Den här artikeln kommer att analysera de viktigaste produkterna i Kinas C3-industrikedja och den nuvarande forsknings- och utvecklingsriktningen för tekniken.

(1)Nuvarande status och utvecklingstrender för polypropen (PP)-teknik

Enligt vår undersökning finns det olika sätt att producera polypropen (PP) i Kina, bland vilka de viktigaste processerna inkluderar miljövänlig rörprocess för bostäder, Unipol-processen från Daoju Company, Spheriol-processen från LyondellBasell Company, Innovene-processen från Ineos Company, Novolen-processen från Nordic Chemical Company och Spherizone-processen från LyondellBasell Company. Dessa processer används också i stor utsträckning av kinesiska PP-företag. Dessa tekniker styr oftast omvandlingshastigheten för propen inom intervallet 1,01–1,02.

Den inhemska ringrörsprocessen använder den oberoende utvecklade ZN-katalysatorn, som för närvarande domineras av andra generationens ringrörsprocessteknik. Denna process är baserad på oberoende utvecklade katalysatorer, asymmetrisk elektrondonatorteknik och propylen-butadien binär slumpmässig sampolymerisation, och kan producera homopolymerisation, etylen-propylen slumpmässig sampolymerisation, propylen-butadien slumpmässig sampolymerisation och slagtålig sampolymerisation av PP. Till exempel har företag som Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines, och Maoming Second Line alla tillämpat denna process. Med ökningen av nya produktionsanläggningar i framtiden förväntas tredje generationens miljörörsprocess gradvis bli den dominerande inhemska miljörörsprocessen.

Unipol-processen kan industriellt producera homopolymerer med ett smältflödeshastighetsintervall (MFR) på 0,5~100 g/10 min. Dessutom kan massfraktionen av etylen-sampolymermonomerer i slumpmässiga sampolymerer uppgå till 5,5 %. Denna process kan också producera en industrialiserad slumpmässig sampolymer av propen och 1-buten (handelsnamn CE-FOR), med en gummimassfraktion på upp till 14 %. Massfraktionen av etylen i den slagfasta sampolymeren som produceras med Unipol-processen kan uppgå till 21 % (massfraktionen av gummi är 35 %). Processen har tillämpats i anläggningar hos företag som Fushun Petrochemical och Sichuan Petrochemical.

Innovene-processen kan producera homopolymerprodukter med ett brett spektrum av smältflödeshastigheter (MFR), som kan nå 0,5–100 g/10 min. Dess produktseghet är högre än för andra gasfaspolymerisationsprocesser. MFR för slumpmässiga sampolymerprodukter är 2–35 g/10 min, med en massfraktion av etylen som varierar från 7 % till 8 %. MFR för slagtåliga sampolymerprodukter är 1–35 g/10 min, med en massfraktion av etylen som varierar från 5 % till 17 %.

För närvarande är den etablerade produktionstekniken för PP i Kina mycket mogen. Om man tar oljebaserade polypropenföretag som exempel, finns det ingen signifikant skillnad i produktionsenhetsförbrukning, bearbetningskostnader, vinster etc. mellan varje företag. Ur perspektivet av de produktionskategorier som täcks av olika processer kan etablerade processer täcka hela produktkategorin. Med tanke på de faktiska produktionskategorierna hos befintliga företag finns det dock betydande skillnader i PP-produkter mellan olika företag på grund av faktorer som geografi, tekniska hinder och råvaror.

(2)Nuvarande status och utvecklingstrender för akrylsyrateknik

Akrylsyra är ett viktigt organiskt kemiskt råmaterial som används flitigt vid tillverkning av lim och vattenlösliga beläggningar, och bearbetas även ofta till butylakrylat och andra produkter. Enligt forskning finns det olika produktionsprocesser för akrylsyra, inklusive kloretanolmetoden, cyanoetanolmetoden, högtrycks-Reppe-metoden, enonmetoden, förbättrad Reppe-metod, formaldehydetanolmetoden, akrylnitrilhydrolysmetoden, etylenmetoden, propylenoxidationsmetoden och den biologiska metoden. Även om det finns olika framställningstekniker för akrylsyra, och de flesta av dem har tillämpats inom industrin, är den vanligaste produktionsprocessen världen över fortfarande direkt oxidation av propylen till akrylsyra.

