U metacrilatu di metilu (MMA) hè una materia prima chimica organica impurtante è un monomeru polimeru, utilizatu principalmente in a pruduzzione di vetru organicu, stampaggio di plastiche, acrilichi, rivestimenti è materiali polimerici funzionali farmaceutici, ecc. Hè un materiale di alta gamma per l'aerospaziale, l'infurmazione elettronica, a fibra ottica, a robotica è altri campi.

Cum'è un monomeru materiale, l'MMA hè principalmente adupratu in a pruduzzione di polimetilmetacrilatu (cunnisciutu cum'è plexiglass, PMMA), è pò ancu esse copolimerizatu cù altri cumposti vinilici per ottene prudutti cù diverse proprietà, cum'è per a fabricazione di additivi di cloruru di polivinile (PVC) ACR, MBS è cum'è un secondu monomeru in a pruduzzione di acrilichi.

Attualmente, ci sò trè tippi di prucessi maturi per a pruduzzione di MMA in casa è à l'esteru: a via di esterificazione di l'idrolisi di a metacrilamide (u metudu di l'acetone cianoidrina è u metudu di u metacrilonitrile), a via di ossidazione di l'isobutilene (u prucessu Mitsubishi è u prucessu Asahi Kasei) è a via di sintesi di l'etilene carbonile (u metudu BASF è u metudu Lucite Alpha).

1. Via di esterificazione di l'idrolisi di a metacrilamide
Questa via hè u metudu tradiziunale di pruduzzione di MMA, cumpresu u metudu di l'acetone cianoidrina è u metudu di u metacrilonitrile, tramindui dopu l'idrolisi intermedia di metacrilamide, a sintesi di esterificazione di MMA.

(1) Metudu di l'acetone cianidrina (metudu ACH)

U metudu ACH, sviluppatu per a prima volta da l'americana Lucite, hè u primu metudu di pruduzzione industriale di MMA, è hè ancu u prucessu di pruduzzione di MMA mainstream in u mondu attualmente. Stu metudu usa acetone, acidu cianidricu, acidu sulfuricu è metanolu cum'è materie prime, è e tappe di reazione includenu: reazione di cianoidrinizazione, reazione di amidazione è reazione di esterificazione di idrolisi.

U prucessu ACH hè tecnicamente maturu, ma hà i seguenti svantaghji serii:

○ L'usu di l'acidu cianidricu assai tossicu, chì richiede misure di prutezzione strette durante u almacenamentu, u trasportu è l'usu;

○ Sottoproduzione di una grande quantità di residui acidi (soluzione acquosa cù acidu sulfuricu è bisulfatu d'ammoniu cum'è cumpunenti principali è chì cuntene una piccula quantità di materia urganica), a quantità di a quale hè 2,5 ~ 3,5 volte quella di MMA, è hè una fonte seria d'inquinamentu ambientale;

A causa di l'usu di l'acidu sulfuricu, hè necessariu un equipaggiamentu anticorrosione, è a custruzzione di u dispusitivu hè cara.

(2) Metudu di u metacrilonitrile (metudu MAN)

Asahi Kasei hà sviluppatu u prucessu di metacrilonitrile (MAN) basatu annantu à a via ACH, vale à dì, l'isobutilene o u tert-butanolu hè ossidatu da l'ammoniaca per ottene MAN, chì reagisce cù l'acidu sulfuricu per pruduce metacrilamide, chì poi reagisce cù l'acidu sulfuricu è u metanolu per pruduce MMA. A via MAN include a reazione d'ossidazione di l'ammoniaca, a reazione d'amidazione è a reazione d'esterificazione di l'idrolisi, è pò aduprà a maiò parte di l'attrezzatura di l'impianto ACH. A reazione d'idrolisi usa un eccessu d'acidu sulfuricu, è u rendimentu di metacrilamide intermediu hè guasi u 100%. Tuttavia, u metudu hà sottoprodotti di l'acidu cianudridico altamente tossichi, l'acidu cianudridico è l'acidu sulfuricu sò assai currusivi, i requisiti di l'attrezzatura di reazione sò assai alti, mentre chì i periculi ambientali sò assai alti.

