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

(1)Status Terkini dan Tren Perkembangan Teknologi Polypropylene (PP)

Menurut penyelidikan kami, ada berbagai cara untuk memproduksi polipropilena (PP) di Cina, di antaranya proses yang paling penting meliputi 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 PP Cina. Teknologi-teknologi ini sebagian besar 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, dan dapat menghasilkan homopolimerisasi, kopolimerisasi acak etilena propilena, kopolimerisasi acak propilena butadiena, dan kopolimerisasi PP tahan benturan. Misalnya, 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 diharapkan secara bertahap menjadi proses pipa lingkungan domestik yang dominan.

Proses Unipol dapat memproduksi homopolimer secara industri, dengan kisaran 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 memproduksi kopolimer acak propilena dan 1-butena yang diindustrialisasi (nama dagang CE-FOR), dengan fraksi massa karet hingga 14%. Fraksi massa etilena dalam kopolimer impak yang diproduksi oleh proses Unipol dapat mencapai 21% (fraksi massa karet adalah 35%). Proses ini telah diterapkan di fasilitas perusahaan seperti Fushun Petrochemical dan Sichuan Petrochemical.

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

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

(2)Status Terkini dan Tren Perkembangan Teknologi Asam Akrilik

Asam akrilik merupakan bahan baku kimia organik penting yang banyak digunakan dalam produksi perekat dan pelapis yang larut dalam air, dan juga umumnya diolah menjadi butil akrilat dan produk lainnya. Menurut penelitian, terdapat berbagai proses produksi asam akrilik, termasuk 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 penyiapan asam akrilik, dan sebagian besar telah diterapkan dalam industri, proses produksi yang paling umum di seluruh dunia masih merupakan proses oksidasi langsung propilena menjadi asam akrilik.

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

Menurut penyelidikan Pingtou Ge, kunci teknologi proses oksidasi asam akrilik terletak pada pemilihan katalis. Saat ini, perusahaan yang dapat menyediakan teknologi asam akrilik melalui oksidasi propilena meliputi 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 akrilik melalui oksidasi propilena, yang ditandai dengan memasukkan propilena, udara, dan uap air secara bersamaan ke dalam dua reaktor unggun tetap yang dihubungkan secara seri, dan menggunakan oksida logam multikomponen Mo Bi dan Mo-V sebagai katalis. Dengan metode ini, hasil asam akrilik satu arah dapat mencapai sekitar 80% (rasio molar). Keuntungan dari metode Sohio adalah bahwa dua reaktor seri dapat meningkatkan masa pakai katalis, mencapai hingga 2 tahun. Namun, metode ini memiliki kelemahan yaitu propilena yang tidak bereaksi tidak dapat dipulihkan.

Metode BASF: Sejak akhir tahun 1960-an, BASF telah melakukan penelitian tentang produksi asam akrilik melalui oksidasi propilena. Metode BASF menggunakan katalis Mo Bi atau Mo Co untuk reaksi oksidasi propilena, dan hasil satu arah akrolein yang diperoleh dapat mencapai sekitar 80% (rasio molar). Selanjutnya, menggunakan katalis berbasis Mo, W, V, dan Fe, akrolein dioksidasi lebih lanjut menjadi asam akrilik, dengan hasil 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 secara seri dan sistem pemisahan tujuh menara yang serasi juga digunakan. Langkah pertama adalah memasukkan unsur Co ke dalam katalis Mo Bi sebagai katalis reaksi, lalu menggunakan oksida logam komposit Mo, V, dan Cu sebagai katalis utama di reaktor kedua, yang didukung oleh silika dan timbal monoksida. Dalam proses ini, hasil satu arah asam akrilik kira-kira 83-86% (rasio molar). Metode katalis Jepang mengadopsi satu reaktor unggun tetap bertumpuk dan sistem pemisahan 7 menara, dengan katalis canggih, hasil keseluruhan tinggi, dan konsumsi energi rendah. Metode ini saat ini merupakan salah satu proses produksi yang lebih maju, setara dengan proses Mitsubishi di Jepang.

(3)Status Terkini 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 akrilik dan esternya banyak digunakan dalam industri. Mereka tidak hanya digunakan untuk memproduksi monomer lunak dari perekat berbasis pelarut dan berbasis losion akrilat, tetapi juga dapat dihomopolymerisasi, dikopolimerisasi, dan dikopolimerisasi cangkok untuk menjadi monomer polimer dan digunakan sebagai zat antara sintesis organik.

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

Proses ini disebut metode esterifikasi butil akrilat, terutama dari Jilin Petrochemical Engineering Research Institute dan lembaga terkait lainnya. Teknologi ini sudah sangat matang, dan kontrol konsumsi unit untuk asam akrilik dan n-butanol sangat tepat, mampu mengendalikan konsumsi unit dalam 0,6. Selain itu, teknologi ini telah mencapai kerja sama dan transfer.

(4)Status Terkini dan Tren Perkembangan Teknologi CPP

Film CPP dibuat 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, karena sifat pendinginan cepat yang dimilikinya, dapat membentuk kehalusan dan transparansi yang sangat baik. Oleh karena itu, untuk aplikasi pengemasan yang membutuhkan kejernihan tinggi, film CPP merupakan bahan yang lebih disukai. Penggunaan film CPP yang paling luas adalah dalam pengemasan makanan, serta dalam produksi pelapis aluminium, pengemasan farmasi, dan pengawetan buah-buahan dan sayuran.

