Este artigo analisará os principais produtos da cadeia industrial C3 da China e a atual direção de pesquisa e desenvolvimento da tecnologia.

(1)O status atual e as tendências de desenvolvimento da tecnologia de polipropileno (PP)

De acordo com nossa investigação, existem várias maneiras de produzir polipropileno (PP) na China, entre as quais os processos mais importantes incluem processo de tubulação ambiental doméstica, processo Unipol da Daoju Company, processo Spheriol da LyondellBasell Company, processo Innovene da Ineos Company, processo Novolen da Nordic Chemical Company e processo Spherizone da LyondellBasell Company.Esses processos também são amplamente adotados pelas empresas chinesas de PP.Essas tecnologias controlam principalmente a taxa de conversão do propileno na faixa de 1,01-1,02.

O processo doméstico de tubo anelar adota o catalisador ZN desenvolvido de forma independente, atualmente dominado pela tecnologia de processo de tubo anelar de segunda geração.Este processo é baseado em catalisadores desenvolvidos independentemente, tecnologia de doador de elétrons assimétrico e tecnologia de copolimerização aleatória binária de propileno butadieno e pode produzir homopolimerização, copolimerização aleatória de etileno propileno, copolimerização aleatória de propileno butadieno e copolimerização PP resistente ao impacto.Por exemplo, empresas como a Terceira Linha Petroquímica de Xangai, a Primeira e Segunda Linhas de Refinação e Química de Zhenhai e a Segunda Linha de Maoming aplicaram este processo.Com o aumento de novas instalações de produção no futuro, espera-se que o processo de tubulação ambiental de terceira geração se torne gradualmente o processo de tubulação ambiental doméstico dominante.

O processo Unipol pode produzir homopolímeros industrialmente, com uma faixa de taxa de fluxo de fusão (MFR) de 0,5~100g/10min.Além disso, a fração mássica de monômeros de copolímero de etileno em copolímeros aleatórios pode chegar a 5,5%.Este processo também pode produzir um copolímero aleatório industrializado de propileno e 1-buteno (nome comercial CE-FOR), com fração mássica de borracha de até 14%.A fração mássica de etileno no copolímero de impacto produzido pelo processo Unipol pode chegar a 21% (a fração mássica da borracha é de 35%).O processo foi aplicado nas instalações de empresas como Fushun Petrochemical e Sichuan Petrochemical.

O processo Innovene pode produzir produtos homopolímeros com uma ampla faixa de taxa de fluidez (MFR), que pode atingir 0,5-100g/10min.A tenacidade do produto é superior à de outros processos de polimerização em fase gasosa.O MFR de produtos de copolímero aleatório é de 2-35g/10min, com fração mássica de etileno variando de 7% a 8%.O MFR dos produtos de copolímero resistente ao impacto é de 1-35g/10min, com fração mássica de etileno variando de 5% a 17%.

Atualmente, a principal tecnologia de produção de PP na China está muito madura.Tomando como exemplo as empresas de polipropileno à base de petróleo, não há diferença significativa no consumo unitário de produção, custos de processamento, lucros, etc. entre cada empresa.Do ponto de vista das categorias de produção abrangidas por diferentes processos, os processos principais podem abranger toda a categoria de produtos.No entanto, considerando as categorias reais de produção das empresas existentes, existem diferenças significativas nos produtos PP entre as diferentes empresas devido a factores como geografia, barreiras tecnológicas e matérias-primas.

(2)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia de ácido acrílico

O ácido acrílico é uma importante matéria-prima química orgânica amplamente utilizada na produção de adesivos e revestimentos solúveis em água, e também é comumente processado em acrilato de butila e outros produtos.De acordo com a pesquisa, existem vários processos de produção de ácido acrílico, incluindo método de cloroetanol, método de cianoetanol, método Reppe de alta pressão, método enona, método Reppe melhorado, método de etanol formaldeído, método de hidrólise de acrilonitrila, método de etileno, método de oxidação de propileno e biológico método.Embora existam várias técnicas de preparação de ácido acrílico, e a maioria delas tenha sido aplicada na indústria, o processo de produção mais comum em todo o mundo ainda é a oxidação direta do propileno em ácido acrílico.

