TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ sản XUẤT POLYPROPYLEN

Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

TIỂU LUẬN
CÔNG NGHỆ HÓA DẦU& CHẾ BIẾN
POLYME

NHÓM 3: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
POLYPROPYLEN

DANH SÁCH THÀNH VIÊN TRONG NHÓM:

1. Lê Thị Thu Hà
2. Ngô Thị Hạnh
3. Hoàng Trọng Đông
4. Trần Viết Dàn
5. Hoàng Văn Hà
6. Nguyễn Đình Hà
7. Nguyễn Trường Giang


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, Việt Nam là nước có tiềm năng dầu mỏ khá lớn. Sự
phát triển của các công nghệ trong ngành dầu khí kéo theo một lượng lớn sản phẩm
hóa dầu được tạo ra. Quá trình tổng hợp chúng thành những sản phẩm có giá trị
kinh tế đã phát triển và có quy mô rộng lớn. Sản xuất chất dẻo là một trong những

quá trình tận dụng nguồn nguyên liệu từ hóa hóa dầu để tạo ra các sản phẩm có
nhiều ứng dụng quan trọng trong hoạt động sản xuất và tiêu dùng. Yêu cầu đặt ra
cho các nhà hóa học là tạo ra nhiều hơn các loại chất dẻo chất lượng tốt và đáp ứng
được yêu cầu khắt khe về môi trường. Polypropylene cũng là một trong những
polymer được sử dụng rộng rãi trên thế giới vì tính ứng dụng cao, giá thành nguyên
liệu, chi phí sản xuất thấp và vì các đặc tính tốt được ưa chuộng của nó.
Đồng thời, trong tình hình các nguồn năng lượng và nguyên liệu thiên nhiên
ngày càng cạn kiệt như hiện nay, việc tận thu tất cả các sản phẩm đồng hành của
quá trình lọc dầu, chế biến, xử lý dầu khí là hết sức cần thiết. Propylene là sản
phẩm phụ của nhà máy lọc dầu, nhà máy sản xuất etylen và một số quá trình khác.
Sử dụng propylene làm nguyên liệu chính cho quá trình tổng hợp polypropylene là
công nghệ đã phát triển trên thế giới. Và ở Việt Nam cũng đã có nhà máy sản xuất
polypropylene tại khu công nghiệp Dung Quất-Quảng Ngãi. Với các đặc tính tốt
của polypropylene, loại chất dẻo này đã tạo ra hàng triệu sản phẩm sử dụng trong
các ngành công nghiệp lớn và trong cả đời sống hàng ngày.
Vì vậy, bài tiểu luận của chúng em trình bày về công nghệ sản xuất
polypropylene và các tính chất cơ bản cũng như ứng dụng của nó trong công
nghiệp và trong đời sống.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1. Nguyên liệu.
Propylen 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
Propylene có tên quốc tế là propen là một hydrocacbon không no, thuộc học
anken.
Công thức phân tử: C3H6
Công thức cấu tạo:

H2C = CH – CH3.

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.
Hydro cũng là nguyên liệu cùng với propen để tạo thành polypropylen. Phần
lớn hydro lấy từ các quá trình lọc dầu (chủ yếu là quá trình reforming xúc tác), khí
thiên nhiên, than cốc, điện phân dung dịch… Hydro đóng vai trò là tác nhân ngắt
mạch trong các phản ứng dây chuyền tạo chuỗi polyme.

1.2. Sản phẩm polypropylene.
1.2.1. Phân loại, cấu tạo của polypropylene.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Công thức cấu tạo:

Trong công nghiệp người ta chia polypropylene thành các họ lớn với các tên gọi
như sau:
Homopolypropylen (polypropylene đồng thể), là kết quả của quá trình
polymer hóa chỉ duy nhất monomer là propylene. Là loại được sử dụng rộng
rãi nhất trong các loại sản phẩm của PP.
Random copolypropylen (polypropylene đồng trùng hợp), là kết quả của quá
trình đồng trùng hợp monomer propylene với các monomer khác. Thường là
kết hợp với etylen với tỷ lệ thấp.
Copolypropylen block (polypropylene 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
Theo cấu trúc phân tử,polypropylene có 3 loại cấu trúc lập thể sau:
Isotactic polypropylene có 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 –CH 3 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 nửa mặt phẳng.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Trong công nghiệp sản xuất phần lớn là isotactic, một phần nhỏ là syndiotactic và
atactic.
1.2.2. Đặc tính chung của polypropylene.
PP không màu, không mùi, không vị, không độc. PP cháy sáng với ngọn lửa
màu xanh nhạt, có dòng chảy dẻo, khi cháy có mùi gần giống mùi cao su.
Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ.
Tính chất lý nhiệt (độ bền nhiệt)
 Nhiệt độ nóng chảy cao, tnc = 160-170oC.
 Ổn định nhiệt ở 150oC khi không có ngoại lực.
 Chịu được nước sôi lâu, không bị biến dạng.
 Khi giảm từ nhiệt độ nóng chảy đến 120 oC, PP bắt đầu kết tinh,
nhiệt độ kết tinh cao
 Khi tiếp xúc với các kim loại như: Cu, Mn hoặc hợp kim chứa
các kim loại đó thì ảnh hưởng lớn đến tính chịu nhiệt của vật
liệu. Do đó phải hết sức tránh.
Khả năng chịu ánh sáng mặt trời: Do có nguyên tử hydro bậc 3 linh động
nên dễ bị oxi hóa, lão hóa.
 PP không có chất ổn định: Dưới ánh sáng khuếch tán vẫn ổn
định tính chất trong 2 năm. Có ánh sáng trực tiếp thì chỉ sau vài
tháng sẽ bị giòn và phá hủy ngay.
 PP có chất ổn định (hoặc dùng muội than 2%) dưới ánh sáng
trực tiếp (tia cực tím) thì sau 2 năm tính chất không thay đổi,
bền trong 20 năm.

