background image

 

K

WAS 

A

KRYLOWY 

I

 

J

EGO 

E

STRY

 

 

Kwas  akrylowy  w  temperaturze  pokojowej  jest  bezbarwn ,  r c   ciecz ,  o 
nieprzyjemnym  zapachu,  temperaturze  wrzenia  141

o

C,  temperaturze  topnienia 

13

o

C.  W  podwy szonej  temperaturze  wykazuje  skłonno   do  polimeryzacji 

wybuchowej.  Wywołuje  korozj   wielu  materiałów.  Reaguje  z  utleniaczami. 
Polimeryzuje  w  kontakcie  z  aminami,  NH

3

,  st onym  kwasem  siarkowym  lub 

chlorosulfonowym, uwalniaj c du e ilo ci ciepła.  

 

Kwas  akrylowy  działa  r co  na  skór   i  błony  luzowe.  Powoduje  zapalenie 
spojówek,  podra nienie  dróg  oddechowych,  zakłócenia  wra liwo ci.  Wykazuje 
silne działanie uczulaj ce. 

 

background image

 

M

ETODY OTRZYMYWANIA KWASU AKRYLOWEGO I JEGO ESTRÓW

 

 
Poprzez cyjanohydryn  etylenu z etylenu (firma Röhm &

&

&

& Haas w 1901 r.) 

 

 

CH

2

=CH

2

HOCH

2

CH

2

Cl

HOCH

2

CH

2

CN

CH

2

=CHCN

CH

2

=CHCOOH

+HOCl

+NaCN

-NaCl

-H

2

O

H

2

O

 

 
 

Obecnie metoda ta nie ma  adnego znaczenia praktycznego. 

 

 

background image

 

Poprzez cyjanohydryn  etylenu z tlenku etylenu 

 

CH

2

=CHCOOR

HOCH

2

CH

2

CN

+   HCN

CH

2

CH

2

O

+ROH, +H

2

SO

4

-NH

4

HSO

4

 

gdzie: R=alkil, H 
 
Wytworzon  cyjanohydryn  etylenu przeprowadzano w ester lub wolny kwas za pomoc  
alkoholu  lub  wody  w  obecno ci  stechiometrycznej  ilo ci  kwasu  siarkowego  (75-80% 
roztworu), w temperaturze 150

o

C. 

background image

 

Karbonylowanie acetylenu w obecno ci wody lub alkoholu  
 

CH

2

=CHCOOH

+  CO  +  H

2

O

CH CH

 

CH

2

=CHCOOR

+  CO  +  ROH

CH CH

 

3 warianty prowadzenia procesu: 

 

Ze stechiometryczn  ilo ci  Ni(CO)

4

 w (najstarsza metoda),  

 

z mniejsz  od stechiometrycznej ilo ci Ni(CO)

4

 (tzw. wariant zmodyfikowany) 

 

z katalityczn  ilo ci  Ni(CO)

4

; do reakcji wprowadza si  NiBr

2

 z halogenkiem miedzi 

jako promotorem w ilo ci katalitycznej; katalizator wytwarzany in situ (temperatura - 
100-120

o

C, ci nienie 4,0-5,5 MPa; w fazie ciekłej w tetrahydrofuranie o du ej zdol-

no ci  rozpuszczania  acetylenu.  Selektywno   do  kwasu  akrylowego  -  90%  (w 
przeliczeniu na C

2

H

2

) i 85% (w przeliczeniu na CO). 

background image

 

Utleniaj ce karbonylowanie etylenu 
 

CH

2

=CHCOOH  +  AcOCH

2

CH

2

COOH

CH

2

=CH

2

  +  CO  +  0.5 O

2

+Ac

2

O

 

 
Warunki procesu: 

 

temperatura - 135-150

o

C,  

 

ci nienie - 7,7 MPa,  

 

kwas octowy jako rozpuszczalnik, zawieraj cy bezwodnik octowy (czynnik wi

cy 

wod , powstaj c  w reakcjach ubocznych),  

 

małe ilo ci PdCl

2

, LiCl, CH

3

COOLi i CuCl

2

,  

 

Selektywno   przereagowania  etylenu  do  kwasu  akrylowego  i  kwasu 

β-acetoksy-

propionowego wynosi 85%.  

background image

 

Metoda propiolaktonowa (ketenowa) 
 

CH

3

COOH

CH

2

=C=O  +  H

2

O

 

HCHO  +  CH

2

=C=O

+ROH

CH

2

=CHCOOR

CH

2

CH

2

O

C O

 

Keten  reaguje  reakcji  z  formaldehydem  w  obecno ci  AlCl

3

,  ZnCl

2

  lub  BF

3

  w 

rozpuszczalniku, albo w fazie gazowej.  
 
