Secondo quanto mi risulta, un'impresa nazionale ha recentemente annunciato l'intenzione di investire nella costruzione di un impianto di acido acrilico a ossidazione diretta di propano, con una capacità produttiva annua di 50.000 tonnellate/anno; si tratta della seconda serie di annunci esteri della Cina relativi all'unità di produzione di acido acrilico a ossidazione diretta di propano, e sono molte le aziende che hanno svolto indagini su questa tecnologia di produzione, molte delle quali hanno espresso un forte interesse. Perché tante aziende sono interessate alla tecnologia di produzione di acido acrilico per ossidazione diretta del propano? Il nuovo processo di produzione dell'acido acrilico può essere competitivo? A tal fine, ho svolto un'indagine in merito.
1Quali sono i processi di produzione dell'acido acrilico? Per quanto ne so, esistono molti tipi di processi di produzione dell'acido acrilico, rispettivamente il metodo del cloroetanolo, il metodo del cianoetanolo, il metodo di Reppe (Reppe) ad alta pressione (metodo di sintesi carbonilica ad alta pressione), il metodo dell'alchinone, il metodo di idrolisi dell'acrilonitrile, il metodo di ossidazione diretta del propilene e, con lo sviluppo della tecnologia chimica, gli ultimi anni e derivati della nuova tecnologia di produzione, come il metodo dell'acetato di formaldeide, il metodo biologico, il metodo del propano one-step e così via. Sebbene esistano molti processi produttivi, il più maturo e ampiamente utilizzato nell'industrializzazione è solo il metodo di ossidazione diretta del propilene. Il metodo del cloroetanolo è uno dei primi metodi industrializzati per la produzione di acido acrilico. Il cloroetanolo e il cianuro di sodio generano cianoetanolo sotto l'azione di un catalizzatore alcalino; dopo la reazione con l'acido solforico e il trattamento di disidratazione, si può ottenere l'acrilonitrile e poi, dopo l'idrolisi o l'alcool, l'acido acrilico. Il metodo del cianoetanolo è una reazione chimica tra il cianuro di sodio della materia prima e il cloroetanolo; la prima fase consiste nell'ottenere il prodotto intermedio della soluzione di cianoetanolo, la seconda nell'aggiungere acido solforico come catalizzatore per l'idrolisi, quindi l'acido acrilico può essere ottenuto dopo la separazione e la purificazione. Metodo Reppe ad alta pressione (Reppe) per la sintesi carbonilica di acetilene e monossido di carbonio, in presenza di sale in soluzione di tetraidrofurano per la reazione, la preparazione di acido acrilico. Il metodo del vinilchetone utilizza come materia prima per il vinilchetone, innanzitutto, l'acido acetico attraverso la reazione di cracking per ottenere il vinilchetone, seguito dalla reazione con la formaldeide che non contiene umidità, la generazione di propiolattone, come catalizzatore della reazione di isomerizzazione dell'acido acrilico. Metodo dell'idrolisi dell'acrilonitrile L'idrolisi dell'acrilonitrile genera acrilammide e solfato; dopo il trattamento di idrolisi, può generare acido acrilico. Il metodo di ossidazione acrilica consiste nel mescolare la materia prima propilene con aria e vapore acqueo secondo la proporzione, aggiungere una quantità adeguata di catalizzatore, la reazione di ossidazione avviene per ottenere il prodotto intermedio acroleina, acroleina e aria, vapore acqueo sotto l'azione del catalizzatore, ulteriore reazione di ossidazione, separazione, raffinazione per ottenere acido acrilico. Il metodo dell'ossidazione acrilica è il principale processo di produzione dell'acido acrilico. Il metodo dell'acetato di formaldeide è una via di sintesi chimica del carbone, è la sintesi della reazione di condensazione di acido acetico e formaldeide idrossilica dell'acido acrilico. Il metodo biologico è la produzione di acido acrilico dal glucosio o da altri carboidrati attraverso il processo di fermentazione biologica. Figura 1 Diagramma della catena industriale dell'acido acrilico in Cina