Độ bền hóa học:
 Ở nhiệt độ thường, PP không tan trong các dung môi hữu cơ,
ngay cả khi tiếp xúc lâu, mà chỉ trương trong các cacbuahydro
thơm và clo hóa. Nhưng ở nhiệt độ trên 80 oc thì PP bắt đầu tan
trong hai loại dung môi trên.
 PP có độ kết tinh lớn bền hóa chất hơn PP có độ kết tinh bé.
 PP thực tế xem như không hút nước, mức hút ẩm <0,01%.
Chống thấm dầu mỡ, O2 và các khí khác.
Độ bền cơ học:
 Trọng lượng phân tử nằm trong khoảng 80000-200000.
 Tỷ trọng thấp d= 0,9-0,92.
 Tính bền cơ học khá cao, khá cứng vững , không mềm dẻo như
PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi.
 Tính bám dính kém.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

1.2.3. Ứng dụng.
Nhờ có nhiều tính chất ưu việt như đã nêu ở trên nên PP được sử dụng phổ biến
như:
Loại PP thông thường để sản xuất các vật dụng thông thường. Loại trùng
hợp khối để sản xuất các vật dụng chất lượng cao, chi tiết công nghiệp, các
loại van, vỏ hộp acqui,…
Loại tính năng cơ lý cao: dùng để sản xuất các vật dụng chất lượng cao.
Loại đặc biệt: chuyên dùng cho chi tiết sản phẩm công nghiệp, chi tiết nhựa
trong xe máy, ô tô, điện tử, hộp thực phẩm, máy giặt,…
Loại trong: nhiều pha vô định hình dùng cho bao bì y tế, bao bì thực phẩm,

xylanh tiêm, CD, VCD, sản phẩm loại đặc biệt trong cho thực phẩm, không
mùi, có độ bóng bề mặt cao.
Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm, không yêu cầu
chống oxi hóa một cách nghiêm ngặt.
Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn.
PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng
tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao và dễ xé rách để mở
bao bì (do có sẵn một vứt đứt) và tạo độ bóng cao cho bao bì.
1.3. Lý thuyết trùng hợp polyprolylen.
1.3.1. Chất xúc tác
Xúc tác sử dụng cho quá trình này là một hợp chất rắn được cấu thành từ
một muối clorua kim loại nhóm IV-VII (thường là Ti) và các hợp chất cơ kim của
nhóm I-III (thường là ankylaluminium), được phát minh vào đầu những năm 1950
và có tên là Ziegler-Natta. Đầu những năm 1990 cũng đã có những nghiên cứu liên
quan đến xúc tác metallocenes (cation kim loại nằm giữa 2 anion cyclo
pentadienyl). Trong lịch sử phát triển, cùng với quá trình cả tiến công nghệ
polymer hóa, hiệu năng của các chất xúc tác và hệ thống xúc tác cũng tiến triển
mạnh mẽ qua các thế hệ xúc tác thứ 1,2,3,4 và 5.
Các thế hệ xúc tác Ziegler-Natta, thành phần, tính năng, hình thái, và yêu
cầu của quá trình.
Thế
hệ

Thành phần

Hiệu
suất,kgpp/g
xúc tác

Chỉ số Kiểm

isotactic soát
hình
thái

Yêu cầu
quá
trình

1

δ – TiCl3.0,33AlCl3+AlEt2Cl

0,8-1,2

90-94

Khổng
thể

Khử tro
cà loại
bỏ phần
atactic

2

δ – TiCl3+AlEt2Cl

3-5(10-15)

94-97

Có thể

Khử tro

3

TiCl4/este/MgCl2+AlR3/este

5-10(15-30)

90-95

Có thể

Loại bỏ
phần


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52
atactic

4

TiCl4/dieste/MgCl2+AlEt3/sil
an

10-25(30-60)

95-99

Có thể

Không
cần

5

TiCl4/diete/MgCl2+AlEt3

25-35(70-120) 95-99

Có thể

Không
cần

Hiện nay thế hệ thứ 4 của xúc tác Ziegler-Natta có thành phần chính là TiCl 4
đóng vai trò xúc tác trên chất mang MgCl 2, Al(C2H5)3 là chất trợ xúc tác, chúng
được phân tán trong dầu khoáng và mỡ nhờn. Xúc tác này cho hiệu suất và độ chọn
lọc cao. Bằng việc thay đổi tỉ lệ các hợp phần xúc tác, lựa chọn chế độ công nghệ
mà người ta có thể sản xuất các polymer có cấu trúc không gian khác nhau. Người
ta sử dụng hydro để tắt mạch phản ứng tạo ra sản phẩm có độ phân bố hẹp.

1.3.2. Cơ chế trùng hợp propylene.
Phản ứng trùng hợp chính là khả năng cộng hợp nhiều phân tử propylene lại với
nhau tạp thành những phân tử mạch rất dài và có khối lượng lớn trong điều kiện

nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp. Phản ứng có thể được viết ngắn gọn như sau:

Phản ứng theo cơ chế trùng hợp phối trí dưới xúc tác ở dạng bimetallic (lưỡng
kim).


