ứng trên đây xảy ra với những monome chứa hai nhóm chức nên mạch chỉ phát triển
theo hai hướng trên một đường thẳng và cuối cùng ta thu được polyme có cấu trúc mạch thẳng.
Trịnh Xuân Thắ ng

8

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Còn nếu phản ứng trùng ngưng xảy ra giữa các monome có nhiều hơn 2 nhóm chức thì thu được
sản phẩm có cấu trúc không gian ba chiều.
1.2. Polypropylene [3]
1.2.1. Nguồn gốc
Polypropylen là một loại polymer là sản phẩm của phản ứng trùng hợp Propylen. Việc phát
minh ra Polypropylen diễn ra vào đầu những năm 1950. Polypropylen hình thành từ quá trình
trùng hợp (Polymer hóa) phối trí với sự có mặt của xúc tác Ziegler – Natta. Polypropylen được
đưa ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1957 bởi công ty Montecatini, Italia. Cuối cùng được sản
xuất hàng loạt tại châu Âu, Mỹ và Nhật. Hiện nay công suất và chất lượng Polypropylene
thương mại ngày càng được cải thiện
1.2.2. Phân loại
Trong công nghiệp người ta chia Polypropylen thành 3 họ lớn
HomoPolypropylen (Polypropylen đồng thể)
Đây kết quả của quá trình polymer hóa chỉ duy nhất monomer là Propylen. Là loại được sử
dụng rộng rãi nhất trong các loại sản phẩm của PP. Nó được sản xuất từ những thiết bị phản ứng
khác nhau có sử dụng xúc tác để liên kết các monomer lại với nhau thành dạng có cấu trúc
không gian cố định. HomoPolypropylen là một hệ hai pha, vì nó chứa cả vùng kết tinh được và
vùng không kết tinh được (vô định hình). Vùng không có khả năng kết tinh bao gồm cả isotactic
PP và atactic PP. Isotactic. PP có khả năng kết tinh chậm trong vùng vô định hình. HPP có mạng

tinh thể từ dày đến mỏng được thể hiện qua điểm chảy của nó. Random
CoPolypropylen (Polypropylen đồng trùng hợp) (RCP)
Là kết quả của quá trình đồng polymer hóa monomer Propylen với các monomer khác.
Thường dung dịch kết hợp comonomer Ethylene với tỷ lệ thấp
(7 %). Đa số Copolymer có cấu tạo không điều hòa, trong mạch phân tử của chúng có các mắc
xích cơ sở (monomer A và B khác nhau sắp xếp một cách hỗn độn và không thể tách ra các đoạn
mạch lặp đi lặp lại một cách tuần hoàn. Đồng trùng hợp có các ứng dụng lớn trong thực tế vì nó
cho phép thay đổi tính chất của các hợp chất cao phân tử trong một giới hạn rộng. Đồng trùng
hợp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cao su tổng hợp. Các polymer có cấu tạo không
gian được sản xuất trong dây chuyền các thiết bị phản ứng nối tiếp, ở thiết bị phản ứng thứ nhất
là homopolymer và thiết bị thứ hai là copolymer.
....- A – A – A – A – B – A – B – B – A - …
Copolypropylen block (Polypropylen đồng trùng hợp khối)
Khác với các copolymer thông thường, trong đại phân tử của chúng các đơn vị monomer
riêng biệt luân phiên nhau và sắp xếp không theo một trật tự trong mạch.
....- A – A – A – A – B – B – B – B – B – A – A - …

Trịnh Xuân Thắ ng

9

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


1.2.3. Cấu trúc phân tử
Ba loại cấu trúc lập thể của polypropylene là atacticpolypropylene, syndiotactic
polypropylene, isotactic polypropylene
Isotactic polypropylene: Các nhóm - 𝐶𝐻3 cùng nằm về một phía mặt phẳng trong cấu hình đồng
phân quang học, dạng tinh thể. Có tính chất là không tan được trong heptan sôi và có nhiệt độ
điểm chảy khoảng 165oC.

Atactic polypropylene: Có các nhóm - 𝐶𝐻3 sắp xếp ngẫu nhiên không theo một quy luật nào, vô
định hình và kết dính tốt

.

Syndiotactic Polypropylene: Có các nhóm – 𝐶𝐻3 sắp xếp luân phiên trật tự cả hai nữa mặt
phẳng.

