CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN
GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN Page 1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................................... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN .................................................... 4
I. Nguồn Gốc Và Sự Phát Triển Của Polystyren [2] .............................................. 4
II. Tính Chất Của Polystyren (PS) [2] ..................................................................... 5
III. Cấu Tạo Của Polystyren (PS) [2] ...................................................................... 6
IV. Phân Loại Và Ứng Dụng Của Polystyren (PS) ................................................. 7
1. PS tinh thể (GPPS) ........................................................................................... 7
2. PS chịu va đập (HIPS) ...................................................................................... 8
3. PS xốp (EPS) .................................................................................................... 8
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN ..................................... 9
Phần 1: Nguyên Liệu Và Các Phƣơng Pháp Sản Xuất PolyStyren ....................... 9
I. Nguyên Liệu ........................................................................................................ 9
1. Tính chất vật lý của Styren ................................................................................. 9
2. Điều chế Styren .................................................................................................. 9
II. Các phƣơng pháp sản xuất Polystyren [3,7] ................................................... 11
1. Lý thuyết trùng hợp Styren ............................................................................. 11
2. So sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp trùng hợp ............................. 14
3. Phương pháp sản xuất Polystyren .................................................................. 14
3.1 Trùng hợp khối ......................................................................................... 14
3.2 Trùng hợp dung dịch ................................................................................ 18
3.3 Trùng hợp nhũ tương ............................................................................... 19
3.4 Trùng hợp huyền phù ............................................................................... 20
4. Xu hướng lựa chọn phương pháp sản xuất Polystyren trong thực tế ............. 22
5. Một số loại lò phản ứng cho các phương pháp trùng hợp ............................. 22
6. Các thông số hoạt động của một số quy trình sản xuất Polystyren................ 23
Phần 2: Một Số Công Nghệ Sản Xuất Polystyren [1,4,5] ..................................... 24
1. Công nghệ sản xuất EPS của ABB Lummus Global/ BP Chemical. ....... 24
1.1. Sơ đồ công nghệ: ........................................................................................ 24
1.2. Quy trình làm việc. ..................................................................................... 24
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN
GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN Page 2
1.3. Điều kiện công nghệ ................................................................................. 25
1.4. Nhận xét công nghệ. ................................................................................. 25
2. Công nghệ sản xuất GPPS và HIPS của ABB Lummus Global/BP
Chemicals. ............................................................................................................ 26
2.1. Sơ đồ công nghệ. ........................................................................................ 26
2.2. Quy trình công nghệ. .................................................................................. 26
2.3. Điều kiện công nghệ ................................................................................... 27
2.4. Nhận xét. ..................................................................................................... 27
3. Công nghệ sản xuất GPPS của Toyo Engineering Corp. ............................ 28
3.1. Sơ đồ công nghệ. ........................................................................................ 28
3.2. Quy trình công nghệ. .................................................................................. 28
3.3. Nhận xét. ..................................................................................................... 29
4. Công nghệ sản xuất HIPS của Toyo Engineering Corp. ............................ 29
4.1. Sơ đồ công nghệ. ........................................................................................ 29
4.2. Quy trình công nghê. .................................................................................. 30
4.3. Nhận xét. ..................................................................................................... 30
5. Lựa chọn công nghệ. ....................................................................................... 30
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 32
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN
GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN Page 3
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành chất dẻo xuất hiện từ cuối năm 1950, được sử dụng thay thế các vật
liệu truyền thống trong nhiều lĩnh vực. Đồ dùng bằng chất dẻo nhẹ hơn, bền hơn
và sử dụng làm bao bì bảo quản sản phẩm tốt hơn. Những vật dụng hàng ngày
bằng chất dẻo được đáp ứng đầy đủ với số lượng ngày càng lớn và giá thấp.
Ở Việt Nam sản xuất rất nhiều chủng loại sản phẩm nhựa bao gồm sản phẩm
đóng gói, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng, thiết bị điện và điện tử, linh kiện xe
máy và ô tô và các linh kiện phục vụ cho ngành viễn thong, giao thông vận tải.
Chính vì vậy nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất nhựa ngày càng tăng do sự gia
tăng mạnh trong tiêu dùng ở cả trong và ngoài nước, nước ta đã phải nhập khẩu
nhiều hơn nhựa nguyên liệu cũng như thiết bị và máy móc sản xuất. Ước tính
hàng năm nước ta phải nhập khẩu từ 70-80% nhựa nguyên liệu cần thiết cho
hoạt động sản xuất. Theo Hiệp hội nhựa Việt Nam, chỉ có 300 nghìn tấn nguyên
liệu nhựa, chủ yếu là polyvinyl clorua (PVC) và Polyethylene Telephthalete
(PET) được sản xuất trong nước còn một lượng lớn Polysturen (PS) phải nhập
khẩu về.
Với những tính năng vượt trội Polystyren(PS) ngày càng được ứng dụng rộng
rãi với nhu cầu sản lượng lớn. Do đó, bài toán kinh tế trong sản xuất PS trở nên
mối quan tâm hàng đầu đối với các hang công nghẹ và nhà sản xuất.
