Šiame straipsnyje bus analizuojami pagrindiniai Kinijos C3 pramonės grandinės produktai ir dabartinė technologijų tyrimų bei plėtros kryptis.

(1)Polipropileno (PP) technologijos dabartinė būklė ir plėtros tendencijos

Remiantis mūsų tyrimu, Kinijoje yra įvairių polipropileno (PP) gamybos būdų, tarp kurių svarbiausi procesai yra buitinių aplinkosaugos vamzdžių procesas, „Daoju“ bendrovės „Unipol“ procesas, „LyondellBasell“ bendrovės „Spheriol“ procesas, „Ineos“ bendrovės „Innovene“ procesas, „Nordic Chemical“ bendrovės „Novolen“ procesas ir „LyondellBasell“ bendrovės „Spherizone“ procesas. Šiuos procesus taip pat plačiai taiko Kinijos PP įmonės. Šios technologijos dažniausiai kontroliuoja propileno konversijos rodiklį 1,01–1,02 diapazone.

Buitiniame žiedinių vamzdžių procese naudojamas nepriklausomai sukurtas ZN katalizatorius, kuriame šiuo metu dominuoja antros kartos žiedinių vamzdžių proceso technologija. Šis procesas pagrįstas nepriklausomai sukurtais katalizatoriais, asimetrinių elektronų donorų technologija ir propileno butadieno dvejetainės atsitiktinės kopolimerizacijos technologija, ir gali būti naudojamas homopolimerizacijai, etileno propileno atsitiktinei kopolimerizacijai, propileno butadieno atsitiktinei kopolimerizacijai ir smūgiams atspariam PP kopolimerizavimui. Pavyzdžiui, tokios įmonės kaip „Shanghai Petrochemical Third Line“, „Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines“ ir „Maoming Second Line“ jau taiko šį procesą. Ateityje didėjant naujų gamybos įrenginių skaičiui, tikimasi, kad trečios kartos aplinkai nekenksmingų vamzdžių procesas palaipsniui taps dominuojančiu buitiniu aplinkai nekenksmingų vamzdžių procesu.

Unipol procesu galima pramoniniu būdu pagaminti homopolimerus, kurių lydalo takumo greitis (MFR) yra 0,5–100 g/10 min. Be to, etileno kopolimerų monomerų masės dalis atsitiktiniuose kopolimeruose gali siekti 5,5 %. Šiuo procesu taip pat galima pagaminti pramoninį propileno ir 1-buteno atsitiktinį kopolimerą (prekinis pavadinimas CE-FOR), kurio gumos masės dalis siekia iki 14 %. Etileno masės dalis Unipol proceso metu pagamintame smūginiame kopolimere gali siekti 21 % (gumos masės dalis yra 35 %). Šis procesas buvo taikomas tokių įmonių kaip Fushun Petrochemical ir Sichuan Petrochemical įrenginiuose.

„Innovene“ procesu galima pagaminti homopolimerų produktus, kurių lydymosi greitis (MFR) svyruoja nuo 0,5 iki 100 g/10 min. Produkto tvirtumas yra didesnis nei kitų dujų fazės polimerizacijos procesų. Atsitiktinių kopolimerų produktų MFR yra 2–35 g/10 min., o etileno masės dalis svyruoja nuo 7 % iki 8 %. Smūgiams atsparių kopolimerų produktų MFR yra 1–35 g/10 min., o etileno masės dalis svyruoja nuo 5 % iki 17 %.

Šiuo metu pagrindinė PP gamybos technologija Kinijoje yra labai išsivysčiusi. Pavyzdžiui, naftos pagrindu pagaminamos polipropileno įmonėse nėra reikšmingo skirtumo tarp gamybos vieneto suvartojimo, perdirbimo sąnaudų, pelno ir kt. tarp kiekvienos įmonės. Žvelgiant iš skirtingų procesų apimamų gamybos kategorijų perspektyvos, pagrindiniai procesai gali apimti visą produktų kategoriją. Tačiau atsižvelgiant į esamų įmonių faktines produkcijos kategorijas, dėl tokių veiksnių kaip geografija, technologinės kliūtys ir žaliavos, skirtingų įmonių PP produktai labai skiriasi.

