第一篇:導電塑料的國內外發展概況
導電塑料的國內外發展概況
導電性高分子材料一般分為結構型和復合型兩大類。結構型導電高分子聚合物是1977年才發現的,它是有機聚合摻雜后的聚乙炔,具有類似金屬的電導率。而純粹的結構型導電高分子聚合物至今只有聚氮化硫類,其它許多導電聚合物幾乎均需采用氧化還原、離子化或電化學等手段進行摻雜之后才能有較高的導電性。其代表性的產物有聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。還有一種叫作熱分解導電高分子,這是把聚酰亞胺、聚丙烯腈等在高溫下熱處理,使之生成與石墨結構相近的物質,從而獲得導電性。這些熱分解導電高分子的特征是無須摻雜處理,故具有優異的穩定性。結構型導電高分子材料的主要用途是導電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導體材料,其研究開發主要集中在以下幾方面:①具有與金屬相同的電導率;②在空氣中是穩定的;③具有高功能;④具有良好的加工成型性。
另一類被稱之為復合型導電高分子材料,它是由導電性物質與高分子材料復合而成。這是一類已被廣泛應用的功能性高分子材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料。
一、復合型導電高分子材料的分類及用途。復合型導電高分子材料的分類有很多種,根據電阻值的不同可分為:半導電體、除靜電體、導電體、高導電體;根據導電填料的不同可分為:抗靜電劑系、碳系(炭黑、石墨等)、金屬系(各種金屬粉末、纖維、片等);根據樹脂的形態不同可分為:導電塑料、導電橡膠、導電涂料、導電膠粘劑、導電薄膜等;還可根據其功能不同分為:防靜電材料、除靜電材料、電極材料、發熱體材料、電磁波屏蔽材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料中導電塑料的用途。(1)在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等。(2)防爆產品的外殼及結構件,如:煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件。(3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料。
(4)電訊、電腦,自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品EMI屏蔽外殼。
二、復合型導電塑料的國內外發展概況
1、抗靜電劑填充型 抗靜電劑填充型產品的優點是制品著色不受限制,其中低分子型抗靜電劑對產品性能影響不大。但低分子抗靜電劑填充型產品的電性能會隨著時間的推移而逐漸喪失。國外目前的主要開發動向是研制生產高分子型抗靜電劑,高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑,它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失其導電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有:聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。
主要生產廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學工業、第一工業制藥,瑞士的汽巴精化、科萊恩,美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍,同時還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑,因受到成本的制約使其應用受到一定限制。國內目前主要是低分子型抗靜電劑,代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。
2、碳系填充型 這一系列的填充物主要是導電炭黑、石墨和碳纖維。其中炭黑填充是主流,炭黑填充型導電聚合物之所以被廣泛采用,其一是因為導電炭黑價格較為低廉;其二是因為炭黑能根據不同的導電性需求有較大的選擇余地;三是導電性持久、穩定;因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色,并對材料性能影響較大,需要配套改性技術。炭黑填充型導電塑料的主要用途是:(1)與集成電路相關的領域 集成電路塊、場效應管、晶體管等電子元器件在加工、裝配、包裝、運輸等生產過程中,常常會因震動、摩擦產生的靜電而損壞,甚至造成整臺機器的報廢。這些電子元器件對靜電的敏感程度小至100伏,大至上萬伏不等。幾百伏以至上千伏的靜電是非常容易產生的,有實驗表明:人在低溫度環境中的干燥地毯上行走時,可產生5000伏的靜電,戴著橡膠手套與塑料容器接觸時,可產生6000伏的靜電,即使是不戴手套用手直接與塑料容器接觸,也會產生200伏的靜電。由此可見,在這一領域中防靜電、除靜電措施的重要。炭黑填充型導電塑料完全可以滿足這類材料的防靜電、除靜電需求。其主要產品有:電子元器件在周轉、保管、搬運過程中使用的周轉箱、托盤、支架、封裝等。(2)醫療、煤礦、紡織等潔凈、易爆環境。導電塑料在這些場合用作電器設備的外殼或結構件。(3)高壓電纜、通訊電纜領域。近年來,隨著用電量的增加,使電纜朝著高壓化的方向發展。為使制造工程簡化,需要新的被覆構造,即用導電塑料作半導電層。這是為了緩和導體表面電位梯度,防止導體與半導體問的部分放電。這類材料的體積電阻為100-104Ω?cm。(4)面狀發熱體。導電塑料還可以作為熱源被利用。這是利用在導電塑料上施加電壓,電流通過后電阻產生焦爾熱量的原理,這類材料的體積電阻為100-104 Ω/cm。在國外,碳系填充型導電塑料已經形成為一個十分成熟的市場,較大的生產廠商有美國的卡伯特公司、原聯碳公司、GE公司、3M公司等,日本的東芝化學、住友酚醛塑料是主要廠商,還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等,芬蘭的PREMIX,韓國的LG公司。與工程塑料相比,導電塑料是一個很小的品種。關于電子設備用導電塑料的市場用量,據一份日文資料顯示,日本1996年用于便攜電子機器(筆記本電腦、手機等)的工程塑料為3500t,約為20億日元。目前對于上述產品的EMI屏蔽對策一般是采用無電解鍍、高頻離子電鍍、導電涂料、導電塑料,其表面加工費用的水平分別為:40億日元、26億日元、3億日元、2億日元。芬蘭的PREMIX公司導電塑料生產量約為200t/a,據稱在歐洲占有很
