8 

rynek

chemiczny

www.rynekchemiczny.com.pl

12/2007

K

was akrylowy (kwas 2-propenowy) 

w czystej postaci jest bezbarwną prze-

zroczystą cieczą o charakterystycz-

nym,  drażniącym  zapachu.  Miesza  się 

z wodą, alkoholami i innymi organicznymi 

rozpuszczalnikami (m.in. z eterem i chlo-

roformem). Do znajdującego się w obrocie 

handlowym produktu o bardzo wysokim 

stopniu czystości, zwanego lodowatym kwa-

sem akrylowym, dodawana jest niewielka 

ilość inhibitorów polimeryzacji (np. feno-

tiazyna, eter metylowy hydrochinonu).

Technologia produkcji

Jednym z najwcześniej stosowanych surow-

ców do produkcji kwasu akrylowego na 

skalę techniczną był acetylen, poddawany 

reakcji z tlenkiem węgla w obecności kar-

bonylku niklu (proces Reppe). W później-

szych metodach stosowano m.in. hydrolizę 

akrylonitrylu lub odwodnienie propiono-

laktonu. Obecnie wykorzystuje się przede 

wszystkim propylen poddawany reakcji 

katalitycznego utlenienia w fazie gazowej.

W pierwszym etapie syntezy następuje 

utlenienie propylenu tlenem z powietrza 

do  aldehydu  akrylowego  (akroleina) 

w obecności heterogenicznego katalizato-

ra,  opartego  na  tlenkach  molibdenu 

i bizmutu. Mieszanina reakcyjna zawiera 

zwykle 6 – 9% objętościowych propylenu 

oraz  12  –  15%  tlenu.  Utrzymywanie 

w reaktorze stechiometrycznego nadmia-

ru tlenu ma na celu zapobiegać ewentual-

nej redukcji tlenków układu katalityczne-

go. Przemiana propylenu w akroleinę 

przebiega w temperaturze ok. 300 – 350

o

C 

i pod ciśnieniem 1,4 – 2,1 atm. Jakkolwiek 

stosowany katalizator wykazuje wysoką 

selektywność, to obok aldehydu akrylo-

wego powstaje również kwas akrylowy 

(nawet do 16%), aldehyd octowy oraz tle-

nek i dwutlenek węgla.

Surowa akroleina w stanie gazowym 

jest kierowana do drugiego reaktora pra-

cującego w o wiele niższej temperaturze, 

gdzie następuje jej dalsze utlenienie tle-

nem z powietrza. Na tym etapie syntezy 

stosowane są też inne katalizatory. Mniej 

efektywne układy katalityczne, oparte na 

tlenkach kobaltu i molibdenu zastąpiono 

tlenkami wanadu i molibdenu z dodat-

kiem innych metali, które pozwoliły na 

obniżenie temperatury reakcji. Z uwagi 

na silnie egzotermiczny charakter obu 

etapów procesu utlenienia, wydzielające 

się ciepło jest wykorzystywane do pod-

grzewania gazów wchodzących do pierw-

szego reaktora. W najnowszej linii pro-

dukcyjnej japońskiej firmy Nippon Sho-

kubai zastosowano tylko jeden reaktor, 

który został wyposażony w dwie różne 

warstwy katalityczne. 

Mieszanina poreakcyjna dwuetapowe-

go procesu utleniania propylenu zawiera 

dwa główne produkty uboczne: kwas octo-

wy  i  furfural,  którego  źródłem  jest 

2-metylofuran powstający w wyniku reak-

cji akroleiny z etylenem (jeden ze związ-

ków zanieczyszczających wyjściowy suro-

wiec). Utworzona mieszanina poreakcyj-

na jest oziębiana do temperatury ok. 80

o

C, 

absorbowana w wodzie, a surowy kwas 

akrylowy ekstrahowany organicznym roz-

puszczalnikiem i oddestylowywany. Otrzy-

many produkt wykazuje wystarczająco 

wysoką czystość, aby był stosowany do dal-

szego przerobu na estry akrylowe. Ich pro-

dukcja jest zazwyczaj zintegrowana z pro-

dukcją kwasu akrylowego. Około połowa 

ilości wyprodukowanego w skali całego 

świata surowego kwasu akrylowego jest 

poddawana dalszemu procesowi oczysz-

czania,  prowadzącemu  do  otrzymania 

lodowatego kwasu akrylowego, który jest 

dalej przetwarzany w tym samym obiekcie 

przemysłowym lub kierowany na rynek.

