Qui trình sản xuất một mẻ gồm các bước sau:
2.5.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu
Để chuẩn bị cho quá trình sản xuất, các nguyên liệu đã được chuẩn bị kỹ ở bộ phận chuẩn bị nguyên liệu.
2.5.3.2. Giai đoạn phun chất chống bám dính RCS
bám dính vào thành thiết bị phản ứng của hỗn hợp phản ứng và do đó khắc phục được sự gel hóa tạo ra các khối lớn nhựa làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.
Để tăng hiệu quả tráng phủ lên bề mặt thành thiết bị phản ứng thì trước khi tráng phủ, ta tiến hành gia nhiệt thành thiết bị phản ứng (3) bằng nước nóng bên trong vỏ áo. Dung dịch RCS được phun vào dưới dạng sương mù sẽ bám đều lên trên thành thiết bị sau khi làm khơ tạo thành một lớp màng mỏng có khả năng chống bám dính. Sau khi tráng phủ, tiến hành rửa sạch thiết bị phản ứng bằng nước tinh khiết. Nước thải ra được xả qua hệ thống xử lý nước thải. Thời gian của giai đoạn tráng phủ là 10 phút.
2.5.3.3. Giai đoạn nạp liệu
Quá trình nạp liệu được điều khiển bằng hệ thống máy tính. Tất cả nguyên liệu được nạp một lượng chính xác thơng qua các thiết bị đo lường dưới sự kiểm sốt của hệ thống máy tính.
− Đầu tiên tiến hành nạp nước từ thùng chứa (2) vào thiết bị phản ứng (3) thông qua một thiết bị đo lưu lượng. Cần lưu ý là còn 5% lượng nước phản ứng được nạp sau khi nạp xong các chất khác để rửa đường ống cũng như các đầu nạp liệu.
− Nạp AD-5: quá trình nạp AD-5 được tiến hành đồng thời với q trình nạp nước. Mục đích của AD-5 cho vào là để tăng cường khả năng ổn định nhiệt của mạch PVC. Tác dụng ổn định nhiệt của AD-5 chủ yếu là ở trong quá trình xử lý sản phẩm sau này, cịn trong q trình phản ứng nhiệt độ chỉ có 57,5 – 58oC thì khơng ảnh hưởng gì đáng kể đến mạch PVC.
− Đồng thời với quá trình nạp nước và AD-5 ta tiến hành khởi động cánh khuấy để khuấy đều các chất đưa vào. Thời điểm khởi động cánh khuấy bắt đầu khi dung dịch phản ứng ngập hết cánh khuấy.
− Nạp chất ổn định huyền phù: quá trình nạp chất ổn định huyền phù cũng được tiến hành đồng thời với q trình nạp nước ngay sau khi nạp AD-5. Mục đích của nạp chất ổn định huyền phù là để tạo hệ huyền phù ổn định cho quá trình phản ứng, kết quả sẽ tạo ra sản phẩm PVC có kích thước đồng đều.
− Nạp VCM: sau khi nạp nước ta tiến hành nạp VCM bằng cách bơm VCM từ thùng chứa (1).
− Nạp chất khơi mào: sau khi nạp hết các nguyên liệu vào thiết bị phản ứng, ta tiến hành nạp chất khơi mào và bắt đầu giai đoạn polymer hóa.
Tổng thời gian nạp liệu là 30 phút.
2.5.3.4. Giai đoạn polymer hóa
Đồng thời với quá trình nạp chất khơi mào ta tiến hành gia nhiệt hỗn hợp phản ứng. Hỗn hợp phản ứng được gia nhiệt đến gần nhiệt độ đặc trưng của phản ứng 57,5 – 58oC. Quá trình gia nhiệt được thực hiện bằng dịng nước nóng trong vỏ áo
của thiết bị phản ứng, thời gian gia nhiệt là 40 phút.