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Tốc độ Rp của bước lớn mạch đầu tiên để monomer thành polymer với xúc
tác Ziegler-Natta được biểu diễn bởi công thức:
RP = kp [ ][M]
Với kp là hằng số lớn mạch; [ ] là nồng độ của trung tâm hoạt động; [M] là
nồng độ của monomer. Tốc độ này quyết định lớn nhất đến tốc độ polymer hóa, nó
chịu ảnh hưởng của xúc tác và các điều kiện trùng hợp. Những ảnh hưởng đó là do
cấu trúc hóa học và vật lý của chất xúc tác. Tùy thuộc vào điều kiện trùng hợp, loại
xúc tác khác nhau mà ta thu được polymer có cấu trúc khác nhau điều hòa hay
không điều hòa.

Ví dụ:
- PP có cấu tạo không gian không cao có thể thực hiện trong hệ xúc tác: dung
dịch TiCl4 + Al(C2H5)3 ở nhiệt độ 35-80oc, p=3-5atm.
- PP có cấu tạo không gian cao thì dùng hệ xúc tác: TiCl 4 nghiền mịn + dung
dịch dietylalumin clorit ở nhiệt độ 70-80oc, p=5atm.
Nhiệt độ thấp thì vận tốc phản ứng giảm, thời gian phản ứng tăng, hiệu suất
giảm hàm lượng isotactic và trọng lượng phân tử trung bình tăng. Nhiệt độ cao thì
ngược lại và hầu hết đều tạo ra atactic.

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

POLYPROPYLEN
2.1. NHỮNG QUÁ TRÌNH POLIMER HÓA PROPYLEN THÔNG
DỤNG
Quá trình polymer hóa trong dung dịch Hydrocacbon(hexan, heptan..) ở
những điều kiện nhiệt độ,áp suất , nhiệt độ đủ để polymer lưu giữ trong dung


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

dịch. Quá trình này ban đầu được sử dụng nhưng thực tế hiện nay không còn
và rất tốn kém.
Quá trình 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 thể huyền phù, trong đó propylen lỏng được sử
dụng như dung môi. Quá trình này hiện nay sử dụng phổ biến trong công
nghệ tổng hợp polypropylen.
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 tap.
Polymer lai hóa giữ polymer hóa trong pha lỏng (propylen lỏng) và trong
pha hơi: Quá trình xảy ra trong một hay nhiều thiết bị phản ứng, quá trình
này hiện nay được sử dụng rất phổ biến, chúng cho phép sản xuất được tất
cả các loại Polypropylen (co-homopolymer) , polymer chuỗi hay khối.

2.2.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHUNG

Nhìn chung sản xuất Polypropylene có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:

2.2.1. Khu vực xử lý nguyên vật liệu ban đầu
Phải qua giai đoan loại bỏ các tạp chất gây ngộ độc đối với xúc tác. Quá trình làm sạch bao
gồm quá trình hấp thụ trên rây phân tử (H2O , rượu, CO2) và trên Al2O3 hoạt tính đã xử lý,
với các oxit kim loại (như PbO) để bẫy các chất có chứa lưu huỳnh.
2.2.2. Khu vực Polymer hóa


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Các mono-comonomer, Hydrogen và các cấu tử trong hệ thống xúc tác được nạp liệu
liên tục vào thiết bị phản ứng. Phản ứng trong quá trình polymer hóa là phản ứng tỏa nhiệt.
- Các quá trình trùng hợp đồng thể ( tạo ra các homopolymer ) diễn ra trong một hay hai
thiết bị phản ứng cùng loại.
- Các quá trình đồng trùng hợp ( tạo ra các copolymer) gồm một giai đoạn polymer hóa
đồng thể để tiếp tục cho phần tạo chuỗi trong thiết bị phản ứng ở pha khí.
2.2.3. Khu vực tách và thu hồi khí
Sản phẩm polymer ra khỏi thiết bị phảnứ ng vẫn còn lẫn hydrocacbon không bị phản
ứng. Do vậy cần phải loại bỏ những hydrocacbon này ra khỏi dòng sản phẩm và thu hồi
monomer chưa phản ứng lại quá trình.
2.2.4. Khu vực xử lý cặn và khử mùi
Polymer từ khu vực tách được đưa đến khu vực xử lý cặn và khử mùi. Các quy trình xử
lý này đồng thời loại bỏ các monomer cạn, phá vỡ cấu trúc hệ xúc tác ( mất hoạt tính) và
giới hạn hàm lượng thành phần tạo mùi (oligomer, alcol) đến từ quá trình thủy phân một
số các cấu tử của hệ xúc tác…
Chúng thường bao gồm một thiết bị trao đổi nhiệt làm nóng lại bột polymer và việc
này được thực hiện nhờ một số cấu tử của hệ xúc tác…

2.2.5. Khu vực ép tạo hạt và quy trình xử lý các hạt nhỏ
Bột polymer và phụ gia ( chất chống oxi hóa, tác nhân chống lắng…) đã chuẩn bị
được nạp vào thùng nguyên liệu máy ép. Trong máy ép hỗn hợp này sẽ trải qua các quá
trình tan chảy, đồng nhất keo hóa, lọc và tạo thành hạt. Quá trình tạo hạt được thực hiện
trong môi trường nước.
Sự tạo hạt là cần thiết , bởi vì một phần nhỏ của sản phẩm thu được dưới dạng bụi. Các
hạt nhỏ được tạo nên bởi những con dao gạt xếp ngang khuôn kéo được nhúng chìm vào
trong dòng nước chảy với lưu lượng và nhiệt độ được điều chỉnh. Nước đảm bảo làm mát
nhanh các hạt nhỏ và tránh được sự bám dính của chúng. Việc tách nước được thực hiện
nhờ quá trình ly tâm rồi sau đó là đi sấy khô. Các hạt nhỏ sau đó được lưu giữ trong các
silô trước khi đóng gói kết thúc.
2.2.6. Khu vực đóng bao và đóng thùng
Sản phẩm polypropylen được đóng gói và định lượng vào các bao bì lớp màng copolypropylen, sau đó được đưa tới kho chứa bằng xe nâng.

