甲酸甲酯合成研究进展

甲酸甲酯合成研究进展调研报告

上海华谊集团技术研究院

2013年12月

编制：张怡，张新平，祝然审核：唐勇

审定：张春雷

目录

1、概述 (4)

2、市场情况 (4)

2.1 用途 (4)

2.2甲酸甲酯市场分析 (4)

3、合成方法比较 (7)

3.1甲酸酯化法 (7)

3.2甲醇羰基化法 (8)

3.3甲醇脱氢法 (9)

3.4甲醇氧化法 (10)

3.5合成气直接合成法 (10)

4、不同工艺路线经济性分析 (11)

5、总结 (14)

6、参考文献 (14)

1、概述

甲酸甲酯是一种用途广泛的低沸点溶剂，可直接用作杀虫剂、杀菌剂和用于处理谷物、水果、干果、烟草的熏蒸剂。常用作医学、农药和有机合成的中间体，醋酸纤维素的溶剂。由于甲酸甲酯有很高的反应活性，由它出发，可制得50多个产物，故被称为万能中间体。

目前MF主要用于水解制甲酸和胺解制取甲酰胺、一甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、甲酰吗啉等酰胺类产品，用于乙酸纤维的溶剂，分析试剂等。近年来甲酸甲酯作为碳一化学的中间体和无毒羰基化试剂，引起各方面关注，对甲酸甲酯的应用研究非常活跃。

2、市场情况

2.1 用途

从甲酸甲酯出发，可以制备甲酸、乙酸、乙二醇、碳酸二甲酯、丙酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙醇酸甲酯及甲酰化剂(如Ｎ-甲酰吗啉、Ｎ-甲基甲酰胺、Ｎ,Ｎ-二甲基甲酰胺)等一系列下游产品，而且这些产品的制备条件均较温和，可根据市场的需求，灵活调节下游产品的品种和产量。在农业中，甲酸甲酯可用作杀虫剂、杀菌剂、谷类作物熏蒸剂、烟草处理剂、果品干燥剂等。20世纪90年代以来,又发现可用甲酸甲酯代替较昂贵的甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油的高辛烷值添加剂。甲酸甲酯的应用前景不可估量。

产品市场需求：2007年我国的甲酸甲酯的消费结构如下：合成革占32%，农药占25%，医药占24%，丙烯腈占11%, 其它占8%。

2.2甲酸甲酯市场分析

2.2.1国外产能情况

国外甲醇羰基化制MF已工业化多年，生产工艺主要有SD-Bethlehem工艺、Leonard工艺、BASF工艺。80年代初，由MF水解制甲酸的技术也开发成功，并在多个国家相继建成2万~10万吨/年MF水解制甲酸工业化装置。如Leonard 公司与芬兰Kemira Chemical Oy公司合作，在芬兰建成了4.8万吨/年MF水解制甲酸装置。前苏联1989年在乌克兰建成甲醇羰基化合成MF，MF水解制甲酸的

4万吨/年装置。其MF水解工艺特点：在80℃和0.6Mp下经酸性阳离子交换树脂使MF部分水解，水解生成的甲酸再自动催化MF水解。

甲醇脱氢法工艺最早由日本MGC公司开发成功，并于1988年由该公司在其新泻工厂投产一套2万吨/年MF生产装置，其中1万吨/年MF用来生产DMF。日本三井石油化工公司、美国空气产品公司也是两大甲醇脱氢制MF科研与生产公司。

下表给出的是台湾省化学信息服务公司2007年对主要甲酸生产厂商基本情况统计。根据甲酸产品甲酸甲酯法的产能情况48.3万/年，可估计出世界甲酸甲酯产能至少为56.8万吨。（按照2万吨甲酸甲酯生产1.7万吨甲酸计算）

表1 甲酸主要生产厂商

1).甲醇和甲酸直接酯化法装置：我国MF生产始于70年代，当时两家生产厂东北第六制药厂、广东江门农药厂）均采用落后的直接酯化法生产工艺，其后又建了几套酯化法装置，其中有些装置目前仍在生产。