Ngoài ra, nếu sử dụng xúc tác metallocene người ta có thể tổng hợp được polymer khối chứa
đồng thời isotactic và atactic trong mạch.
1.2.4. Phương pháp tổng hợp
 Các phương pháp tổng hợp PP

Trịnh Xuân Thắ ng

10

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Polymer hóa trong dung dịch Hydrocacbon (hexan, heptan) ở điều kiện nhiệt độ, áp
suất đủ để polimer lưu giữ trong dung dịch. Quá trình này ban đầu được sử dụng
nhưng thực tế hiện nay không còn vì rất tốn kém.
- Polymer hóa ở thể huyền phù trong dung môi giống như phương pháp trên, nhưng ở
áp suất và nhiệt độ thấp hơn. Polymer không lưu giữ được trong dung dịch. Quá trình
này hiện nay vẫn còn phổ biến.
- Quá trình polymer hóa ở trong pha khí trong các thiết bị có cánh khuấy, hoặc giả lỏng.
Quá trình này ít được sử dụng vì thiết bị cồng kềnh phức tạp.
- Polymer hóa ở thể huyền phù, trong đó propylene lỏng được sử dụng như là dung

môi. Quá trình này hiện nay phổ biến trong công nghiệp tổng hợp PP.
Trong những năm gần đây người ta sử dụng phương pháp rất phổ biến là trùng hợp anion
phối trí có mặt xúc tác Ziegler ˗ Natta (phương pháp này được sử dụng trong tổng hợp công
nghiệp các polymer điều hòa lập thể). Vì các dẫn xuất nhôm alkyl có tính chất nhận điện tử, Ti
là kim loại chuyển tiếp có tính chất cho điện tử nên chúng có thể dễ dàng tạo liên kết phối trí.
 Nguyên liệu
Propylen
Đây là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Polypropylene là Propylene. Sản xuất Propylene
là lĩnh vực sản xuất quy mô lớn, có mức tăng trưởng nhanh.
Propylene là một chất khí, không tan trong nước, trong dầu mỡ, dung dịch amoni đồng cũng
như các chất lỏng phân cực như: ete, etanol, axeton,...Propen có nối đôi kém bền vững trong
mạch nên dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết σ với các nguyên tử khác. Vì thế liên kết đôi C=C là
trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng cho anken như: phản ứng cộng,
phản ứng trùng hợp,phản ứng oxi hóa và nó được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp cracking
nhiệt phân đoạn nặng của dầu mỏ ở áp suất thấp.
Các công nghệ mới nhằm ưu tiên tạo ra sản phẩm propylen trong quá trình chế biến dầu mỏ
gồm có các phương pháp sau:
 Quá trình cracking naphta bằng hơi nước có xúc tác
 Quá trình cracking dầu thô có xúc tác - quá trình FCC (fluid cracking catalyst)
 Dehydro hóa khí propan
 Tổng hợp propylen bằng quá trình methathesis
 Chuyển hóa metanol thành propylen
Trong số các phương pháp sản xuất propylen kể trên, hai phương pháp đầu là phổ biến nhất.
Trong đó hiện nay phương pháp cracking naphta bằng hơi nước chiếm tỉ trọng 67%, phương
pháp FCC chiếm 30%, chỉ có 3% cho các phương pháp còn lại.
Tuy nhiên theo dự báo của CMA, Inc. Đến năm 2010, tỉ trọng đó lần lượt sẽ là: cracking
naphta bằng hơi nước: 59%, quá trình FCC: 33% và 8% cho các phương pháp còn lại
Hydro
Phần lớn thu được từ các quá trình trong nhà máy lọc dầu (Reforming xúc tác chiếm
khoảng 70 – 90 % thể tích ), khí thiên nhiên, than cốc, điện phân dung dịch…

-

Trịnh Xuân Thắ ng

11

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Ở nhiệt độ thường, Hydrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, tan ít trong nước
(1,6 mg/l) và các dung môi hữu cơ, khả năng cháy nổ cao, không duy trì sự sống và dễ dàng
phản ứng với các chất, hợp chất hóa học khác.
Vai trò Hydrogen là để tắt mạch phản ứng tạo ra sản phẩm có độ phân bố hẹp trong phản ứng
polymer tạo Polypropylen.
 Xúc tác
Quá trình là phương pháp trùng hợp anion phối trí có mặt xúc tác Ziegler –Natta
Ti𝐶𝑙3 và Al(𝐶2 𝐻5 ) 2 Cl
Hệ xúc tác này gồm 2 hợp phần chính là kim loại và kim loại chuyển tiếp.

Bảng 1.1 : Thành phần xúc tác Ziegler-Natta
Xúc tác Ziegler ˗ Natta có thành phần: Ti𝐶𝑙3 đóng vai trò xúc tác trên chất mang Mg𝐶𝑙2 ,
Al(𝐶2 𝐻5 ) 2 Cl là chất trợ xúc tác.

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể α - Ti𝑪𝒍𝟑
 Phương trình tổng quát 𝐶𝐻3 = 𝐶𝐻 − 𝐶𝐻3 
 Cơ chế [4][5]
Quá trình polymer hóa
Nguyên tử nhôm vẫn còn tạo phối trí (không phải cộng hóa trị) với nguyên tử cacbon CH2
của nhóm ethyl vừa mới cho titan. Ngoài ra nhôm còn tạo phối trí với một nguyên tử clo kế cận
titan. Tuy nhiên titan vẫn còn obitan trống cần được điền. Khi có mặt monomer vinyl như

propylene có hai electron trong hệ của nối đôi cacbon – cacbon, các electron này tạo phối trí với
obitan trống của titan. Ở đây propylene và titan tạo thành phức chất với cấu trúc như hình 1.2

Trịnh Xuân Thắ ng

12

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Hình 1.2. Quá trình tạo phức chất của propylen và titan
Bản chất thực sự của phức giữa titan và propylene khá phức tạp. Phức này giải quyết được
vấn đề titan có các obitan d không có đủ electron. Nhưng thực ra phức này không phải luôn tồn
tại như thế, sẽ có sự dịch chuyển của các cặp electron.

