-
-
Whatsapp
Текущее состояние отрасли MMA и обзор технологического процесса биобазисного карбонилирования этанола
2025-11-14
Метилметакрилат (MMA) — важное химическое сырье, способное полимеризоваться самостоятельно или сополимеризоваться с другими мономерами при действии света, тепла или катализаторов. Это бесцветное прозрачное вещество с отличной атмосферостойкостью, устойчивостью к УФ-излучению, прозрачностью и высоким блеском. Основные области применения: производство полиметилметакрилата (PMMA), ударопрочных модификаторов поливинилхлорида (например, ACR, MBS), а также использования в красок, клеев, добавках для текстильной печати и других отраслях, обладая широким спектром применений.
I.Состояние спроса и предложения
Среднегодовая скорость роста мощностей составила 17.8%, а потребления — 9.2% за период 2019-2023 гг., при этом коэффициент самодостаточности постоянно рос. После 2021 года спрос и предложение постепенно приблизились к балансу.
Рисунок 1. Таблица состояния спроса и предложения MMA за 2019-2023 гг.
Азия — крупнейшая регион производства и потребления MMA в мире, chiếmщая почти 70% от общей глобальной мощности, с практически равномерным балансом спроса и предложения в регионе. Китай — крупнейший потребитель в мире, его доля в общем потреблении составляет 29.3%.
Северная Америка — второй по масштабам регион производства и потребления, мощности которого составляют 14% от глобальных, с также стабильным балансом внутри региона.
Западная Европа занимает 8% от глобальных мощностей, однако остановка производства на заводе Mitsubishi Chemical в Великобритании в 2022 году нарушило прежний баланс спроса и предложения.
Ближневосточный регион стал важным экспортёром, с установками этиленового метода от компаний Mitsubishi Rayon и SABIC, а также совместной установкой метода C4 от Aramco и Sumitomo.
С точки зрения спроса, ниже представлены данные по основным отраслям применения MMA за 2019-2023 гг.:
Рисунок 2. Потребность в MMA по отраслям применения за 2019-2023 гг.
1.Области потребления PMMA:
Здравоохранение и строительство: Широкое применение PMMA в этих отраслях, доля составляет 32.0%.
Автомобильная отрасль: С ускорением процесса легализации автомобилей спрос на PMMA в этой сфере имеет большой потенциал, доля — 19.7%.
Электроника и электроника: Доля применения PMMA в этой области — 28.0%, особенно в дисплеях LED/LCP, оптических материалах, оптоволокнах и высококачественных медицинских материалах.
2.Области применения смолы MS:
Оптические пластины для световогоguides: MS- смола в основном используется для производства оптических пластин для световогоguides, спрос на неё стабилен благодаря распространению крупногабаритных дисплеев с узкими рамками.
Упаковка для косметики: MS- смола также применяется в области упаковки для косметики, прогнозируется небольшой рост спроса в будущем.
3.Ударопрочные модификаторы ACR/MBS:
Продукты для обработки: Домашние продукты ACR/MBS преимущественно предназначены для обработки, но рынок ограничен из-за конкуренции с дешёвым CPE.
Разработка высококачественных продуктов: В будущем усиление исследований и разработок в области высококачественных продуктов и переход на路线 высокого качества станут перспективами развития отрасли ACR/MBS.
4.Отрасль красок:
Растворительные краски: В настоящее время домашняя отрасль красок преимущественно базируется на растворительных красках, их доля превышает 60%.
Экологически чистые краски: Под влиянием экологической политики быстро развиваются новые водные экологически чистые краски, MMA как водонепроницаемая краска имеет большой потенциал развития.
5.Другие области применения:
MMA также используется в области освещения (доля 6.6%) и в новых отраслях (доля 6.5%).
II.Сравнение технологических маршрутов
1.Основные технологические маршруты:
Метод C2:Включает метод BASF и метод α-MMA. Метод BASF отличается простотой технологического процесса, но требует крупных инвестиций и имеет короткий срок службы катализатора; метод α-MMA экологически чист, но требует высококачественного CO и имеет высокие затраты на разделение.
Метод C3 (метод ACH):Технологически зрелый и надежный, с низкими инвестициями, но кислоты сильно коррозируют оборудование, высокие затраты на обработку отходящих вод, а также зависимость от коэффициента загрузки акрилонитрила.
Метод C4:Включает традиционный метод изобутилена (трёхэтапный) и модифицированный метод изобутилена (двухэтапный). Сырье легко доступно, но стоимость зависит от цен на сырье C4, а производство катализатора может быть сложным.
2.Различные домашние маршруты:
Метод C1 метанол/альдегид-метил-ацетат:Установки мощностью в десятки тысяч тонн уже запущены в производство, но технология и качество продукции требуют дальнейшего улучшения.
Метод C2 этилен: Пилотная установка мощностью в тысячи тонн построена, но в целом находится на стадии исследования и разработки.
Метод C3 ACH: Используется многими предприятиями, технология относительно зрелой.
Метод окисления изобутилена C4:Включает трёхэтапный и двухэтапный варианты, уже некоторые предприятия внедрили и запустили в производство.
3.Сравнение различных технологических маршрутов:
Инвестиционные затраты:Метод АХГ (ацетонциангидринный) имеет относительно низкие инвестиционные затраты, однако его работа может значительно подвергаться влиянию колебаний цен на сырье.
