Šajā rakstā tiks analizēti galvenie produkti Ķīnas C3 rūpniecības ķēdē un pašreizējais tehnoloģiju pētniecības un attīstības virziens.

(1)Polipropilēna (PP) tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Saskaņā ar mūsu veikto izpēti, Ķīnā ir dažādi polipropilēna (PP) ražošanas veidi, starp kuriem svarīgākie procesi ir sadzīves vides cauruļu ražošanas process, Daoju uzņēmuma Unipol process, LyondellBasell uzņēmuma Spheriol process, Ineos uzņēmuma Innovene process, Nordic Chemical uzņēmuma Novolen process un LyondellBasell uzņēmuma Spherizone process. Šos procesus plaši izmanto arī Ķīnas PP uzņēmumi. Šīs tehnoloģijas galvenokārt kontrolē propilēna konversijas ātrumu diapazonā no 1,01 līdz 1,02.

Vietējā gredzenveida cauruļu procesā tiek izmantots neatkarīgi izstrādāts ZN katalizators, kurā pašlaik dominē otrās paaudzes gredzenveida cauruļu procesa tehnoloģija. Šis process ir balstīts uz neatkarīgi izstrādātiem katalizatoriem, asimetrisku elektronu donoru tehnoloģiju un propilēnbutadiēna binārās nejaušās kopolimerizācijas tehnoloģiju, un var ražot homopolimerizāciju, etilēna propilēna nejaušo kopolimerizāciju, propilēna butadiēna nejaušo kopolimerizāciju un triecienizturīgu PP kopolimerizāciju. Piemēram, tādi uzņēmumi kā Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines un Maoming Second Line ir izmantojuši šo procesu. Līdz ar jaunu ražotņu pieaugumu nākotnē, paredzams, ka trešās paaudzes vides cauruļu process pakāpeniski kļūs par dominējošo vietējo vides cauruļu procesu.

Ar Unipol procesu var rūpnieciski ražot homopolimērus ar kušanas plūsmas ātrumu (MFR) diapazonā no 0,5 līdz 100 g/10 min. Turklāt etilēna kopolimēra monomēru masas daļa nejaušajos kopolimēros var sasniegt 5,5 %. Ar šo procesu var ražot arī rūpnieciski ražotu propilēna un 1-butēna nejaušo kopolimēru (tirdzniecības nosaukums CE-FOR) ar gumijas masas daļu līdz 14 %. Etilēna masas daļa Unipol procesā ražotajā triecienizturīgajā kopolimērā var sasniegt 21 % (gumijas masas daļa ir 35 %). Šis process ir ticis pielietots tādu uzņēmumu kā Fushun Petrochemical un Sichuan Petrochemical iekārtās.

Ar Innovene procesu var ražot homopolimēru produktus ar plašu kausēšanas plūsmas ātruma (MFR) diapazonu, kas var sasniegt 0,5–100 g/10 min. Tā produkta izturība ir augstāka nekā citiem gāzes fāzes polimerizācijas procesiem. Nejauši sadalītu kopolimēru produktu MFR ir 2–35 g/10 min, etilēna masas daļai svārstoties no 7 % līdz 8 %. Triecienizturīgu kopolimēru produktu MFR ir 1–35 g/10 min, etilēna masas daļai svārstoties no 5 % līdz 17 %.

Pašlaik Ķīnā PP ražošanas tehnoloģijas ir ļoti attīstītas. Piemēram, naftas bāzes polipropilēna uzņēmumos nav būtisku atšķirību ražošanas vienības patēriņā, pārstrādes izmaksās, peļņā utt. starp katru uzņēmumu. No dažādu procesu aptverto ražošanas kategoriju viedokļa galvenie procesi var aptvert visu produktu kategoriju. Tomēr, ņemot vērā esošo uzņēmumu faktiskās ražošanas kategorijas, pastāv ievērojamas atšķirības PP produktos starp dažādiem uzņēmumiem tādu faktoru dēļ kā ģeogrāfija, tehnoloģiskie šķēršļi un izejvielas.

