Artikel ini akan menganalisis produk utama dalam rantai industri C3 China dan arah penelitian dan pengembangan teknologi saat ini.

(1)Status dan Tren Perkembangan Teknologi Polipropilena (PP) Saat Ini

Berdasarkan investigasi kami, terdapat berbagai metode produksi polipropilena (PP) di Tiongkok. Beberapa proses terpenting di antaranya adalah proses pipa lingkungan domestik, proses Unipol dari Perusahaan Daoju, proses Spheriol dari Perusahaan LyondellBasell, proses Innovene dari Perusahaan Ineos, proses Novolen dari Perusahaan Nordic Chemical, dan proses Spherizone dari Perusahaan LyondellBasell. Proses-proses ini juga banyak diadopsi oleh perusahaan-perusahaan PP di Tiongkok. Teknologi-teknologi ini umumnya mengendalikan laju konversi propilena dalam kisaran 1,01-1,02.

Proses pipa cincin domestik mengadopsi katalis ZN yang dikembangkan secara independen, yang saat ini didominasi oleh teknologi proses pipa cincin generasi kedua. Proses ini didasarkan pada katalis yang dikembangkan secara independen, teknologi donor elektron asimetris, dan teknologi kopolimerisasi acak biner propilena butadiena, serta dapat menghasilkan homopolimerisasi, kopolimerisasi acak etilena propilena, kopolimerisasi acak propilena butadiena, dan kopolimerisasi tahan benturan PP. Sebagai contoh, perusahaan-perusahaan seperti Shanghai Petrochemical Third Line, Zhenhai Refining and Chemical First and Second Lines, dan Maoming Second Line semuanya telah menerapkan proses ini. Dengan bertambahnya fasilitas produksi baru di masa mendatang, proses pipa lingkungan generasi ketiga ini diharapkan secara bertahap akan menjadi proses pipa lingkungan domestik yang dominan.

Proses Unipol dapat memproduksi homopolimer secara industri, dengan rentang laju alir leleh (MFR) 0,5~100g/10 menit. Selain itu, fraksi massa monomer kopolimer etilena dalam kopolimer acak dapat mencapai 5,5%. Proses ini juga dapat menghasilkan kopolimer acak propilena dan 1-butena yang telah diindustrialisasi (nama dagang CE-FOR), dengan fraksi massa karet hingga 14%. Fraksi massa etilena dalam kopolimer impak yang dihasilkan oleh proses Unipol dapat mencapai 21% (fraksi massa karet adalah 35%). Proses ini telah diterapkan di fasilitas perusahaan-perusahaan seperti Fushun Petrochemical dan Sichuan Petrochemical.

Proses Innovene dapat menghasilkan produk homopolimer dengan rentang laju alir leleh (MFR) yang luas, yang dapat mencapai 0,5-100 g/10 menit. Ketangguhan produknya lebih tinggi dibandingkan proses polimerisasi fase gas lainnya. MFR produk kopolimer acak adalah 2-35 g/10 menit, dengan fraksi massa etilena berkisar antara 7% hingga 8%. MFR produk kopolimer tahan impak adalah 1-35 g/10 menit, dengan fraksi massa etilena berkisar antara 5% hingga 17%.

Saat ini, teknologi produksi PP arus utama di Tiongkok sudah sangat matang. Sebagai contoh, perusahaan polipropilena berbasis minyak bumi, tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam konsumsi unit produksi, biaya pemrosesan, keuntungan, dan sebagainya di antara masing-masing perusahaan. Dari perspektif kategori produksi yang dicakup oleh berbagai proses, proses arus utama dapat mencakup seluruh kategori produk. Namun, jika mempertimbangkan kategori output aktual perusahaan yang ada, terdapat perbedaan yang signifikan dalam produk PP di antara berbagai perusahaan karena faktor-faktor seperti geografi, hambatan teknologi, dan bahan baku.

