메틸 메타크릴레이트 (MMA) 는 열, 빛, 또는 촉매의 존재 하에서 다른 단량체와 자기 중합 또는 공중합을 겪을 수 있는 중요한 화학 원료이다. 그것은 우수한 내후성, UV 안정성, 투명성 및 높은 광택을 가진 무색 투명한 물질입니다. MMA는 주로 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 및 폴리비닐 클로라이드 (PVC) 에 대한 충격 조절제, 예컨대 ACR 및 MBS를 제조하는데 사용된다. 또한 코팅, 접착제, 섬유 인쇄, 염색 보조 장치 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.
● 2019 년부터 2023 년까지 생산 능력의 연평균 성장률은 17.8% 반면 연평균 소비 증가율은 9.2% 자급 자족의 지속적인 개선으로 이어졌습니다. 2021 후 공급과 수요는 점차 균형에 도달했습니다.
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그림 1: MMA 공급 및 수요 개요 (2019-2023)
● 아시아는 세계 최대의 MMA 생산 및 소비 지역으로, 전 세계 용량의 거의 70% 차지하고 있으며, 이 지역의 공급과 수요는 크게 균형을 이룹니다. 중국은 총 소비의 29.3% 대표하는 전 세계적으로 가장 큰 소비자입니다.
● 북아메리카는 두 번째로 큰 생산 및 소비 지역으로 공급과 수요가 대부분 균형을 이루는 글로벌 생산 능력의 14% 부분을 차지합니다.
● 서유럽은 전 세계 생산 능력의 8% 차지하지만 2022 년 Mitsubishi Chemical의 영국 공장의 폐쇄로 인해 지역의 수요 균형이 깨졌습니다.
● 중동은 또한 Mitsubishi Rayon과 SABIC의 에틸렌 기반 공장과 Aramco와 Sumitomo가 공동으로 운영하는 C4-based 공장을 특징으로하는 중요한 수출국으로 부상했습니다.
수요 관점에서 2019 년부터 2023 년까지 MMA의 다운 스트림 응용 프로그램에 대한 개요는 다음과 같습니다.
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그림 2: MMA 다운 스트림 산업 수요 (2019-2023)
• 위생 및 건설: PMMA는 위생 및 건설 부문에서 널리 사용되며 소비 32.0% 설명합니다.
• 자동차: 경량 차량에 대한 압박이 증가함에 따라 PMMA는 자동차 부문에서 상당한 수요 잠재력을 보여 소비 19.7% 나타냅니다.
• 전자 및 가전 제품: 전자 제품 및 가전 제품의 PMMA 애플리케이션은 특히 LED/LCP 디스플레이, 광학 재료, 광섬유 및 고급 의료 재료와 같은 분야에서 28.0% 차지합니다.
• 디스플레이 라이트 가이드 플레이트: MS 수지는 주로 디스플레이 도광판에 사용됩니다. 대형, 좁은 베젤 디스플레이의 홍보로 MS 수지에 대한 수요는 안정적으로 유지됩니다.
• 화장품 포장: MS 수지는 화장품 포장에도 활용되며 향후 수요가 약간 증가 할 것으로 예상됩니다.
• 가공 유형 제품: 국내 ACR/MBS 제품은 주로 가공 유형이지만 시장 용량은 상대적으로 적어 저가 CPE와의 경쟁에 영향을받습니다.
• 하이 엔드 제품 개발: 고급 제품 R & D에 대한 투자를 늘리고 고품질 개발에 중점을 두는 것은 향후 ACR/MBS 산업의 성장을위한 핵심 기회가 될 것입니다.
• 용매 기반 코팅: 현재 국내 코팅 산업은 여전히 주로 용매 기반이며 시장의 60% 이상을 차지합니다.
• 친환경 코팅: 환경 정책의 추진으로 새로운 수성 친환경 코팅이 빠르게 성장할 것으로 예상됩니다. MMA는 방수 코팅으로 상당한 개발 잠재력을 가지고 있습니다.