Wytworzony 

β-propiolakton ulegał ilo ciowej przemianie do kwasu akrylowego lub jego 

estru (w obecno ci alkoholu), w temperaturze 150-180

o

C, pod ci nieniem 2,5-25,0 MPa, 

wobec H

3

PO

4

 i pyłu Cu. 

 

background image

 

Hydroliza akrylonitrylu 
 

CH

2

=CHCOOR

CH

2

=CHCN  +  H

2

SO

4

  +  H

2

O

CH

2

=CHCONH

3

.

HSO

4

+ROH

-NH

4

HSO

4

 

 

Warunki procesu: 

 

temperatura - 200-300

o

C, 

 

produkty uboczne: akryloamid oraz NH

4

HSO

4

.  

 

selektywno  do estru kwasu akrylowego ok. 90% (w przeliczeniu na akrylonitryl).  

 

background image

 

Utlenianie propylenu 
 
Proces jednostopniowy 

 

CH

2

=CH-CH

3

  +  O

2

CH

2

=CHCHO  +  CH

2

=CHCOOH  +  H

2

O

 

Warunki procesu: 

 

czynnik utleniaj cy: powietrze lub tlen, cz sto rozcie czone par  wodn ,  

 

temperatura - 200-500

o

C,  

 

ci nienie - 1 MPa. 

background image

 

Proces dwustopniowy 
 

CH

2

=CHCH

3

  +  O

2

CH

2

=CHCHO

-H

2

O

∆H= -368 kJ/mol

 

CH

2

=CHCHO  +  0.5O

2

CH

2

=CHCOOH

∆H= -266 kJ/mol

 

 
Warunki procesu: 

 

reaktory  płaszczowo-rurowe  ze  stałym  zło em  katalizatora  (B

2

O

3

.

MoO

modyfikowane odmienne dla ka dego etapu), 

 

temperatura -  

 

330-370

o

C (I etap) oraz 260-300

o

C (II etap),  

 

ci nienie - 0,1-0,2 MPa, 

 

czas kontaktu – 0,5-2 s.  

 

konwersja propylenu i akroleiny ponad 95%,  

 

selektywno  do kwasu akrylowego 85-90% (w przeliczeniu na propylen) 

 

background image

 

10 

Schemat instalacji produkuj cej kwas akrylowy z propylenu. 
 

powietrze

powietrze

propylen

para wodna

para

para

para

1

3

4

2

4

3

gaz wydmuchowy

woda

5

10a

11

6

7

para

woda

woda

10

ekstrahent

11

para

para

11

kwas akrylowy

8

9

kwas octowy

1 - reaktor utleniania propylenu do akroleiny, 2 - reaktor utleniania akroleiny do kwasu 

akrylowego, 3 - wymienniki ciepła, 4 - układ: kocioł parowy-zbiornik pary i kondensatu, 5 

- skruber, 6 - kolumna ekstrakcyjna, 7 - kolumna regeneracji ekstrahentu, 8, 9 - kolumny 

rektyfikacyjne, 10 - chłodnica, 11 - pompy 

 

background image

 

11 

Inne metody otrzymywania kwasu akrylowego i jego estrów 
 

 

Bezpo rednie przył czenia CO do tlenku etylenu  
 

CH

2

=CHCOOH

+   CO

CH

2

CH

2

O

 

Warunki procesu: 

 

katalizator - Co

2

(CO)

8

,

  

 

temperatura - 120-250

o

C,  

 

ci nienie - 20-50 MPa. 
 

background image

 

12 

Akrylan  izopropylu  z  kwasu  akrylowego  i  propylenu  w  obecno ci  kwa nych 

wymienników jonowych  

 

CH

2

=CHCH

3

  +  CH

2

=CHCOOH

CH

2

=CHCOOCHCH

3

CH

3

 

 
Selektywno  tej reakcji wynosi ok. 95% (w przeliczeniu na kwas akrylowy).  
 
