Questo articolo analizzerà i principali prodotti della catena industriale C3 cinese e l'attuale direzione della ricerca e dello sviluppo tecnologico.

(1)Lo stato attuale e le tendenze di sviluppo della tecnologia del polipropilene (PP).

Secondo la nostra indagine, esistono vari modi per produrre polipropilene (PP) in Cina, tra cui i processi più importanti includono il processo di tubi ambientali domestici, il processo Unipol della società Daoju, il processo Spheriol della società LyondellBasell, il processo Innovene della società Ineos, il processo Novolen della Nordic Chemical Company e il processo Spherizone della LyondellBasell Company.Questi processi sono ampiamente adottati anche dalle imprese cinesi di PP.Queste tecnologie controllano principalmente il tasso di conversione del propilene nell'intervallo 1,01-1,02.

Il processo domestico dei tubi ad anello adotta il catalizzatore ZN sviluppato in modo indipendente, attualmente dominato dalla tecnologia di processo dei tubi ad anelli di seconda generazione.Questo processo si basa su catalizzatori sviluppati in modo indipendente, tecnologia di donatori di elettroni asimmetrici e tecnologia di copolimerizzazione casuale binaria di propilene butadiene e può produrre omopolimerizzazione, copolimerizzazione casuale di etilene propilene, copolimerizzazione casuale di propilene butadiene e copolimerizzazione resistente agli urti PP.Ad esempio, aziende come Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines e Maoming Second Line hanno tutte applicato questo processo.Con l'aumento di nuovi impianti di produzione in futuro, si prevede che il processo di tubazioni ambientali di terza generazione diventerà gradualmente il processo di tubazioni ambientali dominante a livello nazionale.

Il processo Unipol può produrre industrialmente omopolimeri, con un intervallo di indice di fluidità (MFR) compreso tra 0,5 e 100 g/10 min.Inoltre, la frazione in massa dei monomeri del copolimero di etilene nei copolimeri casuali può raggiungere il 5,5%.Questo processo può anche produrre un copolimero casuale industrializzato di propilene e 1-butene (nome commerciale CE-FOR), con una frazione di massa di gomma fino al 14%.La frazione in massa dell'etilene nel copolimero antiurto prodotto dal processo Unipol può raggiungere il 21% (la frazione in massa della gomma è del 35%).Il processo è stato applicato negli impianti di imprese come Fushun Petrochemical e Sichuan Petrochemical.

Il processo Innovene può produrre prodotti omopolimerici con un ampio intervallo di indice di fluidità (MFR), che può raggiungere 0,5-100 g/10 min.La sua tenacità del prodotto è superiore a quella di altri processi di polimerizzazione in fase gassosa.L'MFR dei prodotti copolimerici random è 2-35 g/10 min, con una frazione in massa di etilene compresa tra il 7% e l'8%.L'MFR dei prodotti copolimerici resistenti agli urti è 1-35 g/10 min, con una frazione in massa di etilene compresa tra il 5% e il 17%.

Al momento, la tecnologia di produzione tradizionale del PP in Cina è molto matura.Prendendo come esempio le imprese di polipropilene derivato dal petrolio, non vi è alcuna differenza significativa nel consumo di unità di produzione, nei costi di lavorazione, nei profitti, ecc. tra ciascuna impresa.Dal punto di vista delle categorie di produzione coperte da diversi processi, i processi tradizionali possono coprire l’intera categoria di prodotto.Tuttavia, considerando le effettive categorie di output delle imprese esistenti, ci sono differenze significative nei prodotti PP tra le diverse imprese a causa di fattori quali geografia, barriere tecnologiche e materie prime.

(2)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia dell'acido acrilico

L'acido acrilico è un'importante materia prima chimica organica ampiamente utilizzata nella produzione di adesivi e rivestimenti idrosolubili e viene anche comunemente trasformato in butil acrilato e altri prodotti.Secondo la ricerca, esistono vari processi di produzione dell'acido acrilico, tra cui il metodo del cloroetanolo, il metodo del cianoetanolo, il metodo Reppe ad alta pressione, il metodo enone, il metodo Reppe migliorato, il metodo dell'etanolo con formaldeide, il metodo dell'idrolisi dell'acrilonitrile, il metodo dell'etilene, il metodo dell'ossidazione del propilene e il metodo biologico metodo.Sebbene esistano varie tecniche di preparazione dell'acido acrilico e la maggior parte di esse sia stata applicata nell'industria, il processo di produzione più diffuso a livello mondiale è ancora l'ossidazione diretta del propilene in acido acrilico.