(2)Status Saat Ini dan Tren Perkembangan Teknologi Asam Akrilik

Asam akrilat merupakan bahan baku kimia organik penting yang banyak digunakan dalam produksi perekat dan pelapis larut air, serta umumnya diolah menjadi butil akrilat dan produk lainnya. Berdasarkan penelitian, terdapat berbagai proses produksi asam akrilat, antara lain metode kloroetanol, metode sianoetanol, metode Reppe bertekanan tinggi, metode enon, metode Reppe yang disempurnakan, metode etanol formaldehida, metode hidrolisis akrilonitril, metode etilena, metode oksidasi propilena, dan metode biologis. Meskipun terdapat berbagai teknik preparasi asam akrilat, dan sebagian besar telah diterapkan di industri, proses produksi yang paling umum di dunia masih berupa proses oksidasi langsung propilena menjadi asam akrilat.

Bahan baku untuk memproduksi asam akrilat melalui oksidasi propilena terutama meliputi uap air, udara, dan propilena. Selama proses produksi, ketiganya mengalami reaksi oksidasi melalui katalis dalam proporsi tertentu. Propilen pertama-tama dioksidasi menjadi akrolein di reaktor pertama, kemudian dioksidasi lebih lanjut menjadi asam akrilat di reaktor kedua. Uap air berperan sebagai pengencer dalam proses ini, mencegah terjadinya ledakan dan menekan pembentukan reaksi samping. Namun, selain menghasilkan asam akrilat, proses reaksi ini juga menghasilkan asam asetat dan karbon oksida akibat reaksi samping.

Menurut investigasi Pingtou Ge, kunci teknologi proses oksidasi asam akrilat terletak pada pemilihan katalis. Saat ini, perusahaan yang dapat menyediakan teknologi asam akrilat melalui oksidasi propilena antara lain Sohio di Amerika Serikat, Japan Catalyst Chemical Company, Mitsubishi Chemical Company di Jepang, BASF di Jerman, dan Japan Chemical Technology.

Proses Sohio di Amerika Serikat merupakan proses penting untuk memproduksi asam akrilat melalui oksidasi propilena. Proses ini ditandai dengan memasukkan propilena, udara, dan uap air secara simultan ke dalam dua reaktor unggun tetap yang terhubung seri, dan masing-masing menggunakan oksida logam multikomponen Mo-Bi dan Mo-V sebagai katalis. Dengan metode ini, rendemen asam akrilat satu arah dapat mencapai sekitar 80% (rasio molar). Keunggulan metode Sohio adalah penggunaan dua reaktor seri dapat meningkatkan umur katalis, hingga 2 tahun. Namun, metode ini memiliki kekurangan yaitu propilena yang tidak bereaksi tidak dapat diregenerasi.

Metode BASF: Sejak akhir 1960-an, BASF telah melakukan penelitian tentang produksi asam akrilat melalui oksidasi propilena. Metode BASF menggunakan katalis Mo Bi atau Mo Co untuk reaksi oksidasi propilena, dan rendemen akrolein satu arah yang diperoleh dapat mencapai sekitar 80% (rasio molar). Selanjutnya, dengan menggunakan katalis berbasis Mo, W, V, dan Fe, akrolein dioksidasi lebih lanjut menjadi asam akrilat, dengan rendemen satu arah maksimum sekitar 90% (rasio molar). Masa pakai katalis metode BASF dapat mencapai 4 tahun dan prosesnya sederhana. Namun, metode ini memiliki kekurangan seperti titik didih pelarut yang tinggi, pembersihan peralatan yang sering, dan konsumsi energi keseluruhan yang tinggi.

