Denne artikkelen vil analysere hovedproduktene i Kinas C3-industrikjede og den nåværende forsknings- og utviklingsretningen for teknologi.

(1)Nåværende status og utviklingstrender for polypropylen (PP) teknologi

I følge vår undersøkelse finnes det ulike måter å produsere polypropylen (PP) på i Kina, hvorav de viktigste prosessene inkluderer miljøvennlige rørsystemer for husholdningsbruk, Unipol-prosessen til Daoju Company, Spheriol-prosessen til LyondellBasell Company, Innovene-prosessen til Ineos Company, Novolen-prosessen til Nordic Chemical Company og Spherizone-prosessen til LyondellBasell Company. Disse prosessene er også bredt tatt i bruk av kinesiske PP-bedrifter. Disse teknologiene kontrollerer for det meste konverteringshastigheten for propylen innenfor området 1,01–1,02.

Den innenlandske ringrørsprosessen benytter den uavhengig utviklede ZN-katalysatoren, som for tiden domineres av andre generasjons ringrørsprosessteknologi. Denne prosessen er basert på uavhengig utviklede katalysatorer, asymmetrisk elektrondonorteknologi og binær tilfeldig kopolymerisasjon av propylenbutadien, og kan produsere homopolymerisasjon, tilfeldig kopolymerisasjon av etylenpropylen, tilfeldig kopolymerisasjon av propylenbutadien og slagfast kopolymerisasjon av PP. For eksempel har selskaper som Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines og Maoming Second Line alle anvendt denne prosessen. Med økningen av nye produksjonsanlegg i fremtiden forventes tredje generasjons miljørørsprosess gradvis å bli den dominerende innenlandske miljørørsprosessen.

Unipol-prosessen kan industrielt produsere homopolymerer med et smeltestrømningshastighetsområde (MFR) på 0,5~100 g/10 min. I tillegg kan massefraksjonen av etylen-kopolymermonomerer i tilfeldige kopolymerer nå 5,5 %. Denne prosessen kan også produsere en industrialisert tilfeldig kopolymer av propylen og 1-buten (handelsnavn CE-FOR), med en gummimassefraksjon på opptil 14 %. Massefraksjonen av etylen i slagfasthets-kopolymeren produsert ved Unipol-prosessen kan nå 21 % (massefraksjonen av gummi er 35 %). Prosessen har blitt brukt i anleggene til bedrifter som Fushun Petrochemical og Sichuan Petrochemical.

Innovene-prosessen kan produsere homopolymerprodukter med et bredt spekter av smeltestrømningshastigheter (MFR), som kan nå 0,5–100 g/10 min. Produktseigheten er høyere enn for andre gassfasepolymerisasjonsprosesser. MFR for tilfeldige kopolymerprodukter er 2–35 g/10 min, med en massefraksjon av etylen fra 7 % til 8 %. MFR for slagfaste kopolymerprodukter er 1–35 g/10 min, med en massefraksjon av etylen fra 5 % til 17 %.

For tiden er den vanlige produksjonsteknologien for PP i Kina svært moden. Hvis man tar oljebaserte polypropylenbedrifter som eksempel, er det ingen signifikant forskjell i forbruk av produksjonsenheter, prosesseringskostnader, fortjeneste osv. mellom hver bedrift. Fra perspektivet til produksjonskategorier som dekkes av ulike prosesser, kan vanlige prosesser dekke hele produktkategorien. Men med tanke på de faktiske produksjonskategoriene til eksisterende bedrifter, er det betydelige forskjeller i PP-produkter mellom ulike bedrifter på grunn av faktorer som geografi, teknologiske barrierer og råvarer.

(2)Nåværende status og utviklingstrender for akrylsyreteknologi

Akrylsyre er et viktig organisk kjemisk råmateriale som er mye brukt i produksjon av lim og vannløselige belegg, og blir også ofte bearbeidet til butylakrylat og andre produkter. Ifølge forskning finnes det ulike produksjonsprosesser for akrylsyre, inkludert kloretanolmetoden, cyanoetanolmetoden, høytrykks-Reppe-metoden, enonmetoden, forbedret Reppe-metoden, formaldehydetanolmetoden, akrylnitrilhydrolysemetoden, etylenmetoden, propylenoksidasjonsmetoden og den biologiske metoden. Selv om det finnes ulike fremstillingsteknikker for akrylsyre, og de fleste av dem har blitt brukt i industrien, er den mest vanlige produksjonsprosessen over hele verden fortsatt direkte oksidasjon av propylen til akrylsyre.

