Մեթիլ մետակրիլատը (MMA) կարևոր օրգանական քիմիական հումք է և պոլիմերային մոնոմեր, որը հիմնականում օգտագործվում է օրգանական ապակու, ձուլման պլաստմասսաների, ակրիլների, ծածկույթների և դեղագործական ֆունկցիոնալ պոլիմերային նյութերի արտադրության մեջ: Դա բարձրակարգ նյութ է օդատիեզերական, էլեկտրոնային: տեղեկատվական, օպտիկական մանրաթել, ռոբոտաշինություն և այլ ոլորտներ:

Որպես նյութի մոնոմեր, MMA-ն հիմնականում օգտագործվում է պոլիմեթիլ մետակրիլատի (սովորաբար հայտնի է որպես plexiglass, PMMA) արտադրության մեջ և կարող է նաև համապոլիմերացվել այլ վինիլային միացությունների հետ՝ տարբեր հատկություններով արտադրանք ստանալու համար, օրինակ՝ պոլիվինիլքլորիդի (PVC) արտադրության համար։ ) հավելումներ ACR, MBS և որպես երկրորդ մոնոմեր ակրիլների արտադրության մեջ:

Ներկայումս MMA-ի արտադրության երեք տեսակ կա տանը և արտերկրում. BASF մեթոդը և Lucite Alpha մեթոդը):

1, Մետակրիլամիդի հիդրոլիզի էսթերիֆիկացման ուղին
Այս երթուղին MMA-ի արտադրության ավանդական մեթոդն է, ներառյալ ացետոն ցիանոհիդրին մեթոդը և մետակրիլոնիտրիլային մեթոդը, երկուսն էլ մետակրիլամիդի միջանկյալ հիդրոլիզից, MMA-ի էսթերիֆիկացման սինթեզից հետո:

(1) ացետոնային ցիանոհիդրին մեթոդ (ACH մեթոդ)

ACH մեթոդը, որն առաջին անգամ մշակվել է ԱՄՆ Lucite-ի կողմից, MMA-ի արդյունաբերական արտադրության ամենավաղ մեթոդն է և նաև ներկայումս աշխարհում MMA արտադրության հիմնական գործընթացն է:Այս մեթոդը որպես հումք օգտագործում է ացետոն, հիդրոցիանաթթու, ծծմբաթթու և մեթանոլ, իսկ ռեակցիայի քայլերը ներառում են՝ ցիանոհիդրինացման ռեակցիա, ամիդացման ռեակցիա և հիդրոլիզի էսթերֆիկացման ռեակցիա։

ACH գործընթացը տեխնիկապես հասուն է, բայց ունի հետևյալ լուրջ թերությունները.

○ բարձր թունավոր հիդրոցյանաթթվի օգտագործումը, որը պահանջում է խիստ պաշտպանական միջոցներ պահպանման, փոխադրման և օգտագործման ժամանակ.

○ Մեծ քանակությամբ թթվային մնացորդի (ջրային լուծույթ՝ ծծմբաթթուով և ամոնիումի բիսուլֆատով որպես հիմնական բաղադրիչներ և պարունակում է փոքր քանակությամբ օրգանական նյութեր), որի քանակը 2,5-3,5 անգամ գերազանցում է MMA-ն և լուրջ է. շրջակա միջավայրի աղտոտման աղբյուր;

o Ծծմբաթթվի օգտագործման պատճառով պահանջվում է հակակոռոզիոն սարքավորում, իսկ սարքի կառուցումը թանկ արժե։

(2) Մետակրիլոնիտրիլային մեթոդ (MAN մեթոդ)

Asahi Kasei-ն մշակել է մետակրիլոնիտրիլի (MAN) գործընթացը՝ հիմնված ACH երթուղու վրա, այսինքն՝ իզոբուտիլենը կամ տերտ-բութանոլը օքսիդացվում է ամոնիակով՝ ստանալով MAN, որը արձագանքում է ծծմբաթթվի հետ՝ արտադրելով մետակրիլամիդ, որն այնուհետև արձագանքում է ծծմբաթթվի և մեթանոլի հետ՝ արտադրելով: MMA.MAN երթուղին ներառում է ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիա, ամիդացման ռեակցիա և հիդրոլիզի էսթերիֆիկացման ռեակցիա, և կարող է օգտագործել ACH կայանի սարքավորումների մեծ մասը:Հիդրոլիզի ռեակցիան օգտագործում է ծծմբաթթվի ավելցուկ, իսկ միջանկյալ մետակրիլամիդի ելքը գրեթե 100% է:Այնուամենայնիվ, մեթոդն ունի բարձր թունավոր հիդրոցիանաթթվի ենթամթերք, հիդրոցիանաթթուն և ծծմբաթթուն շատ քայքայիչ են, ռեակցիայի սարքավորումների պահանջները շատ բարձր են, մինչդեռ շրջակա միջավայրի վտանգները շատ բարձր են:

