Тази статия ще анализира основните продукти в китайската верига на C3 индустрията и настоящата насока на научноизследователска и развойна дейност в областта на технологиите.

(1)Съвременно състояние и тенденции в развитието на технологията на полипропилена (PP)

Според нашето проучване, в Китай съществуват различни начини за производство на полипропилен (PP), сред които най-важните процеси включват битови екологични тръбни процеси, Unipol процес на Daoju Company, Spheriol процес на LyondellBasell Company, Innovene процес на Ineos Company, Novolen процес на Nordic Chemical Company и Spherizone процес на LyondellBasell Company. Тези процеси са широко възприети и от китайските PP предприятия. Тези технологии най-вече контролират степента на преобразуване на пропилена в диапазона от 1,01-1,02.

Процесът на пръстеновидни тръби за дома използва независимо разработен ZN катализатор, в който понастоящем доминира технологията на пръстеновидните тръби от второ поколение. Този процес се основава на независимо разработени катализатори, технология за асиметрични електронодонори и технология за бинарна случайна съполимеризация на пропилен бутадиен и може да доведе до хомополимеризация, случайна съполимеризация на етилен пропилен, случайна съполимеризация на пропилен бутадиен и удароустойчива съполимеризация на PP. Например, компании като Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines и Maoming Second Line са приложили този процес. С увеличаването на новите производствени мощности в бъдеще се очаква процесът на екологични тръби от трето поколение постепенно да се превърне в доминиращ процес на екологични тръби за дома.

Процесът Unipol може да произвежда индустриално хомополимери с диапазон на скорост на течене на стопилката (MFR) от 0,5~100 g/10 min. Освен това, масовата фракция на мономерите от етиленов съполимер в произволните съполимери може да достигне 5,5%. Този процес може също да произведе индустриализиран произволен съполимер на пропилен и 1-бутен (търговско наименование CE-FOR) с масова фракция на каучука до 14%. Масовата фракция на етилена в удароустойчивия съполимер, произведен по процеса Unipol, може да достигне 21% (масовата фракция на каучука е 35%). Процесът е прилаган в съоръжения на предприятия като Fushun Petrochemical и Sichuan Petrochemical.

Процесът Innovene може да произвежда хомополимерни продукти с широк диапазон на скорост на течене на стопилката (MFR), която може да достигне 0,5-100 g/10 min. Издръжливостта на продукта е по-висока от тази на други процеси на газофазна полимеризация. MFR на продуктите от произволни съполимери е 2-35 g/10 min, с масова фракция на етилен, варираща от 7% до 8%. MFR на удароустойчивите съполимерни продукти е 1-35 g/10 min, с масова фракция на етилен, варираща от 5% до 17%.

В момента основната технология за производство на PP в Китай е много зряла. Вземайки за пример предприятията за полипропилен на петролна основа, няма съществена разлика в потреблението на производствени единици, разходите за обработка, печалбите и др. между отделните предприятия. От гледна точка на производствените категории, обхванати от различни процеси, основните процеси могат да обхванат цялата продуктова категория. Въпреки това, като се имат предвид действителните категории продукция на съществуващите предприятия, има значителни разлики в продуктите от PP между различните предприятия поради фактори като география, технологични бариери и суровини.

(2)Съвременно състояние и тенденции в развитието на технологията на акрилната киселина

Акриловата киселина е важна органична химическа суровина, широко използвана в производството на лепила и водоразтворими покрития, а също така често се преработва в бутил акрилат и други продукти. Според изследванията съществуват различни производствени процеси за акрилова киселина, включително хлороетанол, цианоетанол, метод на Репе под високо налягане, енонов метод, подобрен метод на Репе, формалдехид-етанолов метод, метод на хидролиза на акрилонитрил, етиленов метод, метод на окисление на пропилен и биологичен метод. Въпреки че съществуват различни техники за получаване на акрилова киселина и повечето от тях са приложени в промишлеността, най-разпространеният производствен процес в световен мащаб все още е процесът на директно окисление на пропилен до акрилова киселина.

