Denne artikel vil analysere de vigtigste produkter i Kinas C3-industrikæde og den nuværende forsknings- og udviklingsretning inden for teknologi.

(1)Den nuværende status og udviklingstendenser inden for polypropylen (PP) teknologi

Ifølge vores undersøgelse findes der forskellige måder at producere polypropylen (PP) på i Kina, hvoraf de vigtigste processer inkluderer miljøvenlige rørsystemer til husholdningsbrug, Unipol-processer fra Daoju Company, Spheriol-processer fra LyondellBasell Company, Innovene-processer fra Ineos Company, Novolen-processer fra Nordic Chemical Company og Spherizone-processer fra LyondellBasell Company. Disse processer er også bredt anvendt af kinesiske PP-virksomheder. Disse teknologier styrer for det meste konverteringshastigheden for propylen inden for intervallet 1,01-1,02.

Den indenlandske ringrørsproces anvender den uafhængigt udviklede ZN-katalysator, som i øjeblikket domineres af anden generations ringrørsprocesteknologi. Denne proces er baseret på uafhængigt udviklede katalysatorer, asymmetrisk elektrondonorteknologi og binær tilfældig copolymerisation af propylenbutadien og kan producere homopolymerisation, tilfældig copolymerisation af ethylenpropylen, tilfældig copolymerisation af propylenbutadien og slagfast copolymerisation af PP. For eksempel har virksomheder som Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines og Maoming Second Line alle anvendt denne proces. Med stigningen i nye produktionsfaciliteter i fremtiden forventes tredje generations miljørørsproces gradvist at blive den dominerende miljørørsproces for indenlandske miljørør.

Unipol-processen kan industrielt producere homopolymerer med et smelteflydehastighedsområde (MFR) på 0,5~100 g/10 min. Derudover kan massefraktionen af ​​ethylencopolymermonomerer i tilfældige copolymerer nå 5,5 %. Denne proces kan også producere en industrialiseret tilfældig copolymer af propylen og 1-buten (handelsnavn CE-FOR) med en gummimassefraktion på op til 14 %. Massefraktionen af ​​ethylen i den slagfaste copolymer produceret ved Unipol-processen kan nå 21 % (massefraktionen af ​​gummi er 35 %). Processen er blevet anvendt på faciliteter hos virksomheder som Fushun Petrochemical og Sichuan Petrochemical.

Innovene-processen kan producere homopolymerprodukter med et bredt interval af smeltestrømningshastigheder (MFR), som kan nå 0,5-100 g/10 min. Produktets sejhed er højere end for andre gasfasepolymerisationsprocesser. MFR for tilfældige copolymerprodukter er 2-35 g/10 min, med en massefraktion af ethylen fra 7 % til 8 %. MFR for slagfaste copolymerprodukter er 1-35 g/10 min, med en massefraktion af ethylen fra 5 % til 17 %.

I øjeblikket er den almindelige produktionsteknologi for PP i Kina meget moden. Hvis man tager oliebaserede polypropylenvirksomheder som eksempel, er der ingen signifikant forskel i produktionsenhedsforbrug, forarbejdningsomkostninger, overskud osv. mellem hver virksomhed. Fra et perspektiv af de produktionskategorier, der er dækket af forskellige processer, kan almindelige processer dække hele produktkategorien. Men i betragtning af de faktiske outputkategorier fra eksisterende virksomheder er der betydelige forskelle i PP-produkter mellem forskellige virksomheder på grund af faktorer som geografi, teknologiske barrierer og råmaterialer.

(2)Aktuel status og udviklingstendenser inden for akrylsyreteknologi

Akrylsyre er et vigtigt organisk kemisk råmateriale, der i vid udstrækning anvendes i produktionen af ​​klæbemidler og vandopløselige belægninger, og det forarbejdes også almindeligvis til butylacrylat og andre produkter. Ifølge forskning findes der forskellige produktionsprocesser for acrylsyre, herunder chlorethanolmetoden, cyanoethanolmetoden, højtryks-Reppe-metoden, enone-metoden, forbedret Reppe-metoden, formaldehyd-ethanolmetoden, acrylonitrilhydrolysemetoden, ethylenmetoden, propylenoxidationsmetoden og den biologiske metode. Selvom der findes forskellige fremstillingsteknikker til acrylsyre, og de fleste af dem er blevet anvendt i industrien, er den mest almindelige produktionsproces på verdensplan stadig den direkte oxidation af propylen til acrylsyreprocessen.

