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        甲基丙烯酸甲酯的合成及市場(chǎng)分析

        2018-10-21 17:39:55黃英麗任壯壯孟祥宇
        科技風(fēng) 2018年22期
        關(guān)鍵詞:甲基丙烯酸甲酯合成發(fā)展前景

        黃英麗 任壯壯 孟祥宇

        摘要:本文主要介紹了甲基丙烯酸甲酯的合成方法,應(yīng)用,闡述了它如今的生產(chǎn)情況,消費(fèi)情況及發(fā)展建議。

        關(guān)鍵詞:甲基丙烯酸甲酯;合成;發(fā)展前景

        甲基丙烯酸甲酯又稱MMA,是異丁烯的下游產(chǎn)品之一。MMA如今的使用越來越遍及,是一種附加值高的化工產(chǎn)品。MMA主要應(yīng)用于有機(jī)玻璃、抗沖擊改性劑及表面涂料等范圍。[1]

        1 甲基丙烯酸甲酯的合成

        合成MMA的方法有很多,主要包括ACH法,Alpha法,BASF法,MGC法,異丁烯氧化酯化法,異丁烯一步氧化法,而世界上應(yīng)用最普遍的方法是丙酮氰醇法和異丁烯法。[2]

        1.1 傳統(tǒng)的丙酮氰醇法(ACH)

        ACH法由英國(guó)ICI公司于1937年首先完成工業(yè)化,這個(gè)工藝主要包括三步,首先,在NAOH下,HAC與丙酮反應(yīng)得到丙酮氰醇(ACH);其次,ACH與濃H2SO4反應(yīng)得到甲基丙烯酰胺硫酸鹽(MAAS);MAAS再分別與水和甲醇作用生成MMA。[3]該法的優(yōu)點(diǎn)是MMA的產(chǎn)率高,技術(shù)成熟,缺點(diǎn)是原料HAC有劇毒,副產(chǎn)物較多,處理復(fù)雜,對(duì)裝置要求高。

        1.2 改進(jìn)的丙酮氰醇法(MGC)

        改良的丙酮氰醇法是由日本三菱瓦斯化學(xué)公司開發(fā)的,該工藝主要分為四步,第一步,與傳統(tǒng)的丙酮氰醇法相同,將氫氰酸與丙酮制得丙酮氰醇;而后將ACH與水生成羥基異丁酰胺;其次,它再與甲酸甲酯生成羥基異丁酸甲酯與甲酰胺;最后羥基異丁酸甲酯脫水得MMA。[4]該工藝的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)廢酸產(chǎn)生,原料可循環(huán)使用,減少了HCN使用量,缺點(diǎn)是MMA總收率低,對(duì)設(shè)備要求高,能耗高。

        1.3 異丁烯(叔丁醇)一步氧化法

        該反應(yīng)的原料是異丁烯或叔丁醇,該工藝主要分為三步:

        ①異丁烯或叔丁醇氧化生成甲基丙烯醛(MAL)。

        ②甲基丙烯醛氧化生成甲基丙烯酸(MAA)。

        ③甲基丙烯酸與甲醇生成MMA[5]。

        該方法的優(yōu)點(diǎn)是MMA產(chǎn)品質(zhì)量好,原料來源廣泛,技術(shù)相對(duì)成熟,對(duì)環(huán)境影響小,不足是生產(chǎn)資本高,總產(chǎn)率低,設(shè)備多,對(duì)催化劑要求高。

        1.4 異丁烯(叔丁醇)氧化酯化法

        異丁烯或叔丁醇一步氧化生成甲基丙烯醛,而后MAL與甲醇進(jìn)行酯化生成MMA。該辦法的長(zhǎng)處是工藝精簡(jiǎn),產(chǎn)品收率高,減少了成本,但缺點(diǎn)是初期投資費(fèi)用高且回收過多甲醇也使費(fèi)用增高,催化反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜。[6]

        1.5 乙烯羰基化法(BASF)

        該工藝主要包括四步:

        1)乙烯與氫氣,一氧化碳反應(yīng)生成丙醛。

        2)丙醛與甲醛反應(yīng)生成MAL。

        3)MAL經(jīng)氧化制得MAA。

        4)MAA冷卻后與甲醇制得MMA。[7]