Wysokiej czystości lodowaty kwas akry-

lowy powstaje w wyniku ponownej desty-

lacji lub krystalizacji mającej m.in. na celu 

usunięcie aldehydowych zanieczyszczeń, 

w tym furfuralu. Znajdujący się w obrocie 

handlowym lodowaty kwas akrylowy jest 

przede wszystkim wykorzystywany do pro-

dukcji szerokiej gamy polimerów.

Mając na uwadze obniżenie kosztów 

produkcji, firma Rohm and Haas przy 

współpracy  z  Engelhard  Corporation 

opracowuje technologię otrzymywania 

kwasu akrylowego stosując propan jako 

wyjściowy surowiec. Prowadzone prace 

mają m.in. na celu znalezienie odpowied-

niego systemu katalitycznego, pozwalają-

cego nie tylko na znaczną oszczędność 

energii, lecz również na obniżenie emisji 

szkodliwych dla otoczenia związków.

W niektórych ośrodkach badawczo-ro-

zwojowych podjęto także próby enzyma-

tycznego odwodnienia kwasu mlekowego, 

jednakże proponowane dotychczas meto-

dy są jeszcze niezbyt opłacalne.

Zastosowanie

Największe ilości surowego kwasu akrylo-

wego (ok. 55% w skali całego świata) są 

kierowane do zintegrowanych z produkcją 

kwasu instalacji, gdzie następuje synteza 

estrów. Otrzymywane są głównie cztery 

podstawowe pochodne estrowe: akrylan 

metylu, akrylan etylu, akrylan n-butylu 

oraz akrylan 2-etyloheksylu. 

Oczyszczone estry alkilowe, podobnie 

jak lodowaty kwas akrylowy znajdują się 

w obrocie handlowym i są wykorzystywa-

ne przede wszystkim do produkcji różno-

rodnych polimerów zarówno w miejscu 

ich wytwarzania, jak i przez pośrednich 

użytkowników. Dalszy przerób estrów 

prowadzi do otrzymania produktów che-

micznych, które znajdują zastosowanie 

w następujących wyrobach:



powłoki malarskie, oparte na wodoroz-

cieńczalnych farbach (zwłaszcza kopolime-

ry akrylanu etylu, butylu i 2-etyloheksylu),

 

kleje i lepiszcza oraz środki wiążące do 

włóknin,

 

włókna akrylowe,

 

tapety i wysokogatunkowy papier,

 

samoprzylepne etykiety,

 

emalie na bazie kopolimerów akrylanu 

butylu, 2-etyloheksylu i metakrylanu metylu,

 

farby drukarskie,

 

materiały chemii budowlanej,

 

witamina B

1

 (z wykorzystaniem akryla-

nu metylu),

 

surfaktanty,

Kwas akrylowy

Rosnące ogólnoświatowe zapotrzebowanie na superabsorpcyjne polimery akrylowe oraz 

alifatyczne pochodne estrowe przekłada się na globalny wzrost produkcji zarówno surowe-

go, jak i lodowatego kwasu akrylowego. W ciągu najbliższych pięciu lat prognozowany jest 

wzrost popytu o ponad 3,5% w stosunku rocznym.

ISIEmergingMarketsPDF pl-politwroc-bu2 from 156.17.79.2 on 2012-10-28 04:43:36 EDT. DownloadPDF.

Downloaded by pl-politwroc-bu2 from 156.17.79.2 at 2012-10-28 04:43:36 EDT. ISI Emerging Markets. Unauthorized Distribution Prohibited.

10 

rynek

chemiczny

www.rynekchemiczny.com.pl

12/2007

 

modyfikatory  udarności  (głównie 

z wykorzystaniem akrylanu n-butylu), środ-

ki apreterskie do skór.