Le materie prime per la produzione di acido acrilico attraverso l'ossidazione del propilene comprendono principalmente vapore acqueo, aria e propilene.Durante il processo di produzione, questi tre subiscono reazioni di ossidazione attraverso il letto catalitico in una certa proporzione.Il propilene viene prima ossidato ad acroleina nel primo reattore e poi ulteriormente ossidato ad acido acrilico nel secondo reattore.Il vapore acqueo svolge un ruolo di diluizione in questo processo, evitando il verificarsi di esplosioni e sopprimendo la generazione di reazioni collaterali.Tuttavia, oltre alla produzione di acido acrilico, questo processo di reazione produce anche acido acetico e ossidi di carbonio a causa di reazioni collaterali.

Secondo l'indagine di Pingtou Ge, la chiave della tecnologia del processo di ossidazione dell'acido acrilico risiede nella selezione dei catalizzatori.Attualmente, le aziende che possono fornire la tecnologia dell'acido acrilico attraverso l'ossidazione del propilene includono Sohio negli Stati Uniti, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company in Giappone, BASF in Germania e Japan Chemical Technology.

Il processo Sohio negli Stati Uniti è un processo importante per la produzione di acido acrilico attraverso l'ossidazione del propilene, caratterizzato dall'introduzione simultanea di propilene, aria e vapore acqueo in due reattori a letto fisso collegati in serie e dall'utilizzo di metalli multicomponente Mo Bi e Mo-V ossidi come catalizzatori, rispettivamente.Con questo metodo, la resa unidirezionale di acido acrilico può raggiungere circa l'80% (rapporto molare).Il vantaggio del metodo Sohio è che due reattori in serie possono aumentare la durata di vita del catalizzatore, arrivando fino a 2 anni.Tuttavia, questo metodo presenta lo svantaggio che il propilene non reagito non può essere recuperato.

Metodo BASF: dalla fine degli anni '60, BASF conduce ricerche sulla produzione di acido acrilico attraverso l'ossidazione del propilene.Il metodo BASF utilizza catalizzatori Mo Bi o Mo Co per la reazione di ossidazione del propilene e la resa unidirezionale di acroleina ottenuta può raggiungere circa l'80% (rapporto molare).Successivamente, utilizzando catalizzatori a base di Mo, W, V e Fe, l'acroleina è stata ulteriormente ossidata ad acido acrilico, con una resa unidirezionale massima di circa il 90% (rapporto molare).La durata del catalizzatore del metodo BASF può raggiungere i 4 anni e il processo è semplice.Tuttavia, questo metodo presenta degli inconvenienti come un elevato punto di ebollizione del solvente, una pulizia frequente delle apparecchiature e un elevato consumo energetico complessivo.

Metodo catalizzatore giapponese: vengono utilizzati anche due reattori fissi in serie e un corrispondente sistema di separazione a sette torri.Il primo passo consiste nell'infiltrare l'elemento Co nel catalizzatore Mo Bi come catalizzatore di reazione, quindi utilizzare ossidi metallici compositi Mo, V e Cu come catalizzatori principali nel secondo reattore, supportati da silice e monossido di piombo.Con questo processo, la resa unidirezionale di acido acrilico è di circa 83-86% (rapporto molare).Il metodo catalitico giapponese adotta un reattore a letto fisso sovrapposto e un sistema di separazione a 7 torri, con catalizzatori avanzati, resa complessiva elevata e basso consumo energetico.Questo metodo è attualmente uno dei processi produttivi più avanzati, alla pari del processo Mitsubishi in Giappone.

(3)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia del butil acrilato

L'acrilato di butile è un liquido trasparente incolore che è insolubile in acqua e può essere miscelato con etanolo ed etere.Questo composto deve essere conservato in un magazzino fresco e ventilato.L'acido acrilico e i suoi esteri sono ampiamente utilizzati nell'industria.Non vengono utilizzati solo per produrre monomeri morbidi di adesivi a base di solventi e lozioni di acrilato, ma possono anche essere omopolimerizzati, copolimerizzati e copolimerizzati ad innesto per diventare monomeri polimerici e utilizzati come intermedi di sintesi organica.

Attualmente, il processo di produzione del butil acrilato prevede principalmente la reazione dell'acido acrilico e del butanolo in presenza di acido toluensolfonico per generare butil acrilato e acqua.La reazione di esterificazione coinvolta in questo processo è una tipica reazione reversibile e i punti di ebollizione dell'acido acrilico e del prodotto butil acrilato sono molto vicini.Pertanto, è difficile separare l'acido acrilico mediante distillazione e l'acido acrilico non reagito non può essere riciclato.

