Tải bản đầy đủ

THIẾT kế NHÀ máy sản XUẤT sợi POLYESTER từ NHỰA PET tái SINH NĂNG SUẤT 3000 tấn TRÊN năm

Luận Văn Tốt Nghiệp

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỢI POLYESTER TỪ NHỰA
PET TÁI SINH NĂNG SUẤT 3000 TẤN/NĂM

1


Luận Văn Tốt Nghiệp

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN.........................................................................10
1.1 Giới thiệu về ngành nhựa việt nam.....................................................10
1.1.1

Tình hình phát triển chung của ngành nhựa.............................10

1.1.2

Tình hình nhu cầu thị trường trong nước của ngành nhựa.......12


1.1.3

Giới thiệu về hạt nhựa.............................................................14

1.2 Tình trạng rác thải nhựa hiện nay và khả năng tái sinh nhựa..............16
1.2.1

Tình trạng rác thải hiện nay.....................................................16

1.2.2

Các công nghệ sản xuất nhựa..................................................17

1.3 Tình hình phát triển của ngành nhựa PET..........................................18
1.3.1

Giới thiệu chung về PET.........................................................18

1.3.2

Tình hình sản xuất và tiêu thụ PET trên thế giới......................19

1.3.3

Giới thiệu về PET tái chế.........................................................20

1.3.4

Cơ hội và khó khăn của PET tái chế........................................20

1.3.5

Phương pháp tái chế PET........................................................22

1.4 Tiềm năng và năng suất thiết kế nhà máy sản xuất sợi polyester từ PET
tái sinh.........................................................................................................25
1.4.1

Tiềm năng sản xuất sợi Polyester............................................25



1.4.2

Năng suất thiết kế nhà máy sản xuất sợi polyester từ PET tái

sinh…………………………………………………………………….27
CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM........................29
2.1 Tổng quan về sợi Polyester.................................................................29
2.1.1

Lịch sử phát triển sợi Polyester...............................................29
2


Luận Văn Tốt Nghiệp

2.1.2

Tình hình chung sợi polyester.................................................30

2.1.3

Ứng dụng của sợi Polyester tái sinh.........................................30

2.2 Cấu tạo sản phẩm sợi dệt....................................................................32
2.2.1

Nguyên liệu tạo sợi polyester..................................................32

2.2.2

Một số đặc điểm của sợi Polyester..........................................32

2.2.3

Tính chất của sản phẩm...........................................................33

2.3 Giới thiệu về nguyên liệu PET...........................................................34
2.3.1

Tổng quan................................................................................34

2.3.2

Cấu trúc phân tử......................................................................35

2.3.3

Đặc tính đặc trưng...................................................................36

2.3.4

Độ nhớt đặc trưng....................................................................37

2.3.5

Độ hút ẩm................................................................................37

2.3.6

Sự kết tinh...............................................................................37

2.3.7

Sự giảm cấp của nhựa..............................................................38

2.3.8

Chỉ số chảy..............................................................................38

2.3.9

Ứng dụng.................................................................................38

2.3.10

Những ưu điểm của chai nhựa PET......................................38

2.4 Máy móc thiết bị và công nghệ sản xuất sợi Polyester.......................39
2.4.1

Máy trộn..................................................................................39

2.4.2

Máy đùn...................................................................................40

2.4.3

Máy bơm định lượng...............................................................41

2.4.4

Máy cuốn sợi...........................................................................42

2.4.5

Máy nghiền..............................................................................43

2.5 Đơn pha chế trong sản xuất sợi Polyester...........................................43
3


Luận Văn Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ...................................................45
3.1 Quy trình công nghệ sản xuất mảnh PET...........................................45
3.1.1

Sơ đồ quy trình sản xuất mảnh PET........................................45

3.1.2

Thuyết minh quy trình.............................................................46

3.2 Quy trình công nghệ tạo sơi Polyester................................................46
3.2.1

Sơ đồ quy trình sản xuất sợi polyester.....................................46

3.2.2

Thuyết minh quy trình công nghệ............................................47

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG VẬT CHẤT & TÍNH TOÁN LỰA CHỌN THIẾT
BỊ....................................................................................................................49
4.1 Cân bằng vật chất tổng quát...............................................................49
4.1.1

Số giờ làm việc trong ngày......................................................49

4.1.2

Cân bằng vật chất tổng quát.....................................................50

4.1.3

Định mức nguyên liệu.............................................................52

4.1.4

Định mức theo sản phẩm:........................................................52

4.1.5

Định mức từng loại nguyên liệu trong năm.............................52

4.1.6

Định mức sản xuất thực tế.......................................................53

4.2 Máy trộn nguyên liệu..........................................................................53
4.3 Máy đùn trục vít.................................................................................56
4.4 Máy bơm định lượng..........................................................................58
4.5 Gương sen..........................................................................................60
4.6 Hệ thống máy kéo sợi.........................................................................61
4.7 Buồng làm nguội................................................................................63
4.8 Hệ thống máy kéo căng sợi................................................................63
4.9 Máy quấn sợi......................................................................................65
4


Luận Văn Tốt Nghiệp

4.10 Máy nghiền dao................................................................................66
CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN MẶT..................................................................69
5.1 Xác định kho nguyên liệu...................................................................69
5.2 Xác định diện tích kho chứa thành phẩm............................................71
5.3 Xác định diện tích phân xưởng chính.................................................72
5.4 Diện tích khu vực khác.......................................................................74
5.5 Diện tích cho khu nhà hành chính:.....................................................75
5.6 Lựa chọn địa điểm xây dựng..............................................................77
CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY...................78
6.1 Tính toán điện năng tiêu thụ...............................................................78
6.1.1

