この記事では、中国のC3産業チェーンの主要製品と現在の技術の研究開発の方向性を分析します。

(1)ポリプロピレン（PP）技術の現状と開発動向

私たちの調査によると、中国ではポリプロピレン（PP）を製造するさまざまな方法があり、その中で最も重要なプロセスには、国内の環境パイププロセス、Daoju社のUnipolプロセス、LyondellBasell社のSpheriolプロセス、Ineos社のInnoveneプロセス、Novolenプロセスが含まれます。 Nordic Chemical CompanyのSpherizoneプロセスおよびLyondellBasell CompanyのSpherizoneプロセス。これらのプロセスは中国の PP 企業でも広く採用されています。これらの技術は主にプロピレンの転化率を 1.01 ～ 1.02 の範囲内に制御します。

国内リングパイププロセスは、現在第二世代リングパイププロセス技術が主流となっている独自開発のZN触媒を採用しています。このプロセスは、独自に開発した触媒、不斉電子供与体技術、プロピレン・ブタジエン二元ランダム共重合技術に基づいており、単独重合、エチレン・プロピレンランダム共重合、プロピレン・ブタジエンランダム共重合、耐衝撃性共重合PPを製造することができます。たとえば、上海石油化学第 3 ライン、鎮海精錬化学第 1 および第 2 ライン、茂名第 2 ラインなどの企業はすべてこのプロセスを適用しています。今後、新たな生産設備の増加に伴い、第 3 世代環境パイププロセスが徐々に国内の環境パイププロセスの主流になることが予想されます。

Unipol プロセスは、メルトフローレート (MFR) 範囲が 0.5 ～ 100g/10 分のホモポリマーを工業的に生産できます。さらに、ランダム共重合体中のエチレン共重合体モノマーの質量分率は 5.5% に達する場合があります。このプロセスでは、ゴム質量分率が最大 14% の工業化されたプロピレンと 1-ブテンのランダム共重合体 (商品名 CE-FOR) も製造できます。Unipol プロセスで製造される耐衝撃性コポリマー中のエチレンの質量分率は 21% に達することがあります (ゴムの質量分率は 35%)。このプロセスは撫順石化や四川石化などの企業の施設に適用されている。

Innovene プロセスでは、0.5 ～ 100g/10 分に達する幅広いメルトフローレート (MFR) のホモポリマー製品を製造できます。その製品の靭性は他の気相重合プロセスよりも優れています。ランダムコポリマー製品の MFR は 2 ～ 35g/10 分で、エチレンの質量分率は 7% ～ 8% の範囲です。耐衝撃性コポリマー製品の MFR は 1 ～ 35g/10 分で、エチレンの質量分率は 5% ～ 17% の範囲です。

現在、中国におけるPPの主流の生産技術は非常に成熟しています。石油ベースのポリプロピレン企業を例にとると、各企業の生産原単位、加工費、利益などに大きな差はありません。さまざまなプロセスがカバーする生産カテゴリーの観点から見ると、主流プロセスは製品カテゴリー全体をカバーできます。しかし、既存企業の実際の生産カテゴリーを考慮すると、地理、技術的障壁、原材料などの要因により、企業ごとにPP製品に大きな違いがあります。

(2)アクリル酸技術の現状と開発動向

アクリル酸は、接着剤や水溶性塗料の製造に広く使用されている重要な有機化学原料であり、アクリル酸ブチルやその他の製品にも一般的に加工されています。研究によると、アクリル酸の製造方法には、クロロエタノール法、シアノエタノール法、高圧レッペ法、エノン法、改良レッペ法、ホルムアルデヒドエタノール法、アクリロニトリル加水分解法、エチレン法、プロピレン酸化法、生物学的製法など様々な方法がある。方法。アクリル酸にはさまざまな製造技術があり、そのほとんどが産業に応用されていますが、世界的に最も主流の製造プロセスは依然としてプロピレンを直接酸化してアクリル酸にするプロセスです。

プロピレンを酸化してアクリル酸を製造する際の原料は、主に水蒸気、空気、プロピレンなどです。製造過程において、これら 3 つは一定の割合で触媒床を介して酸化反応を起こします。プロピレンは最初に最初の反応器でアクロレインに酸化され、次に 2 番目の反応器でさらに酸化されてアクリル酸になります。この過程では水蒸気が希釈の役割を果たし、爆発の発生を避け、副反応の発生を抑えます。しかし、この反応プロセスではアクリル酸が生成するほかに、副反応として酢酸や酸化炭素も生成します。

