מאמר זה ינתח את המוצרים העיקריים בשרשרת תעשיית C3 של סין ואת כיוון המחקר והפיתוח הנוכחי של הטכנולוגיה.

(1)המצב הנוכחי ומגמות הפיתוח של טכנולוגיית פוליפרופילן (PP).

על פי החקירה שלנו, ישנן דרכים שונות לייצור פוליפרופילן (PP) בסין, ביניהן התהליכים החשובים ביותר כוללים תהליך צינור סביבתי ביתי, תהליך Unipol של חברת Daoju, תהליך Spheriol של LyondellBasell Company, תהליך Innovene של חברת Ineos, תהליך Novolen של Nordic Chemical Company, ותהליך Spherizone של חברת LyondellBasell.תהליכים אלה מאומצים גם על ידי מפעלי PP סיניים.טכנולוגיות אלו שולטות בעיקר בשיעור ההמרה של פרופילן בטווח של 1.01-1.02.

תהליך צינור הטבעת המקומי מאמץ את זרז ZN שפותח באופן עצמאי, הנשלט כיום על ידי טכנולוגיית תהליך הצינור הטבעתי מהדור השני.תהליך זה מבוסס על זרזים שפותחו באופן עצמאי, טכנולוגיית תורם אלקטרונים א-סימטרית וטכנולוגיית קופולימריזציה אקראית בינארית של פרופילן בוטאדיאן, ויכול לייצר הומפולימריזציה, קופולימריזציה אקראית של אתילן פרופילן, קופולימריזציה אקראית של פרופילן בוטאדיאן וקופולימריזציה PP עמידה בפני פגיעות.לדוגמה, חברות כמו Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Line, ו-Maoming Second Line יישמו את התהליך הזה.עם הגידול של מתקני ייצור חדשים בעתיד, תהליך הצינור הסביבתי מהדור השלישי צפוי להפוך בהדרגה לתהליך הצינור הסביבתי הדומיננטי.

תהליך Unipol יכול לייצר הומופולימרים באופן תעשייתי, עם טווח זרימת נמס (MFR) של 0.5 ~ 100 גרם/10 דקות.בנוסף, חלק המסה של מונומרים אתילן קופולימר בקופולימרים אקראיים יכול להגיע ל-5.5%.תהליך זה יכול גם לייצר קופולימר אקראי מתועש של פרופילן ו-1-בוטן (שם מסחרי CE-FOR), עם שבריר מסת גומי של עד 14%.חלק המסה של אתילן בקופולימר ההשפעה המיוצר על ידי תהליך Unipol יכול להגיע ל-21% (חלק ההמוני של הגומי הוא 35%).התהליך יושם במתקנים של ארגונים כמו פושון פטרוכימיים וסצ'ואן פטרוכימיים.

תהליך Innovene יכול לייצר מוצרים הומופולימרים עם טווח רחב של קצב זרימת נמס (MFR), שיכול להגיע ל-0.5-100 גרם/10 דקות.קשיחות המוצר שלו גבוהה מזו של תהליכי פילמור אחרים בשלבי גז.ה-MFR של מוצרי קופולימר אקראיים הוא 2-35 גרם/10 דקות, עם חלק מסה של אתילן שנע בין 7% ל-8%.ה-MFR של מוצרי קופולימר עמידים בפני פגיעות הוא 1-35 גרם/10 דקות, עם חלק מסה של אתילן שנע בין 5% ל-17%.

נכון לעכשיו, טכנולוגיית הייצור המיינסטרים של PP בסין מאוד בוגרת.אם ניקח לדוגמה מפעלי פוליפרופילן מבוססי נפט, אין הבדל משמעותי בצריכת יחידות הייצור, עלויות העיבוד, הרווחים וכו' בין כל מפעל.מנקודת המבט של קטגוריות ייצור המכוסות בתהליכים שונים, תהליכי הזרם המרכזי יכולים לכסות את כל קטגוריית המוצרים.עם זאת, בהתחשב בקטגוריות התפוקה בפועל של ארגונים קיימים, ישנם הבדלים משמעותיים במוצרי PP בין ארגונים שונים עקב גורמים כגון גיאוגרפיה, חסמים טכנולוגיים וחומרי גלם.

