El metacrilato de metilo (MMA) es una materia prima química importante que puede sufrir autopolimerización o Copolimerización con otros monómeros bajo calor, luz o en presencia de catalizadores. Es una sustancia incolora y transparente con excelente resistencia a la intemperie, estabilidad UV, transparencia y alto brillo. MMA se utiliza principalmente para producir polimetilmetacrilato (PMMA) y modificadores de impacto para cloruro de polivinilo (PVC), como ACR y MBS. También es ampliamente utilizado en recubrimientos, adhesivos, Impresión textil, auxiliares de teñido y otros campos.
● De 2019 a 2023, la tasa de crecimiento promedio anual de la capacidad de producción fue de 17.8%, mientras que la tasa de crecimiento promedio anual del consumo fue de 9.2%, lo que llevó a una mejora continua en la autosuficiencia. Después de 2021, la oferta y la demanda gradualmente alcanzaron un equilibrio.
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Figura 1: Descripción general de la oferta y la demanda de MMA (2019-2023)
● Asia es la región de producción y consumo de MMA más grande del mundo, y representa casi el 70% de la capacidad mundial, con la oferta y la demanda en la región en gran medida equilibradas. China es el mayor consumidor a nivel mundial y representa el 29.3% del consumo total.
● América del Norte es la segunda región de producción y consumo más grande, con una 14% participación en la capacidad global, donde la oferta y la demanda también están mayormente equilibradas.
● Europa Occidental representa el 8% de la capacidad global, pero el cierre de la planta de Mitsubishi Chemical EN EL Reino Unido en 2022 interrumpió el equilibrio entre la oferta y la demanda de la región.
● El Medio Oriente también se ha convertido en un importante exportador, con plantas a base de etileno de Mitsubishi Rayon y SABIC, así como una planta de C4-based operada conjuntamente por Aramco y Sumitomo.
Desde la perspectiva de la demanda, aquí hay una descripción general de las aplicaciones posteriores de MMA de 2019 a 2023:
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Figura 2: Demanda MMA descendente de la industria (2019-2023)
• Saneamiento y Construcción: PMMA es ampliamente utilizado en los sectores de saneamiento y construcción, representando el 32.0% de consumo.
• Automoción: Con el creciente impulso de vehículos ligeros, PMMA muestra un importante potencial de demanda en el sector de la automoción, lo que representa el 19.7% del consumo.
• Electrónica y electrodomésticos: las aplicaciones de PMMA en Electrónica y electrodomésticos representan 28.0%, particularmente en áreas como pantallas LED/LCP, materiales ópticos, fibras ópticas y materiales médicos de alta gama.
• Placas de guía de luz de visualización: La resina MS se utiliza principalmente en placas de guía de luz de visualización. Con la promoción de pantallas de gran tamaño y bisel estrecho, la demanda de resina MS permanece estable.
• Embalaje cosmético: La resina MS también se utiliza en envases cosméticos, y se espera que su demanda vea un ligero crecimiento en el futuro.
• Productos de tipo de procesamiento: Los productos ACR/MBS nacionales son principalmente tipos de procesamiento, pero la capacidad del mercado es relativamente pequeña, influenciada por la competencia de CPE de bajo precio.
• Desarrollo de productos de gama alta: aumentar la inversión en I + D de productos de alta gama y centrarse en el desarrollo de alta calidad será oportunidades clave para el crecimiento de la industria ACR/MBS en el futuro.
• Recubrimientos a base de solventes: Actualmente, la industria de recubrimientos domésticos todavía se basa principalmente en solventes, lo que representa más del 60% del mercado.
• Recubrimientos ecológicos: con el impulso de las políticas ambientales, se espera que los nuevos recubrimientos ecológicos a base de agua crezcan rápidamente. MMA, como revestimiento impermeable, tiene un potencial de desarrollo significativo.
• MMA también se utiliza en el sector de la iluminación, teniendo en cuenta el 6.6%, así como en los campos emergentes, que representan el 6.5%.
•Ruta C2:Incluye el método BASF y el método α-MMA. El método BASF tiene un proceso simple pero requiere una gran inversión y tiene una vida útil corta del catalizador. El método α-MMA es respetuoso con el medio ambiente pero requiere CO de alta pureza, lo que resulta en altos costos de separación.
•Ruta C3 (método ACH):La tecnología es madura y confiable con baja inversión; sin embargo, el ácido causa alta corrosión al equipo, los costos de tratamiento de líquidos residuales son altos y el proceso está influenciado por la tasa de funcionamiento del acrilonitrilE.
•Ruta C4:Incluye el método de isobuteno tradicional (método de tres pasos) y el método de isobuteno mejorado (método de dos pasos). Las materias primas están fácilmente disponibles, pero los costos están muy influenciados por los precios de la materia prima C4, y la preparación de catalizadores puede ser más difícil.
•Método de metanol C1/acetato de aldehído-metilo:Se han puesto en funcionamiento plantas a gran escala, pero la tecnología y la calidad del producto aún necesitan mejoras.
•C2 Método de etileno:Se han construido plantas a escala piloto Con capacidades en el rango de mil toneladas, pero aún se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo.
•C3 ACH Método:Adoptado por varias empresas, con tecnología relativamente madura.
•C4 Isobuteno Método de oxidación:Incluye los métodos de tres Pasos y de dos pasos, y algunas empresas ya los adoptan y ponen en producción.
•Costos de inversión:El método ACH tiene costos de inversión relativamente más bajos, pero puede verse afectado significativamente por las fluctuaciones en los precios de las materias primas.
•Costos de producción:Los costos de producción de cada ruta de proceso están influenciados por varios factores, incluidos los precios de las materias primas, la eficiencia del catalizador y el consumo de energía.