 

background image

 

13 

Z

ASTOSOWANIE 

K

WASU 

A

KRYLOWEGO 

I

 

J

EGO 

E

STRÓW

 

 

wiatowa produkcja kwasu akrylowego i jego estrów wynosiła w 1997 r. ok. 2,7 mln t.  

 
Najwi ksi  wiatowi  producenci  kwasu  akrylowego:  BASF  (USA,  Belgia,  Niemcy), 
Röhm&Haas (USA), Elf Atochem (Francja), Celanese (USA, Meksyk) i Nippon Shokubai 
(Japonia). 
 

background image

 

14 

polimeryzacja

alkohole

kwas 

poliakrylowy

polimery

superabsorpcyjne

uzdatnianie wody, pieluszki,

detergenty

lub kopolimeryzacja

poliakrylany

i kopolimery

ywice

i emulsje

farby lateksowe, powłoki ochronne, kleje,  rodki pomocnicze

dla przemysłu włókienniczego i papieru,  rodki poleruj ce,

rodki pomocnicze dla przemysłu skórzanego, modyfikatory

cementu,  ywice konstrukcyjne, butelki i arkusze winylowe

kwas

akrylowy

  

 

 

45,7%  rodki 

powłokotwórcze

15,8% Kleje i szczeliwa

15,2% Przemysł tekstylny

9,5% Dodatki do tworzyw

4,5% Przemysł papierniczy

3% Tworzywa sztuczne

2,4% Farby drukarskie

1% Pasty nadaj ce połysk

3% Inne

 

background image

 

15 

polyelectrolytes = charged polymers

  

 

 

function of a superabsorber: 

highly swellable polar polymer network 

based on polyacrylic acid

   

background image

 

16 

detergents, water additives 

 

 

 

heating tubes with 

and 

without incrustion 

inhibitor

 

 

 

CH

2

CH

COOH

CH
COOH

CH
COOH

 

 

cotton fiber washed with 

(right) 

and without (left) 

Incrustion inhibitor

 

 

Incrustation inhibitor: 

acrylic acid/maleic acid copolymer 

complexes and stabilizes „Kalk“

 

 

background image

 

17 

Zastosowanie estrów akrylowych: 

 

ywice termoplastyczne i termoutwardzalne - słu  jako  rodki wi

ce w produkcji 

lakierów,  klejów,  jako  powłoki,  rodki  zag szczaj ce  oraz  dyspersyjne  rodki 

pomocnicze.  

 

liniowe  poliakrylany  o  małym  ci arze  cz steczkowym  -  jako 

rodki 

kompleksotwórcze,  rodki  dysperguj ce  dla  pigmentów,  a  tak e  składniki  rodków 

pior cych (zast puj ce fosforany, wykazuj ce ostatnio du  dynamik  rozwojow ).  

 

poliakrylany liniowe o du ym ci arze cz steczkowym - jako flokulanty.  

 

usieciowane poliakrylany o du ym ci arze cz steczkowym - materiały absorpcyjne, 

zdolne  do  wchłoni cia  kilkakrotnie  wi kszej  ilo ci  wody,  ni   same  wa   i  nie 

oddaj ce wody nawet pod ci nieniem.  

 

poliakrylany  o  rednim  ci arze  cz steczkowym  u ywa  si   jako  ró nego  rodzaju 

rodków zag szczaj cych.  

 

farb  na  zewn trzne  i  wewn trzne  powłoki  malarskie,  odporne  na  cieranie,  szybko 

schn ce i nie  ółkn ce.  

background image

 

18 

 

poliakrylany  rozpuszczalne  -  jako  lakiery  termoplastyczne,  albo  lakiery 

termoutwardzalne  do  karoserii  samochodowych  i  artykułów  gospodarstwa  do-

mowego. 

 

kopolimery  akrylanów  metylu  i  etylu  z  metakrylanem  metylu  stanowi   zamienniki 

wosków w pastach do podłóg i wysokogatunkowych pastach do obuwia. 

 

ester butylowy słu y do obróbki skór ci kich.  

 

akrylany  znajduj   równie   zastosowanie  w  przemy le  papierniczym  do  powlekania 

papieru i tektury w celu poprawienia ich drukowno ci. 

