Metakrilat metil (MMA) është një lëndë e parë kimike organike e rëndësishme dhe monomer polimer, i përdorur kryesisht në prodhimin e qelqit organik, plastikës së derdhur, akrilikëve, veshjeve dhe materialeve polimer funksionale farmaceutike, etj. Është një material i nivelit të lartë për hapësirën ajrore, elektronike informacion, fibër optike, robotikë dhe fusha të tjera.

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

Aktualisht, ekzistojnë tre lloje të proceseve të pjekura për prodhimin e MMA brenda dhe jashtë vendit: rruga e esterifikimit të hidrolizës metakrilamide (metoda e cianohidrinës së acetonit 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 metakrilamide
Kjo rrugë është metoda tradicionale e prodhimit të MMA, duke përfshirë metodën e cianohidrinit të acetonit dhe metodën metakrilonitrile, të dyja pas hidrolizës së ndërmjetme metakrilamide, sintezës së esterifikimit të MMA.

(1) Metoda e cianohidrinës së acetonit (metoda ACH)

Metoda ACH, e zhvilluar për herë të parë nga Lucite në SHBA, është metoda më e hershme e prodhimit industrial të MMA, dhe është gjithashtu procesi kryesor i prodhimit MMA në botë aktualisht.Kjo metodë përdor aceton, acid hidrocianik, 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 hidrocianik shumë toksik, i cili kërkon masa të rrepta mbrojtëse gjatë ruajtjes, transportit dhe përdorimit;

○ Nënprodhimi i një sasie të madhe mbetjesh acidi (tretësirë ​​ujore me acid sulfurik dhe bisulfat amoniumi si përbërës kryesorë dhe që përmban një sasi të vogël të lëndës organike), sasia e së cilës është 2,5-3,5 herë më shumë se MMA, dhe është një serioz burimi i ndotjes së mjedisit;

o Për shkak të përdorimit të acidit sulfurik, kërkohet pajisje kundër korrozionit, dhe ndërtimi i pajisjes është i shtrenjtë.

(2) Metoda metakrilonitrile (metoda MAN)

Asahi Kasei ka zhvilluar procesin e metakrilonitrilit (MAN) bazuar në rrugën ACH, dmth, 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 acid sulfurik dhe metanol 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 uzinës ACH.Reaksioni i hidrolizës përdor acid sulfurik të tepërt, dhe rendimenti i metakrilamidit të ndërmjetëm është pothuajse 100%.Megjithatë, metoda ka nënprodukte të acidit hidrocianik shumë toksik, 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 e preferuar e teknologjisë për kompanitë e mëdha në botë për shkak të efikasitetit të lartë dhe mbrojtjes së mjedisit, por pragu i tij teknik është i lartë dhe vetëm Japonia dikur e kishte teknologjinë në botë dhe e bllokoi teknologjinë në Kinë.Metoda përfshin dy lloje të procesit Mitsubishi dhe procesit Asahi Kasei.

(1) Procesi Mitsubishi (metoda me tre hapa izobutileni)

Mitsubishi Rayon i Japonisë zhvilloi një proces të ri për të prodhuar MMA nga izobutileni ose tert-butanol si lëndë e parë, oksidimi selektiv me dy hapa nga ajri për të marrë acidin metakrilik (MAA), dhe më pas esterifikohej me metanol.Pas industrializimit të Mitsubishi Rayon, kompania japoneze Asahi Kasei, kompania japoneze Kyoto Monomer, Korea Lucky Company etj 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 të dy brezave, zhvilloi me sukses në mënyrë të pavarur oksidimin dhe esterifikimin me dy hapa të teknologjisë MMA të prodhimit të pastër të izobutilenit, dhe në dhjetor 2017 , përfundoi dhe vuri në funksion një fabrikë industriale MMA 50,000 tonësh në kompaninë e saj të përbashkët Dongming Huayi Yuhuang, e vendosur në Heze, Provinca Shandong, duke thyer monopolin teknologjik të Japonisë dhe duke u bërë kompania e vetme me këtë teknologji në Kinë.teknologjisë, duke e bërë gjithashtu Kinën vendin e dytë që ka teknologjinë e industrializuar për prodhimin e MAA dhe MMA nga oksidimi i izobutilenit.