(2)Dabartinė akrilo rūgšties technologijos būklė ir plėtros tendencijos

Akrilo rūgštis yra svarbi organinių cheminių medžiagų žaliava, plačiai naudojama klijų ir vandenyje tirpių dangų gamyboje, taip pat dažnai perdirbama į butilo akrilatą ir kitus produktus. Remiantis tyrimais, yra įvairių akrilo rūgšties gamybos procesų, įskaitant chloroetanolio metodą, cianoetanolio metodą, aukšto slėgio Repės metodą, enono metodą, patobulintą Repės metodą, formaldehido etanolio metodą, akrilnitrilo hidrolizės metodą, etileno metodą, propileno oksidacijos metodą ir biologinį metodą. Nors yra įvairių akrilo rūgšties paruošimo būdų, ir dauguma jų buvo taikomi pramonėje, labiausiai paplitęs gamybos procesas visame pasaulyje vis dar yra tiesioginis propileno oksidavimas į akrilo rūgštį.

Žaliavos akrilo rūgšties gamybai propileno oksidacijos būdu daugiausia apima vandens garus, orą ir propileną. Gamybos proceso metu šios trys medžiagos tam tikru santykiu oksiduojasi katalizatoriaus sluoksnyje. Pirmame reaktoriuje propilenas pirmiausia oksiduojamas į akroleiną, o antrame reaktoriuje – į akrilo rūgštį. Vandens garai šiame procese atlieka skiedimo vaidmenį, išvengdami sprogimų ir slopindami šalutinių reakcijų susidarymą. Tačiau be akrilo rūgšties gamybos, šio reakcijos proceso metu dėl šalutinių reakcijų taip pat susidaro acto rūgštis ir anglies oksidai.

Remiantis „Pingtou Ge“ tyrimu, akrilo rūgšties oksidacijos proceso technologijos raktas slypi katalizatorių parinkime. Šiuo metu tarp įmonių, galinčių teikti akrilo rūgšties technologiją propileno oksidacijos būdu, yra „Sohio“ Jungtinėse Valstijose, „Japan Catalyst Chemical Company“, „Mitsubishi Chemical Company“ Japonijoje, „BASF“ Vokietijoje ir „Japan Chemical Technology“.

Jungtinėse Valstijose naudojamas „Sohio“ procesas yra svarbus akrilo rūgšties gamybos propileno oksidacijos būdu procesas, kuriam būdingas tuo, kad į du nuosekliai sujungtus fiksuoto sluoksnio reaktorius vienu metu įvedamas propilenas, oras ir vandens garai, o katalizatoriais atitinkamai naudojami daugiakomponentys MoBi ir Mo-V metalų oksidai. Taikant šį metodą, akrilo rūgšties išeiga vienu metu gali siekti apie 80 % (molinis santykis). „Sohio“ metodo privalumas yra tas, kad du nuoseklūs reaktoriai gali padidinti katalizatoriaus tarnavimo laiką iki 2 metų. Tačiau šis metodas turi trūkumą, nes nesureagavusio propileno negalima atgauti.

BASF metodas: Nuo septintojo dešimtmečio pabaigos BASF atlieka akrilo rūgšties gamybos propileno oksidacijos būdu tyrimus. BASF metode propileno oksidacijos reakcijai naudojami MoBi arba MoCo katalizatoriai, o vienpusė akroleino išeiga gali siekti apie 80 % (molinis santykis). Vėliau, naudojant Mo, W, V ir Fe pagrindu pagamintus katalizatorius, akroleinas buvo toliau oksiduojamas iki akrilo rūgšties, o maksimali vienpusė išeiga gali siekti apie 90 % (molinis santykis). BASF metodo katalizatoriaus tarnavimo laikas gali siekti 4 metus, o procesas yra paprastas. Tačiau šis metodas turi trūkumų, tokių kaip aukšta tirpiklio virimo temperatūra, dažnas įrangos valymas ir didelės bendros energijos sąnaudos.