Hình 1.3. Chuyển dịch điện tích ở phức chất propylen và Titan
Cặp electron di chuyển đầu tiên là từ liên kết (cacbon – cacbon) tạo phức với titan để tạo
thành liên kết đơn titan – cacbon. Sau đó, đến các electron từ liên kết của titan với các cacbon
của nhóm ethyl do titan lấy từ Al(C2H5)2Cl. Cặp electron này sẽ di chuyển để tạo thành liên kết
giữa nhóm ethyl và cacbon có nhóm thế methyl của monomer propylene.

Hình1.4. Chuyển vị phức chất
Lúc này nguyên tử nhôm tạo phức với một trong những nguyên tử cacbon của monomer
propylene, đồng thời titan trở lại cấu trúc ban đầu với một obitan trống cần điền đầy electron.

Trịnh Xuân Thắ ng

13

Lọ c Hó a Dằ u A-K56

Khi đó phân tử propylene khác lại gần, toàn bộ quá trình được lặp lại.

Hình 1.5. Quá trình phát triển mạch
Có nhiều phân tử propylene cho phản ứng và mạch càng phát triển. Tất cả các nhóm methyl
đều nằm một phía của cạch polymer đang phát triển. Với cơ chế này thu được isotactic
polypropylene.
Một số tính chất của polymer hóa mạch Ziegler – Natta
Mạch đang phát triển có thể xảy ra phản ứng ngắt mạch sau:
 Chuyển vị β - hydrua cho kim loại chuyển tiếp

Hoặc cho monomer

Chuyển vị -hydrua tạo thành phân tử polypropylene có một nhóm vinydien và một nhóm npropylene cuối mạch (một đầu no và một đầu không no).
 Truyền mạch cho nhóm alkyl kim loại I-III

 Truyền mạch cho một hợp chất có hydro hoạt động (hydro phân tử)

Trịnh Xuân Thắ ng

14

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


CHƯƠNG 2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYPROPYLEN
2.1. Giới thiệu
Dựa trên sự khác nhau về trạng thái pha của hỗn hợp nguyên liệu trong thiết bị phản ứng
chính mà tạo ra sự khác nhau về công nghệ sản xuất PP.

Hiện nay trên thế giới sử dụng phổ biến 2 loại công nghệ là:
(1) Polymer hóa ở thể huyền phù với thiết bị phản ứng dạng vòng, sử dụng propylene lỏng
làm dung môi;
(2) Quá trình polymer hóa ở trong pha khí trong các thiết bị có cánh khuấy, hoặc giả lỏng.
Cả hai loại công nghệ này đều sử dụng hệ xúc tác Ziegler ˗ Natta..
2.2. Công nghệ trong pha lỏng[6][7]
2.2.1. Công nghệ SPHERIPOL
Công nghệ Spheripol có thể sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm nhờ lò phản ứng đa
năng. Propylen lỏng được polyme hóa trong thiết bị phản ứng dạng ống vòng. Trong quá trình
vận hành không cần loại bã xúc tác và polyme vô định hình. Monome chưa phản ứng được nén
và tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứng, nhờ đó làm tăng hiệu suất và giảm tiêu hao năng lượng.
Hiệu suất thu polyme đạt 40.000 - 60.000 kg/kg xúc tác.
Công nghệ này hiện chiếm khoảng 50% tổng công suất PP toàn cầu.
Định mức tiêu hao nguyên vật liệu và năng lượng cho một tấn PP :
Propylen và comonome, tấn
1,002 - 1,005
Xúc tác, kg
0,016 - 0,025
Điện, kWh
80
Hơi nước, kg
280
Nước, nước làm mát, tấn
90

