Виробництво акрилової кислоти: порівняння промислового та нових перспективних методів її одержання


  • R. V. Nebesnyi Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
Ключові слова: акрилатні мономери; альдольна конденсація; акролеїн; окиснення; гетерогенні каталізатори

Анотація

Виконано порівняльний огляд основних перспективних методів одержання акрилової кислоти. Показано, що значного розвитку з огляду на доступність сировинної бази набув метод одержання акрилової кислоти з гліцерину (побічного продукту виробництва біодизелю), а також способом ферментації біомаси. Окрім цього, показано, що вдосконалення каталізаторів альдольної конденсації оцтової кислоти з формальдегідом в акрилову кислоту робить цей метод її синтезу одним із найбільш конкурентних. Встановлено, що модифікація поруватої структури B–P–W–V–Oх/SiO2 каталізаторів процесу альдольної конденсації є дієвим способом впливу на їхні каталітичні властивості. Оптимальним розміром пор B–P–W–V–Oх/SiO2 каталізаторів є 11–16 нм. В оптимальних умовах (температура 380 °С, час контакту 8 с) вихід акрилової кислоти в процесі альдольної конденсації оцтової кислоти з формальдегідом становить 68 % за селективності її утворення 91 %. Розроблений каталізатор також є ефективним у процесі окиснювальної конденсації метанолу з оцтовою кислотою. Особливістю цього методу є те, що в процесі утворюються одночасно два цінні продукти – акрилова кислота та метилакрилат. Сумарний вихід акрилатів становить 54,7 % за селективності їх утворення 80,1 % (температура 400 °С, час контакту 8 с). Розглянуто перспективи використання новітніх Se-вмісних каталітичних систем на мікрогелевій основі для низькотемпературного синтезу акрилової кислоти та метилакрилату з акролеїну.

Біографія автора

R. V. Nebesnyi, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, пров. наук. співробітник, кафедра технології органічних продуктів

Посилання

Chieregato, A., Basile, F., & Concepción, P. (2012). Glycerol oxidehydration into acrolein and acrylic acid over W–V–Nb–O bronzes with hexagonal structure. Catal. Today J., 197, 58–65. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2012.06.024
Chieregato, A., Soriano, M. D., & Basile, F. (2014). Study of the gas-phase glycerol oxidehydration on systems based on transition metals (Co, Fe, V) and aluminium phosphate. J. Applied Catal. B: Environmental, 150–151, 37–46. https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.05.020
Chu, H. S., Ahn, J. H., Yun, J., Choi, I. S., Nam, T. W., Cho, K. M. (2015). Direct fermentation route for the production of acrylic acid. Metab. Eng., 32, 23–29. https://doi.org/10.1016/j.ymben.2015.08.005
Dubois, J.-I., Desdevises, F., Desdevises, F., & Serreau, S. (2008). US Pat., 734519, 18 Mar 2008.
Gao, C., Ma, C., & Xu, P. (2011). Biotechnological routes based on lactic acid production from biomass. J. Biotechnology Advances, 29, 930–939. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.07.022
Guo, X., Yang, D., Zuo, C., Peng, Z., Li, C., & Zhang, S. (2017). Catalysts, Process Optimization, and Kinetics for the Production of Methyl Acrylate over Vanadium Phosphorus Oxide Catalysts. Ind. Eng. Chem. Res., 56, 5860–5871. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b01212
Hu, J., Lu, Z., Yin, H., Xue, W., Wang, A., Shen, L., & Liu, S. (2016). Aldol condensation of acetic acid with formaldehyde to acrylic acid over SiO2-, SBA-15-, and HZSM-5-supported V-P-O catalysts. J. of Ind. and Eng. Chem., 40, 145–151. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2016.06.018
Klanner, C., Dieterle, M., & Schindler, G.-P. (2008). US Pat 7388106, 17 June 2008.
Nafe, G., López-Martınez, M., & Dyballa, M. (2015). Vapor-phase catalytic dehydration of lactic acid to acrylic acid over nano-crystalline cerium phosphate catalysts. J. Catal, 329, 413–424. https://doi.org/10.1007/s13203-016-0150-5
Nebesnyi, R. (2015). Study into conditions for the interaction between different types of transport at intermodal terminals. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(73), 13–16. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.151929
Peterson, C., & Chapman, J. (2013). US Pat., 20130085303 A1, 4 Apr 2013.
Peterson, C., Chapman, J., & Gallacher, J. (2014). US Pat., 8864950 B2, 21 Oct 2014.
Pikh, Z., Nebesnyi, R., Ivasiv, V., Pich, A., & Vynnytska, S. (2016). Oxidation of Unsaturated Aldehydes by Organic Peracids. Chemistry & Chemical Technology, 10(4), 401–411. Retrieved from: http://lp.edu.ua/news/2017/naukovyy-zhurnal-journal-chemistry-chemical-technology-volume-10-number-4-2016
Tanimoto, M., Nakamura, D., & Kawajiri, T. (2003). US Pat., 6545178, 08 Apr 2003.
Yang, D., Li, D., Yao, H., & Zhang, G. (2015). OpenFOAM Computational Fluid Dynamic Simulations of Two-Phase Flow and Mass Transfer in an Advanced-Flow Reactor. Ind. Eng. Chem. Res.,54, 6865−6873.
Yang, D., Sararuk, C., Suzuki, K., Li, Z., & Li, C. (2016). Effect of pore size distribution and particle size of porous metal oxides on phosphate adsorption capacity and kinetics. Chem. Eng. J., 300, 160–168. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.09.202
Zhang, J., Lin, J., & Cen, P. (2008). Catalytic dehydration of lactic acid to acrylic acid over sulfate catalysts. Canadian J. of Chem. Eng., 86, 1047–1053. https://doi.org/10.1002/cjce.20115
Zhang, J., Lin, J., Xu, X., & Cen, P. (2008). Evaluation of Catalysts and Optimization of Reaction Conditions for the Dehydration of Methyl Lactate to Acrylates. Chinese J. of Chem. Eng., 16(2), 263–264. https://doi.org/10.1016/S1004-9541(08)60073-7
Zhang, X., Lin, L., Zhang, T., & Liu, H. (2016). Catalytic dehydration of lactic acid to acrylic acid over modified ZSM-5 catalysts. Chem. Eng. J., 284, 934–941. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.09.039.
Zhao, H., Zuo, C., Yang, D., Li, C., & Zhang, S. (2016). Effects of Support for Vanadium Phosphorus Oxide Catalysts on Vapor-Phase Aldol Condensation of Methyl Acetate with Formaldehyde. Ind. Eng. Chem. Res., 55, 12693–12702. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6b03079
Опубліковано
2018-12-27
Як цитувати
Nebesnyi, R. V. (2018). Виробництво акрилової кислоти: порівняння промислового та нових перспективних методів її одержання. Науковий вісник НЛТУ України, 28(11), 108-111. https://doi.org/10.15421/40281120
Розділ
Технологія та устаткування