Суровините за производство на акрилова киселина чрез окисление на пропилен включват главно водна пара, въздух и пропилен. По време на производствения процес тези три вещества претърпяват окислителни реакции през катализаторния слой в определено съотношение. Пропиленът първо се окислява до акролеин в първия реактор, а след това допълнително се окислява до акрилова киселина във втория реактор. Водната пара играе роля на разреждане в този процес, като предотвратява появата на експлозии и потиска генерирането на странични реакции. Въпреки това, освен производството на акрилова киселина, този реакционен процес произвежда и оцетна киселина и въглеродни оксиди поради странични реакции.

Според разследването на Pingtou Ge, ключът към технологията на процеса на окисление на акрилова киселина се крие в избора на катализатори. В момента компаниите, които могат да предоставят технология за акрилова киселина чрез окисление на пропилен, включват Sohio в САЩ, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company в Япония, BASF в Германия и Japan Chemical Technology.

Процесът Sohio в Съединените щати е важен процес за производство на акрилова киселина чрез окисление на пропилен, характеризиращ се с едновременно въвеждане на пропилен, въздух и водна пара в два последователно свързани реактора с неподвижен слой и използване на многокомпонентни метални оксиди MoBi и Mo-V като катализатори, съответно. При този метод еднопосочният добив на акрилова киселина може да достигне около 80% (моларно съотношение). Предимството на метода Sohio е, че два последователно свързани реактора могат да увеличат живота на катализатора, достигайки до 2 години. Този метод обаче има недостатъка, че нереагиралият пропилен не може да бъде възстановен.

Метод на BASF: От края на 60-те години на миналия век BASF провежда изследвания върху производството на акрилова киселина чрез окисление на пропилен. Методът на BASF използва катализатори Mo, Bi или Mo, Co за реакцията на окисление на пропилен, като еднопосочен добив на акролеин може да достигне около 80% (моларно съотношение). Впоследствие, използвайки катализатори на базата на Mo, W, V и Fe, акролеинът се окислява допълнително до акрилова киселина, с максимален еднопосочен добив от около 90% (моларно съотношение). Животът на катализатора по метода на BASF може да достигне 4 години и процесът е прост. Този метод обаче има недостатъци като висока точка на кипене на разтворителя, често почистване на оборудването и висока обща консумация на енергия.

Японски каталитичен метод: Използват се два фиксирани реактора, свързани последователно, и съответстваща система за разделяне със седем кули. Първата стъпка е инфилтриране на елемента Co в катализатора Mo-Bi като реакционен катализатор, а след това във втория реактор се използват композитни метални оксиди Mo, V и Cu като основни катализатори, поддържани от силициев диоксид и оловен оксид. При този процес еднопосочният добив на акрилова киселина е приблизително 83-86% (моларно съотношение). Японският каталитичен метод използва един подреден реактор с фиксиран слой и система за разделяне със 7 кули, с усъвършенствани катализатори, висок общ добив и ниска консумация на енергия. Този метод в момента е един от най-модерните производствени процеси, наравно с процеса на Mitsubishi в Япония.

(3)Съвременно състояние и тенденции в развитието на технологията на бутил акрилата

Бутилакрилатът е безцветна прозрачна течност, която е неразтворима във вода и може да се смесва с етанол и етер. Това съединение трябва да се съхранява на хладно и проветриво място. Акриловата киселина и нейните естери се използват широко в промишлеността. Те се използват не само за производството на меки мономери на акрилатни лепила на базата на разтворители и лосиони, но също така могат да бъдат хомополимеризирани, съполимеризирани и присадени съполимеризирани, за да се превърнат в полимерни мономери и използвани като междинни продукти за органичен синтез.

