Bu makalede Çin'in C3 endüstri zincirindeki ana ürünler ve teknolojinin mevcut araştırma ve geliştirme yönü analiz edilecektir.

(1)Polipropilen (PP) Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Araştırmamıza göre, Çin'de polipropilen (PP) üretmenin çeşitli yolları vardır, bunların arasında en önemli süreçler arasında yerel çevre boru süreci, Daoju Şirketi'nin Unipol süreci, LyondellBasell Şirketi'nin Spheriol süreci, Ineos Şirketi'nin Innovene süreci, Nordic Chemical Şirketi'nin Novolen süreci ve LyondellBasell Şirketi'nin Spherizone süreci yer almaktadır. Bu süreçler ayrıca Çin PP işletmeleri tarafından da yaygın olarak benimsenmektedir. Bu teknolojiler çoğunlukla propilenin dönüşüm oranını 1.01-1.02 aralığında kontrol eder.

Yerli halka boru işlemi, şu anda ikinci nesil halka boru işlem teknolojisi tarafından domine edilen bağımsız olarak geliştirilen ZN katalizörünü benimser. Bu işlem, bağımsız olarak geliştirilen katalizörlere, asimetrik elektron verici teknolojisine ve propilen bütadien ikili rastgele kopolimerizasyon teknolojisine dayanır ve homopolimerizasyon, etilen propilen rastgele kopolimerizasyon, propilen bütadien rastgele kopolimerizasyon ve darbeye dayanıklı kopolimerizasyon PP üretebilir. Örneğin, Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines ve Maoming Second Line gibi şirketler bu işlemi uygulamıştır. Gelecekte yeni üretim tesislerinin artmasıyla, üçüncü nesil çevresel boru işleminin kademeli olarak baskın yerli çevresel boru işlemi haline gelmesi beklenmektedir.

Unipol işlemi, 0,5~100g/10dak'lık bir eriyik akış hızı (MFR) aralığına sahip homopolimerleri endüstriyel olarak üretebilir. Ek olarak, rastgele kopolimerlerdeki etilen kopolimer monomerlerinin kütle kesri %5,5'e ulaşabilir. Bu işlem ayrıca, %14'e kadar bir kauçuk kütle kesrine sahip, propilen ve 1-bütenin (ticari adı CE-FOR) endüstriyel bir rastgele kopolimerini de üretebilir. Unipol işlemiyle üretilen darbe kopolimerindeki etilenin kütle kesri %21'e ulaşabilir (kauçuğun kütle kesri %35'tir). İşlem, Fushun Petrochemical ve Sichuan Petrochemical gibi işletmelerin tesislerinde uygulanmıştır.

Innovene işlemi, 0,5-100 g/10 dak'ya ulaşabilen geniş bir eriyik akış hızı (MFR) aralığına sahip homopolimer ürünler üretebilir. Ürün tokluğu, diğer gaz fazı polimerizasyon işlemlerinden daha yüksektir. Rastgele kopolimer ürünlerinin MFR'si 2-35 g/10 dak'dır ve etilenin kütle kesri %7 ila %8 arasında değişir. Darbeye dayanıklı kopolimer ürünlerinin MFR'si 1-35 g/10 dak'dır ve etilenin kütle kesri %5 ila %17 arasında değişir.

Şu anda Çin'de PP'nin ana akım üretim teknolojisi oldukça olgunlaşmıştır. Petrol bazlı polipropilen işletmelerini örnek alırsak, her işletme arasında üretim birimi tüketimi, işleme maliyetleri, kârlar vb. açısından önemli bir fark yoktur. Farklı süreçler tarafından kapsanan üretim kategorileri açısından, ana akım süreçler tüm ürün kategorisini kapsayabilir. Ancak, mevcut işletmelerin gerçek çıktı kategorileri göz önüne alındığında, coğrafya, teknolojik engeller ve hammaddeler gibi faktörler nedeniyle farklı işletmeler arasında PP ürünlerinde önemli farklılıklar vardır.

