CƠ SỞ HÓA HỌC POLYMER
Như chúng ta đã biết VC có ứng dụng rất quan trọng trong sinh hoạt và trong công
nghiệp hóa chất. VC là nhiên liệu để điều chế PVC một vật liệu có ứng dụng rất cao
trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt.
ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT – KHOA DẦU KHÍ – BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CƠ SỞ HÓA HỌC POLYMER
SẢN XUẤT VÀ CHẾ BIẾN PVC
PHÂN ĐOẠN TÁI CHẾ VC
………………………………………………………………
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PHẠM QUANG NÚI
THỰC HIỆN SINH VIÊN : NGUYỄN VĂN HIỆP
Lớp K51 Lọc Hóa Dầu – Vũng Tàu
Vũng Tàu Ngày 22 tháng 10 năm 2009
Phần I
1) Vai trò của VC trong đời sống sinh hoạt và công nghiệp hóa chất
2) Tác hại của VC đối với môi trường và sức khỏe con người
3) Mục đích của quá trình tái chế VC
Phần II
Nội dung cơ bản của quá trình tái chế VC
-----------------------------------------------------
Phần I:
1) Vai trò của VC trong đời sống sinh hoạt và công nghiệp hóa chất
Như chúng ta đã biết VC có ứng dụng rất quan trọng trong sinh hoạt và trong công
nghiệp hóa chất. VC là nhiên liệu để điều chế PVC một vật liệu có ứng dụng rất cao
trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt.
PVC đã được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1920. Càng ngày việc ứng dụng PVC
cho các ngành công nghiệp càng phát triển rộng như:
- Làm vỏ bọc dây điện
- Các thiết bị y tế ( Túi đựng máu, găng tay,huyết thanh ống,ống thông coroner… )
- Trong Xây Dựng ( sơn tường, sàn nhà,mái nhà,của sổ,đường ống,chống thấm…)
- Trong sinh hoạt ( túi đựng, đồ chơi, giầy dép,may mặc…)
2) Tác hại của VC tới môi trường và sức khỏe con người
Từ lâu vinyl clorua (VC) đã được biết đến là một chất gây ung thư. Sản lượng VC
trên thế giới đã tăng gần gấp đôi trong vòng 20 năm qua, hiện nay đạt 27 triệu
tấn/năm. Nhưng những kết quả nghiên cứu mới đây đang làm tăng thêm mối lo ngại
về sự nguy hiểm của VC đối với sức khỏe và môi trường.
VC được thương mại hóa lần đầu tiên vào thập niên 1920. Nhưng mãi đến thập
niên 1930, khi người ta phát minh ra công nghệ polyme hóa VC thành PVC thì VC mới
được sản xuất và sử dụng ở quy mô lớn.
Đầu thập niên 1970, những kết quả nghiên cứu trên động vật và báo cáo lâm sàng
ở các bệnh viện đã khẳng định VC là một chất gây ung thư. Vì vậy các quy trình sản
xuất cũng như các quy định về an toàn lao động trong ngành sản xuất VC/PVC đã phải
thay đổi rất nhiều. Hàm lượng VC trong nhựa PVC và các sản phẩm PVC cũng được
giới hạn rất chặt chẽ. Nhờ những biện pháp này nên tỷ lệ mắc bệnh sacom mạch máu
gan ở các công nhân làm việc với VC đã giảm xuống đến 0. Người ta tưởng rằng vấn đề
về VC đã được giải quyết. Tuy nhiên, những phát hiện về bệnh học, môi trường và hóa sinh đã cho
thấy những khía cạnh mới về thứ hóa chất này.
