Ez a cikk elemzi Kína C3 iparági láncának főbb termékeit, valamint a technológia jelenlegi kutatási és fejlesztési irányát.

(1)A polipropilén (PP) technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

Vizsgálatunk szerint Kínában számos módszer létezik a polipropilén (PP) előállítására, amelyek közül a legfontosabbak közé tartozik a háztartási környezetbarát csőgyártási eljárás, a Daoju Company Unipol eljárása, a LyondellBasell Company Spheriol eljárása, az Ineos Company Innovene eljárása, a Nordic Chemical Company Novolen eljárása és a LyondellBasell Company Spherizone eljárása. Ezeket az eljárásokat a kínai PP-vállalatok is széles körben alkalmazzák. Ezek a technológiák többnyire a propilén konverziós arányát 1,01-1,02 tartományban szabályozzák.

A hazai gyűrűs csőgyártási eljárás a függetlenül kifejlesztett ZN katalizátort alkalmazza, amelyet jelenleg a második generációs gyűrűs csőgyártási technológia ural. Ez az eljárás függetlenül kifejlesztett katalizátorokon, aszimmetrikus elektrondonor technológián és propilén-butadién bináris véletlenszerű kopolimerizációs technológián alapul, és képes homopolimerizációt, etilén-propilén véletlenszerű kopolimerizációt, propilén-butadién véletlenszerű kopolimerizációt és ütésálló PP kopolimerizációt előállítani. Például olyan vállalatok, mint a Shanghai Petrochemical Third Line, a Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines, valamint a Maoming Second Line, mind alkalmazták ezt az eljárást. Az új gyártólétesítmények jövőbeni növekedésével várhatóan a harmadik generációs környezetvédelmi csőgyártási eljárás fokozatosan a domináns hazai környezetvédelmi csőgyártási eljárássá válik.

Az Unipol eljárással ipari szinten előállíthatók homopolimerek, 0,5–100 g/10 perc olvadékfolyási sebességgel (MFR). Ezenkívül az etilén kopolimer monomerek tömegaránya a random kopolimerekben elérheti az 5,5%-ot. Ezzel az eljárással iparilag előállítható propilén és 1-butén random kopolimerje (CE-FOR kereskedelmi név) is, amelynek gumi tömegaránya akár 14% is lehet. Az Unipol eljárással előállított ütőkopolimerek etilén tömegaránya elérheti a 21%-ot (a gumi tömegaránya 35%). Az eljárást olyan vállalatok létesítményeiben alkalmazzák, mint a Fushun Petrochemical és a Sichuan Petrochemical.

Az Innovene eljárás széles olvadékfolyási sebesség (MFR) tartományban képes előállítani homopolimer termékeket, amelyek elérhetik a 0,5-100 g/10 perc értéket. A termék szívóssága nagyobb, mint más gázfázisú polimerizációs eljárásoké. A véletlenszerű kopolimer termékek MFR-értéke 2-35 g/10 perc, az etilén tömegaránya 7% és 8% között változik. Az ütésálló kopolimer termékek MFR-értéke 1-35 g/10 perc, az etilén tömegaránya 5% és 17% között változik.

Jelenleg a PP fő termelési technológiája Kínában nagyon fejlett. Az olaj alapú polipropilén vállalatokat tekintve nincs jelentős különbség a termelési egység fogyasztásában, a feldolgozási költségekben, a profitban stb. az egyes vállalatok között. A különböző folyamatok által lefedett termelési kategóriák szempontjából a fő folyamatok lefedhetik a teljes termékkategóriát. A meglévő vállalatok tényleges termelési kategóriáit figyelembe véve azonban jelentős különbségek vannak a PP termékekben a különböző vállalatok között olyan tényezők miatt, mint a földrajzi elhelyezkedés, a technológiai akadályok és a nyersanyagok.

(2)Az akrilsav-technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

Az akrilsav fontos szerves kémiai alapanyag, amelyet széles körben használnak ragasztók és vízben oldódó bevonatok gyártásában, valamint gyakran feldolgozzák butil-akriláttá és más termékekké is. A kutatások szerint az akrilsav előállítására számos eljárás létezik, beleértve a klóretanolos módszert, a cianoetanolos módszert, a nagynyomású Reppe-módszert, az enonos módszert, a továbbfejlesztett Reppe-módszert, a formaldehid-etanolos módszert, az akrilnitril hidrolízises módszert, az etilénes módszert, a propilén oxidációs módszert és a biológiai módszert. Bár az akrilsav előállítására számos technika létezik, és ezek nagy részét az iparban is alkalmazzák, a világszerte legelterjedtebb előállítási eljárás továbbra is a propilén közvetlen oxidációja akrilsavvá.