Råmaterialen för att producera akrylsyra genom propylenoxidation är huvudsakligen vattenånga, luft och propylen. Under produktionsprocessen genomgår dessa tre oxidationsreaktioner genom katalysatorbädden i en viss proportion. Propylen oxideras först till akrolein i den första reaktorn och oxideras sedan vidare till akrylsyra i den andra reaktorn. Vattenånga spelar en utspädningsroll i denna process, vilket undviker explosioner och undertrycker genereringen av sidoreaktioner. Förutom att producera akrylsyra producerar denna reaktionsprocess dock även ättiksyra och koloxider på grund av sidoreaktioner.

Enligt Pingtou Ges undersökning ligger nyckeln till tekniken för akrylsyraoxidation i valet av katalysatorer. För närvarande inkluderar företag som kan erbjuda akrylsyrateknik genom propylenoxidation Sohio i USA, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company i Japan, BASF i Tyskland och Japan Chemical Technology.

Sohio-processen i USA är en viktig process för att producera akrylsyra genom propenoxidation, kännetecknad av att propen, luft och vattenånga samtidigt införs i två seriekopplade reaktorer med fast bädd, och att MoBi respektive Mo-V flerkomponentsmetalloxider används som katalysatorer. Med denna metod kan enkelriktat utbyte av akrylsyra nå cirka 80 % (molförhållande). Fördelen med Sohio-metoden är att två seriekopplade reaktorer kan öka katalysatorns livslängd, upp till 2 år. Denna metod har dock nackdelen att oreagerad propen inte kan återvinnas.

BASF-metod: Sedan slutet av 1960-talet har BASF forskat om produktion av akrylsyra genom propylenoxidation. BASF-metoden använder MoBi- eller MoCo-katalysatorer för propylenoxidationsreaktionen, och det erhållna envägsutbytet av akrolein kan uppgå till cirka 80 % (molförhållande). Därefter oxiderades akrolein ytterligare till akrylsyra med hjälp av Mo-, W-, V- och Fe-baserade katalysatorer, med ett maximalt envägsutbyte på cirka 90 % (molförhållande). Katalysatorns livslängd med BASF-metoden kan uppgå till 4 år och processen är enkel. Denna metod har dock nackdelar såsom hög lösningsmedelskokpunkt, frekvent rengöring av utrustningen och hög total energiförbrukning.

Japansk katalysatormetod: Två fasta reaktorer i serie och ett matchande separationssystem med sju torn används också. Det första steget är att infiltrera elementet Co i MoBi-katalysatorn som reaktionskatalysator, och sedan använda Mo-, V- och Cu-kompositmetalloxider som huvudkatalysatorer i den andra reaktorn, stödda av kiseldioxid och blymonoxid. Under denna process är enkelriktat utbyte av akrylsyra cirka 83–86 % (molförhållande). Den japanska katalysatormetoden använder en staplad fastbäddsreaktor och ett separationssystem med sju torn, med avancerade katalysatorer, högt totalt utbyte och låg energiförbrukning. Denna metod är för närvarande en av de mer avancerade produktionsprocesserna, i nivå med Mitsubishi-processen i Japan.

(3)Nuvarande status och utvecklingstrender för butylakrylatteknik

Butylakrylat är en färglös, transparent vätska som är olöslig i vatten och kan blandas med etanol och eter. Denna förening behöver förvaras svalt och ventilerat. Akrylsyra och dess estrar används ofta inom industrin. De används inte bara för att tillverka mjuka monomerer av akrylatbaserade lösningsmedelsbaserade och lotionbaserade lim, utan kan också homopolymeriseras, sampolymeriseras och ympsampolymeriseras för att bli polymermonomerer och användas som organiska syntesmellanprodukter.

För närvarande involverar produktionsprocessen för butylakrylat huvudsakligen reaktionen av akrylsyra och butanol i närvaro av toluensulfonsyra för att generera butylakrylat och vatten. Förestringsreaktionen som ingår i denna process är en typisk reversibel reaktion, och kokpunkterna för akrylsyra och produkten butylakrylat är mycket nära varandra. Därför är det svårt att separera akrylsyra med hjälp av destillation, och oreagerad akrylsyra kan inte återvinnas.

