简介14个化工产业链

引子

最近因为项目上的原因,需要对化工领域产业链有一定了解,现将各个产业链的概况总结为本文。

石化产业链

炼化产业链

所谓炼化(Refining),是指将原油进行物理、化学等方面的加工,使其经过一系列生产工艺达到预定的质量要求,以满足工业生产的需要,可以理解成是整个石化产业链的上游预处理。

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碳一产业链

碳一产业链(C1)是指以含有一个碳原子的物质,主要是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等,为原料合成化工产品或液体燃料的有机化工工艺,是有机化工的重要产业链之一。

碳一产业链最重要的原材料是煤和天然气,具体使用的原材料因因不同地区的资源禀赋不同而不同,在煤炭资源较为丰富的地区,主要以煤为原材料发展碳一化工,而在天然气储量较大的地区则使用天然气。

煤是一种以单质碳为主要成分的矿产资源,在碳一产业链中,主要经过与高温水蒸气反应的气化过程得到合成气(一氧化碳和氢气),继而通过催化制得甲醇,而甲醇可以作为制备甲醛、二甲醚、醋酸的重要原材料。

作为碳一产业链的侧链之一,合成气中的氢气也是合成氨的重要原材料之一,氨也是一种极其重要的化工原料,被广泛用于制备硝酸(HNO3)和氮肥。

碳一产业链的另一条侧链是煤制乙二醇。乙二醇也是一种重要的有机化工原料和战略物资,是聚酯产业链的重要原材料之一,用于制造聚酯(可进一步生产涤纶、饮料瓶、薄膜)、炸药、乙二醛,在工业上也可作为防冻剂、增塑剂、水力流体和溶剂等。这一工艺的重点在于将合成气中的一氧化碳羧化为草酸二甲酯,再加氢还原为乙二醇,该反应的另一种副产物是甲醇,二者最终需要经过精制分离才能得到乙二醇。

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碳二产业链

碳二产业链(C2)是指以含有两个碳原子的物质(乙烯)为原材料的有机化工产业链,乙烯则来源于石油炼化过程中常压分馏得到的石脑油。

这一产业链的特点是最终产品与居家及日用的关系比较密切,乙烯是许多重要的高分子化合物的单体或单体之一,许多种类的塑料都是以乙烯为单体进行合成的。

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碳三产业链

碳二产业链(C3)是指以含有两个碳原子的物质(丙烯)为原材料的有机化工产业链,涉及到塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、染料等多个领域。丙烯也是有机化工的重要原材料之一,在我国的年产量达到6000万吨。

丙烯最重要的下游产物聚丙烯(PP)是最重要的塑料种类之一,具有高密度、无侧链、高结晶等特性,还因为耐腐蚀和无毒等特性被广泛应用于食品包装和医疗领域。

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碳四产业链

碳四产业链(C4)的上游原材料包括丁烷、异丁烷和丁烯、异丁烯等含有四个碳原子的有机化合物。这一产业链的下游产物主要是以丁二烯为单体的各类合成橡胶,主要被用作天然橡胶的一种成本较低的替代品。

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芳烃产业链

芳烃产业链是以苯及其衍生物为主的化工产业链,芳烃这一名称得名于纯苯散发出的特殊气味。芳烃产业链的原材料同样来自于石脑油,石脑油采用70-145℃馏分得到轻石脑油,主要用于生产乙烯;而采用70-180℃馏分得到重石脑油,则可以分离出苯和甲苯。

苯也是一种十分重要的化工原料,许多高分子化合物中都含有苯环,如涤纶就是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)缩聚而成的。而在低分子领域,苯的下游产物,如苯胺、苯甲醛等,也被广泛用作生产医药、农药和染料等的中间体。

此外,苯和甲苯还是十分重要的有机溶剂,它具有难溶于水,但易与许多其他有机溶剂互溶的性质。

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原盐产业链

氯碱产业链

氯碱产业链主要是指以电石(CaC2)、盐酸和烧碱为主要原料的化工产业链。

在工业上,主要采用石灰石和焦炭的混合物,在2200℃的电炉中放电的方法制备电石,该工艺对温度控制和电流控制的要求较高,低则影响产量,高则影响品质和纯度。电石的下游产物主要是乙炔(C2H2),和盐酸发生加成反应能得氯乙烯,后者是生产PVC的单体。

原盐的主要成分是氯化钠,在工业上主要用水溶液电解法制盐酸和烧碱,是化工中最重要的两种无机物,具有相当广泛的用途。

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纯碱产业链

纯碱又称小苏打,在工业生产中主要用作玻璃的助熔剂,因为它可以与硅酸盐发生反应,起到降低其熔点的作用。

纯碱的生产同样以原盐为原材料,现代化工中生产纯碱的工艺主要有氨碱法、联碱法和天然碱法。联碱法就是著名的侯氏制碱法,是一种由氨碱法改良而来的工艺,减少了石灰石的投入,提高了氨碱法中原料的利用率,但缺点是其副产物中的氯化铵(NH4Cl)具有较强的腐蚀性,对设备的耐腐蚀性要求较高。

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化肥产业链

化肥产业链,这里主要指以尿素为核心的化工产业链。尿素是一种十分重要的化肥,其生产工艺主要是由氨(NH3)和二氧化碳在一定条件下反应生成氨基甲酸铵(NH2COONH4),再脱水生成尿素。目前工业生产的尿素约有70%都被用于生产化肥和复合肥,其他用途包括用作合成树脂(主要是三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂)的单体,也有少部分被用于纺织和印染工业。

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聚酯产业链

聚酯产业链是纺织行业的上游产业链,其下游产物主要都被用作各种纺织材料,上游则对应着芳烃产业链的对二甲苯(PX)和碳二产业链的乙二醇。通过对二甲苯的直接下游产物对苯二甲酸和乙二醇在各种条件下进行缩聚,可以得到各种不同性能的聚酯,从而制造各种不同的纺织品。

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橡胶产业链

橡胶因为其十分特殊的性质(绝缘、高弹性、耐高温性和耐腐蚀性),被广泛用于生产轮胎和传送带。目前橡胶产业链的原材料主要包括天然橡胶(聚异戊二烯)和以顺丁二烯为单体之一的各种合成橡胶。

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聚烯烃产业链

主要是指以聚乙烯(PE)为核心的化工产业链,是一种十分重要的塑料,被广泛作为薄膜、管材、线缆等的原材料。

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光伏产业链

这是一条成材产业链,以光伏发电为其主要用途。光伏产业链的上游包括以PTA为主的背板和基膜材料,还包括以工业硅为核心的硅产业链,后者的主要用途便是生产各类光伏发电原件及储能元件。

在工业上,主要采用以锰硅和硅铁等含硅矿物为原材料,通过高温炼制出高纯度硅粉,再用盐酸处理成多晶硅,后者才能被直接应用到光伏发电。与其他链条相比,这一产业具有较高的技术要求,其下游产业有一部分属于新材料和精细化工范畴。

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有机硅产业链

硅也被广泛应用于制备各类含硅橡胶和硅油、偶联剂等,这一产业链被称为有机硅产业链,同样属于精细化工的一类,具有技术密集和低产量的特点。

与其他天然橡胶或合成橡胶相比,含硅橡胶具有十分优良的耐低温性和生理惰性,因而该类产品被用于要求较高的室外场合和医疗场合。

硅油则主要被用于生产各类化妆品及护肤品,作为一种添加剂,它可以增加产品的延展性和保湿性。

偶联剂则是一种塑料添加剂,又称表面改性剂,添加到各类塑料和树脂制品中,可以提升其各方面的性能,如机械延展性和热电特性。

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