2. Quali sono i vantaggi del processo one-step del propano? Il metodo di ossidazione diretta del propano prevede l'utilizzo di catalizzatori specifici, in condizioni di reazione specifiche, in modo che la reazione di ossidazione del propano e dell'ossigeno produca acido acrilico. Sebbene il metodo di ossidazione diretta del propano sia fondamentalmente diverso dal metodo di ossidazione del propilene in termini di principio di reazione, è in realtà derivato dal metodo di ossidazione del propilene. Il metodo prende propano e aria come materie prime e ottiene acido acrilico grezzo tramite ossidazione, assorbimento, estrazione e distillazione. Il metodo adotta un processo a letto fisso per generare acido acrilico mediante ossidazione diretta in due fasi con ossidi metallici misti come catalizzatori, in grado di abbreviare il processo di deidrogenazione del propano a propilene e di realizzare il riciclo della materia prima propano. L'ossidazione diretta del propano per preparare l'acido acrilico non passa attraverso il processo dell'acroleina e, rispetto all'ossidazione diretta del propilene, ha le caratteristiche di un processo breve e di un minore inquinamento ambientale. Trattandosi di una nuova tecnologia, al momento non esiste un'unità di produzione industriale e il controllo delle condizioni di reazione di questo processo è anche una fase chiave del processo di produzione di acido acrilico dell'ossidazione diretta del propano. Secondo il flusso di processo, il processo di propano in un solo passaggio è significativamente più breve rispetto all'ossidazione del propilene, ma a causa della necessità di tipi di catalizzatori speciali, quindi in termini di selettività, attività e stabilità, la tecnologia di processo prevede un test più severo. Inoltre, la materia prima del metodo one-step del propano è il propano, che può essere la produzione di gas naturale o la produzione di propano da parte delle raffinerie, quindi ha un'ampia gamma di fonti di materie prime rispetto al metodo di ossidazione diretta del propilene. Dall'andamento dei prezzi delle materie prime, il propano è inferiore al prezzo del propilene, dal 2009 al 2023, la differenza di prezzo tra i due si è mantenuta a circa 3200 yuan / tonnellata, con il tasso di utilizzo del propano e l'offerta di propilene è prevista in eccesso, con conseguente graduale riduzione della differenza di prezzo tra i due, fino al 2023, la differenza di prezzo si è ridotta a 1700 yuan / tonnellata circa. Figura 2 andamento dei prezzi del propano e del propilene nell'ultimo anno (unità: yuan / tonnellata)
3, la concorrenza nel settore dell'acido acrilico si sta intensificando? Secondo le mie conoscenze, il motivo per cui tutti stanno espandendo attivamente nuovi processi produttivi è che attualmente i principali prodotti chimici sfusi della Cina sono sostanzialmente in eccedenza e stanno per esserlo, e l'acido acrilico non fa eccezione. L'acido acrilico è un importante monomero dell'estere acrilico, è il prodotto chiave per raggiungere l'espansione della raffinatezza della catena industriale, a valle può essere utilizzato come materia prima di base dell'acrilato di metile, dell'acrilato di etile, dell'acrilato di butile, dell'acrilato di isoottile, della resina SAP e dell'estere speciale dell'acido acrilico, ed è anche a causa dell'offerta speciale di acido acrilico, che ha portato a un graduale aumento della scala di produzione negli ultimi anni. Secondo i miei dati statistici, entro la fine del 2023, la scala dell'acido acrilico in Cina ha superato i 4 milioni di tonnellate/anno, con un tasso di crescita medio annuo di