屏頭格の調査によると、アクリル酸酸化プロセス技術の鍵は触媒の選択にある。現在、プロピレン酸化によるアクリル酸技術を提供できる企業としては、米国のソハイオ社、日本触媒化学社、日本の三菱化学社、ドイツのBASF社、ジャパンケミカルテクノロジー社などがある。

米国のソハイオプロセスは、プロピレンの酸化によってアクリル酸を製造するための重要なプロセスであり、プロピレン、空気、および水蒸気を2つの直列に接続された固定床反応器に同時に導入し、Mo BiおよびMo-V多成分金属を使用することを特徴としています。それぞれ触媒としての酸化物。この方法では、一方向のアクリル酸収率は約 80% (モル比) に達します。Sohio 法の利点は、2 つの直列反応器により触媒の寿命が長くなり、最大 2 年に達することです。しかし、この方法では未反応のプロピレンを回収できないという欠点がある。

BASF 法: BASF は 1960 年代後半から、プロピレンの酸化によるアクリル酸の製造に関する研究を実施してきました。BASF法では、プロピレン酸化反応にMo BiまたはMo Co触媒を使用し、得られるアクロレインの一方向収率は約80％（モル比）に達します。続いて、Mo、W、V、およびFeベースの触媒を使用して、アクロレインをさらに酸化して、一方向の最大収率約90％（モル比）でアクリル酸を生成しました。BASF 法の触媒寿命は 4 年に達し、プロセスは簡単です。ただし、この方法には、溶媒の沸点が高い、頻繁に装置を洗浄する、全体のエネルギー消費が高いなどの欠点があります。

日本の触媒法: 直列の 2 つの固定反応器と、それに対応する 7 塔分離システムも使用されます。最初のステップでは、元素 Co を反応触媒として Mo Bi 触媒に浸透させ、次にシリカと一酸化鉛で担持された Mo、V、および Cu 複合金属酸化物を第 2 反応器の主触媒として使用します。このプロセスによるアクリル酸の一方向収率は約 83 ～ 86% (モル比) です。日本の触媒法は、1 つの積層固定床反応器と 7 塔の分離システムを採用しており、高度な触媒、高い全体収率、および低いエネルギー消費量を備えています。この方法は現在、日本の三菱プロセスと同等のより高度な生産プロセスの 1 つです。

(3)アクリル酸ブチル技術の現状と開発動向

アクリル酸ブチルは無色透明の液体で水に不溶で、エタノールやエーテルと混合できます。この化合物は涼しく換気された倉庫に保管する必要があります。アクリル酸とそのエステルは産業界で広く使用されています。これらは、アクリレート溶剤ベースおよびローションベースの接着剤のソフトモノマーの製造に使用されるだけでなく、単独重合、共重合、およびグラフト共重合してポリマーモノマーとなり、有機合成中間体として使用することもできます。

現在、アクリル酸ブチルの製造プロセスでは、主にトルエンスルホン酸の存在下でアクリル酸とブタノールを反応させてアクリル酸ブチルと水を生成する。このプロセスに含まれるエステル化反応は典型的な可逆反応であり、アクリル酸と生成物であるアクリル酸ブチルの沸点は非常に近いです。そのため、蒸留によるアクリル酸の分離は困難であり、未反応のアクリル酸をリサイクルすることができない。

このプロセスはアクリル酸ブチルエステル化法と呼ばれており、主に吉林省石油化学工程研究所やその他の関連機関で使用されています。この技術はすでに非常に成熟しており、アクリル酸とn-ブタノールの原単位管理は非常に正確であり、原単位を0.6以内に制御することができます。さらに、この技術はすでに協力と移転を実現しています。

(4)CPP技術の現状と開発動向

CPPフィルムはポリプロピレンを主原料とし、T型ダイ押出キャスト法などの特殊な加工方法により製造されます。このフィルムは耐熱性に優れ、また急冷特性により優れた平滑性と透明性を形成します。したがって、高い透明性が必要な包装用途には、CPP フィルムが推奨される材料です。CPP フィルムは食品包装のほか、アルミニウム コーティングの製造、医薬品包装、果物や野菜の保存などに最も広く使用されています。

現在、CPP フィルムの製造プロセスは主に共押出キャスティングです。この生産プロセスは、複数の押出機、マルチチャネルディストリビューター (一般に「フィーダー」として知られています)、T 字型ダイヘッド、鋳造システム、水平牽引システム、発振器、および巻取りシステムで構成されます。この製造プロセスの主な特徴は、製造された薄膜製品の良好な表面光沢度、高い平坦性、小さな厚さ公差、良好な機械的伸張性能、良好な柔軟性、および良好な透明性である。CPP の世界的なメーカーのほとんどは共押出鋳造法を生産に使用しており、設備技術は成熟しています。

