Анализ отраслевой цепочки ПЭТ: от сырой нефти до конечного использования

Разведка и добыча: добыча и переработка сырой нефти

Производство ПЭТ-смолы находится в нисходящем сегменте цепочки нефтехимической промышленности, начиная с добычи сырой нефти. 

Сырая нефть добывается из подземных резервуаров с использованием технологий бурения на суше или на море. Добытая сырая нефть перерабатывается на нефтеперерабатывающих заводах с помощью таких процессов, как дистилляция, крекинг и риформинг, в ходе которых она разлагается на ряд ценных химических продуктов.

На цену ПЭТ-смолы существенно влияют колебания цен на сырую нефть, поскольку как ПТА, так и ЭГ получают из нефти. В последнее время геополитическая напряженность на Ближнем Востоке вызвала обеспокоенность по поводу поставок нефти, что привело к росту цен на сырую нефть. Этот рост цен на сырую нефть, как следствие, привел к росту стоимости ПЭТ-смолы.

Мидстрим: промежуточный синтез

Процесс производства параксилола (ПХ)

Производство пара-ксилола (ПХ) является важнейшим этапом процесса нефтепереработки, при котором каталитический риформинг превращает низкооктановые углеводороды из нафты в высокооктановые ароматические соединения. 

В этом процессе нафта подвергается высоким температурам (500-550°C) и давлению с использованием платино-глиноземных катализаторов, способствующих реакциям дегидрирования, циклизации и ароматизации с образованием пара-ксилола, а также бензола и толуола. 

Параксилол необходим для производства терефталевой кислоты (ПТА), которая является важным предшественником в производстве ПЭТ-смол. Таким образом, эффективность и объем производства PX существенно влияют на всю цепочку поставок ПЭТ.

Синтез терефталевой кислоты (ПТА)

Синтез ПТА начинается с окисления ПК. В условиях высокой температуры и давления PX реагирует с кислородом с образованием PTA. В этом процессе окисления обычно используются металлические катализаторы, такие как кобальт и марганец, для повышения эффективности реакции. После окисления сырой ПТА подвергается фильтрации и кристаллизации с последующими многократными стадиями перекристаллизации и сушки для достижения высокой чистоты. Полученный ПТА затем используется в качестве сырья для производства ПЭТ-смолы.

По последним данным, мировые мощности по производству ПТА превышают 90 миллионов тонн в год. Китай лидирует как крупнейший производитель и потребитель ЗТА, его мощности составляют значительную часть мирового производства, за ним следуют Индия, Юго-Восточная Азия и Ближний Восток. Обычно для производства одной тонны полиэтилентерефталата (ПЭТ) требуется примерно 0,6 тонны ПТА, что делает ПТА критически важным сырьем.

Производство этиленгликоля (МЭГ) 

МЭГ синтезируется путем гидратации оксида этилена (ЭО). Оксид этилена получают в результате окисления этилена, который получают паровым крекингом этана или нафты из сырой нефти. Производство включает окисление этилена с получением оксида этилена, который затем гидратируется с получением этиленгликоля. Полученный этиленгликоль затем очищается дистилляцией и другими методами до соответствия стандартам полимерного качества.

МЭГ можно производить тремя основными способами: из природного газа, нефти или угля. При использовании природного газа синтез-газ генерируется посредством парового риформинга, а затем вступает в реакцию с диоксидом углерода или окисью углерода с образованием этиленгликоля. В нефтяном маршруте используется этилен или оксид этилена, полученный в процессах нефтепереработки. При газификации угля образуется синтез-газ, который далее преобразуется в этиленгликоль. Хотя угольный метод более сложен, он используется в регионах с богатыми запасами угля. Выбор маршрута добычи зависит от наличия ресурсов и экономических факторов.

Wankai New Materials Co., Ltd. открыла дочерние компании в богатых природным газом регионах, чтобы использовать маршрут природного газа для проекта «1,2 миллиона тонн MEG и 100 000 тонн DMC электронного качества». Эта инициатива максимизирует экономические и экологические преимущества природного газа, интегрируя производственную цепочку и значительно повышая конкурентоспособность затрат при производстве бутылочной ПЭТ-чипы.

Далее: полимеризация ПЭТ

Производство бутылочной ПЭТ-стружки, такой как WK-801, включает в себя две основные стадии реакции: жидкофазную и твердофазную полимеризацию.

