標簽： 聚氨酯
煤基PU技術7條路線勾勒我國煤基聚氨酯發展藍圖
“我國是聚氨酯(PU)制造大國，同時我國的現代煤化工產業無論是規模還是技術均處于國際領先地位?？梢灶A見，通過煤基PU技術路線的開發，現代煤化工產業的精細化發展將給PU產業提供充足的原料來源，為我國早日成為PU制造強國奠定堅實基礎。”在中國化工學會上周主辦的2015中國煤化工產業精細化發展高層論壇上，上海應用技術學院教授、中國聚氨酯協會高級顧問黃茂松鏗鏘有力的一番話描繪出煤基聚氨酯的誘人前景。 2014年我國PU消費量960萬噸，占全球消費總量的40%，是PU大國卻并非制造強國，國產高端PU原料與產品在原料品種、生產集中度以及國際市場占有率和效益等方面，與歐美等技術先進國家存在一定差距。黃茂松認為，這主要緣于此前我國PU產業走的都是油基PU路線，在油料煉制和深加工技術上落后于國外。而將我國蓬勃發展的現代煤化工與PU產業嫁接，通過煤基PU技術路線的開辟，不僅可為PU產業發展提供充足的原料來源，同時也可為煤化工精細化增添一條重要的技術途徑。 黃茂松教授將煤基PU技術路線概括為7條，即煤基烯烴PU技術路線、煤基乙炔PU技術路線、煤基二氧化碳PU技術路線、煤基碳酸二甲酯PU技術路線、煤基非光氣法異氰酸酯(HDI)PU技術路線、煤基芳烴PU技術路線以及煤基PU彈性體技術路線。 煤基烯烴制PU路線 煤基甲醇→烯烴→PP→PO→PPG→PU 黃茂松教授認為，由中科院大連化物所等首創的MTP(甲醇制丙烯)工藝與聚氨酯行業關聯度很大，對促進我國聚氨酯發展起到了重要推動作用。因此煤基烯烴技術是實現煤基烯烴PU的一個重要基礎。 該技術路線中，環氧丙烷(PO)80%用于生產聚醚多元醇(PPG)，10%用于生產丙二醇，其他用于生產丙二醇醚、異丙醇胺等。PPG是PU產品中用途最廣的一種原料，制造PPG除PO外還需少量環氧乙烷。制造特種聚醚多元醇POP(接枝聚醚多元醇)還需要苯乙烯和丙烯腈兩種原料，這兩種原料均可由煤化工制得，POP占聚醚多元醇用量的20%.PPG主要用于制造PU泡沫塑料，消費量占80%左右。此外PPG還用于制造彈性體、鞋革、涂料、膠黏劑、密封劑等PU產品。 由此可知，煤制烯烴(CTO、MTO、MTP)為生產PU上游關鍵原料PO和PPG提供了充足的原料來源。由于PU產品用途廣、附加值又高，一般高于聚丙烯產品，因此煤基烯烴PU路線是煤基精細化的一條重要技術途徑。 煤基乙炔制PU路線 電石→乙炔→BDO→THF→PTMEG→PU 該技術路線中，煤基1，4-丁二醇(BDO)采用炔醛法工藝制備，其主要原料電石是煤化工主要產品之一，其他原料甲醇和氫氣也均是煤化工主要產品。在BDO→THF(四氫呋喃)→PTMEG(聚四氫呋喃)這一工藝過程中，煤基BDO的低成本決定了PTMEG的低成本優勢，此外該工藝技術也相對成熟，國內山西三維等煤化工企業近年來已建成了多套萬噸級煤化工PTMEG生產裝置。 我國PTMEG的70%用于生產氨綸，而氨綸是PU產品中附加值最高的產品之一。我國新疆、山西、內蒙、陜西是現代煤化工重要生產基地，均建成了BDO和PTMEG生產裝置，但目前氨綸生產卻是空白，尤其是新疆地區，發展煤基氨綸具有原料成本低、市場幅射面大等優勢，是實現煤基乙炔氨綸的最佳地域。 煤基CO2制PU路線 CO2+PO→PPC+異氰酸酯(MDI、TDI、HDI等)→PU 煤化工產業發展中遇到的一個突出問題是生成大量CO2.年產20萬噸甲醇將生成32萬噸CO2，相當于1噸甲醇排放1.6噸CO2，排放量遠大于石油化工路線。發展煤化工必須為CO2找到出路，煤基CO2制PU技術路線由此成為一個不錯的選擇。 該路線比較成熟，值得國內煤化工企業采用。