Điện năng dùng cho chiếu sáng:..............................................78

6.1.2

Điện năng dùng cho sản xuất và các thiết bị phụ:....................81

6.1.3

Tổng công suất tiêu thụ của thiết bị trong nhà máy.................83

6.1.4

Tổng điện năng tiêu thụ của nhà máy trong 1 năm..................84

6.2 Tính lượng nước tiêu thụ....................................................................84
6.2.1

Tính lượng nước dùng cho sản xuất........................................85

6.2.2

Tính lượng nước dùng cho sinh hoạt.......................................86

6.2.3

Lượng nước dùng cho tưới cây trong 1 ngày...........................87

6.2.4

Lượng nước dùng cho phòng cháy chữa cháy.........................88

CHƯƠNG 7 TÍNH KINH TẾ.......................................................................90
7.1 Bố trí nhân sự trong nhà máy.............................................................90
7.1.1

Sơ đồ tổ chức của bộ máy........................................................91

7.1.2

Nhiệm vụ của các phòng ban...................................................91

7.1.3

Bố trí nhân sự..........................................................................95
5


Luận Văn Tốt Nghiệp

7.2 Tính vốn đầu tư..................................................................................97
7.2.1

Tính vốn đầu tư cho tài sản cố định.........................................97

7.2.2

Vốn lưu động của nhà máy....................................................100

7.2.3

Vay vốn ngân hàng và lãi xuất...............................................106

7.3 Tính kinh tế dự án.............................................................................117
7.3.1

Gía bán một sản phẩm và doanh thu của nhà máy.................117

7.3.2

Lãi trước thuế........................................................................118

7.3.3

Lãi sau thuế............................................................................118

7.3.4

Tính cho các năm còn lại.......................................................118

CHƯƠNG 8 AN TOÀN LAO ĐỘNG........................................................119
8.1 An toàn lao động...............................................................................119
8.1.1

An toàn khi tiếp xúc với nhiệt độ...........................................119

8.1.2

An toàn khi tiếp xúc với tiếng ồn...........................................119

8.1.3

An toàn khi tiếp xúc với hóa chất độc hại..............................120

8.2 Phòng chống cháy nổ........................................................................120
8.3 Vệ sinh môi trường...........................................................................121
8.3.1

Môi trường làm việc..............................................................121

8.3.2

Xử lí nước thải và phế liệu....................................................122

6


Luận Văn Tốt Nghiệp

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 : Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam qua các năm ……………….……13
Hình 1.2 : Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam theo nhóm ngành 2015….………14
Hình 1.3 : Một số sản phẩm ngành nhựa……………………………….…..15
Hình 1.4 : Tình hình tiêu thụ chất dẻo 2012-2016……………………...…..16
Hình 1.5 : Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam theo doanh thu 2015……….……16
Hình 1.6 : Hạt nhựa nguyên sinh………………………………….………..18
Hình 1.7 : Hạt nhựa phế thải……………………………….……………….19
Hình 1.8 : Hiện trạng rác thải nhựa của nước ta……………………………20
Hình 1.9 : Phản ứng thủy phân………………………………………….….26
Hình 1.10 : Phương trình phản ứng rượu phâ........…………..……….……26
Hình 1.11 : Phương trình phản ứng glycol phân………………………...…27
Hình 1.12 : Biểu đồ thể hiện nhu cầu sử dụng các loại nguyên liệu trong
ngành dệt may ở Việt Nam hiện nay………………………………….…….31
Hình 2.1 : Tổng tiêu thụ sợi toàn cầu từ 2008-2017……………………… 34
Hình 2.2 : Khối lượng thị trường R-PET toàn cầu tính đến cuối năm
2016………………………………………………………………………...34
Hình 2.3 : Các sản phẩm từ sợi Polyester ứng dụng trong nội thất….……..36
Hình 2.4 : Các sản phẩm từ sợi Polyester thành phẩm……………………..38
Hình 2.5 : Một số loại máy trộn nhựa……………………………………..44
Hình 2.6 : Máy đùn nhựa…………………………………………………...45
Hình 2.7 : Bơm định lượng…………………………………………………46
Hình 2.8 : Hệ thống kéo sợi………………………………………………...46
Hình 2.9 : Máy cuộn sợi Winder…………………………………………..47
7


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 2.10 : Máy nghiền và một số bộ phận trong máy nghiền nhựa……….48
Hình 2.11 : Công thức hóa học của IRGANOX AO- 1076………………...49
Hình 3.1 : Sơ đồ quy trình sản xuất mảnh PET……………………………50
Hình 3.2 : Sơ đồ quy trình sản xuất sợi Polyester………………………….52
Hình 4.1 : Bảng định mức nguyên liệu cho sản xuất……………………….56
Hình 4.2 : Máy trộn………………………………………………………..59
Hình 4.3 : Máy đùn trục vít………………………………………….……..61
Hình 4.4 : Bơm định lượng…………………………………………………63
Hình 4.5 : Gương sen……………………………………………………….65
Hình 4.6 : Hệ thống trục kéo sợi……………………………………………66
Hình 4.7 : Hệ thống trục kéo căng sợi………………………………..……68
Hình 4.8 : Máy quấn sợi……………………………………………………69
Hình 4.9 : Máy nghiền dao…………………………………………………70
Hình 7.1 : Sơ đồ bố trí nhân sự của công ty………………………………..93