В момента производственият процес на бутил акрилат включва главно реакцията на акрилова киселина и бутанол в присъствието на толуенсулфонова киселина за генериране на бутил акрилат и вода. Реакцията на естерификация, участваща в този процес, е типична обратима реакция, а точките на кипене на акриловата киселина и получения бутил акрилат са много близки. Следователно е трудно да се отдели акриловата киселина чрез дестилация и нереагиралата акрилова киселина не може да се рециклира.

Този процес се нарича метод на естерификация на бутил акрилат, разработен главно от Изследователския институт за нефтохимическо инженерство в Джилин и други свързани институции. Тази технология е вече много зряла, а контролът на разхода на акрилова киселина и n-бутанол е много прецизен, способен да контролира разхода на единица в рамките на 0,6. Освен това, тази технология вече е постигнала сътрудничество и трансфер.

(4)Актуално състояние и тенденции в развитието на CPP технологията

CPP фолиото се произвежда от полипропилен като основна суровина чрез специфични методи на обработка, като например Т-образно екструдиране. Това фолио има отлична топлоустойчивост и, благодарение на присъщите си свойства за бързо охлаждане, може да постигне отлична гладкост и прозрачност. Следователно, за опаковъчни приложения, които изискват висока прозрачност, CPP фолиото е предпочитаният материал. Най-широко разпространеното приложение на CPP фолиото е в опаковането на храни, както и в производството на алуминиеви покрития, фармацевтични опаковки и консервиране на плодове и зеленчуци.

В момента производственият процес на CPP фолиа е основно чрез коекструзионно леене. Този производствен процес се състои от множество екструдери, многоканални разпределители (известни като „захранващи устройства“), Т-образни глави за матрици, леярски системи, хоризонтални тягови системи, осцилатори и навиващи системи. Основните характеристики на този производствен процес са добър гланц на повърхността, висока плоскост, малък толеранс на дебелина, добри механични характеристики на удължаване, добра гъвкавост и добра прозрачност на произвежданите тънкослойни продукти. Повечето световни производители на CPP използват метод на коекструзионно леене за производство, а технологията на оборудването е зряла.

От средата на 80-те години на миналия век Китай започна да въвежда чуждестранно оборудване за производство на кастинг филми, но повечето от тях са еднослойни структури и принадлежат към първичния етап. След навлизането в 90-те години на миналия век Китай въведе производствени линии за многослойни съполимерни кастинг филми от страни като Германия, Япония, Италия и Австрия. Това вносно оборудване и технологии са основната сила на китайската индустрия за кастинг филми. Основните доставчици на оборудване включват германските Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer и австрийската Orchid. От 2000 г. насам Китай въведе по-модерни производствени линии, а оборудването, произведено в страната, също претърпя бързо развитие.

Въпреки това, в сравнение с международното напреднало ниво, все още има известна разлика в нивото на автоматизация, системата за контрол на теглото и екструдирането, автоматичното регулиране на главата за матрица, контрола на дебелината на фолиото, системата за онлайн възстановяване на ръбовете и автоматичното навиване на местно оборудване за леене на фолио. В момента основните доставчици на оборудване за технологията за CPP фолио са германските Bruckner, Leifenhauser и австрийската Lanzin, наред с други. Тези чуждестранни доставчици имат значителни предимства по отношение на автоматизацията и други аспекти. Настоящият процес обаче вече е доста зрял, скоростта на усъвършенстване на технологията на оборудването е бавна и на практика няма праг за сътрудничество.

(5)Съвременно състояние и тенденции в развитието на акрилонитрилната технология

Технологията за окисление на пропиленов амоняк в момента е основният търговски производствен път за акрилонитрил и почти всички производители на акрилонитрил използват катализатори BP (SOHIO). Съществуват обаче и много други доставчици на катализатори, от които да избирате, като например Mitsubishi Rayon (бивш Nitto) и Asahi Kasei от Япония, Ascend Performance Material (бивш Solutia) от Съединените щати и Sinopec.

