聚碳酸酯(PC)




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Technology
聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯(PC)是分子鏈中含有碳酸基的線性高分子聚合物 ,可分為脂肪族 、芳香族 、脂肪族-芳香族等多種類型 ,但目前實現工業化生產的為芳香族聚碳酸酯 。作為高端石化產品 ,聚碳酸酯是五大工程塑料中需求增速最快的熱塑性材料 ,綜合性能優異 ,在電子電器 、板材容器 、汽車工業 、醫療器械 、防護器材等領域有著廣泛應用 ,並迅速擴展到航天航空 、光學元件 、光電信息等新興領域 。

一 、國內市場供需概況

全球聚碳酸酯產能約510萬噸/年 ,集中在東北亞 、北美和西歐地區 。主要生產企業有科思創 、SABIC 、帝人 、Saudi Kayam 、台塑-出光 、Trinseo等 。

我國是聚碳酸酯消費和生產大國 。截至2017年底 ,聚碳酸酯表觀消費量達到了173萬噸 ,產量僅63萬噸 ,進口量達139萬噸 ,對外依存度高達70% 。未來幾年 ,我國聚碳酸酯需求量將保持較快增長 ,預計年均增長率將達到6.7% ,2020年的需求量將達到230萬噸 。

目前國內未來幾年規劃新建PC項目雖然總產能很大 ,但限於技術及資金 ,大多數PC項目啟動不確定因素大 。因此未來幾年國內新增產能有限 ,市場空間依舊很大 。

二 、PC技術路線

目前聚碳酸酯的生產方法主要有界麵縮聚工藝和熔融聚合兩種工藝 。

在界麵縮聚法路線中 ,雙酚A 和燒堿首先反應生成雙酚A鈉鹽 ,然後在惰性溶劑中被光氣化 。反應一般按光氣化反應和縮聚反應兩個主要步驟進行批量連續操作 ,按其生產步驟 ,可以分為一步法和二步法 ,目前兩種方法均已工業化 。

界麵縮聚法工藝的優點是 :反應可以在低溫下含水係統中進行 ;無需對起始物料進行幹燥 ;反應對許多雜質也不敏感 ;容易得到高分子量聚合物 。

界麵縮聚法工藝的缺點是 :光氣原料劇毒 ;雜質分離工序複雜 ;需要回收溶劑 ;無法獲得高透明產品 ;三廢處理投資大 。

界麵縮聚工藝優點是工藝成熟 ,產品質量較高 ,易於規模化和連續化生產 ,經濟性好 ,因此長期占據PC生產的主導地位(目前世界約90%PC生產采用此方法) ,而且部分新建裝置仍然采用此工藝 。但從長遠來看 ,光氣和二氯甲烷存在安全和健康隱患 。

非光氣法是指在生產聚碳酸酯的整個過程中均不使用光氣 ,包括碳酸二苯酯和碳酸二甲酯的合成 ,聚碳酸酯合成的副產苯酚可以循環至碳酸二苯酯合成 ,碳酸二苯酯合成的副產甲醇可以循環至碳酸二甲酯合成,最終形成了非光氣法合成碳酸二甲酯(DMC)—碳酸二苯酯(DPC)—聚碳酸酯(PC)的綠色 、安全 、無毒和清潔的生產工藝路線 。

碳酸二甲酯作為碳酸二苯酯合成的主要原料 ,其生產技術目前主要有兩種 :一種是 ,以CO 、O2和甲醇為主要原料 ,通過氧化羰基化合成碳酸二甲酯 ;

另一種是 ,以環氧丙烷(PO)或環氧乙烷(EO) 、CO2和甲醇為主要原料 ,通過酯交換反應合成碳酸二甲酯 。

無論采用哪種工藝 ,均不使用光氣原料 ,從而避免了因光氣帶來的一係列問題 。

三 、碳酸二甲酯合成(酯交換)

美國Texaco公司在1992年就開發出以環氧乙烷為原料的酯交換法生產技術 ,但是產率較低 ,生產成本較高 ,未得到廣泛推廣 。

國內酯交換法的技術開發最早是由華東理工大學進行了深入研究 ,該酯交換法生產技術具有工藝簡單 、成本低 、質量高 、設備加工容易 、安全性好 、基本無三廢汙染等特點 ,所以在國內得到了快速發展 。目前 ,國內運行的工業生產裝置都是采用酯交換法工藝 。

酯交換法是以環氧丙烷(環氧乙烷) 、二氧化碳 、甲醇為主要原料 ,首先是合成碳酸丙烯酯(碳酸乙烯酯) ,然後再和甲醇酯交換反應合成碳酸二甲酯 ,同時副產丙二醇(乙二醇) 。主要工藝單元包括碳酸丙烯酯(碳酸乙烯酯)合成 、碳酸二甲酯合成 、丙二醇(乙二醇)回收分離 、甲醇-碳酸二甲酯共沸分離以及碳酸二甲酯精餾等 。

從原料供應 、生產操作安全等角度出發 ,除山東兗礦國宏化工外 ,國內目前大部分裝置采用環氧丙烷酯交換法生產碳酸二甲酯 。

四 、技術經濟

序號

項目名稱

單位

數值

 

1

建設規模

 

 

 

 

聚碳酸酯裝置

104t/a

10

 

2

產品方案

 

 

 

2.1

聚碳酸酯

104t/a

10

 

2.2

乙二醇

104t/a

2.9

 

3

原料

 

 

 

3.1

環氧乙烷

104t/a

2.16

 

 

CO2

104t/a

2.52

 

3.2

雙酚A

104t/a

9.0

 

3.3

苯酚

t/a

2,000

 

4

燃料消耗量

 

 

 

 

天然氣

104Nm3/a

1,770

 

5

動力消耗量

 

 

 

 

蒸汽

104t/a

76

 

 

104kwh/a

5,725

 

 

冷凍水

104t/a

5.8

 

 

循環水

104t/a

3484

 

 

脫鹽水

104t/a

24

 

6

報批項目總投資

萬元

157758

 

 

建設投資

萬元

146824

 

 

建設期利息

萬元

5614

 

 

鋪底流動資金

萬元

5320

 

7

年均銷售收入

萬元

250604

 

8

年均總成本費用

萬元

189478

 

 

固定成本

萬元

17183

 

 

可變成本

萬元

172294

 

9

年均利潤總額

 

59419

 

10

財務評價指標

 

 

 

10.1

財務內部收益率

 

 

 

 

所得稅前

%

33.85

 

 

所得稅後

%

27.49

 

10.2

投資回收期

 

 

2年建設期

 

所得稅前

4.70

 

 

所得稅後

5.29

 

 

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