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1、課程：精細有機合成化學與工藝學專業(yè)：化學工程與工藝班級：10205302姓名：邱春桃學號：1020530220論甲基丙烯酸甲酯之工藝作者：邱春桃一、甲基丙烯酸甲酯的簡介及現(xiàn)實意義[1]甲基丙烯酸甲酯是一種重要的有機化工原料，主要作為聚合單體用于生產(chǎn)其聚合物和共聚物，還可通過酯交換用于生產(chǎn)甲基丙烯酸高碳酯。其聚合物為透明性極佳的塑膠材料，故常被稱為有機玻璃，且具有極好的耐候性等優(yōu)良特性，廣泛用于汽車、容器、建筑、設備部件、家用電器材料、衛(wèi)生潔具等方面,特別是近年來應用在光學級有機玻璃、防射線有機玻璃、光導纖維、光盤等高新技術
2、領域。同時,甲基丙烯酸甲酯作為高性能建筑涂料的改性劑使用，也有很大的利用空間。除此之外，還可用于聚氯乙烯改性抗沖助劑ACR和MBS、腈綸第二單體、醫(yī)藥功能材料等。其2003年國內消費結構為：有機玻璃占44%，模塑料約占10%，塑料加工助劑ACR和MBS占24%，表面涂料占10%，其他占12%。二、甲基丙烯酸甲酯的主要生產(chǎn)工藝由甲基丙烯酸甲酯可聚合成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA粉)。其結構式分別如下：甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)工藝有：㈠、丙酮氰醇法[2]ACH法合成工藝主要包括氰化反應,酰胺化反應,酯化
3、反應。第①步：氰化反應丙酮與氫氰酸在堿催化劑的存在下發(fā)生氰化反應生成丙酮氰醇:第②步：酰氨化反應丙酮氰醇與濃硫酸反應生成甲基丙烯酰胺硫酸鹽。過量的硫酸和丙酮氰醇反應生成2-硫酸根亞氨基中間體,接著中間體前段丙酮氰醇和硫酸反應生成的水發(fā)生水解反應,生成酰胺中間體,再經(jīng)脫除硫酸生成甲基丙烯酸酰胺硫酸鹽。第③步：酯化反應甲基丙烯酸酰胺硫酸鹽與甲醇水溶液反應生成甲基丙烯酸甲酯(MMA)：㈡、異丁烯催化氧化法[2]在氧化反應過程中,第一步異丁烯氧化為異丁烯醛；第二步異丁烯醛轉化轉化為甲基丙烯酸。反應方程式如下：甲基丙烯酸在硫酸存在下
4、與甲醇在液相中酯化反應生成甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸酯化反應是用硫酸作催化劑,可以提高甲基丙烯酸轉化率。即使甲醇與甲基丙烯酸的摩爾比低,也能得到較高轉化率。異丁烯催化氧化法生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯過程中氧化反應串聯(lián)生產(chǎn)可降低投資和能源費用,無廢水產(chǎn)生,用高效催化劑能減少副反應生成。㈢、丙烯法[3]丙烯和一氧化羰和水在過渡金屬催化下一步生成甲基丙酸烯甲酯?，F(xiàn)在一般用鎳碳催化劑，也有用鈀碳催化劑，反應溫度45～115度，反應壓力20～60atm，整個反應在惰性的溶劑里，選擇轉化率99%。還有種工藝是強酸（氫氟酸）催化下丙烯和一氧化碳
5、和水生成異丁酸，然后再和氧氣在催化劑（鐵磷和鉬磷）的作用下生成甲基丙烯酸和水。異丁酸的轉化率是90％，甲基丙烯酸轉化率是95%，甲基丙烯酸一次性轉化率是接近80%，反應溫度300～400度，然后和甲醇生成甲基丙烯酸甲酯。㈣、丙烯羰基化法[2]丙烯合成MMA包括丙烯羰基化、脫氫和酯化等步驟,反應機理為:一般來講,用丙烯合成MMA都包括丙烯羰基化、脫氫制不飽和產(chǎn)物;大多數(shù)是經(jīng)過異丁酸或異丁酸甲酯化合成MMA。三、我最喜歡的生產(chǎn)工藝在以上幾種工藝中，我最喜歡異丁烯催化氧化法。[2]因為異丁烯催化氧化法不像丙酮氰醇法一樣酯化反應所
6、需硫酸耗量高,最終副產(chǎn)硫酸氫銨多，不環(huán)保。異丁烯催化氧化法不但可降低成本,而且無廢水處理。除此之外，[4]異丁烯催化氧化法第一步采用含Mo-Bi-Fe等復合金屬氧化物做催化劑,第二步使用P-Mo-V雜多酸型催化劑,最后以酸性離子交換樹脂為催化劑與甲醇酯化為MMA。作者將第二步與第三步合并在同一容器中進行,第一段采用含MoBiFeCoSbLaCsO等復合金屬氧化物催化劑,第二段采用Pd5Pb2FeLa催化劑。將異丁烯氧化制MMA的第二步與第三步反應合并在同一容器中進行,可精簡MAA的分離等步驟,縮短了工藝流程,提高了總的收率
7、。[4]甲基丙烯醛氧化酯化為甲基丙烯酸甲酯的反應采用的主催化劑為Pd,添加Pb可提高選擇性,當反應體系中w(H2O)<3.5%時,可以防止催化劑活性降低,抑制副產(chǎn)物甲基丙烯酸的生成,酯化用的甲醇還可循環(huán)使用。所以我認為異丁烯催化氧化法是最好的工藝方法，環(huán)境安全容易控制,可以連續(xù)化生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯。四、各生產(chǎn)工藝的影響因素丙酮氰醇法中氰化反應受丙酮與氰氫酸摩爾及催化劑比影響，催化劑要用堿催化劑，丙酮與氰氫酸摩爾比大則ACH的單程產(chǎn)率較高。酰氨化反應受硫酸的用量、溫度的選擇影響，硫酸要用過量才能全部水解產(chǎn)生中間體，而去其酯化
8、反應還受溫度、壓強等的影響，一般都在高溫低壓中進行，若溫度過低則可能反應不完全。異丁烯催化氧化法不需硫酸，影響因素有催化劑的選擇和添加劑及氧氣的控制量也有一定的關系。添加劑一般為鐵,鈷和堿性元素，而催化劑則要用高效催化劑才能減少副反應生成。另外，氧氣的量也要控制得當才能讓反應的轉化率更高。丙烯法受溫度、