1980年代半ば以降、中国は外国のキャスティングフィルム製造設備を導入し始めたが、そのほとんどは単層構造であり、初期段階に属する。1990年代に入ると、中国はドイツ、日本、イタリア、オーストリアなどの国々から多層コポリマーキャストフィルムの生産ラインを導入した。これらの輸入機器と技術は中国のキャストフィルム産業の主力となっています。主な機器サプライヤーには、ドイツのブルックナー社、バーテンフィールド社、ライフェンハウアー社、オーストリアのオーキッド社などがあります。2000年以降、中国はより高度な生産ラインを導入し、国産設備も急速に発展しました。

しかし、国際先進レベルと比較すると、自動化レベル、計量制御押出システム、自動ダイヘッド調整制御フィルム厚さ、オンライン端材回収システム、国内キャスティングフィルム装置の自動巻き取りなどにおいて、依然として一定のギャップがある。現在、CPP フィルム技術の主な装置サプライヤーには、ドイツの Bruckner、Leifenhauser、オーストリアの Lanzin などが含まれます。これらの外国サプライヤーは自動化やその他の面で大きな利点を持っています。しかし、現在のプロセスはすでにかなり成熟しており、設備技術の改善速度は遅く、基本的に協力の敷居はありません。

(5)アクリロニトリル技術の現状と開発動向

プロピレンアンモニア酸化技術は現在、アクリロニトリルの主な商業生産ルートであり、ほぼすべてのアクリロニトリルメーカーが BP (SOHIO) 触媒を使用しています。ただし、日本の三菱レイヨン (旧 Nitto) や旭化成、米国の Ascend Performance Materials (旧 Solutia)、Sinopec など、他にも多くの触媒プロバイダーから選択できます。

世界中のアクリロニトリル工場の 95% 以上が、BP が先駆的に開発したプロピレンアンモニア酸化技術 (ソヒオ プロセスとしても知られています) を使用しています。この技術は、プロピレン、アンモニア、空気、水を原料とし、一定の割合で反応器に導入します。シリカゲルに担持されたリン・モリブデン・ビスマスまたはアンチモン・鉄触媒の作用により、アクリロニトリルが400～500℃の温度で生成されます。℃そして大気圧。その後、中和、吸収、抽出、脱ヒドロシアン化、蒸留といった一連の工程を経て、最終生成物であるアクリロニトリルが得られます。この方法の一方向収率は 75% に達する可能性があり、副生成物にはアセトニトリル、シアン化水素、硫酸アンモニウムが含まれます。この方法は工業生産価値が最も高い方法です。

1984 年以来、シノペックは INEOS と長期契約を締結し、中国で INEOS の特許取得済みのアクリロニトリル技術を使用する権限を与えられています。長年の開発を経て、Sinopec上海石油化学研究所はプロピレンアンモニア酸化によるアクリロニトリル製造の技術ルートの開発に成功し、Sinopec安慶支店の130,000トンのアクリロニトリルプロジェクトの第2段階を建設した。このプロジェクトは2014年1月に無事稼働し、アクリロニトリルの年間生産能力は8万トンから21万トンに増加し、シノペックのアクリロニトリル生産基盤の重要な部分となった。

現在、プロピレンアンモニア酸化技術の特許を取得している世界中の企業には、BP、DuPont、Ineos、Asahi Chemical、Sinopec が含まれます。この生産プロセスは成熟していて入手が容易であり、中国もこの技術の現地化を達成しており、その性能は外国の生産技術に劣りません。

(6)ABS技術の現状と開発動向

調査によると、ABS装置のプロセスルートは主にローショングラフト法と連続バルク法に分けられます。ABS樹脂はポリスチレン樹脂を改質して開発されました。1947 年、アメリカのゴム会社は ABS 樹脂の工業生産を実現するためにブレンドプロセスを採用しました。1954年に米国BORG-WAMER社がローショングラフト重合ABS樹脂を開発し、工業生産を実現した。ローショングラフティングの登場はABS産業の急速な発展を促進しました。1970年代以降、ABSの製造プロセス技術は大きな発展期を迎えました。

ローショングラフト法は、ブタジエンラテックスの合成、グラフトポリマーの合成、スチレンおよびアクリロニトリルポリマーの合成、混合後処理の4つのステップからなる高度な製造プロセスです。具体的なプロセスフローには、PBL ユニット、グラフティング ユニット、SAN ユニット、ブレンド ユニットが含まれます。この製造プロセスは技術的に成熟しており、世界中で広く適用されています。