Råmaterialene for produksjon av akrylsyre gjennom propylenoksidasjon inkluderer hovedsakelig vanndamp, luft og propylen. Under produksjonsprosessen gjennomgår disse tre oksidasjonsreaksjoner gjennom katalysatorsjiktet i en viss andel. Propylen oksideres først til akrolein i den første reaktoren, og deretter oksideres det videre til akrylsyre i den andre reaktoren. Vanndamp spiller en fortynningsrolle i denne prosessen, og unngår eksplosjoner og undertrykker generering av bivirkninger. I tillegg til å produsere akrylsyre, produserer denne reaksjonsprosessen imidlertid også eddiksyre og karbonoksider på grunn av bivirkninger.

Ifølge Pingtou Ges undersøkelse ligger nøkkelen til teknologien for oksidasjon av akrylsyre i valget av katalysatorer. For tiden inkluderer selskaper som kan tilby akrylsyreteknologi gjennom propylenoksidasjon Sohio i USA, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company i Japan, BASF i Tyskland og Japan Chemical Technology.

Sohio-prosessen i USA er en viktig prosess for å produsere akrylsyre gjennom propylenoksidasjon, karakterisert ved samtidig innføring av propylen, luft og vanndamp i to seriekoblede reaktorer med fast sjikt, og bruk av henholdsvis MoBi- og Mo-V-flerkomponentmetalloksider som katalysatorer. Med denne metoden kan enveisutbyttet av akrylsyre nå omtrent 80 % (molforhold). Fordelen med Sohio-metoden er at to seriereaktorer kan øke katalysatorens levetid, opptil 2 år. Denne metoden har imidlertid ulempen at ureagert propylen ikke kan gjenvinnes.

BASF-metoden: Siden slutten av 1960-tallet har BASF forsket på produksjon av akrylsyre gjennom propylenoksidasjon. BASF-metoden bruker MoBi- eller MoCo-katalysatorer for propylenoksidasjonsreaksjonen, og enveisutbyttet av akrolein som oppnås kan nå omtrent 80 % (molforhold). Deretter, ved bruk av Mo-, W-, V- og Fe-baserte katalysatorer, ble akrolein videre oksidert til akrylsyre, med et maksimalt enveisutbytte på omtrent 90 % (molforhold). Katalysatorens levetid med BASF-metoden kan nå 4 år, og prosessen er enkel. Denne metoden har imidlertid ulemper som høyt løsemiddelkokepunkt, hyppig rengjøring av utstyr og høyt totalt energiforbruk.

Japansk katalysatormetode: To faste reaktorer i serie og et matchende separasjonssystem med syv tårn brukes også. Det første trinnet er å infiltrere elementet Co inn i MoBi-katalysatoren som reaksjonskatalysator, og deretter bruke Mo-, V- og Cu-komposittmetalloksider som hovedkatalysatorer i den andre reaktoren, støttet av silika og blymonoksid. Under denne prosessen er enveisutbyttet av akrylsyre omtrent 83–86 % (molforhold). Den japanske katalysatormetoden bruker én stablet fastsjiktreaktor og et separasjonssystem med syv tårn, med avanserte katalysatorer, høyt totalutbytte og lavt energiforbruk. Denne metoden er for tiden en av de mer avanserte produksjonsprosessene, på nivå med Mitsubishi-prosessen i Japan.

(3)Nåværende status og utviklingstrender for butylakrylatteknologi

Butylakrylat er en fargeløs, gjennomsiktig væske som er uløselig i vann og kan blandes med etanol og eter. Denne forbindelsen må oppbevares kjølig og ventilert. Akrylsyre og dens estere er mye brukt i industrien. De brukes ikke bare til å produsere myke monomerer av akrylatbaserte løsemiddelbaserte og lotionbaserte lim, men kan også homopolymeriseres, kopolymeriseres og podekopolymeriseres for å bli polymermonomerer og brukes som organiske syntesemellomprodukter.