Phản ứng polymer hóa là phản ứng tỏa nhiệt, trước khi đạt đến nhiệt độ tối ưu của phản ứng thì cũng đã có một số phân tử chất khơi mào đã được kích hoạt và do đó đã có phản ứng xảy ra. Chính vì vậy, ta chỉ gia nhiệt đến nhiệt độ 53oC thì ngừng gia nhiệt, nhiệt độ sẽ tự tăng lên do nhiệt của phản ứng tỏa ra. Và khi nhiệt độ lên đến khoảng 56oC thì cho nước vào làm mát để duy trì nhiệt độ của phản ứng. Nhiệt của phản ứng được lấy ra bằng hai cách: một phần sẽ lấy ra ở thiết bị ngưng tụ trên đỉnh của thiết bị phản ứng và một phần được lấy ra bằng nước làm lạnh ở vỏ áo. Trong q trình phản ứng, VCM và các khí trơ phát sinh trong quá trình phản ứng sẽ bốc lên trên đỉnh của thiết bị phản ứng. VCM sẽ được ngưng tụ hồi lưu trở lại thiết bị phản ứng, cịn các khí trơ sẽ được xả ra định kỳ trong bộ phận xử lý khí.
Trong suốt giai đoạn polymer hóa thì thể tích của hỗn hợp phản ứng sẽ giảm do khối lượng riêng của nhựa PVC lớn hơn khối lượng riêng của VCM lỏng. Vì vậy, để khơng ảnh hưởng đến quá trình khuấy trộn khối phản ứng ta tiến hành cấp bù lượng nước vào bằng sự giảm thể tích đó. Chính lượng nước này cũng lấy đi một phần nhiệt do phản ứng sinh ra nhưng không đáng kể.
Điểm kết thúc của phản ứng được xác định bằng bắt đầu sự giảm áp suất trong thiết bị phản ứng. Giai đoạn giảm áp kéo dài khoảng 80 phút đến áp suất xác định trước khi tiến hành nạp AD-3 vào để kết thúc phản ứng. Hiệu suất của phản ứng đạt 90%. Thời gian phản ứng kéo dài khoảng 360 phút.
2.5.3.5. Giai đoạn tháo liệu
Sau khi kết thúc phản ứng, hỗn hợp huyền phù nhựa PVC và VCM còn lại được đưa sang bồn thu hồi (5). Ở giai đoạn đầu, do áp suất bên trong thiết bị phản ứng khi kết thúc phản ứng còn cao (khoảng 6 kg/cm2) nên ta chuyển trực tiếp hỗn hợp qua bồn thu hồi nhờ sự chênh lệch áp suất. Sau khi giảm áp xuống cịn 3 kg/cm2, thì ta chuyển hỗn hợp huyền phù qua bồn chứa trung gian (4) rồi dùng bơm, bơm sang bồn thu hồi. Sau khi chuyển hết hỗn hợp phản ứng sang bồn thu hồi, ta tiến hành rửa thiết bị phản ứng để chuẩn bị cho mẻ phản ứng tiếp theo. Thời gian cho quá trình giảm áp và tháo liệu là 40 phút.
2.5.3.6. Giai đoạn tách VCM
Tại bồn thu hồi (5) huyền phù được khuấy trộn, hút chân khơng đồng thời với q trình sục hơi nước nhằm mục đích lơi kéo lượng VCM còn lại trong bột PVC. VCM chủ yếu bị lơi cuốn bởi hơi nước, cịn việc khuấy trộn chỉ hỗ trợ thêm VCM thoát ra dễ dàng hơn đồng thời hạn chế hiện tượng phát sinh nhiệt cục bộ gây ảnh hưởng đến chất lượng nhựa PVC và tạo hệ huyền phù đồng nhất.
Hỗn hợp huyền phù sau khi được tách sơ bộ VCM tại bồn thu hồi (5) sẽ được bơm chuyển qua bồn chứa (6). Cịn khí VCM thốt ra được đưa sang bộ phận xử lý. Mục đích của bồn chứa (6) là để duy trì cho dây chuyền hoạt động liên tục.
