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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%的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 |
備 注 |
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 |
|
|
電 |
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 |
|
|
含2年建設期 |
|
所得稅前 |
年 |
4.70 |
|
|
所得稅後 |
年 |
5.29 |
|