大的市場份額。在碳系填充的品種中用量較大的是用于中、高壓電纜的半導電層屏蔽料,國內的市場需求約為數千噸,其中高壓電纜料基本依靠進口。國內碳系填充導電塑料業已形成工業化生產,但在品種、質量穩定性等方面與國外有較大差距。特別是與集成電路相關的導電塑料的工業化生產基本空白。目前使用的材料大部分為進口。
3、金屬填充型 這類導電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規模集成電路技術的發展,數字化電子機器已從工業用向民用品發展。為了提高處理能力,使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化,其信號水平減小,這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外,電子設備也向外放射電磁波,因此很容易造成電子機器的誤動作、圖象和聲音干擾。進入80年代,電子機器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質輕且強度高、耐腐蝕、易加工、生產效率高、總成本低等優點。但是,塑料是絕緣體,對于電磁波來說,完全可以透過。因此,賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個有待研究的十分迫切的課題。目前,具體實施的屏蔽方法很多,大致分為在塑料表面形成導電層的方法和將導電性填料混入到塑料中制成導電塑料的方法兩種。不同的屏蔽方法各有其優缺點和適用范圍,以往應用較多的是鋅噴鍍和導電涂料法。近年來,導電塑料法引起了人們的興趣,這方面的研究報道很多,這是由于導電塑料法具有3個顯著的優點:①無需二次加工;②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經濟);③在長期使用過程中(如震動、濕熱環境因素下)安全、可靠,不會像表面法那樣產生剝離和脫落現象。EMI屏蔽塑料多以各種工程塑料為基材,使用的金屬填料主要是不銹鋼纖維,也有的使用黃銅短纖維、鋁片、鎳纖維等。制成品的體積電阻為10-1-10-3Ω?cm,電磁波屏蔽效果為30-60分貝。碳纖維、特種導電炭黑雖然不是金屬填料,但其制成品也可在電磁波屏蔽場合應用。當一些制品在比較苛刻的使用環境中要求具有強度高、體積輕、壁薄、注射成型易流動等特點時,就要采用碳纖維填充的材料,目前市售的高檔筆記本電腦、手機殼體材料即是采用碳纖維填充的PC/ABS合金。黃銅短纖維填充的復合體系具有優異的電磁波屏蔽效果,卻難以滿足實用化提出的阻燃、低比重、良好的制品外觀等要求;鎳及鍍鎳石墨纖維雖也具有優異的電性能,但由于價格昂貴而限制了其使用性;碳纖維、特種導電炭黑填充的復合體系屏蔽效果較差,適用性受到限制;不銹鋼纖維的直徑一般為6―10μm,填加10%左右即可滿足實際應用中要求的電性能,由于填加量少,因此對復合體系的物理機械性能影響較小,是理想的EMI屏蔽塑料填充材料。國外金屬填充型導電塑料已形成工業化生產規模,這類材料的價格較為昂貴。國內只有北京市化工研究院、中山大學、中科院、成都科技大等少數幾個單位對此開展了研究,但均沒有工業化生產。
第二篇:導電塑料的國內外發展概況
導電塑料的國內外發展概況
相關專題: 導電塑料
時間:2006-04-07 14:26
導電性高
結構型導電高分子聚合物是1977年才發現的,它是有機聚合摻雜后的聚乙炔,具有類似金屬的電導率。而純粹的結構型導電高分子聚合物至今只有聚氮化硫類,其它許多導電聚合物幾平均需采用氧化還原、離子化或電化學等手段進行摻雜之后才能有較高的導電性。其代表性的產物有聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。還有一種叫作熱分解導電高分子,這是把聚酰亞胺、聚丙烯腈等在高溫下熱處理,使之生成與石墨結構相近的物質,從而獲得導電性。這些熱分解導電高分子的特征是無須摻雜處理,故具有優異的穩定性。結構型導電高分子材料的主要用途是導電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導體材料,其研究開發主要集中在以T4個方面:①具有與金屬相同的電導率;②在空氣中是穩定的;③具有高功能;④具有良好的加工成型性。
另一類被稱之為復合型導電高分子材料,它是由導電性物質與高分子材料復合而成。這是一類已被廣泛應用的功能性高分子材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料。
一、復合型導電高分子材料的分類及用途
復合型導電高分子材料的分類有很多種,根據電阻值的不同可分為:半導電體、除靜電體、導電體、高導電體;根據導電填料的不同可分為:抗靜電劑系、碳系(炭黑、石墨等)、金屬系(各種金屬粉末、纖維、片等);根據樹脂的形態不同可分為:導電塑料、導電橡膠、導電涂料、導電膠粘劑、導電薄膜等;還可根據其功料、電極材料、發熱體材料、電磁波屏蔽材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料中導電塑料的用途。
(1)在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等。
(2)防爆產品的外殼及結構件,如:煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件。
(3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料。
(4)電訊、電腦,自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品EMI屏蔽外殼。
二、復合型導電塑料的國內外發展概況
1、抗靜電劑填充型
抗靜電劑填充型產品的優點是制品著色不受限制,其中低分子型抗靜電劑對產品性能影響不大,其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產品的電性能會隨著時間的推移而逐漸喪失。