As matérias-primas para a produção de ácido acrílico por meio da oxidação do propileno incluem principalmente vapor de água, ar e propileno.Durante o processo de produção, estes três sofrem reações de oxidação através do leito catalítico em certa proporção.O propileno é primeiro oxidado em acroleína no primeiro reator e depois posteriormente oxidado em ácido acrílico no segundo reator.O vapor d'água desempenha um papel de diluição neste processo, evitando a ocorrência de explosões e suprimindo a geração de reações colaterais.Porém, além de produzir ácido acrílico, esse processo de reação também produz ácido acético e óxidos de carbono devido a reações colaterais.

De acordo com a investigação de Pingtou Ge, a chave para a tecnologia do processo de oxidação do ácido acrílico está na seleção dos catalisadores.Atualmente, as empresas que podem fornecer tecnologia de ácido acrílico por meio da oxidação de propileno incluem Sohio nos Estados Unidos, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company no Japão, BASF na Alemanha e Japan Chemical Technology.

O processo Sohio nos Estados Unidos é um processo importante para a produção de ácido acrílico por meio da oxidação de propileno, caracterizado pela introdução simultânea de propileno, ar e vapor de água em dois reatores de leito fixo conectados em série e usando metal multicomponente Mo Bi e Mo-V óxidos como catalisadores, respectivamente.Sob este método, o rendimento unilateral do ácido acrílico pode atingir cerca de 80% (proporção molar).A vantagem do método Sohio é que dois reatores em série podem aumentar a vida útil do catalisador, chegando a até 2 anos.Contudo, este método tem a desvantagem de o propileno que não reagiu não poder ser recuperado.

Método BASF: Desde o final da década de 1960, a BASF vem conduzindo pesquisas sobre a produção de ácido acrílico através da oxidação do propileno.O método BASF utiliza catalisadores Mo Bi ou Mo Co para a reação de oxidação do propileno, e o rendimento unilateral de acroleína obtido pode atingir cerca de 80% (proporção molar).Posteriormente, usando catalisadores à base de Mo, W, V e Fe, a acroleína foi posteriormente oxidada em ácido acrílico, com um rendimento unidirecional máximo de cerca de 90% (razão molar).A vida útil do catalisador do método BASF pode chegar a 4 anos e o processo é simples.No entanto, este método tem desvantagens como alto ponto de ebulição do solvente, limpeza frequente do equipamento e alto consumo geral de energia.

Método catalítico japonês: Dois reatores fixos em série e um sistema de separação de sete torres correspondente também são usados.A primeira etapa é infiltrar o elemento Co no catalisador Mo Bi como catalisador de reação e, em seguida, usar óxidos metálicos compostos de Mo, V e Cu como principais catalisadores no segundo reator, suportados por sílica e monóxido de chumbo.Neste processo, o rendimento unilateral de ácido acrílico é de aproximadamente 83-86% (proporção molar).O método catalítico japonês adota um reator de leito fixo empilhado e um sistema de separação de 7 torres, com catalisadores avançados, alto rendimento geral e baixo consumo de energia.Este método é atualmente um dos processos de produção mais avançados, a par do processo Mitsubishi no Japão.

(3)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia de acrilato de butila

O acrilato de butila é um líquido transparente incolor, insolúvel em água e pode ser misturado com etanol e éter.Este composto precisa ser armazenado em local fresco e ventilado.O ácido acrílico e seus ésteres são amplamente utilizados na indústria.Eles não são usados ​​apenas para fabricar monômeros macios de adesivos à base de solvente de acrilato e adesivos à base de loção, mas também podem ser homopolimerizados, copolimerizados e copolimerizados por enxerto para se tornarem monômeros poliméricos e usados ​​como intermediários de síntese orgânica.