Trịnh Xuân Thắ ng

15

Lọ c Hó a Dằ u A-K56

Hình 2.1. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Spheripol
Trong chu trình công nghệ của Basell, hỗn hợp đồng nhất của các hạt PP được luân
chuyển bên trong lò phản ứng dạng vòng. Khi sản xuất copolymer ngẫu nhiên (random
copolymer) hoặc terpolymer, Etylen hoặc Buten-1 được đưa vào lò phản ứng với một lượng
nhỏ. Chu trình này tạo ra hàm lượng chất rắn rất cao (> 50% khối lượng), giải phóng
nhiệt rất tốt (do tuần hoàn nước trong vỏ bọc của lò phản ứng) và
khống chế nhiệt độ rất tốt (không có điểm nóng). Polymer tạo thành chảy liên tục ra khỏi lò
phản ứng, qua một thiết bị gia nhiệt và được dẫn tới tháp khử khí cấp 1. Propylen
không tham gia phản ứng được thu hồi từ tháp khử khí, ngưng tụ và bơm trở lại lò phản ứng.
Để sản xuất copolymer nén (impact copolymer) loại thường và loại đặc biệt, polymer từ lò
phản ứng đầu tiên được nạp vào lò phản ứng pha khí tầng sôi lắp đặt ngay sau đó (hỗn hợp phản
ứng sẽ không được dẫn vào lò phản ứng này nếu chỉ sản xuất homopolymer và random
copolymer). Trong lò phản ứng pha khí khi cho Etylen tiếp tục được polymer hoá với
homopolymer sinh ra từ lò phản ứng đầu tiên sẽ tạo ra chất nhựa đàn hồi (cao su
Etylen/Propylen). Sự mở rộng các lỗ rỗng bên trong các hạt polymer một cách kỹ lưỡng sẽ tạo
nên các pha cao su không bị kết dính và không đóng đống, làm hỏng qui trình vận hành.
Trạng thái lỏng được duy trì bởi sự hồi lưu thích hợp của khí phản ứng: nhiệt
phản ứng của khí hồi lưu được giải phóng bởi thiết bị làm lạnh, trước khi khí lạnh được
dẫn trở lại vào đáy của lò phản ứng thứ cấp. Loại lò phản ứng pha khí này có hiệu suất cao do
Trịnh Xuân Thắ ng

16

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


duy trì được sự chuyển động hỗn loạn để làm tăng độ khuyếch tán và phản ứng của monomer
cũng như có khả năng giải phóng nhiệt một cách hiệu quả. Muốn sản xuất một số copolymer

đặc biệt, tạo thành bởi 2 hàm lượng etylen khác nhau cần phải sử dụng lò phản ứng pha khí
thứ 2.
 Phân xưởng xây dựng theo công nghệ Spheripol
Khu vực đo lường, chuẩn bị xúc tác rắn và đồng xúc tác
Đồng xúc tác 1, là chất cho điện tử (electron Donor) dưới dạng lỏng đựng trong các
bình chứa được chuyển tới bể. Ở đây được pha với dầu Hydrocarbon để cân đong được chính
xác. Dung dịch Donor được bơm định lượng bơm vào xúc tác để tạo tiền tiếp xúc.
Đồng xúc tác 2 (TEAL) độ đậm đặc 100%, chứa trong các cylinder được đổ vào bể. Từ đây,
TEAL được nạp vào thiết bị hoạt hoá xúc tác (tiền tiếp xúc) bằng bơm định lượng.
Dầu Hydrocarbon và mỡ đước xả vào bể đã được hâm nóng, pha trộn và sau đó được chuyển
đến thiết bị tạo bùn xúc tác mà ở đây thành phần xúc tác rắn được nạp vào bình bởi tời nâng.
Xúc tác rắn phân tán trong dầu Hydrocarbon, bổ sung thêm mỡ ở nhiệt độ định sẵn, khuấy liên
tục, để nguội để ổn định bùn. Duy trì nhiệt độ thấp trong khi cân đong bùn để chuyển sang thiết
bị hoạt hoá xúc tác.
Khu vực hoạt hoá xúc tác
Quá trình hoạt hoá xúc tác của thiết bị bao gồm 2 giai đoạn. Trước tiên, bùn xúc tác được
trộn với đồng xúc tác trong thùng tiền tiếp xúc. Sau đó, hỗn hợp xúc tác hoạt hoá sẽ được trộn
lẫn với nguyên liệu propylen lạnh và được lưu giữ trong một thời gian ngắn trong lò phản
ứng mà ở đó Propylen sẽ được nạp thêm để tiến hành phản ứng tiền trùng hợp
(prepolymerization) trong môi trường nhiệt độ thấp. Tiền trùng hợp có tác dụng kiểm soát hình
thái cấu trúc của polymer bởi các điều kiện phản ứng ôn hoà của giai đoạn trùng hợp đầu tiên.
Khu vực polymer hoá
Quá trình polymer hoá được thực hiện trong pha lỏng và trong lò phản ứng dạng
vòng. Bùn xúc tác được dẫn tới lò phản ứng với sự bổ sung thêm Propylen và H2(để khống chế
cân bằng phân tử lượng).
Điều kiện hoạt động của lò phản ứng:
Áp suất
Nhiệt độ
Thời gian phản ứng