На стадии жидкофазной полимеризации основными реагентами являются ПТА и МЭГ, а катализаторами служат соединения на основе сурьмы. Сомономеры, такие как изофталевая кислота (IPA) и диэтиленгликоль (DEG), используются для модификации сополимеров вместе с некоторыми стабилизаторами, добавками U1 и синими агентами. Процесс включает в себя две стадии этерификации, за которыми следуют три стадии поликонденсации при контролируемой температуре, давлении и времени реакции для получения базовой полиэфирной крошки, подходящей для бутылочного применения.

Стадия твердофазной полимеризации еще больше повышает вязкость полимера, чтобы он соответствовал спецификациям для полиэфирной крошки бутылочного качества. Этот процесс обычно проводится в условиях вакуума для улучшения полимеризации и физических свойств конечного продукта. Расплав ПЭТ, полученный в результате реакции полимеризации, затем экструдируется, охлаждается и разрезается на крошку ПЭТ.

Конечные области применения ПЭТ

Изначально ПЭТ преимущественно использовался в текстильной промышленности, но по мере развития технологий и развития потребностей рынка его применение значительно расширилось, особенно в упаковочном секторе. Сегодня ПЭТ является основным материалом для упаковки жидкостей и гибкой упаковки, а его промышленное использование растет. Достижения в понимании ПЭТ и усовершенствования в технологиях модификации продолжают расширять спектр его применения.

Упаковка для напитков и пищевых продуктов

ПЭТ-бутылки ценятся за прозрачность, легкий вес, ударопрочность и отличные газобарьерные свойства, которые помогают сохранить свежесть и вкус напитков. Наибольшее применение ПЭТ в упаковке приходится на бутылки для напитков, в том числе для минеральной воды, газированных напитков и соков. Исследования рынка показывают, что на долю ПЭТ-бутылок приходится более 60 % мирового рынка бутылок для напитков, включая упаковку для воды, газированных напитков и соков.

ПЭТ также используется в упаковочных материалах для пищевых продуктов, таких как контейнеры, лотки и пленки. Его превосходные барьерные свойства и химическая стойкость делают его пригодным для безопасной упаковки различных пищевых продуктов.

Текстиль

ПЭТ является основным сырьем для производства полиэфирных волокон. Полиэфирные волокна отличаются высокой прочностью, превосходной долговечностью, эластичностью и устойчивостью к образованию морщин, что делает их широко используемыми в текстильном производстве. 

В швейной промышленности полиэфирные волокна помогают сохранять форму одежды и уменьшают ее деформацию после стирки. Что касается домашнего текстиля, его долговечность и простота в уходе делают его популярным. В промышленности прочность и износостойкость полиэфирных волокон идеально подходят для высокопроизводительных применений, таких как промышленные фильтрующие материалы и механические ремни.

Промышленное применение: ПЭТ-пленки и конструкционные пластмассы

ПЭТ-пленки известны своими выдающимися изоляционными свойствами, механической прочностью и прозрачностью и используются в различных отраслях, включая электроизоляцию, магнитные ленты и защитные пленки для дисплеев. 

В электрооборудовании пленки ПЭТ обеспечивают критическую изоляцию для предотвращения утечки тока и коротких замыканий. ПЭТ-пленки с высокой механической прочностью обеспечивают долговременную стабильность и долговечность магнитных лент, а их прозрачность делает их пригодными для защиты экрана дисплея, защищая экраны от физических повреждений, сохраняя при этом визуальную четкость и чувствительность к прикосновению.

Модифицированные конструкционные пластики ПЭТ широко используются в автомобильной, аэрокосмической, электронной и механической промышленности. В автомобильном секторе конструкционные пластики ПЭТ используются для изготовления внутренних и внешних компонентов, таких как приборные панели и дверные ручки, что повышает долговечность транспортных средств и топливную экономичность. В аэрокосмической отрасли легкий вес и устойчивость к высоким температурам делают ПЭТ-пластики идеальными для компонентов самолетов, улучшая их летно-технические характеристики и топливную экономичность.

Заключение

Промышленная цепочка ПЭТ включает в себя сложные химические реакции и передовые производственные процессы, начиная с добычи сырой нефти и заканчивая производством ПЭТ-смолы и ее конечным применением. Заглядывая в будущее, технологические инновации и усилия по устойчивому развитию будут продолжать формировать будущее производственной цепочки ПЭТ.