Questo processo è chiamato metodo di esterificazione dell'acrilato di butile, principalmente dall'Istituto di ricerca di ingegneria petrolchimica di Jilin e da altre istituzioni correlate.Questa tecnologia è già molto matura e il controllo del consumo unitario di acido acrilico e n-butanolo è molto preciso, in grado di controllare il consumo unitario entro 0,6.Inoltre, questa tecnologia ha già raggiunto la cooperazione e il trasferimento.

(4)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia CPP

La pellicola CPP è realizzata in polipropilene come materia prima principale attraverso metodi di lavorazione specifici come la pressofusione a T.Questo film ha un'eccellente resistenza al calore e, grazie alle sue intrinseche proprietà di raffreddamento rapido, può formare un'eccellente levigatezza e trasparenza.Pertanto, per le applicazioni di imballaggio che richiedono elevata trasparenza, la pellicola CPP è il materiale preferito.L'uso più diffuso della pellicola CPP è nell'imballaggio alimentare, nonché nella produzione di rivestimenti in alluminio, imballaggi farmaceutici e conservazione di frutta e verdura.

Attualmente, il processo di produzione dei film CPP è principalmente la fusione a coestrusione.Questo processo produttivo è costituito da più estrusori, distributori multicanale (comunemente noti come “alimentatori”), teste portafiliere a T, sistemi di colata, sistemi di trazione orizzontale, oscillatori e sistemi di avvolgimento.Le caratteristiche principali di questo processo di produzione sono buona lucentezza superficiale, elevata planarità, tolleranza di spessore ridotto, buone prestazioni di estensione meccanica, buona flessibilità e buona trasparenza dei prodotti a film sottile prodotti.La maggior parte dei produttori globali di CPP utilizza il metodo di fusione a coestrusione per la produzione e la tecnologia delle apparecchiature è matura.

Dalla metà degli anni '80, la Cina ha iniziato a introdurre apparecchiature straniere per la produzione di film di fusione, ma la maggior parte di esse sono strutture a strato singolo e appartengono alla fase primaria.Dopo l’ingresso negli anni ’90, la Cina ha introdotto linee di produzione di film cast in copolimero multistrato da paesi come Germania, Giappone, Italia e Austria.Queste attrezzature e tecnologie importate rappresentano la forza principale dell'industria cinese dei film cast.I principali fornitori di apparecchiature includono la tedesca Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer e l'austriaca Orchid.Dal 2000, la Cina ha introdotto linee di produzione più avanzate e anche le attrezzature prodotte a livello nazionale hanno registrato un rapido sviluppo.

Tuttavia, rispetto al livello avanzato internazionale, c'è ancora un certo divario nel livello di automazione, nel sistema di estrusione di controllo della pesatura, nello spessore del film di controllo della regolazione automatica della testa della filiera, nel sistema di recupero del materiale del bordo in linea e nell'avvolgimento automatico delle apparecchiature di film di colata domestiche.Attualmente i principali fornitori di attrezzature per la tecnologia delle pellicole CPP comprendono, tra gli altri, la tedesca Bruckner, Leifenhauser e l'austriaca Lanzin.Questi fornitori stranieri presentano vantaggi significativi in ​​termini di automazione e altri aspetti.Tuttavia, il processo attuale è già abbastanza maturo, la velocità di miglioramento della tecnologia delle apparecchiature è lenta e sostanzialmente non esiste una soglia per la cooperazione.

(5)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia dell'acrilonitrile

La tecnologia di ossidazione dell’ammoniaca propilene è attualmente il principale percorso di produzione commerciale dell’acrilonitrile e quasi tutti i produttori di acrilonitrile utilizzano catalizzatori BP (SOHIO).Tuttavia, ci sono anche molti altri fornitori di catalizzatori tra cui scegliere, come Mitsubishi Rayon (ex Nitto) e Asahi Kasei dal Giappone, Ascend Performance Material (ex Solutia) dagli Stati Uniti e Sinopec.