 

akrylany  –  etylowy,  butylowy  i  2-etyloheksylowy  –  stosowane  s   jako  składniki 

klejów uczulonych na ci nienie, np. do produkcji ta m klej cych.  

 

akrylany specjalne mog  by  stosowane do syntezy  ywic utwardzanych radiacyjnie. 

Powłoki  tego  typu  chroni   nadruki  i  zapewniaj   wysoki  połysk  powierzchni.  S  

stosowane,  m.in.,  do  powlekania  kartek  pocztowych  i  okładek  ksi ek.  ywice  te 

stosowane  s   ponadto  do  wyka czania  winylowych  płyt  podłogowych,  a  tak e 

wykorzystuje  si   je  jako  prze roczyste,  odporne  na  cieranie  rodki  wyka czaj ce 

płyty z tworzyw akrylowych i poliw glanowych, jako powłoki ta m magnetycznych, 

background image

 

19 

nart,  hełmów,  w dek,  drewnianych  mebli  oraz  jako  ochronne  bezbarwne  lakiery  do 

nadruków, np. na puszki z napojami. 

 

obok poliakrylanów polimery na bazie kwasu akrylowego maj  liczne zastosowania. 

jako dyspergatory,  

 

upłynniacze,  

 

zag stniki,  

 

inhibitory powstawania kamienia kotłowego,  

 

sekwestranty,  

 

klejonki do osnów tkackich, 

 

i flokulanty.  

 

background image

 

20 

Kwas poliakrylowy: 

 

w postaci soli sodowej, tzw. Superabsorber Polymer (SAP) – polimer supersorbcyjny, 

podstawowy składnik nowoczesnych (cienkich) pieluszek niemowl cych i podpasek.  

 

w produkcji nie wylewaj cych si  baterii elektrycznych, 

 

izolacji kabli elektrycznych i telekomunikacyjnych,  

 

do  ochrony  towarów  wra liwych  na  wilgo   (np.  worków  z  kaw )  w  czasie  ich 

transportu  i  magazynowania  oraz  w  ogrodnictwie  i  rolnictwie  (superabsorbent 

umieszczony w glebie jest magazynem wody).  

 

jako  wypełniacz  (wraz  z  zeolitami)  w  proszkach  do  prania.  Podstawowym  zadaniem 

poliakrylanów, stosowanych w nowoczesnych  rodkach pior cych, jest wi zanie jonów 

odpowiedzialnych za twardo  wody. Dzi ki temu nawet w bardzo małych st eniach, 

np. przy płukaniu tkanin, zapobiegaj  ponownemu osadzaniu si  brudu. 

 

superabsorbenty  na  bazie  kwasu  akrylowego  i  akryloamidu,  ze  wzgl du  na  brak 

toksyczno ci,  znajduj   zastosowanie  w  medycynie  do  sporz dzania  opatrunków  przy 

leczeniu  oparze   i  uszkodze   skóry  oraz  ze  wzgl du  na  wysok   chłonno   wody  i 

cieczy fizjologicznych wykorzystuje si  je jako tampony chirurgiczne.  

background image

 

21 

 

Doskonała oboj tno  oraz dobre przewodnictwo pozwala na wykorzystanie hydro eli, 

opartych 

na 

usieciowanych 

kopolimerach 

akryloamidu, 

badaniach 

elektrodiagnostycznych i ultrasonografii. 

 
 

background image

 

22 

A

KROLEINA

 

 
Akroleina  jest  lotn ,  silnie  truj c   ciecz ,  o  ostrym,  przenikliwym  zapachu.  W 
postaci cieczy lub par działa toksycznie na ludzi. Łatwo wchłania si  do organizmu 
przez  skór ,  układ  oddechowy  lub  pokarmowy.  Temperatura  wrzenia  akroleiny 
wynosi 52,5

o

C. 

 
Obecno   reaktywnego  wi zania  podwójnego  stwarza  potencjaln   mo liwo  
wykorzystania akroleiny w reakcjach polimeryzacji. 

 

background image

 

23 

M

ETODY 

O

TRZYMYWANIA 

A

KROLEINY

 

 

 

Z aldehydu octowego i formaldehydu 

CH

3

CHO  +  HCHO

CH

2

-CH

2

CHO

OH

-H

2

O

CH

2

=CHCHO

 

 

Od  1966  r.  akrolein   otrzymuje  si   głównie  poprzez  katalityczne  utlenianie 
propylenu.  
 