Ô nhiễm môi trường: các khảo sát về môi trường ở nhiều nước cho thấy đất,
nước ngầm, giếng nước ở gần các bãi chôn lấp phế thải công nghiệp có hàm lượng
VC cao. Có những mẫu nước ngầm chứa đến 12 mg VC/l, một số mẫu đất chứa đến
230 mg VC/m3. Do hoạt động của vi khuẩn ở điều kiện yếm khí VC có thể được hình
thành từ quá trình khử halogen của các chất cloeten được clo hóa ở mức cao
3) Mục đích của quá trình tái chế VC
VC là hợp chất rất khó phân hủy và gây ô nhiễm môi trường rất lớn. Ngoài ra
nó còn là một số nguyên nhân gây một số bệnh ung thư. trong quá trình sản
xuất PVC ta không thể thải VC ra môi trường được vì tác hại của nó. Để đảm
bảo cho môi trường và sức khỏe con người ta phải có biện pháp thu gom và tái
chế VC vì:
- Bảo vệ môi trường
- Bảo vệ sức khỏe của con người
- Tái chế tiếp tục làm nhiên liệu sản xuất
Phần II:
Nội dung cơ bản của quá trình tái chế VC
Tuần hoàn VC
Chức năng:
*Tập hợp khí VC từ trong quá trình:
- VC ko chuyển hóa hết thành PVC
- Sản phẩm PVC chứa lượng rất nhỏ VC
*Nén và hóa lỏng VC đêt tái sử dụng
Tuần hoàn VC về thiết bị phản ứng
*Giải phóng lượng tối thiểu VC từ quá trình ra
- Môi trường
- Nước thải.
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TÁI CHẾ VC
Hóa Lỏng
VGA
VC tái sinh
VC
E806
V405
E403 E404
Mônôme Máy nén HP Máy nén LP
c hân không VC VC
K301 K401 A- C K402 A-B
Bình phản Lọi bỏ bùn Loại bỏ
Thổi Khí
ứ ng nướ c thải
nhão
V501
R301 n V502 C501 V803 C801
Ống s ả VC
VC từ ông xả gôm cac VC từ thap san xuât PVC thừa ra và cac tap chât như nhũ tương, bùn
́ ̀ ́ ́ ̉ ́ ̣́ ́
nhão và cac xuc tac và nước thai cân tach. VC nay từ ông đên van 2 cửa:
́ ́́ ̉ ̀́ ̀ ́ ́
Cửa 1: Đên thap tai sinh monome chân không K301. Ơ đây cac phân tử VC được tach và
́ ́́ ́ ́
đây sang may nen HPVC. Khí VC thừa ở thiêt bị phan ứng R301n cung đi lên K301 và
̉ ́ ́ ́ ̉ ̃
thực hiên quá trinh loc và đây sang may nen.
̣ ̀ ̣ ̉ ́ ́
Cửa 2: Cac VC sach được đưa thăng đên may nen khí HPVC.
́ ̣ ̉ ́ ́ ́
Tai may nen, Khí từ V501 do R301n câp đây lên HPVC để nen khi. Có 2 cửa ra:
̣ ́ ́ ́ ̉ ́ ́
Cửa trên: VC sach đi ra thap hoa long VC
̣ ́ ́̉
Cửa dưới: nước thai và cac tapk được đưa đên binh loai nước thai V803 C801.
̉ ́ ́ ̀ ̣ ̉
VC hoa long trong E403 chuyên về V405 và đi xuông binh loc nước thai. Con VC hoa long ở
́̉ ̉ ́ ̀ ̣ ̉ ̀ ́̉
E404 được chuyên sang bộ VGA E806. Rôi đưa đên thiêt bị loc nước thai. VC được loc
̉ ̀ ́ ́ ̣ ̉ ̣
nước thai rôi sẽ đi lên may nen PVC nhe( cac PVC chưa đủ tiêu chuân). Nguyên liêu từ thap
̉̀ ́ ́ ̣́ ̉ ̣ ́
loai bùn nhão cung được chuyên từ V502 C501 lên may nen nay
̣ ̃ ̉ ́ ́ ̀
Quá trình nén VC
• 2 hệ thống tách
- Các máy nén VC áp suất cao
- Các máy nén VC áp suất thấp
- Áp suất thấp/cao phụ thuộc áp suất, áp
suất thải của mẫu
• 2 máy nén cho mỗi công viêc/nhiệm vụ
-HP:
-LP:
* 1 cái dự phòng
-K401C
* Tổng cộng 5 máy nén
Các máy nén vòng lỏng 2 giai đoạn
Siemen.