Atualmente, o processo de produção de acrilato de butila envolve principalmente a reação de ácido acrílico e butanol na presença de ácido tolueno sulfônico para gerar acrilato de butila e água.A reação de esterificação envolvida neste processo é uma reação reversível típica, e os pontos de ebulição do ácido acrílico e do produto acrilato de butila são muito próximos.Portanto, é difícil separar o ácido acrílico por destilação e o ácido acrílico que não reagiu não pode ser reciclado.

Este processo é chamado de método de esterificação de acrilato de butila, principalmente do Jilin Petrochemical Engineering Research Institute e outras instituições relacionadas.Esta tecnologia já está muito madura, e o controle do consumo unitário de ácido acrílico e n-butanol é muito preciso, capaz de controlar o consumo unitário dentro de 0,6.Além disso, esta tecnologia já alcançou cooperação e transferência.

(4)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia CPP

O filme CPP é feito de polipropileno como principal matéria-prima por meio de métodos de processamento específicos, como fundição por extrusão em forma de T.Este filme possui excelente resistência ao calor e, devido às suas propriedades inerentes de resfriamento rápido, pode formar excelente suavidade e transparência.Portanto, para aplicações de embalagens que exigem alta clareza, o filme CPP é o material preferido.O uso mais difundido do filme CPP é em embalagens de alimentos, bem como na produção de revestimentos de alumínio, embalagens farmacêuticas e preservação de frutas e vegetais.

Atualmente, o processo de produção de filmes CPP é principalmente fundição por coextrusão.Este processo de produção consiste em múltiplas extrusoras, distribuidores multicanais (comumente conhecidos como “alimentadores”), cabeças de matriz em forma de T, sistemas de fundição, sistemas de tração horizontal, osciladores e sistemas de enrolamento.As principais características deste processo de produção são bom brilho superficial, alta planicidade, tolerância de pequena espessura, bom desempenho de extensão mecânica, boa flexibilidade e boa transparência dos produtos de película fina produzidos.A maioria dos fabricantes globais de CPP usa o método de fundição por coextrusão para produção e a tecnologia do equipamento está madura.

Desde meados da década de 1980, a China começou a introduzir equipamentos estrangeiros de produção de filmes de casting, mas a maioria deles são estruturas de camada única e pertencem ao estágio primário.Depois de entrar na década de 1990, a China introduziu linhas de produção de filmes fundidos de copolímero multicamadas de países como Alemanha, Japão, Itália e Áustria.Esses equipamentos e tecnologias importados são a principal força da indústria de filmes fundidos da China.Os principais fornecedores de equipamentos incluem a alemã Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer e a austríaca Orchid.Desde 2000, a China introduziu linhas de produção mais avançadas e os equipamentos produzidos internamente também experimentaram um rápido desenvolvimento.

No entanto, em comparação com o nível avançado internacional, ainda há uma certa lacuna no nível de automação, sistema de extrusão de controle de pesagem, ajuste automático da cabeça de matriz, controle de espessura do filme, sistema de recuperação de material de borda on-line e enrolamento automático de equipamentos domésticos de filme fundido.Atualmente, os principais fornecedores de equipamentos para tecnologia de filme CPP incluem a alemã Bruckner, a Leifenhauser e a austríaca Lanzin, entre outras.Esses fornecedores estrangeiros apresentam vantagens significativas em termos de automação e outros aspectos.No entanto, o processo actual já está bastante maduro, a velocidade de melhoria da tecnologia dos equipamentos é lenta e basicamente não existe limite para a cooperação.

(5)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia de acrilonitrila

A tecnologia de oxidação de propileno amônia é atualmente a principal rota de produção comercial de acrilonitrila, e quase todos os fabricantes de acrilonitrila estão usando catalisadores BP (SOHIO).No entanto, também existem muitos outros fornecedores de catalisadores para escolher, como Mitsubishi Rayon (anteriormente Nitto) e Asahi Kasei do Japão, Ascend Performance Material (anteriormente Solutia) dos Estados Unidos e Sinopec.