Japoniškas katalizinis metodas: naudojami du nuosekliai sujungti stacionarūs reaktoriai ir atitinkama septynių bokštų atskyrimo sistema. Pirmasis žingsnis – į reakcijos katalizatorių, naudojantį Mo ir Bi, infiltruoti elementą Co, o antrajame reaktoriuje kaip pagrindiniai katalizatoriai naudoti Mo, V ir Cu kompozicinius metalų oksidus, kuriuos palaiko silicio dioksidas ir švino monoksidas. Šiuo procesu akrilo rūgšties vienpusis išeiga yra maždaug 83–86 % (molinis santykis). Japoniškas katalizinis metodas naudoja vieną sukrautą stacionarų reaktorių ir 7 bokštų atskyrimo sistemą su pažangiais katalizatoriais, didele bendra išeiga ir mažomis energijos sąnaudomis. Šiuo metu šis metodas yra vienas iš pažangiausių gamybos procesų, prilygstantis Japonijoje naudojamam „Mitsubishi“ procesui.

(3)Butilo akrilato technologijos dabartinė būklė ir plėtros tendencijos

Butilo akrilatas yra bespalvis skaidrus skystis, netirpstantis vandenyje ir gali būti maišomas su etanoliu ir eteriu. Šį junginį reikia laikyti vėsioje ir vėdinamoje sandėlyje. Akrilo rūgštis ir jos esteriai yra plačiai naudojami pramonėje. Jie naudojami ne tik minkštiems akrilato klijų tirpiklių ir losjonų pagrindu monomerams gaminti, bet ir gali būti homopolimerizuoti, kopolimerizuoti ir skiepyti, kad taptų polimerų monomerais ir būtų naudojami kaip organinės sintezės tarpiniai produktai.

Šiuo metu butilo akrilato gamybos procesas daugiausia apima akrilo rūgšties ir butanolio reakciją toluensulfonrūgšties akivaizdoje, kad susidarytų butilo akrilatas ir vanduo. Šiame procese vykstanti esterinimo reakcija yra tipiška grįžtamoji reakcija, o akrilo rūgšties ir produkto butilo akrilato virimo temperatūros yra labai artimos. Todėl akrilo rūgštį sunku atskirti distiliuojant, o nesureagavusios akrilo rūgšties negalima perdirbti.

Šis procesas vadinamas butilo akrilato esterinimo metodu, daugiausia išrastas Dzilino naftos chemijos inžinerijos tyrimų instituto ir kitų susijusių institucijų. Ši technologija jau yra labai brandi, o akrilo rūgšties ir n-butanolio vieneto suvartojimo kontrolė yra labai tiksli, leidžianti kontroliuoti vieneto suvartojimą 0,6 tikslumu. Be to, ši technologija jau pasiekė bendradarbiavimo ir perdavimo lygį.

(4)Dabartinė CPP technologijos būklė ir plėtros tendencijos

CPP plėvelė gaminama iš polipropileno kaip pagrindinės žaliavos, naudojant specialius apdorojimo metodus, tokius kaip T formos ekstruzinis liejimas. Ši plėvelė pasižymi puikiu atsparumu karščiui ir dėl būdingų greito aušinimo savybių gali būti labai lygi ir skaidri. Todėl pakavimo reikmėms, kurioms reikalingas didelis skaidrumas, CPP plėvelė yra pageidaujama medžiaga. Plačiausiai CPP plėvelė naudojama maisto produktų pakuotėse, taip pat aliuminio dangų gamyboje, farmacijos pakuotėse ir vaisių bei daržovių konservavime.

Šiuo metu CPP plėvelių gamybos procesas daugiausia yra koekstruzinis liejimas. Šis gamybos procesas susideda iš kelių ekstruderių, daugiakanalių skirstytuvų (paprastai vadinamų „tiektuvais“), T formos štampų galvučių, liejimo sistemų, horizontalių traukos sistemų, osciliatorių ir vyniojimo sistemų. Pagrindinės šio gamybos proceso savybės yra geras paviršiaus blizgesys, didelis lygumas, mažas storio tolerancija, geros mechaninio tempimo savybės, geras lankstumas ir geras pagamintų plonų plėvelių gaminių skaidrumas. Dauguma pasaulinių CPP gamintojų gamybai naudoja koekstruzinio liejimo metodą, o įrangos technologija yra brandi.