(2) Procesi Asahi Kasei (procesi me dy hapa izobutileni)

Korporata japoneze Asahi Kasei ka qenë prej kohësh e angazhuar në zhvillimin e metodës së esterifikimit të drejtpërdrejtë për prodhimin e MMA, e cila u zhvillua me sukses dhe u vu në funksion në 1999 me një fabrikë industriale 60,000 tonësh në Kawasaki, Japoni, dhe më vonë u zgjerua në 100,000 tonë.Rruga teknike përbëhet nga një reaksion me dy hapa, dmth oksidimi i izobutilenit ose tert-butanolit në fazën e gazit nën veprimin e katalizatorit të oksidit të përbërë Mo-Bi për të prodhuar metakroleinë (MAL), e ndjekur nga esterifikimi oksidativ i MAL në Faza e lëngshme nën veprimin e katalizatorit Pd-Pb për të prodhuar MMA drejtpërdrejt, ku esterifikimi oksidativ i MAL është hapi kryesor në këtë rrugë për të prodhuar MMA.Metoda e procesit Asahi Kasei është e thjeshtë, me vetëm dy hapa reagimi dhe vetëm ujin si nënprodukt, i cili është i gjelbër dhe miqësor me mjedisin, por dizajni dhe përgatitja e katalizatorit është shumë kërkuese.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 2008, institucionet kërkimore vendase filluan një bum kërkimor në këtë fushë, me disa njësi si Universiteti Normal Hebei, Instituti i Inxhinierisë së Procesit, Akademia Kineze e Shkencave, Universiteti Tianjin dhe Universiteti i Inxhinierisë Harbin. mbi zhvillimin dhe përmirësimin e katalizatorëve Pd-Pb, etj. Pas vitit 2015, filloi kërkimi i brendshëm për 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 Studimi i vogël pilot, përfundoi optimizimin e procesit të përgatitjes së katalizatorit nano-ari, ekzaminimin e gjendjes së reagimit dhe testin e vlerësimit të funksionimit të ciklit 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 të rrugës së 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: etilen hidroformilohet për të marrë propionaldehid, propionaldehidi kondensohet me formaldehid për të prodhuar MAL, MAL është ajri i oksiduar në një reaktor tubular me shtrat të fiksuar për të prodhuar MAA, dhe MAA ndahet dhe pastrohet për të prodhuar MMA nga esterifikimi me metanol.Reagimi është hapi kryesor.Procesi kërkon katër hapa, i cili është relativisht i rëndë dhe kërkon pajisje të larta dhe kosto të lartë investimi, ndërsa avantazhi është kostoja e ulët e lëndëve të para.

Zbulime të brendshme janë bërë gjithashtu në zhvillimin e teknologjisë së sintezës së etilen-propilen-formaldehidit të MMA.2017, Shanghai Huayi Group Company, në bashkëpunim me Nanjing NOAO New Materials Company dhe Universitetin Tianjin, përfunduan një test pilot të 1,000 tonë kondensimit propilen-formaldehid me formaldehid në metakroleinë dhe zhvillimin e një pakete procesi për një fabrikë industriale 90,000 ton.Për më tepër, Instituti i Inxhinierisë së Procesit të Akademisë Kineze të Shkencave, në bashkëpunim me Henan Energy and Chemical Group, përfundoi një fabrikë pilot industriale prej 1000 tonësh dhe arriti me sukses funksionimin e qëndrueshëm në vitin 2018.

(2) Procesi etilen-metil propionat (procesi Lucite Alpha)

Kushtet e funksionimit të procesit Lucite Alpha janë të buta, rendimenti i produktit është i lartë, investimet në bimë dhe kostot e lëndëve të para 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 është transferuar në botën e jashtme.

Procesi Alfa ndahet në dy hapa:

Hapi i parë është reagimi i etilenit me CO 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, dhe reagimi kryhet në kushte të buta, i cili është më pak gërryes për pajisjen dhe zvogëlon investimin kapital në ndërtim. ;

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

Përdoret një katalizator shumëfazor i pronarit, i cili ka selektivitet të lartë MMA.Vitet e fundit, ndërmarrjet vendase kanë investuar një entuziazëm të madh në zhvillimin e teknologjisë së metil propionatit dhe kondensimit të formaldehidit në MMA dhe kanë bërë përparim të madh në zhvillimin e procesit të reagimit të katalizatorit dhe shtratit fiks, por jeta e katalizatorit nuk i ka arritur ende kërkesat për industriale aplikacionet.