Mais de 95% das fábricas de acrilonitrila em todo o mundo utilizam a tecnologia de oxidação de propileno amônia (também conhecida como processo sohio), pioneira e desenvolvida pela BP.Essa tecnologia utiliza propileno, amônia, ar e água como matéria-prima e entra no reator em determinada proporção.Sob a ação de catalisadores de fósforo, molibdênio, bismuto ou antimônio, ferro, suportados em sílica gel, a acrilonitrila é gerada a uma temperatura de 400-500℃e pressão atmosférica.Então, após uma série de etapas de neutralização, absorção, extração, desidrocianação e destilação, obtém-se o produto final da acrilonitrila.O rendimento unilateral deste método pode chegar a 75%, e os subprodutos incluem acetonitrila, cianeto de hidrogênio e sulfato de amônio.Este método tem o maior valor de produção industrial.

Desde 1984, a Sinopec assinou um acordo de longo prazo com a INEOS e foi autorizada a usar a tecnologia patenteada de acrilonitrila da INEOS na China.Após anos de desenvolvimento, o Sinopec Shanghai Petrochemical Research Institute desenvolveu com sucesso uma rota técnica para oxidação de propileno amônia para produzir acrilonitrila e construiu a segunda fase do projeto de 130.000 toneladas de acrilonitrila da Sinopec Anqing Branch.O projeto foi colocado em operação com sucesso em janeiro de 2014, aumentando a capacidade de produção anual de acrilonitrila de 80.000 toneladas para 210.000 toneladas, tornando-se uma parte importante da base de produção de acrilonitrila da Sinopec.

Atualmente, as empresas em todo o mundo com patentes para a tecnologia de oxidação de propileno e amônia incluem BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical e Sinopec.Este processo de produção é maduro e fácil de obter, e a China também conseguiu a localização desta tecnologia, e seu desempenho não é inferior às tecnologias de produção estrangeiras.

(6)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia ABS

De acordo com a investigação, a rota do processo do dispositivo ABS é dividida principalmente em método de enxerto de loção e método de volume contínuo.A resina ABS foi desenvolvida com base na modificação da resina de poliestireno.Em 1947, a empresa americana de borracha adotou o processo de mistura para atingir a produção industrial de resina ABS;Em 1954, a BORG-WAMER Company nos Estados Unidos desenvolveu resina ABS polimerizada com enxerto de loção e realizou a produção industrial.O aparecimento da enxertia em loção promoveu o rápido desenvolvimento da indústria de ABS.Desde a década de 1970, a tecnologia do processo de produção do ABS entrou em um período de grande desenvolvimento.

O método de enxerto com loção é um processo de produção avançado, que inclui quatro etapas: a síntese do látex de butadieno, a síntese do polímero de enxerto, a síntese dos polímeros de estireno e acrilonitrila e o pós-tratamento da mistura.O fluxo de processo específico inclui unidade PBL, unidade de enxerto, unidade SAN e unidade de mistura.Este processo produtivo possui alto nível de maturidade tecnológica e tem sido amplamente aplicado em todo o mundo.

Atualmente, a tecnologia ABS madura vem principalmente de empresas como LG na Coreia do Sul, JSR no Japão, Dow nos Estados Unidos, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. que têm um nível líder global de maturidade tecnológica.Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, o processo de produção do ABS também está em constante aprimoramento e aprimoramento.No futuro, poderão surgir processos de produção mais eficientes, ecológicos e economizadores de energia, trazendo mais oportunidades e desafios ao desenvolvimento da indústria química.

(7)O status técnico e a tendência de desenvolvimento do n-butanol

De acordo com as observações, a principal tecnologia para a síntese de butanol e octanol em todo o mundo é o processo de síntese de carbonila cíclica em fase líquida e baixa pressão.As principais matérias-primas para esse processo são o propileno e o gás de síntese.Dentre eles, o propeno provém principalmente do autoabastecimento integrado, com consumo unitário de propeno entre 0,6 e 0,62 toneladas.O gás sintético é maioritariamente preparado a partir de gases de escape ou de gás sintético à base de carvão, com um consumo unitário entre 700 e 720 metros cúbicos.

