Đồ án Cơ sở hóa học Polymer - Sản xuất và chế biến PVC

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 Vai trò của VC trong đời sống sinh hoạt và công nghiệp hóa chất Tác hại của VC đối với môi trường và sức khỏe con người Mục đích của quá trình tái chế VC Phần II Nội dung cơ bản của quá trình tái chế VC ----------------------------------------------------- Phần I: 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.
VC từ ống xả gồm các VC từ tháp sản xuất PVC thừa ra và các tạp chất như nhũ tương, bùn nhão và các xúc tác và nước thải cần tách. VC này từ ống đến van 2 cửa: Cửa 1: Đến tháp tái sinh monome chân không K301. Ở đây các phân tử VC được tách và đẩy sang máy nén HPVC. Khí VC thừa ở thiết bị phản ứng R301n cũng đi lên K301 và thực hiện quá trình lọc và đẩy sang máy nén. Cửa 2: Các VC sạch được đưa thẳng đến máy nén khí HPVC. Tại máy nén, Khí từ V501 do R301n cấp đẩy lên HPVC để nén khí. Có 2 cửa ra: Cửa trên: VC sạch đi ra tháp hóa lỏng VC Cửa dưới: nước thải và các tapk được đưa đến bình loại nước thải V803 C801. VC hóa lỏng trong E403 chuyển về V405 và đi xuống bình lọc nước thải. Còn VC hóa lỏng ở E404 được chuyển sang bộ VGA E806. Rồi đưa đến thiết bị lọc nước thải. VC được lọc nước thải rồi sẽ đi lên máy nén PVC nhẹ( các PVC chưa đủ tiêu chuẩn). Nguyên liệu từ tháp loại bùn nhão cũng được chuyển từ V502 C501 lên máy nén này 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 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<0.1 bar trong 5 phút 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 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


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-43-46<10oC) Lưu lượng khí trơ thường cao hơn sau khi khơi động. Chất ức chế Mục 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 (<10ppm) sẽ dẫn đến tạo khối trong E403 và V405. Chất ức chế được cung cấp dưới dạng lỏng Dung dịch 8% Bơm từ thùng chứa đến T404 bằng P405
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