Denna process kallas butylakrylatförestringsmetod, huvudsakligen från Jilin Petrochemical Engineering Research Institute och andra relaterade institutioner. Denna teknik är redan mycket mogen, och enhetsförbrukningskontrollen för akrylsyra och n-butanol är mycket exakt och kan kontrollera enhetsförbrukningen inom 0,6. Dessutom har denna teknik redan uppnått samarbete och överföring.

(4)Nuvarande status och utvecklingstrender för CPP-teknik

CPP-film tillverkas av polypropen som huvudsakligt råmaterial genom specifika bearbetningsmetoder som T-formad extruderingsgjutning. Denna film har utmärkt värmebeständighet och kan, tack vare sina inneboende snabba kylningsegenskaper, skapa utmärkt jämnhet och transparens. Därför är CPP-film det föredragna materialet för förpackningstillämpningar som kräver hög klarhet. Den mest utbredda användningen av CPP-film är i livsmedelsförpackningar, såväl som i produktion av aluminiumbeläggning, läkemedelsförpackningar och konservering av frukt och grönsaker.

För närvarande är produktionsprocessen för CPP-filmer huvudsakligen samextruderingsgjutning. Denna produktionsprocess består av flera extrudrar, flerkanalsdistributörer (allmänt kända som "matare"), T-formade matrishuvuden, gjutningssystem, horisontella dragsystem, oscillatorer och lindningssystem. De viktigaste egenskaperna hos denna produktionsprocess är god ytglans, hög planhet, liten tjocklekstolerans, god mekanisk töjningsprestanda, god flexibilitet och god transparens hos de producerade tunnfilmsprodukterna. De flesta globala tillverkare av CPP använder samextruderingsmetoden för produktion, och utrustningstekniken är mogen.

Sedan mitten av 1980-talet har Kina börjat introducera utländsk utrustning för produktion av gjutfilm, men de flesta är enskiktsstrukturer och tillhör det primära stadiet. Efter inträdet i 1990-talet introducerade Kina produktionslinjer för flerskikts-sampolymergjutfilm från länder som Tyskland, Japan, Italien och Österrike. Denna importerade utrustning och teknologier är den viktigaste kraften i Kinas gjutfilmsindustri. Bland de viktigaste utrustningsleverantörerna finns tyska Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer och österrikiska Orchid. Sedan år 2000 har Kina introducerat mer avancerade produktionslinjer, och även inhemskt producerad utrustning har genomgått en snabb utveckling.

Jämfört med den internationella avancerade nivån finns det dock fortfarande en viss skillnad i automatiseringsnivån, vägningskontrollsystem för extrudering, automatisk justering av matrishuvudet och filmtjockleken, online-system för återvinning av kantmaterial och automatisk lindning av inhemsk gjutfilmsutrustning. För närvarande inkluderar de viktigaste utrustningsleverantörerna för CPP-filmteknik tyska Bruckner, Leifenhauser och österrikiska Lanzin, bland andra. Dessa utländska leverantörer har betydande fördelar när det gäller automatisering och andra aspekter. Den nuvarande processen är dock redan ganska mogen, och förbättringshastigheten för utrustningstekniken är långsam, och det finns i princip ingen tröskel för samarbete.

(5)Nuvarande status och utvecklingstrender för akrylnitrilteknik

Propylenammoniakoxidationsteknik är för närvarande den huvudsakliga kommersiella produktionsvägen för akrylnitril, och nästan alla akrylnitriltillverkare använder BP (SOHIO)-katalysatorer. Det finns dock också många andra katalysatorleverantörer att välja mellan, såsom Mitsubishi Rayon (tidigare Nitto) och Asahi Kasei från Japan, Ascend Performance Material (tidigare Solutia) från USA och Sinopec.

Mer än 95 % av akrylnitrilfabrikerna världen över använder propylenammoniakoxidationstekniken (även känd som sohioprocessen) som BP banade väg för och utvecklade. Denna teknik använder propylen, ammoniak, luft och vatten som råmaterial och kommer in i reaktorn i en viss proportion. Under inverkan av fosfor-molybden-vismut- eller antimon-järnkatalysatorer på kiselgel genereras akrylnitril vid en temperatur på 400–500 °C.℃och atmosfärstryck. Efter en serie neutraliserings-, absorptions-, extraktions-, dehydrocyanerings- och destillationssteg erhålls slutprodukten akrylnitril. Utbytet i enväg med denna metod kan nå 75 %, och biprodukterna inkluderar acetonitril, vätecyanid och ammoniumsulfat. Denna metod har det högsta industriella produktionsvärdet.

Sedan 1984 har Sinopec tecknat ett långsiktigt avtal med INEOS och har auktoriserats att använda INEOS patenterade akrylnitrilteknik i Kina. Efter åratal av utveckling har Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute framgångsrikt utvecklat en teknisk metod för oxidation av propylenammoniak för att producera akrylnitril, och konstruerat den andra fasen av Sinopec Anqing Branchs 130 000 ton stora akrylnitrilprojekt. Projektet togs framgångsrikt i drift i januari 2014, vilket ökade den årliga produktionskapaciteten för akrylnitril från 80 000 ton till 210 000 ton och blev en viktig del av Sinopecs akrylnitrilproduktionsbas.

För närvarande inkluderar företag världen över med patent för propylenammoniakoxidationsteknik BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical och Sinopec. Denna produktionsprocess är mogen och lätt att få tag på, och Kina har också uppnått lokalisering av denna teknik, och dess prestanda är inte sämre än utländsk produktionsteknik.

(6)Nuvarande status och utvecklingstrender för ABS-teknik

Enligt undersökningen är processvägen för ABS-anordning huvudsakligen uppdelad i lotionympningsmetod och kontinuerlig bulkmetod. ABS-harts utvecklades baserat på modifiering av polystyrenharts. År 1947 införde ett amerikanskt gummiföretag blandningsprocessen för att uppnå industriell produktion av ABS-harts; År 1954 utvecklade BORG-WAMER Company i USA lotionympningspolymeriserat ABS-harts och genomförde industriell produktion. Framväxten av lotionympning bidrog till den snabba utvecklingen av ABS-industrin. Sedan 1970-talet har produktionsprocesstekniken för ABS gått in i en period av stor utveckling.

Lotionympningsmetoden är en avancerad produktionsprocess som omfattar fyra steg: syntes av butadienlatex, syntes av ymppolymer, syntes av styren- och akrylnitrilpolymerer samt blandningsefterbehandling. Det specifika processflödet omfattar PBL-enhet, ympningsenhet, SAN-enhet och blandningsenhet. Denna produktionsprocess har en hög teknisk mognad och har använts i stor utsträckning över hela världen.

För närvarande kommer mogen ABS-teknik huvudsakligen från företag som LG i Sydkorea, JSR i Japan, Dow i USA, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. i Sydkorea och Kellogg Technology i USA, som alla har en globalt ledande nivå av teknisk mognad. Med den kontinuerliga teknikutvecklingen förbättras och förbättras även produktionsprocessen för ABS ständigt. I framtiden kan effektivare, miljövänligare och energibesparande produktionsprocesser uppstå, vilket medför fler möjligheter och utmaningar för utvecklingen av kemisk industri.

(7)Den tekniska statusen och utvecklingstrend för n-butanol

Enligt observationer är den mest använda tekniken för syntes av butanol och oktanol världen över den cykliska lågtryckskarbonylsyntesprocessen i vätskefas. De viktigaste råvarorna för denna process är propen och syntesgas. Bland dessa kommer propen huvudsakligen från integrerad självförsörjning, med en enhetsförbrukning av propen mellan 0,6 och 0,62 ton. Syntetisk gas framställs mestadels från avgaser eller kolbaserad syntetisk gas, med en enhetsförbrukning mellan 700 och 720 kubikmeter.