•Aspectos ambientales y de seguridad:El método C2 es ecológico y tiene una alta seguridad; sin embargo, el método ACH enfrenta desafíos en el manejo de la sustancia altamente tóxica cianuro de hidrógeno.
•Empresas petroquímicas:Tienda a elegir el proceso de oxidación de isobuteno.
• Empresas químicas de carbón o CTO:Tener claras ventajas en la elección de los procesos C1 y C2.
•Acrilonitrilo Empresas Productoras:El método ACH sigue siendo competitivo cuando se combina con la producción de acrilonitrilo.
Figura 3: Distribución global de aplicaciones MMA por diferentes rutas tecnológicas
ElProceso de metacrilato de metiloLa tecnología desarrollada por DODGEN es una ruta de síntesis completamente nueva, principalmente utilizando CO, etanol, metanol y formaldehído como materias primas, y obteniendo MMA a través de una reacción de tres pasos. La innovación de este proceso radica en la naturaleza biobasada de sus materias primas, alineándose con la tendencia global hacia la demanda de materiales de base biológica.
Principio y pasos del proceso
•Materias primas:Etanol, CO
•Catalizador:Sistema catalizador optimizado para el ácido propiónico
•Reacción:Bajo la acción del catalizador, el etanol sufre una reacción de carbonilación con CO para producir ácido propiónico.
•Tasa de conversión:La tasa de conversión de etanol es 99%, con un totalConversión de COTasa de 95%.
•Materias primas:Ácido propiónico, metanol
•Tecnología:Basado en tecnología madura de la torre de esterificación industrial
•Reacción:El ácido propiónico reacciona con el metanol en la torre de esterificación para producir éster propílico (propionato de metilo).
•Tasa de conversión:La tasa de conversión del ácido propiónico es 99%.
•Materias primas:Propionato de metilo, formaldehído
•Enfoque de I + D:Mejorar la tasa de conversión de un solo paso y la selectividad del propionato de metilo
•Reacción:El propionato de metilo reacciona con formaldehído bajo co específicoNdiciones para sufrir una reacción de condensación de hidroxi aldol, produciendo MMA.
•Tasa de conversión y selectividad:La tasa de conversión de paso único del propionato de metilo es 15%, con una selectividad de 95%. El rendimiento espacio-tiempo es de 168 g/kg Cat. h.
1. materias primas a base de Bio:
El etanol se puede obtener a partir de procesos de bio-fermentación (como el maíz o la caña de azúcar), alineados con la demanda mundial de materiales de base biológica.
2. Costes estables:
El precio del etanol de base biológica es relativamente estable, lo que garantiza que los productos de MMA producidos a través de esta ruta también mantengan costos de producción estables.
3. Beneficios ambientales:
En comparación con otros procesos, el método de carbonilación genera menos productos de desecho y más simples del etanol, cumpliendo con los requisitos de protección ambiental.
4. alta tasa de conversión y selectividad:
El proceso logra altas tasas de conversión de etanol y tasas de conversión de CO, mientras que la tasa de conversión de un solo paso y la selectividad del propionato de metilo también son notablemente altas.
5. valor intermedio del producto:
El ácido propiónico, como producto intermedio, o sus derivados (propionato de metilo y sales propiónicas), se puede vender, aumentando el valor agregado de la línea de productos en general.
1. Tecnología de la separación:
MMA es un medio sensible al calor, por lo que los procesos de separación deben realizarse en condiciones de vacío o baja presión. Esto puede requerir equipos especializados, como evaporadores de película que caen, para garantizar una separación eficiente.
2. Problema del azeotrope:
Durante la producción, varias sustancias pueden formar azeótropos, lo que complica el proceso de separación. Esto requiere una integración cuidadosa de técnicas como la destilación por oscilación de presión y la extracción de disco giratorio para gestionar y resolver problemas relacionados con el azeótropo.
3. tecnología de cristalización de fusión de temperatura ultra baja:
Para producir PMMA de grado óptico, la tecnología de cristalización de fusión a temperatura ultrabaja es esencial para lograr la pureza y las propiedades requeridas. Esto agrega complejidad al proceso de producción y exige equipos avanzados.
4. consumo de vapor de baja presión:
El proceso de destilación de MMA requiere vapor de baja presión sustancial. El desafío clave radica en obtener vapor a baja presión de bajo costo, ya que esto es crucial para reducir los costos generales de producción. Optimizar la generación y el consumo de vapor es vital para mejorar la rentabilidad.
DODGEN, Basado en la tecnología de unidades, ha aprovechado sus ventajas de ingeniería para superar los desafíos descritos anteriormente, diseñando una tecnología de proceso de MMA factible y confiable. Con los datos de prueba a pequeña escala como base, ya hemos completado el diagrama de flujo de la planta piloto (PFD) y los cálculos de balance de materiales. Se ha finalizado la selección de equipos clave y la selección de otros equipos se encuentra en las etapas preliminares. Además, hemos establecido los datos básicos para la inversión a escala piloto, los requisitos de superficie terrestre y las emisiones de residuos.
Para garantizar la implementación exitosa del proceso de ingeniería, planeamos escalar a una planta piloto de 1.000 toneladas basada en la tecnología de prueba a pequeña escala existente. La evaluación de seguridad para el primer conjunto de procesos ya ha sido completada por nuestros expertos. ¡Invitamos sinceramente a colegas de diversas industrias que están interesados en la tecnología de MMA de carbonilación de etanol a base de biobase para colaborar y ayudar a desarrollar la tecnología piloto, contribuyendo con un nuevo impulso de desarrollo a la producción de MMA en China!