國外目前的主要開發動向是研制生產高分子型抗靜電劑,高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑,它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失其導電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有:聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學工業、第一工業制藥,瑞士的汽巴精化、科萊恩,美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍,一定限制。國內目前主要是低分子型抗靜電劑,代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。
2、碳系填充型
這一系列的填充物主要是導電炭黑、石墨和碳纖維,制成品的體積電阻率為102-109Ω?cm。其中炭黑填充是主流,炭黑填充型導電聚合物之所以被廣泛采用,其一是因為導電炭黑價格較為低廉;其二是因為炭黑能根據不同的導電性需求有較大的選擇余地,它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內變化;其三是導電性持久、穩定;因此是理想的抗靜電材料。但是它性技術。炭黑填充型導電塑料的主要用途是:
(1)集成電路塊、場效應管、晶體管等電子元器件在加工、裝配、包裝、運輸等生產過程報廢。這些電子元器件對靜電的敏感程度小至100伏,大至上萬伏不等。幾百伏以至上千伏的靜電是非常容易產生的,有實驗表明:人在低溫度環境中的干燥地毯上行走時,可產生5000伏的靜電,戴著橡膠手套與塑料容器接觸時,可產生6000伏的靜電,即使是不戴手套用手直接與塑料容器接觸,也會產生200伏的靜電。由此可見,在這一領域中防靜電、除靜電措施的重要。炭黑填充型導電塑料的電阻值可在102-109Ω間調節,完全可以滿足這類材料的防靜電、除靜電需求。其主要產品有:電子元器件在周轉、保管、搬運過程中使用的周轉箱、托盤、支架、封裝等。
(2)醫療、煤礦、紡織等潔凈、易爆環境 導電塑料在這些場合用作電器設備的外殼或結構件。
(3)高壓電纜、通訊電纜領域近年來,隨著用電量的增加,使電纜朝著高壓化的方向發展。為使制造工程簡化,需要新的被覆構造,即用導電塑料作半導電層。這是為了緩和導體表面電位梯度,防止導體與半導體問的部分放電。這類材料的體積電阻為100-104Ω?cm。
(4)面狀發熱體 流通過后電阻產生焦爾熱量的原理,這類材料的體積電阻為100-104Ω?cm。
在國外,較大的生產廠商有美國的卡伯特公司、原聯碳公司、GE公司、3M公司等,日本的東芝化學、住友酚醛塑料要廠商,還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等,芬蘭的PREMIX,韓國的LG公司。
據一份日文資料顯示,日本1996年用于便攜電子機器(筆記本電腦、手機等)的工程塑料為3500t,約為20億日元。目前對于上述產品的EMI屏蔽對策一般是采用無電解鍍、高頻離子電鍍、導電涂料、導電塑料,其表面加工費用的水平分別為:40億日元、26億日元、3億日元、2億日元。芬蘭的PREMIX公司導電塑料生產量約為200t/a,據稱在歐洲占有很大的市場份額。在碳系填充的品種中用量較大的是用于中、高壓電纜的半導電層屏蔽料,國內的市場需求約為數千噸,其中高壓電纜料基本依靠進口。國內碳系填充導電塑料業已形成工業化生產,但在品種、質量穩定性等方面與國外有較大差距。特別是與集成電路相關的導電塑料的工業化生產基本空白。目前使用的材料大部分為進口。
3、金屬填充型
這類導電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規模集的發展,數字化電子機器已從工業用向民用品發展。為了提高處理能力,使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化,其信號水平減小,這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外,電子設備也向外放射電磁波,因此很容易造成電子機器的誤動作、圖象和聲音干擾。進入80年代,電子機器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質輕且強度高、耐腐蝕、易加工、生產效率高、總成本低等優點。但是,塑料是絕緣體,對于電磁波來說,完全可以透過。因此,賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個有待研究的十分迫切的課題。目前,具體實施的屏蔽方法很多,大致分為在塑料表面形成導電層的方法和將導電性填料混入到塑料中制成導電塑料的方法兩種。不同的屏蔽方法各有其優缺點和適用范圍,以往應用較多的是鋅噴鍍和導電涂料法。近年來,導電塑料法引起了人們的興趣,這方面的研究報道很多,這是由于導電塑料法具有3個顯著的優點:①無需二次加工;②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經濟);③在長期使用過程中(如震動、濕熱環境因素下)安全、可靠,不會像表面法那樣產生剝離和脫落現象。
EMI屏蔽塑料多以各種工程塑料為基材,使用的金屬填料主要是不銹鋼纖維,也有的使用黃銅短纖維、鋁片、鎳纖維等。制成品的體積電阻為10-1-10-3Ω?cm,電磁波屏蔽效果為30-60分貝。碳纖維、特種導電炭黑雖然不是金屬填料,但其制成品也可在電磁波屏蔽場合應用。當一些制品在比較苛刻的使用環境中要求具有強度高、體積輕、壁薄、注射成型易流動等特點時,就要采用碳纖維填充的材料,目前市售的高檔筆記本電腦、手機殼體材料即是PC/ABS合金。
黃銅短纖維填充的復合體系具有優異的電磁波屏蔽效果,卻難以滿足實用化提出的阻燃、低比重、良好的制品外觀等要求;鎳及鍍鎳石墨纖維雖也具有優異的電性能,但由于價格昂貴而限制了其使用性;碳纖維、特種導電炭黑填充的復合體系屏蔽效果較差,適用性受到限制;不銹鋼纖維的直徑一般為6―10μm,填加10%左右即可滿足實際應用中要求的電性能,由于填加量少,因此對復合體系的物理機械性能影響較小,是理想的EMI屏蔽塑料填充材料。
國外金屬填充型導電塑料已形成工業化生產規模,這類材料的價格較為昂貴。國內只有北京市化工研究院、中山大學、中科院、成都科技大等少數幾個單位對此開展了研究,但均沒有工業化生產。
三、發展展望
高分子材料代替金屬材料是今后材料學科領域的發展趨勢。由此帶來導電性聚合物的市場需求日益增長,其應用領域逐步擴大,這就必然對導電性聚合物提出更高的要求。對于結構型導電性聚合物來說,要想進一步實用化,必須解決目前存在的下述主要問題:
(1)穩定性欠缺
導電性高分子中的氧原子對水是極不穩定的,這是防礙其實用化的最大問題。