8


Luận Văn Tốt Nghiệp

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tính chất vật lý của nhựa PET…………………………………..41
Bảng 2.2: Đơn công nghệ sản xuất sợi Polyester……………………….…48
Bảng 4.1: Bảng định mức nguyên liệu cho sản xuất……………………….57
Bảng 4.2: Bảng tổng kết thiết bị trong dây chuyền sản xuất……………….72
Bảng 5.1: Bảng tính toán số ballet cần thiết trong dây chuyền sản xuất
sợi………………………………………………………………….………..74
Bảng 5.2: Liệt kê các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sợi……………..76
Bảng 5.3: Liệt kê diện tích trong dây chuyền sản xuất ống………….……77
Bảng 5.4: Các công trình phụ trợ……………………………….………….78
Bảng 5.5: Các công trình khu nhà hành chính………………………….….79
Bảng 5.6: Tổng kết diện tích các công trình chính ở nhà máy……………..80
Bảng 6.1: Công suất chiếu sáng cho các khu vực trong nhà máy…………..83
Bảng 6.2: Công suất chiếu sáng trong nhà máy…………………………….84
Bảng 6.3: Công suất các thiết bị trong nhà máy……………………………85
Bảng 6.4: Tổng công suất tiêu thụ của thiết bị trong nhà máy…………….86
Bảng 6.5: Lượng nước để làm nguội dây chuyền sản xuất…………………87
Bảng 6.6: Tổng số lao động trong nhà máy………………………………..89
Bảng 7.1: Bảng tổng số lượng nhân viên trong mỗi phòng ban……………97
Bảng 7.2: Bảng phân bố số lượng nhân viên làm theo ca sản xuất………..98
Bảng 7.3: Chi phí cho trang thiết bị của nhà máy………………………..100
Bảng 7.4: Tỷ lệ trích các khoản bảo hiểm mới nhất………………………102
Bảng 7.5: Bảng lương mỗi tháng của nhân viên trực tiếp tham gia sản
xuất………………………………………………………………………..103
9


Luận Văn Tốt Nghiệp

Bảng 7.6: Bảng lương mỗi tháng dành cho nhân viên hành chánh……….104
Bảng 7.7: Chi phí nguyên liệu trong 30 ngày của nhà máy……………….104
Bảng 7.8: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ nhất………………………..107
Bảng 7.9: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ hai…………………………108
Bảng 7.10 : Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ ba……………………….109
Bảng 7.11: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ tư…………………………110
Bảng 7.12: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ năm………………………111
Bảng 7.13: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ nhất………………………112
Bảng 7.14: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ hai………………………..113
Bảng 7.15: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ ba………………………...114
Bảng 7.16: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ tư…………………….…..115
Bảng 7.17: Tính dư nợ giảm dần cho năm thứ năm………………………116
Bảng 7.18: Tổng chi phí phải trả cho ngân hàng…………………………117
Bảng 7.19: Lợi nhuận của nhà máy trong các năm……………….………118

10


Luận Văn Tốt Nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
Nước ta là một trong những đất nước đang phát triển, nhu cầu sử dụng
các sản phẩm từ nhựa hằng năm rất cao chính vì thế hằng năm nước ta thải ra
môi trường một số lượng phế thải từ nhựa là rất lớn. Do đó việc cho ra đời sản
phẩm được tái chế từ nhựa phế thải nhằm hạn chế những tác động xấu của con
người đến môi trường là rất cần thiết.
Hiện trên thế giới cứ mỗi phút có 1 triệu chai nhựa được bán ra. Còn ở
Việt Nam, thống kê bình quân, mỗi hộ gia đình sử dụng khoảng 1 kg túi
nilon/tháng. Riêng Hà Nội và TP Hồ Chí Minh trung bình mỗi ngày thải ra
môi trường khoảng 80 tấn nhựa và nilon. Đa phần các chai nhựa được làm từ
PET nguyên sinh và có khả năng tái sinh lại sản phẩm khác mang tính ứng
dụng mà điển hình là ngành may mặc.
Ở nước ta, trong khi là 1 trong 10 quốc gia xuất khẩu mặt hàng may mặc
lớn nhất thế giới. Nhưng nguyên liệu chủ yếu để phục vụ cho ngành dệt may
thì đa phần nhập khẩu từ nước ngoài như : Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc..,
những nguồn nguyên liệu thiên nhiên không đủ để đáp ứng các nhu cầu ngày
càng cao của con người cả về số lượng lẫn chất lượng.
Một trong những loại sợi hóa học có đóng góp quan trọng hơn cả là sợi
polyester, đây là loại sợi đã và đang phát triển mạnh trên thị trường Việt nam
và thế giới. Hiện nay ở Việt Nam lần lượt có rất nhiều các công ty, Nhà máy ,
xí nghiệp được thành lập để sản xuất ra loại sợi này nhằm đáp ứng nhu cầu thị
trường trong nước như Công ty sợi Thế Kỷ, Nhà máy sợi Đình Vũ – Hải
Phòng...vì thế em chọn đề tài là: “thiết kế nhà máy sản xuất sợi Polyester từ
nhựa PET tái sinh năng suất 3000 tấn/năm”
Sinh viên thực hiện

11


Luận Văn Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về ngành nhựa việt nam
1.1.1 Tình hình phát triển chung của ngành nhựa
Ngành sản xuất sản phẩm nhựa là một trong những ngành công nghiệp đang
phát triển nhanh nhất tại Việt Nam với tốc độ tăng trưởng trung bình trong 10
năm trở lại đây là 15 – 20%. Cùng với nhịp độ tăng trưởng kinh tế, các công
ty trên thế giới ngày càng sản suất nhiều sản phẩm có sử dụng vật liệu là nhựa
và điều đó mở ra triển vọng khả quan cho thị trường ngành nhựa tổng hợp
(như polyethylene PE và polypropylene PP) [1].
Theo Hiệp hội nhựa Việt Nam (VPA), cấu trúc nhựa được chia thành bốn
mảng chính: nhựa bao bì, nhựa gia dụng, nhựa xây dựng và nhựa kỹ thuật [1].