現在、成熟した ABS 技術は主に韓国の LG、日本の JSR、米国のダウ、韓国のニュー レイク オイル ケミカル株式会社、米国のケロッグ テクノロジーなどの企業から提供されています。世界トップレベルの技術成熟度を持っています。技術の継続的な発展に伴い、ABS の製造プロセスも常に改良され続けています。将来的には、より効率的で環境に優しく、エネルギーを節約した生産プロセスが出現し、化学産業の発展にさらなる機会と課題をもたらす可能性があります。

（7）n-ブタノールの技術現状と開発動向

観察によると、世界中でブタノールとオクタノールを合成する主流の技術は、液相環状低圧カルボニル合成プロセスです。このプロセスの主原料はプロピレンと合成ガスです。このうちプロピレンは主に統合自己供給によるものであり、プロピレンの原単位は0.6～0.62トンである。合成ガスは主に排ガスまたは石炭ベースの合成ガスから製造され、単位消費量は 700 ～ 720 立方メートルです。

Dow/David が開発した低圧カルボニル合成技術 – 液相循環プロセスには、高いプロピレン転化率、長い触媒耐用年数、3 つの廃棄物の排出量削減などの利点があります。このプロセスは現在最も先進的な生産技術であり、中国のブタノールおよびオクタノール企業で広く使用されています。

ダウ/デイビッドの技術が比較的成熟しており、国内企業と協力して使用できることを考慮すると、多くの企業はブタノール・オクタノール装置の建設への投資を選択する際にこの技術を優先し、次に国内技術を優先するでしょう。

(8)ポリアクリロニトリル技術の現状と開発動向

ポリアクリロニトリル (PAN) は、アクリロニトリルのフリーラジカル重合によって得られ、アクリロニトリル繊維 (アクリル繊維) およびポリアクリロニトリルベースの炭素繊維の製造における重要な中間体です。白色またはわずかに黄色の不透明な粉末の形で現れ、ガラス転移温度は約90℃です。℃。ジメチルホルムアミド (DMF) やジメチルスルホキシド (DMSO) などの極性有機溶媒や、チオシアン酸塩や過塩素酸塩などの無機塩の濃水溶液にも溶解できます。ポリアクリロニトリルの調製には、主に、非イオン性の第 2 モノマーおよびイオン性の第 3 モノマーを使用したアクリロニトリル (AN) の溶液重合または水性沈殿重合が含まれます。

ポリアクリロニトリルは主にアクリル繊維の製造に使用されます。アクリル繊維は、質量パーセントが 85% 以上のアクリロニトリル共重合体から作られる合成繊維です。製造工程で使用される溶媒により、ジメチルスルホキシド（DMSO）、ジメチルアセトアミド（DMAc）、チオシアン酸ナトリウム（NaSCN）、ジメチルホルムアミド（DMF）に区別されます。さまざまな溶媒の主な違いは、ポリアクリロニトリルへの溶解度です。これは、特定の重合製造プロセスに大きな影響を与えません。さらに、異なるコモノマーに応じて、イタコン酸 (IA)、アクリル酸メチル (MA)、アクリルアミド (AM)、メタクリル酸メチル (MMA) などに分類できます。重合反応の生成物特性。

集計プロセスは 1 ステップまたは 2 ステップで行うことができます。一段法とは、アクリロニトリルとコモノマーを溶液状態で一度に重合させる方法で、生成物を分離せずに直接紡糸溶液に調製することができます。2 段階ルールとは、アクリロニトリルとコモノマーを水中で懸濁重合させてポリマーを取得し、その後、分離、洗浄、脱水などの工程を経て紡糸溶液を形成することを指します。現在、ポリアクリロニトリルの世界的な製造プロセスは基本的に同じですが、下流の重合方法とコモノマーが異なります。現在、世界各国のほとんどのポリアクリロニトリル繊維は三元共重合体から作られており、アクリロニトリルが 90% を占め、5% ～ 8% の範囲の第 2 モノマーが添加されています。2 番目のモノマーを添加する目的は、繊維の機械的強度、弾性、質感を向上させるだけでなく、染色性能を向上させることです。一般的に使用される方法としては、MMA、MA、酢酸ビニルなどが挙げられます。第3モノマーの添加量は0.3%～2%で、一定数の親水性染料基を導入し、繊維と染料の親和性を高めることが目的です。カチオン染料グループと酸性染料グループに分けられます。

現在、日本はポリアクリロニトリルの世界的プロセスの主要な代表者であり、ドイツや米国などの国々がこれに続いている。代表的な企業としては、日本のZoltek、Hexcel、Cytec、Aldila、米国のDongbang、三菱、ドイツのSGL、台湾、中国のFormosa Plastics Groupなどが挙げられます。現在、ポリアクリロニトリルの世界的な製造プロセス技術は成熟しており、製品改良の余地はあまりありません。