2.3. MÔ TẢ VỀ CÁC CÔNG NGHỆ ĐƯỢC SỬ DỤNG HIỆN NAY
2.3.1 Công nghệ pha lỏng
2.3.1.1 Mô tả quy trình công nghệ SPHERIPOL
Đặc điểm công nghệ:


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

 Đây là công nghệ được áp dụng để sản xuất các polyme đi từ propylen, kể cả các
polyme đồng nhất của PP, nhiều loại đồng trùng hợp (copolyme) vòng và trime
ngẫu nhiên, các polyme chịu va đập (tới 25% etylen liên kết), cũng như các đồng
trùng hợp có độ cứng và độ trong suốt cao.
 Ở công nghệ này, 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, polyme có độ phân bố cỡ hạt được khống chế tốt.
 Định mức tiêu hao nguyên vật liệu và năng lượng cho một tấn PP như sau:
 Propylen và comonome, tấn
 Xúc tác, kg
 Điện, kWh
 Hơi nước, kg
 Nước, nước làm mát, tấn

1,002 - 1,005
0,016 - 0,025
80
280
90

 Công nghệ Spheripol cho phép sản xuất nhiều loại sản phẩm với chất lượng cao và
chi phí vận hành thấp. Công nghệ này hiện chiếm khoảng 50% tổng công suất PP
toàn cầu. Trên thế giới có 78 nhà máy đang vận hành quy trình này, với tổng công
suất lắp đặt khoảng 12 triệu tấn/năm. Ngoài ra, 9 nhà máy mới theo quy trình
Spheriol đang được xây dựng. Công suất thiết kế của từng dây chuyền dao động
trong khoảng 40.000 - 450.000 tấn/năm.

Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Spheripol


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

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 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.
Ưu điểm của công nghệ của Basell:
- Basell mang nhãn hiệu lớn và là Nhà bản quyền PP tiêu điểm trong số các
Nhà bản quyền tiềm năng.
- Có nhiều kinh nghiệm nhất
- Basell là người dẫn dắt cho sự tăng trưởng PP trong quá khứ và trong
tương lai.
- Basell đã rất thành công trong phát triển xúc tác cũng như các loại sản

phẩm PP.
Phân xưởng xây dựng theo công nghệ Spheripol bao gồm những bộ phận
sau:
 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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

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

:

4,5 MPa

Nhiệt độ

:

80 0C

Thời gian phản ứng

:

1,5 giờ

Một phần propylen được trùng hợp trong khi phần còn lại ở dạng lỏng được
sử 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 (và/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 H 2, 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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

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 được 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 0C

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).
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..
 Khu vực 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.
 Khu vực thu hồi propylen


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

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.
 Khu vực 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.
Phụ gia (lỏng và rắn hoặc rắn ở dạng khối) được cân đong linh hoạt theo ý
muốn và đưa vào thiết bị đùn ép. Trong máy ép polymer và phụ gia được đồng
nhất, keo hoá, ép và tạo hạt trong môi trường nước.
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.

3.3.1.2. Mô tả 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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

HÌnh 2: Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ HYPOL – II
Công nghệ Hypol bao gồm những khu vực chính sau:
Khu vực chuẩn bị nguyên liệu
Propylen cấp độ polymer (99.6% khối lượng) được bơm từ bể chứa trung gian vào
khu vực chuẩn bị nguyên liệu. Trong khu vực này, propylene được làm khô qua lớp rây phân
tử để loại nước và được xử lý bằng xúc tác khử vết COS. Việc xử lý này là cần thiết do xúc
tác polylmer hóa rất nhạy cảm với một số tạp chất trong nguyên liệu.
Đồng xúc tác (TEAL nồng độ cao, khoảng 100%) và chất biến tính chứa trong bình
chứa của nhà cung cấp được nạp vào các thùng chứa và được đong định lượng vào bộ
phận hoạt hóa xúc tác.
Xúc tác Ti-Mg rắn HY-HS ( hiệu suất cao- độ chọn lọc cao) thế hệ 4 đựng trong các
thùng chứa từ kho hóa phẩm được dẫn đến khu vực chuẩn bị xúc tác và cân đong. Xúc tác
Ti-Mg sẽ được phân tán trong hỗn hợp dầu khoáng và mỡ nhờn( chất làm đặc ) và được
đong định lượng và o bộ phận hoạt hóa xúc tác.
Dầu khoáng được xả từ các thùng chứa vào thùng dầu nguyên liệu. Từ thùng này.
Dầu khoáng được dung để rửa và loại khí ở đường ống dẫn TEAL và được dùng cho bể có
vỏ bọc và máy khuấy. Dầu khoáng từ bể này được đưa đến bộ phận cân đong và chuẩn bị
xúc tác.
Mỡ nhờn từ các thùng chứa cũng được đưa vào bể nói trên và được cung cấp cho bộ
phận đo lường và chuẩn bị xúc tác.
Phụ gia khử hoạt tính xúc tác và khử khí khỏi dầu rửa được cho vào hai thùng
chứa nguyên liệu. Từ thùng chứa thứ nhất phụ gia được đưa đến tháp rửa propylen