For tiden involverer produksjonsprosessen for butylakrylat hovedsakelig reaksjonen av akrylsyre og butanol i nærvær av toluensulfonsyre for å generere butylakrylat og vann. Forestringsreaksjonen som er involvert i denne prosessen er en typisk reversibel reaksjon, og kokepunktene for akrylsyre og produktet butylakrylat er svært like. Derfor er det vanskelig å separere akrylsyre ved hjelp av destillasjon, og ureagert akrylsyre kan ikke resirkuleres.

Denne prosessen kalles butylakrylatforestringsmetode, hovedsakelig fra Jilin Petrochemical Engineering Research Institute og andre relaterte institusjoner. Denne teknologien er allerede svært moden, og enhetsforbrukskontrollen for akrylsyre og n-butanol er svært presis, i stand til å kontrollere enhetsforbruket innenfor 0,6. Dessuten har denne teknologien allerede oppnådd samarbeid og overføring.

(4)Nåværende status og utviklingstrender for CPP-teknologi

CPP-film er laget av polypropylen som hovedråmateriale gjennom spesifikke prosesseringsmetoder som T-formet ekstruderingsstøping. Denne filmen har utmerket varmebestandighet, og på grunn av dens iboende raske kjøleegenskaper kan den danne utmerket glatthet og gjennomsiktighet. Derfor er CPP-film det foretrukne materialet for emballasjeapplikasjoner som krever høy klarhet. Den mest utbredte bruken av CPP-film er i matemballasje, samt i produksjon av aluminiumsbelegg, farmasøytisk emballasje og konservering av frukt og grønnsaker.

For tiden er produksjonsprosessen for CPP-filmer hovedsakelig co-ekstruderingsstøping. Denne produksjonsprosessen består av flere ekstrudere, flerkanalsfordelere (vanligvis kjent som "matere"), T-formede dysehoder, støpesystemer, horisontale trekksystemer, oscillatorer og viklingssystemer. Hovedegenskapene til denne produksjonsprosessen er god overflateglans, høy flathet, liten tykkelsestoleranse, god mekanisk forlengelsesytelse, god fleksibilitet og god gjennomsiktighet i de produserte tynnfilmproduktene. De fleste globale produsenter av CPP bruker co-ekstruderingsstøpemetoden for produksjon, og utstyrsteknologien er moden.

Siden midten av 1980-tallet har Kina begynt å introdusere utenlandsk utstyr for produksjon av støpefilm, men de fleste av dem er enkeltlagsstrukturer og tilhører primærfasen. Etter å ha kommet inn i 1990-tallet introduserte Kina flerlags kopolymer støpefilmproduksjonslinjer fra land som Tyskland, Japan, Italia og Østerrike. Dette importerte utstyret og teknologiene er hovedkraften i Kinas støpefilmindustri. De viktigste utstyrsleverandørene inkluderer tyske Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer og østerrikske Orchid. Siden 2000 har Kina introdusert mer avanserte produksjonslinjer, og innenlands produsert utstyr har også gjennomgått en rask utvikling.

Sammenlignet med det internasjonale avanserte nivået er det imidlertid fortsatt et visst gap i automatiseringsnivået, veiekontroll-ekstruderingssystemet, automatisk justering av matrisehodet og kontroll av filmtykkelsen, online kantmaterialgjenvinningssystem og automatisk vikling av innenlandsk støpefilmutstyr. For tiden inkluderer de viktigste utstyrsleverandørene for CPP-filmteknologi Tysklands Bruckner, Leifenhauser og Østerrikes Lanzin, blant andre. Disse utenlandske leverandørene har betydelige fordeler når det gjelder automatisering og andre aspekter. Den nåværende prosessen er imidlertid allerede ganske moden, og forbedringshastigheten for utstyrsteknologi er langsom, og det er i utgangspunktet ingen terskel for samarbeid.

(5)Nåværende status og utviklingstrender for akrylnitrilteknologi

Propylengummioksidasjonsteknologi er for tiden den viktigste kommersielle produksjonsveien for akrylnitril, og nesten alle akrylnitrilprodusenter bruker BP (SOHIO)-katalysatorer. Det finnes imidlertid også mange andre katalysatorleverandører å velge mellom, som Mitsubishi Rayon (tidligere Nitto) og Asahi Kasei fra Japan, Ascend Performance Material (tidligere Solutia) fra USA og Sinopec.