(2)מצב נוכחי ומגמות התפתחות של טכנולוגיית חומצה אקרילית

חומצה אקרילית היא חומר גלם כימי אורגני חשוב בשימוש נרחב בייצור של דבקים וציפויים מסיסים במים, והיא מעובדת בדרך כלל לבוטיל אקרילט ומוצרים אחרים.על פי מחקר, קיימים תהליכי ייצור שונים לחומצה אקרילית, לרבות שיטת כלורואתנול, שיטת ציאנואתנול, שיטת Reppe בלחץ גבוה, שיטת אנון, שיטת Reppe משופרת, שיטת אתנול פורמלדהיד, שיטת הידרוליזה של אקרילוניטריל, שיטת אתילן, שיטת חמצון פרופילן וביולוגית. שיטה.למרות שקיימות טכניקות הכנה שונות לחומצה אקרילית, ורובן יושמו בתעשייה, תהליך הייצור המרכזי ביותר בעולם הוא עדיין תהליך החמצון הישיר של פרופילן לחומצה אקרילית.

חומרי הגלם להפקת חומצה אקרילית באמצעות חמצון פרופילן כוללים בעיקר אדי מים, אוויר ופרופילן.במהלך תהליך הייצור, שלושת אלה עוברים תגובות חמצון דרך מיטת הזרז בשיעור מסוים.פרופילן מחומצן תחילה לאקרוליין בכור הראשון, ולאחר מכן מחומצן נוסף לחומצה אקרילית בכור השני.אדי מים ממלאים תפקיד דילול בתהליך זה, מונעים את התרחשותם של פיצוצים ומדכאים יצירת תגובות לוואי.עם זאת, בנוסף לייצור חומצה אקרילית, תהליך תגובה זה מייצר גם חומצה אצטית ותחמוצות פחמן עקב תגובות לוואי.

על פי החקירה של Pingtou Ge, המפתח לטכנולוגיית תהליך החמצון של חומצה אקרילית טמון בבחירת הזרזים.כיום, חברות שיכולות לספק טכנולוגיית חומצה אקרילית באמצעות חמצון פרופילן כוללות את Sohio בארצות הברית, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company ביפן, BASF בגרמניה, ויפן כימית טכנולוגיה.

תהליך הסוהיו בארצות הברית הוא תהליך חשוב להפקת חומצה אקרילית באמצעות חמצון פרופילן, המאופיין בהחדרת פרופילן, אוויר ואדי מים בו זמנית לשני כורי מיטה קבועה מחוברים בסדרות, ושימוש במתכת מרובת רכיבים של Mo Bi ו-Mo-V. תחמוצות כזרזים, בהתאמה.בשיטה זו, התשואה החד כיוונית של חומצה אקרילית יכולה להגיע לכ-80% (יחס מולרי).היתרון של שיטת Sohio הוא ששני כורים בסדרה יכולים להאריך את תוחלת החיים של הזרז, עד לשנתיים.עם זאת, לשיטה זו יש את החיסרון שלא ניתן לשחזר פרופילן שלא הגיב.

שיטת BASF: מאז שנות ה-60 המאוחרות, BASF עורכת מחקר על ייצור חומצה אקרילית באמצעות חמצון פרופילן.שיטת BASF משתמשת בזרזי Mo Bi או Mo Co לתגובת חמצון פרופילן, והתשואה החד-כיוונית של אקרוליין המתקבלת יכולה להגיע לכ-80% (יחס מולרי).לאחר מכן, באמצעות זרזים מבוססי Mo, W, V ו-Fe, אקרוליין חומצן עוד יותר לחומצה אקרילית, עם תשואה חד-כיוונית מקסימלית של כ-90% (יחס מולארי).חיי הזרז של שיטת BASF יכולים להגיע ל-4 שנים והתהליך פשוט.עם זאת, לשיטה זו יש חסרונות כגון נקודת רתיחה גבוהה של ממס, ניקוי ציוד תכוף וצריכת אנרגיה כוללת גבוהה.

