Metil metakrilati (MMA) është një lëndë e parë kimike organike dhe monomer polimeri i rëndësishëm, i përdorur kryesisht në prodhimin e qelqit organik, plastikës së derdhur, akrilikëve, veshjeve dhe materialeve polimerike funksionale farmaceutike, etj. Është një material i nivelit të lartë për hapësirën ajrore, informacionin elektronik, fibrën optike, robotikën dhe fusha të tjera.

Si monomer materiali, MMA përdoret kryesisht në prodhimin e polimetil metakrilatit (i njohur zakonisht si pleksiglas, PMMA), dhe gjithashtu mund të kopolimerizohet me komponime të tjera vinili për të përftuar produkte me veti të ndryshme, të tilla si për prodhimin e aditivëve të klorurit të polivinilit (PVC) ACR, MBS dhe si monomer i dytë në prodhimin e akrilikëve.

Aktualisht, ekzistojnë tre lloje procesesh të pjekura për prodhimin e MMA-së brenda dhe jashtë vendit: rruga e esterifikimit të hidrolizës së metakrilamidit (metoda e aceton-cianohidrinës dhe metoda e metakrilonitrilit), rruga e oksidimit të izobutilenit (procesi Mitsubishi dhe procesi Asahi Kasei) dhe rruga e sintezës së karbonilit të etilenit (metoda BASF dhe metoda Lucite Alpha).

1, Rruga e esterifikimit të hidrolizës së metakrilamidit
Kjo rrugë është metoda tradicionale e prodhimit të MMA-së, duke përfshirë metodën e cianohidrinës së acetonit dhe metodën e metakrilonitrilit, të dyja pas hidrolizës së ndërmjetme të metakrilamidit, sintezës së esterifikimit të MMA-së.

(1) Metoda e aceton cianohidrinës (metoda ACH)

Metoda ACH, e zhvilluar për herë të parë nga US Lucite, është metoda më e hershme e prodhimit industrial të MMA-së dhe është gjithashtu procesi kryesor i prodhimit të MMA-së në botë aktualisht. Kjo metodë përdor aceton, acid hidrokianik, acid sulfurik dhe metanol si lëndë të para, dhe hapat e reagimit përfshijnë: reaksionin e cianohidrinizimit, reaksionin e amidimit dhe reaksionin e esterifikimit të hidrolizës.

Procesi ACH është teknikisht i pjekur, por ka disavantazhet e mëposhtme serioze:

○ Përdorimi i acidit hidrokianik shumë toksik, i cili kërkon masa të rrepta mbrojtëse gjatë ruajtjes, transportit dhe përdorimit;

○ Nënprodhimi i një sasie të madhe të mbetjeve acide (tretësirë ​​ujore me acid sulfurik dhe bisulfat amoniumi si përbërës kryesorë dhe që përmban një sasi të vogël lënde organike), sasia e së cilës është 2.5~3.5 herë më e madhe se ajo e MMA-së, dhe është një burim serioz i ndotjes së mjedisit;

Për shkak të përdorimit të acidit sulfurik, kërkohen pajisje anti-korrozioni dhe ndërtimi i pajisjes është i kushtueshëm.

(2) Metoda e metakrilonitrilit (metoda MAN)

Asahi Kasei ka zhvilluar procesin e metakrilonitrilit (MAN) bazuar në rrugën ACH, d.m.th., izobutileni ose tert-butanoli oksidohet nga amoniaku për të marrë MAN, i cili reagon me acidin sulfurik për të prodhuar metakrilamid, i cili më pas reagon me acidin sulfurik dhe metanolin për të prodhuar MMA. Rruga MAN përfshin reaksionin e oksidimit të amoniakut, reaksionin e amidimit dhe reaksionin e esterifikimit të hidrolizës, dhe mund të përdorë shumicën e pajisjeve të impiantit ACH. Reaksioni i hidrolizës përdor acid sulfurik të tepërt, dhe rendimenti i metakrilamidit të ndërmjetëm është pothuajse 100%. Megjithatë, metoda ka nënprodukte shumë toksike të acidit hidrocianik, acidi hidrocianik dhe acidi sulfurik janë shumë gërryes, kërkesat për pajisjet e reagimit janë shumë të larta, ndërsa rreziqet mjedisore janë shumë të larta.