(2)摻雜劑多是有毒的如AsF5、I2、Br2等。
(3)成型困難
導電聚合物主鏈中的共軛結構使分子鏈僵硬,不溶不融,從而給自由地成形加工帶來困難。
(4)經濟性差
其價格比金屬及普通塑料高,難以實用化。
對于復合型導電塑料來說,當前需要著重研究的是金屬纖維填充的電磁波屏蔽材料,需
對于導電性聚合物的未來展望,最主要的是開發以下三種材料:①高導電性高分子;②有機太陽能電池;③有機超電導材料。
更為長遠的課題是分子性薄膜和分子電子裝置。
第三篇:導電塑料的國內外發展概況
導電塑料的國內外發展概況
導電性高分子材料一般分為結構型和復合型兩大類。結構型導電高分子聚合物是1977年才發現的,它是有機聚合摻雜后的聚乙炔,具有類似金屬的電導率。而純粹的結構型導電高分子聚合物至今只有聚氮化硫類,其它許多導電聚合物幾平均需采用氧化還原、離子化或電化學等手段進行摻雜之后才能有較高的導電性。其代表性的產物有聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。還有一種叫作熱分解導電高分子,這是把聚酰亞胺、聚丙烯腈等在高溫下熱處理,使之生成與石墨結構相近的物質,從而獲得導電性。這些熱分解導電高分子的特征是無須摻雜處理,故具有優異的穩定性。結構型導電高分子材料的主要用途是導電材料、蓄電池電極材料、光功能元件、半導體材料,其研究開發主要集中在以T4個方面:①具有與金屬相同的電導率;②在空氣中是穩定的;③具有高功能;④具有良好的加工成型性。
另一類被稱之為復合型導電高分子材料,它是由導電性物質與高分子材料復合而成。這是一類已被廣泛應用的功能性高分子材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料。
一、復合型導電高分子材料的分類及用途
復合型導電高分子材料的分類有很多種,根據電阻值的不同可分為:半導電體、除靜電體、導電體、高導電體;根據導電填料的不同可分為:抗靜電劑系、碳系(炭黑、石墨等)、金屬系(各種金屬粉末、纖維、片等);根據樹脂的形態不同可分為:導電塑料、導電橡膠、導電涂料、導電膠粘劑、導電薄膜等;還可根據其功能不同分為:防靜電材料、除靜電材料、電極材料、發熱體材料、電磁波屏蔽材料。本文主要介紹復合型導電高分子材料中導電塑料的用途。
(1)在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等。
(2)防爆產品的外殼及結構件,如:煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件。
(3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料。
(4)電訊、電腦,自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品EMI屏蔽外殼。
二、復合型導電塑料的國內外發展概況
1、抗靜電劑填充型
抗靜電劑填充型產品的優點是制品著色不受限制,其中低分子型抗靜電劑對產品性能影響不大,其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產品的電性能會隨著時間的推移而逐漸喪失。
國外目前的主要開發動向是研制生產高分子型抗靜電劑,高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑,它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失其導電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有:聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學工業、第一工業制藥,瑞士的汽巴精化、科萊恩,美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍,同時還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑,因受到成本的制約使其應用受到一定限制。國內目前主要是低分子型抗靜電劑,代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。
2、碳系填充型
這一系列的填充物主要是導電炭黑、石墨和碳纖維,制成品的體積電阻率為102-109Ω?cm。其中炭黑填充是主流,炭黑填充型導電聚合物之所以被廣泛采用,其一是因為導電炭黑價格較為低廉;其二是因為炭黑能根據不同的導電性需求有較大的選擇余地,它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內變化;其三是導電性持久、穩定;因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色,并對材料性能影響較大,需要配套改性技術。炭黑填充型導電塑料的主要用途是:
(1)與集成電路相關的領域 集成電路塊、場效應管、晶體管等電子元器件在加工、裝配、包裝、運輸等生產過程中,常常會因震動、摩擦產生的靜電而損壞,甚至造成整臺機器的報廢。這些電子元器件對靜電的敏感程度小至100伏,大至上萬伏不等。幾百伏以至上千伏的靜電是非常容易產生的,有實驗表明:人在低溫度環境中的干燥地毯上行走時,可產生5000伏的靜電,戴著橡膠手套與塑料容器接觸時,可產生6000伏的靜電,即使是不戴手套用手直接與塑料容器接觸,也會產生200伏的靜電。由此可見,在這一領域中防靜電、除靜電措施的重要。炭黑填充型導電塑料的電阻值可在102-109Ω間調節,完全可以滿足這類材料的防靜電、除靜電需求。其主要產品有:電子元器件在周轉、保管、搬運過程中使用的周轉箱、托盤、支架、封裝等。
(2)醫療、煤礦、紡織等潔凈、易爆環境導電塑料在這些場合用作電器設備的外殼或結構件。
(3)高壓電纜、通訊電纜領域近年來,隨著用電量的增加,使電纜朝著高壓化的方向發展。為使制造工程簡化,需要新的被覆構造,即用導電塑料作半導電層。這是為了緩和導體表面電位梯度,防止導體與半導體問的部分放電。這類材料的體積電阻為100-104Ω?cm。
(4)面狀發熱體導電塑料還可以作為熱源被利用。這是利用在導電塑料上施加電壓,電流通過后電阻產生焦爾熱量的原理,這類材料的體積電阻為100-104Ω?cm。
在國外,碳系填充型導電塑料已經形成為一個十分成熟的市場,較大的生產廠商有美國的卡伯特公司、原聯碳公司、GE公司、3M公司等,日本的東芝化學、住友酚醛塑料是主要廠商,還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等,芬蘭的PREMIX,韓國的LG公司。