Mer enn 95 % av akrylnitrilfabrikker verden over bruker propylen-ammoniakkoksidasjonsteknologien (også kjent som sohio-prosessen) som ble utviklet og utviklet av BP. Denne teknologien bruker propylen, ammoniakk, luft og vann som råmaterialer, og kommer inn i reaktoren i en viss mengde. Under påvirkning av fosfor-molybden-vismut- eller antimon-jernkatalysatorer på silikagel genereres akrylnitril ved en temperatur på 400–500 °C.℃og atmosfærisk trykk. Deretter, etter en serie nøytraliserings-, absorpsjons-, ekstraksjons-, dehydrocyanerings- og destillasjonstrinn, oppnås sluttproduktet akrylnitril. Enveisutbyttet med denne metoden kan nå 75 %, og biproduktene inkluderer acetonitril, hydrogensyanid og ammoniumsulfat. Denne metoden har den høyeste industrielle produksjonsverdien.

Siden 1984 har Sinopec signert en langsiktig avtale med INEOS og har fått tillatelse til å bruke INEOS' patenterte akrylnitrilteknologi i Kina. Etter årevis med utvikling har Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute utviklet en teknisk rute for propylen-ammoniakkoksidasjon for å produsere akrylnitril, og konstruert den andre fasen av Sinopec Anqing Branchs 130 000 tonn store akrylnitrilprosjekt. Prosjektet ble satt i drift i januar 2014, og økte den årlige produksjonskapasiteten for akrylnitril fra 80 000 tonn til 210 000 tonn, og ble en viktig del av Sinopecs akrylnitrilproduksjonsbase.

For tiden inkluderer selskaper over hele verden med patenter for propylen-ammoniakk-oksidasjonsteknologi BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical og Sinopec. Denne produksjonsprosessen er moden og enkel å få tak i, og Kina har også oppnådd lokalisering av denne teknologien, og ytelsen er ikke dårligere enn utenlandske produksjonsteknologier.

(6)Nåværende status og utviklingstrender for ABS-teknologi

Ifølge undersøkelsen er prosessveien for ABS-enheter hovedsakelig delt inn i lotionpodingmetoden og kontinuerlig bulkmetoden. ABS-harpiks ble utviklet basert på modifisering av polystyrenharpiks. I 1947 tok et amerikansk gummiselskap i bruk blandingsprosessen for å oppnå industriell produksjon av ABS-harpiks. I 1954 utviklet BORG-WAMER Company i USA lotionpodingspolymerisert ABS-harpiks og realiserte industriell produksjon. Fremveksten av lotionpoding bidro til den raske utviklingen av ABS-industrien. Siden 1970-tallet har produksjonsprosessteknologien til ABS gått inn i en periode med stor utvikling.

Lotionpodingsmetoden er en avansert produksjonsprosess som inkluderer fire trinn: syntese av butadienlateks, syntese av podepolymer, syntese av styren- og akrylnitrilpolymerer og etterbehandling av blanding. Den spesifikke prosessflyten inkluderer PBL-enhet, podeenhet, SAN-enhet og blandingsenhet. Denne produksjonsprosessen har et høyt nivå av teknologisk modenhet og har blitt mye brukt over hele verden.

For tiden kommer moden ABS-teknologi hovedsakelig fra selskaper som LG i Sør-Korea, JSR i Japan, Dow i USA, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. i Sør-Korea og Kellogg Technology i USA, som alle har et globalt ledende nivå av teknologisk modenhet. Med den kontinuerlige teknologiutviklingen forbedres og forbedres også produksjonsprosessen for ABS stadig. I fremtiden kan det dukke opp mer effektive, miljøvennlige og energisparende produksjonsprosesser, noe som bringer flere muligheter og utfordringer for utviklingen av kjemisk industri.

(7)Den tekniske statusen og utviklingstrenden for n-butanol

Ifølge observasjoner er den mest brukte teknologien for syntese av butanol og oktanol på verdensbasis den flytende fase-sykliske lavtrykkskarbonylsynteseprosessen. De viktigste råvarene for denne prosessen er propylen og syntesegass. Blant disse kommer propylen hovedsakelig fra integrert selvforsyning, med et enhetsforbruk av propylen mellom 0,6 og 0,62 tonn. Syntetisk gass fremstilles hovedsakelig fra eksosgass eller kullbasert syntetisk gass, med et enhetsforbruk mellom 700 og 720 kubikkmeter.