Nuo devintojo dešimtmečio vidurio Kinija pradėjo diegti užsienio liejamųjų plėvelių gamybos įrangą, tačiau dauguma jos yra vieno sluoksnio struktūros ir priklauso pradiniam etapui. Prasidėjus devintajam dešimtmečiui, Kinija pristatė daugiasluoksnės kopolimerinės liejamosios plėvelės gamybos linijas iš tokių šalių kaip Vokietija, Japonija, Italija ir Austrija. Ši importuota įranga ir technologijos yra pagrindinė Kinijos liejamosios plėvelės pramonės jėga. Pagrindiniai įrangos tiekėjai yra Vokietijos „Bruckner“, „Bartenfield“, „Leifenhauer“ ir Austrijos „Orchid“. Nuo 2000 m. Kinija įdiegė pažangesnes gamybos linijas, o vietinė įranga taip pat sparčiai vystėsi.

Tačiau, palyginti su tarptautiniu pažangiu lygiu, vis dar yra tam tikras atotrūkis automatizavimo lygyje, svėrimo valdymo ekstruzijos sistemoje, automatiniame štampo galvutės reguliavimo valdymo plėvelės storyje, internetinėje kraštų medžiagų regeneravimo sistemoje ir automatiniame buitinės liejimo plėvelės įrangos vyniojime. Šiuo metu pagrindiniai CPP plėvelės technologijos įrangos tiekėjai yra Vokietijos „Bruckner“, „Leifenhauser“ ir Austrijos „Lanzin“. Šie užsienio tiekėjai turi didelių pranašumų automatizavimo ir kitais aspektais. Tačiau dabartinis procesas jau yra gana brandus, o įrangos technologijos tobulinimo tempas yra lėtas, ir iš esmės nėra jokio bendradarbiavimo slenksčio.

(5)Dabartinė akrilnitrilo technologijos būklė ir plėtros tendencijos

Propileno amoniako oksidacijos technologija šiuo metu yra pagrindinis komercinis akrilnitrilo gamybos būdas, ir beveik visi akrilnitrilo gamintojai naudoja BP (SOHIO) katalizatorius. Tačiau yra ir daug kitų katalizatorių tiekėjų, iš kurių galima rinktis, pavyzdžiui, „Mitsubishi Rayon“ (anksčiau „Nitto“) ir „Asahi Kasei“ iš Japonijos, „Ascend Performance Material“ (anksčiau „Solutia“) iš Jungtinių Amerikos Valstijų ir „Sinopec“.

Daugiau nei 95 % akrilnitrilo gamyklų visame pasaulyje naudoja BP sukurtą ir sukurtą propileno amoniako oksidacijos technologiją (dar vadinamą sodium procesu). Šioje technologijoje kaip žaliavos naudojamas propilenas, amoniakas, oras ir vanduo, kurie į reaktorių patenka tam tikru santykiu. Veikiant fosforo, molibdeno, bismuto arba antimono, geležies katalizatoriams ant silikagelio, akrilnitrilas susidaro 400–500 °C temperatūroje.℃ir atmosferos slėgyje. Tada, po neutralizavimo, absorbcijos, ekstrakcijos, dehidrocianavimo ir distiliavimo etapų serijos, gaunamas galutinis akrilnitrilo produktas. Šio metodo vienpusė išeiga gali siekti 75 %, o šalutiniai produktai yra acetonitrilas, vandenilio cianidas ir amonio sulfatas. Šis metodas turi didžiausią pramoninę produkcijos vertę.

Nuo 1984 m. „Sinopec“ pasirašė ilgalaikę sutartį su INEOS ir yra įgaliota naudoti patentuotą INEOS akrilnitrilo technologiją Kinijoje. Po daugelio metų trukusios plėtros „Sinopec“ Šanchajaus naftos chemijos tyrimų institutas sėkmingai sukūrė techninį propileno amoniako oksidacijos būdą akrilnitrilui gaminti ir įrengė antrąjį „Sinopec Anqing“ filialo 130 000 tonų akrilnitrilo projekto etapą. Projektas buvo sėkmingai pradėtas eksploatuoti 2014 m. sausio mėn., padidinant metinį akrilnitrilo gamybos pajėgumą nuo 80 000 tonų iki 210 000 tonų ir tapdamas svarbia „Sinopec“ akrilnitrilo gamybos bazės dalimi.