Производственные затраты: Производственные затраты каждого технологическогомаршрута зависят от различных факторов, включая цены на сырье, эффективность катализаторов и энергопотребление.
Экологические и безопасностные аспекты:Метод C2 экологически чист и обладает высокой безопасностью; однако при использовании метода АХГ возникают проблемы с обработкой высокотоксичного вещества — цианистого водорода.
4.Выбор технологического маршрута:
Петрохимические компании:Предпочитают выбирать технологию окисления изобутена.
Углехимические компании или компании с технологией CTO (Coal to Olefins):Обладают явными преимуществами при выборе технологий C1 и C2.
Компании, производящие акрилонитрил:Метод АХГ сохраняетконкурентоспособность при сочетании с производством акрилонитрила.
Рисунок 3. Распределение применения различных технологических маршрутов MMA в мире
III. Новая технология: Синтез MMA методом биобазисного карбонилирования этанола
Технология производства MMA (метилметакрилата), разработанная компанией DODGEN, представляет собой полностью новый синтетический маршрут. Основными сырьями являются CO, этанол, метанол и формальдегид, MMA получают в результате трёхэтапной реакции. Инновация этой технологии заключается в биобазисном происхождении сырья, что соответствует глобальной тенденции спроса на биобазисные материалы.
Принцип и этапы технологии
1.Карбонилирование этанола в пропионовую кислоту:
Сырье:Этанол, CO
Катализатор:Оптимизированная каталитическая система для пропионовой кислоты
Реакция:Этанол вступает в реакцию карбонилирования с CO в присутствии катализатора с образованием пропионовой кислоты
Конверсия: Конверсия этанола — 99%, общая конверсия CO — 95%
2.Этерификация пропионовой кислоты в метил-пропионат:
Сырье: Пропионовая кислота, метанол
Технология:Использование промышленно зрелой технологии этирационных колонн
Реакция: Пропионовая кислота и метанол вступают в реакцию этерификации в этирационной колонне с образованием метил-пропионата
Конверсия: Конверсия пропионовой кислоты — 99%
3.Альдольное сращение метил-пропионата и формальдегида с получением MMA:
Сырье:Метил-пропионат, формальдегид
Основное направление исследований: Повышение однократной конверсии метил-пропионата и селективности
Реакция:Метил-пропионат и формальдегид вступают в реакцию альдольного сращения при определённых условиях с образованием MMA
Конверсия и селективность: Однократная конверсия метил-пропионата — 15%, селективность — 95%; пространственно-временной выход — 168 г/кг кат.·ч
IV.Преимущества технологии синтеза MMA методом биобазисного карбонилирования этанола DODGEN
1.Биобазисное сырье: Этанол может быть получен из биологического брожения (например, из кукурузы или сахарного тростника), что соответствует глобальной тенденции спроса на биобазисные материалы.
2.Стабильность стоимости:Цены на биобазисный этанол относительно стабильны, поэтому стоимость продукции MMA, произведённой по этому маршруту, также стабильна.
3.Экологическая тенденция:По сравнению с другими технологическими маршрутами метод карбонилирования этанола для производства MMA характеризуется малым объемом и простотой обработки отходов, соответствуюя экологическим требованиям.
4.Высокая конверсия и селективность: Высокая конверсия этанола и общего CO, а также высокая однократная конверсия и селективность метил-пропионата.
5.Значение промежуточной продукции:Пропионовая кислота может быть реализована как промежуточная продукция или в виде пропионатов и пропионовых эфиров, повышая добавочную стоимость продукции.
V.Проблемы и вызовы технологии синтеза MMA методом биобазисного карбонилирования этанола
1.Технология разделения:MMA является термочувствительной средой, разделение требует учёта условий вакуума или низкого давления, возможно, потребуется использование оборудования такого как пленочные испарители.
2.Азеотропная проблема: Во время производства многие вещества образуют азеотропы, требуется комплексное использование химических технологий, таких как переменного давления ректификация, роторная экстракция и др.
3.Технология сверхнизкотемпературного плавящегося кристаллизации:Для производства оптического класса PMMA требуется технология сверхнизкотемпературного плавящегося кристаллизации для достижения требуемых показателей.
4.Потребление низкодавление пара:Процесс ректификации MMA требует большого потребления низкодавление пара, получение низкодавление пара с низкой стоимостью является ключом к снижению производственных затрат.
На основе инженерных преимуществ в области элементных технологий DODGEN преодолела вышеупомянутые проблемы, разработав жизнеспособную и надежную технологию MMA. Также на основе существующих данных лабораторных испытаний завершены проектная схема технологического процесса (PFD) и расчёт материального баланса для пилотного производства, выбраны все критические оборудование, предварительно определены параметры остального оборудования, а также базовые данные по инвестициям, занимаемой площади и выбросам отходов для пилотного проекта. Для обеспечения технической реализации мы планируем запустить пилотное производство мощностью 1000 тонн на основе существующей лабораторной технологии. В настоящее время эксперты завершили первый анализ безопасности технологии. Мы искренне надеемся, что коллеги из различных отраслей, заинтересованные в технологии MMA на основе биобазисного карбонилирования этанола, будут сотрудничать в разработке и внедрении пилотной технологии, внося новый импульс в развитие производства MMA в нашей стране!
Технология корреляции：Технология производства метилметакрилата (ММА)