Råmaterialerne til fremstilling af acrylsyre gennem propylenoxidation omfatter hovedsageligt vanddamp, luft og propylen. Under produktionsprocessen gennemgår disse tre oxidationsreaktioner gennem katalysatorlejet i en vis andel. Propylen oxideres først til acrolein i den første reaktor og oxideres derefter yderligere til acrylsyre i den anden reaktor. Vanddamp spiller en fortyndingsrolle i denne proces, hvilket undgår eksplosioner og undertrykker dannelsen af ​​sidereaktioner. Udover at producere acrylsyre producerer denne reaktionsproces dog også eddikesyre og kulstofoxider på grund af sidereaktioner.

Ifølge Pingtou Ges undersøgelse ligger nøglen til teknologien bag akrylsyreoxidation i udvælgelsen af ​​katalysatorer. Blandt de virksomheder, der i øjeblikket kan tilbyde akrylsyreteknologi via propylenoxidation, er Sohio i USA, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company i Japan, BASF i Tyskland og Japan Chemical Technology.

Sohio-processen i USA er en vigtig proces til fremstilling af acrylsyre gennem propylenoxidation, der er karakteriseret ved samtidig indføring af propylen, luft og vanddamp i to serieforbundne reaktorer med fast leje og anvendelse af henholdsvis MoBi- og Mo-V-flerkomponentmetaloxider som katalysatorer. Under denne metode kan envejsudbyttet af acrylsyre nå op på omkring 80 % (molforhold). Fordelen ved Sohio-metoden er, at to seriereaktorer kan øge katalysatorens levetid med op til 2 år. Denne metode har dog den ulempe, at ureageret propylen ikke kan genvindes.

BASF-metode: Siden slutningen af ​​1960'erne har BASF forsket i produktionen af ​​acrylsyre gennem propylenoxidation. BASF-metoden bruger MoBi- eller MoCo-katalysatorer til propylenoxidationsreaktionen, og det opnåede envejsudbytte af acrolein kan nå op på omkring 80% (molforhold). Efterfølgende blev acrolein ved hjælp af Mo-, W-, V- og Fe-baserede katalysatorer yderligere oxideret til acrylsyre med et maksimalt envejsudbytte på omkring 90% (molforhold). Katalysatorens levetid for BASF-metoden kan nå op på 4 år, og processen er enkel. Denne metode har dog ulemper såsom højt opløsningsmiddelkogepunkt, hyppig rengøring af udstyr og et højt samlet energiforbrug.

Japansk katalysatormetode: Der anvendes også to faste reaktorer i serie og et matchende separationssystem med syv tårne. Det første trin er at infiltrere elementet Co i MoBi-katalysatoren som reaktionskatalysator og derefter bruge Mo-, V- og Cu-kompositmetaloxider som hovedkatalysatorer i den anden reaktor, understøttet af silica og blymonoxid. Under denne proces er envejsudbyttet af acrylsyre ca. 83-86 % (molforhold). Den japanske katalysatormetode anvender en stablet reaktor med fast leje og et separationssystem med syv tårne ​​med avancerede katalysatorer, højt samlet udbytte og lavt energiforbrug. Denne metode er i øjeblikket en af ​​de mere avancerede produktionsprocesser på niveau med Mitsubishi-processen i Japan.

(3)Aktuel status og udviklingstendenser for butylacrylatteknologi

Butylacrylat er en farveløs, transparent væske, der er uopløselig i vand og kan blandes med ethanol og ether. Denne forbindelse skal opbevares køligt og ventileret. Acrylsyre og dens estere anvendes i vid udstrækning i industrien. De bruges ikke kun til at fremstille bløde monomerer af acrylatbaserede klæbemidler baseret på opløsningsmidler og lotioner, men kan også homopolymeriseres, copolymeriseres og podecopolymeriseres for at blive polymermonomerer og anvendes som organiske syntesemellemprodukter.

