Công nghệ sản xuất cao su butadien
October 20, 2011
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Chủ đề: Tìm hiểu công
nghệ sản xuất cao su
Polybutadien
Trình độ đào
tạo : Đại học
Hệ đào tạo
: Chính quy
Chuyên
nghành : Lọc-Hóa
Dầu
Khóa học : 2007-2012
Giảng viên hướng dẫn : Thạc sỹ NGUYỄN THỊ LINH
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 7
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bản đồ án này trước tiên tôi xin chân thành
cảm ơn thạc sỹ Nguyễn Thị Linh đã tận tình hướng dẫn và giảng dạy
chúng tôi trong quá trinh thực hiện đồ án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong tổ đã cùng nhau hợp tác
thực hiện bản đồ án này, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các bạn trong
tập thể lớp Lọc Hóa Dầu-K52.
Page 1
Công nghệ sản xuất cao su butadien
October 20, 2011
MỞ ĐẦU
Ngày nay, những vật liệu được sản xuấ từ cao su chiếm một thị phần rất lớn trên thế
giới đâu cũng cần đến cao su nhưng cây cao su chỉ thích hợp sinh trưởng ở vùng nhiệt đới.
Hơn thế nữa cây cao su sinh trưởng khá chậm, sản lượng cũng không thỏa mãn hết nhu cầu
của con người và con ngườ đã nghĩ ra cách chế tạo cao su nhân tạo. Những năm 20 của thế kỷ

III - SẢN XUẤT NGUYÊN LIỆU BUTADIEN, QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP POLY
BUTADIEN , XÚC TÁC, SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ.................................................................
Giới thiệu……………………………………………………………………………………
III.1 Sản xuất Butadien……………………………………………………………………
1 - Quá trình sản xuất Butadien thô……………………………………………….
2- Phục hồi Butadien độ tinh khiết cao………………………………………........
III.2 QUÁ TRÌNH TRÙNG HỢP POLY BUTADIEN ........................................................
1 Trùng hợp dung dịch ……………………………………………………………..
2. Trùng hợp nhũ tương…………………………………………………………….
3. Quá trình trùng hợp pha khí……………………………………………………...
III.3- XÚC TÁC TRONG QUÁ POLYME HÓA BUTADIEN…………………………..
1 -Chất xúc tác Ziegler-Natta………………………………………………………
2- Chất xúc tác anion……………………………………………………………….
III.3- SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ………………………………………………………………..
IV – SỰ LƯU HÓA CAO SU ……………………………………………………………..
V – KẾT LUẬN………………………………………………………………………………
VI– TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………................
I - SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CAO SU POLYBUTADIEN
Ta thấy ứng dụng của nguồn nguyên liệu cao su là rất to nhưng cây cao su chỉ thích
hợp sinh trưởng ở vùng nhiệt đới. Hơn thế nữa cây cao su sinh trưởng khá chậm, sản lượng
cũng không thỏa mãn hết nhu cầu của con người và con người đã nghĩ ra cách chế tạo cao su
nhân tạo.
Người ta có thể nói rằng chính nước Đức là nơi đã thực sự sản sinh ra nền công nghiệp
hiện đại chất đàn hồi. Đức là quốc gia thành công trong việc sản xuất cao su tổng hợp ơ quy
mô thương mại. Việc nà diễn ra trong thời kỳ giữa Thế chiến I và II, khi nước này không tìm
đủ nguồn cao su tự nhiên. Cao su tổng hợp này có cấu trúc khác với sản phẩm của Bouchardt
(năm 1897, Bouchardt chế tạo được một loại cao su tổng hợp từ phản ứng trùng hợp isopren
trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học Anh và Đức sau đó trong thời gian 1910-1912,
phát triển các phương pháp khác cũng tạo ra chất dẻo từ isopren), nó dựa trên sự trùng hợp
butadien là thành quả của nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của nhà khoa học Nga Sergei

o
C, sản phẩm lấy ra từ lò phản ứng được gia cố 2% phenylnaphtylamin và 1 % acid
béo để trung hòa lượng xúc tác và KOH thừa. Buna 85 được sản xuất với số lượng lớn trong
suốt cuộc chiến tranh thế giới II. Ngày nay cao su Buna 85 mất đi vai trò của nó, nhưng người
Đức đã có nhiều cố gắng trong việc hình thành copolyme butadien –styren.
Sau cùng Buna 115 với khối lượng phân tử cao hơn nhưng có những áp dụng hạn chế
vì có khó khăn trong việc sản xuất, điều này dẫn đến giá thành cao.
Sau người Đức, người Nga đã bất đầu sản xuất cao su cùng chủng loại này và được
định dạng bằng mã số SK. Hai chủng loại lớn là SK A ( được sản xuất từ butadien, dẫn xuất
từ dầu hỏa ) và SK B ( trong đó butadien xuất phát được sản xuất từ alcol).
Những công trình của người Mỹ đã chứng tỏ rằng sự polyme hóa butadien với sự hiện
diện của xúc tác alfin ( muối Natri của alcol và dẫn xuất Natri của olefin ) xảy ra rất nhanh và
dẫn đến những polyme có khối lượng phân tử rất cao với cấu trúc điều hòa lập thể. Mặt khác,
ở mức kỹ nghệ những phương pháp xúc tác mới được đưa vào từ những năm 1956 – 1959,
được coi là cải tiến đáng kể đối với chất đàn hồi polybutadien.
II-NHỮNG TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG CỦA BUTADIEN VÀ CAO
SU POLYBUTADIEN
II.1 - Tính chất đặc trưng của butadien
1 - Tính chất vật lý
Butadien là chất khí không màu ởđiều kiện thường. Tính chất vật lý quan trọng nhất
được thống kê ở những bảng sau:
Bảng 1. áp suất hơi của butadien tương ứng với nhiệt độ
T
o
C - 4,413 0 20 40 60 80 100
Page 4
Công nghệ sản xuất cao su butadien
October 20, 2011
P, MPa 0,1013 0,1173 0,2351 0,4288 0,7248 1,1505 1,7342
Bảng 2. Tính chất vật lý của butadien