(2)Akrilskābes tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Akrilskābe ir svarīga organisko ķīmisko vielu izejviela, ko plaši izmanto līmju un ūdenī šķīstošu pārklājumu ražošanā, un to parasti pārstrādā arī butilakrilātā un citos produktos. Saskaņā ar pētījumiem akrilskābes ražošanas procesi ir dažādi, tostarp hloretanola metode, ciānetanola metode, augstspiediena Repes metode, enona metode, uzlabotā Repes metode, formaldehīda etanola metode, akrilnitrila hidrolīzes metode, etilēna metode, propilēna oksidācijas metode un bioloģiskā metode. Lai gan akrilskābes sagatavošanai ir dažādas metodes, un lielākā daļa no tām ir pielietotas rūpniecībā, visizplatītākais ražošanas process pasaulē joprojām ir propilēna tieša oksidēšana akrilskābē.

Izejvielas akrilskābes ražošanai, izmantojot propilēna oksidēšanu, galvenokārt ietver ūdens tvaikus, gaisu un propilēnu. Ražošanas procesā šīs trīs vielas noteiktā proporcijā tiek pakļautas oksidācijas reakcijām caur katalizatora slāni. Pirmajā reaktorā propilēns vispirms oksidējas par akroleīnu, bet otrajā reaktorā - par akrilskābi. Ūdens tvaiki šajā procesā veic atšķaidīšanas funkciju, novēršot sprādzienus un nomācot blakusreakciju rašanos. Tomēr papildus akrilskābes ražošanai šajā reakcijas procesā blakusreakcijas dēļ rodas arī etiķskābe un oglekļa oksīdi.

Saskaņā ar Pingtou Ge veikto izmeklēšanu, akrilskābes oksidēšanas procesa tehnoloģijas atslēga slēpjas katalizatoru izvēlē. Pašlaik uzņēmumi, kas var nodrošināt akrilskābes tehnoloģiju, izmantojot propilēna oksidēšanu, ir Sohio Amerikas Savienotajās Valstīs, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company Japānā, BASF Vācijā un Japan Chemical Technology.

Sohio process Amerikas Savienotajās Valstīs ir svarīgs akrilskābes ražošanas process, izmantojot propilēna oksidēšanu, ko raksturo vienlaicīga propilēna, gaisa un ūdens tvaiku ievadīšana divos virknē savienotos fiksēta slāņa reaktoros un attiecīgi MoBi un Mo-V daudzkomponentu metālu oksīdu izmantošana kā katalizatori. Izmantojot šo metodi, akrilskābes vienvirziena iznākums var sasniegt aptuveni 80% (molārā attiecība). Sohio metodes priekšrocība ir tā, ka divi virknē savienoti reaktori var palielināt katalizatora kalpošanas laiku, sasniedzot pat 2 gadus. Tomēr šai metodei ir trūkums, ka nereaģējušo propilēnu nevar atgūt.

BASF metode: Kopš 20. gs. sešdesmito gadu beigām BASF veic pētījumus par akrilskābes ražošanu, izmantojot propilēna oksidāciju. BASF metodē propilēna oksidācijas reakcijai tiek izmantoti MoBi vai MoCo katalizatori, un iegūtā akroleīna vienvirziena iznākums var sasniegt aptuveni 80 % (molārā attiecība). Pēc tam, izmantojot uz Mo, W, V un Fe bāzes katalizatorus, akroleīns tika tālāk oksidēts par akrilskābi, iegūstot maksimālo vienvirziena iznākumu aptuveni 90 % (molārā attiecība). BASF metodes katalizatora kalpošanas laiks var sasniegt 4 gadus, un process ir vienkāršs. Tomēr šai metodei ir tādi trūkumi kā augsta šķīdinātāja viršanas temperatūra, bieža iekārtu tīrīšana un liels kopējais enerģijas patēriņš.

