近日,華東理工大學(xué)的研究團隊提出一種基于Cu-Cs雙活性位催化甲醇一步法制甲基丙烯酸甲酯(MMA)的工藝路線。該路線在固定床反應(yīng)器內(nèi)采用接力催化方式,通過調(diào)整Cu與Cs雙活性位之間的空間距離與床層分布,能夠精確控制所得酯類和醛類的碳鏈飽和度和長度。相關(guān)研究成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志。

目前,MMA工業(yè)生產(chǎn)工藝根據(jù)使用原料碳數(shù)的不同分為C2、C3和C4路線。C2路線采用乙烯為原料,其工藝簡單、污染小、原子利用率高,但產(chǎn)物收率較低且相關(guān)技術(shù)被國外公司壟斷;C3路線主要采用丙酮氰醇法,但由于使用劇毒的氫氰酸和濃硫酸,并產(chǎn)生大量毒副產(chǎn)物而受到限制;C4路線基于異丁烯氧化酯化,操作簡單且副產(chǎn)物較少,但催化劑選用金、鈀等,生產(chǎn)成本高,且催化劑穩(wěn)定性差、壽命短,限制了其應(yīng)用。在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)下開發(fā)綠色低碳、經(jīng)濟的MMA生產(chǎn)新工藝及其相關(guān)催化技術(shù),將推動我國MMA產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

該研究團隊開發(fā)了一種甲醇與醋酸甲酯接力催化一步法制MMA的新工藝路線,甲醇催化脫氫生成甲醛與氫氣,甲醛與醋酸甲酯發(fā)生羥醛縮合生成丙烯酸甲酯,丙烯酸甲酯與甲醇脫氫產(chǎn)生的氫發(fā)生原位加氫反應(yīng)生成丙酸甲酯,丙酸甲酯與甲醛進一步發(fā)生羥醛縮合反應(yīng)生成MMA。與傳統(tǒng)工藝路線的多反應(yīng)器串聯(lián)操作方式不同,該一步法工藝生產(chǎn)流程短、原料利用率高、能耗和碳排放低,且生產(chǎn)成本有望降低15%以上。

研究表明,高選擇性獲得MMA產(chǎn)物的關(guān)鍵是實現(xiàn)中間物種擴散速率、羥醛縮合反應(yīng)速率與加氫速率三者之間的匹配。

該研究可為甲醇下游產(chǎn)業(yè)鏈拓展提供借鑒。

[中國石化有機原料科技情報中心站供稿]