Lavtrykkskarbonylsynteseteknologien utviklet av Dow/David – væskefasesirkulasjonsprosessen har fordeler som høy propylenkonverteringshastighet, lang katalysatorlevetid og reduserte utslipp av tre avfallsstoffer. Denne prosessen er for tiden den mest avanserte produksjonsteknologien og er mye brukt i kinesiske butanol- og oktanolbedrifter.

Gitt at Dow/David-teknologien er relativt moden og kan brukes i samarbeid med innenlandske bedrifter, vil mange bedrifter prioritere denne teknologien når de velger å investere i bygging av butanol-oktanol-enheter, etterfulgt av innenlandsk teknologi.

(8)Nåværende status og utviklingstrender for polyakrylonitrilteknologi

Polyakrylonitril (PAN) utvinnes gjennom fri radikalpolymerisering av akrylonitril og er et viktig mellomprodukt i fremstillingen av akrylonitrilfibre (akrylfibre) og polyakrylonitrilbaserte karbonfibre. Det fremstår i en hvit eller svakt gul, ugjennomsiktig pulverform, med en glassovergangstemperatur på omtrent 90℃Det kan løses i polare organiske løsemidler som dimetylformamid (DMF) og dimetylsulfoksid (DMSO), samt i konsentrerte vandige løsninger av uorganiske salter som tiocyanat og perklorat. Fremstillingen av polyakrylonitril involverer hovedsakelig løsningspolymerisasjon eller vandig utfellingspolymerisasjon av akrylonitril (AN) med ikke-ioniske andre monomerer og ioniske tredje monomerer.

Polyakrylonitril brukes hovedsakelig til å produsere akrylfibre, som er syntetiske fibre laget av akrylonitril-kopolymerer med en masseprosent på mer enn 85 %. I henhold til løsningsmidlene som brukes i produksjonsprosessen, kan de skilles ut som dimetylsulfoksid (DMSO), dimetylacetamid (DMAc), natriumtiocyanat (NaSCN) og dimetylformamid (DMF). Hovedforskjellen mellom ulike løsningsmidler er deres løselighet i polyakrylonitril, som ikke har noen betydelig innvirkning på den spesifikke polymerisasjonsproduksjonsprosessen. I tillegg kan de, i henhold til de forskjellige komonomerene, deles inn i itakonsyre (IA), metylakrylat (MA), akrylamid (AM) og metylmetakrylat (MMA), etc. Ulike komonomerer har forskjellige effekter på kinetikken og produktegenskapene til polymerisasjonsreaksjoner.

Aggregeringsprosessen kan være ett-trinns eller totrinns. Ett-trinnsmetoden refererer til polymerisering av akrylnitril og komonomerer i løsningstilstand samtidig, og produktene kan fremstilles direkte til spinnløsning uten separasjon. To-trinnsregelen refererer til suspensjonspolymerisering av akrylnitril og komonomerer i vann for å oppnå polymeren, som separeres, vaskes, dehydreres og andre trinn for å danne spinnløsningen. For tiden er den globale produksjonsprosessen for polyakrylnitril i utgangspunktet den samme, med forskjellen i nedstrøms polymeriseringsmetoder og komonomerer. For tiden er de fleste polyakrylnitrilfibre i forskjellige land rundt om i verden laget av ternære kopolymerer, hvor akrylnitril står for 90 % og tilsetning av en andre monomer varierer fra 5 % til 8 %. Formålet med å tilsette en andre monomer er å forbedre fibrenes mekaniske styrke, elastisitet og tekstur, samt forbedre fargeevnen. Vanlig brukte metoder inkluderer MMA, MA, vinylacetat, etc. Tilsetningsmengden av den tredje monomeren er 0,3% -2%, med sikte på å introdusere et visst antall hydrofile fargestoffgrupper for å øke fibrenes affinitet med fargestoffer, som er delt inn i kationiske fargestoffgrupper og sure fargestoffgrupper.

For tiden er Japan den viktigste representanten for den globale prosessen med polyakrylonitril, etterfulgt av land som Tyskland og USA. Representative bedrifter inkluderer Zoltek, Hexcel, Cytec og Aldila fra Japan, Dongbang, Mitsubishi fra USA, SGL fra Tyskland og Formosa Plastics Group fra Taiwan, Kina. For tiden er den globale produksjonsprosessteknologien for polyakrylonitril moden, og det er ikke mye rom for produktforbedring.