Metode katalis Jepang: Dua reaktor tetap yang disusun seri dan sistem pemisahan tujuh menara yang serasi juga digunakan. Langkah pertama adalah menginfiltrasi unsur Co ke dalam katalis Mo Bi sebagai katalis reaksi, kemudian menggunakan oksida logam komposit Mo, V, dan Cu sebagai katalis utama di reaktor kedua, yang didukung oleh silika dan timbal monoksida. Dalam proses ini, rendemen asam akrilat satu arah sekitar 83-86% (rasio molar). Metode katalis Jepang ini mengadopsi satu reaktor unggun tetap bertumpuk dan sistem pemisahan tujuh menara, dengan katalis canggih, rendemen keseluruhan tinggi, dan konsumsi energi rendah. Metode ini saat ini merupakan salah satu proses produksi yang paling maju, setara dengan proses Mitsubishi di Jepang.

(3)Status Saat Ini dan Tren Pengembangan Teknologi Butil Akrilat

Butil akrilat adalah cairan bening tak berwarna yang tidak larut dalam air dan dapat dicampur dengan etanol dan eter. Senyawa ini perlu disimpan di gudang yang sejuk dan berventilasi. Asam akrilat dan esternya banyak digunakan dalam industri. Ester-ester ini tidak hanya digunakan untuk memproduksi monomer lunak perekat berbasis pelarut dan berbasis losion akrilat, tetapi juga dapat dihomopolymerisasi, dikopolimerisasi, dan dikopolimerisasi graft menjadi monomer polimer dan digunakan sebagai zat antara sintesis organik.

Saat ini, proses produksi butil akrilat terutama melibatkan reaksi asam akrilat dan butanol dengan adanya asam toluena sulfonat untuk menghasilkan butil akrilat dan air. Reaksi esterifikasi yang terlibat dalam proses ini merupakan reaksi reversibel yang umum, dan titik didih asam akrilat dan produk butil akrilat sangat dekat. Oleh karena itu, sulit untuk memisahkan asam akrilat menggunakan distilasi, dan asam akrilat yang tidak bereaksi tidak dapat didaur ulang.

Proses ini disebut metode esterifikasi butil akrilat, terutama dari Institut Penelitian Teknik Petrokimia Jilin dan lembaga terkait lainnya. Teknologi ini sudah sangat matang, dan kontrol konsumsi unit untuk asam akrilat dan n-butanol sangat presisi, mampu mengontrol konsumsi unit dalam kisaran 0,6. Selain itu, teknologi ini telah mencapai kerja sama dan transfer.

(4)Status Saat Ini dan Tren Perkembangan Teknologi CPP

Film CPP terbuat dari polipropilena sebagai bahan baku utama melalui metode pemrosesan khusus seperti pengecoran ekstrusi cetakan berbentuk T. Film ini memiliki ketahanan panas yang sangat baik dan, berkat sifat pendinginan cepatnya, dapat menghasilkan kehalusan dan transparansi yang sangat baik. Oleh karena itu, untuk aplikasi pengemasan yang membutuhkan kejernihan tinggi, film CPP merupakan material yang disukai. Penggunaan film CPP yang paling luas adalah dalam pengemasan makanan, serta dalam produksi pelapis aluminium, pengemasan farmasi, dan pengawetan buah dan sayuran.

Saat ini, proses produksi film CPP terutama menggunakan metode pengecoran ko-ekstrusi. Proses produksi ini terdiri dari beberapa ekstruder, distributor multi-saluran (umumnya dikenal sebagai "feeder"), kepala die berbentuk T, sistem pengecoran, sistem traksi horizontal, osilator, dan sistem penggulungan. Karakteristik utama dari proses produksi ini adalah kilap permukaan yang baik, kerataan yang tinggi, toleransi ketebalan yang kecil, kinerja ekstensi mekanis yang baik, fleksibilitas yang baik, dan transparansi yang baik dari produk film tipis yang dihasilkan. Sebagian besar produsen CPP global menggunakan metode pengecoran ko-ekstrusi untuk produksi, dan teknologi peralatannya sudah matang.