A propilén oxidációjával előállított akrilsav alapanyagai főként vízgőz, levegő és propilén. A gyártási folyamat során ez a három anyag bizonyos arányban oxidációs reakciókon megy keresztül a katalizátorágyon keresztül. A propilén először az első reaktorban akroleinné oxidálódik, majd a második reaktorban akrilsavvá. A vízgőz hígító szerepet játszik ebben a folyamatban, elkerülve a robbanásokat és elnyomva a mellékreakciók kialakulását. Az akrilsav képződése mellett azonban ez a reakciófolyamat mellékreakciók miatt ecetsavat és szén-oxidokat is termel.

Pingtou Ge vizsgálata szerint az akrilsavas oxidációs folyamattechnológia kulcsa a katalizátorok kiválasztásában rejlik. Jelenleg az akrilsavas technológiát propilén oxidációval biztosító vállalatok közé tartozik az Egyesült Államokban a Sohio, a japán Japan Catalyst Chemical Company, a japán Mitsubishi Chemical Company, a német BASF és a Japan Chemical Technology.

Az Egyesült Államokban a Sohio-eljárás egy fontos eljárás az akrilsav propilén oxidációval történő előállítására, amelyet a propilén, a levegő és a vízgőz egyidejű bevezetése jellemez két sorba kapcsolt fixágyas reaktorba, és MoBi, illetve Mo-V többkomponensű fém-oxidok katalizátorként való alkalmazása. Ezzel a módszerrel az akrilsav egyirányú hozama elérheti a körülbelül 80%-ot (moláris arány). A Sohio-eljárás előnye, hogy két sorba kapcsolt reaktor növelheti a katalizátor élettartamát, akár 2 évig is. Ennek az eljárásnak azonban az a hátránya, hogy a fel nem használt propilén nem nyerhető ki.

BASF módszer: Az 1960-as évek vége óta a BASF kutatásokat végez az akrilsav propilén oxidációval történő előállításával. A BASF módszer Mo Bi vagy Mo Co katalizátorokat használ a propilén oxidációs reakciójához, és az akrolein egyirányú hozama elérheti a körülbelül 80%-ot (moláris arány). Ezt követően Mo, W, V és Fe alapú katalizátorok alkalmazásával az akroleint tovább oxidálják akrilsavvá, maximális egyirányú hozammal körülbelül 90% (moláris arány). A BASF módszer katalizátorának élettartama elérheti a 4 évet, és az eljárás egyszerű. Ennek a módszernek azonban vannak hátrányai, mint például az oldószer magas forráspontja, a berendezések gyakori tisztítása és a magas energiafogyasztás.

Japán katalizátoros módszer: Két sorba kapcsolt fix reaktort és egy hozzáillő héttornyos elválasztó rendszert is használnak. Az első lépés a Co elem bejuttatása a Mo/Bi katalizátorba, mint reakciókatalizátorba, majd a második reaktorban Mo, V és Cu kompozit fém-oxidokat használnak fő katalizátorként, szilícium-dioxid és ólom-monoxid hordozón. Ennél az eljárásnál az akrilsav egyirányú hozama körülbelül 83-86% (moláris arány). A japán katalizátoros módszer egy egymásra helyezett fix ágyas reaktort és egy 7 tornyos elválasztó rendszert alkalmaz, fejlett katalizátorokkal, magas összhozammal és alacsony energiafogyasztással. Ez a módszer jelenleg az egyik legfejlettebb termelési folyamat, amely vetekszik a japán Mitsubishi eljárással.

(3)A butil-akrilát technológia jelenlegi állapota és fejlesztési trendjei

A butil-akrilát színtelen, átlátszó folyadék, amely vízben oldhatatlan, etanollal és éterrel keverhető. Ezt a vegyületet hűvös és szellőző raktárban kell tárolni. Az akrilsavat és észtereit széles körben használják az iparban. Nemcsak akrilát oldószeralapú és lotion alapú ragasztók lágy monomerjeinek előállítására használják, hanem homopolimerizálhatók, kopolimerizálhatók és oltó kopolimerizálhatók polimer monomerekké, és szerves szintézis intermedierjeként is felhasználhatók.

Jelenleg a butil-akrilát előállítási folyamata főként akrilsav és butanol reakciójából áll toluolszulfonsav jelenlétében, butil-akrilát és víz előállítására. Az ebben a folyamatban részt vevő észterezési reakció tipikusan reverzibilis reakció, és az akrilsav és a butil-akrilát termék forráspontja nagyon közel van egymáshoz. Ezért nehéz az akrilsavat desztillációval elválasztani, és a fel nem használt akrilsav nem hasznosítható újra.