Vì vậy chúng em chọn đề tài ‘CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN’
làm tiểu luận môn học ‘Công Nghệ Tổng Hợp Các Hợp Chất Trung Gian’ với
mong muốn có thể tìm hiểu, so sánh và lựa chọn công nghệ sản xuất PS phù hợp
với đất nước ta.
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN
GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN Page 4
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ POLYSTYREN
I. Nguồn Gốc Và Sự Phát Triển Của Polystyren [2]
- Polystyren (PS) thuộc nhóm nhựa nhiệt dẻo bao gồm PE, PP, PVC . Do có
những tính năng đặc biệt của nó PS ngày càng được sử dụng rộng rãi trong đời
sống cũng như trong kỹ thuật.
- Polystyren lần đầu tiên được tìm thấy qua các dấu vết trong nhựa hổ phách,
khi chưng cất với nước thì tạo thành vật liệu dạng lỏng có mùi khó chịu và tỷ lệ
thành phần nguyên tử C và H giống như trong benzen.
- Năm 1831 Bonastre đã chiết tách ra Styren lần đầu tiên.
- Năm 1839 E.Simon là người đầu tiên xác định được tính chất của Styren và
ông đã đặt tên cho monome. Ông đã quan sát được sự chuyển hoá từ từ của
Styren trong dung dịch lỏng nhớt ở trạng thái tĩnh.
- Năm 1845 hai nhà hoá học người Anh là Hoffman và Btyth đã nhiệt phân
monome Styren trong một cái ống thuỷ tinh được bịt kín đầu ở 200oC và thu
được một sản phẩm cứng gọi là meta-styren .
- Năm 1851 Bertherlot sản xuất ra Styren bằng cách nhiệt phân các
hydrocacbon trong một cái ống nóng đỏ để khử hyđro . Phương pháp này là
cách thông dụng nhất để sản xuất Polystyren thương phẩm.
- Năm 1911 F.E Matherws Filed British đã cho biết điều kiện nhiệt độ và xúc
tác cho quá trình tổng hợp PolyStyren tạo thành loại nhựa cơ bản cho quá trình
sản xuất các vật phẩm mà từ rất lâu đờI chúng được làm từ xenllulo,thuỷ tinh,
cao su cứng,gỗ.
- Năm 1925 lần đầu tiên Polystyren thương phẩm được sản xuất ra bởi công ty
Naugck Chemical sản xuất nhưng nó chỉ phát triển trong một thời gian ngắn .
- Năm 1930 Farbenindustry in Germany đã bắt đầu gặt hái được những thành
công trong công việc kinh doanh cả mônme và polyme thương phẩm với sản
lượng 6000 tấn/tháng bằng cách alkyl hoá với nhôm clorua tinh chế bằng
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT POLYSTYREN
GVHD: PGS.TS. NGUYỄN HỒNG LIÊN Page 5
phương pháp chưng cất nhiều lần .
- Năm 1937 công ty Dow Chemical cho ra mắt Polystyren dân dụng hay còn
gọI là Styrol . Đây là một công ty lớn của Mỹ và năm 1938 đã sản xuất được
100.000 tấn .
- Theo những thống kê gần đây cho biết chất dẻo chiếm khoảng 1/8 các sản
phẩm từ Fe , và kim loại với tỉ trọng lớn gấp 7 lần và chúng ngày càng được sử
dụng rộng rãi và thay thế kim loại .
- Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật ngoài các loại nhựa truyền thống của
polystyren người ta còn tạo được nhiều loại copolyme của nó như:
+ PS trong suốt có độ tinh khiết cao
+ PS dùng để sản xuất các vật phẩm dân dụng có tính chất kém hơn
+ PS xốp đi từ nguyên liệu tinh khiết chứa cacbua hydro nhiệt độ sôi
thấp với hàm lượng 6% .
+ Các copolyme đi từ Styren và acrylonitryl, butadien tạo thành những
loại vật liệu có tính năng kỹ thuật cao hơn hẳn PolyStyren về độ cách điện , bền
nhiệt , độ bền va đập … Nhưng loại có ý nghĩa về mặt kỹ thuật nhất là
copolyme Styren acrylonitryl sau đó là Styren butadien .
II. Tính Chất Của Polystyren (PS) [2]
PS thuộc nhóm nhiệt dẻo tiêu chuẩn, gồm có PS và PVC (poly vinylclorua).
PS cứng, trong suốt với độ bóng cao, không mùi, không vị. Khi cháy có
nhiều khói, giá thành rẻ, dễ gia công bằng phương pháp ép và đúc dưới áp suất.
Dưới 100oC, nguyên liệu PS đóng rắn lại giống như thủy tinh với nồng độ
thích hợp. PS có tính điện môi tốt, bền với nhiều hóa chất khi sử dụng,
chịu nước tốt. PS không phân cực do đó bền với các hóa chất phân cực và
phân cực mạnh.
Vì có nguyên tử H ở C bậc 3 linh động nên H này dễ tham gia phản ứng
oxi hóa vì thế PS nhanh bị lão hóa trong không khí khi có ánh sáng trực
tiếp.Vòng benzen có thể tham gia phản ứng sunfo hóa, nitro hóa… dùng để
sản xuất nhựa trao đổi ion như cationit axit mạnh.
Khối lượng riêng d = 1,05 - 1,1 g/cm3