Hình 1.1: Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam qua các năm
(Nguồn: VPA,VCBS tổng hợp ).

12


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 1.2: Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam theo nhóm ngành năm 2015
(Nguồn: VPA,VCBS tổng hợp).
Mảng bao bì nhựa: đây là phân khúc duy trì tỷ trọng lớn nhất trong cơ cấu
ngành nhựa Việt Nam với các sản phẩm như bao bì thực phẩm, bao bì xây
dựng, bao bì PET, túi nhựa…. Theo xu hướng chung của thế giới, nhóm sản
phẩm chai PET và túi nhựa tái chế thân thiện với môi trường sẽ đạt tốc độ
tăng trưởng cao trong các năm tới so với các dòng sản phẩm khác.
Mảng nhựa gia dụng: chiếm hơn 29% giá trị sản xuất của ngành nhựa, với
các sản phẩm đồ dùng gia dụng như bàn ghế, tủ kệ, đồ chơi, chén dĩa…Nhựa
gia dụng Việt Nam hiện chiếm đến 90% thị trường nội địa, nhưng chủ yếu là
những sản phẩm bình dân với biên lợi nhuận thấp, trong khi đó các sản phẩm
cao cấp với biên lợi nhuận cao lại thuộc về các doanh nghiệp FDI và doanh
nghiệp ngoại như Lock&Lock của Hàn Quốc…
Mảng nhựa kỹ thuật: bao gồm các sản phẩm là thiết bị nhựa dùng trong lắp
ráp ô tô, xe máy, thiết bị nhựa điện tử, chiếm 15% giá trị sản xuất của sản
phẩm. Mặc dù số lượng doanh nghiệp hạn chế nhưng tổng sản lượng sản xuất
của mảng này chiếm đến 20% tổng sản lượng ngành nhựa và chủ yếu phục vụ
thị trường nội địa [1].
13


Luận Văn Tốt Nghiệp

Mảng nhựa xây dựng: các sản phẩm chính trong nhóm ngành này gồm ống
nhựa uPVC, HDPE, cánh cửa nhựa, tấm ốp trần, nội thất phục vụ chủ yếu cho
nhu cầu xây dựng. Thị phần mảng nhựa xây dựng chỉ chiếm 18,2% tổng
ngành, tuy nhiên tốc độ phát triển của nhựa xây dựng khá lớn 15- 20%/năm
nên tiềm năng phát triển mạnh. Hiện nay, có 180 doanh nghiệp đang hoạt động
trong 02 mảng là ống nhựa xây dựng và nhựa vật liệu xây dựng. Nguyên liệu
chủ yếu của nhóm sản phẩm này là hạt nhựa PVC, PP, HDPE.

Hình 1.3: Một số sản phẩm ngành nhựa.
(Nguồn: Công Ty Cổ Phần Nhựa Đại Thành Long ).
1.1.2 Tình hình nhu cầu thị trường trong nước của ngành nhựa
Tại Việt Nam, mức tiêu thụ bình quân chất dẻo đầu người tăng nhanh qua
các năm giai đoạn 2012 - 2014 ở mức 38 kg/người/năm tăng lên
49kg/người/năm vào năm 2115 và dự đoán đạt 53 – 54 kg/ người/ năm cho
năm 2016 tương đương mức tăng bình quân 16,5 %/năm trong hai năm qua .

14


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hình 1.4: Tình hình tiêu thụ chất dẻo 2012 – 2016 (Nguồn FPTS Research).
Chỉ số tiêu thụ nhựa bình quân đầu người của Việt Nam khá tương đồng với
các quốc gia trong khu vực như Thái Lan, Trung Quốc. Trong hai năm 20152016 giá nguyên liệu giảm và nhu cầu gia tăng tiêu thụ trong nước ( từ ngành
xây dựng và tiêu dùng), các doanh nghiệp nhựa Việt Nam đã đẩy mạnh sản
xuất khiến tổng sản lượng nguyên liệu nhựa nhập khẩu tăng bình quân
23%/năm từ mức 2,9 triệu tấn (năm 2014 ) lên 4,4 triệu tấn ( năm 2016). Sản
phẩm của ngành nhựa cũng rất đa dạng và ngày càng được sử dụng nhiều lĩnh
vực trong nhiều ngành [2].