Japāņu katalizatora metode: tiek izmantoti divi fiksēti reaktori virknē un atbilstoša septiņu torņu atdalīšanas sistēma. Pirmais solis ir elementa Co infiltrācija MoBi katalizatorā kā reakcijas katalizatorā, un pēc tam otrajā reaktorā kā galvenie katalizatori tiek izmantoti Mo, V un Cu kompozītmateriālu oksīdi, ko atbalsta silīcija dioksīds un svina monoksīds. Šajā procesā akrilskābes vienvirziena iznākums ir aptuveni 83–86% (molārā attiecība). Japāņu katalizatora metode izmanto vienu sakrautu fiksēta slāņa reaktoru un 7 torņu atdalīšanas sistēmu ar moderniem katalizatoriem, augstu kopējo iznākumu un zemu enerģijas patēriņu. Šī metode pašlaik ir viens no modernākajiem ražošanas procesiem, līdzvērtīgs Mitsubishi procesam Japānā.

(3)Butilakrilāta tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Butilkrilāts ir bezkrāsains, caurspīdīgs šķidrums, kas nešķīst ūdenī un ko var sajaukt ar etanolu un ēteri. Šis savienojums jāuzglabā vēsā un vēdināmā noliktavā. Akrilskābe un tās esteri tiek plaši izmantoti rūpniecībā. Tos izmanto ne tikai mīkstu monomēru ražošanai akrilātu līmēs uz šķīdinātāja bāzes un losjonu bāzes, bet tos var arī homopolimerizēt, kopolimerizēt un potzarot kopolimerizēt, lai iegūtu polimēru monomērus un izmantotu kā organiskās sintēzes starpproduktus.

Pašlaik butilakrilāta ražošanas process galvenokārt ietver akrilskābes un butanola reakciju toluolsulfonskābes klātbūtnē, lai iegūtu butilakrilātu un ūdeni. Šajā procesā iesaistītā esterifikācijas reakcija ir tipiska atgriezeniska reakcija, un akrilskābes un produkta butilakrilāta viršanas temperatūras ir ļoti līdzīgas. Tāpēc ir grūti atdalīt akrilskābi, izmantojot destilāciju, un nereaģējušo akrilskābi nevar pārstrādāt.

Šo procesu sauc par butilakrilāta esterifikācijas metodi, un to galvenokārt izmanto Dzjiliņas naftas ķīmijas inženierzinātņu pētniecības institūts un citas saistītas iestādes. Šī tehnoloģija jau ir ļoti nobriedusi, un akrilskābes un n-butanola patēriņa kontrole vienā tilpumā ir ļoti precīza, spējot kontrolēt patēriņu 0,6 robežās. Turklāt šī tehnoloģija jau ir sasniegusi sadarbību un pārnesi.

(4)CPP tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

CPP plēve tiek izgatavota no polipropilēna kā galvenā izejmateriāla, izmantojot īpašas apstrādes metodes, piemēram, T veida ekstrūzijas liešanu. Šai plēvei ir lieliska karstumizturība, un, pateicoties tās raksturīgajām ātrās dzesēšanas īpašībām, tā var veidot izcilu gludumu un caurspīdīgumu. Tāpēc iepakojuma vajadzībām, kurām nepieciešama augsta caurspīdīgums, CPP plēve ir vēlamais materiāls. Visplašāk CPP plēvi izmanto pārtikas iepakojumā, kā arī alumīnija pārklājumu ražošanā, farmaceitiskajā iepakojumā un augļu un dārzeņu konservēšanā.

Pašlaik CPP plēvju ražošanas process galvenokārt ir koekstrūzijas liešana. Šis ražošanas process sastāv no vairākiem ekstrūderiem, daudzkanālu sadalītājiem (pazīstamiem kā "padevēji"), T veida presformas galviņām, liešanas sistēmām, horizontālām vilces sistēmām, oscilatoriem un tinumu sistēmām. Šī ražošanas procesa galvenās īpašības ir labs virsmas spīdums, augsts līdzenums, maza biezuma tolerance, laba mehāniskā stiepes veiktspēja, laba elastība un laba caurspīdīgums saražotajām plānās plēves izstrādājumiem. Lielākā daļa pasaules CPP ražotāju ražošanā izmanto koekstrūzijas liešanas metodi, un iekārtu tehnoloģija ir nobriedusi.