oltre 4%, raggiungendo un massimo storico e innescando così un'ulteriore concorrenza. L'espansione della scala dell'acido acrilico ha portato al miglioramento della produzione di acido acrilico. Secondo le mie statistiche, entro la fine del 2023 la produzione cinese di acido acrilico supererà i 2,7 milioni di tonnellate/anno, con un tasso di crescita medio annuo di oltre 10%. La catena dell'industria cinese dell'acido acrilico, per la maggior parte in modalità di sviluppo integrato, sostiene maggiormente gli esteri acrilici a valle, per cui la produzione di acido acrilico riflette maggiormente la crescita della produzione di esteri a valle. Secondo la tendenza degli ultimi anni, l'offerta di acido acrilico in Cina è aumentata, ma il livello complessivo del tasso di lavoro è inferiore a 70%. Secondo l'industria per valutare lo standard di surplus del mercato, il tasso di avvio di meno di 75% è per lo più nello status quo di surplus, e il mercato dell'acido acrilico negli ultimi anni, il tasso di avvio sono meno di 70%. Ciò è dovuto anche all'aumento della concorrenza nel mercato dell'acido acrilico, con conseguente basso tasso di avvio. Pertanto, molte delle imprese proposte per la costruzione di impianti sono attivamente alla ricerca di nuove tecnologie per trovare un margine di sopravvivenza rispetto all'attuale concorrenza del mercato dell'acido acrilico. Per quanto riguarda gli altri tipi di processo di produzione dell'acido acrilico, la maggior parte del processo di produzione ha le caratteristiche di indisponibilità delle materie prime, alto costo del processo di produzione e alte barriere tecniche, per cui l'acido acrilico propano one-step è stato oggetto di grande attenzione da parte dell'industria. Figura 3 Andamento del tasso di avvio dell'acido acrilico in Cina (unità: 10.000 tonnellate/anno)
4. Di quanto può essere ridotto il costo del metodo one-step del propano? Per la concorrenza del processo di produzione del propano in un solo passaggio, oltre a verificare se questo processo è davvero maturo e la possibilità di industrializzazione, si presta maggiore attenzione al costo del metodo di ossidazione diretta del propilene che è di quanto inferiore? Secondo le informazioni disponibili, il consumo unitario di propano nel processo di produzione in un'unica fase è di 0,87-1,235, gli altri accessori del processo di produzione, gli estrattori, gli agenti bloccanti, il catalizzatore di ossidazione del propano, l'acido p-toluene solfonico e altri prodotti, il costo unitario di questi materiali ausiliari di base è di circa 440 yuan / tonnellata. Per quanto riguarda le opere di utilità, esse comprendono acqua dolce, acqua demineralizzata, elettricità, azoto, aria per strumenti, gas combustibile, acqua di circolazione e vapore, ecc. e questi costi si aggirano intorno ai 1.500 RMB/tonnellata. Senza considerare i costi finanziari, le spese di gestione, l'ammortamento e altri costi, il costo totale dei materiali ausiliari di base e delle opere pubbliche si aggira intorno ai 2.000 RMB/tonnellata, e questo costo può essere definito anche come costo di lavorazione. Dal confronto dei costi di lavorazione del metodo di ossidazione diretta del propilene, non c'è molta differenza tra i due costi di lavorazione. Tuttavia, va notato che, a causa del processo di produzione del propano in un'unica fase nella maturità del test di mercato, alcune tecnologie di produzione, il consumo unitario di propano può raggiungere 0,87 o giù di lì, mentre alcuni processi di produzione possono raggiungere solo 1,235. Pertanto, se il consumo unitario di propano cambia, anche il costo dell'acido acrilico subisce evidenti variazioni. In base alla misura del consumo unitario di propano di 0,87, a parità di costi di lavorazione, indipendentemente dall'utilizzo di propano nazionale o importato, il metodo one-step del propano presenta un vantaggio in termini di costi rispetto al metodo di ossidazione diretta del propilene. A giudicare dalle variazioni teoriche degli ultimi anni, la differenza di prezzo tra i due è di circa 1.200 RMB/tonnellata. Fig. 4 Confronto del costo dell'acido acrilico tra il metodo one-step a propano (consumo unitario 0,87) e il metodo di ossidazione diretta del propilene in Cina (unità: yuan/tonnellata)