 

background image

 

24 

Z

ASTOSOWANIE 

A

KROLEINY

 

 

 

Polihydroksykarboksylany,  (kopolimery  akroleiny  i  kwasu  akrylowego),  stosowane  s  

jako  stabilizatory  twardo ci  wody  chłodz cej  i  kotłowej,  jako  komponenty  rodków 

pior cych i czyszcz cych oraz zapobiegaj   krystalizacji w glanu wapnia i innych soli 

ziem alkalicznych.  

 

Kopolimery  akroleiny  z  formaldehydem  stosowane  s   jako  biocydy  w  stajniach  i 

oborach. 

 

Akroleina  jest  podstawowym  półproduktem  do  otrzymywania  metioniny,  wa nego 

dodatku paszowego.  

 

CH

2

=CHCHO  +  CH

3

SH

CH

3

SCH

2

CH

2

CHO

 

 

background image

 

25 

CH

3

SCH

2

CH

2

CHO  +  HCN  +  (NH

4

)

2

CO

3

CH

3

SCH

2

CH

2

CHCOOH

NH

2

NH

C

N

H

C
C

O

O

H

CH

3

SCH

2

CH

2

O

NH

3

  +  2 H

2

O  +

H

+

  

 

aldehyd glutarowy: 

CH

2

=CH-CHO  +  CH

3

OH  +  CH

3

CHO

HC(CH

2

)

3

CH

O

O

+  CH

3

OH

O

CHOCH

3

H

2

O

 

 

Aldehyd glutarowy w postaci 25-50% wodnych roztworów stosuje si  głównie w procesie 

garbowania skór oraz jako biocyd w wiertnictwie naftowym.  

background image

 

26 

K

WAS 

M

ETAKRYLOWY 

I

 

M

ETAKRYLAN 

M

ETYLU

 

 

Kwas metakrylowy jest ciecz , o nieprzyjemnym zapachu, temperaturze wrzenia 
163

o

C. Jest substancj  paln , z powietrzem tworzy mieszaniny wybuchowe. 

 
Kwas  metakrylowy  jest  wchłaniany  do  organizmu  przez  drogi  oddechowe,  skór  
oraz  przez  przewód  pokarmowy.  Wdychane  pary  dra ni   luzówk   jamy  ustnej, 
oczu,  nosa  i  dróg  oddechowych.  Działanie  kwasu  metakrylowego  mo e 
spowodowa   łzawienie,  nie yt  nosa,  kaszel,  bóle  w  klatce  piersiowej,  nie yt 

oł dka.  Przy  dłu szym  działaniu  par  mog   wyst pi   stany  chronicznego 

zapalenia  oł dka,  gardła,  wrzody  dróg  oddechowych.  Działanie  kwasu 
metakrylowego mo e spowodowa  uszkodzenie nerek. Kwas metakrylowy działa 
na skór  wysuszaj co i parz co. 

background image

 

27 

Metakrylan  metylu  jest  łatwopaln   ciecz ,  o  temperaturze  wrzenia  101

o

C.  Pary 

tworz   z  powietrzem  mieszaniny  wybuchowe  w  szerokim  zakresie  st e . 
Niestabilizowany  metakrylan  metylu  w  podwy szonej  temperaturze  lub  pod 
wpływem  ognia  polimeryzuje  tworz c  szklan   mas .  Polimeryzacja  jest  silnie 
egzotermiczna  i  przebiegaj c  w  zamkni tym  pojemniku  mo e  doprowadzi   do 
wybuchu.  
 
Metakrylan  metylu  jest  wchłaniany  do  organizmu  przez  drogi  oddechowe,  skór  
oraz  przez  przewód  pokarmowy.  Przy  wysokim  st eniu  par  w  powietrzu 
wykazuje  działanie  narkotyczne  i  dra ni ce.  W  wyniku  długotrwałego  działania 
metakrylanu metylu mo e doj  do uszkodzenia w troby i nerek. 

 
 

background image

 

28 

M

ETODY 

O

TRZYMYWANIA 

K

WASU 

M

ETAKRYLOWEGO 

I

 

M

ETAKRYLANU 

M

ETYLU

 

 
Z cyjanohydryny acetonu 
I etap 

CH

3

C

O

CH

3

+  HCN

CH

3

C

OH

CH

3

CN

-

OH

 

Warunki procesu: 

 

faza ciekła,  

 

temperatura poni ej 40

o

C.  