שיטת זרז יפנית: נעשה שימוש גם בשני כורים קבועים בסדרה ובמערכת תואמת של שבעה מגדלים.הצעד הראשון הוא להחדיר את היסוד Co לזרז Mo Bi כזרז התגובה, ולאחר מכן להשתמש בתחמוצות מתכות מורכבות Mo, V ו-Cu כזרזים העיקריים בכור השני, הנתמכים על ידי סיליקה ועופרת חד חמצני.בתהליך זה, התשואה החד-כיוונית של חומצה אקרילית היא כ-83-86% (יחס מולארי).שיטת הזרז היפנית מאמצת כור אחד עם מיטה קבועה מוערמת ומערכת הפרדה בת 7 מגדלים, עם זרזים מתקדמים, תפוקה כוללת גבוהה וצריכת אנרגיה נמוכה.שיטה זו היא כיום אחד מתהליכי הייצור המתקדמים יותר, בדומה לתהליך מיצובישי ביפן.

(3)מצב נוכחי ומגמות התפתחות של טכנולוגיית בוטיל אקרילט

בוטיל אקרילט הוא נוזל שקוף חסר צבע שאינו מסיס במים וניתן לערבב אותו עם אתנול ואתר.תרכובת זו צריכה להיות מאוחסנת במחסן קריר ומאוורר.חומצה אקרילית והאסטרים שלה נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה.הם משמשים לא רק לייצור מונומרים רכים של דבקים מבוססי ממס אקרילט ומבוססים על קרם, אלא גם ניתנים להומפולימריזציה, קופולימריזציה וקופולימריזציה של השתלה כדי להפוך למונומרים פולימריים ולהשתמש בהם כתוצרי ביניים לסינתזה אורגנית.

כיום, תהליך הייצור של בוטיל אקרילט כולל בעיקר תגובה של חומצה אקרילית ובוטנול בנוכחות חומצה סולפונית טולואן ליצירת בוטיל אקרילט ומים.תגובת האסטריפיקציה המעורבת בתהליך זה היא תגובה הפיכה אופיינית, ונקודות הרתיחה של חומצה אקרילית והמוצר בוטיל אקרילט קרובות מאוד.לכן, קשה להפריד חומצה אקרילית באמצעות זיקוק, ולא ניתן למחזר חומצה אקרילית שלא הגיבה.

תהליך זה נקרא שיטת אסטריפיקציה של בוטיל אקרילט, בעיקר ממכון המחקר להנדסה פטרוכימית של Jilin ומוסדות קשורים אחרים.טכנולוגיה זו כבר בשלה מאוד, ובקרת צריכת היחידה עבור חומצה אקרילית ו-n-בוטנול היא מדויקת מאוד, מסוגלת לשלוט בצריכת היחידה בתוך 0.6.יתר על כן, טכנולוגיה זו כבר השיגה שיתוף פעולה והעברה.

(4)מצב נוכחי ומגמות התפתחות של טכנולוגיית CPP

סרט CPP עשוי מפוליפרופילן כחומר הגלם העיקרי באמצעות שיטות עיבוד ספציפיות כגון יציקת שחול בצורת T.לסרט זה עמידות מצוינת בחום, ובשל תכונות הקירור המהירה שלו, יכול ליצור חלקות ושקיפות מצוינות.לכן, עבור יישומי אריזה הדורשים בהירות גבוהה, סרט CPP הוא החומר המועדף.השימוש הנפוץ ביותר בסרטי CPP הוא באריזות מזון, וכן בייצור ציפוי אלומיניום, אריזות תרופות ושימור פירות וירקות.

נכון לעכשיו, תהליך הייצור של סרטי CPP הוא בעיקר יציקה בשיחול משותף.תהליך ייצור זה מורכב ממחולצים מרובים, מפיצים מרובי ערוצים (הידועים בכינויים "מזינים"), ראשי תבנית בצורת T, מערכות יציקה, מערכות מתיחה אופקיות, מתנדים ומערכות פיתול.המאפיינים העיקריים של תהליך ייצור זה הם ברק משטח טוב, שטוחות גבוהה, סובלנות עובי קטנה, ביצועי הארכה מכאניים טובים, גמישות טובה ושקיפות טובה של מוצרי הסרט הדק המיוצרים.רוב היצרנים העולמיים של CPP משתמשים בשיטת יציקת שחול משותפת לייצור, וטכנולוגיית הציוד בשלה.