與工程塑料相比,導電塑料是一個很小的品種。關于電子設備用導電塑料的市場用量,據一份日文資料顯示,日本1996年用于便攜電子機器(筆記本電腦、手機等)的工程塑料為3500t,約為20億日元。目前對于上述產品的EMI屏蔽對策一般是采用無電解鍍、高頻離子電鍍、導電涂料、導電塑料,其表面加工費用的水平分別為:40億日元、26億日元、3億日元、2億日元。芬蘭的PREMIX公司導電塑料生產量約為200t/a,據稱在歐洲占有很大的市場份額。在碳系填充的品種中用量較大的是用于中、高壓電纜的半導電層屏蔽料,國內的市場需求約為數千噸,其中高壓電纜料基本依靠進口。國內碳系填充導電塑料業已形成工業化生產,但在品種、質量穩定性等方面與國外有較大差距。特別是與集成電路相關的導電塑料的工業化生產基本空白。目前使用的材料大部分為進口。
3、金屬填充型
這類導電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規模集成電路技術的發展,數字化電子機器已從工業用向民用品發展。為了提高處理能力,使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化,其信號水平減小,這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外,電子設備也向外放射電磁波,因此很容易造成電子機器的誤動作、圖象和聲音干擾。進入80年代,電子機器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質輕且強度高、耐腐蝕、易加工、生產效率高、總成本低等優點。但是,塑料是絕緣體,對于電磁波來說,完全可以透過。因此,賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個有待研究的十分迫切的課題。目前,具體實施的屏蔽方法很多,大致分為在塑料表面形成導電層的方法和將導電性填料混入到塑料中制成導電塑料的方法兩種。不同的屏蔽方法各有其優缺點和適用范圍,以往應用較多的是鋅噴鍍和導電涂料法。近年來,導電塑料法引起了人們的興趣,這方面的研究報道很多,這是由于導電塑料法具有3個顯著的優點:①無需二次加工;②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經濟);③在長期使用過程中(如震動、濕熱環境因素下)安全、可靠,不會像表面法那樣產生剝離和脫落現象。
EMI屏蔽塑料多以各種工程塑料為基材,使用的金屬填料主要是不銹鋼纖維,也有的使用黃銅短纖維、鋁片、鎳纖維等。制成品的體積電阻為10-1-10-3Ω?cm,電磁波屏蔽效果為30-60分貝。碳纖維、特種導電炭黑雖然不是金屬填料,但其制成品也可在電磁波屏蔽場合應用。當一些制品在比較苛刻的使用環境中要求具有強度高、體積輕、壁薄、注射成型易流動等特點時,就要采用碳纖維填充的材料,目前市售的高檔筆記本電腦、手機殼體材料即是采用碳纖維填充的PC/ABS合金。
黃銅短纖維填充的復合體系具有優異的電磁波屏蔽效果,卻難以滿足實用化提出的阻燃、低比重、良好的制品外觀等要求;鎳及鍍鎳石墨纖維雖也具有優異的電性能,但由于價格昂貴而限制了其使用性;碳纖維、特種導電炭黑填充的復合體系屏蔽效果較差,適用性受到限制;不銹鋼纖維的直徑一般為6―10μm,填加10%左右即可滿足實際應用中要求的電性能,由于填加量少,因此對復合體系的物理機械性能影響較小,是理想的EMI屏蔽塑料填充材料。
國外金屬填充型導電塑料已形成工業化生產規模,這類材料的價格較為昂貴。國內只有北京市化工研究院、中山大學、中科院、成都科技大等少數幾個單位對此開展了研究,但均沒有工業化生產。
三、發展展望
高分子材料代替金屬材料是今后材料學科領域的發展趨勢。由此帶來導電性聚合物的市場需求日益增長,其應用領域逐步擴大,這就必然對導電性聚合物提出更高的要求。對于結構型導電性聚合物來說,要想進一步實用化,必須解決目前存在的下述主要問題:
(1)穩定性欠缺
導電性高分子中的氧原子對水是極不穩定的,這是防礙其實用化的最大問題。
(2)摻雜劑多是有毒的如AsF5、I2、Br2等。
(3)成型困難
導電聚合物主鏈中的共軛結構使分子鏈僵硬,不溶不融,從而給自由地成形加工帶來困難。
(4)經濟性差
其價格比金屬及普通塑料高,難以實用化。
對于復合型導電塑料來說,當前需要著重研究的是金屬纖維填充的電磁波屏蔽材料,需要解決的主要課題是:①減小比重;②使導電性均一;③降低成本;④改善外觀。
對于導電性聚合物的未來展望,最主要的是開發以下三種材料:①高導電性高分子;②有機太陽能電池;③有機超電導材料。
更為長遠的課題是分子性薄膜和分子電子裝置。
第四篇:國內外起重機發展概況
國內外起重機發展概況 國際市場
國際起重機制造業已有幾百年的發展歷史,主要生產國為德國、美國、日本、法國、意大利等,世界頂級公司有10多家,世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。
歐洲作為起重機的發源地,輪式起重機生產技術水平最高。最負盛名的生產企業有利勃海爾、德馬克、森內博根、德國格魯夫、波坦等;
美國既是生產起重機的主要國家,又是最大的世界市場之一,年市場需求量達600億美元,主要生產企業為馬尼托瓦克公司,其特點是技術較先進、性能較好、可靠性較高,產品主要銷往美洲地區和亞太地區;馬尼托瓦克絎架臂履帶吊,波坦塔吊和格魯夫液壓移動吊以及萬國隨車吊在世界五大洲的多個地方制造,銷售并提供服務。
日本從20世紀70年代起成為工程起重機生產大國,其產品特點是技術水平、性能、可靠性僅次于歐美,40%的產品用于出口至歐美市場,已成為國際上制造起重機的主要國家之一,代表企業為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。
20世紀80年代以來,我國在充分吸收國外先進起重機械制造技術的基礎上,開始消化國外技術,實現起重機械產品及關鍵零部件的國產化成為當時的技術發展主流。
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國內情況
經過多年發展,中國起重機械企業已經有能力對現有技術進行自主創新,研發出符合國內外市場需求的個性化產品。到目前,我國起重機械行業的產品種類已超過1000個,并不斷有新的起重機械設備問世。國家統計局的數據顯示:
