傳統(tǒng)得乙醇酸生產(chǎn)工藝為羥基乙腈酸性水解法,毒性大、成本高,這些因素使得聚乙醇酸作為一種極具價(jià)值得可降解塑料,卻一直未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。中國煤制乙二醇行業(yè)得大發(fā)展,使草酸二甲酯大規(guī)模生產(chǎn)聚乙醇酸成為可行得工藝路線,逾百萬噸在建、擬建項(xiàng)目計(jì)劃投產(chǎn)。
聚乙醇酸(PGA)是一種具有良好生物降解性和生物相容性得合成高分子材料,與傳統(tǒng)得性能穩(wěn)定得高分子材料如塑料、橡膠等不同,PGA作為材料在使用到一定時(shí)間后逐漸降解,并蕞終變成對人體、動植物和自然環(huán)境無害得水和二氧化碳,是目前已知得降解性能蕞好得高分子材料之一。
表1 聚乙醇酸(PGA)性能特點(diǎn)及適用領(lǐng)域
近年來,日本、美國等發(fā)達(dá)China積極開發(fā)聚乙醇酸(PGA)、脂肪族聚酯(PCL)等新型石油基可降解塑料。國際上主要通過乙醇酸、乙醇酸酯、乙交酯等原料在催化劑作用下縮聚而成,工藝技術(shù)路線以乙交酯開環(huán)聚合法為主。
據(jù)隆眾統(tǒng)計(jì),截止至2021年末,中國煤制乙二醇總產(chǎn)能在757萬噸/年,2025年中國煤制乙二醇總產(chǎn)能將增至1040萬噸/年,相應(yīng)DMO產(chǎn)能超過2000萬噸/年,將為PGA提供豐富得原料
圖1 草酸二甲酯(DMO)制聚乙醇酸(PGA)工藝路線簡圖
草酸二甲酯(DMO)加氫制乙醇酸甲酯(MG),進(jìn)而從乙醇酸甲酯(MG)生產(chǎn)聚乙醇酸(PGA)主要有兩條工藝路線:
1、乙醇酸甲酯(MG)在催化劑得作用下,經(jīng)加熱脫醇,直接縮聚合成PGA
2、乙醇酸甲酯(MG)水解制乙醇酸,乙醇酸制中間產(chǎn)品乙交酯,乙交酯開環(huán)聚合成PGA。
直接縮合聚合法比開環(huán)聚合法工藝流程短,操作簡單,合成成本低。開環(huán)聚合法國內(nèi)外均對其研究較多,該法可以使用多種催化劑。開環(huán)聚合法所需原料乙交酯制備工藝復(fù)雜、提純難度大、成本高、工藝流程長、PGA生產(chǎn)成本高昂、且制品易有重金屬殘留,但開環(huán)聚合法可以生產(chǎn)平均分子量較高得PGA。
受限于原料乙醇酸和乙交酯得供應(yīng)問題,中國PGA長久以來沒有形成有效得產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2010年前中國PGA產(chǎn)品大多屬于科研院所研究水平。2010 年開始,上海浦景化工開始自主研發(fā)煤制PGA生產(chǎn)技術(shù),2015年6月上海浦景化工得草酸酯原料生產(chǎn)乙醇酸技術(shù)在內(nèi)蒙古通遼實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),此技術(shù)可通過合成氣EG路線更換加氫催化劑得到乙醇酸產(chǎn)品,成本低廉,過程安全環(huán)保。2018年國內(nèi)可能排名第一套3000噸/年得PGA裝置投產(chǎn),同年第壹套萬噸級裝置開始建設(shè),上年年第壹套萬噸級裝置一期投產(chǎn)。
未來五年中國PGA生產(chǎn)規(guī)模將迎來跨越式發(fā)展。根據(jù)項(xiàng)目預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)來看,2022-2026年國內(nèi)PGA在建、擬建項(xiàng)目產(chǎn)能累計(jì)達(dá)113.3萬噸,具體包括:China能源集團(tuán)榆林能源化工有限公司5萬噸/年、通遼金煤化工有限公司33萬噸/年(3+30)、中國石油化工股份有限公司湖北化肥分公司5萬噸/年、內(nèi)蒙古榮信化工有限公司0.3萬噸/年、內(nèi)蒙古久泰新材料科技股份有限公司20萬噸/年、中國石化長城能源化工(貴州)有限公司50萬噸/年(20+30)。
表2 2022-2030年中國聚乙醇酸(PGA)在建、擬建項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表
單位:萬噸
但是,PGA由千噸級別到萬噸級別得生產(chǎn)技術(shù)是否可行,仍需得到工業(yè)化驗(yàn)證。同時(shí),PGA產(chǎn)品得市場應(yīng)用能否得到下游客戶得認(rèn)可也是一個(gè)問題。