2, Rruga e oksidimit të izobutilenit
Oksidimi i izobutilenit ka qenë rruga teknologjike e preferuar për kompanitë e mëdha në botë për shkak të efikasitetit të lartë dhe mbrojtjes së mjedisit, por pragu teknik i tij është i lartë dhe vetëm Japonia dikur e kishte teknologjinë në botë dhe e bllokoi atë për Kinën. Metoda përfshin dy lloje procesi, Mitsubishi dhe procesin Asahi Kasei.

(1) Procesi Mitsubishi (metoda tre-hapëshe e izobutilenit)

Kompania japoneze Mitsubishi Rayon zhvilloi një proces të ri për të prodhuar MMA nga izobutileni ose tert-butanoli si lëndë e parë, oksidim selektiv me dy hapa nga ajri për të marrë acid metakrilik (MAA) dhe më pas esterifikim me metanol. Pas industrializimit të Mitsubishi Rayon, kompania japoneze Asahi Kasei, kompania japoneze Kyoto Monomer, kompania koreane Lucky, etj., e kanë realizuar industrializimin njëri pas tjetrit. Kompania vendase Shanghai Huayi Group investoi shumë burime njerëzore dhe financiare dhe, pas 15 vitesh përpjekjesh të vazhdueshme dhe të pandërprera prej dy brezash, zhvilloi me sukses në mënyrë të pavarur teknologjinë e prodhimit të pastër të MMA-së me oksidim dhe esterifikim me dy hapa të izobutilenit, dhe në dhjetor 2017, përfundoi dhe vuri në funksion një impiant industrial MMA prej 50,000 tonësh në kompaninë e saj të përbashkët Dongming Huayi Yuhuang të vendosur në Heze, Provinca Shandong, duke thyer monopolin teknologjik të Japonisë dhe duke u bërë e vetmja kompani me këtë teknologji në Kinë. Kjo e bën Kinën vendin e dytë që ka teknologjinë e industrializuar për prodhimin e MAA dhe MMA me oksidim të izobutilenit.

(2) Procesi Asahi Kasei (proces me dy hapa izobutilen)

Korporata Asahi Kasei e Japonisë është prej kohësh e përkushtuar në zhvillimin e metodës së esterifikimit të drejtpërdrejtë për prodhimin e MMA-së, e cila u zhvillua me sukses dhe u vu në funksion në vitin 1999 me një uzinë industriale prej 60,000 tonësh në Kawasaki, Japoni, dhe më vonë u zgjerua në 100,000 tonë. Rruga teknike përbëhet nga një reaksion me dy hapa, pra oksidimi i izobutilenit ose tert-butanolit në fazën e gaztë nën veprimin e katalizatorit të oksidit kompozit Mo-Bi për të prodhuar metakroleinë (MAL), e ndjekur nga esterifikimi oksidativ i MAL në fazën e lëngët nën veprimin e katalizatorit Pd-Pb për të prodhuar MMA direkt, ku esterifikimi oksidativ i MAL është hapi kyç në këtë rrugë për të prodhuar MMA. Metoda e procesit Asahi Kasei është e thjeshtë, me vetëm dy hapa reagimi dhe vetëm ujë si nënprodukt, i cili është i gjelbër dhe miqësor ndaj mjedisit, por projektimi dhe përgatitja e katalizatorit është shumë e vështirë. Raportohet se katalizatori i esterifikimit oksidativ i Asahi Kasei është përmirësuar nga gjenerata e parë e Pd-Pb në gjeneratën e re të katalizatorit Au-Ni.