• MMA는 조명 분야에서도 사용되며 6.6% 아니라 신흥 분야에서도 6.5% 차지합니다.
•C2 경로:BASF 방법 및 α-MMA 방법을 포함한다. BASF 방법은 공정이 간단하지만 많은 투자가 필요하며 촉매 수명이 짧습니다. Α-MMA 방법은 환경 친화적이지만 고순도 CO를 필요로 하여 높은 분리 비용을 초래한다.
•C3 경로 (ACH 방법):이 기술은 성숙하고 낮은 투자로 신뢰할 수 있습니다. 그러나 산은 장비에 높은 부식을 일으키고 폐액 처리 비용이 높으며 공정은 아크릴로 니트릴의 작동 속도에 영향을받습니다.E.
•C4 경로:전통적인 이소부텐 방법 (3 단계 방법) 및 개선된 이소부텐 방법 (2 단계 방법) 을 포함한다. 원료는 쉽게 구할 수 있지만 C4 원료 가격에 의해 비용이 크게 영향을 받고 촉매의 제조가 더 어려울 수 있습니다.
•C1 메탄올/알데히드-메틸 아세테이트 방법:대규모 공장이 가동되었지만 기술 및 제품 품질은 여전히 개선이 필요합니다.
•C2 에틸렌 방법:천 톤 범위의 용량을 가진 파일럿 규모의 공장이 건설되었지만 여전히 연구 개발 단계에 있습니다.
•C3 ACH 방법:비교적 성숙한 기술로 여러 회사에서 채택했습니다.
•C4 이소부텐 산화 방법:3 단계 및 2 단계 방법을 모두 포함하며 일부 회사는 이미 채택하여 생산에 투입합니다.
•투자 비용:ACH 방법은 투자 비용이 상대적으로 낮지 만 원자재 가격의 변동에 크게 영향을받을 수 있습니다.
•생산 비용:각 공정 경로에 대한 생산 비용은 원자재 가격, 촉매 효율 및 에너지 소비를 포함한 다양한 요인에 의해 영향을받습니다.
•환경 및 안전 측면:C2 방법은 환경 친화적이고 높은 안전성을 갖는다; 그러나, ACH 방법은 고독성 물질 시안화수소 취급에 있어 난제에 직면한다.
•석유 화학 회사:Isobutene 산화 과정을 선택하는 경향이 있습니다.
• 석탄 화학 또는 CTO 회사:C1 및 C2 프로세스를 선택할 때 분명한 이점이 있습니다.
•아크릴로니트릴 생산 회사:ACH 방법은 아크릴로니트릴 생산과 짝을 이룰 때 경쟁력을 유지합니다.
그림 3: 다른 기술 경로에 의한 MMA 응용 프로그램의 글로벌 배포
메틸 메타 크릴 레이트 공정DODGEN에서 개발 한 기술은 주로 CO, 에탄올, 메탄올 및 포름 알데히드를 원료로 사용하고 3 단계 반응을 통해 MMA를 얻는 완전히 새로운 합성 경로입니다. 이 프로세스의 혁신은 바이오 기반 재료에 대한 수요를 향한 세계적인 추세와 일치하는 원료의 바이오 기반 특성에 있습니다.
프로세스 원리 및 단계
•원료:에탄올, CO
•촉매:프로피온산을 위한 최적화 된 촉매 시스템
•반응:촉매의 작용하에, 에탄올은 CO와 카르보닐화 반응을 수행하여 프로피온산을 생성한다.
•전환율:에탄올 전환율은 전체적으로 99%.CO 변환95% 비율.
•원료:프로피온산, 메탄올
•기술:성숙한 산업 에스테르화 타워 기술을 기반으로
•반응:프로피온산은 에스테르화 탑에서 메탄올과 반응하여 프로필 에스테르 (메틸 프로피오네이트) 를 생성한다.
•전환율:프로피온산 전환율은 99%.
