Krefeld-Uerdingen市的MDI生产设备：在这里上夜班的员工会看到最美丽的夜景

无论是生产聚氨酯，还是聚乙烯或者聚丙烯的塑料原材料的生产厂商都承受着很大的压力。过去开发成功的塑料生产工艺都需要接受严酷的自然选择。只有节约成本和费用的生产工艺才能够通过这严格的考试。

目前，聚合物合成材料已经非常成熟了，聚合物合成技术也是经得起考验的，并在化学工业领域中广泛流传，有些技术甚至拥有十几年的历史。有调查报告指出：新的聚合物合成技术研发不尽如人意，每当研发部门刚刚研发出新技术时，权威的专家总是提出一些极端的决定性细节问题。企业也不愿意抱着赌徒的心态，不想失去千辛万苦获得的竞争优势，因为市场上其他的同行可以通过你千辛万苦获得的研发成果变得更加聪明。因此那些塑料巨头都承受着巨大的竞争压力。然而，市场更替是必然的，当前竞争替代舰队也在全速前进。最终，只有能够按照最经济的方式进行塑料生产的企业才能成功。

在中东，例如沙特阿拉伯的Sabic或者卡塔尔的Qapco等半国营的或者国营的化工企业都与国家油田挂钩，能够经济地生产石油化工产品，快速地将原油转换成聚乙烯和聚丙烯。另外，美国的页岩气发展也呈现了类似的迹象。尽管如此，市场变化仍然存在以下趋势：

阀门规格尺寸变大的趋势仍未终止；尤其是中国和中东、近东等从石油产地获益的地区，另外，还包括德国和欧洲。

电力和石油的价格较高，因此降低能源费用和原材料费用的工艺技术成为人们关注的焦点。

虽然流程设备的规模越来越大，但所使用的流程工艺技术越来越精简。这样减少了设备投资，使得资本支出和运营成本得以优化。

德国也非常具有吸引力

在聚氨酯合成技术以及其初级产品生产领域中，近几年来的技术有了长足的发展和进步。市场领军企业拜耳材料科技有限公司始终在这一领域中超前一步。从1937年Otto Bayer先生成功研发了不变黄的聚异氰酸酯加聚反应工艺技术之后，聚氨酯化工就一直是勒沃库森聚合物研究人员值得炫耀的事情；因为几乎没有一个塑料组别具有如此的多样性。合成聚氨酯，原则上只能使用两种材料：异氰酸盐和在预聚物中起到催化和聚合的聚烯烃。这种聚合最终形成了聚氨酯系统材料，可以作为油漆、粘接剂、泡沫塑料和其他塑料产品的原材料。

就数量多少而言，MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）和TDI（甲苯二异氢酸酯）是最重要的聚氨酯初级产品。MDI是硬质聚氨酯泡沫塑料的基础，在硬质泡沫塑料生产中起到了隔音作用。TDI则是软质聚氨酯泡沫的原材料，利用这类软质泡沫可以制造多种不同的汽车零部件或者鞋底。换言之，这两种材料是不可或缺的材料。市场调查机构Ceresana公司最新的市场调查结果表明，全球每年的需求增加量为4.5%。

有关专家估计，到2020年，估计全球聚氨酯材料的销售额会高达800亿美元。目前全球异氰酸盐的产能大约为880万t，到2020年时将会再增加300万t。其中大约超过81%的部分将会在亚太地区生产。

与一般的投资重点在亚洲的趋势不同，不久前有两套世界级规模的甲苯二异氢酸酯（TDI）生产设备在德国落户：一套在巴斯夫公司的所在地路德维希港落户，另一套落户于德国的Dormagen市。负责设备制造的是拜耳材料科技有限公司。两套设备建成后将年产30万t TDI；这两套设备将于2014年投产。这样，巴斯夫公司将会成为世界上唯一一家能够在一套大型生产线中生产TDI的企业。

竞争对手都在行动

聚氨酯市场的竞争非常激烈，生产商也非常多，据Ceresana公司介绍：具有一定规模的企业共有23家。除巴斯夫公司、拜耳材料科技有限公司以外，著名的竞争对手还有美国的Dow公司和Huntsman公司以及亚太地区的Nippon聚氨酯厂和万华化学等。对于现有的生产厂商来讲，聚氨酯价格高是一件好事，因为几乎所有的竞争都是围绕价格展开的竞争。

“竞争的焦点落实到如何降低原材料消耗和能源费用。”原拜耳材料科技有限公司聚氨酯领域的负责人Peter Vannacker先生在2007年德国杜塞尔多夫国际塑料及橡胶博览会（K2007）上解释说道。6年后，他的继任者Joachim Wolff博士把这一要求又提高了一个档次。如果没有现代化的工艺技术创新，巴斯夫、BMS等公司不久也会落伍。

从2012年起，BMS公司在新的加氢技术中心里把MDI和TDI的研发捆绑在一起。他们研发的新工艺、新技术的重点正如这一技术中心的名字所表示的那样，主要通过催化加氢反应，这在异氰酸盐生产中起着关键性的作用。