מאז אמצע שנות ה-80, החלה סין להציג ציוד זר להפקת סרטי ליהוק, אך רובם הם מבנים חד-שכבתיים ושייכים לשלב הראשוני.לאחר שנכנסה לשנות ה-90, הציגה סין קווי ייצור של סרטי יצוק של סרטי פולימר רב-שכבתיים ממדינות כמו גרמניה, יפן, איטליה ואוסטריה.הציוד והטכנולוגיות המיובאים הללו הם הכוח העיקרי של תעשיית הסרטים בסין.ספקי הציוד העיקריים כוללים את ברוקנר הגרמנית, ברטנפילד, לייפנהאואר והסחלב האוסטרית.מאז שנת 2000, סין הציגה קווי ייצור מתקדמים יותר, וגם ציוד מתוצרת מקומית חווה התפתחות מהירה.

עם זאת, בהשוואה לרמה הבינלאומית המתקדמת, עדיין קיים פער מסוים ברמת האוטומציה, מערכת שחול בקרת שקילה, בקרת עובי סרט התאמה אוטומטית של ראש המות, מערכת שחזור חומרי קצה מקוונת, וסיפוף אוטומטי של ציוד יציקה ביתי.כיום, ספקי הציוד העיקריים לטכנולוגיית סרטי CPP כוללים בין היתר את ברוקנר הגרמנית, לייפנהאוזר ולנזין האוסטרית.לספקים זרים אלו יתרונות משמעותיים מבחינת אוטומציה והיבטים נוספים.עם זאת, התהליך הנוכחי כבר די בוגר, ומהירות השיפור של טכנולוגיית הציוד היא איטית, ובעצם אין סף לשיתוף פעולה.

(5)מצב נוכחי ומגמות התפתחות של טכנולוגיית אקרילוניטריל

טכנולוגיית חמצון פרופילן אמוניה היא כיום נתיב הייצור המסחרי העיקרי של אקרילוניטריל, וכמעט כל יצרני האקרילוניטריל משתמשים בזרזי BP (SOHIO).עם זאת, ישנם גם ספקי זרז רבים אחרים לבחירה, כגון מיצובישי ראיון (לשעבר Nitto) ואסאהי קאסיי מיפן, Ascend Performance Material (לשעבר Solutia) מארצות הברית ו-Sinopec.

יותר מ-95% ממפעלי האקרילוניטריל ברחבי העולם משתמשים בטכנולוגיית חמצון פרופילן אמוניה (הידועה גם כתהליך הסוהיו) שפותחה ופותחה על ידי BP.טכנולוגיה זו משתמשת בפרופילן, אמוניה, אוויר ומים כחומרי גלם, ונכנסת לכור בפרופורציה מסוימת.תחת הפעולה של זרחן מוליבדן ביסמוט או זרזי ברזל אנטימון הנתמכים על סיליקה ג'ל, אקרילוניטריל נוצר בטמפרטורה של 400-500℃ולחץ אטמוספרי.לאחר מכן, לאחר סדרה של שלבי ניטרול, ספיגה, מיצוי, דה-הידרוציאנציה וזיקוק, מתקבל התוצר הסופי של אקרילוניטריל.התשואה החד-כיוונית של שיטה זו יכולה להגיע ל-75%, ותוצרי הלוואי כוללים אצטוניטריל, מימן ציאניד ואמוניום גופרתי.לשיטה זו ערך הייצור התעשייתי הגבוה ביותר.

מאז 1984, Sinopec חתמה על הסכם ארוך טווח עם INEOS והיתה מורשה להשתמש בטכנולוגיית האקרילוניטריל המוגנת בפטנט של INEOS בסין.לאחר שנים של פיתוח, Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute פיתח בהצלחה מסלול טכני לחמצון פרופילן אמוניה לייצור אקרילוניטריל, ובנה את השלב השני של פרויקט האקרילוניטריל של Sinopec Anqing Branch של 130000 טון.הפרויקט הופעל בהצלחה בינואר 2014, והגדיל את כושר הייצור השנתי של אקרילוניטריל מ-80,000 טון ל-210,000 טון, והפך לחלק חשוב מבסיס ייצור האקרילוניטריל של Sinopec.