Se si utilizza il consumo unitario di 1,235 propano, in base al confronto dell'andamento dei prezzi del propano importato e del propano nazionale, si calcola che il metodo di conservazione diretta del propilene ha un certo vantaggio di costo nel passato più tempo, soprattutto nel periodo dal 2009 al 2015. Tuttavia, dal 2016 al 2020, il vantaggio di costo del metodo di ossidazione diretta del propilene non è evidente, ma la differenza tra i due processi produttivi non è grande. Dal 2021 al 2023, il vantaggio di costo dell'ossidazione diretta del propilene è più evidente. Figura 5 Confronto del costo dell'acido acrilico tra il processo a una fase del propano (1.235 unità di consumo) e il processo di ossidazione diretta del propilene in Cina (unità: yuan/tonnellata) Fonte: Business News Agency In altre parole, se il consumo unitario di propano subisce un'enorme variazione, il processo one-step del propano non ha un'evidente competitività in termini di costi; al contrario, il processo di ossidazione diretta del propilene è più competitivo in termini di costi. Infine, vorrei dire che il processo di produzione di acido acrilico con propano in un'unica fase, dal punto di vista del flusso di processo, ha le caratteristiche di un processo breve e la materia prima propano ha un costo inferiore rispetto al propilene. Tuttavia, a causa della limitazione della maturità tecnica, non esiste un confronto tra gli impianti industriali reali; il risultato di questo confronto è solo un riferimento e non ha valore di guida all'investimento. A mio avviso, il valore del propano continuerà a crescere in futuro, spinto non solo dallo sviluppo dell'industria PDH, ma anche dalla necessità di aumentare l'utilizzo di fonti energetiche fossili a bassa emissione di carbonio. Inoltre, il propilene viene fornito in più modi, per cui si prevede che il suo valore diminuisca gradualmente. In questa situazione, la competitività del metodo di ossidazione diretta del propilene dovrebbe migliorare ulteriormente. Tuttavia, va notato che se le raffinerie utilizzano come materia prima la propria sottoproduzione di propano e la sottoproduzione di gas di scarico dell'unità MTO, la competitività è significativamente più elevata rispetto al metodo di ossidazione diretta del propilene.
| Politiolo/Polimerocaptano | ||
| DMES Monomero | Solfuro di bis(2-mercaptoetile) | 3570-55-6 |
| DMPT Monomero | TIOCURA DMPT | 131538-00-6 |
| Monomero PETMP | PENTAERITRITOLO TETRA(3-MERCAPTOPROPIONATO) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomero | Poliossi (metil-1,2-etanediile) | 72244-98-5 |
| Monomero monofunzionale | ||
| Monomero HEMA | Metacrilato di 2-idrossietile | 868-77-9 |
| Monomero HPMA | Metacrilato di 2-idrossipropile | 27813-02-1 |
| Monomero THFA | Acrilato di tetraidrofurfurile | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomero | Acrilato di diciclopentenile idrogenato | 79637-74-4 |
| Monomero DCPMA | Metacrilato di diidrodiclopentadienile | 30798-39-1 |
| Monomero DCPA | Acrilato di diidrodiclopentadienile | 12542-30-2 |
| Monomero DCPEMA | Metacrilato di diciclopentenilossietile | 68586-19-6 |
| Monomero DCPEOA | Acrilato diciclopentenilico di etile | 65983-31-5 |
| Monomero NP-4EA | (4) nonilfenolo etossilato | 50974-47-5 |
| LA Monomero | Acrilato di laurile / Acrilato di dodecile | 2156-97-0 |