 

katalizatory - wodorotlenki alkaliczne, w glany lub zasadowe wymieniacze jonowe.  

 

Selektywno  do cyjanohydryny acetonu - 92-99% (w przeliczeniu na HCN) i powy ej 
90% (w przeliczeniu na aceton). 

background image

 

29 

II etap 

 

CH

3

C

OH

CH

3

CN

-

+H

2

SO

4

CH

3

C

OH

CH

3

C NH

OSO

3

H

CH

3

C

O

CH

3

C NH

2

O

HO

3

S

CH

2

C
CH

3

C NH

3

O

HSO

4

+

 

Warunki procesu: 

 

100% kwas siarkowy,  

 

1,5 krotny nadmiar H

2

SO

4

 w stosunku do cyjanohydryny. 

 

temperatura - 80-140

o

C.  

 

background image

 

30 

III etap 

 

-

CH

2

C
CH

3

C NH

3

O

HSO

4

+

+CH

3

OH

CH

2

C
CH

3

C

O

OCH

3

  +  NH

4

HSO

4

 

 
 

 

temperatura 80

o

C. 

 
 
Selektywno   do  metakrylanu  metylu,  poprzez  wszystkie  trzy  etapy  –  ok.  77%  (w 
przeliczeniu na aceton). 
 

background image

 

31 

 

100% kwas

siarkowy

cyjanohydryna

acetonu

1

2

para

metanol

woda

H

2

O

H

2

O

H

2

O

H

2

O

metakrylan

metylu

smoła i polimery

(NH

4

)

2

SO

4

3

5

6

7

8

4

4

4

10

10

10

10

9

4

 

1 - mieszalnik, 2 - reaktor, 3 - kolumna estryfikacyjna, 4 - kondensatory-deflegmatory, 5 - 

kolumna  ekstrakcyjna,  6-8  -  kolumny  rektyfikacyjne,  9  -  wymiennik  ciepła,  10  - 

podgrzewacze 

background image

 

32 

Modyfikacje metody cyjanohydrynowej 
 
Proces  firmy  Mitsubishi  Gas  Chemical  –  hydroliza  cyjanohydryny  do 

α-hydroksyizobu-

tyroamidu.  

 

CH

3

C

CH

3

OH

CN

CH

3

C

OH

CH

3

C NH

2

O

+  H

2

O

 

 
Proces  w  fazie  ciekłej  wobec  stałego  zło a  dwutlenku  manganu,  modyfikowanego 

metalem alkalicznym (co najmniej jednym pierwiastkiem spo ród Zr i Sn).  

 

 

background image

 

33 

CH

3

C

OH

CH

3

C NH

2

O

+  HCOOCH

3

CH

3

C

OH

CH

3

C O

O

CH

3

  +  HCONH

2

 

 

 

CH

3

C

OH

CH

3

C O

O

CH

3

CH

2

C
CH

3

C O

O

CH

3

  +  H

2

O

 

 

Dehydratacja estru metylowego kwasu 

α-hydroksyizomasłowego do metakrylanu metylu, 

prowadzona jest w fazie parowej wobec modyfikowanego katalizatora zeolitowego: 

 
 

background image

 

34 

Utlenianie izobutenu 

 

 
Proces firmy ESCAMBIA Chemical Co.,

  

 

CH

3

C
CH

3

CH

2

CH

3

C

OH

CH

3

C OH

O

CH

2

C
CH

3

C OH

O

+  H

2

O

N

2

O

4

(lub HNO

3

)

 

 

background image

 

35 

Utlenianie izobutenu do kwasu metakrylowego firmy Asahi Glas 
 

CH

3

C
CH

3

CH

2

CH

2

C
CH

3

C H

O

+O

2

- H

2

O

CH

2

C
CH

3

C OH

O

+0.5 O

2

 

 

I etap utleniania: 

 

aparatura,  warunki,  jak  i  produkty  uboczne  analogiczne  jak  w  procesie  otrzymywania 
akroleiny 

 

katalizatory - zwi zki molibdenu z dodatkami tlenków Bi, Co, Ni, Te, V, Sb, Fe, P i in.  