Từ bồn chứa (6), huyền phù được bơm qua thiết bị trao đổi nhiệt (7) rồi đến tháp tách VCM (8) để tách VCM nằm trong cấu trúc của PVC. Cột này được cấu tạo gồm các mâm chia cột thành nhiều ngăn, giữa các ngăn có chứa hoa nhựa nhằm tạo đường zích zắc trong các đĩa. Hỗn hợp phản ứng được cho từ trên xuống, còn hơi nước đi từ dưới lên. Hơi nước sẽ lơi cuốn lượng VCM cịn sót lại trong bột PVC. Khí VCM sẽ được thu ở đỉnh và chuyển sang bộ phận xử lý khí, cịn hỗn hợp bột PVC được thu ở đáy cột tách. Sau khi ra khỏi cột tách VCM, hỗn hợp PVC hầu như khơng cịn lẫn VCM sẽ được bơm sang bồn chứa (9) nhằm tận dụng triệt để lượng nhiệt sử dụng, người ta cho sản phẩm đáy của cột tách trao đổi nhiệt với dịng ngun liệu vào thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt (7).
2.5.3.7. Giai đoạn ly tâm tách nước cơ học
Tại bồn chứa (9), hỗn hợp huyền phù vẫn được khuấy trộn đều. Sau đó, được bơm sang thiết bị ly tâm (10), để tiến hành tách nước cơ học. Sau khi tách nước ở thiết bị ly tâm, bột PVC ẩm có độ ẩm 28%. Nước từ thiết bị ly tâm sẽ đưa vào bể chứa và xử lý.
2.5.3.8. Cơng đoạn sấy, sàng và đóng bao
PVC ẩm ra khỏi thiết bị ly tâm được vít tải (11) đưa vào cửa tiếp liệu của thiết bị sấy tầng sôi (12) để tách ẩm trong PVC. Thiết bị sấy được thổi bằng khơng khí nóng từ dưới lên nhờ hệ thống túi lọc khí, quạt, caloriphe và hơi nước qua các tấm chắn. Khơng khí được gia nhiệt đến 85 ÷ 90oC. Trong thành phần hạt PVC đã có chất ổn định nhiệt nên ở nhiệt độ này tính chất của PVC khơng bị thay đổi. Hạt PVC khơ đi qua bị cuốn theo dịng khí và lắng trong xyclon (13). PVC được tháo ra ở đáy xyclon bằng vít tháo liệu, nhờ vít tải đưa tới sàng rung (14) để tách và phân loại kích thước hạt. PVC độ ẩm 0,2%, có kích thước đạt u cầu đưa vào cửa tiếp liệu của máy thổi (18) để chuẩn sản phẩm về silơ chứa (21). Bột PVC có kích thước q cỡ (trên sàng) được chuyển xuống bulke chứa (17) sau đó tiến hành đóng bao, đưa vào kho bảo quản.
Chuẩn bị nguyên liệu Trùng hợp Xử lý tách monomer Sấy Sàng Ly tâm Đóng gói Phần 3: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ Chương 1: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1.1. Tính tốn cân bằng vật chất:
Mục đích của việc tính cân bằng vật chất nhằm giúp ta biết được mỗi mẻ sản xuất cần bao nhiêu nguyên liệu. Từ đó lập bảng chuẩn bị nguyên liệu cho một mẻ, một ngày và một năm sản xuất. Đồng thời lập đơn đặt hàng để đáp ứng yêu cầu sản xuất liên tục nhưng không được ứ đọng và đặc biệt là trong kho không được thiếu nguyên liệu. Ngồi ra, việc tính cân bằng vật chất sẽ góp phần tính tốn giá thành của sản phẩm tạo ra, từ đó so sánh với nguyên liệu đem sử dụng để đánh giá tính kinh tế và khả năng cạnh tranh của sản phẩm. Hơn nữa việc tính cân bằng vật chất cịn là cơ sở cho việc tính được thiết bị có kích thước, trọng lượng là bao nhiêu để bố trí và xây dựng nhà máy đạt được độ chính xác, an tồn trong q trình làm việc.