Oltre il 95% degli impianti di acrilonitrile in tutto il mondo utilizzano la tecnologia di ossidazione dell'ammoniaca propilene (nota anche come processo sohio), introdotta e sviluppata da BP.Questa tecnologia utilizza propilene, ammoniaca, aria e acqua come materie prime ed entra nel reattore in una certa proporzione.Sotto l'azione di catalizzatori di fosforo molibdeno bismuto o ferro antimonio supportati su gel di silice, si genera acrilonitrile ad una temperatura di 400-500℃e pressione atmosferica.Quindi, dopo una serie di fasi di neutralizzazione, assorbimento, estrazione, deidrocianizzazione e distillazione, si ottiene il prodotto finale dell'acrilonitrile.La resa unidirezionale di questo metodo può raggiungere il 75% e i sottoprodotti includono acetonitrile, acido cianidrico e solfato di ammonio.Questo metodo ha il più alto valore di produzione industriale.

Dal 1984, Sinopec ha firmato un accordo a lungo termine con INEOS ed è stata autorizzata a utilizzare la tecnologia brevettata dell'acrilonitrile di INEOS in Cina.Dopo anni di sviluppo, il Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute ha sviluppato con successo un percorso tecnico per l'ossidazione dell'ammoniaca propilene per produrre acrilonitrile e ha costruito la seconda fase del progetto di 130.000 tonnellate di acrilonitrile della filiale di Anqing Sinopec.Il progetto è stato messo in funzione con successo nel gennaio 2014, aumentando la capacità di produzione annua di acrilonitrile da 80.000 tonnellate a 210.000 tonnellate, diventando una parte importante della base di produzione di acrilonitrile di Sinopec.

Attualmente, le aziende di tutto il mondo che detengono brevetti per la tecnologia di ossidazione dell’ammoniaca propilene includono BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical e Sinopec.Questo processo di produzione è maturo e facile da ottenere, e la Cina ha anche raggiunto la localizzazione di questa tecnologia e le sue prestazioni non sono inferiori alle tecnologie di produzione straniere.

(6)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia ABS

Secondo l'indagine, il percorso del processo del dispositivo ABS è principalmente suddiviso in metodo di innesto con lozione e metodo di massa continua.La resina ABS è stata sviluppata sulla base della modifica della resina di polistirene.Nel 1947, l'azienda americana della gomma adottò il processo di miscelazione per ottenere la produzione industriale di resina ABS;Nel 1954, la società BORG-WAMER negli Stati Uniti sviluppò la resina ABS polimerizzata con innesto a lozione e realizzò la produzione industriale.La comparsa dell'innesto con lozione ha promosso il rapido sviluppo dell'industria dell'ABS.A partire dagli anni ’70 la tecnologia del processo produttivo dell’ABS è entrata in un periodo di grande sviluppo.

Il metodo di innesto della lozione è un processo di produzione avanzato, che comprende quattro fasi: la sintesi del lattice di butadiene, la sintesi del polimero di innesto, la sintesi dei polimeri di stirene e acrilonitrile e il post-trattamento di miscelazione.Il flusso di processo specifico comprende l'unità PBL, l'unità di innesto, l'unità SAN e l'unità di miscelazione.Questo processo di produzione ha un alto livello di maturità tecnologica ed è stato ampiamente applicato in tutto il mondo.

Attualmente, la tecnologia ABS matura proviene principalmente da aziende come LG in Corea del Sud, JSR in Giappone, Dow negli Stati Uniti, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. in Corea del Sud e Kellogg Technology negli Stati Uniti, tutte che hanno un livello di maturità tecnologica leader a livello mondiale.Con il continuo sviluppo della tecnologia, anche il processo di produzione dell'ABS è in costante miglioramento e miglioramento.In futuro potrebbero emergere processi produttivi più efficienti, rispettosi dell’ambiente e a risparmio energetico, che offriranno maggiori opportunità e sfide allo sviluppo dell’industria chimica.

(7)Lo stato tecnico e la tendenza allo sviluppo dell'n-butanolo

Secondo le osservazioni, la tecnologia principale per la sintesi di butanolo e ottanolo in tutto il mondo è il processo di sintesi carbonilica ciclica a bassa pressione in fase liquida.Le principali materie prime per questo processo sono propilene e gas di sintesi.Tra questi, il propilene proviene principalmente dall'autoapprovvigionamento integrato, con un consumo unitario di propilene compreso tra 0,6 e 0,62 tonnellate.Il gas sintetico viene preparato principalmente da gas di scarico o gas sintetico a base di carbone, con un consumo unitario compreso tra 700 e 720 metri cubi.