כיום, חברות ברחבי העולם עם פטנטים לטכנולוגיית חמצון אמוניה של פרופילן כוללות את BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical ו-Sinopec.תהליך ייצור זה בוגר וקל להשגה, וגם סין השיגה לוקליזציה של טכנולוגיה זו, וביצועיה אינם נחותים מטכנולוגיות ייצור זרות.

(6)מצב נוכחי ומגמות התפתחות של טכנולוגיית ABS

על פי החקירה, מסלול התהליך של מכשיר ABS מחולק בעיקר לשיטת השתלת קרם ושיטת בתפזורת רציפה.שרף ABS פותח על בסיס שינוי של שרף פוליסטירן.בשנת 1947, חברת הגומי האמריקאית אימצה את תהליך המיזוג כדי להשיג ייצור תעשייתי של שרף ABS;בשנת 1954, חברת BORG-WAMER בארצות הברית פיתחה שרף ABS מפולמר עם שתל קרם והגשמה ייצור תעשייתי.המראה של השתלת קרם קידם את ההתפתחות המהירה של תעשיית ABS.מאז שנות ה-70, טכנולוגיית תהליך הייצור של ABS נכנסה לתקופה של התפתחות גדולה.

שיטת השתלת התחליב הינה תהליך ייצור מתקדם, הכולל ארבעה שלבים: סינתזה של לטקס בוטאדיאן, סינתזה של פולימר שתל, סינתזה של פולימרים סטירן ואקרילוניטריל ושלב לאחר הטיפול.זרימת התהליך הספציפית כוללת יחידת PBL, יחידת השתלה, יחידת SAN ויחידת מיזוג.תהליך ייצור זה הינו בעל רמה גבוהה של בשלות טכנולוגית ויושם באופן נרחב ברחבי העולם.

כיום, טכנולוגיית ABS בוגרת מגיעה בעיקר מחברות כמו LG בדרום קוריאה, JSR ביפן, דאו בארצות הברית, New Lake Oil Chemical Co., Ltd בדרום קוריאה, ו-Kellogg Technology בארצות הברית, כולן בעלי רמת בגרות טכנולוגית מובילה בעולם.עם הפיתוח המתמשך של הטכנולוגיה, תהליך הייצור של ABS גם משתפר ומשתפר כל הזמן.בעתיד עשויים להופיע תהליכי ייצור יעילים יותר, ידידותיים יותר לסביבה וחסכון באנרגיה, שיביאו יותר הזדמנויות ואתגרים לפיתוח התעשייה הכימית.

(7)המצב הטכני ומגמת הפיתוח של n-בוטנול

על פי תצפיות, הטכנולוגיה המרכזית לסינתזה של בוטנול ואוקטנול ברחבי העולם היא תהליך סינתזת קרבוניל בלחץ נמוך בשלב נוזלי.חומרי הגלם העיקריים לתהליך זה הם פרופילן וגז סינתזה.ביניהם, הפרופילן מגיע בעיקר מאספקה ​​עצמית משולבת, עם צריכת יחידה של פרופילן בין 0.6 ל-0.62 טון.גז סינטטי מוכן ברובו מגז פליטה או גז סינטטי מבוסס פחם, עם צריכת יחידה בין 700 ל-720 מ"ק.

לטכנולוגיית סינתזת קרבוניל בלחץ נמוך שפותחה על ידי Dow/David – תהליך מחזור שלב נוזלי יש יתרונות כגון שיעור המרת פרופילן גבוה, חיי שירות ארוכים של זרז ופליטות מופחתות של שלוש פסולת.תהליך זה הוא כיום טכנולוגיית הייצור המתקדמת ביותר ונמצא בשימוש נרחב במפעלי בותנול ואוקטנול סיניים.

בהתחשב בעובדה שטכנולוגיית Dow/David היא בוגרת יחסית וניתן להשתמש בה בשיתוף פעולה עם ארגונים מקומיים, ארגונים רבים יתנו עדיפות לטכנולוגיה זו כאשר יבחרו להשקיע בבניית יחידות בוטנול אוקטנול, ולאחר מכן בטכנולוגיה מקומית.