2, Իզոբուտիլենի օքսիդացման ուղին
Իզոբուտիլենի օքսիդացումը եղել է աշխարհի խոշոր ընկերությունների համար նախընտրելի տեխնոլոգիական ուղին՝ իր բարձր արդյունավետության և շրջակա միջավայրի պաշտպանության պատճառով, սակայն դրա տեխնիկական շեմը բարձր է, և միայն Ճապոնիան ժամանակին ուներ այդ տեխնոլոգիան աշխարհում և արգելափակեց տեխնոլոգիան դեպի Չինաստան:Մեթոդը ներառում է երկու տեսակի Mitsubishi գործընթաց և Asahi Kasei գործընթաց:

(1) Mitsubishi գործընթաց (իզոբուտիլենային եռաստիճան մեթոդ)

Ճապոնական Mitsubishi Rayon-ը մշակել է MMA իզոբուտիլենից կամ տերտ-բութանոլից որպես հումք արտադրելու նոր գործընթաց, օդի միջոցով երկաստիճան ընտրովի օքսիդացում՝ մետակրիլաթթու (MAA) ստանալու համար, այնուհետև էսթերֆիկացված մեթանոլով:Mitsubishi Rayon-ի ինդուստրացումից հետո մեկը մյուսի հետևից ինդուստրացում են իրականացրել Japan Asahi Kasei, Japan Kyoto Monomer Company, Korea Lucky Company և այլն։Ներքին Shanghai Huayi Group ընկերությունը ներդրեց մեծ մարդկային և ֆինանսական ռեսուրսներ և երկու սերունդների 15 տարվա շարունակական ու անդադար ջանքերից հետո հաջողությամբ ինքնուրույն մշակեց իզոբուտիլենի մաքուր արտադրության MMA տեխնոլոգիայի երկքայլ օքսիդացումն ու էստերիֆիկացումը, իսկ 2017թ. , այն ավարտեց և շահագործման հանձնեց 50,000 տոննա կշռող MMA արդյունաբերական գործարանը իր համատեղ ձեռնարկության Dongming Huayi Yuhuang ընկերությունում, որը գտնվում է Շանդուն նահանգի Հեզե քաղաքում՝ կոտրելով Ճապոնիայի տեխնոլոգիական մենաշնորհը և դառնալով այս տեխնոլոգիայով միակ ընկերությունը Չինաստանում:տեխնոլոգիան՝ նաև Չինաստանը դարձնելով երկրորդ երկիրը, որն ունի արդյունաբերականացված տեխնոլոգիա MAA և MMA իզոբուտիլենի օքսիդացման միջոցով:

(2) Asahi Kasei գործընթաց (isobutylene երկքայլ գործընթաց)

Ճապոնական Asahi Kasei կորպորացիան երկար ժամանակ հավատարիմ է MMA-ի արտադրության ուղղակի էսթերֆիկացման մեթոդի մշակմանը, որը հաջողությամբ մշակվել և շահագործման է հանձնվել 1999 թվականին Ճապոնիայի Կավասակի քաղաքում 60,000 տոննա արդյունաբերական գործարանով, իսկ ավելի ուշ ընդլայնվել է մինչև 100,000 տոննա:Տեխնիկական երթուղին բաղկացած է երկաստիճան ռեակցիայից, այսինքն՝ իզոբուտիլենի կամ տերտ-բուտանոլի օքսիդացում գազային փուլում Mo-Bi կոմպոզիտային օքսիդի կատալիզատորի ազդեցության տակ՝ մետակրոլեին (MAL) արտադրելու համար, որին հաջորդում է MAL-ի օքսիդատիվ էստերիֆիկացումը։ Հեղուկ փուլը Pd-Pb կատալիզատորի ազդեցության տակ ուղղակիորեն MMA արտադրելու համար, որտեղ MAL-ի օքսիդատիվ էստերիֆիկացումն այս ճանապարհի առանցքային քայլն է MMA արտադրելու համար:Asahi Kasei-ի պրոցեսի մեթոդը պարզ է՝ արձագանքման միայն երկու քայլով և միայն ջուրը՝ որպես կողմնակի արտադրանք, որը կանաչ է և էկոլոգիապես մաքուր, սակայն կատալիզատորի ձևավորումն ու պատրաստումը շատ պահանջկոտ է:Հաղորդվում է, որ Asahi Kasei-ի օքսիդատիվ էսթերիֆիկացման կատալիզատորը արդիականացվել է Pd-Pb-ի առաջին սերնդից մինչև Au-Ni կատալիզատորի նոր սերունդ:

Asahi Kasei տեխնոլոգիայի արդյունաբերականացումից հետո, 2003-ից 2008 թվականներին, հայրենական հետազոտական ​​հաստատությունները սկսեցին հետազոտական ​​բում այս ոլորտում, մի քանի միավորներով, ինչպիսիք են Hebei Normal University, Process Engineering ինստիտուտը, Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիան, Tianjin համալսարանը և Հարբինի ճարտարագիտական ​​համալսարանը: Pd-Pb կատալիզատորների մշակման և կատարելագործման վերաբերյալ և այլն: 2015թ.-ից հետո սկսվել են Au-Ni կատալիզատորների ներքին հետազոտությունները Բումի ևս մեկ փուլ, որի ներկայացուցիչը Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի Դալիանի քիմիական ճարտարագիտության ինստիտուտն է, մեծ առաջընթաց է գրանցել փոքր փորձնական ուսումնասիրություն, ավարտեց նանո-ոսկու կատալիզատորի պատրաստման գործընթացի օպտիմալացումը, ռեակցիայի վիճակի ցուցադրումը և ուղղահայաց արդիականացման երկար ցիկլի շահագործման գնահատման թեստը և այժմ ակտիվորեն համագործակցում է ձեռնարկությունների հետ՝ արդյունաբերականացման տեխնոլոգիան զարգացնելու համար:

