甲基丙烯酸甲酯的合成及市场分析

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摘要：本文主要介绍了甲基丙烯酸甲酯的合成方法，应用，阐述了它如今的生产情况，消费情况及发展建议。
关键词：甲基丙烯酸甲酯；合成；发展前景
甲基丙烯酸甲酯又称MMA，是异丁烯的下游产品之一。MMA如今的使用越来越遍及，是一种附加值高的化工产品。MMA主要应用于有机玻璃、抗冲击改性剂及表面涂料等范围。[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，异丁烯氧化酯化法，异丁烯一步氧化法，而世界上应用最普遍的方法是丙酮氰醇法和异丁烯法。[2]
1.1 传统的丙酮氰醇法（ACH）
ACH法由英国ICI公司于1937年首先完成工业化，这个工艺主要包括三步，首先，在NAOH下，HAC与丙酮反应得到丙酮氰醇（ACH）；其次，ACH与浓H2SO4反应得到甲基丙烯酰胺硫酸盐（MAAS）；MAAS再分别与水和甲醇作用生成MMA。[3]该法的优点是MMA的产率高，技术成熟，缺点是原料HAC有剧毒，副产物较多，处理复杂，对装置要求高。
1.2 改进的丙酮氰醇法（MGC）
改良的丙酮氰醇法是由日本三菱瓦斯化学公司开发的，该工艺主要分为四步，第一步，与传统的丙酮氰醇法相同，将氢氰酸与丙酮制得丙酮氰醇；而后将ACH与水生成羟基异丁酰胺；其次，它再与甲酸甲酯生成羟基异丁酸甲酯与甲酰胺；最后羟基异丁酸甲酯脱水得MMA。[4]该工艺的优点是无废酸产生，原料可循环使用，减少了HCN使用量，缺点是MMA总收率低，对设备要求高，能耗高。
1.3 异丁烯（叔丁醇）一步氧化法
该反应的原料是异丁烯或叔丁醇，该工艺主要分为三步：
①异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甲基丙烯酸与甲醇生成MMA[5]。
该方法的优点是MMA产品质量好，原料来源广泛，技术相对成熟，对环境影响小，不足是生产资本高，总产率低，设备多，对催化剂要求高。
1.4 异丁烯（叔丁醇）氧化酯化法
异丁烯或叔丁醇一步氧化生成甲基丙烯醛，而后MAL与甲醇进行酯化生成MMA。该办法的长处是工艺精简，产品收率高，减少了成本，但缺点是初期投资费用高且回收过多甲醇也使费用增高，催化反应机理复杂。[6]
1.5 乙烯羰基化法（BASF）
该工艺主要包括四步：
1）乙烯与氢气，一氧化碳反应生成丙醛。
2）丙醛与甲醛反应生成MAL。
3）MAL经氧化制得MAA。
4）MAA冷却后与甲醇制得MMA。[7]
该工艺的好处是原子利用率较高，对环境无污染，缺点是投资费用过高，催化剂寿命短。
1.6 丙酸甲酯法（Alpha）
英国Lucite公司对BASF工艺进行了改进，并命名为Alpha，Alpha工艺是乙烯与一氧化碳，甲醇作用产生丙酸甲酯（MP），将丙酸甲酯与甲醛反应脱水得MMA。该工艺的优点是工艺中间体收率高，安全无污染，催化剂寿命长，生产成本低，无需特定设备，缺点是技术可得性低，丙酸甲酯法是目前工业生产MMA中较优的路线。
2 MMA的应用
近些年来我国60%的MMA用于聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），PMMA拥有良好的耐候性，适中的密度，刚性，稳定性，透明性，广泛应用于汽车，LED核心原件材料，建筑，航空等，如今它能够替代玻璃成为不易碎的建筑材料，23%的MMA用于表面涂料，如润滑剂，粘合剂，纺织浆料等，12%的MMA用于塑料加工助剂ACR和MBS，5%用于其他方面。另外，在MMA应用上，大部分不用去除阻聚剂就可以生成聚合物。[3]
3 MMA的发展前景
我国的MMA供不应求，一批扩建，新建装置投入生產，一定程度上解决了我国MMA供不应求的问题。
3.1 MMA的生产情况
我国MMA的工业生产起始于二十世纪，2011年世界上的MMA供求基本平衡，需求量大约为330万t，亚洲产能增长到183万t左右，而中国大概占40万t。预计到2020年，我国MMA的生产能力将达到110万t左右。
3.2 MMA的消费情况
近十年来，我国MMA需求量逐渐增大，截止到2014年，我国已成为除美国和日本以外的世界第三大消费国家。估计到2020年，我国MMA需求量将到达大概95万t，所以，到2020年时，MMA的供应量将大于需求量，竞争十分激烈。
4 总结
从我国最近一些年的MMA的生产和消费程度来看，我国MMA的发展还有一定的提升空间，我国生产MMA的方法有很多，每个工艺都各有特点，选择MMA工艺时需全面考虑。我国MMA如今主要应用于中低端市场，应大力开发MMA的新产品，以防到2020年时，MMA的产量过剩，企业竞争力不足。
参考文献：
[1]徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册[M].北京：化学工业出版社，1998：342343.
[2]王立忠.甲基丙烯酸甲酯生产技术路线及经济性评价[J].精细与专用化学品，2011，19（6）：1519.
[3]魏利华，李倩，李爱菊，等.甲基丙烯酸甲酯的合成及市场[J].精细与专用化学品，2013，21（11）：1823.
[4]何海燕，王彬.国内外甲基丙烯酸甲酯的生产现状及市场分析[J].石油化工，2016，45（6）：756763.
[5]李华锋，黄尚顺，王俊，等.C4馏分异丁烯制备甲基丙烯酸甲酯的技术进展[J].现代化工，2010，30（S2）：3035.
[6]中国科学院过程工程研究所.一种用于甲基丙烯醛一步氧化酯化生产甲基丙烯酸甲酯的新型催化剂：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.
作者简介：黄英丽（1998），女，汉族，河北廊坊人，本科在读。