Kopš 20. gs. astoņdesmito gadu vidus Ķīna ir sākusi ieviest ārzemju liešanas plēvju ražošanas iekārtas, taču lielākā daļa no tām ir viena slāņa struktūras un pieder pie sākotnējā posma. Pēc 20. gs. deviņdesmito gadu sākuma Ķīna ieviesa daudzslāņu kopolimēra liešanas plēvju ražošanas līnijas no tādām valstīm kā Vācija, Japāna, Itālija un Austrija. Šīs importētās iekārtas un tehnoloģijas ir Ķīnas liešanas plēvju nozares galvenais spēks. Galvenie iekārtu piegādātāji ir Vācijas Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer un Austrijas Orchid. Kopš 2000. gada Ķīna ir ieviesusi modernākas ražošanas līnijas, un arī vietējā ražojuma iekārtas ir piedzīvojušas strauju attīstību.

Tomēr, salīdzinot ar starptautisko progresīvo līmeni, joprojām pastāv zināma plaisa automatizācijas līmenī, svēršanas kontroles ekstrūzijas sistēmā, automātiskās presformas galviņas regulēšanas kontroles plēves biezumā, tiešsaistes malu materiāla atgūšanas sistēmā un vietējās liešanas plēves iekārtu automātiskajā uztīšanas līmenī. Pašlaik galvenie CPP plēves tehnoloģijas iekārtu piegādātāji ir Vācijas Bruckner, Leifenhauser un Austrijas Lanzin, kā arī citi. Šiem ārvalstu piegādātājiem ir ievērojamas priekšrocības automatizācijas un citos aspektos. Tomēr pašreizējais process jau ir diezgan nobriedis, un iekārtu tehnoloģijas uzlabošanas temps ir lēns, un sadarbībai principā nav sliekšņa.

(5)Akrilnitrila tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Propilēna amonjaka oksidēšanas tehnoloģija pašlaik ir galvenā akrilnitrila komerciālā ražošanas metode, un gandrīz visi akrilnitrila ražotāji izmanto BP (SOHIO) katalizatorus. Tomēr ir arī daudzi citi katalizatoru piegādātāji, no kuriem izvēlēties, piemēram, Mitsubishi Rayon (agrāk Nitto) un Asahi Kasei no Japānas, Ascend Performance Material (agrāk Solutia) no Amerikas Savienotajām Valstīm un Sinopec.

Vairāk nekā 95 % akrilnitrila rūpnīcu visā pasaulē izmanto BP izstrādāto propilēna amonjaka oksidēšanas tehnoloģiju (pazīstama arī kā sodium process). Šī tehnoloģija kā izejvielas izmanto propilēnu, amonjaku, gaisu un ūdeni, un tie nonāk reaktorā noteiktā proporcijā. Fosfora, molibdēna, bismuta vai antimona, dzelzs katalizatoru iedarbībā uz silikagela 400–500 °F temperatūrā rodas akrilnitrils.℃un atmosfēras spiedienā. Pēc tam, veicot virkni neitralizācijas, absorbcijas, ekstrakcijas, dehidrocianēšanas un destilācijas darbību, iegūst akrilnitrila galaproduktu. Šīs metodes vienvirziena raža var sasniegt 75%, un blakusprodukti ietver acetonitrilu, ciānūdeņraža šķīdumu un amonija sulfātu. Šai metodei ir visaugstākā rūpnieciskās ražošanas vērtība.

Kopš 1984. gada Sinopec ir parakstījis ilgtermiņa līgumu ar INEOS un ir saņēmis atļauju izmantot INEOS patentēto akrilnitrila tehnoloģiju Ķīnā. Pēc vairāku gadu izstrādes Sinopec Šanhajas naftas ķīmijas pētniecības institūts ir veiksmīgi izstrādājis tehnisku ceļu propilēna amonjaka oksidēšanai, lai ražotu akrilnitrilu, un ir uzbūvējis Sinopec Anqing filiāles 130 000 tonnu akrilnitrila projekta otro fāzi. Projekts tika veiksmīgi nodots ekspluatācijā 2014. gada janvārī, palielinot akrilnitrila gada ražošanas jaudu no 80 000 tonnām līdz 210 000 tonnām un kļūstot par nozīmīgu Sinopec akrilnitrila ražošanas bāzes sastāvdaļu.