2011年,中國起重機制造行業規模以上企業有758家;全年實現銷售額1894.11億元,實現利潤總額136.94億元,資產規模為1554.80億元,產品銷售利潤為231.09億元。其中,產品銷售利潤和利潤總額的增速均超過30%,行業經營狀況較好。1 利勃海爾家族企業由漢斯利勃海爾在1949年建立。公司的第一臺移動式、易裝配、價格適中的塔式起重機獲得巨大的成功,成為公司蓬勃發展的基礎。今天,利勃海爾不僅是世界建筑機械的領先制造商之一,它還是其他許多領域的技術創新用戶導向產品與服務的客戶認可供應商。同時也是一家歐洲知名的冰箱制造商,中國著名的家電品牌青島海爾最早就是選擇引進利勃海爾先進的技術和琴島-利勃海爾的品牌,逐步發展起來的。格魯夫公司成立于1947年,在德國威廉港和美國賓夕法尼亞設有生產工廠,是移動式液壓起重機的世界領導者。半個世紀以來,富于傳統風格的格魯夫一直是起重機大家庭中受歡迎的一員。格魯夫公司提供從14噸(15短噸至499噸(500短噸)全系列的移動式液壓起重機,包括全路面起重機、越野路面起重機、車載起重機及工業起重機。格魯夫也是全球軍用特種起重機的首要供應商。全球已銷售超過55000臺格魯夫起重機,有些大的公司手中的格魯夫吊車隊伍達到幾百臺。現已并入馬尼托瓦克起重機公司。自從1928年在法國拉克萊特創立以來,波坦公司一直在塔式起重機方面處于領先位置。迄今為止已在全球銷售并豎立超過100000臺塔機。目前,該公司在法國、德國、意大利、葡萄牙和中國的工廠生產60余種型號塔機。波坦的塔機分為三大系列:最小的塔機是自升式塔機,起重量從1.0噸(1.1 短噸)t到 7.98 噸(8.8 短噸);更高、更大的塔機是上回轉塔機,起重量從7.98噸(8.8 短噸)到64 噸(70.5 短噸);當然還有根據客戶需求而設計的特殊應用塔機,其最大起重量可達160 噸(176短噸)。波坦公司不斷創新,如:太空艙駕駛室、對話控制系統和LCC起升機構等。隨著撥坦塔機不僅在傳統意義上的建筑工地使用,而且還在眾多的大壩、電場、船廠和橋梁等新興項目中使用證明了波坦公司的聲譽日益上升。與2001年并入馬尼托瓦克起重機公司。馬尼托瓦克起重機公司1925年成立于美國Wisconsin州,并于同年制造出第一臺作為自用的工廠設備使用的桁架式履帶起重機。從那時起,馬尼托瓦克成為履帶式起重機的標志。目前公司提供11個型號產品,起重量從45 噸(50 短噸)到907噸(1000 短噸)。為了與公司“為不同的市場設計不同的吊車”這一宗旨吻合,除了美國Wisconsin州馬尼托瓦克工廠外,公司位于德國的Wilhelmshaven工廠也生產履帶吊。為響應客戶的需求,馬尼托瓦克不僅生產起吊起重機,還為工業及船舶生產循環作業起重機以及輪式起重機。
我國作為世界重要的起重機制造產地,每年還向外出口大量的起重機設備。據中國海關的數據顯示,2011年,我國起重機制造行業進出口總額為23.80億美元,同比增長23.99%;其中,出口額為17.69億美元,同比增長24.65%;實現貿易順差11.59億美元,較2010年增長26.01%。
近年來,在國內基礎工業和建設大發展的拉動下,能源、房地產、石化工業、倉儲物流、造船工業、冶金行業、機械加工、航空工業和集裝箱等行業發展迅速,帶動我國起重機制造業快速發展,涌現出三
一、中聯、徐工、振華重工、大連重工、太原重工等一批優秀的起重機制造企業。
分析數據顯示,2011年,我國起重機制造企業年產值超過100億元的有7家,分別為三一重工、中聯重科、徐工、上海振華重工、大連重工、太原重工和沈陽三洋建筑機械有限公司,這7家企業工業總產值高達1865.71億元。
世界起重機市場正進一步趨向一體化,且歐美一些發達國家的起重機市場已經趨于飽和,外資巨頭不斷進入中國,以其在技術方面的優勢搶占中國市場,中國也成為眾多國外工程機械企業的必爭之地。與此同時,中國本土的起重機械企業依然表現搶眼,三一重工、徐工集團和中聯重科已基本形成“三足鼎立”的競爭格局。
國產起重機:正視差距 力促新發展
隨著近年來我國大型基礎設施建設、能源、房地產、石化工業和造船工業等行業的快速發展,極大地帶動了我國起重機械制造業的發展,以徐工、三一重工、中聯重科為代表的優秀工程機械制造企業的崛起,使我國起重機行業正日益躋身世界起重機制造強國之列。但在這一可喜形勢下,如何保持我國起重機行業的核心競爭力,揚長避短,也成為行業關注的一個問題。
借鑒國外經驗 中國制造崛起
國際起重機制造業已有幾百年的發展歷史,主要生產國為德國、美國、日本、法國、意大利等,世界頂級公司有10多家,世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。
歐洲作為起重機的發源地,輪式起重機生產技術水平最高。最負盛名的生產企業有利勃海爾、德馬克、森內博根、德國格魯夫等;美國既是生產起重機的主要國家,又是最大的世界市場之一,年市場需求量達600億美元,主要生產企業為馬尼托瓦克公司,其特點是技術較先進、性能較好、可靠性較高,產品主要銷往美洲地區和亞太地區;日本從20世紀70年代起成為工程起重機生產大國,其產品特點是技術水平、性能、可靠性僅次于歐美,40%的產品用于出口至歐美市場,已成為國際上制造起重機的主要國家之一,代表企業為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。
20世紀80年代以來,我國在充分吸收國外先進起重機械制造技術的基礎上,開始消化國外技術,實現起重機械產品及關鍵零部件的國產化成為當時的技術發展主流。
經過多年發展,中國起重機械企業已經有能力對現有技術進行自主創新,研發出符合國內外市場需求的個性化產品。到目前,我國起重機械行業的產品種類已超過1000個,并不斷有新的起重機械設備問世。國家統計局的數據顯示:2011年,中國起重機制造行業規模以上企業有758家;全年實現銷售額1894.11億元,實現利潤總額136.94億元,資產規模為1554.80億元,產品銷售利潤為231.09億元。其中,產品銷售利潤和利潤總額的增速均超過30%,行業經營狀況較好。
我國作為世界重要的起重機制造產地,每年還向外出口大量的起重機設備。據中國海關的數據顯示,2011年,我國起重機制造行業進出口總額為23.80億美元,同比增長23.99%;其中,出口額為17.69億美元,同比增長24.65%;實現貿易順差11.59億美元,較2010年增長26.01%。
近年來,在國內基礎工業和建設大發展的拉動下,能源、房地產、石化工業、倉儲物流、造船工業、冶金行業、機械加工、航空工業和集裝箱等行業發展迅速,帶動我國起重機制造業快速發展,涌現出三
一、中聯、徐工、振華重工、大連重工、太原重工等一批優秀的起重機制造企業。