Saat ini, proses produksi film CPP sebagian besar adalah pengecoran ekstrusi bersama. Proses produksi ini terdiri dari beberapa ekstruder, distributor multisaluran (umumnya dikenal sebagai "pengumpan"), kepala cetakan 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 diproduksi. Sebagian besar produsen CPP global menggunakan metode pengecoran ekstrusi bersama untuk produksi, dan teknologi peralatannya sudah matang.

Sejak pertengahan 1980-an, Tiongkok mulai memperkenalkan peralatan produksi film cor asing, tetapi sebagian besar dari peralatan tersebut merupakan struktur satu lapis dan termasuk dalam tahap primer. Setelah memasuki tahun 1990-an, Tiongkok memperkenalkan lini produksi film cor kopolimer multilapis 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 yang diproduksi di dalam negeri juga mengalami perkembangan pesat.

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

(5)Status Terkini dan Tren Pengembangan Teknologi Akrilonitril

Teknologi oksidasi propilena amonia saat ini merupakan rute produksi komersial utama untuk akrilonitril, dan hampir semua produsen akrilonitril menggunakan katalis BP (SOHIO). Akan tetapi, ada juga 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. Di bawah aksi katalis fosfor molibdenum bismut atau besi antimon yang didukung pada gel silika, akrilonitril dihasilkan pada suhu 400-500℃dan tekanan atmosfer. Kemudian, setelah serangkaian langkah netralisasi, penyerapan, ekstraksi, dehidrosianasi, dan distilasi, diperoleh produk akhir akrilonitril. 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 1984, Sinopec telah menandatangani perjanjian jangka panjang dengan INEOS dan telah diberi wewenang untuk menggunakan teknologi akrilonitril yang dipatenkan INEOS di Tiongkok. Setelah bertahun-tahun melakukan pengembangan, Institut Penelitian Petrokimia Shanghai Sinopec telah berhasil mengembangkan rute teknis untuk oksidasi propilena amonia guna menghasilkan akrilonitril, dan membangun tahap kedua proyek akrilonitril 130.000 ton milik Cabang Sinopec Anqing. Proyek tersebut berhasil dioperasikan pada Januari 2014, meningkatkan kapasitas produksi tahunan akrilonitril dari 80.000 ton menjadi 210.000 ton, dan menjadi bagian penting dari basis produksi akrilonitril Sinopec.

Saat ini, perusahaan di seluruh dunia yang memiliki hak paten untuk teknologi oksidasi propilena amonia meliputi 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 Terkini dan Tren Perkembangan Teknologi ABS

Berdasarkan penyelidikan, rute proses perangkat ABS terutama dibagi menjadi metode pencangkokan lotion dan metode curah kontinyu. 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 cangkok lotion dan mewujudkan produksi industri. Munculnya pencangkokan lotion mendorong perkembangan pesat industri ABS. Sejak tahun 1970-an, teknologi proses produksi ABS telah memasuki periode perkembangan yang hebat.

Metode pencangkokan losion merupakan proses produksi tingkat lanjut, yang meliputi empat langkah: sintesis lateks butadiena, sintesis polimer cangkok, sintesis polimer stirena dan akrilonitril, dan pasca-perlakuan pencampuran. Alur proses spesifik 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. Dengan terus berkembangnya teknologi, proses produksi ABS juga terus mengalami perbaikan dan peningkatan. Di masa mendatang, proses produksi yang lebih efisien, ramah lingkungan, dan hemat energi dapat muncul, sehingga membawa lebih banyak peluang dan tantangan bagi perkembangan industri kimia.

(7)Status teknis dan tren pengembangan n-butanol

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

Teknologi sintesis karbonil bertekanan rendah yang dikembangkan oleh Dow/David – proses sirkulasi fase cair memiliki keunggulan seperti tingkat konversi propilena yang tinggi, masa pakai katalis yang lama, dan pengurangan emisi tiga limbah. Proses ini saat ini merupakan teknologi produksi yang paling maju dan banyak digunakan di perusahaan butanol dan oktanol 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 Terkini dan Tren Pengembangan Teknologi Poliakrilonitril

Poliakrilonitril (PAN) diperoleh melalui polimerisasi radikal bebas dari 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℃. Dapat dilarutkan dalam pelarut organik polar seperti dimetilformamida (DMF) dan dimetil sulfoksida (DMSO), serta dalam larutan berair pekat garam anorganik seperti tiosianat dan perklorat. Pembuatan poliakrilonitril terutama melibatkan polimerisasi larutan atau polimerisasi presipitasi berair dari 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 tertentu. 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 dilakukan 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 dari proses global poliakrilonitril, diikuti oleh negara-negara seperti Jerman dan Amerika Serikat. Perusahaan-perusahaan perwakilan tersebut meliputi Zoltek, Hexcel, Cytec dan Aldila dari Jepang, Dongbang, Mitsubishi dan Amerika Serikat, SGL dari Jerman dan Formosa Plastics Group dari Taiwan, Tiongkok, Tiongkok. Saat ini, teknologi proses produksi global poliakrilonitril sudah matang, dan tidak banyak ruang untuk perbaikan produk.