CÁC MÁY NÉN VC
Điều khiển sự quay
Máy nén VC cao áp vòng trên máy nén
P Khí dẫn tới máy
Máy nén VC thấp áp áp l ự c
hóa lỏng
Tới E 403
P- 14
V- 1
V408 Mực chất lỏng trong
VC từ các dòng quá trình L
V407
Đư a tới máy tách bình tách được sả
xuống V 803 nếu cao
khí VC E -10
V401
V402
L
Tới V 803
Máy nén
Tất cả huyền phù và Nhiệt độ của
có áp lự c
nước được giữ lại nước bịt bị
thoát là 6
T
E 405
và chuyển đến tháp barg khống chế
E408
tách
P- 6 P- 9
P- 5
Cat E pH
Cat E đư ợc
K401 A-C
Tới 803 bơm thêm để
K402 A-C
E-8
tránh axit ăn
P401 mòn
Dòng nước bịt sử dụng áp suất đẩy
Các máy nén HP
• Nhận khí từ:
- Bình Blowdown (V501)
- Hệ thống chân ko (K301)
- Khí xả từ thiết bị phản ứng ( xả theo
đường chân ko)
• Áp suất hút
-Đa dạng
- Có thể lên tới 3.5 bar (Sau HP)
* Vận hành
Yêu cầu và khởi động theo DSC khi:
- xả/suất
- Chân không đơn
- Xả khí tại TBPU
* Ngừng và kết thúc vận hành
Khi áp suất của V501 Máy nén LP
• Nhận khí từ:
- Bình tách liệu (V502)
- Tháp tách ngưng tụ (E503)
- Tháp tách nước thải (V803, E802)
*Áp suất hút
- Không đổi
- Hơn áp suất khí quyển một chút (Sau
LP)
* Vận hành
Luôn hoạt động bình thường
- Tách bùn: vận hành nối tiếp
- Tháp tách nước thải: vận hành nối tiếp
* Khởi động và ngừng theo phòng điều
khiển
DCS sẽ shutdown trong các điều kiện bất
thường.
Khởi động các máy nén
• Các bước chính và qtrinh kiểm tra của HP và LP
là giống nhau.
- Không thể khởi động trong vòng 3 phút kể từ
khi shutdown : để chống phá hỏng đông cơ.
- Đóng van xả: để vận hành tuần hoàn
- Kiểm tra mức nước trong bình tách (V408 hay
V407): không khơi động nếu không đạt tiêu
chuẩn
- Khởi động các máy nén hiệu lực một lần một:
thông thường dùng 2 máy
- Đợi 1 phút để nước bịt (seal water) đạt vận tốc
dòng 2m3/h: Tắt máy nếu vận tốc dòng không
đạt
- Đợi 2 phút để áp suất xả tăng: Tắt máy nếu áp
suất không tăng
- Mở van xả - hiện tại đang ở pha động
- Kiểm tra các điều kiện, thso, shutdown nếu
không được
HỆ THỐNG NƯỚC BỊT
Mực chất lỏng trong bình tách xẽ
MÁY NÉN CAO ÁP VC tăng theo quá trình ngưng tụ của
MÁY NÉN HẠ ÁP VC hơi nước trong khí VC
V408
L
V407
Mực chất trong bình tách được
không chế xẽ xả vào V803 nếu cao
To V803
Cat E được trộn thêm
khi máy nén chạy để
Sử dụng nếu cần
tăng độ pH
DMW
Cat E E
Cat Nước làm mát
F
Thêm vào hỗ trợ Cat E
Độ chảy vào
Quá trình hấp thụ CO2
FIC dòng nước
tích tụ trong
làm mát
VC tạo sự hồi sinh
Nhiệt độ
nướ c bịt xẽ
Khí + Nước
đượ c
Khí vào khống chế
TIC
E405 T
ở 45 độ C
E408
K401 A – C
K402A - B
VC Xẽ dùng để đưa
p
Định lượng nước tháp HCl vào nước bịt, cái
F
H
xẽ dừng máy nén mà gây ăn mòn
dượ c ngăn chặn bỏi
Dòng nước bịt được dùng làm áp lực đẩy mực pH thấp
Hệ thống seal water máy nén
Các điển chính khi vận hành:
* Chuẩn hóa lưu lượng seal water, nếu
- quá thấp, máy nén ko đạt được áp suất cần
thiết.