Hình 1.5: Cơ cấu ngành nhựa Việt Nam theo doanh thu 2015
(Nguồn: Hiệp hội nhựa Viêt Nam (VPA))

15


Luận Văn Tốt Nghiệp

1.1.3 Giới thiệu về hạt nhựa
a. Hạt nhựa nguyên sinh
Hạt nhựa nguyên sinh đều là những loại nhựa nguyên chất, không pha tạp,
không thêm phụ gia, thường có màu trắng tự nhiên, khi đưa vào ứng dụng
người ta thường pha thêm hạt tạo màu để được các màu sắc khác nhau như:
xanh, đỏ, tím, vàng…
Đặc tính của nhựa nguyên sinh là mềm, dẻo, có độ đàn hồi lớn, chịu được
cong vênh và áp lực. Thành phẩm của nhựa nguyên sinh có thẩm mỹ khá cao
do bề mặt bóng, mịn và màu sắc tươi sáng.
Tùy vào đặc tính của từng loại nhựa nguyên sinh mà các loại nhựa này hiện
được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp như bao bì thực phẩm, mũ
bảo hiểm (chống va đập), đầu gậy đánh golf, hệ thống ống chất dẻo chịu được
áp lực…
Hạt nhựa ABS: có màu trắng tự nhiên hoặc trắng đục. Nhựa ABS cứng, rắn
nhưng không giòn, cách điện, không thấm nước, tính chất đặc trưng của ABS
là khả năng chịu va đập và độ dai được ứng dụng để sản xuất mũ bảo hiểm,
thùng chứa và một số linh kiện xe máy.
Hạt nhựa PP: là loại hạt nhựa phổ biến nhất trong đời sống hằng ngày của
con người, PP có màu trắng trong suốt, tuy nhiên nhà sản xuất thường pha với
các loại hạt tạo màu nhằm tạo ra sản phẩm đầy đủ màu sắc, tính bền cơ học
cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không
bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi. PP không màu không mùi, không
vị, không độc. Hạt nhựa PP cháy sáng với ngọn lửa màu xanh nhạt, có dòng
chảy dẻo, có mùi cháy gần giống mùi cao su. PP được ứng dụng rộng rải như:
sản xuất đồ chơi, thau, rổ, khay nhựa…

16


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hạt nhựa PA: là loại nhựa có tính kỹ thuật cao. Nhựa PA có độ nhớt cao,
dẻo dai tốt, bôi trơn bề mặt, đặc biệt chịu mài mòn nên được ứng dụng trong y
tế, linh kiện điện tử, linh kiện ô tô, xe máy, máy bay và một số ngành may
mặc, gia dụng khác.
Ngoài ra trên thế giới còn có rất nhiều loại hạt nhựa có ứng dụng khác nhau
như: HDPE, LDPE, PET, PVC…[3].

Hình 1.6: Hạt nhựa nguyên sinh.
(Nguồn: Công Ty TNHH Đầu Tư và Phát Triển Thương Mại Quốc Đạt)
b. Hạt nhựa tái chê
Hạt nhựa tái sinh là nhựa được tái chế nhiều lần từ nhựa nguyên sinh hoặc
chính nó. Nhựa tái sinh có giá thành rẻ hơn nhựa nguyên sinh nên được sử
dụng rất nhiều trong cuộc sống như: bàn ghế nhựa, pallet kê đồ, các vật dụng
giả gỗ, cốp pha nhựa… Tái sinh nhựa là công nghệ và thành quả tuyệt vời
trong tiết kiệm năng lượng, tài nguyên thiên nhiên và môi trường…
Nhựa tái sinh HDPE: (High Density Polyethylene) được tái chế từ ống dẫn
hơi nóng, ống phục vụ cho ngành bưu điện cáp quang, ống thoát nước, v.v…
HDPE dùng sản xuất túi, bao bì, can nhựa, đồ gia dụng, thổi túi, sản phẩm môi
trường.
Nhựa tái sinh PP: (Polypropylen) được tái sinh từ bao bì, dây chão, thảm,
màng, văn phòng phẩm, các phần bằng nhựa PP khác như: dụng cụ thí
nghiệm, loa, các phần nội thất ôtô, v.v… Các sản phẩm của hạt nhựa tái sinh
PP có tính chất vật lý dai, hơi cứng và có độ bền cao.
17


Luận Văn Tốt Nghiệp

Hạt nhựa tái sinh ABS: (Acrylonitrin butadien styrene) là một loại nhựa rất
dẻo dai, chịu được sự va đập mạnh được tái chế từ các sản phẩm ép phun, bàn
phím, máy văn phòng, các bộ phận xe hơi, xe máy, mũ bảo hiểm, đồ chơi, các
sản phẩm nhẹ, cứng, dễ uốn như ống, vỏ hộp, dụng cụ âm nhạc, dè xe, ống chỉ
và được sử dụng để sản xuất các sản phẩm thấp cấp hơn [3].

Hình 1.7: Hạt nhựa phế thải.
(Nguồn : Công ty TNHH Cơ Khí Nhựa Việt Úc)
1.2 Tình trạng rác thải nhựa hiện nay và khả năng tái sinh nhựa
1.2.1 Tình trạng rác thải hiện nay
Nhựa là một trong những chất liệu tiện dụng nhất mà con người từng phát
minh. Với đặc tính rẻ, bền, tiện lợi, nhựa được ứng dụng trong hầu hết các lĩnh
vực của đời sống - từ túi nilon cho tới đồ dùng, chai lọ nhựa… Tuy nhiên,
cuộc sống chúng ta ngày nay đang phải đối mặt với mối đe dọa từ chính thứ
chất liệu này gây nên. Những phế phẩm, rác thải từ nhựa bị vứt một cách bừa
bãi xuống biển đang từng ngày, từng giờ đưa thế giới tới bờ vực ô nhiễm nặng
nề.
Theo một nghiên cứu mỗi năm các đại dương trên thế giới đang phải hứng
chịu từ 8 đến 9 triệu tấn rác thải nhựa. Con số này cao hơn 33 lần so với các
dự đoán trước đây. Có tới hơn phân nửa số rác thải này đến từ 5 quốc gia châu
18