I øjeblikket involverer produktionsprocessen for butylacrylat hovedsageligt reaktionen af ​​acrylsyre og butanol i nærvær af toluensulfonsyre for at generere butylacrylat og vand. Esterificeringsreaktionen i denne proces er en typisk reversibel reaktion, og kogepunkterne for acrylsyre og produktet butylacrylat er meget tæt på hinanden. Derfor er det vanskeligt at adskille acrylsyre ved hjælp af destillation, og ureageret acrylsyre kan ikke genbruges.

Denne proces kaldes butylacrylatesterificeringsmetode, primært fra Jilin Petrochemical Engineering Research Institute og andre relaterede institutioner. Denne teknologi er allerede meget moden, og enhedsforbrugskontrollen for acrylsyre og n-butanol er meget præcis og kan styre enhedsforbruget inden for 0,6. Desuden har denne teknologi allerede opnået samarbejde og overførsel.

(4)Nuværende status og udviklingstendenser inden for CPP-teknologi

CPP-film er fremstillet af polypropylen som det primære råmateriale gennem specifikke forarbejdningsmetoder såsom T-formet støbning med ekstrudering. Denne film har fremragende varmebestandighed og kan på grund af dens iboende hurtige køleegenskaber danne en fremragende glathed og gennemsigtighed. Derfor er CPP-film det foretrukne materiale til emballageapplikationer, der kræver høj klarhed. Den mest udbredte anvendelse af CPP-film er i fødevareemballage, såvel som i produktionen af ​​aluminiumsbelægning, farmaceutisk emballage og konservering af frugt og grøntsager.

I øjeblikket er produktionsprocessen for CPP-film primært co-ekstruderingsstøbning. Denne produktionsproces består af flere ekstrudere, flerkanalsfordelere (almindeligvis kendt som "fødere"), T-formede matricehoveder, støbesystemer, horisontale træksystemer, oscillatorer og viklingssystemer. De vigtigste egenskaber ved denne produktionsproces er god overfladeglans, høj fladhed, lille tykkelsestolerance, god mekanisk strækningsevne, god fleksibilitet og god gennemsigtighed i de producerede tyndfilmsprodukter. De fleste globale producenter af CPP bruger co-ekstruderingsstøbning til produktion, og udstyrsteknologien er moden.

Siden midten af ​​1980'erne er Kina begyndt at introducere udenlandsk udstyr til produktion af støbefilm, men det meste er enkeltlagsstrukturer og tilhører den primære fase. Efter indgangen til 1990'erne introducerede Kina flerlags co-polymer støbefilmproduktionslinjer fra lande som Tyskland, Japan, Italien og Østrig. Dette importerede udstyr og teknologier er den vigtigste drivkraft i Kinas støbefilmindustri. De vigtigste udstyrsleverandører inkluderer tyske Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer og østrigske Orchid. Siden år 2000 har Kina introduceret mere avancerede produktionslinjer, og indenlandsk produceret udstyr har også gennemgået en hurtig udvikling.

Sammenlignet med det internationale avancerede niveau er der dog stadig et vist hul i automatiseringsniveauet, vejekontrol-ekstruderingssystemet, automatisk justering af matricehovedet og filmtykkelsen, online kantmaterialegenvindingssystem og automatisk vikling af indenlandsk støbefilmudstyr. I øjeblikket omfatter de vigtigste udstyrsleverandører til CPP-filmteknologi Tysklands Bruckner, Leifenhauser og Østrigs Lanzin. Disse udenlandske leverandører har betydelige fordele med hensyn til automatisering og andre aspekter. Den nuværende proces er dog allerede ret moden, og forbedringshastigheden af ​​udstyrsteknologien er langsom, og der er stort set ingen tærskel for samarbejde.

(5)Aktuel status og udviklingstendenser inden for akrylonitrilteknologi

Propylenammoniakoxidationsteknologi er i øjeblikket den primære kommercielle produktionsrute for acrylonitril, og næsten alle acrylonitrilproducenter bruger BP (SOHIO) katalysatorer. Der er dog også mange andre katalysatorudbydere at vælge imellem, såsom Mitsubishi Rayon (tidligere Nitto) og Asahi Kasei fra Japan, Ascend Performance Material (tidligere Solutia) fra USA og Sinopec.