Ezt a folyamatot butil-akrilát észterezési módszernek nevezik, amelyet főként a Jilin Petrolkémiai Mérnöki Kutatóintézet és más kapcsolódó intézmények fejlesztettek ki. Ez a technológia már nagyon fejlett, és az akrilsav és az n-butanol egységnyi fogyasztásszabályozása nagyon pontos, képes az egységnyi fogyasztást 0,6-on belül szabályozni. Ezenkívül ez a technológia már együttműködést és átadást is eredményezett.

(4)A CPP technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

A CPP fóliát fő nyersanyagként polipropilénből állítják elő speciális feldolgozási módszerekkel, például T-alakú extrudálásos öntéssel. Ez a fólia kiváló hőállósággal rendelkezik, és a gyors hűtési tulajdonságainak köszönhetően kiváló simaságot és átlátszóságot biztosít. Ezért a nagy átlátszóságot igénylő csomagolási alkalmazásokhoz a CPP fólia az előnyben részesített anyag. A CPP fólia legelterjedtebb felhasználási területe az élelmiszer-csomagolás, valamint az alumíniumbevonatok gyártása, a gyógyszeripari csomagolások, valamint a gyümölcsök és zöldségek tartósítása.

Jelenleg a CPP fóliák gyártási folyamata főként koextrudálásos öntés. Ez a gyártási folyamat több extruderből, többcsatornás elosztókból (közismert nevén „adagolókból”), T alakú szerszámfejekből, öntőrendszerekből, vízszintes vontatórendszerekből, oszcillátorokból és tekercselőrendszerekből áll. A gyártási folyamat fő jellemzői a jó felületi fényesség, a nagy síkfelület, a kis vastagságtűrés, a jó mechanikai nyújthatóság, a jó rugalmasság és a gyártott vékonyréteg-termékek jó átlátszósága. A CPP-fóliák legtöbb globális gyártója koextrudálásos öntési módszert alkalmaz a gyártáshoz, és a berendezéstechnológia kiforrott.

Az 1980-as évek közepe óta Kína külföldi öntőfólia-gyártó berendezéseket kezdett bevezetni, de ezek többsége egyrétegű szerkezetű és az elsődleges szakaszhoz tartozik. Az 1990-es évekbe lépve Kína többrétegű kopolimer öntöttfólia-gyártósorokat vezetett be olyan országokból, mint Németország, Japán, Olaszország és Ausztria. Ezek az importált berendezések és technológiák alkotják Kína öntöttfólia-iparának fő hajtóerejét. A fő berendezésbeszállítók közé tartozik a német Bruckner, a Bartenfield, a Leifenhauer és az osztrák Orchid. 2000 óta Kína fejlettebb gyártósorokat vezetett be, és a belföldön gyártott berendezések is gyors fejlődésen mentek keresztül.

A nemzetközi haladó szinthez képest azonban még mindig van némi különbség a hazai öntőfólia-berendezések automatizálási szintjében, a mérlegvezérlő extrudáló rendszerben, az automatikus szerszámfej-beállítás-szabályozó fóliavastagság-szabályozóban, az online élanyag-visszanyerő rendszerben és az automatikus tekercselésben. Jelenleg a CPP fóliatechnológia fő berendezésbeszállítói többek között a német Bruckner, a Leifenhauser és az osztrák Lanzin. Ezek a külföldi beszállítók jelentős előnyökkel rendelkeznek az automatizálás és egyéb szempontok tekintetében. A jelenlegi folyamat azonban már meglehetősen érett, a berendezéstechnológia fejlesztési üteme lassú, és alapvetően nincs küszöb az együttműködésre.

(5)Az akrilnitril technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

A propilén-ammónia oxidációs technológia jelenleg az akrilnitril fő kereskedelmi előállítási módja, és szinte az összes akrilnitril-gyártó BP (SOHIO) katalizátorokat használ. Számos más katalizátorgyártó is létezik azonban, mint például a japán Mitsubishi Rayon (korábban Nitto) és Asahi Kasei, az amerikai Ascend Performance Material (korábban Solutia) és a Sinopec.