Luận Văn Tốt Nghiệp

Á, dẫn đầu là Trung Quốc với 2,4 triệu tấn, chiếm khoảng 30%. Theo sau
Trung Quốc lần lượt là Indonesia, Philippines, Việt Nam và Sri Lanka [4].
Có một điều hết sức đáng sợ là khi đã lọt ra biển thì rác thải nhựa có thể cần
tới hơn 400 năm để phân hủy. Vì thế, có tới hơn 90% lượng rác trôi nổi trên
mặt biển là rác thải nhựa. Theo kịch bản xấu nhất mà tổ chức bảo tồn Ocean
Conservancy và công ty tư vấn McKinsey dự báo, tới năm 2025 trên các đại
dương khắp thế giới cứ có 3 tấn cá thì sẽ có 1 tấn rác thải nhựa [4].

Hình 1.8: Hiện trạng rác thải nhựa của nước ta.
(Nguồn: Công ty TNHH SX Thương Mại Nhựa Hiệp Phát)
1.2.2 Các công nghệ sản xuất nhựa
Công nghệ ép phun (Injection technology): công nghệ này được sử dụng
để làm cho các thành phần nhựa và phụ tùng cho các thiết bị điện tử, điện lực,
xe máy và ngành công nghiệp ô tô. Có khoảng 3.000 loại thiết bị ép phun tại
Việt Nam [1].
Công nghệ đùn - thổi (Blow-Extrusion technology): đây là công nghệ thổi
màng, sản xuất ra các loại vật liệu bao bì nhựa từ màng, dùng trong các công
nghệ thổi túi PE, PP và màng (cán màng PVC). Hiện nay nhiều doanh nghiệp
nhựa sử dụng công nghệ đùn thổi bằng nhiều thiết bị nhập từ các nước, nhiều
thế hệ để sản xuất các sản phẩm bao bì nhựa [1].

19


Luận Văn Tốt Nghiệp

Công nghệ sản xuất nhựa sử dụng thanh Profile (Profile Technology): ở
Việt Nam, công nghệ này được sử dụng để làm các sản phẩm như ống thoát
nước PVC, ống cấp nước PE, ống nhôm nhựa, cáp quang, cửa ra vào PVC,
khung hình, tấm lợp, phủ tường...
Tuy nhiên, các công nghệ này cũng tồn tại khá nhiều nhược điểm như tiêu
tốn năng lượng, ô nhiễm môi trường, chất lượng sản phẩm chưa đảm bảo tính
cạnh tranh, 60 – 70% máy móc đều là máy mới và chủ yếu được nhập khẩu từ
thị trường châu Á. Tuy vậy, sản phẩm từ các thị trường này, đặc biệt là Trung
Quốc có giá thành thấp hơn nhưng còn khá đợn giản và chưa đạt được trình độ
công nghệ phức tạp như thiết bị của Đức, Ý, Nhật. Các công nghệ mới hiện
đại trong 8 ngành kinh tế kỹ thuật nhựa đều đã có mặt tại Việt Nam [1].
1.3 Tình hình phát triển của ngành nhựa PET
1.3.1 Giới thiệu chung về PET
Polyethylene terephte (PET) là một trong những loại vật liệu phổ biến được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với tốc độ tăng rất nhanh. Với phạm vi
sử dụng rộng, PET hầu như dần được thay thế các loại vật dụng truyền thồng
khác như gỗ, sứ, thủy tinh…
PET được cung cấp dưới dạng hạt nhỏ (dạng chip) có kích thước khoảng 2
mm, khối lượng khoảng 0,05g, có màu trắng (hoặc trắng hơi xanh). Nhựa PET
có độ bền kéo cao, chịu nhiệt (C-PET), chịu mài mòn, bền hóa học, dai chắc,
có tính kháng thẩm thấu (antiosmosis) tốt, bề mặt trơn láng, khi cháy tạo ngọn
lửa màu vàng và tiếp tục cháy khi cách ly khỏi ngọn lửa, 30% nhựa PET được
dùng để sản xuất các sản phẩm chai lọ chứa nước khoáng, nước trái cây, dầu
ăn, đựng thuốc, mỹ phẩm,..etc. Trong lĩnh vực sản xuất màng (film), độ bền
kéo của màng PET tương đương màng nhôm, gấp 3 lần màng polycarbonate
và màng polyamide. [5].
Có 3 loại PET : - Homopolymer (polymer đồng thể) : được tổng hợp từ tỷ lệ
1:1 TPA hoặc DMT và EG. - Copolymer (polymer đồng trùng hợp) : sử dụng
20