| Monomero THFMA | Metacrilato di tetraidrofurfurile | 2455-24-5 |
| Monomero PHEA | ACRILATO DI 2-FENOSSIETILE | 48145-04-6 |
| Monomero LMA | Metacrilato di laurile | 142-90-5 |
| Monomero IDA | Acrilato di isodecile | 1330-61-6 |
| Monomero IBOMA | Metacrilato di isoborile | 7534-94-3 |
| Monomero IBOA | Acrilato di isoborile | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomero | Acrilato di 2-(2-etossi)etile | 7328-17-8 |
| Monomero multifunzionale | ||
| Monomero DPHA | Dipentaeritritolo esaacrilato | 29570-58-9 |
| Monomero DI-TMPTA | TETRAACRILATO DI(TRIMETILOLPROPANO) | 94108-97-1 |
| Acrilammide monomero | ||
| ACMO Monomero | 4-acrilomorfolina | 5117-12-4 |
| Monomero di-funzionale | ||
| PEGDMA Monomero | Poli(etilenglicole) dimetacrilato | 25852-47-5 |
| Monomero TPGDA | Tripropilene glicole diacrilato | 42978-66-5 |
| TEGDMA Monomero | Dimetacrilato di trietilene e glicole | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomero | Diacrilato di neopentilene glicole propoxilato | 84170-74-1 |
| PEGDA Monomero | Diacrilato di polietilene e glicole | 26570-48-9 |
| Monomero PDDA | Ftalato dietilenglicole diacrilato | |
| Monomero NPGDA | Diacrilato di neopentile e glicole | 2223-82-7 |
| Monomero HDDA | Esametilene diacrilato | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomero | BISFENOLO A DIACRILATO ETOSSILATO (4) | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomero | BISFENOLO A DIACRILATO ETOSSILATO (10) | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomero | Dimetacrilato di glicole etilenico | 97-90-5 |
| Monomero DPGDA | Dienoato di glicole dipropilenico | 57472-68-1 |
| Bis-GMA monomero | Bisfenolo A Glicidilmetacrilato | 1565-94-2 |
| Monomero trifunzionale | ||
| TMPTMA Monomero | Trimetilolpropano trimetacrilato | 3290-92-4 |
| TMPTA Monomero | Trimetilolpropano triacrilato | 15625-89-5 |
| Monomero PETA | Pentaeritritolo triacrilato | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomero | TRIACRILATO PROPOXY DI GLICERILE | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomero | Triacrilato di trimetilpropano etossilato | 28961-43-5 |
| Monomero fotoresistente | ||
| IPAMA Monomero | 2-isopropil-2-adamantile metacrilato | 297156-50-4 |
| Monomero ECPMA | Metacrilato di 1 etilciclopentile | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomero | Metacrilato di 1-Adamantile | 16887-36-8 |
| Metacrilati monomero | ||
| TBAEMA Monomero | 2-(Tert-butilammino)metacrilato di etile | 3775-90-4 |
| NBMA Monomero | Metacrilato di n-butile | 97-88-1 |
| MEMA Monomero | Metacrilato di 2-metossietile | 6976-93-8 |
| Monomero i-BMA | Metacrilato di isobutile | 97-86-9 |
| Monomero EHMA | Metacrilato di 2-etilesile | 688-84-6 |
| EGDMP Monomero | Glicole etilenico Bis(3-mercaptopropionato) | 22504-50-3 |
| Monomero EEMA | 2-etossietil 2-metilprop-2-enoato | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomero | N,M-Dimetilaminoetil metacrilato | 2867-47-2 |
| Monomero DEAM | Metacrilato di dietilamminoetile | 105-16-8 |
| CHMA Monomero | Metacrilato di cicloesile | 101-43-9 |
| BZMA Monomero | Metacrilato di benzile | 2495-37-6 |
| BDDMP Monomero | 1,4-Butandiolo Di(3-mercaptopropionato) | 92140-97-1 |
| BDDMA Monomero | 1,4-butandioldimetacrilato | 2082-81-7 |
| Monomero AMA | Metacrilato di allile | 96-05-9 |
| AAEM Monomero | Metacrilato di acetilacetile | 21282-97-3 |
| Acrilati monomero | ||
| IBA Monomero | Acrilato di isobutile | 106-63-8 |
| Monomero EMA | Metacrilato di etile | 97-63-2 |
| Monomero DMAEA | Acrilato di dimetilamminoetile | 2439-35-2 |
| Monomero DEAEA | 2-(dietilammino)etilprop-2-enoato | 2426-54-2 |
| CHA Monomero | prop-2-enoato di cicloesile | 3066-71-5 |
| BZA Monomero | prop-2-enoato di benzile | 2495-35-4 |