2, Via d'ossidazione di l'isobutilene
L'ossidazione di l'isobutilene hè stata a via tecnologica preferita da e grande cumpagnie in u mondu per via di a so alta efficienza è di a prutezzione ambientale, ma a so soglia tecnica hè alta, è solu u Giappone avia una volta a tecnulugia in u mondu è hà bluccatu a tecnulugia à a Cina. U metudu include dui tipi di prucessu Mitsubishi è u prucessu Asahi Kasei.

(1) Prucessu Mitsubishi (metodu di trè tappe di l'isobutilene)

A cumpagnia giapponese Mitsubishi Rayon hà sviluppatu un novu prucessu per pruduce MMA da isobutilene o tert-butanol cum'è materia prima, ossidazione selettiva in dui passi per aria per ottene l'acidu metacrilicu (MAA), è dopu esterificata cù metanol. Dopu l'industrializazione di Mitsubishi Rayon, a cumpagnia giapponese Asahi Kasei, a cumpagnia giapponese Kyoto Monomer, a cumpagnia coreana Lucky, ecc. anu realizatu l'industrializazione una dopu l'altra. A cumpagnia naziunale di u gruppu Shanghai Huayi hà investitu assai risorse umane è finanziarie, è dopu à 15 anni di sforzi cuntinui è incessanti di duie generazioni, hà sviluppatu cù successu in modu indipendente l'ossidazione è l'esterificazione in dui passi di a tecnulugia MMA di pruduzzione pulita di isobutilene, è in dicembre 2017, hà cumpletatu è messu in funzione un impianto industriale MMA di 50.000 tunnellate in a so joint venture Dongming Huayi Yuhuang situata in Heze, pruvincia di Shandong, rumpendu u monopoliu tecnologicu di u Giappone è diventendu l'unica cumpagnia cù sta tecnulugia in Cina, facendu ancu di a Cina u secondu paese à avè a tecnulugia industrializzata per a pruduzzione di MAA è MMA per ossidazione di isobutilene.

(2) Prucessu Asahi Kasei (prucessu in dui passi d'isobutilene)

A Asahi Kasei Corporation giapponese hè stata dapoi longu impegnata in u sviluppu di un metudu d'esterificazione diretta per a pruduzzione di MMA, chì hè statu sviluppatu è messu in funzione cù successu in u 1999 cù una pianta industriale di 60.000 tunnellate in Kawasaki, Giappone, è dopu allargata à 100.000 tunnellate. A strada tecnica consiste in una reazione in dui passi, vale à dì l'ossidazione di l'isobutilene o di u tert-butanolu in fase gassosa sottu l'azione di u catalizatore d'ossidu cumpostu Mo-Bi per pruduce metacroleina (MAL), seguita da l'esterificazione ossidativa di MAL in fase liquida sottu l'azione di u catalizatore Pd-Pb per pruduce MMA direttamente, induve l'esterificazione ossidativa di MAL hè u passu chjave in questa strada per pruduce MMA. U metudu di u prucessu Asahi Kasei hè simplice, cù solu dui passi di reazione è solu acqua cum'è sottoproduttu, chì hè verde è rispettuosu di l'ambiente, ma a cuncepzione è a preparazione di u catalizatore sò assai esigenti. Hè statu signalatu chì u catalizatore di esterificazione ossidativa di Asahi Kasei hè statu aggiornatu da a prima generazione di Pd-Pb à a nova generazione di catalizatore Au-Ni.