(2)Akrilik Asit Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Akrilik asit, yapıştırıcıların ve suda çözünen kaplamaların üretiminde yaygın olarak kullanılan önemli bir organik kimyasal hammaddedir ve ayrıca yaygın olarak bütil akrilat ve diğer ürünlere işlenir. Araştırmalara göre, akrilik asit için kloroetanol yöntemi, siyanoetanol yöntemi, yüksek basınçlı Reppe yöntemi, enon yöntemi, geliştirilmiş Reppe yöntemi, formaldehit etanol yöntemi, akrilonitril hidroliz yöntemi, etilen yöntemi, propilen oksidasyon yöntemi ve biyolojik yöntem dahil olmak üzere çeşitli üretim süreçleri vardır. Akrilik asit için çeşitli hazırlama teknikleri olmasına ve bunların çoğu endüstride uygulanmış olmasına rağmen, dünya çapında en yaygın üretim süreci hala propilenin akrilik aside doğrudan oksidasyon sürecidir.

Akrilik asidi propilen oksidasyonu yoluyla üretmek için kullanılan ham maddeler esas olarak su buharı, hava ve propileni içerir. Üretim süreci sırasında bu üçü belirli bir oranda katalizör yatağı aracılığıyla oksidasyon reaksiyonlarına girer. Propilen ilk reaktörde önce akroleine oksitlenir ve ardından ikinci reaktörde akrilik aside oksitlenir. Su buharı bu süreçte seyreltme rolü oynar, patlamaların oluşmasını önler ve yan reaksiyonların oluşumunu bastırır. Ancak bu reaksiyon süreci akrilik asit üretmenin yanı sıra yan reaksiyonlar nedeniyle asetik asit ve karbon oksitleri de üretir.

Pingtou Ge'nin araştırmasına göre, akrilik asit oksidasyon proses teknolojisinin anahtarı katalizör seçiminde yatmaktadır. Şu anda, propilen oksidasyonu yoluyla akrilik asit teknolojisi sağlayabilen şirketler arasında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Sohio, Japonya'daki Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company, Almanya'daki BASF ve Japan Chemical Technology yer almaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Sohio işlemi, propilen oksidasyonu yoluyla akrilik asit üretmek için önemli bir işlemdir ve propilen, hava ve su buharının aynı anda iki seri bağlı sabit yataklı reaktöre sokulması ve katalizör olarak sırasıyla Mo Bi ve Mo-V çok bileşenli metal oksitlerin kullanılmasıyla karakterize edilir. Bu yöntem altında, akrilik asidin tek yönlü verimi yaklaşık %80'e (molar oran) ulaşabilir. Sohio yönteminin avantajı, iki seri reaktörün katalizörün ömrünü 2 yıla kadar çıkarabilmesidir. Ancak, bu yöntemin dezavantajı, tepkimeye girmemiş propilenin geri kazanılamamasıdır.

BASF yöntemi: BASF, 1960'ların sonlarından beri propilen oksidasyonu yoluyla akrilik asit üretimi üzerine araştırmalar yürütmektedir. BASF yöntemi, propilen oksidasyon reaksiyonu için Mo Bi veya Mo Co katalizörleri kullanır ve elde edilen akroleinin tek yönlü verimi yaklaşık %80'e (molar oran) ulaşabilir. Daha sonra, Mo, W, V ve Fe bazlı katalizörler kullanılarak akrolein, yaklaşık %90'lık (molar oran) maksimum tek yönlü verimle akrilik aside daha fazla oksitlendi. BASF yönteminin katalizör ömrü 4 yıla ulaşabilir ve işlem basittir. Ancak, bu yöntemin yüksek çözücü kaynama noktası, sık ekipman temizliği ve yüksek genel enerji tüketimi gibi dezavantajları vardır.