A világ akrilnitril-gyárainak több mint 95%-a a BP által úttörő módon kifejlesztett propilén-ammónia oxidációs technológiát (más néven szódium-eljárást) alkalmazza. Ez a technológia propilént, ammóniát, levegőt és vizet használ nyersanyagként, és bizonyos arányban jut be a reaktorba. Szilikagélen hordozós foszfor-molibdén-bizmut vagy antimon-vas katalizátorok hatására 400-500 °C hőmérsékleten akrilnitril keletkezik.℃és légköri nyomáson. Ezután egy sor semlegesítési, abszorpciós, extrakciós, dehidrocianálási és desztillációs lépés után kapjuk meg az akrilnitril végterméket. Ennek a módszernek az egyirányú hozama elérheti a 75%-ot, és a melléktermékek közé tartozik az acetonitril, a hidrogén-cianid és az ammónium-szulfát. Ez a módszer rendelkezik a legmagasabb ipari termelési értékkel.

1984 óta a Sinopec hosszú távú megállapodást írt alá az INEOS-szal, és felhatalmazást kapott az INEOS szabadalmaztatott akrilnitril technológiájának Kínában történő alkalmazására. Évekig tartó fejlesztés után a Sinopec Sanghaji Petrolkémiai Kutatóintézet sikeresen kidolgozott egy technikai eljárást a propilén-ammónia oxidációjára akrilnitril előállítására, és megépítette a Sinopec Anqing Branch 130 000 tonnás akrilnitril projektjének második fázisát. A projektet 2014 januárjában sikeresen üzembe helyezték, így az akrilnitril éves termelési kapacitása 80 000 tonnáról 210 000 tonnára nőtt, és a Sinopec akrilnitril termelési bázisának fontos részévé vált.

Jelenleg a propilén-ammónia oxidációs technológiára szabadalmakkal rendelkező vállalatok világszerte többek között a BP, a DuPont, az Ineos, az Asahi Chemical és a Sinopec. Ez a gyártási folyamat kiforrott és könnyen beszerezhető, Kína pedig szintén lokalizálta ezt a technológiát, teljesítménye nem marad el a külföldi gyártási technológiákétól.

(6)Az ABS-technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

A vizsgálat szerint az ABS-eszközök gyártási folyamata főként lotion oltási módszerre és folyamatos ömlesztett eljárásra oszlik. Az ABS-gyantát polisztirol gyanta módosításán alapulva fejlesztették ki. 1947-ben egy amerikai gumigyártó cég átvette a keverési eljárást az ABS-gyanta ipari előállításához; 1954-ben az Egyesült Államokban a BORG-WAMER Company kifejlesztette a lotion oltással polimerizált ABS-gyantát, és megvalósította az ipari termelést. A lotion oltás megjelenése elősegítette az ABS-ipar gyors fejlődését. Az 1970-es évek óta az ABS gyártástechnológiája nagy fejlődésen ment keresztül.

A lotion oltási módszer egy fejlett gyártási folyamat, amely négy lépésből áll: a butadién latex szintézise, ​​az oltópolimer szintézise, ​​a sztirol és akrilnitril polimerek szintézise, ​​valamint a keverési utókezelés. A specifikus folyamatfolyamat magában foglalja a PBL egységet, az oltóegységet, a SAN egységet és a keverőegységet. Ez a gyártási folyamat magas szintű technológiai érettséggel rendelkezik, és világszerte széles körben alkalmazzák.

Jelenleg az érett ABS-technológia főként olyan vállalatoktól származik, mint az LG Dél-Koreában, a JSR Japánban, a Dow az Egyesült Államokban, a New Lake Oil Chemical Co., Ltd. Dél-Koreában és az Egyesült Államokban található Kellogg Technology, amelyek mindegyike globálisan vezető technológiai érettségi szinttel rendelkezik. A technológia folyamatos fejlődésével az ABS gyártási folyamata is folyamatosan javul és javul. A jövőben hatékonyabb, környezetbarátabb és energiatakarékosabb gyártási folyamatok jelenhetnek meg, amelyek több lehetőséget és kihívást jelentenek a vegyipar fejlődése előtt.

(7)Az n-butanol műszaki állapota és fejlődési trendje

Megfigyelések szerint a butanol és oktanol szintézisének világszerte elterjedt technológiája a folyadékfázisú ciklikus, alacsony nyomású karbonil szintézis. Az eljárás fő nyersanyagai a propilén és a szintézisgáz. Ezek közül a propilén főként integrált önellátásból származik, egységnyi propilénfogyasztás 0,6 és 0,62 tonna között van. A szintetikus gázt többnyire kipufogógázból vagy szén alapú szintetikus gázból állítják elő, egységnyi fogyasztás 700 és 720 köbméter között van.