        該工藝的好處是原子利用率較高,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,缺點(diǎn)是投資費(fèi)用過高,催化劑壽命短。

        1.6 丙酸甲酯法(Alpha)

        英國(guó)Lucite公司對(duì)BASF工藝進(jìn)行了改進(jìn),并命名為Alpha,Alpha工藝是乙烯與一氧化碳,甲醇作用產(chǎn)生丙酸甲酯(MP),將丙酸甲酯與甲醛反應(yīng)脫水得MMA。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是工藝中間體收率高,安全無(wú)污染,催化劑壽命長(zhǎng),生產(chǎn)成本低,無(wú)需特定設(shè)備,缺點(diǎn)是技術(shù)可得性低,丙酸甲酯法是目前工業(yè)生產(chǎn)MMA中較優(yōu)的路線。

        2 MMA的應(yīng)用

        近些年來我國(guó)60%的MMA用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),PMMA擁有良好的耐候性,適中的密度,剛性,穩(wěn)定性,透明性,廣泛應(yīng)用于汽車,LED核心原件材料,建筑,航空等,如今它能夠替代玻璃成為不易碎的建筑材料,23%的MMA用于表面涂料,如潤(rùn)滑劑,粘合劑,紡織漿料等,12%的MMA用于塑料加工助劑ACR和MBS,5%用于其他方面。另外,在MMA應(yīng)用上,大部分不用去除阻聚劑就可以生成聚合物。[3]

        3 MMA的發(fā)展前景

        我國(guó)的MMA供不應(yīng)求,一批擴(kuò)建,新建裝置投入生產(chǎn),一定程度上解決了我國(guó)MMA供不應(yīng)求的問題。

        3.1 MMA的生產(chǎn)情況

        我國(guó)MMA的工業(yè)生產(chǎn)起始于二十世紀(jì),2011年世界上的MMA供求基本平衡,需求量大約為330萬(wàn)t,亞洲產(chǎn)能增長(zhǎng)到183萬(wàn)t左右,而中國(guó)大概占40萬(wàn)t。預(yù)計(jì)到2020年,我國(guó)MMA的生產(chǎn)能力將達(dá)到110萬(wàn)t左右。

        3.2 MMA的消費(fèi)情況

        近十年來,我國(guó)MMA需求量逐漸增大,截止到2014年,我國(guó)已成為除美國(guó)和日本以外的世界第三大消費(fèi)國(guó)家。估計(jì)到2020年,我國(guó)MMA需求量將到達(dá)大概95萬(wàn)t,所以,到2020年時(shí),MMA的供應(yīng)量將大于需求量,競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。

        4 總結(jié)

        從我國(guó)最近一些年的MMA的生產(chǎn)和消費(fèi)程度來看,我國(guó)MMA的發(fā)展還有一定的提升空間,我國(guó)生產(chǎn)MMA的方法有很多,每個(gè)工藝都各有特點(diǎn),選擇MMA工藝時(shí)需全面考慮。我國(guó)MMA如今主要應(yīng)用于中低端市場(chǎng),應(yīng)大力開發(fā)MMA的新產(chǎn)品,以防到2020年時(shí),MMA的產(chǎn)量過剩,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。

        參考文獻(xiàn):

        [1]徐克勛.精細(xì)有機(jī)化工原料及中間體手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998:342343.

        [2]王立忠.甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)技術(shù)路線及經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2011,19(6):1519.

        [3]魏利華,李倩,李愛菊,等.甲基丙烯酸甲酯的合成及市場(chǎng)[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2013,21(11):1823.

        [4]何海燕,王彬.國(guó)內(nèi)外甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析[J].石油化工,2016,45(6):756763.

        [5]李華鋒,黃尚順,王俊,等.C4餾分異丁烯制備甲基丙烯酸甲酯的技術(shù)進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,2010,30(S2):3035.

        [6]中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所.一種用于甲基丙烯醛一步氧化酯化生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的新型催化劑:1485133 A[P].20040331.

        [7]Butler I R,Baker P K,Eastham G R,et al.Ferrocenylmethylphosphines ligands in the palladiumcatalysed synthesis of methyl propionate[J].Inorg Chem Commun,2004,7(9):10491052.

        作者簡(jiǎn)介:黃英麗(1998),女,漢族,河北廊坊人,本科在讀。

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