Pas industrializimit të teknologjisë Asahi Kasei, nga viti 2003 deri në vitin 2008, institucionet kërkimore vendase filluan një bum kërkimor në këtë fushë, me disa njësi si Universiteti Normal Hebei, Instituti i Inxhinierisë së Proceseve, Akademia Kineze e Shkencave, Universiteti Tianjin dhe Universiteti i Inxhinierisë Harbin të përqendruara në zhvillimin dhe përmirësimin e katalizatorëve Pd-Pb, etj. Pas vitit 2015, filloi kërkimi vendas mbi katalizatorët Au-Ni. Një raund tjetër bumi, përfaqësues i të cilit është Instituti Dalian i Inxhinierisë Kimike, Akademia Kineze e Shkencave, ka bërë përparim të madh në studimin e vogël pilot, ka përfunduar optimizimin e procesit të përgatitjes së katalizatorit të nano-ari, shqyrtimin e kushteve të reagimit dhe testin e vlerësimit të funksionimit me cikël të gjatë të përmirësimit vertikal, dhe tani po bashkëpunon në mënyrë aktive me ndërmarrjet për të zhvilluar teknologjinë e industrializimit.

3, Rruga e sintezës së karbonilit të etilenit
Teknologjia e industrializimit me anë të sintezës së karbonilit të etilenit përfshin procesin BASF dhe procesin e metil esterit të acidit etilen-propionik.

(1) metoda e acidit etilen-propionik (procesi BASF)

Procesi përbëhet nga katër hapa: etileni hidroformilohet për të përftuar propionaldehid, propionaldehidi kondensohet me formaldehid për të prodhuar MAL, MAL oksidohet në ajër në një reaktor tubular me shtrat të fiksuar për të prodhuar MAA, dhe MAA ndahet dhe pastrohet për të prodhuar MMA me anë të esterifikimit me metanol. Reaksioni është hapi kyç. Procesi kërkon katër hapa, gjë që është relativisht e vështirë dhe kërkon pajisje të larta dhe kosto të lartë investimi, ndërsa avantazhi është kostoja e ulët e lëndëve të para.

Përparime të brendshme janë bërë gjithashtu në zhvillimin teknologjik të sintezës së MMA-së me etilen-propilen-formaldehid. Në vitin 2017, Shanghai Huayi Group Company, në bashkëpunim me Nanjing NOAO New Materials Company dhe Universitetin Tianjin, përfundoi një provë pilot të 1,000 tonëve kondensimit të propilen-formaldehidit me formaldehid në metakroleinë dhe zhvillimin e një pakete procesi për një impiant industrial prej 90,000 tonësh. Përveç kësaj, Instituti i Inxhinierisë së Proceseve i Akademisë Kineze të Shkencave, në bashkëpunim me Henan Energy and Chemical Group, përfundoi një impiant pilot industrial prej 1,000 tonësh dhe arriti me sukses funksionimin e qëndrueshëm në vitin 2018.

(2) Procesi i etilen-metil propionatit (procesi Lucite Alpha)

Kushtet e funksionimit të procesit Lucite Alpha janë të buta, rendimenti i produktit është i lartë, investimi në impiant dhe kostot e lëndës së parë janë të ulëta, dhe shkalla e një njësie të vetme është e lehtë për t'u bërë e madhe, aktualisht vetëm Lucite ka kontroll ekskluziv të kësaj teknologjie në botë dhe nuk transferohet në botën e jashtme.

Procesi Alpha është i ndarë në dy hapa:

Hapi i parë është reagimi i etilenit me CO2 dhe metanol për të prodhuar metil propionat.

duke përdorur katalizator karbonilimi homogjen me bazë paladiumi, i cili ka karakteristikat e aktivitetit të lartë, selektivitetit të lartë (99.9%) dhe jetëgjatësisë së gjatë të shërbimit, dhe reagimi kryhet në kushte të buta, gjë që është më pak korrozive për pajisjen dhe zvogëlon investimin kapital të ndërtimit;

Hapi i dytë është reagimi i metil propionatit me formaldehid për të formuar MMA.

Përdoret një katalizator shumëfazësh i patentuar, i cili ka selektivitet të lartë të MMA-së. Në vitet e fundit, ndërmarrjet vendase kanë investuar entuziazëm të madh në zhvillimin e teknologjisë së kondensimit të metil propionatit dhe formaldehidit në MMA, dhe kanë bërë përparim të madh në zhvillimin e katalizatorit dhe proceseve të reagimit me shtrat të fiksuar, por jetëgjatësia e katalizatorit ende nuk ka arritur kërkesat për aplikime industriale.