4,5 Mpa
80oC
1,5 giờ

Một phần propylen được trùng hợp trong khi phần còn lại ở dạng lỏng được sử

Trịnh Xuân Thắ ng

17

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


dụng như chất pha loãng polymer rắn. Bơm hồi lưu luôn được giữ ở vận tốc cao để bảo đảm hỗn
hợp luôn được đồng nhất.trong lò phản ứng.
Tỷ trọng của hỗn hợp các chất tham gia phản ứng luôn được duy trì ở mức
50-55% tỉ trọng của polymer. Trong trường hợp sản xuất random copolymer hoặc terpolymer
sẽ nạp thêm etylen hoặc Butan-1 vào lò phản ứng với tỉ lệ phù hợp. Nhiệt phản ứng được giải
phóng trong thiết bị trao đổi nhiệt bởi nước hồi lưu trong áo bọc của thiết bị phản ứng.
Spheripol chấp nhận khả năng cung cấp H2, kiểm soát cấu trúc polymer, linh hoạt trong quá
trình làm mát và kiểm soát chính xác chất lượng các chủng loại sản phẩm. Polymer được xả
liên tục từ lò phản ứng qua đường ống bọc hơi để bay hơi monomer trong khi được dẫn tới
thùng chứa (áp suất thùng 15-18 barg).
Khu vực khử khí và xử lý bằng hơi nước
Trong trường hợp sản xuất homopolymer, random copolymer hoặc terpolymer thì sản phẩm
polymer được thu gom ở đáy bình chứa và được lọc ở áp suất tương đương áp suất khí quyển
để tách monomer không tham gia phản ứng.
Dòng monomer được nén và được đưa về thiết bị thu hồi propylen. Mức độ khử khí cao và
nhiệt độ của dòng sản phẩm cao tạo hiệu quả cao cho thiết bị xử lý bằng hơi nước và thiết bị đùn
ép polymer. Bột polymer được thoát ra bởi trọng lực tới thiết bị xử lý bằng hơi nước. Tại đó, hơi

nước được bơm vào để đuổi monomer không tham gia phản ứng, propan và khử hoạt hoá xúc
tác còn sót lại sau phản ứng cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm. Hơi nước được ngưng tụ
và xả ra cống sau khi dẫn qua thiết bị làm sạch.
Khu vực đồng trùng hợp dị pha (heterophasic copolymerization), khử khí và sục
Etylen (lựa chọn)
Khi sản xuất copolymer nén, dị pha (impact copolymer), quá trình polymer hoá phải được
tiến hành qua 2 giai đoạn. Trong trường hợp này, homopolymer tạo thành được dẫn tới lò phản
ứng pha khí thứ nhất. Trong lò phản ứng pha khí, pha cao su etylen-propylen đựoc bổ
sung vào homopolymer. Sản phẩm được tăng cường độ rắn cao.
Lò phản ứng pha khí thứ nhất:
Pha cao su được tạo thành trong lò phản ứng thẳng đứng sau khi nạp
homopolymer. Polymer được hoá lỏng nhờ khí phản ứng được hồi lưu.
Tốc độ khí bề mặt vào khoảng 0,7 m/s. Lò phản ứng pha khí hoạt động trong điều kiện:
Áp suất:
14 barg
Nhiệt độ:
80/90 oC
Thời gian phản ứng:
0,3 giờ
Tỉ trọng trung bình của tầng phản ứng: 300/350 kg/m3
Copolymer tạo thành được xả ra từ đáy lò (có kiểm soát).
Trịnh Xuân Thắ ng

18

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Thiết bị sục Etylen.
Polymer được dẫn tới thiết bị xử lý bằng hơi nước và làm khô. Dòng vật chất từ thiết bị lọc

được nén , làm lạnh và sau đó nạp vào thiết bị sục Etylen . Dòng khí giàu Etylen thoát ra từ đỉnh
được hồi lưu về . Dòng sản phẩm từ đáy được chuyển tới tháp tách.
Quá trình làm khô sản phẩm polymer
Sản phẩm polymer ướt từ khu vực tháp xử lý bằng hơi nước được đưa đến bộ phận làm khô để
đuổi nước bề mặt bằng dòng Nitơ nóng. Nitơ ướt được dẫn tới tháp tách bột và nước ngưng tụ
trước khi được hồi lưu trở lại tháp làm khô. Polymer khô được chuyển tới silô được lưu giữ
trong môi trường Nitơ.
Quá trình thu hồi propylen
Propylen không tham gia phản ứng và propan từ thùng cùng với dòng xả từ máy nén
(trường hợp sản xuất homopolymer và random copolymer) đựợc dẫn tới thiết bị thu hồi
propylen để tách bột polymer còn sót lại ra khỏi dòng hồi lưu.Dòng propylen hồi lưu được thu
gom trong bể propylen, Bể này cũng tiếp nhận propylen mới.
Quá trình trộn phụ gia và đùn ép
Polymer từ thiết bi xấy khô được vận chuyển bởi dòng Nitơ đến silô trung gian trên đỉnh
bộ phận đùn ép.Bột polymer được xả liên tục từ silô đầy qua máy đo lưu lượng và van xả tới bộ
phận đùn ép.
Các hạt sản phẩm được dẫn tới thiết bị xấy khô để tách nước và sau đó được sàng qua. Các
hạt sản phẩm polymer đạt yêu cầu được vận chuyển bằng không khí tới thùng chứa để trộn đều
và lưu trữ trong silô. Nước khử khoáng được thu gom trong bể và được bơm lại vào máy đùn ép
bằng bơm sau khi lọc và làm lạnh.
2.2.2. Công nghệ HYPOL-II
Công nghệ Hypol của MITSUI được định hướng sản xuất PP đặc biệt, trong đó bao gồm copolymer
có độ nén cao. Chuỗi lò phản ứng đa chức năng có vốn đầu tư cao hơn các lò phản ứng đơn giản khác.
Công nghệ này tư ơng đối mới và được MITSUI áp dụng và xây nhà máy lớn ở Nhật.
Chỉ tiêu tiêu hao nguyên liệu và năng lượng cho 1 tấn polyme đồng nhất của PP:
Propylen (và etylen cho đồng trùng hợp), tấn 1,005
Điện năng, kWh
320
Hơi nước, kg
310