Dopu à l'industrializazione di a tecnulugia Asahi Kasei, da u 2003 à u 2008, l'istituzioni di ricerca naziunali anu iniziatu un boom di ricerca in questu duminiu, cù parechje unità cum'è l'Università Normale di Hebei, l'Istitutu di Ingegneria di Prucessu, l'Accademia Cinese di Scienze, l'Università di Tianjin è l'Università di Ingegneria di Harbin chì si cuncentranu nantu à u sviluppu è u miglioramentu di catalizatori Pd-Pb, ecc. Dopu à u 2015, a ricerca naziunali nantu à i catalizatori Au-Ni hà iniziatu. Un altru ciclu di boom, rappresentativu di u quale hè l'Istitutu Dalian di Ingegneria Chimica, Accademia Cinese di Scienze, hà fattu grandi progressi in u picculu studiu pilotu, hà cumpletatu l'ottimisazione di u prucessu di preparazione di catalizatori nano-oru, u screening di e cundizioni di reazione è a prova di valutazione di l'operazione à ciclu longu di l'aghjurnamentu verticale, è avà coopera attivamente cù l'imprese per sviluppà a tecnulugia di industrializazione.

3、Via di sintesi di l'etilene carbonile
A tecnulugia di l'industrializazione di a via di sintesi di l'etilene carbonile include u prucessu BASF è u prucessu di l'etilene-acidu propionicu cum'è estere metilicu.

(1) metudu di l'etilene-acidu propionicu (prucessu BASF)

U prucessu si compone di quattru tappe: l'etilene hè idroformilatu per ottene propionaldeide, a propionaldeide hè cundensata cù formaldeide per pruduce MAL, u MAL hè ossidatu à l'aria in un reattore tubulare à lettu fissu per pruduce MAA, è u MAA hè separatu è purificatu per pruduce MMA per esterificazione cù metanolu. A reazione hè a tappa chjave. U prucessu richiede quattru tappe, chì hè relativamente ingombrante è richiede equipaggiamenti elevati è costi d'investimentu elevati, mentre chì u vantaghju hè u bassu costu di e materie prime.

Avanzate naziunali sò state fatte ancu in u sviluppu tecnologicu di a sintesi di etilene-propilene-formaldeide di MMA. In u 2017, a cumpagnia di u gruppu Shanghai Huayi, in cuuperazione cù a cumpagnia di novi materiali Nanjing NOAO è l'Università di Tianjin, hà cumpletatu una prova pilotu di 1.000 tunnellate di cundensazione di propilene-formaldeide cù formaldeide à metacroleina è u sviluppu di un pacchettu di prucessu per un impianto industriale di 90.000 tunnellate. Inoltre, l'Istitutu di Ingegneria di Prucessu di l'Accademia Cinese di e Scienze, in cuuperazione cù u Gruppu Energeticu è Chimicu Henan, hà cumpletatu un impianto pilotu industriale di 1.000 tunnellate è hà ottenutu cù successu un funziunamentu stabile in u 2018.

(2) Prucessu di propionatu d'etilene-metilu (prucessu Lucite Alpha)

E cundizioni operative di u prucessu Lucite Alpha sò moderate, u rendimentu di u produttu hè altu, l'investimentu in l'impianti è i costi di e materie prime sò bassi, è a scala di una sola unità hè faciule da fà in grande, attualmente solu Lucite hà u cuntrollu esclusivu di sta tecnulugia in u mondu è ùn hè micca trasferita à u mondu esternu.

U prucessu Alpha hè divisu in duie tappe:

U primu passu hè a reazzione di l'etilene cù u CO2 è u metanolu per pruduce propionatu di metilu.

aduprendu un catalizatore di carbonilazione omogenea à basa di palladio, chì hà e caratteristiche di alta attività, alta selettività (99,9%) è longa vita di serviziu, è a reazione hè realizata in cundizioni moderate, chì hè menu currusivu per u dispusitivu è riduce l'investimentu di capitale di custruzzione;

U secondu passu hè a reazzione di u propionatu di metilu cù a formaldeide per furmà MMA.

Un catalizatore multifase pruprietariu hè utilizatu, chì hà una alta selettività MMA. In l'ultimi anni, l'imprese domestiche anu investitu un grande entusiasmu in u sviluppu tecnologicu di u propionatu di metilu è di a cundensazione di formaldeide in MMA, è anu fattu grandi progressi in u sviluppu di catalizatori è di prucessi di reazione à lettu fissu, ma a vita di u catalizatore ùn hà ancu righjuntu i requisiti per l'applicazioni industriali.