Šiuo metu visame pasaulyje propileno amoniako oksidacijos technologijos patentus turi tokios įmonės kaip BP, „DuPont“, „Ineos“, „Asahi Chemical“ ir „Sinopec“. Šis gamybos procesas yra brandus ir lengvai prieinamas, o Kinija taip pat pasiekė šios technologijos lokalizaciją, o jos našumas nėra prastesnis nei užsienio gamybos technologijų.

(6)Dabartinė ABS technologijos būklė ir plėtros tendencijos

Tyrimo duomenimis, ABS įrenginio gamybos procesas daugiausia skirstomas į losjono skiepijimo metodą ir nepertraukiamo tūrio metodą. ABS derva buvo sukurta modifikuojant polistireno dervą. 1947 m. Amerikos gumos kompanija pritaikė maišymo procesą, kad pasiektų pramoninę ABS dervos gamybą; 1954 m. JAV bendrovė BORG-WAMER sukūrė losjono skiepijimo polimerizuotą ABS dervą ir įgyvendino pramoninę gamybą. Losjono skiepijimo atsiradimas paskatino sparčią ABS pramonės plėtrą. Nuo aštuntojo dešimtmečio ABS gamybos proceso technologija įžengė į didelės plėtros laikotarpį.

Losjono skiepijimo metodas yra pažangus gamybos procesas, apimantis keturis etapus: butadieno latekso sintezę, skiepyto polimero sintezę, stireno ir akrilnitrilo polimerų sintezę ir maišymo poapdorojimą. Konkretus proceso srautas apima PBL įrenginį, skiepijimo įrenginį, SAN įrenginį ir maišymo įrenginį. Šis gamybos procesas yra technologiškai brandus ir plačiai taikomas visame pasaulyje.

Šiuo metu brandžią ABS technologiją daugiausia kuria tokios įmonės kaip „LG“ Pietų Korėjoje, „JSR“ Japonijoje, „Dow“ Jungtinėse Valstijose, „New Lake Oil Chemical Co., Ltd.“ Pietų Korėjoje ir „Kellogg Technology“ Jungtinėse Valstijose, kurios visos pasižymi pasauliniu technologinės brandos lyderiu. Nuolat tobulėjant technologijoms, nuolat tobulėja ir gerėja ir ABS gamybos procesas. Ateityje gali atsirasti efektyvesnių, ekologiškesnių ir energiją taupančių gamybos procesų, kurie atvers daugiau galimybių ir iššūkių chemijos pramonės plėtrai.

(7)N-butanolio techninė būklė ir vystymosi tendencijos

Remiantis stebėjimais, pagrindinė butanolio ir oktanolio sintezės technologija visame pasaulyje yra skystosios fazės ciklinis žemo slėgio karbonilo sintezės procesas. Pagrindinės šio proceso žaliavos yra propilenas ir sintezės dujos. Iš jų propilenas daugiausia gaunamas iš integruoto savarankiško tiekimo, o vienetinis propileno suvartojimas yra nuo 0,6 iki 0,62 tonos. Sintetinės dujos dažniausiai gaminamos iš išmetamųjų dujų arba anglies pagrindu pagamintų sintetinių dujų, o vienetinis suvartojimas yra nuo 700 iki 720 kubinių metrų.

„Dow/David“ sukurta žemo slėgio karbonilo sintezės technologija – skystosios fazės cirkuliacijos procesas – turi tokius privalumus kaip didelis propileno konversijos greitis, ilgas katalizatoriaus tarnavimo laikas ir sumažintas trijų atliekų išmetimas. Šis procesas šiuo metu yra pažangiausia gamybos technologija ir plačiai naudojamas Kinijos butanolio ir oktanolio įmonėse.

Atsižvelgiant į tai, kad „Dow/David“ technologija yra gana brandi ir gali būti naudojama bendradarbiaujant su šalies įmonėmis, daugelis įmonių, investuodamos į butanolio-oktanolio įrenginių statybą, teiks pirmenybę šiai technologijai, o po to – vidaus technologijoms.