Nước làm lạnh, tấn
100
Ưu điểm của công nghệ cho phép sản xuất nhiều loại sản phẩm hơn với các chỉ tiêu khác nhau và
tính năng đa dạng hơn. Thể tích của toàn bộ thiết bị phản ứng được sử dụng hiệu quả trong quá trình
polymer hóa pha lỏng. Hiệu suất trao đổi nhiệt trong thiết bị phản ứng dạng vòng cao hơn so với trong
Trịnh Xuân Thắ ng

19

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


pha khí . Các đặc tính thiết kế của thiết bị phản ứng dạng vòng lặp đảm bảo tính linh hoạt khi tang công
suất của phân xưởng PP.
Việc điều khiển dòng nóng chảy và sự đồng thể trong thiết bị phản ứng dạng vòng lặp có hiệu quả
hơn so với thiết bị phản ứng dạng tầng sôi hoặc lớp khuấy trộn ngang/dọc do các đồng xúc tác và hydro
được đưa vào dong tuần hoàn có sự khuấy trộn mạnh ( polymer trong monomer lỏng). Điều này tạo ra
điều kiện polymer hóa ổn định và đồng thể. Công nghệ còn tạo điều kiện cho việc thay đổi nhanh chủng
loại sản phẩm mà không tang chi phí vận hành. Do hoạt tính cao của xúc tác, với hiệu suất polymer cao,
hàm lượng cặn xúc tác còn lại trong polymer ( và kéo theo là hàm lượng kim loại) là rất thấp. Công nghệ
có độ tin cậy và khả năng vận hành cao so với công nghệ pha khí và chi phí đầu tư và vận hành thấp.
Trên thế giới, hiện có 25 dây chuyền phản ứng theo công nghệ này với tổng công suất trên
2,5 triệu tấn/năm. Nhà máy sản xuất nhựa PP tại Dung Quất đang sử dụng công nghệ này với
công suất chế biến 150.000 tấn/năm.

Hình 2.2. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ HYPOL-II
 Công nghệ hypol gồm các quá trình sau:
Quá trìnhpolymer hoá
Trong bộ phận hoạt hoá xúc tác, xúc tác phân tán trong dầu và mỡ được pha trộn với chất
đồng xúc tác và chất biến tính và sau đó được pha trộn thêm với một lượng nhỏ propylene lỏng

để thực hiện quá trình polymer hoá sơ bộ trong lò tiền phản ứng dạng vòng. Quá trình polymer
Trịnh Xuân Thắ ng

20

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


hoá diễn ra trong pha lỏng ở hai lò phản ứng dạng vòng nối tiếp nhau. Các thiết bị phản ứng có
cùng thể tích và vận hành ở cùng điều kiện như sau:
Áp suất

45 bar

Nhiệt độ

70°C – 80°C

Thời gian lưu

1,5 giờ

Nhiệt của lò phản ứng được giải phóng bằng nước làm mát tuần hoàn trong vỏ bọc của lò. Hỗn
hợp từ khu vực hoạt hóa xúc tác được bơm theo dòng nguyên liệu propylene vào trực tiếp thiết
bị phản ứng thứ nhất. Bùn polymer từ lò phản ứng thứ nhất được đưa trực tiếp vào lò phản ứng
thứ hai để hoàn thiện quá trình polymer hoá. Bùn PP từ lò phản ứng thứ hai được xả ra qua
đường ống bảo ôn đến thiết bị tách cao áp để tách polymer ra khỏi propylene tuần hoàn.
Khử khí và thu hồi propylene
Thiết bị tách cao áp dùng để tách polymer ra khỏi propylene tuần hoàn. Polymer từ thiết bị
tách được đưa đến bộ phận lọc để loại khí, sau đó được xử lý bằng hơi nước.