利用苯生产MDI时首先要将苯硝化成硝基苯，然后对硝基苯进行加氢反应生成苯胺。在此基础上需要进一步反应生成二苯基甲烷二胺——MDI的预聚体。在传统的等温工艺技术中，MDI生产设备要在恒定的温度下运行，化学反应时产生的热量要散发到周围大气环境中。反应过程是在上千根管道焊接在一起构成的催化器模块中进行的。流程工艺技术的最新发明是一种绝热式的变型技术。这一技术摈弃了热交换器，因此能够有效地提高效率。在新技术中，反应过程是在大型的钢质容器中进行的，在这种大型钢质容器中，催化器安置在网状搁板上。反应时产生的热量随着气流一起排出去，从而省略了冷却油循环系统。专家强调，这一技术生产出来的产品有着更高的纯度。拜耳材料科技有限公司在世界级的大型设备中采用了这一技术，例如拜耳位于中国上海年产35万t MDI的生产基地。“对于这么大的生产设备来讲，传统的生产工艺技术太复杂，且成本太高。”拜耳聚氨酯生产部门负责异氰酸盐研发的负责人Thorsten Dreier博士说道。

实现原材料的节约

除了MDI，TDI是第二种最重要的异氰酸盐。利用碳酰氯实现甲苯二胺（TDA）的转换是TDI生产工艺流程的核心，同时也是TDI生产过程中的缺点。因为碳酰氯气体是一种高毒性、易燃易爆的气体。因此工艺流程研发人员都在努力开发尽可能少使用碳酰氯的工艺技术。不使用碳酰氯的工艺技术虽然是人们最希望的技术，但据巴斯夫公司的研究人员介绍，目前的工艺技术还很难实现。

从2004年起，在Dormagen市的厂区里有一套年产3万t的TDI，该设备采用了最新研发的气态光气转变的试验样机。光气转变是整个聚氨酯生产的核心，在传统的生产工艺过程中要使用专门的溶剂。

在气态光气转换中，碳酰氯和TDA要被加热到300℃，反应成气态。拜耳公司自主研发的混合气喷嘴产生强烈的气体对流，把它们均匀的混合在一起,从而保证了混合气体在反应器中的反应时间少于1min。这就大大的提高了空间-时间-产出比，使用的碳酰氯气体量减少了大约40%。这一新技术已经在中国上海的漕泾生产基地得到了应用。

但高效的异氰酸盐生产仅仅是聚氨酯生产过程中的第一步。作为辅助添加剂，功能性的多元醇对聚氨酯泡沫的性能有着重要的影响。与TDI和MDI生产设备类似，许多有着微小技术改进的国际级大型流程设备都有着明显的节能作用。生产聚酯的化学工艺技术基础是环氧化物（丙烯、乙烯）与多功能的复合发酵剂（例如：酒精）的放热聚合反应。传统的、基于催化技术的生产工艺有明显的缺陷，例如：能源消耗大，产生大量的垃圾废物，批次性生产和不希望有的副反应等。在拜耳公司研发的Impact工艺技术中，可以实现连续性的聚酯产品生产，不仅克服了上述几个缺点，而且还开拓了高品质聚酯的产品种类。这一工艺技术的基础是DMC催化器，由于它有着很高的反应能力，因此可以在很低的浓度条件下使用。这样，与传统的聚酯生产工艺技术相比就可以节约催化剂的用量，减少到原来的1/200。现在，只需要很少几克就可以生产2.5?t聚酯。由于催化剂的用量减少到了很低的程度，因此也无需对聚酯进行后续处理。借助于连续性生产，可以实现把反应器加聚反应时连续产生时散发到环境大气中的热能回收起来加以利用。通过热电联产/回收利用，可以把化学反应产生的热能利用到化工生产过程中。采用新工艺的聚酯生产设备所消耗的能源比传统工艺技术设备低75%，同时还把聚酯生产的产能提高了5倍。

因此，Impact工艺技术是一种拥有10年历史的成熟技术，在节能趋势中是一种非常值得推广的技术。

“我们省略了很多生产步骤”

与其他基础原材料生产相比，聚酯生产拥有自己特殊的地位和重要性。因为负责设备生产制造的工程技术公司掌握了特殊的专业技术和经验。Uhde Inventa-Fischer公司总经理Stefan Bartz先生表示，有着很少几个生产工艺步骤的大型生产设备能够有效地降低生产成本。

PROCESS：Bartz先生，市场对PET产品的需求增长非常迅速，但PET产品生产厂商的成本压力也非常大。这对于流程设备制造企业来讲有什么影响吗？

Stefan Bartz：化学品生产企业降低生产成本的压力越来越大。作为流程设备制造者来讲，用户对工艺步骤较少且合理方案的需求也在明显增加，我们的压力也在增加。这里的合理不仅仅指的是降低投资费用，而且包括较低的生产运行成本。

PROCESS：生产设备中采用的技术有哪些作用？

Stefan Bartz：从1980年开始，Uhde Inventa-Fischer（伍德伊文达菲瑟）公司不仅逐步把生产的设备的反应器从5个减少到了2个，而且对设备使用的仪器仪表技术也进行了彻底的改进。在预缩聚阶段，传统的混合搅拌设备都配备了专用的降膜反应器，有着很大的相界面积。而我们的双反应器技术不仅减少了生产设备的占地面积，同时也明显地提高了反应效率和能源利用效率。使用无需混合搅拌的ESPREE反应器生产聚酯初级产品时有着很窄的停留时间范围，从而改善了产品质量。在我们的Melt-To工艺技术中，生产PET树酯颗粒的MTR技术，还有了进一步的发展。我们省略了整个固相沉积的工艺过程，这样可以低成本，同时生产出高粘度、低乙醛含量的PET颗粒。

PROCESS：在聚氨酯和聚丙烯生产中，生产设备越来越大型化。PET生产设备的发展趋势是什么？

Stefan Bartz：每年PET的需求量低于聚丙烯的需求量。但PET的需求量是不断增加的。1980年，我们生产制造的设备很少有单台设备年产1万t的，而现在我们生产制造的设备已经达到了年产25万t，并已经计划生产年产百万吨的设备了。