A tecnologia de síntese de carbonila de baixa pressão desenvolvida pela Dow/David – processo de circulação em fase líquida tem vantagens como alta taxa de conversão de propileno, longa vida útil do catalisador e redução de emissões de três resíduos.Este processo é atualmente a tecnologia de produção mais avançada e é amplamente utilizado nas empresas chinesas de butanol e octanol.

Considerando que a tecnologia Dow/David é relativamente madura e pode ser utilizada em cooperação com empresas nacionais, muitas empresas darão prioridade a esta tecnologia quando optarem por investir na construção de unidades de butanol octanol, seguidas de tecnologia nacional.

(8)Status atual e tendências de desenvolvimento da tecnologia de poliacrilonitrila

A poliacrilonitrila (PAN) é obtida através da polimerização radicalar da acrilonitrila e é um importante intermediário na preparação de fibras de acrilonitrila (fibras acrílicas) e fibras de carbono à base de poliacrilonitrila.Apresenta-se na forma de pó branco ou ligeiramente amarelo opaco, com temperatura de transição vítrea de cerca de 90℃.Pode ser dissolvido em solventes orgânicos polares, como dimetilformamida (DMF) e dimetilsulfóxido (DMSO), bem como em soluções aquosas concentradas de sais inorgânicos, como tiocianato e perclorato.A preparação de poliacrilonitrila envolve principalmente polimerização em solução ou polimerização por precipitação aquosa de acrilonitrila (AN) com segundos monômeros não iônicos e terceiros monômeros iônicos.

A poliacrilonitrila é usada principalmente na fabricação de fibras acrílicas, que são fibras sintéticas feitas de copolímeros de acrilonitrila com percentual de massa superior a 85%.De acordo com os solventes utilizados no processo de produção, eles podem ser distinguidos como dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilacetamida (DMAc), tiocianato de sódio (NaSCN) e dimetilformamida (DMF).A principal diferença entre os vários solventes é a sua solubilidade em poliacrilonitrila, que não tem impacto significativo no processo específico de produção de polimerização.Além disso, de acordo com os diferentes comonômeros, eles podem ser divididos em ácido itacônico (IA), acrilato de metila (MA), acrilamida (AM) e metacrilato de metila (MMA), etc. propriedades do produto das reações de polimerização.

O processo de agregação pode ser de uma ou duas etapas.O método de uma etapa refere-se à polimerização de acrilonitrila e comonômeros em um estado de solução de uma só vez, e os produtos podem ser preparados diretamente em solução giratória sem separação.A regra das duas etapas refere-se à polimerização em suspensão de acrilonitrila e comonômeros em água para obtenção do polímero, que é separado, lavado, desidratado e outras etapas para formar a solução de fiação.Atualmente, o processo de produção global de poliacrilonitrila é basicamente o mesmo, com a diferença nos métodos de polimerização e comonômeros a jusante.Atualmente, a maioria das fibras de poliacrilonitrila em vários países ao redor do mundo são feitas de copolímeros ternários, com a acrilonitrila representando 90% e a adição de um segundo monômero variando de 5% a 8%.O objetivo da adição de um segundo monômero é aumentar a resistência mecânica, a elasticidade e a textura das fibras, bem como melhorar o desempenho do tingimento.Os métodos comumente usados ​​incluem MMA, MA, acetato de vinil, etc. A quantidade de adição do terceiro monômero é de 0,3% -2%, com o objetivo de introduzir um certo número de grupos corantes hidrofílicos para aumentar a afinidade das fibras com os corantes, que são dividido em grupos de corantes catiônicos e grupos de corantes ácidos.

Atualmente, o Japão é o principal representante do processo global de poliacrilonitrila, seguido por países como Alemanha e Estados Unidos.As empresas representativas incluem Zoltek, Hexcel, Cytec e Aldila do Japão, Dongbang, Mitsubishi e dos Estados Unidos, SGL da Alemanha e Formosa Plastics Group de Taiwan, China, China.Atualmente, a tecnologia do processo de produção global de poliacrilonitrila está madura e não há muito espaço para melhorias do produto.