- quá cao, thể tích nén bị giảm
• Chuẩn hóa nhiệt độ seal water, nếu
- quá thấp, VC sẽ ngưng tụ trong nước và sau
đó bay hơi trong máy nén làm giảm thể tích
- quá cao, tạo mối nguy hiểm lớn hơn về ăn
mòn và sự tích lũy có hại
* Chuẩn hóa mực seal water trong bình tách
- quá thấp, lưu lượng seal water ko đủ
- quá cao, nước sang các bình hóa lỏng
- Khi khởi động nếu mực nước cao có thể dẫn
đến hỏng hóc
* Thêm cat E cho seal water, nếu:
- quá thấp, gây ăn mòn và hỏng máy nén
- quá cao, lãng phí vật liệu
Bơm chân không K301
* Chức năng bơm chân không đơn
- Tách VC từ các bình trước khi lưu trữ
- Giảm áp trong TBPU trước khi xả, chỉ
trong một vài mức độ.
- Xả từ máy nén HP
* Chức năng chân không trơ
- Tách các khí trơ từ các bình sau khi lưu
trữ: bảo đảm mức Oxy trong quá trình là
thấp.
- Xả đến áp suất khí quyển
HỆ THỐNG NƯỚC BỊ T
Mực chất lỏng trong bình tách xẽ tăng
MÁY NÉN CAO ÁP VC theo quá trình ngưng tụ của hơi nước
MÁY NÉN HẠ ÁP VC trong khí VC
V408
L
V407
Mực chất trong bình tách được không
chế xẽ xả vào V803 nế cao
u
To V803
Cat E được trộn thêm
khi máy nén chạy để
Sử dụng nế cần
u
tăng độ pH
DMW
Cat E E
Cat Nước làm mát
F
Thêm vào hỗ trợ Cat E
Độ chảy vào
Quá trình hấp thụ CO 2 tích
FIC dòng nước làm
tụ trong
mát
VC tạo sự hồi sinh
Khí + Nước
Khí vào TIC
E405 T
E408
K401A – C
K402A - B
VC Xẽdùng đểđưa
Định lượng nước tháp xẽ HCl vào nước bịt , cái
F pH
dừng máy nén mà gây ăn mòn dược
ngăn chặn bỏi mực pH
Dòng nước bịt được dùng làm áp lực đẩy thấp
HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM CHÂN KHÔNG
LÀM SẠCH BÌNH ( BÌNH PHẢN ỨNG )
Áp khí quyển
Nitrogen
K 301
Bơ m chân không xẽ hạ áp
suất trong thiết bị phản ứ ng
từ 1 atm đến 0,05 atm trong
vòng 30 phút
1. Xả áp đến máy nén VC cao áp
…
2. Chuyển tiếp xả vào máy nén VC
Như quá trình như ng chỉ xả tớ i
cao áp
áp khí quyển
3. Thổi N 2
4. Xả để đạt áp xuất khí quyển
HÓA LỎNG VC Khống chế áp xuất
Khí trơ và VC không
để duy trì điều kiện
ngừng chảy qua VGA
ngưng tụ
Máy phân tích khí oxy để báo
Tới C 802
hiệu khí cao áp đi vào hệ
thống P
V412
A
Máy nén áp cao E-4
I-2
L
Máy nén áp tháp
V412 dừng, VC
lỏng chảy đến
VGA
A = 298 m2
Chất ức chế được
Nước đã được làm
Q = 825 kw
trộn vào khí tại Được nhận biết nếu
lạnh
E403 E404
đầu vào của dòng chất lỏng trong V 412 xẽ
Nước làm lạnh A = 74 m2
E403 phải xả bằng tay tới
Q = 148 kw
V405 để đảm bảo VGA
Có 95% VC được được vận hành
ngưng tụ trong E 403
V405
80 m3
M
Nước bị ngưng tụ với VC
P404 lấy trong Tank bôt RVC
T404 -Nước nặng hơn VC
Hóa lỏng VC
Các điểm cần chú ý khi vận hành:
• chuẩn hóa áp suất vận hành, nếu:
- quá thấp, tải về nhiều ở E404, quá nhiều VC đến
phân xưởng VGA.
- Quá cao, giảm thể tích máy nén
* Cung cấp đủ lượng nước làm mát cho E403
- quá thấp, tải về nhiều ở E404, quá nhiều VC đến
phân xưởng VGA.
