The study of technological and kinetic regularities of simultaneous methacrylates obtaining over zirconium-containing catalysts

Abstract

ВступМетакрилова кислота (МАК) та метилметакрилат (ММА) є важливими мономерами в промисловості органічного синтезу. Полімерні матеріали, виготовлені на основі ММА та МАК, характеризуються прозорі-стю, легкістю, стійкістю до впливу ультрафіолетового світла та погодних умов; їх можна легко фарбувати, формувати й переробляти. Саме тому полімери на основі метакрилатів отримали широке застосування в багатьох сферах промисловості, зокрема, у великих масштабах з них виготовляють органічне скло, їх за-стосовують в електронній техніці, у виробництві на-півпровідникових пристроїв, оптоволоконних кабелів, освітлювального обладнання, фарб, лаків та інших покриттів, у медицині тощо. Попит на ММА та МАК щороку зростає, тому актуальним завданням є вдоско-налення методів одержання цих мономерів. Аналіз літературних даних і постановка проблемиПерспективними для одержання метакрилатних мономерів є реакції газофазної альдольної конденса-ції карбонільних сполук [1]. Даний метод одержання метакрилатів має суттєві позитивні сторони, зокрема, відсутність утворення токсичних побічних продуктів та невелика кількість стадій процесу [2], доступ-ність сировини [3]. Метакрилову кислоту та метил-метакрилат можна отримувати одночасно, в одному процесі, шляхом здійснення реакції альдольної кон-денсації метилпропіонату (МП) з формальдегідом (ФА) у газовій фазі на гетерогенних каталізаторах. У попередніх дослідженнях встановлено, що в даному процесі активними є каталітичні системи кислотного типу, що містили оксиди бору та фосфору та про-мотовані оксидом вольфраму [4,5]. Ці каталізатори забезпечують високу конверсію насиченого естеру (до 99 %), однак селективність утворення цільових продуктів є невисокою [4]. Крім того, в ході процесу відбувається гідроліз як насиченого естеру (мети-лпропіонату), так і ненасиченого естеру -утвореного в результаті реакції конденсації метилметакрилату [4]. Внаслідок гідролізу утворюється значна кіль-кість пропіонової кислоти та метакрилової кислоти, що є одночасно продуктом як гідролізу ММА, так і конденсації утвореної пропіонової кислоти з фор-мальдегідом [6]. Щоб зменшити гідроліз естерів і, відповідно, збільшити частку метилметакрилату в продуктах реакції, до реакційної суміші метилпропі-онату з формальдегідом додавали метанол. При збіль-шенні вмісту спирту в реакційній суміші вихід ММА дещо зростав, однак вихід МАК суттєво знижувався, а відтак і сумарний вихід ненасичених продуктів,

Synthesis of acrylates from methyl propionate, propionic acid and formaldehyde in the gas phase on solid catalysts

“…As the source of FA we used formalin 37 %, which was prepared from paraform directly before the experiments. The temperature of the process changed in the range of 563÷683 K, the residence time was 12 s because it was found previously that these conditions are optimal for the process of condensation of MP with FA [11][12][13]. The reaction products were analyzed by the gas chromatography method.…”

“…Papers [10,11] established that for the process of aldol condensation of MP with FA, the active boron-phosphorus-oxide catalyst was developed, applied on the silica gel, promoted by zirconium oxide (B 2 O 3 :P 2 O 5 :ZrO 2 =3:1:0.3), however, due to the hydrolysis of part of the MP to PA and methanol, the total selectivity of the formation of acrylates is low -65.4 %. The same catalyst, promoted by tungsten oxide (B 2 O 3 :P 2 O 5 :WO 3 =3:1:0.3), proved effective in the process of aldol condensation of PA with FA, ensuring the selectivity of MAA formation at 93.5 % [12].…”