Kaedah penyediaan metil methacrylate

Metil methacrylate (MMA) adalah monomer penting yang digunakan dalam pengeluaran methacrylate polymethyl (PMMA), plastik yang jelas dan tahan lama. Ia mempunyai aplikasi yang meluas dalam pelbagai industri, dari komponen automotif ke peranti perubatan dan cat. Memahami yangKaedah penyediaan metil methacrylateAdalah penting untuk industri yang bertujuan untuk mengoptimumkan kecekapan pengeluaran, mengurangkan kos, dan memastikan kelestarian alam sekitar.

1. Acetone Cyanohydrin (ACH) proses

YangProses Acetone Cyanohydrin (ACH)Adalah salah satu kaedah yang paling banyak digunakan untuk pengeluaran perindustrian metil methacrylate. Kaedah ini melibatkan reaksi acetone dengan hidrogen untuk menembak diri sendiri untuk menghasilkan acetone cyanohydrin, yang kemudian hydrolyzed untuk membentuk methacrylamide. Methacrylamide kemudiannya esterified dengan metanol untuk menghasilkan MMA.

Langkah-langkah utama:

• Pembentukan cyanohydrin aseton:Acetone bertindak balas dengan hidrogen untuk menembak diri sendiri (HCN) kehadiran asas.

  [ Teks {(CH}3)2 teks {CO} text{HCN} → teks {(CH}3)2 teks {C(OH)CN} ]

• Herba acetone cyanohydrin:Cyanohydrin yang menjalani hydrolisis untuk membentuk methacrylamide.

  [ Teks {(CH}3)2 teks {C(OH)CN} → teks {CH}2 = C(CH}3) text{CONH}_ 2 ]

• Esterification:Methacrylamide esterified dengan metanol, menghasilkan methacrylate perangkap.

  [ Teks {CH}2 = C(CH}3) teks {CONH}2 teks {CH}3 teks {OH} → teks {CH}2 = C(CH}3) text{COOCH}_ 3 ]

YangProses menSangat cekap dan sesuai untuk pengeluaran berskala besar. Walau bagaimanapun, ia menjana produk sampingan yang berbahaya seperti ammonia dan hidrogen untuk menembak diri sendiri, menyamar kebimbangan alam sekitar dan keselamatan.

2. Proses pengoksidaan Isobutylene (C4)

Satu lagi kaedah yang popular untukPenyediaan methacrylate perangkapMelibatkan yangPengoksidaan isobutylene. Kaedah ini menukarkan isobutylene ke dalam metacrolein (MAL) melalui tindak balas pengoksidaan terpilih. Methaacrolein yang kemudian teroksida lagi ke dalam asid methacrylic (MAA), yang esterified dengan metanol untuk menghasilkan MMA.

Langkah-langkah utama:

• Pengoksidaan isobutylene untuk metacrolein:Isobutylene bertindak balas dengan oksigen kehadiran pemangkin untuk membentuk methaacrolein.

  [ Teks {CH}2 = C(CH}3) teks {H} teks {O}2 → teks {CH}2 = C(CH}_ 3) teks {CHO} ]

• Pengoksidaan methacrolein kepada asid methacrylic:Methaacrolein menjalani pengoksidaan tambahan kepada asid methacrylic.

  [ Teks {CH}2 = C(CH}3) teks {CHO} teks {O}2 → teks {CH}2 = C(CH}_ 3) teks {COOH} ]

• Esterification dengan metanol:Akhirnya, asid methacrylic bertindak balas dengan metanol untuk menghasilkan MMA.

  [ Teks {CH}2 = C(CH}3) teks {COOH} {CH}3 teks {OH} → teks {CH}2 = C(CH}3) teks {COOCH}3 ]

Proses ini mengelakkan penggunaan bahan toksik seperti hidrogen sianida, menjadikannya lebih mesra alam berbanding dengan kaedah men. Di samping itu, proses pengoksidaan isobutylene biasanya digunakan kerana hasil yang tinggi dan kesan alam sekitar yang lebih rendah.

3. Proses berasaskan Ethylene (proses Alpha)

Pendekatan terbaru kepadaPenyediaan methacrylate perangkapAdalahProses Alpha, Yang menggunakan ethylene sebagai bahan permulaan. Ethylene bertindak balas dengan karbon monoksida (CO) dan metanol kehadiran pemangkin palladium untuk terus menghasilkan MMA. Proses ini bypasses pembentukan sebatian pertengahan seperti asid methaacrolein dan methacrylic, mengurangkan bilangan langkah-langkah yang terlibat.

Langkah-langkah utama:

• Ethylene carbonylation:Ethylene, CO dan metanol bertindak balas dengan pemangkin berasaskan palladium, membentuk MMA dalam tindak balas satu langkah.

  [ Teks {C}2 teks {H}Teks 4 {CO} {CH}3 teks {OH} → teks {CH}2 = C(CH}3) teks {COOCH}3 ]

Proses Alpha adalah berfaedah kerana kesederhanaan, ekonomi atom yang tinggi, dan mengurangkan penjanaan sisa. Walau bagaimanapun, ia memerlukan pemangkin mahal dan beroperasi di bawah tekanan tinggi, menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi perindustrian maju.

4. Pendekatan berasaskan Bio mampan

Sebagai tindak balas kepada peningkatan kebimbangan alam sekitar,Kaedah berasaskan bioUntuk menghasilkan metil methacrylate mendapat faedah. Proses ini menggunakan bahan mentah yang boleh diperbaharui, seperti gula atau biomas, untuk menjana MMA melalui penapaian atau laluan enzim. Sebagai contoh, beberapa kaedah menggunakan mikroorganisma kejuruteraan genetik untuk menghasilkan asid methacrylic daripada biojisim, yang kemudian esterified dengan metanol untuk menghasilkan MMA.

Walaupun pendekatan berasaskan bio masih dalam peringkat pembangunan, mereka memegang janji untuk mengurangkan jejak karbon yang berkaitan dengan pengeluaran MMA. Cabaran kekal untuk skala proses-proses ini ke peringkat industri sambil mengekalkan kecekapan kos.

Kesimpulan

YangKaedah penyediaan metil methacrylateBerbeza-beza secara meluas, masing-masing dengan set sendiri kelebihan dan cabaran. Kaedah tradisional seperti proses cyanohydrin aseton ditubuhkan dengan baik tetapi datang dengan kebimbangan alam sekitar. Proses pengoksidaan isobutylene menawarkan alternatif yang lebih hijau, manakala kaedah baru seperti proses Alpha dan pendekatan berasaskan bio memimpin jalan ke arah pengeluaran yang lebih mampan. Oleh kerana industri terus mengutamakan tanggungjawab alam sekitar, inovasi masa depan dalam pengeluaran MMA mungkin akan memberi tumpuan kepada mengoptimumkan proses ini untuk kecekapan dan kemampanan yang lebih besar.