Khó khăn trong việc đo nồng độ ethylene

Trong quá trình tổng hợp cao su, đặc biệt là đối với monome etylen-propylen-dien (EPDM) hoặc cao su etylen-propylen (EPR/EPM), việc đo lường chính xác nồng độ etylen là rất quan trọng để kiểm soát động học quá trình trùng hợp, đảm bảo tính chất polyme ổn định và giảm thiểu chất thải.

Tổng quan về quy trình tổng hợp cao su

Quá trình tổng hợp cao su cho EPDM/EPR thường bao gồm:

Cung cấp nguyên liệu đầu vàoEthylene và propylene (và diene đối với EPDM) được đưa vào lò phản ứng dưới dạng khí, thường được hòa tan trong dung môi hoặc duy trì ở trạng thái khí/lỏng.

Lò phản ứng trùng hợp: Một lò phản ứng khuấy liên tục (CSTR) hoặc lò phản ứng vòng, nơi các monome phản ứng với chất xúc tác ở nhiệt độ 30-90°C và áp suất 10-30 bar, tạo thành chuỗi polyme.

Khôi phục dung môi/monomerCác monome chưa phản ứng được tách ra, tái chế hoặc loại bỏ, thường thông qua quá trình khử khí hoặc sử dụng thùng tách nhanh.

Hoàn thànhPolyme được tách, rửa sạch và ép đùn, kèm theo kiểm tra chất lượng về mật độ và độ nhớt Mooney.

Ethylene đóng vai trò là monome quan trọng trong quá trình tổng hợp cao su, một nguyên liệu thô chủ yếu trong ngành công nghiệp hóa dầu. Nồng độ monome này trong bình phản ứng quyết định trực tiếp động học của quá trình trùng hợp và do đó, các tính chất vật lý và hóa học của polyme cuối cùng, chẳng hạn như khối lượng phân tử và nhiệt độ nóng chảy. Khi nồng độ ethylene không được kiểm soát chính xác, polyme thu được có thể thể hiện tính đa phân tán không kiểm soát, dẫn đến sự phân bố khối lượng phân tử rộng hơn và chất lượng sản phẩm cuối cùng không nhất quán. Ví dụ, tồn tại mối quan hệ tuyến tính giữa việc tăng áp suất ethylene và hàm lượng ethylene trong các copolyme được tạo ra, điều này lại ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy của chúng.

Sự biến động về chất lượng sản phẩm này có tác động tài chính trực tiếp và rõ rệt. Để đảm bảo mọi lô sản phẩm đều đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng tối thiểu, các nhà vận hành thường áp dụng phương pháp được gọi là "tặng hàng chất lượng". Điều này bao gồm việc cố ý sản xuất sản phẩm có đặc tính chất lượng vượt quá các tiêu chuẩn yêu cầu, nói cách khác là thiết kế quá mức quy trình để bù đắp cho sự biến động trong đo lường và kiểm soát. Thực tiễn này, trong khi đảm bảo sản phẩm được chấp nhận, lại dẫn trực tiếp đến việc tiêu thụ nguyên liệu thô nhiều hơn, sử dụng năng lượng cao hơn và thời gian chu kỳ kéo dài hơn, tất cả đều dẫn đến chi phí vận hành đáng kể và lợi nhuận giảm sút. Cốt lõi của vấn đề này không phải là lỗi trong chính quy trình hóa học, mà là sự thiếu sót trong vòng lặp đo lường và kiểm soát thời gian thực chi phối nó, dẫn đến chế độ hoạt động phản ứng thay vì chủ động.