該工藝合成的PU產品成本低，且具有生物降解性和阻燃特性，為開發B2級和B1級阻燃PU硬泡創造了有利條件。目前，CO2基PU等新型高聚物已成為高分子領域共同關注的熱點。 煤基DMC制PU路線 甲醇+CO+O2→DMC→PCDL→PU 碳酸二甲酯(DMC)是一種多用途精細化工產品，也是開發高端PU原料異氰酸酯(HDI)、高端聚酯多元醇(PCDL)必不可少的關鍵原料。PCDL是制造高性能聚氨酯彈性體、水性PU、合成革和熔紡氨綸TPU切片的關鍵原料，目前國內PCDL全部采用進口產品，目前中科院山西煤化所、成都有機所均已完成了PCDL小試和中試試驗。 在DMC合成方法中，甲醇氧化羰基法以甲醇、CO和O2為原料制備DMC，原料價廉易得，投資少，成本低，理論上甲醇全部轉化為DMC，無其他副產物，該法受到工業界極大重視，中科院成都有機所擁有該技術，并已建成萬噸級生產裝置。 煤基HDI制PU路線 DMC+己二胺→HDC→HDI→PU 制造HDI基本有兩種方法，光氣法和非光氣法。光氣是一種劇毒原料，國家對光氣生產嚴格限制。因此煤化工企業可采用非光氣法生產HDI.目前國內山東潤興化工科技公司已采用非光氣法建成年產2萬噸HDI生產線。四川宏國科技公司與重慶長壽經濟開發區聯合開發建設年產5萬噸HDI生產線。 煤基芳烴制PU路線甲苯→甲苯二胺→TDI→PU清華大學和華電煤業集團公司已成功開發了世界首套萬噸級甲醇制芳烴(FMTA)工業試驗裝置，目前百萬噸級工業示范項目正在推進中。FMTA工藝中主要產品為二甲苯和甲苯。甲苯與甲苯二胺通過光氣化可制得TDI，TDI是制造PU軟泡、涂料、彈性體等PU產品的關鍵原料?？梢哉f，FMTA工藝的開發成功，對制造TDI及其下游PU產品提供了一條新的芳烴原料來源。煤基芳烴還可生產目前國內沒有的特種異氰酸酯XDI(苯二亞甲基二異氰酸酯)，XDI是一種耐光性異氰酸酯，不易黃變，反應活性比HDI高;此外還可由二甲苯制造芳香族聚酯多元醇。黃茂松教授希望FMTA工藝能提供有較高純苯比例的芳烴，這樣由苯可生產PU關鍵原料MDI和脂肪族聚酯多元醇以及脂肪族聚己二酸類多元醇系列產品，目前國內芳香族聚酯多元醇和脂肪族聚酯多元醇年需求量近百萬噸。煤基彈性體制PU路線通過煤基PU彈性體路線可開發對苯二異氰酯(PPDI)、萘二異氰酸酯(NDI)以及二甲基聯苯二異氰酸酯(TODI)等幾種煤基高端異氰酸酯。其中，PPDI是由對苯二胺進行光氣化反應制得，其性能比MDI/BDO體系和TDI/MOCA體系彈性體性能好得多，是一種高附加值產品，目前市場售價20萬元/噸左右;NDI制成的澆注彈性體特別適用于高動態載荷和耐熱場合，目前已被應用于汽車減震緩沖部件，在高鐵、艦船、航空等領域也具有廣泛的應用前景，目前國內售價30萬元/噸左右;TODI聚氨酯彈性體具有優良的動態力學性、耐熱性、耐水解性，目前售價10萬元/噸以上。以上3種高性能高附加值高端異氰酸酯是合成高端PU彈性體的關鍵原料，其原料對苯二胺、萘和聯苯都可由煤制油、煤分質利用和煤焦油深加工中提煉或轉化而制得。 其中，PPDI是由對苯二胺進行光氣化反應制得，其性能比MDI/BDO體系和TDI/MOCA體系彈性體性能好得多，是一種高附加值產品，目前市場售價20萬元/噸左右;NDI制成的澆注彈性體特別適用于高動態載荷和耐熱場合，目前已被應用于汽車減震緩沖部件，在高鐵、艦船、航空等領域也具有廣泛的應用前景，目前國內售價30萬元/噸左右;TODI聚氨酯彈性體具有優良的動態力學性、耐熱性、耐水解性，目前售價10萬元/噸以上。 以上3種高性能高附加值高端異氰酸酯是合成高端PU彈性體的關鍵原料，其原料對苯二胺、萘和聯苯都可由煤制油、煤分質利用和煤焦油深加工中提煉或轉化而制得。
