离子交换树脂催化合成丙烯酸甲酯文献综述

 2021-12-14 10:12

文献综述

1.研究背景及意义随着社会经济的日益发展,传统化工工业带给社会的环境污染问题也愈加严重,而在倡导人类命运共同体的大环境背景下,国际上对化工产业的规划布局都已加大步伐。

自上世纪90年代,绿色化学开发和研究逐步走入国际化工产业的视野,对传统化学工艺进行改进已然成为必然趋势,能够利用有效的化学方法和技术,亦是实现生态环境与化学化工和谐发展,共生共存的必要条件之一。

在精细化工和石油化工中,丙烯酸甲酯(methyl acrylate,MA)作为化工生产中的一种重要化工原料,广泛应用于化纤、纺织、涂料、树脂等行业[1]。

目前国内外工业合成丙烯酸甲酯的方法主要有乙炔法、乙烯酮法、丙烯氧化法等,其传统工艺生产方法虽成熟,却存在着副产物难处理,设备腐蚀,能耗大等问题,而离子交换树脂,作为一种已被报道过的酸-碱催化催化剂1983年Zeleskova等人即采用离子交换树脂催化酯化过程,1987年Zhelezhaya等人已经实现工业化[2],它能够简化触媒分离操作,催化剂可再生反复使用,纯化产品,抑制分解或缩合等副反应,避免设备的酸腐蚀和酸性废液的排放。

用于研究此类固体酸的强酸型阳离子交换树脂,在经过几十年的的研究推广,其工艺方法已经获得了较大的改善,性能不断提升,相比直接酯化法制备丙烯酸甲酯,该方法具有选择性好,反应收率高,催化剂易与产物分离以及可回收再生的优点[3-5]。

2.丙烯酸甲酯的应用前景和生产合成工艺2.1氯乙醇法与氰乙醇法丙烯酸甲酯工业生产方法最早为氯乙醇法,由西德和美国最先投入生产。

该工艺以氯化醇和氰化钠为原料生成氰乙醇,氰乙醇在硫酸存在的条件下与脂肪醇类物质反应生成丙烯酸酯。

而氰乙醇法则是在率乙醇法的基础上得以发展,通过氰化氢和乙烯氧化生成的环氧乙烷为原料。

此方法的收率高达60%-70%,工艺技术较为成熟,但反应过程原料剧毒存在重大安全隐患,在环境保护、三废处理、生产成本及能量单耗都不占优势,许多企业因此停产[6-7].2.2乙炔法在20世纪40年代,德国科学家Otto Reppe发现了一种以羰基镍为催化剂,乙炔、CO、水和甲醇合成丙烯酸甲酯,即为乙炔羰基化制备丙烯酸酯[8-9]。

此法相较于早前的氯乙醇法与氰乙醇法的缺点,反应温度能够在常温40℃下,以盐酸为催化剂就即可进行且收率高达80%[10];缺点是CO来源单一,均由Ni(CO)4提供,毒性残留多处理困难。

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