Sejak pertengahan 1980-an, Tiongkok mulai memperkenalkan peralatan produksi film cor asing, tetapi sebagian besar berupa struktur satu lapis dan termasuk dalam tahap primer. Memasuki tahun 1990-an, Tiongkok memperkenalkan lini produksi film cor kopolimer multi-lapis dari negara-negara seperti Jerman, Jepang, Italia, dan Austria. Peralatan dan teknologi impor ini merupakan kekuatan utama industri film cor Tiongkok. Pemasok peralatan utama meliputi Bruckner, Bartenfield, Leifenhauer dari Jerman, dan Orchid dari Austria. Sejak tahun 2000, Tiongkok telah memperkenalkan lini produksi yang lebih canggih, dan peralatan produksi dalam negeri juga mengalami perkembangan pesat.

Namun, dibandingkan dengan tingkat mahir internasional, masih terdapat kesenjangan tertentu dalam hal tingkat otomatisasi, sistem ekstrusi kontrol penimbangan, kontrol ketebalan film penyesuaian kepala die otomatis, sistem pemulihan material tepi daring, dan penggulungan otomatis peralatan film cor domestik. Saat ini, pemasok peralatan utama untuk teknologi film CPP antara lain Bruckner dari Jerman, Leifenhauser, dan Lanzin dari Austria. Pemasok asing ini memiliki keunggulan signifikan dalam hal otomatisasi dan aspek lainnya. Namun, proses saat ini sudah cukup matang, dan kecepatan peningkatan teknologi peralatan masih lambat, sehingga pada dasarnya tidak ada ambang batas untuk kerja sama.

(5)Status Saat Ini dan Tren Perkembangan Teknologi Akrilonitril

Teknologi oksidasi propilena amonia saat ini merupakan jalur produksi komersial utama untuk akrilonitril, dan hampir semua produsen akrilonitril menggunakan katalis BP (SOHIO). Namun, terdapat banyak penyedia katalis lain yang dapat dipilih, seperti Mitsubishi Rayon (sebelumnya Nitto) dan Asahi Kasei dari Jepang, Ascend Performance Material (sebelumnya Solutia) dari Amerika Serikat, dan Sinopec.

Lebih dari 95% pabrik akrilonitril di seluruh dunia menggunakan teknologi oksidasi propilena amonia (juga dikenal sebagai proses sohio) yang dipelopori dan dikembangkan oleh BP. Teknologi ini menggunakan propilena, amonia, udara, dan air sebagai bahan baku, dan memasuki reaktor dalam proporsi tertentu. Dengan bantuan katalis fosfor, molibdenum, bismut, atau antimon besi yang didukung oleh gel silika, akrilonitril dihasilkan pada suhu 400-500°C.℃dan tekanan atmosfer. Kemudian, setelah serangkaian proses netralisasi, penyerapan, ekstraksi, dehidrosianasi, dan distilasi, produk akhir akrilonitril diperoleh. Hasil satu arah dari metode ini dapat mencapai 75%, dan produk sampingannya meliputi asetonitril, hidrogen sianida, dan amonium sulfat. Metode ini memiliki nilai produksi industri tertinggi.

Sejak tahun 1984, Sinopec telah menandatangani perjanjian jangka panjang dengan INEOS dan telah diberi wewenang untuk menggunakan teknologi akrilonitril INEOS yang telah dipatenkan di Tiongkok. Setelah bertahun-tahun pengembangan, Institut Penelitian Petrokimia Shanghai Sinopec telah berhasil mengembangkan rute teknis untuk oksidasi propilena amonia untuk menghasilkan akrilonitril, dan membangun tahap kedua proyek akrilonitril 130.000 ton Cabang Sinopec Anqing. Proyek ini berhasil dioperasikan pada Januari 2014, meningkatkan kapasitas produksi tahunan akrilonitril dari 80.000 ton menjadi 210.000 ton, menjadikannya bagian penting dari basis produksi akrilonitril Sinopec.