thấp áp và thiết bị tiếp nhận dầu bão hoà (rich oil) và từ thùng chứa thứ hai phụ giaị được
đưa tới ống có bảo ôn dùng để xả bùn PP trong propylen từ lò phản ứng sang thiết bị tách
cao áp.
 Khu vực polymer 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 đư ợc pha trộn thêm với một lượng
nhỏ propylene lỏng để thực hiện quá trình polymer hóa sơ bộ trong lò phản ứng dạng
vòng.
Quá trình polymer hóa diễn ra trong pha lỏng ở 2 lò phản ứng dang vòng nối tiếp
nhau . Các thiết bị phản ứng có cùng thể tích và vận hành ở cùng điều kiện nhiệt độ như
sau:
Áp suất:

khoảng 4.5 MPa

Nhiệt độ:

800C

Thời gian lưu:

khoảng 1,5 giờ

Bơm trục vít được lắp đặt ở đáy lò phản ứ ng. Bơm tuần hoàn hỗn hợp phản ứng
tạo điều kiện phân bố nhiệt độ được đều khắp chiều dài của lò phản ứng.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Nhiệt của lò phản ứ ng đư ợc giải phóng bằng nư ớc khử khoáng tuần hoàn trong
vỏ bọc của lò.
Khí chứa hydro đư ợc đưa vào thiết bị thu hồi hydro (hàm lư ợng tới 99,5% thể tích)
và được nén trước khi dẫn vào đường cung cấp propylen tại đầu vào của lò phản ứng.
Propylen lỏng từ thùng chứa propylen và hydro được đưa vào cả hai lò phản ứng.
Một phần propylen sẽ bị hoá hơi ở đầu vào của lò để khống chế áp suất trong thùng ổn
đinh dòng (surge drum). Thùng có tác dụng làm đầy các lò phản ứng và tránh dao động
áp suất trong lò.
Hỗn hợp t ừkhu vực hoạt hóa xúc tác được bơm vào dòng propylen và chỉ được
dẫn vào lò 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 propylen tuần hoàn.
 Khử khí và thu hồi propylene
Thiết bị tách cao áp dùng để tách polymer ra khỏi propylen tuần hoàn.
Polymer từ thiết bị tách được đưa đến bộ phận lọc để loại khí, sau đó được xử lý
bằng hơi nước. Phụ gia ổn định hoá được bơm vào polymer trước khi xửlý bằng hơi
nước.
Khí thoát từ đỉnh của thiết bị lọc được đưa vào tháp rửa, tại đó dầu rửa loại bỏ
những hạt mịn khỏi khí tuần hoàn. Phụ gia đặc biệt sẽ được bổ sung vào dầu để loại bỏ
vết TEAL.
Khi bị bão hoà polymer, dầu rửa sẽ đư ợc thay th ế bằng dầu mới. Dầu cũ được
bơm ra ngoài để thu hồi.
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 propylen. Hơi đi ra từ đỉnh tháp đư ợc ngưng tụ và tuần hoàn lại tháp với
vai trò dòng hồi lưu. Propylen sau khi thu hồi được thu gom vào thùng chứa, thùng này
cũng là nơi nhận propylen tinh khiết. Propylen từ thùng chứa này được đưa vào các thiết
bị phản ứng polymer hoá. Phần đáy của tháp thu hồi propylen được đưa đến thiết bị lọc
polymer qua đường ống bảo ôn.

 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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Polymer từ bộ phận xử lý bằng hơi nước được sấy khô bởi Nitơ . Polymer khô được
dẫn đến các silô( silo) bằng hệ thống vận chuyển Nitơ kín.
Nitơ ướt từ khu vực sấy khô polymer sẽ được rửa và làm lạnh trong tháp sục, sau đó
được dẫn trở lại khu vực sấy khô bằng quạt gió và lò gia nhiệt sơ bộ.
Nước được đưa vào tháp sục để rửa Nitơ. Nước ngưng tụ và vết Poymer được xả từ
đáy của tháp sục đến bể thu gom nước thải.
Quá trình đùn ép, tạo hạt, đồng nhất hóa và tàng chứa.
Polymer từ silô được cân đong và đưa đến thiết bị pha trộn. Các phụ gia lỏng và rắn
cũng được đo lường và đưa vào thiết bị pha trộn một cách liên tục. PP và các phụ gia từ thiết
bị pha trộn được đưa vào máy đùn ép. Khi cần, các phụ gia nóng chảy cũng đư ợc đưa
vào máy đùn ép.
Trong máy đùn ép, polymer và các phụ gia được đồng nhất hoá, tạo gel và lọc.
Quá trình tạo hạt được thực hiện ở máy tạo hạt dưới nước.Các hạt được đưa đến
thiết bị phân tách nhờ nước tuầ hoàn (nước đã khử khoáng) và sau đó đưa tới thiết bị

làm
khô.
Các hạt khô theo trọng lực đi tới thiết bị phân loại. Các hạt polymer đạt tiêu chuẩn
được đưa tới trống nguyên liệu, tiếp theo tới quá trình đồng nhất hoá và silô bằng dòng
không khí. Các hạt không đạt tiêu chuẩn được tập trung trong container.
Nước tách ra từ polymer được tập trung trong phuy chứa và tuần hoàn qua thiết bị
làm lạnh trở lại thiết bị tạo hạt.
Quá trình đồng nhất hoá polymer và chứa trong silô nhằm để tạo ra các mẻ polymer
đồng th ể . Các quá trình này có vai trò là quá trình đệm giữa giai đoạn sản xuất và đóng
gói. Dung tích bể chứa có thể lưu trữ sản phẩm trong vòng tối đa 5 ngày.
Sản phẩm PP thương mại được đóng gói tự động vào túi PE 25kg. Các túi PE được
chuyển đến nhà kho bằng xe nâng.