A Dow/David által kifejlesztett alacsony nyomású karbonil szintézis technológia – folyadékfázisú keringési eljárás – olyan előnyökkel rendelkezik, mint a magas propilén konverziós arány, a katalizátor hosszú élettartama és a három hulladék csökkent kibocsátása. Ez az eljárás jelenleg a legfejlettebb termelési technológia, és széles körben alkalmazzák a kínai butanol- és oktanol-gyártó vállalatoknál.

Tekintettel arra, hogy a Dow/David technológia viszonylag fejlett és a hazai vállalatokkal együttműködve is alkalmazható, sok vállalat ezt a technológiát fogja előnyben részesíteni, amikor butanol-oktanol egységek építésébe fektet be, ezt követi a hazai technológia.

(8)A poliakrilnitril technológia jelenlegi állapota és fejlődési trendjei

A poliakrilonitrilt (PAN) akrilnitril szabadgyökös polimerizációjával állítják elő, és fontos köztitermék az akrilnitril szálak (akril szálak) és a poliakrilonitril alapú szénszálak előállításában. Fehér vagy enyhén sárga, átlátszatlan por formájában jelenik meg, üvegesedési hőmérséklete körülbelül 90 °C.℃Oldható poláris szerves oldószerekben, például dimetil-formamidban (DMF) és dimetil-szulfoxidban (DMSO), valamint szervetlen sók, például tiocianát és perklorát tömény vizes oldataiban. A poliakrilnitril előállítása főként az akrilnitril (AN) oldatos polimerizációját vagy vizes kicsapási polimerizációját foglalja magában nemionos második monomerekkel és ionos harmadik monomerekkel.

A poliakrilonitrilt főként akrilszálak előállítására használják, amelyek akrilnitril kopolimerekből készült szintetikus szálak, 85%-nál nagyobb tömegszázalékkal. A gyártási folyamatban használt oldószerek szerint megkülönböztethetők dimetil-szulfoxidként (DMSO), dimetil-acetamidként (DMAc), nátrium-tiocianátként (NaSCN) és dimetil-formamidként (DMF). A különböző oldószerek közötti fő különbség a poliakrilonitrilben való oldhatóságuk, amelynek nincs jelentős hatása a specifikus polimerizációs gyártási folyamatra. Ezenkívül a különböző komonomerek szerint itakonsavra (IA), metil-akrilátra (MA), akrilamidra (AM) és metil-metakrilátra (MMA) stb. oszthatók. A különböző komonomerek eltérő hatással vannak a polimerizációs reakciók kinetikájára és terméktulajdonságaira.

Az aggregációs folyamat lehet egylépéses vagy kétlépéses. Az egylépéses módszer az akrilnitril és a komonomerek oldatban történő egyidejű polimerizációját jelenti, és a termékek közvetlenül, elválasztás nélkül fonóoldattá alakíthatók. A kétlépéses szabály az akrilnitril és a komonomerek vízben történő szuszpenziós polimerizációját jelenti a polimer előállításához, amelyet elválasztanak, mosnak, dehidratálnak és további lépéseken keresztül a fonóoldat előállításához. Jelenleg a poliakrilnitril globális előállítási folyamata alapvetően azonos, a különbség a downstream polimerizációs módszerekben és a komonomerekben rejlik. Jelenleg a világ különböző országaiban a legtöbb poliakrilnitril szálat háromkomponensű kopolimerekből állítják elő, amelyekben az akrilnitril 90%-ot tesz ki, a második monomer hozzáadása pedig 5% és 8% között van. A második monomer hozzáadásának célja a szálak mechanikai szilárdságának, rugalmasságának és textúrájának növelése, valamint a festési teljesítmény javítása. Az általánosan használt módszerek közé tartozik az MMA, MA, vinil-acetát stb. A harmadik monomer hozzáadott mennyisége 0,3% -2%, azzal a céllal, hogy bizonyos számú hidrofil festékcsoportot vezessen be a szálak affinitásának növelése érdekében a festékekkel, amelyek kationos festékcsoportokra és savas festékcsoportokra oszlanak.

Jelenleg Japán a poliakrilnitril globális gyártási folyamatának fő képviselője, őt követi Németország és az Egyesült Államok. A reprezentatív vállalatok közé tartozik a Zoltek, Hexcel, Cytec és Aldila Japánból, a Dongbang, a Mitsubishi az Egyesült Államokból, az SGL Németországból és a Formosa Plastics Group Tajvanról, Kínából. Jelenleg a poliakrilnitril globális gyártási folyamattechnológiája kiforrott, és nincs sok lehetőség a termékfejlesztésre.