Đồ Án Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa PVC bằng phương pháp trùng hợp huyền phù năng suất 5000 tấn/năm

PHẦN 1. LÝ THUYẾT CHUNG

I. Giới thiệu chung

I.1. Lịch sử phát triển

Trong công nghiệp chất dẻo, Polyvinyl clorua (PVC) là một trong ba

chất dẻo chủ lực gồm Polyolefin (PO), PVC và Polystyren (PS). Nó đứng hàng

thứ hai sau Polyolefin với tổng công suất toàn thế giới năm 1997 là trên 25 triệu

tấn, tiêu thụ khoảng 22 triệu tấn.

Vinyl clorua được tìm ra lần đầu tiên bởi Regnault năm 1835, polyme

Polyvinyl clorua (PVC) được quan sát thấy lần đầu tiên năm 1938. Năm 1912,

Baumann trình bày phản ứng trùng hợp monome vinilic gồm vinyl clorua sử

dụng ánh sáng mặt trời để tạo ra sản phẩm PVC ở dạng bột trắng. Từ đó, công

nghệ trùng hợp PVC đã có những bước phát triển mạnh mẽ chủ yếu ở Mỹ và

Đức. Sản phẩm thương mại của PVC ra đời lần đầu tiên ở Đức vào đầu những

năm 30 sử dụng quá trình trùng hợp nhũ tương. Năm 1932, bước đột phá đầu

tiên để giải quyết vấn đề quá trình và sự ổn định nhiệt diễn ra khi Semon phát

minh ra chất hoá dẻo cho PVC, quá trình sử dụng chất ổn định được phát triển

vào những năm 30 của thế kỉ 20[5].

Hiện nay PVC là một trong những polyme chính của thế giới. Do tính

chất cơ lý tốt nên PVC được sản xuất với sản lượng lớn. Tuy nhiên tính ổn định

nhiệt và tính mềm dẻo của PVC kém hơn một số nhựa thương phẩm khác như

Polyetylen (PE) và PS. PVC được sản xuất chủ yếu bằng trùng hợp gốc. Tuy

nhiên, trùng hợp gốc của PVC cho ra nhiều các đồng phân và các khuyết tật cấu

trúc. Những nhân tố này là quan trọng sống còn đối với người sử dụng PVC, vì

chúng tạo ra những vấn đề về màu sắc, độ ổn định nhiệt, độ tinh thể, ứng xử gia

công và tính chất cơ học của thành phẩm. Nghiên cứu về khuyết tật cũng đem lại

sự hiểu biết sâu sắc về bản chất của phản ứng phụ xảy ra trong quá trình trùng

hợp[5].

Ngoài các chất phụ gia như chất hoá dẻo, chất ổn định nhiệt, chất bôi trơn,

chất độn và các polyme khác, đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm cải thiện

những tính chất yếu kém của PVC, ví dụ như đồng trùng hợp với các monome

khác và thay đổi hình thái của hạt để tăng cường tính dễ gia công. Polyme ghép

đồng trùng hợp của PVC với monome acrylic và vinyl axetat, blend với MBS và

acrylonitryl butadien styren (ABS) đã được thử nghiệm để tăng sức chịu va đập.

Copolyme của PVC với monome imit và PVC clo hoá đã được nghiên cứu để

tăng tính chống cháy của PVC. Tổng hợp polyme khối lượng phân tử cao và một

liên kết ngang PVC để tăng modun. Tổng hợp PVC hoá dẻo nội là một giải pháp

cho vấn đề của chất hoá dẻo (DOP) di chuyển từ bên trong ra bên ngoài vật

liệu[5].

I.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ PVC:

Trên thế giới

Trong phần lớn thời gian của thập niên 1990, sản xuất PVC là một lĩnh vực

sản xuất không đạt lợi nhuận cao. Điều này đã khiến nhiều công ty đóng cửa nhà

máy, rút khỏi sản xuất PVC hoặc sáp nhập với nhau. Rất ít nhà máy mới được

dự kiến xây dựng.

Tuy nhiên, nhu cầu PVC đã tăng mạnh vào cuối thập niên, bất chấp những

vấn đề môi trường. Kết quả là, sau khi ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng tài

chính châu á giảm dần, nhu cầu PVC đã tăng lên sít sao với mức cung và lợi

nhuận đã tăng trở lại trong năm l 999.

Trong 5 năm tới, thị trường PVC toàn cầu với tổng khối lượng 26 triệu tấn

sẽ tăng trưởng khoảng 4,1%/năm. Châu á là thị trường lớn nhất và cũng sẽ có tỷ

lệ tăng trưởng cao nhất (trừ Nhật Bản). Sản xuất PVC ở châu Mỹ Latinh và

Trung Đông, châu Phi cũng sẽ tăng nhanh nhưng với mức khởi điểm thấp, còn

Bắc Mỹ có tiềm năng tăng trưởng khá chắc chắn (khoảng 4%/năm).

Ngành xây dựng là lĩnh vực sử dụng chủ yếu đối với các sản phẩm PVC.

Trong lĩnh vực hàng tiêu dùng và bao bì đóng gói, các sản phẩm PVC đang mất

dần thị phần vì nó được thay thế bởi các sản phẩm khác thân môi trường hơn.

Những yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất PVC toàn cầu là: