Ta članek bo analiziral glavne izdelke v kitajski industrijski verigi C3 in trenutno smer raziskav in razvoja tehnologije.

(1)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije polipropilena (PP)

Glede na našo raziskavo obstajajo različni načini za proizvodnjo polipropilena (PP) na Kitajskem, med katerimi so najpomembnejši postopki domači postopek za okoljske cevi, postopek Unipol podjetja Daoju, postopek Spheriol podjetja LyondellBasell, postopek Innovene podjetja Ineos, postopek Novolen podjetja Nordic Chemical Company in postopek Spherizone podjetja LyondellBasell. Te postopke pogosto uporabljajo tudi kitajska podjetja za PP. Te tehnologije večinoma nadzorujejo stopnjo pretvorbe propilena v območju 1,01–1,02.

Domači postopek obročnih cevi uporablja neodvisno razvit katalizator ZN, v katerem trenutno prevladuje tehnologija obročnih cevi druge generacije. Ta postopek temelji na neodvisno razvitih katalizatorjih, tehnologiji asimetričnih donorjev elektronov in tehnologiji binarne naključne kopolimerizacije propilen butadiena ter lahko proizvede homopolimerizacijo, naključno kopolimerizacijo etilen propilena, naključno kopolimerizacijo propilen butadiena in udarno odporno kopolimerizacijo PP. Ta postopek so na primer uporabila podjetja, kot so Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines in Maoming Second Line. S povečanjem novih proizvodnih obratov v prihodnosti se pričakuje, da bo postopek okoljskih cevi tretje generacije postopoma postal prevladujoč domači postopek okoljskih cevi.

Unipolov postopek omogoča industrijsko proizvodnjo homopolimerjev s hitrostjo pretoka taline (MFR) od 0,5 do 100 g/10 min. Poleg tega lahko masni delež monomerov etilenskega kopolimera v naključnih kopolimerih doseže 5,5 %. S tem postopkom je mogoče proizvesti tudi industrializiran naključni kopolimer propilena in 1-butena (blagovna znamka CE-FOR) z masnim deležem kavčuka do 14 %. Masni delež etilena v udarnem kopolimeru, proizvedenem s postopkom Unipol, lahko doseže 21 % (masni delež kavčuka je 35 %). Postopek se uporablja v obratih podjetij, kot sta Fushun Petrochemical in Sichuan Petrochemical.

Postopek Innovene lahko proizvaja homopolimerske izdelke s širokim razponom hitrosti pretoka taline (MFR), ki lahko doseže 0,5–100 g/10 min. Njegova žilavost izdelka je višja kot pri drugih postopkih polimerizacije v plinski fazi. MFR naključnih kopolimernih izdelkov je 2–35 g/10 min, z masnim deležem etilena od 7 % do 8 %. MFR udarno odpornih kopolimernih izdelkov je 1–35 g/10 min, z masnim deležem etilena od 5 % do 17 %.

Trenutno je glavna proizvodna tehnologija PP na Kitajskem zelo zrela. Če za primer vzamemo podjetja za polipropilen na osnovi nafte, ni bistvenih razlik v porabi proizvodnih enot, stroških predelave, dobičku itd. med posameznimi podjetji. Z vidika proizvodnih kategorij, ki jih zajemajo različni procesi, lahko glavni procesi pokrivajo celotno kategorijo izdelkov. Vendar pa glede na dejanske proizvodne kategorije obstoječih podjetij obstajajo znatne razlike v izdelkih PP med različnimi podjetji zaradi dejavnikov, kot so geografija, tehnološke ovire in surovine.

(2)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije akrilne kisline

Akrilna kislina je pomembna organska kemična surovina, ki se pogosto uporablja pri proizvodnji lepil in vodotopnih premazov, pogosto pa se predeluje tudi v butil akrilat in druge izdelke. Raziskave kažejo, da obstajajo različni proizvodni postopki za akrilno kislino, vključno s kloroetanolno metodo, cianoetanolno metodo, visokotlačno Reppejevo metodo, enonsko metodo, izboljšano Reppejevo metodo, metodo s formaldehidom in etanolom, metodo hidrolize akrilonitrila, etilensko metodo, metodo oksidacije propilena in biološko metodo. Čeprav obstajajo različne tehnike priprave akrilne kisline in večina se jih uporablja v industriji, je najpogostejši proizvodni postopek po vsem svetu še vedno postopek neposredne oksidacije propilena v akrilno kislino.

Surovine za proizvodnjo akrilne kisline z oksidacijo propilena vključujejo predvsem vodno paro, zrak in propilen. Med proizvodnim procesom te tri snovi v določenem razmerju prehajajo skozi katalizatorsko plast. Propilen se najprej v prvem reaktorju oksidira v akrolein, nato pa v drugem reaktorju dodatno oksidira v akrilno kislino. Vodna para v tem procesu igra vlogo redčenja, saj preprečuje nastanek eksplozij in zavira nastanek stranskih reakcij. Vendar pa ta reakcija poleg akrilne kisline zaradi stranskih reakcij proizvaja tudi ocetno kislino in ogljikove okside.

Glede na raziskavo Pingtou Geja je ključ do tehnologije oksidacije akrilne kisline v izbiri katalizatorjev. Trenutno lahko podjetja, ki ponujajo tehnologijo akrilne kisline z oksidacijo propilena, vključujejo Sohio v Združenih državah Amerike, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company na Japonskem, BASF v Nemčiji in Japan Chemical Technology.

Sohiov postopek v Združenih državah Amerike je pomemben postopek za proizvodnjo akrilne kisline z oksidacijo propilena, za katerega je značilno, da se propilen, zrak in vodna para hkrati vnašajo v dva zaporedno povezana reaktorja s fiksnim slojem, pri čemer se kot katalizatorja uporabljajo večkomponentni kovinski oksidi MoBi in Mo-V. Pri tej metodi lahko enosmerni izkoristek akrilne kisline doseže približno 80 % (molsko razmerje). Prednost Sohiove metode je, da lahko dva zaporedno povezana reaktorja podaljšata življenjsko dobo katalizatorja, ki doseže do 2 leti. Vendar ima ta metoda pomanjkljivost, da nereagiranega propilena ni mogoče pridobiti.

Metoda BASF: BASF že od poznih šestdesetih let prejšnjega stoletja izvaja raziskave o proizvodnji akrilne kisline z oksidacijo propilena. Metoda BASF uporablja katalizatorje MoBi ali MoCo za reakcijo oksidacije propilena, pri čemer lahko enosmerni izkoristek akroleina doseže približno 80 % (molsko razmerje). Nato je bil akrolein z uporabo katalizatorjev na osnovi Mo, W, V in Fe nadalje oksidiran v akrilno kislino, z največjim enosmernim izkoristkom približno 90 % (molsko razmerje). Življenjska doba katalizatorja pri metodi BASF lahko doseže 4 leta, postopek pa je preprost. Vendar ima ta metoda pomanjkljivosti, kot so visoko vrelišče topila, pogosto čiščenje opreme in visoka skupna poraba energije.

Japonska katalitična metoda: Uporabljata se dva zaporedno vezana fiksna reaktorja in ustrezen sedemstolpni ločevalni sistem. Prvi korak je infiltracija elementa Co v katalizator Mo-Bi kot reakcijski katalizator, nato pa se v drugem reaktorju kot glavni katalizatorji uporabijo kompozitni kovinski oksidi Mo, V in Cu, ki jih podpirata silicijev dioksid in svinčev monoksid. Pri tem postopku je enosmerni izkoristek akrilne kisline približno 83–86 % (molsko razmerje). Japonska katalitična metoda uporablja en zložen reaktor s fiksno plastjo in sedemstolpni ločevalni sistem z naprednimi katalizatorji, visokim skupnim izkoristkom in nizko porabo energije. Ta metoda je trenutno eden naprednejših proizvodnih postopkov, primerljiv s postopkom Mitsubishi na Japonskem.

(3)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije butil akrilata

Butil akrilat je brezbarvna prozorna tekočina, ki je netopna v vodi in se lahko meša z etanolom in etrom. To spojino je treba hraniti v hladnem in prezračevanem skladišču. Akrilna kislina in njeni estri se pogosto uporabljajo v industriji. Ne uporabljajo se le za proizvodnjo mehkih monomerov akrilatnih lepil na osnovi topil in losjonov, temveč se lahko tudi homopolimerizirajo, kopolimerizirajo in cepijo v polimerne monomere in se uporabljajo kot vmesni produkti organske sinteze.

Trenutno postopek proizvodnje butil akrilata vključuje predvsem reakcijo akrilne kisline in butanola v prisotnosti toluen sulfonske kisline, pri čemer nastane butil akrilat in voda. Reakcija esterifikacije, ki je vključena v ta postopek, je tipična reverzibilna reakcija, vrelišča akrilne kisline in produkta butil akrilata pa so si zelo blizu. Zato je akrilno kislino težko ločiti z destilacijo, nereagirane akrilne kisline pa ni mogoče reciklirati.

Ta postopek se imenuje metoda esterifikacije butil akrilata, ki jo večinoma uporablja Raziskovalni inštitut za petrokemični inženiring Jilin in druge sorodne ustanove. Ta tehnologija je že zelo zrela, nadzor porabe akrilne kisline in n-butanola na enoto pa je zelo natančen in omogoča nadzor porabe znotraj 0,6 enote. Poleg tega je ta tehnologija že dosegla sodelovanje in prenos.

(4)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije CPP

CPP folija je izdelana iz polipropilena kot glavne surovine s posebnimi metodami predelave, kot je litje v obliki črke T. Ta folija ima odlično toplotno odpornost in zaradi svojih lastnosti hitrega hlajenja lahko doseže odlično gladkost in prosojnost. Zato je CPP folija prednostni material za embalažne aplikacije, ki zahtevajo visoko prosojnost. Najbolj razširjena uporaba CPP folije je v embalaži za živila, pa tudi pri proizvodnji aluminijastih premazov, farmacevtske embalaže ter konzerviranja sadja in zelenjave.

Trenutno je proizvodni proces CPP folij v glavnem soekstruzijsko litje. Ta proizvodni proces sestavljajo več ekstruderjev, večkanalnih razdelilnikov (splošno znanih kot "podajalniki"), T-oblikovanih glav za izdelavo matric, livarskih sistemov, horizontalnih vlečnih sistemov, oscilatorjev in navijalnih sistemov. Glavne značilnosti tega proizvodnega procesa so dober površinski sijaj, visoka ravnost, majhna toleranca debeline, dobra mehanska razteznost, dobra fleksibilnost in dobra prosojnost proizvedenih tankoslojnih izdelkov. Večina svetovnih proizvajalcev CPP uporablja metodo soekstruzijskega litja za proizvodnjo, tehnologija opreme pa je zrela.

Od sredine osemdesetih let prejšnjega stoletja je Kitajska začela uvajati tujo opremo za proizvodnjo livarskih folij, vendar je večina enoslojnih struktur in spada v primarno fazo. Po vstopu v devetdeseta leta prejšnjega stoletja je Kitajska uvedla proizvodne linije za livarske folije iz večplastnih kopolimerov iz držav, kot so Nemčija, Japonska, Italija in Avstrija. Ta uvožena oprema in tehnologije so glavna gonilna sila kitajske industrije livarskih folij. Med glavnimi dobavitelji opreme so nemški Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer in avstrijski Orchid. Od leta 2000 je Kitajska uvedla naprednejše proizvodne linije, hitro pa se je razvila tudi doma proizvedena oprema.

Vendar pa v primerjavi z mednarodno napredno ravnjo še vedno obstaja določena vrzel v ravni avtomatizacije, sistemu za nadzor tehtanja in ekstrudiranja, samodejnem nastavljanju glave rezalnika, nadzoru debeline folije, sistemu za spletno obnavljanje robnega materiala in avtomatskem navijanju domače opreme za litje folije. Trenutno so glavni dobavitelji opreme za tehnologijo CPP folije med drugim nemški Bruckner, Leifenhauser in avstrijski Lanzin. Ti tuji dobavitelji imajo znatne prednosti glede avtomatizacije in drugih vidikov. Vendar je trenutni proces že precej zrel, hitrost izboljševanja tehnologije opreme pa je počasna in praktično ni praga za sodelovanje.

(5)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije akrilonitrila

Tehnologija oksidacije propilen amoniaka je trenutno glavna komercialna proizvodna pot za akrilonitrile in skoraj vsi proizvajalci akrilonitrila uporabljajo katalizatorje BP (SOHIO). Vendar pa je na voljo tudi veliko drugih ponudnikov katalizatorjev, kot so Mitsubishi Rayon (prej Nitto) in Asahi Kasei iz Japonske, Ascend Performance Material (prej Solutia) iz Združenih držav Amerike in Sinopec.

Več kot 95 % obratov za proizvodnjo akrilonitrila po vsem svetu uporablja tehnologijo oksidacije propilena in amonijaka (znano tudi kot postopek Sohio), ki jo je pionirsko razvilo podjetje BP. Ta tehnologija uporablja propilen, amonijak, zrak in vodo kot surovine, ki vstopajo v reaktor v določenem razmerju. Pod delovanjem katalizatorjev fosforja, molibdena, bizmuta ali antimona in železa, nanesenih na silikagel, nastane akrilonitril pri temperaturi 400–500 °C.℃in atmosferskem tlaku. Nato po vrsti korakov nevtralizacije, absorpcije, ekstrakcije, dehidrocianacije in destilacije dobimo končni produkt akrilonitrila. Enosmerni izkoristek te metode lahko doseže 75 %, stranski produkti pa vključujejo acetonitril, vodikov cianid in amonijev sulfat. Ta metoda ima najvišjo industrijsko proizvodno vrednost.

Od leta 1984 je Sinopec podpisal dolgoročni sporazum z INEOS-om in je pooblaščen za uporabo INEOS-ove patentirane tehnologije akrilonitrila na Kitajskem. Po letih razvoja je Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute uspešno razvil tehnično pot za oksidacijo propilena in amoniaka za proizvodnjo akrilonitrila in zgradil drugo fazo projekta Sinopec Anqing Branch s 130.000 tonami akrilonitrila. Projekt je bil uspešno zagnan januarja 2014, s čimer se je letna proizvodna zmogljivost akrilonitrila povečala z 80.000 ton na 210.000 ton in postal pomemben del Sinopecove proizvodne baze akrilonitrila.

Trenutno imajo podjetja po vsem svetu patente za tehnologijo oksidacije propilena in amonijaka med drugim BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical in Sinopec. Ta proizvodni postopek je zrel in enostaven za uporabo, Kitajska pa je to tehnologijo lokalizirala in njena zmogljivost ni slabša od tujih proizvodnih tehnologij.

(6)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije ABS

Glede na raziskavo je postopek naprav ABS razdeljen predvsem na metodo cepljenja z losionom in metodo neprekinjenega proizvodnje v razsutem stanju. ABS smola je bila razvita na podlagi modifikacije polistirenske smole. Leta 1947 je ameriško gumarsko podjetje uvedlo postopek mešanja za industrijsko proizvodnjo ABS smole; leta 1954 je podjetje BORG-WAMER v Združenih državah Amerike razvilo cepljeno ABS smolo z losionom in začelo z industrijsko proizvodnjo. Pojav cepljenja z losionom je spodbudil hiter razvoj industrije ABS. Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja je proizvodna tehnologija ABS vstopila v obdobje velikega razvoja.

Metoda cepljenja z losjonom je napreden proizvodni postopek, ki vključuje štiri korake: sintezo butadienskega lateksa, sintezo cepljenega polimera, sintezo stirenskih in akrilonitrilnih polimerov ter naknadno obdelavo z mešanjem. Specifični procesni potek vključuje enoto PBL, enoto za cepljenje, enoto SAN in enoto za mešanje. Ta proizvodni postopek ima visoko stopnjo tehnološke zrelosti in se pogosto uporablja po vsem svetu.

Trenutno zrelo tehnologijo ABS večinoma razvijajo podjetja, kot so LG v Južni Koreji, JSR na Japonskem, Dow v Združenih državah Amerike, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. v Južni Koreji in Kellogg Technology v Združenih državah Amerike, ki imajo vsa vodilno svetovno raven tehnološke zrelosti. Z nenehnim razvojem tehnologije se nenehno izboljšuje tudi proizvodni proces ABS. V prihodnosti se lahko pojavijo učinkovitejši, okolju prijaznejši in energetsko varčnejši proizvodni procesi, ki bodo prinesli več priložnosti in izzivov za razvoj kemične industrije.

(7)Tehnično stanje in razvojni trend n-butanola

Glede na opažanja je glavna tehnologija za sintezo butanola in oktanola po vsem svetu tekočefazni ciklični nizkotlačni karbonilni sintezni postopek. Glavni surovini za ta postopek sta propilen in sintezni plin. Med njimi propilen večinoma prihaja iz integrirane samooskrbe, s porabo propilena na enoto med 0,6 in 0,62 tone. Sintetični plin se večinoma pripravlja iz izpušnih plinov ali sintetičnega plina na osnovi premoga, s porabo na enoto med 700 in 720 kubičnimi metri.

Tehnologija nizkotlačne karbonilne sinteze, ki jo je razvilo podjetje Dow/David – postopek kroženja tekoče faze – ima prednosti, kot so visoka stopnja pretvorbe propilena, dolga življenjska doba katalizatorja in zmanjšane emisije treh odpadkov. Ta postopek je trenutno najnaprednejša proizvodna tehnologija in se pogosto uporablja v kitajskih podjetjih za butanol in oktanol.

Glede na to, da je tehnologija Dow/David relativno zrela in se jo lahko uporablja v sodelovanju z domačimi podjetji, bodo mnoga podjetja pri odločitvi za naložbo v gradnjo enot za proizvodnjo butanol-oktanola dala prednost tej tehnologiji, sledi pa ji domača tehnologija.

(8)Trenutno stanje in razvojni trendi tehnologije poliakrilonitrila

Poliakrilonitril (PAN) se pridobiva s polimerizacijo akrilonitrila s prostimi radikali in je pomemben vmesni produkt pri pripravi akrilonitrilnih vlaken (akrilnih vlaken) in ogljikovih vlaken na osnovi poliakrilonitrila. Pojavlja se v obliki belega ali rahlo rumenega neprozornega prahu s temperaturo steklastega prehoda približno 90 °C.℃Lahko se raztopi v polarnih organskih topilih, kot sta dimetilformamid (DMF) in dimetilsulfoksid (DMSO), ter v koncentriranih vodnih raztopinah anorganskih soli, kot sta tiocianat in perklorat. Priprava poliakrilonitrila vključuje predvsem polimerizacijo v raztopini ali vodno obarjanje akrilonitrila (AN) z neionskimi drugimi monomeri in ionskimi tretjimi monomeri.

Poliakrilonitril se uporablja predvsem za proizvodnjo akrilnih vlaken, ki so sintetična vlakna, izdelana iz akrilonitrilnih kopolimerov z masnim deležem več kot 85 %. Glede na topila, uporabljena v proizvodnem procesu, jih lahko ločimo kot dimetil sulfoksid (DMSO), dimetil acetamid (DMAc), natrijev tiocianat (NaSCN) in dimetil formamid (DMF). Glavna razlika med različnimi topili je njihova topnost v poliakrilonitrilu, ki nima pomembnega vpliva na specifični proizvodni proces polimerizacije. Poleg tega jih lahko glede na različne komonomere razdelimo na itakonsko kislino (IA), metil akrilat (MA), akrilamid (AM) in metil metakrilat (MMA) itd. Različni komonomeri imajo različne učinke na kinetiko in lastnosti produktov polimerizacijskih reakcij.

Postopek agregacije je lahko enostopenjski ali dvostopenjski. Enostopenjska metoda se nanaša na polimerizacijo akrilonitrila in komonomerov v raztopini hkrati, produkte pa je mogoče neposredno pripraviti v predilno raztopino brez ločevanja. Dvostopenjsko pravilo se nanaša na suspenzijsko polimerizacijo akrilonitrila in komonomerov v vodi, da se dobi polimer, ki se nato loči, opere, dehidrira in se nato tvori predilna raztopina. Trenutno je globalni proizvodni postopek poliakrilonitrila v osnovi enak, z razliko v metodah nadaljnje polimerizacije in komonomerih. Trenutno je večina poliakrilonitrilnih vlaken v različnih državah po svetu izdelanih iz ternarnih kopolimerov, pri čemer akrilonitril predstavlja 90 %, dodatek drugega monomera pa se giblje od 5 % do 8 %. Namen dodajanja drugega monomera je povečanje mehanske trdnosti, elastičnosti in teksture vlaken ter izboljšanje učinkovitosti barvanja. Pogosto uporabljene metode vključujejo MMA, MA, vinil acetat itd. Količina dodanega tretjega monomera je 0,3 % -2 %, s ciljem uvedbe določenega števila hidrofilnih barvnih skupin za povečanje afinitete vlaken z barvili, ki so razdeljena na kationske barvne skupine in kisle barvne skupine.

Trenutno je Japonska glavni predstavnik svetovnega procesa proizvodnje poliakrilonitrila, sledijo ji države, kot sta Nemčija in Združene države Amerike. Med reprezentativna podjetja spadajo Zoltek, Hexcel, Cytec in Aldila iz Japonske, Dongbang, Mitsubishi iz Združenih držav Amerike, SGL iz Nemčije in Formosa Plastics Group iz Tajvana, Kitajske in Kitajske. Trenutno je svetovna tehnologija proizvodnega procesa poliakrilonitrila zrela in ni veliko prostora za izboljšave izdelkov.