Japon katalizör yöntemi: Seri bağlı iki sabit reaktör ve eşleşen yedi kuleli ayırma sistemi de kullanılır. İlk adım, reaksiyon katalizörü olarak Co elementini Mo Bi katalizörüne sızdırmak ve ardından ikinci reaktörde ana katalizörler olarak silika ve kurşun monoksit tarafından desteklenen Mo, V ve Cu kompozit metal oksitlerini kullanmaktır. Bu işlem altında, akrilik asidin tek yönlü verimi yaklaşık %83-86'dır (molar oran). Japon katalizör yöntemi, gelişmiş katalizörler, yüksek genel verim ve düşük enerji tüketimi ile bir istiflenmiş sabit yataklı reaktör ve 7 kuleli ayırma sistemini benimser. Bu yöntem şu anda Japonya'daki Mitsubishi işlemiyle aynı seviyede olan daha gelişmiş üretim süreçlerinden biridir.

(3)Butil Akrilat Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Butil akrilat, suda çözünmeyen ve etanol ve eterle karıştırılabilen renksiz, şeffaf bir sıvıdır. Bu bileşiğin serin ve havalandırılmış bir depoda saklanması gerekir. Akrilik asit ve esterleri endüstride yaygın olarak kullanılır. Bunlar yalnızca akrilat solvent bazlı ve losyon bazlı yapıştırıcıların yumuşak monomerlerini üretmek için kullanılmaz, aynı zamanda homopolimerize edilebilir, kopolimerize edilebilir ve aşı kopolimerize edilerek polimer monomerler haline getirilebilir ve organik sentez ara maddeleri olarak kullanılabilir.

Şu anda, butil akrilat üretim süreci esas olarak akrilik asit ve bütanolün toluen sülfonik asit varlığında reaksiyona girmesiyle butil akrilat ve su üretmesini içerir. Bu süreçte yer alan esterleşme reaksiyonu tipik bir geri dönüşümlü reaksiyondur ve akrilik asit ile butil akrilat ürününün kaynama noktaları birbirine çok yakındır. Bu nedenle, akrilik asidi damıtma yoluyla ayırmak zordur ve tepkimeye girmeyen akrilik asit geri dönüştürülemez.

Bu işleme butil akrilat esterifikasyon yöntemi denir, esas olarak Jilin Petrokimya Mühendisliği Araştırma Enstitüsü ve diğer ilgili kurumlardan. Bu teknoloji zaten çok olgun ve akrilik asit ve n-bütanol için birim tüketim kontrolü çok hassastır, birim tüketimi 0,6 içinde kontrol edebilir. Dahası, bu teknoloji zaten iş birliği ve transfer elde etti.

(4)CPP Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

CPP film, T şeklinde kalıp ekstrüzyon dökümü gibi özel işleme yöntemleriyle ana hammadde olarak polipropilenden yapılır. Bu film mükemmel ısı direncine sahiptir ve doğal hızlı soğutma özellikleri nedeniyle mükemmel pürüzsüzlük ve şeffaflık oluşturabilir. Bu nedenle, yüksek berraklık gerektiren paketleme uygulamaları için CPP film tercih edilen malzemedir. CPP filminin en yaygın kullanımı gıda paketlemede, ayrıca alüminyum kaplama üretiminde, ilaç paketlemede ve meyve ve sebzelerin korunmasındadır.

Şu anda, CPP filmlerinin üretim süreci esas olarak ko-ekstrüzyon dökümdür. Bu üretim süreci, çoklu ekstrüderler, çok kanallı dağıtıcılar (genellikle "besleyiciler" olarak bilinir), T şeklinde kalıp kafaları, döküm sistemleri, yatay çekiş sistemleri, osilatörler ve sarma sistemlerinden oluşur. Bu üretim sürecinin temel özellikleri, iyi yüzey parlaklığı, yüksek düzlük, küçük kalınlık toleransı, iyi mekanik uzatma performansı, iyi esneklik ve üretilen ince film ürünlerinin iyi şeffaflığıdır. Çoğu küresel CPP üreticisi, üretim için ko-ekstrüzyon döküm yöntemini kullanır ve ekipman teknolojisi olgunlaşmıştır.