Pašlaik visā pasaulē propilēna amonjaka oksidēšanas tehnoloģijas patentiem ir tādi uzņēmumi kā BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical un Sinopec. Šis ražošanas process ir nobriedis un viegli iegūstams, un arī Ķīna ir panākusi šīs tehnoloģijas lokalizāciju, un tās veiktspēja nav zemāka par ārvalstu ražošanas tehnoloģijām.

(6)ABS tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Saskaņā ar izmeklēšanu, ABS ierīces procesa ceļš galvenokārt ir sadalīts losjona potēšanas metodē un nepārtrauktas masas metodē. ABS sveķi tika izstrādāti, pamatojoties uz polistirola sveķu modifikāciju. 1947. gadā amerikāņu gumijas uzņēmums ieviesa sajaukšanas procesu, lai panāktu ABS sveķu rūpniecisko ražošanu; 1954. gadā Amerikas Savienoto Valstu uzņēmums BORG-WAMER izstrādāja losjona potēšanas polimerizētus ABS sveķus un uzsāka rūpniecisko ražošanu. Losjona potēšanas parādīšanās veicināja ABS nozares straujo attīstību. Kopš 20. gadsimta 70. gadiem ABS ražošanas procesa tehnoloģija ir piedzīvojusi lielu attīstību.

Losjona potēšanas metode ir uzlabots ražošanas process, kas ietver četrus posmus: butadiēna lateksa sintēzi, potēšanas polimēra sintēzi, stirola un akrilnitrila polimēru sintēzi un sajaukšanas pēcapstrādi. Konkrētā procesa plūsma ietver PBL bloku, potēšanas bloku, SAN bloku un sajaukšanas bloku. Šim ražošanas procesam ir augsts tehnoloģiskās brieduma līmenis, un tas ir plaši pielietots visā pasaulē.

Pašlaik nobriedušas ABS tehnoloģijas galvenokārt ražo tādi uzņēmumi kā LG Dienvidkorejā, JSR Japānā, Dow Amerikas Savienotajās Valstīs, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. Dienvidkorejā un Kellogg Technology Amerikas Savienotajās Valstīs, un visiem šiem uzņēmumiem ir pasaulē vadošais tehnoloģiskās brieduma līmenis. Līdz ar tehnoloģiju nepārtrauktu attīstību arī ABS ražošanas process pastāvīgi uzlabojas un uzlabojas. Nākotnē var parādīties efektīvāki, videi draudzīgāki un enerģiju taupošāki ražošanas procesi, radot vairāk iespēju un izaicinājumu ķīmiskās rūpniecības attīstībai.

(7)N-butanola tehniskais statuss un attīstības tendences

Saskaņā ar novērojumiem, pasaulē visplašāk izmantotā butanola un oktanola sintēzes tehnoloģija ir šķidrfāzes cikliskais zemspiediena karbonilsintēzes process. Galvenās izejvielas šim procesam ir propilēns un sintēzes gāze. Propilēns galvenokārt tiek iegūts no integrētas pašapgādes, un propilēna patēriņš vienā tilpumā ir no 0,6 līdz 0,62 tonnām. Sintētiskā gāze galvenokārt tiek ražota no izplūdes gāzēm vai uz oglēm balstītas sintētiskās gāzes, un patēriņš vienā tilpumā ir no 700 līdz 720 kubikmetriem.

Dow/David izstrādātajai zemspiediena karbonilsintēzes tehnoloģijai – šķidrfāzes cirkulācijas procesam – ir tādas priekšrocības kā augsts propilēna konversijas ātrums, ilgs katalizatora kalpošanas laiks un samazināta trīs atkritumu emisija. Šis process pašlaik ir vismodernākā ražošanas tehnoloģija un tiek plaši izmantots Ķīnas butanola un oktanola uzņēmumos.

Ņemot vērā, ka Dow/David tehnoloģija ir samērā nobriedusi un to var izmantot sadarbībā ar vietējiem uzņēmumiem, daudzi uzņēmumi, izvēloties investīcijas butanola oktanola iekārtu būvniecībā, dos priekšroku šai tehnoloģijai, kam sekos vietējā tehnoloģija.