分析數據顯示,2011年,我國起重機制造企業年產值超過100億元的有7家,分別為三一重工、中聯
重科、徐工、上海振華重工、大連重工、太原重工和沈陽三洋建筑機械有限公司,這7家企業工業總產值高達1865.71億元。
世界起重機市場正進一步趨向一體化,且歐美一些發達國家的起重機市場已經趨于飽和,外資巨頭不斷進入中國,以其在技術方面的優勢搶占中國市場,中國也成為眾多國外工程機械企業的必爭之地。與此同時,中國本土的起重機械企業依然表現搶眼,三一重工、徐工集團和中聯重科已基本形成“三足鼎立”的競爭格局。
工程機械行業研究員章誦蘭指出,隨著我國加大對裝備制造業的扶持力度,我國起重機制造行業有望保持較快發展,預計2012年我國起重機制造行業的銷售收入、利潤總額仍將繼續增長,但增速會有所放緩。章誦蘭同時認為,隨著我國設備租賃行業逐漸成熟和發展,融資租賃也將成為起重機行業未來增長的強勁驅動力。
正視差距 力促行業新發展
我國起重機制造業是從無到有、逐步發展起來的,“十一五”期間國產起重機制造業取得了長足進步,部分大、中型骨干企業的部分產品已達到國際先進甚至領先水平,但總體上與國外先進水平仍存在一定差距。
與國際先進水平比較,國內企業在大型設備的產品開發和系統集成能力、通用設備的品種規格和性能、產品的零部件、元器件和整機的可靠性、產品的外觀造型與涂裝、人機關系與環保要素等方面還存在著一定的差距。
目前,我國起重機產品與國外先進水平的差距主要體現在產業規模、核心技術、管理、人才儲備等方面。
在產業規模方面,與國外大企業相比,國內起重機企業規模普遍偏小,這對國際化背景下的企業技術創新和營銷、服務網絡建設等方面產生了制約。不過,近幾年中國起重機行業實現了“井噴式”發展,起重機行業規模和企業規模,越來越接近國際化經營的要求。
在核心技術方面,我國起重機技術水平相對落后,設備性能不能滿足加工要求,控制手段不全,質保體系功能不能有效發揮,突出表現在零件的平面度、粗糙度及軸線的垂直度達不到設計要求,國產配套件質量不過硬。以液壓產品為例,我國液壓工業雖取得了很大的進步,但與世界先進水平相比,還存在較大差距,主要反映在產品品種、性能和可靠性等方面。液壓產品品種只有國外的1/3,壽命為國外的1/2。為了滿足重點主機、進口主機以及重大技術裝備的需要,每年都有大量的液壓產品進口。
在管理尤其是國際化管理方面經驗的不足,也已成為我國起重機企業國際化進程中較難突破的一個方面。從企業的管理理念到企業文化,從基本的管理制度到思維能力等,每一項變革都非一朝一夕能實現的。
重型機械制造業作為科技含量較高的行業,人才競爭是我國起重機行業走向國際化的重要支撐,而目前人才儲備不足也已經成了我國起重機行業更好地參與國際市場競爭的重要障礙。因此,相關企業應加強培養和引進了解國際市場背景和需求的人才,打造出一支優秀的、具有國際化運作能力的人才隊伍,為企業的國際化發展奠定良好基礎。
相關業內人士指出,未來全球起重機行業將向重點產品大型化、高速化、耐久化和專用化方向,系列產品模塊化、組合化、標準化和實用化方向,及通用產品小型化、輕型化、簡易化和多樣化方向發展。為此,我國起重機企業應加大研發投入,注重人才的培養和引進,切實增強行業的核心競爭力,積極參與國際市場競爭,以此來促成行業的進一步發展。
第五篇:2011年國內外煤化工發展概況
2011年國內外煤化工發展概況
1、國內煤化工發展概況
2011年,我國繼續加大對煤化工產業項目的投資發展,就目前煤化工發展情況來看,在2011年中,主要有以下幾個方面的特點與問題:
(1)煤制油
目前國內直接液化、間接液化煤制油示范裝置已進入長周期穩定運行,在此基礎之上,神華、伊泰、潞安等分別規劃建設商業規模煤制油項目。
神華鄂爾多斯直接液化煤制油項目已實現連續穩定運行;伊泰集團16萬噸/年間接液化煤制油項目累計運行13316小時(554天),生產各類油品17.8萬噸;潞安年產21萬噸煤基合成油示范項目全系統處于連續穩定運行狀態。高硫煤清潔利用年產540萬噸合成油品及化學品的多聯產項目可研報告已上報國家能源局,申請項目立項。
此外,神華寧煤400萬噸煤制油項目已通過評估,將采用自主知識產權的煤炭間接液化技術;廣匯新疆360萬噸/年的煤制油項目可研報告已完成編制和評估工作,并已完成項目投資登記備案工作;兗礦與延長石油成立陜西未來能源化工有限公司,推動煤制油項目和配套金雞灘煤礦的籌備開發工作。
未來發展煤制油的關鍵在于項目的審批和水資源問題。2011年4月,國家發改委發文進一步規范煤化工產業有序發展,禁止建設年產100萬噸及以下煤制油項目,100萬噸以上需報經國家發展改革委核準;煤炭資源主要蘊藏在水資源短缺地區,而煤制油屬于高耗水項目,例如一噸間接液化煤制油耗水量在7-10噸,如何進一步提高水資源使用效率,將成為面臨的重要問題。
(2)煤(甲醇)制烯烴
2011年,國內三大煤制烯烴示范項目取得進一步進展,其他項目也繼續推進。2011年1月,神華包頭60萬噸煤制烯烴示范工程正式開始商業化運營。4月,項目聚丙烯裝置第二反應器成功生產出優級LC1813-01.L高端抗沖共聚聚丙烯產品。6月底,國家發改委召開神華包頭煤制烯烴示范工程技術經濟考核評定現場會,經評定,神華包頭煤制烯烴示范工程技術產業化和工程化是成功的,在當前原油價位上經濟可行。
神華寧煤50萬噸/年的煤基聚丙烯項目于2010年12月31日打通全流程,2011年4月底,產出終端合格聚丙烯產品,由試車階段全面進入試生產階段,并于5月實現首批產品外運銷售。
作為我國石油化工領域的領軍企業,中國石化也在加快煤制烯烴的步伐。中國石化SMTO技術已經在燕山石化取得萬噸級中試成功;位于河南濮陽中原石化的60萬噸/年甲醇進料制烯烴項目正在建設,預計3季度建成;位于河南鶴壁、安徽淮南和貴州畢節的商業規模煤制烯烴項目也處于積極推進中。隨著煤制烯烴在技術和經濟上的可行性得到驗證,外購甲醇制烯烴成為沿海地區獲得乙烯和丙烯并進而生產下游產品的選擇之一。寧波禾元外購180萬噸/年甲醇制60萬噸/年烯烴項目正在建設,計劃2012年7月建成投產。亞化咨詢認為,外購甲醇制烯烴項目將有一定比例使用國產甲醇,可以緩解中國甲醇產能過剩的現狀。
(3)煤制天然氣
截止目前,我國已有四個煤制天然氣項目獲得國家發改委正式核準,分別是大唐內蒙古赤峰40億立方/米年,大唐遼寧阜新40億立方米/年,匯能內蒙古鄂爾多斯16億立方米/年和慶華新疆伊犁55億立方米/年煤制天然氣項目。