Saat ini, perusahaan-perusahaan di seluruh dunia yang memiliki paten untuk teknologi oksidasi propilena amonia antara lain BP, DuPont, Ineos, Asahi Chemical, dan Sinopec. Proses produksi ini sudah matang dan mudah diperoleh, dan Tiongkok juga telah mencapai lokalisasi teknologi ini, dan kinerjanya tidak kalah dengan teknologi produksi asing.

(6)Status Saat Ini dan Tren Perkembangan Teknologi ABS

Berdasarkan penelitian, proses pembuatan perangkat ABS terutama dibagi menjadi metode pencangkokan lotion dan metode curah kontinu. Resin ABS dikembangkan berdasarkan modifikasi resin polistirena. Pada tahun 1947, perusahaan karet Amerika mengadopsi proses pencampuran untuk mencapai produksi industri resin ABS; pada tahun 1954, Perusahaan BORG-WAMER di Amerika Serikat mengembangkan resin ABS polimerisasi pencangkokan lotion dan memulai produksi industri. Munculnya pencangkokan lotion mendorong perkembangan pesat industri ABS. Sejak tahun 1970-an, teknologi proses produksi ABS telah memasuki periode perkembangan yang pesat.

Metode pencangkokan losion merupakan proses produksi canggih yang mencakup empat langkah: sintesis lateks butadiena, sintesis polimer cangkok, sintesis polimer stirena dan akrilonitril, serta pasca-perlakuan pencampuran. Alur proses spesifiknya meliputi unit PBL, unit pencangkokan, unit SAN, dan unit pencampuran. Proses produksi ini memiliki tingkat kematangan teknologi yang tinggi dan telah diterapkan secara luas di seluruh dunia.

Saat ini, teknologi ABS yang matang terutama berasal dari perusahaan-perusahaan seperti LG di Korea Selatan, JSR di Jepang, Dow di Amerika Serikat, New Lake Oil Chemical Co., Ltd. di Korea Selatan, dan Kellogg Technology di Amerika Serikat, yang semuanya memiliki tingkat kematangan teknologi terdepan di dunia. Seiring dengan perkembangan teknologi yang berkelanjutan, proses produksi ABS juga terus mengalami peningkatan dan penyempurnaan. Di masa depan, proses produksi yang lebih efisien, ramah lingkungan, dan hemat energi dapat muncul, yang akan membawa lebih banyak peluang sekaligus tantangan bagi perkembangan industri kimia.

(7)Status teknis dan tren pengembangan n-butanol

Berdasarkan pengamatan, teknologi utama untuk sintesis butanol dan oktanol di seluruh dunia adalah proses sintesis karbonil siklik fase cair bertekanan rendah. Bahan baku utama untuk proses ini adalah propilena dan gas sintesis. Di antara keduanya, propilena sebagian besar berasal dari pasokan mandiri terintegrasi, dengan konsumsi propilena per unit antara 0,6 dan 0,62 ton. Gas sintetis sebagian besar dibuat dari gas buang atau gas sintetis berbasis batu bara, dengan konsumsi per unit antara 700 dan 720 meter kubik.

Teknologi sintesis karbonil bertekanan rendah yang dikembangkan oleh Dow/David – proses sirkulasi fase cair memiliki keunggulan seperti laju konversi propilena yang tinggi, masa pakai katalis yang panjang, dan pengurangan emisi tiga jenis limbah. Proses ini saat ini merupakan teknologi produksi tercanggih dan banyak digunakan di perusahaan butanol dan oktanol di Tiongkok.

Mengingat teknologi Dow/David relatif matang dan dapat digunakan dalam kerja sama dengan perusahaan dalam negeri, banyak perusahaan akan memprioritaskan teknologi ini saat memilih untuk berinvestasi dalam pembangunan unit butanol oktanol, diikuti oleh teknologi dalam negeri.