Luận Văn Tốt Nghiệp

lượng dư TPA (không nhiều hơn 3 mol) hoặc dùng 1,4 cyclo – hexane
dimethanol (lên đến 5% mol) thích hợp cho quá trình kéo thổi tốc độ cao, độ
trong được cải thiện so với homopolymer. - PETG (polyethylene terephthalate
glycol) là copolyester đạt được từ trùng ngưng DMT với 15-34 % mol 1,4
cyclo – hexane dimethanol, chủ yếu dùng cho thẻ tín dụng và màn hình [5].
PET homo- và co- có đặc tính gần tương tự nhau như có cấu trúc bán kết
tinh, nhiệt độ chuyển thủy tinh khoảng 760C, nhiệt độ nóng chảy 2500C, khối
lượng riêng 1,3 – 1,4 (g/cm3), I.V nhỏ nhất 0,7 (dl/g), phổ hồng ngoại tương
tự nhau. Trong khi đó PETG có phổ hồng ngoại khác homo- và co-, khối
lượng riêng khoảng 1,27 (g/cm3), I.V nhỏ nhất 0,65 (dl/g), nhiệt độ chuyển
thủy tinh khoảng 860C, cấu trúc chủ yếu là pha vô định hình. Một số thông số
kỹ thuật của PET resin (nguyên liệu) [5].
1.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ PET trên thế giới
PET chiếm khoảng 18% sản lượng polymer thế giới và là polymer sản xuất
nhiều thứ ba, sau polyethylene (PE) và polypropylene (PP). Hai ứng dụng
chính cho nhựa PET là dùng để làm sợi để dệt vải polyester và cho các ứng
dụng dạng rắn như chai, thùng chứa, màng và polyme cấp kỹ thuật. Sự phân
chia gần đúng giữa các lớp chính này là 65% -70% chất xơ và 30% -35% chất
rắn trạng thái rắn. Sợi PET chiếm khoảng 55% tổng số sợi dệt được sản xuất
Sản lượng PET nguyên chất toàn cầu năm 2015 là 72 triệu tấn, trong đó 48
triệu tấn là PET vô định hình dùng cho các ứng dụng sợi, 20 triệu tấn là PET
dạng rắn dùng cho các ứng dụng đóng gói và 4 triệu tấn được sử dụng trong
phim. Chất lượng của nguyên liệu đầu vào phụ thuộc vào tính chất vật lý của
nguyên liệu, và là yếu tố quyết định chính của chi phí. [6].
1.3.3 Giới thiệu về PET tái chế
PET tái chế là sản phẩm của quá trình sản xuất hoặc chế tạo từ nhựa PET đã
qua sử dụng. PET sau khi sử dụng được thu gom phân loại ở các cơ sở tái sinh,
làm sạch rồi đóng thành kiện hay cắt nhỏ thành vảy. Thông thường có rất ít
21


Luận Văn Tốt Nghiệp

thông tin về tính chất của PET tái chế( Recycle-PET), do sản phẩm sau tái chế
thường khó xác định được tính chất cũng như thành phần của vật liệu.
Vì mức độ tiêu thụ nhựa PET ngày càng nhiều, vòng đời sử dụng tương đối
ngắn nên hàm lượng rác thải từ nhựa PET thải ra môi trường là rất lớn. Do
vậy, việc ứng dụng công nghệ tái chế hoặc tái sử dụng PET phế thải là hết sức
cần thiết, góp phần ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, đồng thời hạn chế khả
năng khai thác nguồn tài nguyên.
Tái chế là một hoạt động thu hồi lại từ phế thải các thành phần có thể sử
dụng để chế biến thành những sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động
sinh hoạt và sản xuất. Có 2 quá trình tái chế chính là tái chế vật liệu bao gồm
các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ rác thải, xử lý và sử dụng vật
liệu này để sản xuất các sản phẩm mới và thu hồi nhiệt bao gồm các hoạt động
sản xuất năng lượng từ rác thải nhựa.
1.3.4 Cơ hội và khó khăn của PET tái chế
a. Cơ hội
So với các sản phẩm khác, nhựa tái chế là sản phẩm khá mới mẻ và đang
ngày càng được ưa chuộng, đặc biệt là ở các nước phát triển do đặc tính thân
thiện với môi trường và mục đích tiết kiệm năng lượng do có thể tái chế nhựa.
Sản lượng nhựa tái chế tăng trung bình 11% trong hơn 10 năm qua, là một
trong những phân ngành có tăng trưởng ấn tượng nhất trong ngành nhựa thế
giới. Tính đến 2009, tỷ lệ nhựa tái chế ở các nước châu Âu như Pháp, Đức
chiếm 15-30% và tỷ lệ cao nhất tại Anh với 40%. Từ 2006, nguồn cung cho
nhựa tái chế đã tăng mạnh nhưng vẫn chưa đủ cho như cầu.
Sản phẩm và triển vọng: các sản phẩm nhựa có thể tái chế hiện nay chủ yếu
là sản phẩm của phân ngành bao bì nhựa như các chai nhựa PET, bao bì thực
phẩm...Trong những năm gần đây, số lượng chai nhựa PET tăng gấp đôi,
chiếm 30% tổng lượng chai PET được tiêu thụ trên thế giới. Đây cũng là tăng
trưởng ấn tượng nhất trong các phân khúc bao bì nhựa. Nhu cầu cho nhựa tái
22