Lågtryckskarbonylsyntestekniken som utvecklats av Dow/David – vätskefasig cirkulationsprocessen har fördelar som hög propenomvandlingshastighet, lång katalysatorlivslängd och minskade utsläpp av tre avfallsprodukter. Denna process är för närvarande den mest avancerade produktionstekniken och används i stor utsträckning i kinesiska butanol- och oktanolföretag.

Med tanke på att Dow/Davids teknik är relativt mogen och kan användas i samarbete med inhemska företag, kommer många företag att prioritera denna teknik när de väljer att investera i konstruktionen av butanoloktanolenheter, följt av inhemsk teknik.

(8)Nuvarande status och utvecklingstrender för polyakrylonitrilteknik

Polyakrylnitril (PAN) erhålls genom fri radikalpolymerisation av akrylnitril och är en viktig mellanprodukt vid framställning av akrylnitrilfibrer (akrylfibrer) och polyakrylnitrilbaserade kolfibrer. Den förekommer i en vit eller svagt gul ogenomskinlig pulverform, med en glasövergångstemperatur på cirka 90°C.℃Det kan lösas i polära organiska lösningsmedel såsom dimetylformamid (DMF) och dimetylsulfoxid (DMSO), såväl som i koncentrerade vattenlösningar av oorganiska salter såsom tiocyanat och perklorat. Framställningen av polyakrylonitril innefattar huvudsakligen lösningspolymerisation eller vattenhaltig utfällningspolymerisation av akrylonitril (AN) med nonjoniska andra monomerer och joniska tredje monomerer.

Polyakrylnitril används huvudsakligen för att tillverka akrylfibrer, vilka är syntetiska fibrer tillverkade av akrylnitril-sampolymerer med en massprocent på mer än 85 %. Beroende på de lösningsmedel som används i produktionsprocessen kan de särskiljas som dimetylsulfoxid (DMSO), dimetylacetamid (DMAc), natriumtiocyanat (NaSCN) och dimetylformamid (DMF). Den största skillnaden mellan olika lösningsmedel är deras löslighet i polyakrylnitril, vilket inte har någon signifikant inverkan på den specifika polymerisationsprocessen. Dessutom kan de, beroende på de olika sammonomererna, delas in i itakonsyra (IA), metylakrylat (MA), akrylamid (AM) och metylmetakrylat (MMA), etc. Olika sammonomerer har olika effekter på kinetiken och produktegenskaperna hos polymerisationsreaktioner.

Aggregeringsprocessen kan vara i ett eller två steg. Enstegsmetoden avser polymerisation av akrylnitril och sammonomerer i lösningstillstånd samtidigt, och produkterna kan framställas direkt till spinnlösning utan separation. Tvåstegsregeln avser suspensionspolymerisation av akrylnitril och sammonomerer i vatten för att erhålla polymeren, som separeras, tvättas, dehydreras och andra steg för att bilda spinnlösningen. För närvarande är den globala produktionsprocessen för polyakrylnitril i princip densamma, med skillnaden i nedströmspolymerisationsmetoder och sammonomerer. För närvarande är de flesta polyakrylnitrilfibrer i olika länder runt om i världen tillverkade av ternära sampolymerer, där akrylnitril står för 90 % och tillsatsen av en andra monomer varierar från 5 % till 8 %. Syftet med att tillsätta en andra monomer är att förbättra fibrernas mekaniska styrka, elasticitet och textur, samt förbättra färgningsprestanda. Vanligt förekommande metoder inkluderar MMA, MA, vinylacetat, etc. Tillsatsmängden av den tredje monomeren är 0,3% -2%, med syftet att introducera ett visst antal hydrofila färgämnesgrupper för att öka fibrernas affinitet med färgämnen, vilka är indelade i katjoniska färgämnesgrupper och sura färgämnesgrupper.

För närvarande är Japan den främsta representanten för den globala processen för polyakrylonitril, följt av länder som Tyskland och USA. Representativa företag inkluderar Zoltek, Hexcel, Cytec och Aldila från Japan, Dongbang, Mitsubishi från USA, SGL från Tyskland och Formosa Plastics Group från Taiwan, Kina. För närvarande är den globala produktionsprocesstekniken för polyakrylonitril mogen, och det finns inte mycket utrymme för produktförbättring.