2.3.2 Công nghệ pha khí
2.3.2.1 Mô tả qui trình công nghệ NOVOLEN
ABB Lumus có công nghệ pha khí khác, công nghệ Novolen. Công nghệ này
đang đạt thành quả ở Arập Xêút và Nam Phi. Lò phản ứng thẳng đứng và máy
khuấy cho phép thay đổi chủng loại sản phẩm nhanh hơn lò phản ứng tầng sôi. Khi
ABB và Equistar mua công nghệ của Tagor, công nghệ này đựợc hỗ trợ thêm bởi
công nghệ của Equistar. Nhìn chung, các phân xưởng của BASF/Tagor trước kia
nhỏ hơn các phân xưởng của UNIPOL do máy khuấy cơ học chiếm chỗ nhiều hơn


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

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. Điều kiện phản ứng (nhiệt

độ, áp suất và hàm lượng chất tham gia phản ứng) được đặt sẵn theo yêu cầu. Phản
ứng mang tính chất toả nhiệt và lò phản ứng được làm lạnh bởi thiết bị trao đổi
nhiệt mà ở đó khí phản ứng hoá lỏng được trộn với nguyên liệu nạp mới và được
bơm vào lò phản ứng. 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.
Mônmer không tham gia phản ứng được tách khỏi bột và được nénm sau đó hoặc
được hồi lưu hoặc được dẫn tới đầu thiết bị sản xuất olefin. Polymer được dẫn
bằng Nitơ tới bình tách propylen, sau đó được chuyển tới Silô và tạo hạt với sự bổ
sung phụ gia.
Đặc điểm công nghệ:
 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%, kể cả
metalloxen PP.
 Ở quy trình này, 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. Nhiều sản phẩm (kể cả
các sản phẩm trùng hợp chịu va đập cao) có thể được sản xuất bằng cách chỉ
sử dụng hai thiết bị phản ứng lắp nối tiếp. Thiết bị phản ứng thứ hai hoặc
được sử dụng để đưa cao su vào lớp polyme đồng nhất đã được tạo ra từ


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

thiết bị phản ứng thứ nhất, hoặc để tăng công suất sản xuất polyme đồng
nhất hoặc đồng trùng hợp ngẫu nhiên.
 Hiện quy trình này đã được áp dụng thương mại hoặc đang được triển khai

tại 45 dây chuyền sản xuất trên thế giới, với công suất từ 60.000 đến
400.000 tấn/năm. Tổng công suất các nhà máy áp dụng quy trình này là trên
4,7 triệu tấn/năm.

Ưu điểm của công nghệ Novolen:
 Thay đổi chủng loại nhanh hơn công nghệ của Dow
 Sản phẩm được sử dụng ở nhiều lĩnh vực
 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.
Nhược điểm của công nghệ này: lò phản ứng khuấy cơ học, không bảo đảm vận
hành an toàn khi các thiết bị cơ khí bị hỏng hóc.
•

Công nghệ UNIPOL gồm có các khu vực sau:

 Khu vực làm sạch nguyên liệu
Đồng xúc tác hàm lượng cao TEAL (xấp xỉ 100%) và chất biến tính Donor
được dẫn từ phuy chứa của nhà cung cấp tới các thùng chứa nguyên liệu và được
đong định lượng đến thiết bị phản ứng polymer hoá.
Atmer 163 – phụ gia khử hoạt hoá xúc tác cũng như các phụ gia lỏng hoặc
đun nóng chảy chứa trong các thùng công-ten-nơ (thùng, v.v…) của nhà cung cấp
được dẫn đến thùng chứa nguyên liệu và từ đó phun vào thiết bị đùn ép bằng các
bơm định lượng. Các chất phụ gia phải đun nóng chảy được gia nhiệt trước đến
nhiệt độ nóng chảy trước khi cung cấp tới thùng nguyên liệu, và tại các thùng này
cũng được xử lý nhiệt (gia nhiệt, bảo ôn) để đảm bảo phụ gia ở dạng lỏng.
Dung dịch lỏng propylen loại tinh khiết polymer (99.6% khối lượng) từ bể
chứa trung gian được bơm đến bộ phận làm sạch nguyên liệu. Trong quá trình này,
propylen được làm khô bằng các rây phân tử và xử lý xúc tác vết COS còn sót lại.