 

temperatura - 350-450

o

C,  

 

ci nienie atmosferyczne, przy rozcie czeniu mieszaniny reakcyjnej par  wodn  

 

konwersja izobutenu 90-98%  

background image

 

36 

 

selektywno  do metakroleiny - 70-90%.  

 

Warunki II etapu utleniania: 

 

heterogeniczny  katalizator  -  fosforomolibdenian  z  dodatkiem  tlenków  Te  i  Sb,  jonów 
NH

4

+

, metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych.  

 

faza gazowa,  

 

temperatura - 250-350

o

C,  

 

ci nienie atmosferyczne  

 

stopie  przereagowania metakroleiny 80-90%.  

 

selektywno  do kwasu metakrylowego - 70-80%. 

 

 

background image

 

37 

Alternatywna  wersj   utleniania  izobutylenu  (utleniaj ca  estryfikacja  metakroleiny 

metanolem)  

 

CH

2

C
CH

3

C H

O

CH

2

C
CH

3

C OH

O

+  0.5 O

2

  +  CH

3

OH

+  H

2

O

 

 

 

faza ciekła, 

 

temperatura - 50-100

o

 

katalizator (tzw. katalizator Lindlara), pallad osadzony na w glanie wapnia, cz ciowo 

dezaktywowany (truty) octanem ołowiu(II) zwi ksza sumaryczn  wydajno  utleniania 

z 70 do 80%. 

 

background image

 

38 

Utlenianie izobutenu poprzez alkohol tert-butylowy 

CH

3

C
CH

3

CH

2

+  H

2

O

CH

3

C
CH

3

OH

CH

3

 

+  2 H

2

O

CH

3

C
CH

3

OH

CH

3

+  O

2

CH

2

C
CH

3

C H

O

 

 
Warunki utleniania: 

 

faza gazowa,  

 

katalizator heterogeniczny, zawieraj cego tlenki Mo/Fe/Ni, 

 

temperatura - 420

o

C,  

 

ci nienie - 0,1-0,3 MPa.  

 

konwersja alkoholu tert-butylowego - 94%, 

 

selektywno  do metakroleiny - 94%. 

background image

 

39 

Utlenianie do kwasu metakrylowgo: 

 

 

w obecno ci pary wodnej.  

 

temperatura - ok. 300

o

C,  

 

ci nienie - 0,2-0,3 MPa,  

 

katalizator - tlenki Mo, P, Sb i W, 

 

przy  konwersji  metakroleiny  89%  osi ga  si   selektywno   przereagowania  do  kwasu 

powy ej 96%,  

 

gazy  poreakcyjne  kondensuje  si ,  a  nast pnie  kwas  ekstrahuje  si ,  oczyszcza 

destylacyjnie i estryfikuje. 

background image

 

40 

Otrzymywanie kwasu metakrylowego poprzez aldehyd izomasłowy 
 
Mo liwe warianty:  

 

poprzez odwodornienie.  

 

Odwodornienie  kwasu  izomasłowego  w  fazie  gazowej  w  obecno ci  substancji  pełni cej 

funkcj  akceptora wodoru, np. siarki i jej zwi zki organiczne.  

 
Firma  Asahi  Kosei  opracowała  metod ,  w  której  ester  metylowy  kwasu  izomasłowego 

poddaje si  odwodornieniu do MMA w obecno ci H

2

S/S w temperaturze ok. 500

o

C. 

 

background image

 

41 

Utlenienie kwasu izomasłowego do MA (odwodornienie utleniaj cym).  

 

CH

2

C
CH

3

C OH

O

+  H

2

O

CH

3

C
CH

3

C OH

O

H

+  0.5 O

2

 

 

Proces jest katalizowany  homogenicznie przez HBr, w temperaturze 160-175

o

C (Eastman 

Kadak), albo heterogenicznie przy pomocy kontaktu Bi-Fe w 250-260

o

C (Cyanamide).  

 

Produkty  uboczne  -  produkty  rozkładu,  przede  wszystkim  kwas  akrylowy,  CO,  CO

2

CH

3

COOH. 

