Công nghệ của quá trình trùng hợp nhũ tương

L ỜI NÓI ĐẦ U

3. Phương pháp sản xuất

4.4. Công nghệ của quá trình trùng hợp nhũ tương

Sơ đồ công nghệ sản xuất cao su buna S

Công nghệ gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu: Đầu tiên các monomer là butadiene và styrene được trộn với nhau và được bổ sung thêm xà phòng, chất xúc tác ( Alkyl mecaptan) và dung dịch hoạt động vào thiết bị phản ứng

- Giai đoạn 2: Polymer hóa: được thực hiện trong các thùng phản ứng liên tiếp để tách nhiệt của phản ứng và nước được nạp vào để tạo môi trường cho phản ứng xảy ra. Nhiệt độ cho quá trình trùng hợp là 50C, gọi là quá trình trùng hợp lạnh. Khi muốn phản ứng dừng ở mức mong muốn, Ở tỷ lệ chuyển đổi thích hợp, 60-80%, chất ức chế được thêm vào lò phản ứng.Thiết bị bao gồm thùng phản ứng bên trong

82 có những cánh khuấy để trộn đều hỗn hợp phản ứng và đủkhông gian để cho phản ứng polyme hóa diễn ra.

- Giai đoạn 3: Tách monomer chưa phản ứng:

Khi đạt độ chuyển hóa mong muốn khoảng 65% , nếu lớn hơn 65% sẽ biến đổi một phần polyme thành gel. Do đó, hỗn hợp cần bổ sung chất ức là Litialkyl.

chế chất ức chế và hỗn hợn được chuyển đến thùng lớn, được gọi là bể xả đáy (blowdown). Mục đích của cái bể xả đáy là cung cấp một phương pháp an toàn để gom nước ở đáy từ phản ứng và dẫn ra ngoài. Tại đây dòng hơi nước vào để cấp nhiệt cho quá trình tách monome chưa phản ứng dễdàng hơn.

Sau đó mủnóng được chuyển sang bồn chứa nằm ngang nhờ chênh lệch áp suất. Các bể này được gọi là bể chớp (flash tank), vì mủđi vào bể nó khử khí, tức là, giải phóng butadiene (monome thể khí còn lại) ( làm việc ở áp suất từ 1- 5 bar). Sau đó, mủđã khử khí được bơm đến đĩa chóp của tháp chưng đĩa vận hành ở áp suất chân không, nơi tiếp xúc với hơi nước đi vào đáy. Chưng cất cao su nóng bằng hơi nước ngược dòng này loại bỏ hiệu quả styren còn sót lại.

- Giai đoạn 4: Đông tụ:

Hỗn hợp được dẫn tới tank trộn (latex blend tank) Bởi vì SBR chứa một tỷ lệ phần trăm không bão hòa cao (liên kết đôi) từ butadien, nó dễ bị phân huỷ bởi nhiệt, ánh sáng (năng lượng uv) và O2 (oxy hoá). Một số hóa chất được gọi là chất chống oxy hóa bảo vệ hiệu quả các polyme khỏi sự suy thoái này. Hỗn hợp có chứa chất chống oxy hóa sau đó được đưa đến quá trình đông tụ hai giai đoạn làm vỡ nhũ tương, dẫn đến một chất lỏng vụn cao su. Để qua trình đông tụ SBR diễn ra hoàn toàn thì chất hỗ trợ đong tụđược thêm vào là polyamine.

Mục đích cho thêm dầu: Dầu được thêm vào latex dưới dạng nhũ tương và được kết tụ trong hệ thống tiêu chuẩn. Người ta thấy rằng SBR nhũ tương lạnh có thểđược tạo ra ở trọng lượng phân tử rất cao, kết hợp với dầu gốc dầu mỏở mức rất cao. Kết quả polyme kéo dài dầu có những lợi ích của trọng lượng phân tử rất cao (cải thiện

83 các đặc tính ứng suất-biến dạng). Việc kéo dài polyme nguyên chất với dầu làm tăng lượng sản phẩm trên 25% và giảm giá thành sản phẩm. Sản phẩm cảu quá trình này sau đó được đưa tới tank đông tụ

Sau đó được đưa tới tank đông tụ (Coagulation tank) mục đích là để dồn các mẩu nhỏ (small particicles) mất ổn định thành một khối kết tụ, vì vậy chúng có thể dễ dàng tách ta khỏi nước

- Giai đoạn 5: Hoàn thiện: Vụn sau đó là trải qua một loạt các rửa và khử nước, cuối cùng được đóng gói lại và sau đó được sấy khô đến độ ẩm thấp trong các máy.

5. Nhu cầu sử dụng

SBR có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống. Đặc biệt trong công nghệ sản xuất lốp xe, nó là nguyên liệu không thể thay thế so với những loại cao su khác. Khi xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vềSBR ngày càng tăng cao. Hiện nay, nước ta chưa có nhà máy nào sản xuất được SBR nhưng trong tương lai, khi ngành công nghiệp sản xuất oto phát triển mạnh, lượng SBR sử dụng sẽ tăng mạnh, khi mà lượng nhập khẩu không đủđể cung cấp, chúng ta sẽ có những cơ sở sản xuất SBR với năng suất lớn.Quy mô thị trường cao su styren-butadien toàn cầu đạt 7,84 tỷ USD vào năm 2015. Nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng từ ô tô mới cũng như lốp xe thay thế là một trong những yếu tố chính thúc đẩy thị trường.Hơn 70% cao su styren-butadien (SBR) được sản xuất trên toàn cầu được sử dụng trong sảnxuất lốp xe.

SBR là nguồn tiêu thụ chủ yếu của butadien. Ngành công nghiệp săm lốp dự kiến sẽ thúc đẩy sự phát triển thị trường trong giai đoạn dự báo. Giá dầu thô tác động trực tiếp đến giá nguyên vật liệu.Giá dầu thô ở mức cao nhất mọi thời đại trong năm 2011, điều này phản ánh giá butadien chạm mức 3,0 USD / kg trong cùng thời kỳ.Tuy nhiên, giá dầu thô giảm gần đây đã khiến giá butadien và styren xuống mức thấp kỷ lục.Những yếu tố này đã dẫn đến tác động đáng kể đến giá SBR trong vài năm qua.

84

Khối lượng thị trường SBR toàn cầu theo ứng dụng, năm 2015(%)

Nhu cầu SBR toàn cầu trong ứng dụng lốp xe chiếm tỷ trọng 80,6% về doanh thu, vào năm 2015. SBR được sử dụng trong sản xuất lốp xe do đặc tính chống mài mòn vốn có của nó, giúp cải thiện hiệu suất của lốp. Năm 2015, các ứng dụng làm chất kết dính chiếm 3,7% nhu cầu SBR toàn cầu về khối lượng. Lưu huỳnh, peroxit và nhựa phenolic, dự kiến sẽ thúc đẩy nhu cầu trong ứng dụng chất kết dính.

85

Phần 7: Polyetylen (PE)