Nitơ từ trạm tách Nitơ/Ôxy được xử lý để tách vết ôxy, nước. Có hai cấp độ
áp suất cung cấp Nitơ cho Phân xưởng PP, một phần Nitơ được cung cấp đến các
thiết bị tiêu thụ Nitơ áp suất thấp, phần còn lại được nén tới xấp xỉ 100 barg và cấp
tới thùng điều áp để cung cấp cho lò phản ứng khi cần thiết.
 Khu vực polymer hoá và đuổi khí khỏi sản phẩm polymer
Xúc tác Ziegler-Natta thế hệ thứ tư PTK4 được dẫn từ các thùng chứa của
nhà cung cấp đến bộ phận chuẩn bị xúc tác, được cân đong và đưa đến thiết bị
phản ứng.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Propylen tinh khiết được đưa vào thiết bị phản ứng đặt thẳng đứng có trang
bị các thiết bị khuấy cơ khí. Đồng xúc tác, chất biến tính và khí chứa hydro nén
được dấn tới dòng vào của thiết bị phản ứng. Quá trình polymer hoá propylen diễn
ra liên tục trong thiết bị phản ứng dưới các điều kiện sau:
Áp suất:

xấp xỉ 2.2 đến 3.0 Mpa;

Nhiệt độ:

65 đến 90 0C;

Thời gian phản ứng:

xấp xỉ 1.0 đến 1.2 giờ.

Nhiệt của phản ứng polymer hoá được giải phóng bởi việc bơm hồi lưu các
monomer. Monomer được hồi lưu từ đỉnh thiết bị phản ứng, qua các cyclon và thiết
bị lọc, một phần ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ bằng nước và được thu lại tại thiết
bị phân tách. Một phần nhỏ của khí hồi lưu từ đỉnh thiết bị phản ứng được thải qua
cyclon đến hệ thống đuốc đốt của Nhà máy lọc dầu để đuổi các khí trơ.
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 và phần monomer tách ra được lấy ra tuần hoàn từ đỉnh lò phản
ứng đến thùng xả qua van xả. Sự tách monomer khỏi sản phẩm polymer được thực
hiện trong thùng xả. Các monomer tách ra được đưa tới thiết bị thu hồi monomer
qua các cyclon và thiết bị lọc.
Bột polymer từ thùng xả được dẫn tới thùng làm sạch bằng hai đầu quay.
Trong thùng làm sạch, các monomer còn sót lại (chủ yếu là propylen) được lấy ra
bởi dòng Nitơ. Làm sạch bột sản phẩm để tránh hydrocarbon tích tụ trong hệ thống
vận chuyển bột sản phẩm. Khí thải của thùng làm sạch được đưa tới một màng tách
mà ở đó monomer được tách khỏi Nitơ. Nitơ được hồi lưu lại thùng xả còn
monomer tách ra được đưa tới thiết bị thu hồi monomer.
Bột polymer từ thùng làm sạch được vận chuyển bằng Nitơ tới các tháp
chứa (Silô).
Bột polymer được thu gom trong hai silô. Một silô được sử dụng như một
tháp đệm trong trường hợp thiết bị đùn ép ngừng hoạt động, và tháp còn lại dùng
trong trường hợp khi thay đổi chủng loại polymer.
Bột polymer từ các silô được đưa đi ép.
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.
 Khu vực 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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Các chất phụ gia rắn được cấp từ một phễu cấp tới hai thiết bị trộn song
song, từ đó được cấp tới thùng nguyên liệu ép. Hệ thống trộn song song được sử
dụng để thay đổi nhanh chất phụ gia trong trường hợp thay đổi chủng loại sản
phẩm polymer.
Các chất phụ gia lỏng và phụ gia đun nóng chảy, atmer và peroxide được
bơm định lượng trực tiếp vào thiết bị ép.
Bột polymer và các chất phụ gia được làm nóng chảy, đồng thể hoá, tạo gel
và được lọc trong thiết bị ép.
Một lượng nhỏ nước khử khoáng được bơm vào thiết bị ép để khử hoạt tính
xúc tác.
Các chất phù du còn lại (nước, sản phẩm phụ có trọng lượng phân tử thấp,
Nitơ, propylen) được tách khỏi polymer nóng chảy trong thiết bị ép nhờ chân
không.
Tạo hạt được thực hiện trong môi trường nước.
Các hạt polymer được nước khử khoáng tuần hoàn dẫn tới thiết bị phân tách
nước, sau đó đi đến thiết bị xấy khô bằng khí.
Nước tách ra được gom lại trong một thùng chứa, sau đó được bơm tới thiết thi tạo
hạt qua các thiết bị làm lạnh.
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.
 Khu vực khử mùi, thiết bị chân không, thùng trộn và thùng chứa.
Các hạt polymer từ thiết bị làm khô, được tách khỏi khí vận chuyển bằng các

cyclon, sau đó được cấp đến thiết bị khủ mùi bằng các đầu cấp trục vít. Nitơ được
cung cấp giữa các đầu cấp vì lý do an toàn.
Các chất phù du và có mùi được đuổi khỏi các hạt polymer trong thiết bị khủ
mùi nhờ Nitơ và hơi nước. Vỏ bọc hơi nước của thiết bị khử mùi có tác dụng tránh
ngưng tụ hơi. Hơi được cung cấp tới thiết bị chân không từ đỉnh của thiết bị khử
mùi.
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.
Thiết bị chân không dùng để khử mùi và khử khí tại các thiết bị ép. Hơi từ
thiết bị khử mùi, và phần lớn hơi từ thiết bị đùn ép được hoá lỏng bằng cách nén và
làm lạnh, phần hơi còn lại từ thiết bị ép được tách trong thiết bị phân tách và được
dẫn tới đuốc đốt.
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.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Silô hạt polymer được sử dụng như phần đệm giữa bộ phận sản xuất và bộ
phận đóng gói. Công suất bể cho phép chứa tối đa 5 ngày sản phẩm.
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 tháp tách êtan được đưa đến thiết bị tách propan / propylen.
Propylen và phần khí nhẹ đỉnh tháp qua thiết bị nhận được nén và làm lạnh
sau đó khí ngưng được gom trong thùng hồi lưu phân tách. Một phần khí ngưng
được đưa trở lại thiết bị phân tách và phần còn lại (propylen thu hồi) được đưa đến
bộ phận làm sạch nguyên liệu.
Sản phẩm đáy thiết bị tách được đem đi đốt.