W zależności od zastosowanych warun-

ków, polimeryzacja lodowatego kwasu 

akrylowego  przebiega  z  utworzeniem 

homopolimerów, kopolimerów lub terpo-

limerów. Największe wykorzystanie znaj-

dują usieciowane polimery o hydrofilo-

wych właściwościach (tzw. superabsorp-

cyjne polimery – SAP), wykazujące zdol-

ność  do  wchłaniania  i  utrzymywania 

dużych objętości cieczy. Najnowsze gatun-

ki SAP mogą wchłaniać wodę nawet w ilo-

ści ponad 1000-krotnie przekraczającej 

masę samego polimeru. Superabsorpcyj-

ne polimery akrylowe są przede wszyst-

kim stosowane w produktach higieny oso-

bistej (pieluchy dla dzieci i dla dorosłych, 

wkładki higieniczne), które stanowią 90% 

przemysłowego wykorzystania SAP. Są 

one  ponadto  używane  w  rolnictwie 

i ogrodnictwie, gdzie służą do zatrzymy-

wania wilgoci w glebie lub do transportu 

roślin. SAP znajdują także zastosowanie 

w budownictwie, przemyśle meblarskim 

(obicia tapicerskie) i opakowaniowym 

(m.in. w postaci wkładek absorbujących 

wilgoć). Superabsorpcyjne polimery są 

także wykorzystywane do gaszenia poża-

rów oraz jako materiał na obudowę kabli 

elektrycznych i światłowodów.

Wysokocząsteczkowe związki na bazie 

lodowatego kwasu akrylowego znajdują 

również wykorzystanie w takich produk-

tach, jak:

 

detergenty  oparte  na  kopolimerach 

kwasu akrylowego i bezwodnika maleino-

wego, które mogą być stosowane obok 

zeolitów w proszkach do prania,

 

flokulanty na bazie anionowych kopoli-

merów akrylanu sodu lub kwasu akrylowe-

go  i  akryloamidu,  wykorzystywane  do 

oczyszczania ścieków i uzdatniania wody,

 

specjalistyczne estry,

 

farby dekoracyjne oraz powłoki nakła-

dane  podczas  przemysłowego  procesu 

malowania,

 

kleje,

 

wyroby gumowe,

 

regulatory reologii,

 

środki zagęszczające,

 

środki dyspergujące,

 

tworzywa sztuczne,

 

smary,

 

płyny wiertnicze.

Producenci kwasu akrylowego

Zgodnie z obliczeniami analityków rynko-

wych, globalne moce wytwórcze kwasu 

akrylowego przekraczają poziom 4 mln t/r. 

Największy potencjał produkcyjny, szaco-

wany na blisko 1,7 mln t/r. jest położony 

w regionie Azji i Pacyfiku, gdzie dominują-

cą pozycję zajmują Chiny.

Czołówka światowych producentów, 

w skład której wchodzi sześć firm, dyspo-

nuje zdolnościami wytwórczymi o łącznej 

wielkości ponad 3,2 mln t/r., co stanowi 

ok. 80% globalnych mocy wytwórczych. 

Listę  czołowych  wytwórców  otwiera 

BASF. Należące do tej firmy fabryki znaj-

dują się na terenie Europy (Belgia, Niem-

cy),  w  rejonie  Azji  i  Pacyfiku  (Chiny, 

Malezja) oraz w Stanach Zjednoczonych. 

Łączne zdolności produkcyjne tych insta-

lacji są szacowane na ok. 980 tys. t/r. Dru-

gim co do wielkości producentem jest 

Rohm and Haas, który po utworzeniu 

w 1999 r. ze Stockhausen (zależnym od 

firmy  Degussa,  obecnie  wchodzącej 

w skład grupy Evonik Industries) spółki 

typu joint venture StoHaas Monomer 

dysponuje obecnie potencjałem wytwór-

czym na poziomie ok. 840 tys. t/r. 

Na początku 2004 r. Dow Chemical 

Company wysunął się na trzecia pozycję, 

odkupując od Celanese fabrykę kwasu 

akrylowego w Clear Lake (USA). Kolejne 

miejsca zajmują: Nippon Shokubai, For-

mosa Plastics i Arkema.

Europejskie zdolności produkcyjne, 

szacowane na ok. 1,1 mln t/r., są położone 

przede  wszystkim  na  terenie  Europy 

Zachodniej, gdzie znajdują się fabryki 

firmy BASF, StoHaas Monomer, Arkema 







%STRY

0OLIMERY

0OZOSTAE

Rys. 1. Zastosowanie kwasu akrylowego

Źródło: EBAM i CMR

!MERYKA

%UROPA

#HINY

2EJON

BEZ

*APONIA

0OZOSTAE

REGIONY













Rys. 4. Regionalna struktura światowych zdolności 

produkcyjnych kwasu akrylowego

Źródło: Tecnon OrbiChem

.IEMCY

&RANCJA

"ELGIA

#ZECHY

2OSJA











Rys.  6.  Europejskie  zdolności  produkcyjne  kwasu 

akrylowego

Źródło: Tecnon OrbiChem













"!3&

2OHM

$OW

.IPPON

&ORMOSA

!RKEMA

TYS

.IPPON