La tecnologia di sintesi del carbonile a bassa pressione sviluppata da Dow/David – processo di circolazione in fase liquida presenta vantaggi come un elevato tasso di conversione del propilene, una lunga durata del catalizzatore e emissioni ridotte di tre rifiuti.Questo processo è attualmente la tecnologia di produzione più avanzata ed è ampiamente utilizzato nelle imprese cinesi di butanolo e ottanolo.

Considerando che la tecnologia Dow/David è relativamente matura e può essere utilizzata in cooperazione con imprese nazionali, molte imprese daranno priorità a questa tecnologia quando sceglieranno di investire nella costruzione di unità di butanolo ottanolo, seguite dalla tecnologia nazionale.

(8)Stato attuale e tendenze di sviluppo della tecnologia del poliacrilonitrile

Il poliacrilonitrile (PAN) si ottiene attraverso la polimerizzazione a radicali liberi dell'acrilonitrile ed è un importante intermedio nella preparazione delle fibre di acrilonitrile (fibre acriliche) e delle fibre di carbonio a base di poliacrilonitrile.Si presenta sotto forma di polvere opaca bianca o leggermente gialla, con una temperatura di transizione vetrosa di circa 90℃.Può essere sciolto in solventi organici polari come dimetilformammide (DMF) e dimetilsolfossido (DMSO), nonché in soluzioni acquose concentrate di sali inorganici come tiocianato e perclorato.La preparazione del poliacrilonitrile prevede principalmente la polimerizzazione in soluzione o la polimerizzazione per precipitazione acquosa dell'acrilonitrile (AN) con secondi monomeri non ionici e terzi monomeri ionici.

Il poliacrilonitrile viene utilizzato principalmente per produrre fibre acriliche, che sono fibre sintetiche costituite da copolimeri di acrilonitrile con una percentuale in massa superiore all'85%.In base ai solventi utilizzati nel processo produttivo si possono distinguere in dimetilsolfossido (DMSO), dimetilacetammide (DMAc), tiocianato di sodio (NaSCN) e dimetilformammide (DMF).La principale differenza tra i vari solventi è la loro solubilità nel poliacrilonitrile, che non ha un impatto significativo sullo specifico processo produttivo di polimerizzazione.Inoltre, a seconda dei diversi comonomeri, possono essere suddivisi in acido itaconico (IA), metil acrilato (MA), acrilammide (AM) e metil metacrilato (MMA), ecc. Diversi comonomeri hanno effetti diversi sulla cinetica e proprietà del prodotto delle reazioni di polimerizzazione.

Il processo di aggregazione può essere in una o due fasi.Il metodo a una fase si riferisce alla polimerizzazione dell'acrilonitrile e dei comonomeri in uno stato di soluzione contemporaneamente e i prodotti possono essere preparati direttamente nella soluzione di filatura senza separazione.La regola dei due passaggi si riferisce alla polimerizzazione in sospensione di acrilonitrile e comonomeri in acqua per ottenere il polimero, che viene separato, lavato, disidratato e ad altri passaggi per formare la soluzione di filatura.Allo stato attuale, il processo di produzione globale del poliacrilonitrile è sostanzialmente lo stesso, con la differenza nei metodi di polimerizzazione a valle e nei co-monomeri.Attualmente, la maggior parte delle fibre di poliacrilonitrile in vari paesi del mondo sono costituite da copolimeri ternari, con l'acrilonitrile che rappresenta il 90% e l'aggiunta di un secondo monomero che varia dal 5% all'8%.Lo scopo dell'aggiunta di un secondo monomero è quello di migliorare la resistenza meccanica, l'elasticità e la struttura delle fibre, oltre a migliorare le prestazioni di tintura.I metodi comunemente usati includono MMA, MA, acetato di vinile, ecc. La quantità aggiunta del terzo monomero è dello 0,3% -2%, con l'obiettivo di introdurre un certo numero di gruppi coloranti idrofili per aumentare l'affinità delle fibre con i coloranti, che sono divisi in gruppi coloranti cationici e gruppi coloranti acidi.

Attualmente, il Giappone è il principale rappresentante del processo globale del poliacrilonitrile, seguito da paesi come Germania e Stati Uniti.Tra le imprese rappresentative figurano Zoltek, Hexcel, Cytec e Aldila dal Giappone, Dongbang, Mitsubishi e dagli Stati Uniti, SGL dalla Germania e Formosa Plastics Group da Taiwan, Cina, Cina.Allo stato attuale, la tecnologia del processo di produzione globale del poliacrilonitrile è matura e non c’è molto spazio per il miglioramento del prodotto.