(8)המצב הנוכחי ומגמות הפיתוח של טכנולוגיית הפוליאקרילוניטריל

פוליאקרילוניטריל (PAN) מתקבל באמצעות פילמור רדיקלי חופשי של אקרילוניטריל ומהווה תוצר ביניים חשוב בהכנת סיבי אקרילוניטריל (סיבי אקרילי) וסיבי פחמן על בסיס פוליאקרילוניטריל.הוא מופיע בצורת אבקה אטומה לבנה או מעט צהובה, עם טמפרטורת מעבר זכוכית של כ-90℃.ניתן להמיס אותו בממיסים אורגניים קוטביים כגון דימתילפורמאמיד (DMF) ודימתיל סולפוקסיד (DMSO), וכן בתמיסות מימיות מרוכזות של מלחים אנאורגניים כגון תיאוציאנט ופרצ'וראט.הכנת פוליאקרילוניטריל כוללת בעיקר פילמור תמיסה או פילמור משקעים מימיים של אקרילוניטריל (AN) עם מונומרים שניים לא יוניים ומונומרים שלישיים יוניים.

פולי-אקרילוניטריל משמש בעיקר לייצור סיבים אקריליים, שהם סיבים סינתטיים העשויים מקופולימרים אקרילוניטריל בעלי אחוז מסה של יותר מ-85%.על פי הממסים המשמשים בתהליך הייצור, ניתן להבחין ביניהם כ-dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl acetamide (DMAc), sodium thiocyanate (NaSCN), ו-dimethyl formamide (DMF).ההבדל העיקרי בין ממסים שונים הוא מסיסותם בפוליאקרילוניטריל, שאין לה השפעה משמעותית על תהליך ייצור הפילמור הספציפי.בנוסף, על פי הקומונומרים השונים, ניתן לחלק אותם לחומצה איטקונית (IA), מתיל אקרילט (MA), אקרילאמיד (AM), ומתיל מתאקרילט (MMA) וכו'. למונומרים שותפים שונים יש השפעות שונות על הקינטיקה וה תכונות המוצר של תגובות פילמור.

תהליך הצבירה יכול להיות חד-שלבי או דו-שלבי.שיטת שלב אחד מתייחסת לפילמור של אקרילוניטריל וקומונומרים במצב תמיסה בבת אחת, וניתן להכין את המוצרים ישירות לתמיסה מסתובבת ללא הפרדה.הכלל הדו-שלבי מתייחס לפילמור ההשעיה של אקרילוניטריל וקומונומרים במים להשגת הפולימר, המופרד, נשטף, מיובש ושלבים נוספים ליצירת תמיסת הספינינג.נכון לעכשיו, תהליך הייצור העולמי של פוליאקרילוניטריל הוא בעצם זהה, עם ההבדל בשיטות הפילמור במורד הזרם ובמונומרים משותפים.כיום, רוב סיבי הפוליאקרילוניטריל במדינות שונות בעולם עשויים מקופולימרים טרינריים, כאשר אקרילוניטריל מהווה 90% ותוספת מונומר שני נע בין 5% ל-8%.מטרת הוספת מונומר שני היא לשפר את החוזק המכני, האלסטיות והמרקם של הסיבים, כמו גם לשפר את ביצועי הצביעה.השיטות הנפוצות כוללות MMA, MA, ויניל אצטט וכו'. כמות התוספת של המונומר השלישי היא 0.3% -2%, במטרה להכניס מספר מסוים של קבוצות צבע הידרופיליות כדי להגביר את הזיקה של סיבים לצבעים, שהם מחולק לקבוצות צבע קטיוני וקבוצות צבע חומצי.

נכון להיום, יפן היא הנציגה העיקרית של התהליך העולמי של פוליאקרילוניטריל, ואחריה מדינות כמו גרמניה וארצות הברית.מפעלים מייצגים כוללים את Zoltek, Hexcel, Cytec ו-Aldila מיפן, דונגבאנג, מיצובישי וארצות הברית, SGL מגרמניה ו-Formosa Plastics Group מטייוואן, סין, סין.נכון לעכשיו, טכנולוגיית תהליך הייצור העולמית של פוליאקרילוניטריל בשלה, ואין הרבה מקום לשיפור המוצר.