Khí thoát ra từ thiết bị rửa được nén và trộn với khí xả từ thiết bị tách cao áp và đưa tới tháp
thu hồi propylene. Hơi đi ra từ đỉnh tháp được ngưng tụ và tuần hoàn lại tháp với vai trò dòng
hồi lưu. Propylene sau khi thu hồi được thu gom vào thùng chứa, thùng này cũng là nơi nhận
propylene tinh khiết.
 Xử lý hơi nước và sấy khô polymer
Nhờ trọng lực, polymer thoát khỏi thiết bị lọc, sau đó được dẫn đến khu vực xử lý polymer bằng hơi,
tại đó, xúc tác còn sót lại bị khử hoạt tính và các hydrocacbon còn lại cũng được loại trực tiếp bằng hơi
nước. Hỗn hợp hơi và khí được đưa đến thiết bị sục nước.
Nước ngưng tụ và hydrocacbon do hơi nước lôi cuốn được đưa đến thiết bị tách. Phàn lỏng từ thiết bị
tách được hồi lưu tại tháp sục. Pha hơi và khí kết hợp với monomer ở đỉnh của tháp sục được dẫn tới máy
nén. Pha hơi và khí được làm lạnh đi ra khỏi máy nén hoặc được dẫn tới đuốc đốt hoặc được tuần hoàn
lại quá trình công nghệ sau khí sấy khô. Chất lỏng hữu cơ được tách từ thiết bị nén ( các oligomer) được
xả ra các thùng chứa.
2.3. Công nghệ trong pha khí[6][7]
2.3.1. Công nghệ NOVOLEN
ABB Lumus có công nghệ pha khí khác, công nghệ Novolen. Lò phản ứng thẳng đứng và
máy khuấy cho phép thay đổi chủng loại sản phẩm nhanh hơn lò phản ứng tầng sôi.

Trịnh Xuân Thắ ng

21

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Hình 2.3. Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Novolen
Propylen, etylen và bất kỳ monomer nào khác được đưa vào lò phản ứng với sự có mặt của
H2 nhằm kiểm soát trọng lượng phân tử. Sự bay hơi nhanh của các chất lỏng trong tầng polymer
bảo đảm tối đa sự trao đổi nhiệt. Bột polymer được xả ra từ lò phản ứng và được tách ở áp suất
khí quyển.

Công nghệ này được áp dụng để sản xuất nhiều loại polyme đồng nhất, các đồng trùng hợp
ngẫu nhiên (kể cả các trime và các đồng trùng hợp penten), và các đồng trùng hợp chịu va đập
với hàm lượng cao su đến 50%. Quá trình polyme hóa được thực hiện trong một hoặc hai thiết bị
phản ứng pha khí. Thiết bị phản ứng có một lớp bột PP được khuấy trộn bằng cánh khuấy xoắn
dưới mức tạo tầng sôi. Quy trình này đạt công suất khá cao từ 60.000 đến 400.000 tấn/năm.
Ưu điểm của công nghệ Novolen có thể thay đổi chủng loại nhanh hơn công nghệ của Dow,
dược sử dụng quy mô rộng. Lò phản ứng nhỏ làm giảm thời gian lưu của nguyên liệu tham gia
phản ứng. Có điều kiện thuận lợi để đàm phán với ABB Lumus trong việc lựa chọn nhà thầu
EPC. Tuy nhiên lò phản ứng khuấy cơ học, không bảo đảm vận hành an toàn khi các thiết bị cơ
khí bị hỏng hóc.
 Thuyết minh Công nghệ NOVOLEN
Quá trìnhpolymer hoá và đuổi khí khỏi sản phẩm polymer

Trịnh Xuân Thắ ng

22

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Propylen tinh khiết được đưa vào thiết bị phản ứng đặt thẳng đứng có trang bị các thiết bị
khuấy cơ khí. Nhiệt của phản ứng polymer hoá được giải phóng bởi việc bơm hồi lưu các
monomer.Monomer lỏng từ thiết bị phân tách được bơm trở lại đỉnh tháp tại vị trí monomer hoá
hơi và làm lạnh lớp polymer. Bột polymer từ thùng làm sạch được vận chuyển bằng Nitơ tới các
tháp chứa (Silô).
Peroxide (một phụ gia dùng để làm giảm khối lượng phân tử polymer) chứa trong các chai
được đưa đến các thùng nguyên liệu, sau đó được bơm định lượng vào thiết bị ép.
Quá trình gia công sản phẩm:
Đầu cấp dạng trục vít cung cấp bột polymer từ silô đến thùng nguyên liệu ép bằng thiết bị đo
định lượng, ở đó bột được trộn với các phụ gia rắn và tạo hạt. Một đầu cấp điều khiển việc cấp