Повече от 95% от инсталациите за акрилонитрил в световен мащаб използват технологията за окисление на пропилен-амоняк (известна още като процес Sohio), разработена от BP. Тази технология използва пропилен, амоняк, въздух и вода като суровини и влиза в реактора в определено съотношение. Под действието на катализатори фосфор, молибден, бисмут или антимон, поставени върху силикагел, акрилонитрилът се генерира при температура 400-500°C.℃и атмосферно налягане. След това, след серия от стъпки на неутрализация, абсорбция, екстракция, дехидроцианиране и дестилация, се получава крайният продукт акрилонитрил. Еднопосочният добив при този метод може да достигне 75%, а страничните продукти включват ацетонитрил, циановодород и амониев сулфат. Този метод има най-висока стойност в промишленото производство.

От 1984 г. Sinopec е подписала дългосрочно споразумение с INEOS и е упълномощена да използва патентованата от INEOS технология за акрилонитрил в Китай. След години на развитие, Шанхайският нефтохимически изследователски институт Sinopec успешно разработи технически маршрут за окисление на пропилен-амоняк за производство на акрилонитрил и изгради втората фаза на проекта за 130 000 тона акрилонитрил на клона Sinopec в Анкин. Проектът беше успешно пуснат в експлоатация през януари 2014 г., увеличавайки годишния производствен капацитет на акрилонитрил от 80 000 тона на 210 000 тона, превръщайки се във важна част от производствената база на Sinopec за акрилонитрил.

В момента компании по целия свят с патенти за технология за окисление на пропилен-амоняк включват BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical и Sinopec. Този производствен процес е зрял и лесен за осъществяване, а Китай също е постигнал локализация на тази технология, чиято производителност не е по-ниска от тази на чуждестранните производствени технологии.

(6)Съвременно състояние и тенденции в развитието на ABS технологията

Според разследването, технологичният процес на ABS устройството е разделен главно на метод на лосионно присаждане и метод на непрекъснато насипно производство. ABS смолата е разработена на базата на модификация на полистиролова смола. През 1947 г. американска каучукова компания приема процеса на смесване, за да постигне промишлено производство на ABS смола; през 1954 г. компанията BORG-WAMER в Съединените щати разработва лосионно присадена полимеризирана ABS смола и осъществява промишлено производство. Появата на лосионно присаждане насърчава бързото развитие на ABS индустрията. От 70-те години на миналия век технологията на производствения процес на ABS навлиза в период на голямо развитие.

Методът на лосионно присаждане е усъвършенстван производствен процес, който включва четири стъпки: синтез на бутадиенов латекс, синтез на присаден полимер, синтез на стиренови и акрилонитрилни полимери и последваща обработка със смесване. Специфичният технологичен поток включва PBL единица, единица за присаждане, SAN единица и единица за смесване. Този производствен процес е с високо ниво на технологична зрялост и е широко прилаган в световен мащаб.

В момента зрялата ABS технология идва главно от компании като LG в Южна Корея, JSR в Япония, Dow в САЩ, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. в Южна Корея и Kellogg Technology в САЩ, всички от които имат водещо световно ниво на технологична зрялост. С непрекъснатото развитие на технологиите, производственият процес на ABS също непрекъснато се подобрява. В бъдеще могат да се появят по-ефективни, екологични и енергоспестяващи производствени процеси, което ще донесе повече възможности и предизвикателства пред развитието на химическата промишленост.

(7)Техническо състояние и тенденция на развитие на n-бутанола

Според наблюденията, основната технология за синтез на бутанол и октанол в световен мащаб е течнофазният цикличен процес на ниско налягане на карбонилния синтез. Основните суровини за този процес са пропилен и синтезен газ. Сред тях пропиленът идва главно от интегрирани собствени доставки, с единична консумация на пропилен между 0,6 и 0,62 тона. Синтетичният газ се приготвя най-вече от отработени газове или синтетичен газ на базата на въглища, с единична консумация между 700 и 720 кубически метра.