Mere end 95 % af akrylonitrilfabrikker verden over bruger propylenammoniakoxidationsteknologien (også kendt som sohio-processen), som blev udviklet og udviklet af BP. Denne teknologi bruger propylen, ammoniak, luft og vand som råmaterialer og kommer ind i reaktoren i en bestemt mængde. Under påvirkning af fosfor-molybdæn-vismut- eller antimon-jernkatalysatorer på silicagel genereres akrylonitril ved en temperatur på 400-500℃og atmosfærisk tryk. Derefter opnås det endelige produkt acrylonitril efter en række neutraliserings-, absorptions-, ekstraktions-, dehydrocyanerings- og destillationstrin. Envejsudbyttet ved denne metode kan nå op på 75%, og biprodukterne omfatter acetonitril, hydrogencyanid og ammoniumsulfat. Denne metode har den højeste industrielle produktionsværdi.

Siden 1984 har Sinopec underskrevet en langsigtet aftale med INEOS og har fået tilladelse til at bruge INEOS' patenterede akrylonitrilteknologi i Kina. Efter flere års udvikling har Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute med succes udviklet en teknisk rute til oxidation af propylenammoniak til produktion af akrylonitril og konstrueret anden fase af Sinopec Anqing Branchs 130.000 tons akrylonitrilprojekt. Projektet blev succesfuldt sat i drift i januar 2014, hvilket øgede den årlige produktionskapacitet for akrylonitril fra 80.000 tons til 210.000 tons og blev en vigtig del af Sinopecs akrylonitrilproduktionsbase.

I øjeblikket omfatter virksomheder verden over med patenter på propylenammoniakoxidationsteknologi BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical og Sinopec. Denne produktionsproces er moden og nem at opnå, og Kina har også opnået lokalisering af denne teknologi, og dens ydeevne er ikke ringere end udenlandske produktionsteknologier.

(6)Aktuel status og udviklingstendenser inden for ABS-teknologi

Ifølge undersøgelsen er procesruten for ABS-anordninger hovedsageligt opdelt i lotionpodningsmetoden og den kontinuerlige bulkmetode. ABS-harpiks blev udviklet baseret på modifikation af polystyrenharpiks. I 1947 indførte et amerikansk gummifirma blandingsprocessen for at opnå industriel produktion af ABS-harpiks; i 1954 udviklede BORG-WAMER Company i USA lotionpodningspolymeriseret ABS-harpiks og realiserede industriel produktion. Fremkomsten af ​​lotionpodning har fremmet den hurtige udvikling af ABS-industrien. Siden 1970'erne er produktionsprocesteknologien for ABS gået ind i en periode med stor udvikling.

Lotionpodningsmetoden er en avanceret produktionsproces, der omfatter fire trin: syntese af butadienlatex, syntese af podepolymer, syntese af styren- og acrylonitrilpolymerer og blandingsefterbehandling. Det specifikke procesforløb omfatter PBL-enhed, podeenhed, SAN-enhed og blandingsenhed. Denne produktionsproces har et højt niveau af teknologisk modenhed og er blevet bredt anvendt verden over.

I øjeblikket kommer moden ABS-teknologi hovedsageligt fra virksomheder som LG i Sydkorea, JSR i Japan, Dow i USA, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. i Sydkorea og Kellogg Technology i USA, som alle har et globalt førende niveau af teknologisk modenhed. Med den kontinuerlige teknologiske udvikling forbedres og forbedres ABS-produktionsprocessen også konstant. I fremtiden kan der opstå mere effektive, miljøvenlige og energibesparende produktionsprocesser, hvilket vil bringe flere muligheder og udfordringer til udviklingen af ​​den kemiske industri.

(7)Den tekniske status og udviklingstendens for n-butanol

Ifølge observationer er den mest anvendte teknologi til syntese af butanol og oktanol på verdensplan den flydende fasecykliske lavtrykscarbonylsynteseproces. De vigtigste råmaterialer til denne proces er propylen og syntesegas. Blandt disse kommer propylen hovedsageligt fra integreret selvforsyning med et enhedsforbrug af propylen på mellem 0,6 og 0,62 tons. Syntetisk gas fremstilles hovedsageligt fra udstødningsgas eller kulbaseret syntetisk gas med et enhedsforbrug på mellem 700 og 720 kubikmeter.

Lavtrykskarbonylsynteseteknologien udviklet af Dow/David – væskefasecirkulationsprocessen har fordele såsom høj propylenkonverteringshastighed, lang katalysatorlevetid og reducerede emissioner af tre affaldsstoffer. Denne proces er i øjeblikket den mest avancerede produktionsteknologi og anvendes i vid udstrækning i kinesiske butanol- og oktanolvirksomheder.