1980'lerin ortalarından bu yana Çin, yabancı döküm film üretim ekipmanlarını tanıtmaya başladı, ancak bunların çoğu tek katmanlı yapılardır ve birincil aşamaya aittir. 1990'lara girdikten sonra Çin, Almanya, Japonya, İtalya ve Avusturya gibi ülkelerden çok katmanlı kopolimer döküm film üretim hatları tanıttı. Bu ithal ekipman ve teknolojiler, Çin'in döküm film endüstrisinin ana gücüdür. Ana ekipman tedarikçileri arasında Almanya'nın Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer ve Avusturya'nın Orchid'i yer almaktadır. 2000'den bu yana Çin daha gelişmiş üretim hatları tanıttı ve yerel olarak üretilen ekipmanlar da hızlı bir gelişme yaşadı.

Ancak, uluslararası ileri seviyeyle karşılaştırıldığında, otomasyon seviyesinde, tartım kontrol ekstrüzyon sisteminde, otomatik kalıp kafası ayarlama kontrol filmi kalınlığında, çevrimiçi kenar malzeme geri kazanım sisteminde ve yerli döküm film ekipmanlarının otomatik sarılmasında hala belirli bir boşluk var. Şu anda, CPP film teknolojisi için ana ekipman tedarikçileri arasında Almanya'dan Bruckner, Leifenhauser ve Avusturya'dan Lanzin ve diğerleri yer alıyor. Bu yabancı tedarikçilerin otomasyon ve diğer yönler açısından önemli avantajları var. Ancak, mevcut süreç zaten oldukça olgunlaşmış durumda ve ekipman teknolojisinin iyileştirme hızı yavaş ve temelde işbirliği için hiçbir eşik yok.

(5)Akrilonitril Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Propilen amonyak oksidasyon teknolojisi şu anda akrilonitril için ana ticari üretim yoludur ve neredeyse tüm akrilonitril üreticileri BP (SOHIO) katalizörlerini kullanmaktadır. Ancak, Mitsubishi Rayon (eski adıyla Nitto) ve Japonya'dan Asahi Kasei, Amerika Birleşik Devletleri'nden Ascend Performance Material (eski adıyla Solutia) ve Sinopec gibi seçilebilecek birçok başka katalizör sağlayıcısı da bulunmaktadır.

Dünya çapındaki akrilonitril tesislerinin %95'inden fazlası, BP tarafından öncülük edilen ve geliştirilen propilen amonyak oksidasyon teknolojisini (sohio işlemi olarak da bilinir) kullanır. Bu teknoloji, hammadde olarak propilen, amonyak, hava ve su kullanır ve reaktöre belirli bir oranda girer. Silika jel üzerinde desteklenen fosfor molibden bizmut veya antimon demir katalizörlerinin etkisi altında, akrilonitril 400-500 °C sıcaklıkta üretilir.℃ve atmosfer basıncı. Daha sonra, bir dizi nötralizasyon, emilim, ekstraksiyon, dehidrosiyanürasyon ve damıtma adımlarından sonra, akrilonitrilin nihai ürünü elde edilir. Bu yöntemin tek yönlü verimi %75'e ulaşabilir ve yan ürünler arasında asetonitril, hidrojen siyanür ve amonyum sülfat bulunur. Bu yöntem en yüksek endüstriyel üretim değerine sahiptir.

Sinopec, 1984'ten beri INEOS ile uzun vadeli bir anlaşma imzaladı ve INEOS'un patentli akrilonitril teknolojisini Çin'de kullanma yetkisine sahip oldu. Yıllar süren geliştirmenin ardından, Sinopec Şanghay Petrokimya Araştırma Enstitüsü, akrilonitril üretmek için propilen amonyak oksidasyonu için teknik bir rotayı başarıyla geliştirdi ve Sinopec Anqing Şubesi'nin 130.000 tonluk akrilonitril projesinin ikinci aşamasını inşa etti. Proje Ocak 2014'te başarıyla devreye alındı ​​ve akrilonitrilin yıllık üretim kapasitesi 80.000 tondan 210.000 tona çıkarıldı ve Sinopec'in akrilonitril üretim üssünün önemli bir parçası haline geldi.