(8)Poliakrilnitrila tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis un attīstības tendences

Poliakrilnitrils (PAN) tiek iegūts, brīvo radikāļu polimerizācijā no akrilnitrila, un tas ir svarīgs starpprodukts akrilnitrila šķiedru (akrila šķiedru) un uz poliakrilnitrila bāzes veidotu oglekļa šķiedru ražošanā. Tas ir baltā vai nedaudz dzeltenā, necaurspīdīgā pulvera veidā ar stiklošanās temperatūru aptuveni 90 grādi.℃To var izšķīdināt polāros organiskos šķīdinātājos, piemēram, dimetilformamīdā (DMF) un dimetilsulfoksīdā (DMSO), kā arī koncentrētos neorganisko sāļu, piemēram, tiocianāta un perhlorāta, ūdens šķīdumos. Poliakrilonitrila pagatavošana galvenokārt ietver akrilonitrila (AN) šķīduma polimerizāciju vai ūdens nogulšņu polimerizāciju ar nejonu otrajiem monomēriem un jonu trešajiem monomēriem.

Poliakrilnitrilu galvenokārt izmanto akrila šķiedru ražošanā, kas ir sintētiskas šķiedras, kas izgatavotas no akrilnitrila kopolimēriem ar masas procentuālo daļu virs 85%. Atkarībā no ražošanas procesā izmantotajiem šķīdinātājiem tos var atšķirt kā dimetilsulfoksīdu (DMSO), dimetilacetamīdu (DMAc), nātrija tiocianātu (NaSCN) un dimetilformamīdu (DMF). Galvenā atšķirība starp dažādiem šķīdinātājiem ir to šķīdība poliakrilonitrilā, kam nav būtiskas ietekmes uz specifisko polimerizācijas ražošanas procesu. Turklāt, atkarībā no dažādiem komonomēriem, tos var iedalīt itakonskābē (IA), metilakrilātā (MA), akrilamīdā (AM) un metilmetakrilātā (MMA) u.c. Dažādiem komonomēriem ir atšķirīga ietekme uz polimerizācijas reakciju kinētiku un produkta īpašībām.

Agregācijas process var būt vienas pakāpes vai divpakāpju. Vienas pakāpes metode attiecas uz akrilnitrila un komonomēru polimerizāciju šķīduma stāvoklī vienlaikus, un produktus var tieši sagatavot vērpšanas šķīdumā, tos neatdalot. Divpakāpju metode attiecas uz akrilnitrila un komonomēru suspensijas polimerizāciju ūdenī, lai iegūtu polimēru, ko atdala, mazgā, dehidrē un veic citas darbības, lai izveidotu vērpšanas šķīdumu. Pašlaik poliakrilnitrila ražošanas process pasaulē būtībā ir vienāds, ar atšķirībām lejupējās polimerizācijas metodēs un komonomēros. Pašlaik lielākā daļa poliakrilnitrila šķiedru dažādās pasaules valstīs ir izgatavotas no trīskāršiem kopolimēriem, kur akrilnitrils veido 90% un otra monomēra pievienošana svārstās no 5% līdz 8%. Otra monomēra pievienošanas mērķis ir uzlabot šķiedru mehānisko izturību, elastību un tekstūru, kā arī uzlabot krāsošanas veiktspēju. Bieži izmantotās metodes ietver MMA, MA, vinilacetātu utt. Trešā monomēra pievienošanas daudzums ir 0,3% -2%, ar mērķi ieviest noteiktu skaitu hidrofilu krāsvielu grupu, lai palielinātu šķiedru afinitāti ar krāsvielām, kuras iedala katjonu krāsvielu grupās un skābās krāsvielu grupās.

Pašlaik Japāna ir galvenais poliakrilonitrila ražošanas procesa pārstāvis pasaulē, kam seko tādas valstis kā Vācija un Amerikas Savienotās Valstis. Pārstāvošie uzņēmumi ir Zoltek, Hexcel, Cytec un Aldila no Japānas, Dongbang, Mitsubishi no Amerikas Savienotajām Valstīm, SGL no Vācijas un Formosa Plastics Group no Taivānas, Ķīnas. Pašlaik poliakrilonitrila ražošanas procesa tehnoloģija pasaulē ir nobriedusi, un produktu uzlabošanai nav daudz iespēju.