2).甲醇羰基化装置：目前已有两套大型化装置，一套是阿斯德化工有限公司（原山东淝城化肥厂）与美国AAT公司合作，引进国外技术，于1996年投产的1.5万吨/年甲酸、1.78万吨/年MF装置(单耗1.19t/t)；另一套是济南石化二厂采用国内技术1997年建成投产的2万吨/年甲酸装置，生产出合格产品和中间产物MF。济南石化二厂300吨/年MF工业性试验装置已运转数年，取得了丰富的工程数据。

水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、山东省化工规划设计院合作开发了1000吨/年甲醇羰基化制MF柔性试验装置，1997年建成并生产出合格产品。3).甲醇催化脱氢制MF装置：原化工部西南化工研究院对甲醇催化脱氢生产MF 工艺进行了开发，1990年9月首次在江苏武进化工厂实现工业化生产，并建成2000吨/年工业装置，MF主要用来生产DMF。到目前为止，利用该项技术，国内共建了6套（黑龙江牡丹江化工五厂、连云港曙光化工厂、河北乐亭化工厂、广东开平氮肥厂、辽宁大洼化工总厂等）2000吨/年的MF工业生产装置。

表2国内甲酸甲酯生产装置

2.2.3需求分析

甲酸甲酯主要的用途之一就是生产甲酸。由于甲酸对环境影响不大，使用过程中它可以分解成二氧化碳和水，不产生污染，随着环保要求的提高，其在制革和印染等行业中的应用市场前景看好。

甲酸是我国传统的出口产品之一，从2004年起我国成为了甲酸净出口国，而近几年我国的甲酸出口量成倍增长，2008年达到创纪录的8.3万吨。预计全球甲酸的需求量正以每年2%～3%的速度增长，其中欧洲用作饲料添加剂的需求量很大，年均增长率将达到8%～10%。主要原因是从2006年起，欧盟全面禁用非处方饲料抗生素。此外，亚太地区需求增速将达到4.6%/年，非洲和中东地区需求将以3.5%/年继续增长，美洲地区增速预计为3%/年，日本增速为1.9%/年。专家预计亚洲地区的甲酸应用前景非常广阔，目前，该地区的甲酸主要用作天然橡胶的凝聚剂，未来亚洲的饲料市场将有很大的增长势头。

随着我国畜牧业的大力发展，甲酸作为青贮饲料及农作物的贮藏剂、防霉剂将有较大的潜在市场。随着国内对环保的高度重视，甲酸在制革和印染等行业中的应用市场前景较好。

而且从甲酸甲酯出发，可以制备甲酸、乙酸、乙二醇、碳酸二甲酯、丙酸甲酯、丙烯酸甲酯、乙醇酸甲酯及甲酰化剂(如Ｎ-甲酰吗啉、Ｎ-甲基甲酰胺、Ｎ,Ｎ-二甲基甲酰胺)等一系列下游产品，可根据市场需求，灵活调节下游产品的品种和产量。

3、合成方法比较

到目前为止，其合成工艺主要有5种：甲醇、CO2和H2合成法; 甲酸酯化法；甲醇羰基化法；甲醇脱氢法；甲醇氧化法；合成气直接合成法。方法1是CO2化学研究的新成果，随着环保要求的提高，为了减少CO2对大气的污染，CO2的利用在国内外广受关注, 但根据目前的研究资料，MF产率较低，而且因为CO2的性质非常稳定、不易活化, 制备有效转化CO2的催化剂比较困难，尚不能保证经济上的可行性, 距工业化比较远。因此主要介绍后面5种方法。

3.1甲酸酯化法

反应式如下：

HCOOH+ CH3OH HCOOCH3+ H2O

这是工业上最早采用的生产方法，工艺落后,设备腐蚀严重，生产成本高，每生产1tMF约消耗甲酸1t，甲醇0.65t。该法在国外已被淘汰,但国内个别生产N , N-二甲基甲酰胺( DMF)的小厂仍在采用[1]。