I betragtning af at Dow/David-teknologien er relativt moden og kan bruges i samarbejde med indenlandske virksomheder, vil mange virksomheder prioritere denne teknologi, når de vælger at investere i konstruktionen af ​​butanol-oktanol-enheder, efterfulgt af indenlandsk teknologi.

(8)Aktuel status og udviklingstendenser inden for polyacrylonitrilteknologi

Polyacrylonitril (PAN) udvindes ved fri radikalpolymerisation af acrylonitril og er et vigtigt mellemprodukt i fremstillingen af ​​acrylonitrilfibre (akrylfibre) og polyacrylonitrilbaserede kulfibre. Det fremstår i en hvid eller let gullig, uigennemsigtig pulverform med en glasovergangstemperatur på omkring 90°C.℃Det kan opløses i polære organiske opløsningsmidler såsom dimethylformamid (DMF) og dimethylsulfoxid (DMSO), såvel som i koncentrerede vandige opløsninger af uorganiske salte såsom thiocyanat og perchlorat. Fremstillingen af ​​polyacrylonitril involverer hovedsageligt opløsningspolymerisation eller vandig udfældningspolymerisation af acrylonitril (AN) med ikke-ioniske anden monomerer og ioniske tredje monomerer.

Polyacrylonitril anvendes hovedsageligt til fremstilling af akrylfibre, som er syntetiske fibre fremstillet af acrylonitrilcopolymerer med en masseprocent på mere end 85%. Afhængigt af de anvendte opløsningsmidler i produktionsprocessen kan de skelnes mellem dimethylsulfoxid (DMSO), dimethylacetamid (DMAc), natriumthiocyanat (NaSCN) og dimethylformamid (DMF). Hovedforskellen mellem forskellige opløsningsmidler er deres opløselighed i polyacrylonitril, som ikke har en væsentlig indflydelse på den specifikke polymerisationsproduktionsproces. Derudover kan de, afhængigt af de forskellige comonomerer, opdeles i itaconsyre (IA), methylacrylat (MA), acrylamid (AM) og methylmethacrylat (MMA) osv. Forskellige comonomerer har forskellige virkninger på kinetikken og produktegenskaberne ved polymerisationsreaktioner.

Aggregeringsprocessen kan være et-trins eller totrins. Et-trinsmetoden refererer til polymerisation af acrylonitril og comonomerer i opløsning på én gang, og produkterne kan fremstilles direkte i spindeopløsning uden separation. To-trinsreglen refererer til suspensionspolymerisation af acrylonitril og comonomerer i vand for at opnå polymeren, som separeres, vaskes, dehydreres og andre trin bruges til at danne spindeopløsningen. I øjeblikket er den globale produktionsproces for polyacrylonitril grundlæggende den samme, med forskellen i downstream-polymerisationsmetoder og comonomerer. I øjeblikket er de fleste polyacrylonitrilfibre i forskellige lande rundt om i verden fremstillet af ternære copolymerer, hvor acrylonitril tegner sig for 90% og tilsætning af en anden monomer varierer fra 5% til 8%. Formålet med at tilføje en anden monomer er at forbedre fibrenes mekaniske styrke, elasticitet og tekstur samt forbedre farvningsevnen. Almindeligt anvendte metoder omfatter MMA, MA, vinylacetat osv. Tilsætningsmængden af ​​den tredje monomer er 0,3% -2% med det formål at introducere et vist antal hydrofile farvestofgrupper for at øge fibrenes affinitet med farvestoffer, som er opdelt i kationiske farvestofgrupper og sure farvestofgrupper.

I øjeblikket er Japan den vigtigste repræsentant for den globale proces til fremstilling af polyacrylonitril, efterfulgt af lande som Tyskland og USA. Repræsentative virksomheder inkluderer Zoltek, Hexcel, Cytec og Aldila fra Japan, Dongbang, Mitsubishi fra USA, SGL fra Tyskland og Formosa Plastics Group fra Taiwan, Kina. I øjeblikket er den globale produktionsprocesteknologi for polyacrylonitril moden, og der er ikke meget plads til produktforbedring.