 

 

 

background image

 

42 

Hydroliza metakrylonitrylu 
 

 

CH

3

C
CH

3

CH

2

+  NH

3

  +  1.5 O

2

CH

2

C
CH

3

CN +  3 H

2

O

 

CH

3

C
CH

3

CH

2

+  H

2

SO

4

  +  2 H

2

O

CH

2

C
CH

3

C OH

O

+  NH

4

HSO

4

 

 

 

 

 

background image

 

43 

Kondensacja aldehydu propionowego z formaldehydem 
 

CH

2

C
CH

3

C H

O

CH

3

CH

2

CHO  +  HCHO

+  H

2

O

 

Warunki procesu: 
 

 

w obecno ci amin drugorz dowych i kwasu octowego,  

 

temperatura - 160-210

o

C,  

 

ci nienie - 0,4-0,8 MPa 

 

 
 

background image

 

44 

Karbonylowanie propynu 
 

CH

3

C CH +  CO  +  CH

3

OH

CH

2

C
CH

3

C O

O

CH

3

 

Warunki procesu: 

 

homogenny układ katalityczny zło ony z palladu, podstawionego ligandu fosfinowego i 
silnego kwasu.  

 

temperatura - 60

o

C,  

 

ci nienie - 6 MPa.  

 

wydzielanie produktów reakcji  - metod  destylacji pró niowej.  

 

w procesie nie stosuje si  wody, co eliminuje główn  przyczyn  korozji aparatury.  

 

wydajno  98,9%  

background image

 

45 

Z

ASTOSOWANIE 

K

WASU 

M

ETAKRYLOWEGO 

I

 

J

EGO 

E

STRÓW

 

 
Kwas metakrylowy: 

 

głównie do produkcji estrów na drodze bezpo redniej estryfikacji.  

 

do  produkcji  polimerów  karboksylowanych  oraz  jako  dodatek  do  polimerów 
emulsyjnych w ilo ci 1-3% (m/m), maj cych zastosowanie przy produkcji klejów, farb, 
papieru i  rodków pomocniczych dla przemysłu włókienniczego.  

 

do produkcji  ywic winyloestrowych. 

 

 

W ród licznej grupy polimerów pochodnych kwasu metakrylowego najwi ksze znaczenie 

ma poli(metakrylan metylu) (PMMA).  

 
Najwi kszymi producentami metakrylanu metylu jest firma ICI i Röhm and Haas. PMMA 

w  wiecie znany jest pod nazw  Plexiglas, Perspex i Lucite

background image

 

46 

Poli(metakrylan metylu) 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

 

47 

Poli(metakrylan metylu) stosuje si : 

 

do produkcji  ywic akrylowych i plastików, 

 

w przemy le lotniczym, motoryzacyjnym (klosze  wiateł sygnalizuj cych i urz dzenia 
odblaskowe),  

 

do wyrobu elementów aparatury elektrycznej,  

 

do  produkcji pryzmatów  i  soczewek  oraz  wyrobów  powszechnego  u ytku:  piór,  guzi-
ków, pudełek, naczy  stołowych, szkiełek do zegarków, szyb okiennych i drzwiowych, 
osłon  wietlówek, aba urów i  yrandoli.  

 

ywice  akrylowe,  b d ce  kopolimerami  metakrylanu  metylu  i  akrylanów 

wykorzystywane  s     jako  powłoki,  podłogi,  w  przemy le  tekstylnym,  papierniczym  i 
skórzanym,  a  tak e  jako  rodki  adhezyjne  i  wypełnienia  (m.in.  w  protetyce 
dentystycznej) oraz do produkcji włókien sztucznych. 

background image

 

48 

Inne estry metakrylanowe (i ich polimery): 

 

poli(metakrylan  butylu)  -  do  sklejania  elementów  optycznych  i  do  wyrobu  klejów  i 
apretur o specjalnym przeznaczeniu. 

 

metakrylany  2-hydroksyetylu,  2-hydroksypropylu  i  glicydylu  u ywa  si   głównie  w 
powłokach samochodowych i przemysłowych, szczególnie w emaliach, które wypieraj  
lakiery.  

 

metakrylan 2-hydroksyetylu u ywa si  te  w produkcji płytek obwodów drukowanych i 
soczewek kontaktowych.  

 

metakrylan  glicydylu  stosowany  jest,  m.in.,  do  wyrobu  materiałów  dentystycznych  i 
szkieł kontaktowych. 

 

polimery  wykorzystywane  przy  uzdatnianiu  wody  pitnej  i  obróbki  cieków  zawieraj  
metakrylany alkiloaminoetanolu lub ich czwartorz dowe monomery.  

background image

 

49