phụ gia tạo hạt từ thùng nguyên liệu đến thùng nguyên liệu ép.
Các hạt polymer từ thiết bị làm khô được đưa tới thiết bị phân loại hạt. Các hạt đủ tiêu chuẩn
được vận chuyển bằng khí đến bộ phận khử mùi, các hạt không đủ tiêu chuẩn được chứa trong
các công-ten-nơ.
Quá trìnhkhử mùi, thiết bị chân không, thùng trộn và thùng chứa:
Các hạt polymer từ đáy của thiết bị khử mùi được đưa tới thiết bị làm lạnh bằng không khí
nhờ đầu cấp trục vít, ở đó nó được làm lạnh trục tiếp bằng không khí. Các hạt đã được làm lạnh
được đưa tới sàng rung, phần tích tụ ở đây được phân tách và đưa trở lại dòng chính. Các hạt
polymer đủ tiêu chuẩn từ thùng chứa trung gian được vận chuyển bằng khí đến các tháp trộn.
Hơi hoá lỏng được đưa tới thiết bị phân pha, ở đó nước được tách khỏi monomer và đưa tới
bộ phận xử lý. Monomer được gom trong bể chúa chất thải hữu cơ và được bơm đi đốt ngay lập
tức. Hạt polymer được trộn trong 02 tháp trộn để tạo các mẻ polymer đồng nhất.
Thiết bị thu hồi propylen hồi lưu
Khí thải từ bộ phận tách khí khỏi polymer được đưa đến tháp khử hoạt tính TEAL, ở đó
TEAL được khử hoạt tính và tách đi bởi chất hấp thụ hồi lưu. Chất hấp thụ sau đó được sử dụng
làm nhiên liệu đốt.Khí ra từ đỉnh tháp đã đưọc khử hoạt tính được máy nén đưa tới thiết bị khử
êtan để lấy ra phân đoạn cắt propan/propylen.
Hơi đỉnh tháp tách êtan được ngưng tụ một phần trong thiết bị ngưng tụ nước rồi đưa đến
thiết bị phân tách, ở đó được phân tách thành pha hơi dẫn tới đuốc đốt, và pha lỏng hồi lưu lại
tháp tách êtan. Sản phẩm đáy thiết bị tách được đem đi đốt.

Trịnh Xuân Thắ ng

23

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


2.3.2. Công nghệ UNIPOL
Công nghệ sử dụng pha khí tầng sôi, xúc tác cho phản ứng là Ziegler-Natta thế hệ thứ 3 và

thứ 4 trên nền Titan Ti(OC4H9)4 – (Al(C2H5)3, nguyên liệu cho quá trình trùng hợp là Propylen
lỏng 99,6%
Quá trình polymer hóa xảy ra ở các điều kiện:
Áp suất
3,5 Mpa
Nhiệt độ
Thời gian lưu

60 – 70oC
1,25 giờ

Phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt của phản ứng được lấy ra nhờ dòng khí tuần hoàn.
Quy trình UNIPOL là một quá trình đơn giản với bản chất là phản ứng trực tiếp , vì vậy chi
phí đầu tư và chi phí vận hành thấp , mức phát tán ô nhiễm thấp , nguy cơ cháy nổ thấp, dễ vận
hành và bảo dưỡng. Các sản phẩm có thể gia công bằng phun màng mỏng, đúc khuôn, thổi
khuôn, đùn ép và dệt.
Trên thế giới, hiện có 30 dây chuyền sản xuất theo công nghệ này với công suất từ 80.000
tấn/năm đến 260.000 tấn/năm. Tổng sản lượng các sản phẩm polyprolylen được sản xuất theo
công nghệ này trên toàn thế giới lên đến trên 5 triệu tấn.

Hình 2.4 Sơ đồ khối công nghệ UNIPOL
Trịnh Xuân Thắ ng

24

Lọ c Hó a Dằ u A-K56


Hình 2.5 Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Unipol
 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Quá trình phản ứng
Hệ thống phản ứng bao gồm thiết bị phản ứng giả lỏng, máy nén khí tuần hoàn và thiết bị làm lạnh khí
tuần hoàn.
Máy nén tuần hoàn thổi dòng khí phản ứng đi qua lớp xúc tác trong thiết bị để đảm bảo phản ứng tầng
sôi và lấy đi nhiệt tỏa trong quá trình phản ứng. Nhiệt phản ứng được tách ra bởi dong khí tuần hoàn được
làm lạnh bằng nước lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống tấm do tuần hoàn propylene làm lạnh và
ngưng tụ 1 phần. Lớp tầng sôi đảm bảo sự cân bằng của trao đổi chất và nhiệt. Sản phẩm polymer có kích
cỡ hạt phân tán đồng nhất
Quá trình tách và thu hồi khí
Sản phẩm polymer ra khỏi thiết bị phản ứng vẫn còn chứa lẫn hydrocarbon không phản ứng.
Những hydrocarbon này được thổi tách ra khỏi dòng sản phẩm và tuần hoàn trở lại chu trình công
nghệ.Polymer được đưa tới thiết bị tách , tại đây dòng N2 tuần hoàn được thổi ngược và cuốn theo
các hydrocacbon không phản ứng.
Khí N2 sạch được đưa và từ phía đáy của tháp để thổi tách hết Hydrocacbon ra khỏi polymer.
Khí N2 có chứa một lượng nhỏ các hydrocacbon được đưa tới thiết bị tách Nitơ/Hydrocacbon để
thu hồi tiếp tục dòng này. Một lượng nhỏ hơi nước được đưa vào từ phía đáy của tháp để khử hết
Trịnh Xuân Thắ ng

25

Lọ c Hó a Dằ u A-K56