2.3.2.2 Mô tả chu trình công nghệ "UNIPOL"
Công nghệ Unipol của Dot đã đạt thành tựu suốt 10 năm qua trong việc cung
cấp bản quyền công nghệ mới sản xuất PP. Công nghệ Unipol hoàn toàn sử dụng pha
khí tầng sôi. Shell (SHAC) là Hãng đầu tiên phát minh và sản xuất loại xúc tác hoạt tính
cao, nhưng hiện nay Dot đã chiếm giữ bản quyền này. Dot đã tập trung phát triển loại
xúc tác Metallocen để sản xuất PP. Unipol được biết đến bởi hàng loạt các sản phẩm
nhựa với các tính chất khác nhau về điểm chảy mềm và độ rắn. Tuy nhiên, công nghệ này
không thật sự thích hợp đối với những nhà sản xuất PP khi muốn thay đổi nhanh và linh
hoạt các loại sản phẩm trong dây chuyền sản xuất của mình.
• Đặc điểm về công nghệ
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%
Thiết bị phản ứng pha khí tầng sôi
Quá trình polymer hóa xảy ra ở các điều kiện:
- Áp suất : 3,5 MPa

- Nhiệt độ : 60 – 70oC
- Thời gian lưu : 1,25 giờ
Phản ứng tỏa nhiệt, nhiệt của phản ứng được lấy ra nhờ dòng khí tuần hoàn.
• Sơ đồ công nghệ :
sơ đồ khối


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Hình 5: Sơ đồ sản xuất PP theo công nghệ Unipol

 Khu vực làm sạch nguyên liệu
Nguyên liệu của quá trình trùng hợp là propylene lỏng( 99,6% khối lượng) từ bể chứa
trung gian được bơm tới bộ phận làm sạch nguyên liệu. Tại đây, propylene được làm khô
qua thiết bị rây phân tử để tách bỏ H2O và xử lý xúc tác để loại bỏ vết COS. Công đoạn này
cần phải có vì tất cả các xúc tác của quá trình polymer hóa rất nhạy với các tạp chất sẵn có
trong nguyên liệu.
Hỗn hợp khí chứa H2 từ nhà máy Lọc Dầu được đưa tới thiết bị PSA để làm sạch đạt
đến độ tinh khiết của hàm lượng H2 là 99,9% mol., sau đó được nén và đưa tới khu vực
phản ứng.


Công nghệ sản xuất Polypropylen

Nhóm 3_LHDk52

Khí N2 từ trạm tách N2/O2 được xử lý để loại bỏ hàm lượng nhỏ ( phần triệu) các táp
chất O2 , H2O và các phần tử phân cực khác , sau đó được nén và cung cấp tới thiết bị phản

ứng khí N2 ở áp suất thấp được sử dụng cho các quá trình khác.
Xúc tác Ziegler/Natta thế hệ 3 và 4 trên nền Titan ( nhóm xúc tác SHAC 200 và 300)
ở dạng bùn lẫn trong dầu khoáng, đồng xúc tác –TEAL đậm đặc ( nồng độ xấp xỉ 100%) và
Donor- chất biến tính từ các thùng chứa tương ứng trong kho chứa hóa chất được nạp tới
các thùng chứa trung gian ở phân xưởng để từ đó được điều khiển chính xác lưu lượng cần
thiết tới vùng phản ứng.
 Khu vực 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.
Prolylen, H2 , xúc tác, đồng xúc tác và chất biến tính được đưa vào thiết bị phản ứng ,
tại đây quá trình polymer hóa sẽ xảy ra dưới các điều kiện sau:
 Áp suất

: ≈ 3,5 Mpa

 Nhiệt độ

: 60 ÷ 70 oC

 Thời gian phản ứng

: ≈ 1,25 giờ

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.
Phản ứng polymer hóa có thể được ngắt nếu cần thiết bằng việc phun vào lò phản ứng

dòng “khí triệt tiêu “CO (kill gas).
Bột Polymer được tháo ra khỏi thiết bị phản ứng qua hệ thống tháo sản phẩm nhờ
cao độ của lớp tầng sôi. Sản phẩm sẽ được xử lý tách monomer lẫn trong dòng sản phẩm
khi cho qua lien tiếp các khoang tách có áp suất khác nhau và sau đó được tiếp tục đưa tới
hệ thống tinh chế sản phẩm.
 Khu vực 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 thổi đi ra từ đỉnh của thiết bị tách được đưa tới hệ thống thu hồi khí qua
thiết bị lọc. Trong hệ thống này , khí được nén và làm lạnh để ngưng tụ các
monomer . Dòng khí nhẹ không lẫn Hydrocacbon ngưng tụ được thải ra đuốc đốt.
Hydrocacbon ngưng tụ được đưa tới tháp tách đơn giản để tách sơ bộ. Dòng đỉnh