Şu anda, propilen amonyak oksidasyon teknolojisi için patentleri olan dünya çapındaki şirketler arasında BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical ve Sinopec bulunmaktadır. Bu üretim süreci olgunlaşmış ve elde edilmesi kolaydır ve Çin de bu teknolojinin yerelleştirilmesini başarmıştır ve performansı yabancı üretim teknolojilerinden aşağı değildir.

(6)ABS Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Araştırmaya göre, ABS cihazının işlem yolu esas olarak losyon aşılama yöntemi ve sürekli yığın yöntemi olarak ikiye ayrılır. ABS reçinesi, polistiren reçinesinin modifikasyonuna dayanarak geliştirilmiştir. 1947'de, Amerikan kauçuk şirketi, ABS reçinesinin endüstriyel üretimini elde etmek için karıştırma sürecini benimsedi; 1954'te, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki BORG-WAMER Şirketi, losyon aşılama polimerize ABS reçinesini geliştirdi ve endüstriyel üretimi gerçekleştirdi. Losyon aşılamanın ortaya çıkması, ABS endüstrisinin hızlı gelişimini teşvik etti. 1970'lerden bu yana, ABS'nin üretim süreci teknolojisi büyük bir gelişme dönemine girdi.

Losyon aşılama yöntemi, dört adımı içeren gelişmiş bir üretim sürecidir: bütadien lateksinin sentezi, aşı polimerinin sentezi, stiren ve akrilonitril polimerlerinin sentezi ve harmanlama sonrası işlem. Belirli işlem akışı, PBL ünitesi, aşılama ünitesi, SAN ünitesi ve harmanlama ünitesini içerir. Bu üretim süreci yüksek düzeyde teknolojik olgunluğa sahiptir ve dünya çapında yaygın olarak uygulanmaktadır.

Şu anda olgun ABS teknolojisi çoğunlukla Güney Kore'deki LG, Japonya'daki JSR, ABD'deki Dow, Güney Kore'deki New Lake Oil Chemical Co., Ltd. ve ABD'deki Kellogg Technology gibi şirketlerden geliyor ve bunların hepsi küresel düzeyde lider bir teknolojik olgunluğa sahip. Teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte ABS'nin üretim süreci de sürekli olarak iyileşiyor ve gelişiyor. Gelecekte daha verimli, çevre dostu ve enerji tasarruflu üretim süreçleri ortaya çıkabilir ve bu da kimya endüstrisinin gelişimine daha fazla fırsat ve zorluk getirebilir.

(7)n-bütanolün teknik durumu ve geliştirme eğilimi

Gözlemlere göre, dünya çapında bütanol ve oktanol sentezi için ana akım teknoloji, sıvı fazlı döngüsel düşük basınçlı karbonil sentez sürecidir. Bu sürecin ana hammaddeleri propilen ve sentez gazıdır. Bunlar arasında propilen çoğunlukla entegre öz tedarikten gelir ve propilenin birim tüketimi 0,6 ila 0,62 ton arasındadır. Sentetik gaz çoğunlukla egzoz gazından veya kömür bazlı sentetik gazdan hazırlanır ve birim tüketimi 700 ila 720 metreküp arasındadır.

Dow/David tarafından geliştirilen düşük basınçlı karbonil sentez teknolojisi - sıvı faz sirkülasyon prosesi, yüksek propilen dönüşüm oranı, uzun katalizör hizmet ömrü ve üç atığın azaltılmış emisyonları gibi avantajlara sahiptir. Bu proses şu anda en gelişmiş üretim teknolojisidir ve Çin bütanol ve oktanol işletmelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Dow/David teknolojisinin nispeten olgunlaşmış olması ve yerli işletmelerle işbirliği yapılarak kullanılabilmesi göz önüne alındığında, birçok işletme bütanol-oktanol ünitelerinin inşasına yatırım yapmayı seçerken bu teknolojiye öncelik verecek ve ardından yerli teknolojiye yönelecektir.