• Cung cấp đủ nước đã được làm nóng và nhiệt độ
thích hợp, nếu quá thấp:
*giảm chức năng của E404, quá nhiều VC đến xưởng
VGA.
• Giảm thiểu khí trơ đi vào hệ thống:
- Hàm lượng khí trơ cao làm giảm sự ngưng tụ VC,
quá nhiều đến VGA
- Máy phân tích oxy cho kết quả ở mức cao (bình
thường là 0,1%).
- Lưu lượng lớn sau E404 (F-43-17) với nhiệt độ
chính xác (T-43-46Mục đích:
• VC, Oxy, nước và phản ứng tạo sản phẩm VC Polyperoxide
(VCPP)
• VCPP là một chất rắn không ổn định :
*VCPP có thể phân hủy nổ
• VCPP tạo các gốc tự do, những cái tạo polime, dẫn đến tạo khối,
nguyên nhân tạo thời gian chết.
• Chất ức chế phá hủy các gốc tự do, ngăn chặn quá trình polyme
hóa.
• Các biện pháp khác nhằm chống tạo VCPP;
- thiết bị làm sạch thích hợp
- máy nén hút với áp suất ≥ áp suất khí quyển
- Thêm cat E cho máy nén seal water
- Chuẩn hóa nhiệt độ máy nén seal water
Sử dụng:
• Chất ức chế được bơm vào phía trong E403 để bao phủ
Tubesheet
• Chất ức chế chảy vào RVC đê ngăn ngừa sự polyme hóa ở đây.
• Lượng chất ức chế thêm vào phải được điều chỉnh để đạt mức
chuẩn trong RVC (20ppm).
• Quá nhiều chất ức chế (.50ppm) sẽ làm chậm các phản ứng.
• Quá ít chất ức cế ( THÁP TÁCH NƯỚC THẢI
Tới V402
Nước đã được làm sạch VC
từ
Nước làm lạnh
Lỏng đã ngưng tụ hoàn toàn
- V405 (RVC tank )
E802
- V408 (HP VC Comp )
- V407 (LP VC Comp )
- V303 (Vac Pump ) Lư u lượng cấp C801
- P401 (V401/V402) định mứ c 2m3/h
Đường kính 0.3m
- E806 (VGA)
Chia làm 2 đoạn ống
phức hợp
Nước lẫn tạp chất VC
Nước hồi lưu trong khi khởi động
V803
2.4 m3
Lọc tách cạn để tránh
đóng khối trong C 801
V803 thu gom nước S801
Hơi
- Làm đệm cho nhiên liệu ổn định
tới C801
P801
- Một vài VC bốc cháy
Xả
- Mực cao trong V 803 chuyển
xuống các phân xưởng cung cấp
wws Đến vùng lắng theo hệ
Nư ớc đã được làm
thống làm mát
sạch < 1ppm VC
P802
Tháp tách nước thải
* Những điểm cần chú ý khi vận hành
- Cung cấp lượng nước ổn định cho cột
- Cùng áp suất với máy nén - hút LP
- Sẽ chuyển sang chế độ Standby nếu mực (nước,
hóa chất) trong 803 thấp. DCS sẽ tự động khởi động
khi mực chất lỏng tăng.
* Lưu lượng hơi đến C801
- quá thấp – tách không triệt để, VC lẫn vào nước xả.
- quá cao – lãng phí năng lượng, có thể dẫn đến ngập
tháp
* Thiết bị lọc nước thải S801
- Tách vật chất >2mm từ C801
- Tránh tạo khối, đống dẫn tạo thời gian chết dài
- Nếu S801 bị tạo khối dẫn đến tắc, dừng cấp
nguyên liệu vào C801
Ống xả VC
Chức năng:
• Tẩy uế khỏi thiết bị chứa VC
- VD: các bơm VC, các thiết bị lọc VC
- Thiết bị được kết nối bằng tay đến ống xả
theo yêu cầu.
• Thu thập những thể tích nhỏ VC lỏng
- Cung cấp thể tích VC lỏng phù hợp để
flash off
- Độ dại 10m của ống NB 250mm
• Kết nối với K301:
-bơm chân không sử dụng để tẩy uế trước khi
lưu trữ
• Kết nối Nito:
-sử dụng cho việc làm sạch