(8)Dabartinė poliakrilnitrilo technologijos būklė ir plėtros tendencijos

Poliakrilonitrilas (PAN) gaunamas laisvųjų radikalų polimerizacijos būdu iš akrilnitrilo ir yra svarbus tarpinis produktas gaminant akrilnitrilo pluoštus (akrilo pluoštus) ir poliakrilnitrilo pagrindu pagamintus anglies pluoštus. Jis yra baltų arba šiek tiek gelsvų nepermatomų miltelių pavidalo, kurio stiklėjimo temperatūra yra apie 90 °C.℃Jis gali būti tirpinamas poliniuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip dimetilformamidas (DMF) ir dimetilsulfoksidas (DMSO), taip pat koncentruotuose neorganinių druskų, tokių kaip tiocianatas ir perchloratas, vandeniniuose tirpaluose. Poliakrilnitrilo gamyba daugiausia apima akrilnitrilo (AN) tirpalo polimerizaciją arba vandeninę nusodinimo polimerizaciją su nejoniniais antraisiais monomerais ir joniniais trečiaisiais monomerais.

Poliakrilonitrilas daugiausia naudojamas akriliniams pluoštams gaminti – tai sintetiniai pluoštai, pagaminti iš akrilnitrilo kopolimerų, kurių masės procentinė dalis yra didesnė nei 85 %. Pagal gamybos procese naudojamus tirpiklius juos galima išskirti į dimetilsulfoksidą (DMSO), dimetilacetamidą (DMAc), natrio tiocianatą (NaSCN) ir dimetilformamidą (DMF). Pagrindinis skirtumas tarp įvairių tirpiklių yra jų tirpumas poliakrilonitrilyje, kuris neturi didelės įtakos konkrečiam polimerizacijos gamybos procesui. Be to, pagal skirtingus komonomerus juos galima suskirstyti į itakono rūgštį (IA), metilakrilatą (MA), akrilamidą (AM) ir metilmetakrilatą (MMA) ir kt. Skirtingi komonomerai turi skirtingą poveikį polimerizacijos reakcijų kinetikai ir produkto savybėms.

Agregavimo procesas gali būti vieno etapo arba dviejų etapų. Vieno etapo metodas reiškia akrilnitrilo ir komonomerų polimerizaciją tirpalo būsenoje vienu metu, o produktus galima tiesiogiai paruošti į verpimo tirpalą be atskyrimo. Dviejų etapų taisyklė reiškia akrilnitrilo ir komonomerų suspensijos polimerizaciją vandenyje, siekiant gauti polimerą, kuris atskiriamas, plaunamas, dehidratuojamas ir atliekami kiti etapai, siekiant suformuoti verpimo tirpalą. Šiuo metu pasaulinis poliakrilnitrilo gamybos procesas iš esmės yra tas pats, skiriasi tik tolesni polimerizacijos metodai ir komonomerai. Šiuo metu dauguma poliakrilnitrilo pluoštų įvairiose pasaulio šalyse yra pagaminti iš trijų komponentų kopolimerų, kuriuose akrilnitrilas sudaro 90 %, o antrojo monomero pridėjimas svyruoja nuo 5 % iki 8 %. Antrojo monomero pridėjimo tikslas – padidinti pluošto mechaninį stiprumą, elastingumą ir tekstūrą, taip pat pagerinti dažymo savybes. Dažniausiai naudojami metodai yra MMA, MA, vinilo acetatas ir kt. Trečiojo monomero pridėjimo kiekis yra 0,3–2 %, siekiant įvesti tam tikrą skaičių hidrofilinių dažų grupių, kad padidėtų pluošto afinitetas su dažais, kurie skirstomi į katijonines dažų grupes ir rūgštines dažų grupes.

Šiuo metu Japonija yra pagrindinė pasaulinio poliakrilnitrilo proceso atstovė, po jos seka tokios šalys kaip Vokietija ir Jungtinės Amerikos Valstijos. Reprezentatyvios įmonės yra „Zoltek“, „Hexcel“, „Cytec“ ir „Aldila“ iš Japonijos, „Dongbang“, „Mitsubishi“ iš Jungtinių Amerikos Valstijų, „SGL“ iš Vokietijos ir „Formosa Plastics Group“ iš Taivano, Kinijos. Šiuo metu pasaulinė poliakrilnitrilo gamybos proceso technologija yra brandi, ir nėra daug erdvės produktų tobulinimui.