Luận Văn Tốt Nghiệp

chế tại các quốc gia phát triển ngày càng cao dẫn tới nhu cầu tăng cho hạt
nhựa PET và HDPE, nguyên liệu chính sản xuất nhựa có thể tái chế. Tiêu thụ
hạt nhựa PET vượt 550,000 tấn trong năm 2012 và có khả năng vượt trên
600,000 tấn trong những năm tiếp theo. Triển vọng tăng trưởng của nhựa PET
tái chế là rất lớn. Theo cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (EPA), chai nhựa
tái chế chiếm khoảng 2% số lượng nhựa tái chế tại Mỹ. Với mục tiêu 25% số
nhựa tiêu thụ sẽ được sản xuất từ nhựa tái chế, thị phần và sản lượng chai
nhựa PET sẽ càng tăng[7].
Nhựa tái chế sẽ tăng trưởng mạnh và bền vững nhất trong thời gian tới.
Thêm vào đó, xu hướng sử dụng và sản xuất nhựa tái chế ngày càng phổ biến
với sản lượng tăng trung bình 11%/năm và hiện nguồn cung nhựa tái chế vẫn
chưa đáp ứng đủ nhu cầu. Nhu cầu tái chế nhựa tăng cao một phần là nhờ
chính sách khuyến khích của chính phủ các nước trong quá trình giảm thiểu
mức độ ô nhiễm môi trường do sản phẩm nhựa gây ra. Các nước ÚC, Ireland,
Ý, Nam Phi, Đài Loan, ...đã chính thức cấm sử dụng túi nylon. Danh sách sản
phẩm nhựa không được lưu dùng của Trung Quốc đã dẫn tới sự sụp đổ của nhà
máy sản xuất bao bì nhựa mềm lớn nhất Trung Quốc- Suiping Huaqiang
Plastic năm 2008. Và ngày càng nhiều nước đưa ra chính sách khuyến khích
sử dụng nhựa tái chế, trong đó có Việt Nam. Xu hướng này mới bắt đầu
khoảng 10 năm nay trở lại đây và đòi hỏi công nghệ mới và phức tạp hơn để
sản xuất nhựa tái chế [7].
b. Khó khăn
Việc chúng ta phải làm khi ứng dụng công nghệ này là thu gom mọi nguồn
nhựa. chỉ có thể thu thập được 40% tổng chai nhựa
Thiết bị công nghệ sử dụng phức tạp và tốn nhiều chi phí, giá thành sản
phẩm bằng giá với sản phẩm làm từ PET nguyên sinh.
Vốn đầu tư cao[7].

23


Luận Văn Tốt Nghiệp

1.3.5 Phương pháp tái chế PET
Hiện nay, có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý PET thải như chôn lấp,
tái sử dụng hoặc tái chế. Do hầu hết nhựa PET không thể tự phân hủy sinh
học, khi xử lý bằng cách đốt hoặc chôn lấp sẽ gây ra ô nhiễm môi trường,
thoái hóa đất, phát sinh ra khí độc hại gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Do đó, tái chế PET là phương pháp khả thi nhất cho việc xử lý PET thải. Đặc
biệt, đây còn là nguồn nguyên liệu đầu vào giá rẻ cho 1 số ngành sản xuất
khác.
Các phương pháp tái chế PET chính là phương pháp cơ học và phương pháp
hóa học. Với phương pháp cơ học, đơn thuần là thu gom, rửa sạch, băm nhỏ,
sấy khô, tái gia công. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là hạt nhựa
tái chế có chất lượng thấp, không xác định được thành phần và hàm lượng tạp
chất nên PET sau tái chế có độ nhớt thấp. Do đó, tái chế hóa học ngày càng trở
nên hiệu quả để xử lý PET thải[8].
a. Phương pháp hóa học
Phương pháp tái chế hóa học, còn được gọi là tái chế monomer, là phương
pháp phân hủy các polymer và đưa chúng trở về các thành phần ban
đầu( hydrocacbon) sao cho có thể sử dụng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu
cho phản ứng polymer hóa. Phương pháp hóa học không chỉ tạo ra nguồn
nguyên liệu có tính chất giống PET ban đầu mà còn tạo ra những nguyên liệu
mới có thể ứng dụng vào các lĩnh vực sản xuất, nghiên cứu khác. Tái chế bằng
phương pháp hóa học có những ưu điểm như hiệu suất thu hồi cao, sản phẩm
không bị giảm cấp sau quá trình tái chế, thành phần ổn định.
Phương pháp hóa học được chia làm 3 loại : Thủy phân (hydrolysis), rượu
phân (methanolysis), và glycol phân (glycolysis) (Dutta, soni, 2014).
Thủy phân (hydrolysis): Trong phản ứng thuỷ phân nhựa PET có thể dùng
xúc tác axit vô cơ hoặc kiềm. Sản phẩm của phản ứng là terephthalic acid
(TPA) thô được xử lý bằng than hoạt tính để loại bỏ tạp chất và sau đó tái kết
24


Luận Văn Tốt Nghiệp

tinh bằng dung môi (thường là axit axetic) để thu được TPA có độ tinh khiết
tương đương với độ tinh khiết TPA có trên thị trường. Với phương pháp này,
phản ứng xảy ra chậm, cần nhiều giai đoạn để làm sạch TPA, giá thành cao,
cho nên phương pháp ít được sử dụng cho tái chế PET với quy mô công
nghiệp[8].

Hình 1.9: Phương trình phản ứng thủy phân.
Rượu phân (methanolysis): Tác nhân khử trùng hợp là rượu methylic ở
nhiệt độ khoảng 200 ˚ C, dưới áp suất cao. Phản ứng rượu phân rất có hiệu quả
để tái chế nhựa PET ở dạng màng, dạng sợi và chai. Tuy nhiên, quá trình phân
tách sản phẩm của phản ứng cần chi phí cao, phương pháp này ít kinh tế.

Hình 1.10: Phương trình phản ứng rượu phân.
Glycol phân (glycolysis): Phản ứng glycol phân PET được tiến hành dưới
áp suất cao, nhiệt độ 180-220 ˚ C trong môi trường khí trơ (N2) để tránh oxy
hoá các polyol tạo thành. Sản phẩm của phản ứng là monome bis(2hydroxyetyl) terephtalat (BHET) cùng với oligome. Tinh chế BHET bằng
phương pháp lọc nóng dưới áp suất để loại các tạp chất. Sau đó làm sạch bằng
25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×