C
Entanpi tạo thành, thể khí, ở 298
o
K; 0,1013 MPa
Entanpi tự do tạo thành, thể khí, ở 298
o
K; 0,1013 MPa
Entanpi đốt cháy, thể khí, ở 298
o
K; 0,1013 MPa
Entanpi hydro hóa tới butan thể khí, ở 298
o
K; 0,1013 MPa
Entropi tạo thành, thể khí, ở 298
o
K; 0,1013 MPa
Entanpi nóng chảy ở 164,2
o
K ; 0,1013 MPa
54,092
- 4,411
o
C
- 108,902
o
C
152
o
C
4,32 MPa

Bảng 3. Các giới hạn nổ của butadien trong không khí.
ở 0,1013 MPa, 20
o
C ở 0,4904 MPa, 30
o
C
% thể tích g/m
3
% thể tích g/m
3
Giới hạn dưới 1,4 31 1,4 150
Giới hạn trên 16,3 365
≈ 2,2
≈
2400
Page 5
Công nghệ sản xuất cao su butadien
October 20, 2011
Bảng 3 cho ta biết ở điều kiện và áp suất nhất định nếu phần trăm thể tích của butadien
trong hỗn hợp với không khí nằm trong khoảng giới hạn dưới và giới hạn trên thì hỗn hợp sẽ
gây nổ, hỗn hợp không ổn định.
Bảng 4. Độ hòa tan của butadien trong nước ở 0,1013 MPa vàđộ hòa tan L của nước
trong butadien lỏng.
T,
o
C
α, m
3
/ m
3

Cis-2-buten-vinyl axetylen
Trans-1-buten-vinyl axetylen
Amoniac-butadien
Metyl amin-butadien
Axetyldehit-butadien
6,5 (0,0933 MPa)
1,5 (0,0933 MPa)
-1,5 (0,0933 MPa)
- 9 (0,0933 MPa)
- 0,2 (0,0933 MPa)
- 22 (0,0933 MPa)
- 37 (0,1013 MPa)
- 9,5 (0,1013 MPa)
5,53 (0,1013 MPa)
20% thể tích butan
20% thể tích 1-butyl
9,5% thể tích 1-butyl
0,7%thể tích vinylaxetilen
33% thể tích vinylaxetilen
25% thể tích vinylaxetilen
45% trọng lượng butadien
58,6% trọng lượng
butadien
94,8% trọng lượng
butadien
ở bảng 5 cho ta thấy hỗn hợp đẳng phí, rất quan trọng cho sự chưng cất của butadien trong
hỗn hợp với các hydrocacbon.
2 - Tính chất hóa học
Butadien có 2 nối đôi liên hợp có thể tham gia nhiều phản ứng, có thể gắn vào vị trí
nối đôi 1,2 và 1,4 (sự trùng hợp) và với nhiều chất phản ứng khác thể dime hóa hoặc trime

H CH
2
- H
2
C H
Trans - 1,4 – addition
CH
2

H

C

H
CH

C

H
H

C

H
CH

C

H
H

H
H
Page 8
Công nghệ sản xuất cao su butadien
October 20, 2011

C

H
H

C

CH
H

C

H
CH

C

H

CH
2
CH
2


CH
2
= CH- CH =CH
2
+ Cl
2
→CH
2
- CH - CH = CH
2
+ HCl

Cl
Phản ứng gồm 2 bước:
Cl - CH
2
- CH = CH - CH
2
- Cl CH
2
- CH - CH = CH
2
40%  
Cl Cl
CH
2
= C - CH = CH
2

Cl

- COOCH
3
H
3
COOC - CH
2
CH
2
CH
2
CH
2
- COOCH
3
BASF có kế hoạch xây dựng một nhà máy sản xuất 60000 ha ở Ludwigshafen.
Hydro formyl hóa butadien để nhận được andehyt valeric
Trong sự sản xuất hexanmetylendiamin: phản ứng xyanua hydro với butadien ở phản
ứng bậc 2 và hợp chết adiponitril được hydro hóa để tạo thành dimamin .
Quá trình chung về sự phát triển của sự sản xuất 1,4 butadiol từ butadien : trong quá
trình bậc 3 của Mitsubishi phản ứng butadien có xúc tác với axit axetic để nhận được 1,4 -
diaxeton - 2 - buten, mà nếu hydro hóa ngược lại sẽ được 1,4 - diaxeton butan và thuỷ phân sẽ
được 1,4 - butadiol .
CH
2
= CH - CH = CH
2
+2CH
3
COOH + 1/2O
2

Từ khi oligome butadien khác với từ một số chất khác bởi chiều dài của 4 nguyên tử
cacbon sự tách rời của những oligome thì dễ dàng hơn oligme etylen. Kết quả dime hóa sẽ
nhận được 1,3,7 - octatrien và 1,3,6 - octatrien, tuy nhiên công nghệ không thích ứng. Những
hydrocacbon mạch vòng xylen và etyl - benzen có thể được điều chế từ sự dehydro vòng hóa
thành 1,3,7 - octatrien.
Nếu dime hóa được thực hiện dưới điều kiện hydro hóa 1,7 - octadien có 2 nối đôi và
còn 1,6 - octadien.
Page 11
+ CO, + CH
3
OH