3, Էթիլեն կարբոնիլային սինթեզի ուղին
Էթիլեն կարբոնիլային սինթեզի արդյունաբերականացման տեխնոլոգիան ներառում է BASF պրոցեսը և էթիլեն-պրոպիոնաթթու մեթիլ էսթերի գործընթացը:

(1) էթիլեն-պրոպիոնաթթվի մեթոդ (BASF գործընթաց)

Գործընթացը բաղկացած է չորս փուլից՝ էթիլենը հիդրոֆորմիլացվում է՝ պրոպիոնալդեհիդ ստանալու համար, պրոպիոնալդեհիդը խտացվում է ֆորմալդեհիդով՝ MAL արտադրելու համար, MAL-ը օդը օքսիդացվում է խողովակաձև ֆիքսված հունով ռեակտորում՝ MAA արտադրելու համար, և MAA-ն առանձնացվում և մաքրվում է՝ MMA արտադրելու համար՝ էսթերֆիկացման միջոցով: մեթանոլ.Արձագանքը առանցքային քայլն է։Գործընթացը պահանջում է չորս քայլ, որը համեմատաբար ծանր է և պահանջում է բարձր սարքավորումներ և ներդրումային մեծ ծախսեր, մինչդեռ առավելությունը հումքի ցածր արժեքն է:

Ներքին բեկումներ են կատարվել նաև MMA-ի էթիլեն-պրոպիլեն-ֆորմալդեհիդային սինթեզի տեխնոլոգիայի զարգացման գործում:2017 թվականին Shanghai Huayi Group ընկերությունը, համագործակցելով Nanjing NOAO New Materials Company-ի և Tianjin University-ի հետ, ավարտեց 1000 տոննա պրոպիլեն-ֆորմալդեհիդի կոնդենսացիայի փորձնական փորձարկում՝ ֆորմալդեհիդից մինչև մետակրոլեին և մշակեց 90,000 տոննա արդյունաբերական գործարանի համար գործընթացի փաթեթ:Բացի այդ, Չինաստանի Գիտությունների ակադեմիայի գործընթացների ճարտարագիտության ինստիտուտը Henan Energy and Chemical Group-ի հետ համատեղ ավարտեց 1000 տոննա կշռող արդյունաբերական փորձնական գործարանը և հաջողությամբ ապահովեց կայուն աշխատանքը 2018 թվականին:

(2) Էթիլեն-մեթիլ պրոպիոնատ գործընթաց (Lucite Alpha գործընթաց)

Lucite Alpha գործընթացի գործառնական պայմանները մեղմ են, արտադրանքի եկամտաբերությունը բարձր է, բույսերի ներդրումները և հումքի ծախսերը ցածր են, և մեկ միավորի մասշտաբը հեշտ է անել մեծ, ներկայումս միայն Lucite-ն ունի այս տեխնոլոգիայի բացառիկ վերահսկողությունն աշխարհում և չի գործում: տեղափոխվել է արտաքին աշխարհ:

Ալֆա գործընթացը բաժանված է երկու փուլի.

Առաջին քայլը էթիլենի ռեակցիան է CO-ի և մեթանոլի հետ՝ մեթիլ պրոպիոնատ ստանալու համար

օգտագործելով պալադիումի վրա հիմնված համասեռ կարբոնիլացման կատալիզատոր, որն ունի բարձր ակտիվության, բարձր ընտրողականության (99.9%) և երկար սպասարկման բնութագրեր, և ռեակցիան իրականացվում է մեղմ պայմաններում, ինչը պակաս քայքայիչ է սարքի համար և նվազեցնում է շինարարության կապիտալ ներդրումները: ;

Երկրորդ քայլը մեթիլ պրոպիոնատի ռեակցիան է ֆորմալդեհիդի հետ՝ MMA ձևավորելու համար

Օգտագործվում է սեփական բազմաֆազ կատալիզատոր, որն ունի MMA բարձր ընտրողականություն։Վերջին տարիներին հայրենական ձեռնարկությունները մեծ ոգևորություն են ներդրել մեթիլ պրոպիոնատի և ֆորմալդեհիդի խտացման տեխնոլոգիայի զարգացման մեջ MMA-ում և մեծ առաջընթաց են գրանցել կատալիզատորի և ֆիքսված մահճակալի ռեակցիայի գործընթացի մշակման մեջ, սակայն կատալիզատորի կյանքը դեռ չի հասել արդյունաբերական պահանջներին: հավելվածներ։