在產品輸送方面,我國煤制SNG企業根據所處地域特點,選擇了不同的方案。位于內蒙東部和東北地區的煤制SNG項目,由于離目標市場較近,傾向于自建輸氣管道將煤制天然氣產品運送到消費地點。華電呼倫貝爾項目、華能呼倫貝爾項目、國電興安盟項目、大唐赤峰項目和大唐阜新項目都將采取自建輸氣管道的方案。將煤制SNG產品液化為LNG,并采用低溫槽車公路運輸也是可選方案之一。匯能位于鄂爾多斯16億立方米/年的煤制SNG項目就采取此方案。
(4)煤(合成氣)制乙二醇
2011年受紡織行業不景氣,以及棉花價格大漲等因素影響,我國化纖消費量大幅提升,聚酯行業出現了產銷兩旺的態勢,聚酯的發展帶來了乙二醇消費量的持續增長。
目前除了我國唯一的20萬噸級煤制乙二醇示范項目——通遼金煤項目已經建成,并處于試運行階段,陸續有新的乙二醇項目獲得進展。
2011年1季度,國家發改委發布《產業結構調整指導目錄(2011年本)》,其中,20萬噸/年及以上合成氣制乙二醇生產技術開發與應用被列入鼓勵類發展項目,而20萬噸/年以下的乙二醇項目被列入限制類發展項目。
我國擬在建的煤制乙二醇項目超過20個,總產能超過500萬噸,但是除金煤之外的煤制乙二醇技術則仍處于中試階段,煤制乙二醇的產能擴張仍有待于技術的工業示范成功。
總的來說,煤制油(包括直接液化與間接液化)的示范已經取得成功,煤基柴油以其各自的特點,市場銷售情況良好。我國對成品油消費量的不斷增長和特有的成品油定價機制,將確保煤制油產品的市場前景和利潤空間。
我國在未來5年將建成3-5個商業規模的煤制油裝置,形成千萬噸級的煤制油產能。煤制烯烴的示范也已取得成功,驗證了從煤到聚烯烴全流程技術和經濟上的可行性。國際油價的持續高企和我國對乙烯、丙烯的巨大缺口將使煤制烯烴項目具有良好的前景。此外,聚烯烴也不再是煤制烯烴的唯一選擇。惠生(南京)清潔能源股份有限公司選擇了 UOP 技術,將甲醇轉化為乙烯和丙烯,并進而生產高附加值的丁辛醇等產品。
煤制天然氣在美國有幾十年的運行經驗,我國煤制天然氣行業在未來面臨的關鍵問題是,如何將產品輸送的成本控制在可接受的范圍內,確保項目有合理的利潤空間。此外,頁巖氣在我國的發展,將有可能影響我國天然氣的市場供需和價格,但目前還言之過早。
煤制乙二醇擁有良好的市場需求和成本競爭力,但目前仍處于技術攻關階段。未來如果示范成功,將迅速形成幾百萬噸的煤制乙二醇產能。
2、國外煤化工發展概況
國外的煤化工產業項目繼續快速發展,各大公司依然關注在提高能效的同時如何降低環境污染,開發了一些新型煤化工的研究項目與成果。
(1)高溫甲烷化催化劑
國外甲烷化技術是以制取代用天然氣為目的。丹麥的托普索(Topsoe)公司、美國的大平原煤氣化廠、德國的魯奇公司、英國的Davy公司、美國的巨點能源公司都能提供高溫甲烷化的成套技術。
托普索公司對甲烷化催化劑的研究具有很高的水平,研究與開發部門開發了專有約含22%(質量分數)鎳的MCR-2X催化劑。MCR-2X催化劑是基于陶瓷支撐具備穩定微孔系統,可有效防止鎳晶體的燒結,在高鎳的表面區域甚至在相對低溫下也有理想的高甲烷化活性。
Davy公司甲烷化技術(CRG)最初是由英國燃氣公司(BG公司)提供的。Davy公司進一步開發了CRG技術和催化劑,代表性催化劑為CEG-LH,該催化劑鎳含量較高,約50%以上。
美國大平原煤氣化廠是世界上第一座由煤氣化經甲烷化合成高熱值煤氣的大型商業化工廠,采用魯奇加壓移動床氣化爐,用北達科他州褐煤的塊煤為原料,生產代用天然氣,商業運作20年,實現了長周期平穩運行,經濟效益良好。它在合成燃料工業中發揮著先驅和示范作用。
魯奇公司和南非沙索公司在南非F-T煤制油工廠旁建了一套半工業化煤制合成天然氣試驗裝置,同時,魯奇公司和奧地利艾爾帕索天然氣公司在奧地利維也納石油化工廠建設了另一套半工業化的天然氣試驗裝置。兩套試驗裝置都進行了較長時期的運轉。但由于魯奇氣化爐氣化后的CO含量相比其它氣化技術低,魯奇甲烷化催化劑是中、低溫催化劑。
(2)BGL碎煤熔渣氣化技術
BGL氣化技術很適用于發電和化工合成,可用于現有電廠的改造。BGL氣化技術工業化示范之后,福斯特·惠勒(Foster Wheeler)能源公司進行了一項可行性研究。該項可行性研究的結論是,在IGCC工藝系統中運行的BGL氣化爐可實現高效、經濟發電。BGL氣化技術也能將氣化爐生產的煤氣進行遠距離應用。因此,就可以在需用電力之處建設小型的、分散的發電廠,分散的小型發電廠也可有效地利用熱-電聯供系統中的廢熱。
英國煤氣公司和德國魯奇公司正在世界范圍內繼續推動BGL工藝技術,走向商業化。在需要燃料氣的發電領域、需要合成氣的化工領域以及煉油廢物綜合利用領域,都存在利用BGL工藝的機遇,尤其是在當前廢物氣化領域。蘇格蘭和德國的兩個廢物氣化項目已到了前期的計劃和設計階段,預計這兩個項目不久將進入商業實施階段。(3)發展模式
現代煤化工突破傳統的行業界限,由較單一的焦炭產品向多聯產的模式發展。采用現代多項先進技術,對煤炭進行深度加工和綜合利用,最大限度地提高能源利用效率,走潔凈化無害化的環境友好的可持續發展之路。
1)南非薩索爾(Sasol)F-T合成模式
南非薩索爾(Sasol)Ⅱ和薩索爾(Sasol)Ш F-T合成模式如圖1-1所示。
圖1-1 南非薩索爾Ⅱ和薩索爾 Ш F-T合成模式圖
南非薩索爾(Sasol)煤液化廠從采煤開始,煤-油-化-電多聯產,對煤進行綜合利用深加工,煤炭液化合成油品(占67%)的同時,大力發展化工產品、燃料煤氣。自建熱電廠解決煤液化及化工產品所需蒸汽及電力,充分利用化學反應余熱,使全廠的熱動力達到平衡,降低了能耗和生產成本,減少了不必要的排放損失。
2)新西蘭麥斯捏(Methanex)模式
新西蘭麥斯捏(Methanex)公司采用美國Mobil公司的MTG技術,用天然氣作原料生產甲醇,再由甲醇經MTG過程合成汽油,該技術工業化生產取得成功,引起了各國的注意。若以煤為原料采用MTG法生產汽油,除合成氣生產方法不同外,其合成氣以后的生產過程則基本相同。以煤炭為原料采用MTG法生產汽油的模式如圖1-2所示。
圖1-2 MTG法生產汽油的模式圖
3)德國魯奇(Lurgi)公司GTC-MTP模式
魯奇(Lurgi)公司提出的合成氣制化學產品(GTC)、甲醇制丙烯(MTP)的技術路線,是發展以煤代替石腦油生產烯烴的技術創新路線。MTP和GTC技術典型工藝過程如圖1-
3、圖1-4所示。
圖1-3 MTP典型工藝過程圖
圖1-4 GTC典型工藝過程圖
4)殼牌(Shell)合成氣園(Syngas Park)模式
殼牌(Shell)公司提出以煤為原料制合成氣為核心,生產甲醇、醋酸、合成氨等化工產品與潔凈聯合循環發電、城市煤氣和供熱(蒸汽或熱水)等相結合,組成的能源化工多聯產系統,從而取得良好的經濟、社會和環境效益。Shell合成氣園產品模式圖如圖1-5所示。
圖1-5 Shell合成氣園產品模式圖