(8)Status Saat Ini dan Tren Perkembangan Teknologi Poliakrilonitril

Poliakrilonitril (PAN) diperoleh melalui polimerisasi radikal bebas akrilonitril dan merupakan zat antara penting dalam pembuatan serat akrilonitril (serat akrilik) dan serat karbon berbasis poliakrilonitril. PAN muncul dalam bentuk bubuk buram berwarna putih atau agak kuning, dengan suhu transisi gelas sekitar 90°C.℃Poliakrilonitril dapat larut dalam pelarut organik polar seperti dimetilformamida (DMF) dan dimetil sulfoksida (DMSO), serta dalam larutan pekat garam anorganik seperti tiosianat dan perklorat. Pembuatan poliakrilonitril terutama melibatkan polimerisasi larutan atau polimerisasi presipitasi akrilonitril (AN) dengan monomer kedua non-ionik dan monomer ketiga ionik.

Poliakrilonitril terutama digunakan untuk memproduksi serat akrilik, yang merupakan serat sintetis yang terbuat dari kopolimer akrilonitril dengan persentase massa lebih dari 85%. Menurut pelarut yang digunakan dalam proses produksi, mereka dapat dibedakan sebagai dimetil sulfoksida (DMSO), dimetil asetamida (DMAc), natrium tiosianat (NaSCN), dan dimetil formamida (DMF). Perbedaan utama antara berbagai pelarut adalah kelarutannya dalam poliakrilonitril, yang tidak memiliki dampak signifikan pada proses produksi polimerisasi spesifik. Selain itu, menurut komonomer yang berbeda, mereka dapat dibagi menjadi asam itakonat (IA), metil akrilat (MA), akrilamida (AM), dan metil metakrilat (MMA), dll. Komonomer yang berbeda memiliki efek yang berbeda pada kinetika dan sifat produk reaksi polimerisasi.

Proses agregasi dapat berupa satu langkah atau dua langkah. Metode satu langkah mengacu pada polimerisasi akrilonitril dan komonomer dalam keadaan larutan sekaligus, dan produk dapat langsung disiapkan menjadi larutan pemintalan tanpa pemisahan. Aturan dua langkah mengacu pada polimerisasi suspensi akrilonitril dan komonomer dalam air untuk mendapatkan polimer, yang dipisahkan, dicuci, didehidrasi, dan langkah-langkah lain untuk membentuk larutan pemintalan. Saat ini, proses produksi poliakrilonitril global pada dasarnya sama, dengan perbedaan dalam metode polimerisasi hilir dan komonomer. Saat ini, sebagian besar serat poliakrilonitril di berbagai negara di seluruh dunia terbuat dari kopolimer terner, dengan akrilonitril menyumbang 90% dan penambahan monomer kedua berkisar antara 5% hingga 8%. Tujuan penambahan monomer kedua adalah untuk meningkatkan kekuatan mekanis, elastisitas, dan tekstur serat, serta meningkatkan kinerja pewarnaan. Metode yang umum digunakan meliputi MMA, MA, vinil asetat, dll. Jumlah penambahan monomer ketiga adalah 0,3% -2%, dengan tujuan memasukkan sejumlah gugus pewarna hidrofilik untuk meningkatkan afinitas serat dengan pewarna, yang terbagi menjadi gugus pewarna kationik dan gugus pewarna asam.

Saat ini, Jepang merupakan perwakilan utama proses poliakrilonitril global, diikuti oleh negara-negara seperti Jerman dan Amerika Serikat. Perusahaan-perusahaan representatif tersebut antara lain Zoltek, Hexcel, Cytec, dan Aldila dari Jepang, Dongbang, Mitsubishi dari Amerika Serikat, SGL dari Jerman, dan Formosa Plastics Group dari Taiwan, Tiongkok, dan Tiongkok. Saat ini, teknologi proses produksi poliakrilonitril global sudah matang, dan tidak banyak ruang untuk peningkatan produk.