•원료:메틸 프로 피오 네이트, 포름 알데히드
•R & D 초점:단일 패스 전환율 및 메틸 프로피오네이트의 선택성 향상
•반응:메틸 프로 피오 네이트는 특정 공동 하에서 포름 알데히드와 반응합니다.Nditions는 히드록시 알돌 축합 반응을 거쳐 MMA를 생성합니다.
•전환율 및 선택성:메틸 프로피오네이트의 단일 통과 전환율은 95% 의 선택성으로 15%. 시공간 수율은 168 g/kg cat. h입니다.
1. 바이오 기반 원료:
에탄올은 바이오 기반 재료에 대한 전 세계 수요와 일치하는 바이오 발효 공정 (예: 옥수수 또는 사탕 수수) 에서 공급 될 수 있습니다.
2. 안정적인 비용:
바이오 기반 에탄올의 가격은 상대적으로 안정적이며, 이 경로를 통해 생산 된 MMA 제품도 안정적인 생산 비용을 유지할 수 있습니다.
3. 환경 혜택:
다른 공정과 비교할 때, 에탄올 카르보닐화 방법은 환경 보호 요건을 충족하는 더 적은 수의 더 간단한 폐기물을 생성합니다.
4. 높은 전환율 및 선택성:
이 방법은 높은 에탄올 전환율 및 CO 전환율을 달성하는 반면, 메틸 프로피오네이트의 단일 통과 전환율 및 선택도 특히 높다.
5. 중간 제품 가치:
중간 생성물로서 프로피온산 또는 그의 유도체 (메틸 프로피오네이트 및 프로피온염) 가 판매될 수 있으며, 이는 전체 생성물 라인의 부가가치를 증가시킨다.
1. 분리 기술:
MMA는 열에 민감한 매체이므로 분리 공정은 진공 또는 저압 조건에서 수행되어야합니다. 효율적인 분리를 보장하기 위해 낙하 필름 증발기와 같은 특수 장비가 필요할 수 있습니다.
2. Azeotrope 문제:
생산 중에 다양한 물질이 공비를 형성하여 분리 과정을 복잡하게 만듭니다. 이를 위해서는 공비 관련 문제를 관리하고 해결하기 위해 압력 스윙 증류 및 회전 디스크 추출과 같은 기술을 신중하게 통합해야합니다.
3. 초 저온 녹는 결정화 기술:
광학 등급 PMMA를 제조하기 위해서는, 초저온 용융 결정화 기술이 필요한 순도와 특성을 달성하는 데 필수적이다. 이것은 생산 공정에 복잡성을 더하고 고급 장비를 요구합니다.
4. 저압 증기 소비:
MMA 증류 공정은 실질적인 저압 증기를 필요로 한다. 주요 과제는 저비용 저압 증기를 얻는 데 있는데, 이는 전체 생산 비용을 줄이는 데 중요하기 때문입니다. 증기 발생 및 소비를 최적화하는 것은 비용 효율을 향상시키는 데 필수적입니다.
다저스단위 기술을 기반으로 엔지니어링 이점을 활용하여 위에서 설명한 과제를 극복하고 실현 가능하고 신뢰할 수있는 MMA 프로세스 기술을 설계했습니다. 소규모 테스트 데이터를 기반으로 이미 PFD (파일럿 플랜트 플로우 다이어그램) 및 재료 밸런스 계산을 완료했습니다. 주요 장비 선택이 완료되었으며 다른 장비의 선택이 예비 단계에 있습니다. 또한 파일럿 규모의 투자, 토지 면적 요구 사항 및 폐기물 배출에 대한 기본 데이터를 설정했습니다.
엔지니어링 프로세스의 성공적인 구현을 위해 기존 소규모 테스트 기술을 기반으로 1,000 톤 파일럿 플랜트까지 확장 할 계획입니다. 첫 번째 프로세스 세트에 대한 안전 평가는 이미 전문가에 의해 완료되었습니다. 우리는 바이오 기반 에탄올 카르보닐화 MMA 기술에 관심이있는 다양한 산업 분야의 동료를 진심으로 초청하여 파일럿 기술을 개발하고 중국의 MMA 생산에 새로운 개발 모멘텀에 기여합니다!
