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国内聚甲醛生产工艺对比分析

2021-01-09张少利朱止阳李建阳余复幸张伟利

河南化工 2020年12期
关键词:聚甲醛五环造粒

张少利,朱止阳,李建阳,余复幸,张伟利,孙 帅

(河南心连心化学工业集团股份有限公司,河南 新乡 453000)

聚甲醛为五大工程塑料之一,是一种性能优良的工程塑料。广泛应用于耐磨零件、传动零件以及化工、仪表等零件。产品按工艺技术不同可分为共聚甲醛和均聚甲醛两种类型。均聚甲醛生产工艺的主要代表性公司为美国的杜邦公司,但其生产工艺非常复杂,且在生产工艺的后期封端处理上存在较大技术困难,导致最终的均聚甲醛产品出现耐碱性差、耐热性差等情况[2]。共聚甲醛(POM)具有优异的硬度、强度和钢性,耐化学品性能优异。自从被开发出来,POM就已经广泛应用在电子电气、轻工、汽车、建材和农业等领域[3]。2019年国内POM的下游消费领域中,电子电器的消费比例约占45%,日用消费品的消费比例约20%,汽车的消费比例约15%,机械工业的消费比例约8%。

1 聚甲醛生产工艺对比

目前国内外聚甲醛专利商主要有:香港富艺、韩国P&ID、波兰ZAT、杜邦、巴斯夫、美国塞拉尼斯、日本宝理、日本旭化成[4]。目前对国内技术转让的主要有香港富艺和韩国P&ID公司。

聚甲醛工艺由甲醇氧化、甲醛浓缩、二氧五环和三聚甲醛合成精制、稀醛回收、共聚甲醛制备、挤出、造粒及包装等工序组成。最早引进的香港富艺、韩国P&ID和波兰ZAT工艺引进开车后,都出现不同的技术及质量问题,产品牌号单一,生产消耗高。随着企业不断优化改造和总结操作经验,产品得到市场的认可,随着甲醛制备工艺的成熟,目前银法和铁钼法都较为成熟。

1.1 原料甲醛的生产工艺

国内甲醛装置包含两种工艺:银法和铁钼法,银法是以金属银为催化剂,主要用于37%甲醛的生产。铁钼法以铁、钼等的氧化物为催化剂,转化率和选择性较高,催化剂对有害杂质不敏感,使用寿命长,操作控制比较容易,产品甲醛浓度高,甲醇含量低,废水排放少等优点,特别适用于对甲醛产品浓度要求高的下游产品的生产,缺点是其投资约为银法的2倍,副产甲酸含量稍高,对设备的腐蚀性较强。两种方法工艺对比见表1[5]。

表1 甲醛工艺对比分析

1.2 聚甲醛生产工艺

香港富艺、韩国P&ID和波兰ZAT聚甲醛主工艺流程相似,几乎都由二氧五环(DOX)和三聚甲醛(TOX)合成精制、共聚甲醛制备、挤出、造粒及包装等工序组成。其工艺流程简图见图1。

三种工艺最大的不同点是:①P&ID工艺无二氧五环单体制备单元,需外购二氧五环,富艺和ZAT工艺都有二氧五环制备单元。②TOX制备单元。香港富艺、波兰ZAT、韩国P&ID合成催化剂都是硫酸,萃取阶段选用的萃取剂不同;因TOX和水共沸,不能通过精馏得到TOX纯品,需配合结晶分离和萃取制得纯品,香港富艺精制选用液液萃取法,波兰ZAT选用熔融冷冻分离,韩国P&ID选用气液萃取法[6]。③聚合工段。波兰ZAT、韩国P&ID聚合转化率较高,造粒前采用干式研磨,香港富艺聚合转化率较低,造粒前采用湿式研磨。④钝化阶段。波兰ZAT工艺的钝化溶液,使用三乙醇胺和乙酸镁水溶液配制,而香港富艺工艺的钝化溶液,使用三乙胺和水配制。⑤粉料干燥工艺。波兰ZAT工艺采用板式干燥器进行热氮气循环干燥,造粒前的聚甲醛粉料得以干燥,香港富艺工艺采用湿式研磨,先进行离心分离,再利用转桶式干燥机,充分干燥物料,干燥器使用氮气密封,避免物料高温氧化[7]。两种工艺的干燥效果都较好[8]。

图1 聚甲醛流程简图

2 国内聚甲醛生产现状

2016年国内基料聚甲醛产能达49万t/a,产量约26万t/a,国内聚甲醛表观消费达52.04万t/a。2017年进口量达30.94万t,表观消费量53.35万t,增长率1.31%。2018年我国聚甲醛进口量约为33.95万t,比2017年增加9.73%。2019年上半年国内表观消费量为28.8万t。

国内聚甲醛生产企业主要选用香港富艺、韩国P&ID和波兰ZAT技术,因聚甲醛消耗蒸汽较高,市场对产品质量要求不同,部分企业已停产。2019年新上装置总计约22万t,包含兖矿鲁化8万t/a装置、新疆国华鑫材8万t/a装置、云天化6万t/a装置,国内聚甲醛生产企业产能及运行状况见表2。

表2 国内聚甲醛生产企业产能及现运行状况

2019年POM市场价格较2018年大幅下滑,自2019年3月以来POM价格呈一路下跌态势,下半年形势略有转好,受市场影响2019年国内聚甲醛全年开工率在70%~80%。

3 总结及建议

近年来我国聚甲醛消费情况见好,从长远来看,聚甲醛国内市场前景广阔,国内一直新建聚甲醛装置,国内聚甲醛总产能已满足国内需求。但因技术的限制,国外高端改性产品技术的闭塞,国内高端产品大部分依赖进口。若想增强国产聚甲醛的市场竞争力,聚甲醛生产企业不仅要节流,还要开源,应重视聚甲醛延伸产业链,加大改性高端聚甲醛材料的研发投入,打破技术壁全,加强行业交流,解决制约高端聚甲醛生产的关键技术难点,生产高端产品,在以后的市场竞争中求得一席生存之地[9]。

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