(8)Poliakrilonitril Teknolojisinin Mevcut Durumu ve Gelişim Eğilimleri

Poliakrilonitril (PAN), akrilonitrilin serbest radikal polimerizasyonuyla elde edilir ve akrilonitril liflerinin (akrilik lifler) ve poliakrilonitril bazlı karbon liflerinin hazırlanmasında önemli bir ara maddedir. Yaklaşık 90°C'lik bir cam geçiş sıcaklığına sahip, beyaz veya hafif sarı opak toz formunda görünür.℃Dimetilformamid (DMF) ve dimetil sülfoksit (DMSO) gibi polar organik çözücülerde ve tiyosiyanat ve perklorat gibi inorganik tuzların konsantre sulu çözeltilerinde çözülebilir. Poliakrilonitrilin hazırlanması esas olarak akrilonitrilin (AN) iyonik olmayan ikinci monomerler ve iyonik üçüncü monomerlerle çözelti polimerizasyonunu veya sulu çökelme polimerizasyonunu içerir.

Poliakrilonitril, esas olarak %85'ten fazla kütle yüzdesine sahip akrilonitril kopolimerlerinden yapılan sentetik lifler olan akrilik lifleri üretmek için kullanılır. Üretim sürecinde kullanılan çözücülere göre, dimetil sülfoksit (DMSO), dimetil asetamid (DMAc), sodyum tiyosiyanat (NaSCN) ve dimetil formamid (DMF) olarak ayırt edilebilirler. Çeşitli çözücüler arasındaki temel fark, spesifik polimerizasyon üretim süreci üzerinde önemli bir etkisi olmayan poliakrilonitril içindeki çözünürlükleridir. Ek olarak, farklı komonomerlere göre, itakonik asit (IA), metil akrilat (MA), akrilamid (AM) ve metil metakrilat (MMA) vb. olarak ayrılabilirler. Farklı komonomerlerin, polimerizasyon reaksiyonlarının kinetiği ve ürün özellikleri üzerinde farklı etkileri vardır.

Toplama işlemi tek adımlı veya iki adımlı olabilir. Tek adımlı yöntem, akrilonitril ve komonomerlerin bir çözelti halinde aynı anda polimerizasyonuna atıfta bulunur ve ürünler, ayırma olmadan doğrudan eğirme çözeltisine hazırlanabilir. İki adımlı kural, akrilonitril ve komonomerlerin su içinde süspansiyon polimerizasyonuna atıfta bulunarak polimerin ayrılmasını, yıkanmasını, susuzlaştırılmasını ve eğirme çözeltisini oluşturmak için diğer adımları içerir. Şu anda, poliakrilonitrilin küresel üretim süreci, aşağı akış polimerizasyon yöntemleri ve komonomerlerdeki farkla temelde aynıdır. Şu anda, dünyanın çeşitli ülkelerindeki poliakrilonitril liflerinin çoğu, akrilonitrilin %90'ını ve ikinci bir monomerin eklenmesinin %5 ila %8 arasında değiştiği üçlü kopolimerlerden yapılır. İkinci bir monomer eklemenin amacı, liflerin mekanik mukavemetini, elastikiyetini ve dokusunu artırmak ve ayrıca boyama performansını iyileştirmektir. Yaygın olarak kullanılan yöntemler arasında MMA, MA, vinil asetat vb. yer alır. Üçüncü monomerin ilave miktarı %0,3-%2 olup, liflerin boyalarla afinitesini arttırmak için belirli sayıda hidrofilik boya grubu eklenmesi amaçlanır; bunlar katyonik boya grupları ve asidik boya grupları olarak ayrılır.

Şu anda, Japonya poliakrilonitrilin küresel sürecinin başlıca temsilcisidir ve onu Almanya ve Amerika Birleşik Devletleri gibi ülkeler takip etmektedir. Temsilci işletmeler arasında Japonya'dan Zoltek, Hexcel, Cytec ve Aldila, Dongbang, Mitsubishi ve Amerika Birleşik Devletleri, Almanya'dan SGL ve Tayvan, Çin, Çin'den Formosa Plastics Group yer almaktadır. Şu anda, poliakrilonitrilin küresel üretim süreci teknolojisi olgunlaşmıştır ve ürün iyileştirme için fazla yer yoktur.