Технологията за нисконалягащ карбонил синтез, разработена от Dow/David – течнофазен циркулационен процес, има предимства като висок процент на превръщане на пропилена, дълъг експлоатационен живот на катализатора и намалени емисии на три вида отпадъци. Този процес в момента е най-модерната производствена технология и се използва широко в китайските предприятия за бутанол и октанол.

Като се има предвид, че технологията на Dow/David е сравнително зряла и може да се използва в сътрудничество с местни предприятия, много предприятия ще дадат приоритет на тази технология, когато избират да инвестират в изграждането на инсталации за бутанол-октанол, следвани от местните технологии.

(8)Съвременно състояние и тенденции в развитието на технологията на полиакрилонитрила

Полиакрилонитрилът (PAN) се получава чрез свободнорадикалова полимеризация на акрилонитрил и е важен междинен продукт при получаването на акрилонитрилни влакна (акрилни влакна) и въглеродни влакна на базата на полиакрилонитрил. Представя се под формата на бял или леко жълтеникав непрозрачен прах с температура на стъклен преход около 90°C.℃Може да се разтваря в полярни органични разтворители като диметилформамид (DMF) и диметилсулфоксид (DMSO), както и в концентрирани водни разтвори на неорганични соли като тиоцианат и перхлорат. Получаването на полиакрилонитрил включва главно полимеризация в разтвор или водна утаителна полимеризация на акрилонитрил (AN) с нейонни вторични мономери и йонни трети мономери.

Полиакрилонитрилът се използва главно за производството на акрилни влакна, които са синтетични влакна, изработени от акрилонитрилни съполимери с масов процент над 85%. Според използваните разтворители в производствения процес, те могат да бъдат разграничени като диметилсулфоксид (DMSO), диметилацетамид (DMAc), натриев тиоцианат (NaSCN) и диметилформамид (DMF). Основната разлика между различните разтворители е тяхната разтворимост в полиакрилонитрил, която не оказва съществено влияние върху специфичния производствен процес на полимеризация. Освен това, според различните съмономери, те могат да бъдат разделени на итаконова киселина (IA), метилакрилат (MA), акриламид (AM) и метилметакрилат (MMA) и др. Различните съмономери имат различно въздействие върху кинетиката и свойствата на продуктите от полимеризационните реакции.

Процесът на агрегиране може да бъде едноетапен или двуетапен. Едноетапният метод се отнася до полимеризация на акрилонитрил и съмономери в разтворено състояние едновременно, като продуктите могат да бъдат директно приготвени в преден разтвор без разделяне. Двуетапното правило се отнася до суспензионна полимеризация на акрилонитрил и съмономери във вода, за да се получи полимерът, който се разделя, промива, дехидратира и се извършват други стъпки за образуване на преден разтвор. В момента глобалният производствен процес на полиакрилонитрил е по същество един и същ, с разлика в методите на последваща полимеризация и съмономерите. В момента повечето полиакрилонитрилни влакна в различни страни по света се произвеждат от тройни съполимери, като акрилонитрилът представлява 90%, а добавянето на втори мономер варира от 5% до 8%. Целта на добавянето на втори мономер е да се подобри механичната якост, еластичността и текстурата на влакната, както и да се подобри багренето. Често използваните методи включват MMA, MA, винилацетат и др. Добавеното количество на третия мономер е 0,3% -2%, с цел въвеждане на определен брой хидрофилни багрилни групи за увеличаване на афинитета на влакната с багрила, които се разделят на катионни багрилни групи и киселинни багрилни групи.

В момента Япония е основният представител на глобалния процес на производство на полиакрилонитрил, следвана от страни като Германия и Съединените щати. Представителни предприятия включват Zoltek, Hexcel, Cytec и Aldila от Япония, Dongbang, Mitsubishi от Съединените щати, SGL от Германия и Formosa Plastics Group от Тайван, Китай. В момента глобалната технология за производство на полиакрилонитрил е зряла и няма много място за подобрение на продукта.