মিথাইল মেথাক্রিলেট (MMA) হল একটি গুরুত্বপূর্ণ জৈব রাসায়নিক কাঁচামাল এবং পলিমার মনোমার, যা মূলত জৈব কাচ, ছাঁচনির্মাণ প্লাস্টিক, অ্যাক্রিলিক, আবরণ এবং ফার্মাসিউটিক্যাল কার্যকরী পলিমার উপকরণ ইত্যাদি উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। এটি মহাকাশ, ইলেকট্রনিক তথ্য, অপটিক্যাল ফাইবার, রোবোটিক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রের জন্য একটি উচ্চমানের উপাদান।

একটি উপাদান মনোমার হিসেবে, MMA প্রধানত পলিমিথাইল মেথাক্রিলেট (সাধারণত প্লেক্সিগ্লাস, PMMA নামে পরিচিত) উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়, এবং পলিভিনাইল ক্লোরাইড (PVC) সংযোজন ACR, MBS তৈরির মতো বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যযুক্ত পণ্য পেতে অন্যান্য ভিনাইল যৌগের সাথে কোপলিমারাইজ করা যেতে পারে এবং অ্যাক্রিলিক উৎপাদনে দ্বিতীয় মনোমার হিসেবেও ব্যবহৃত হয়।

বর্তমানে, দেশে এবং বিদেশে MMA উৎপাদনের জন্য তিন ধরণের পরিপক্ক প্রক্রিয়া রয়েছে: মেথাক্রাইলামাইড হাইড্রোলাইসিস এস্টারিফিকেশন রুট (অ্যাসিটোন সায়ানোহাইড্রিন পদ্ধতি এবং মেথাক্রাইলোনিট্রাইল পদ্ধতি), আইসোবিউটিলিন জারণ রুট (মিতসুবিশি প্রক্রিয়া এবং আসাহি কাসেই প্রক্রিয়া) এবং ইথিলিন কার্বনিল সংশ্লেষণ রুট (BASF পদ্ধতি এবং লুসাইট আলফা পদ্ধতি)।

১, মেথাক্রাইলামাইড হাইড্রোলাইসিস এস্টারিফিকেশন রুট
এই রুটটি হল ঐতিহ্যবাহী MMA উৎপাদন পদ্ধতি, যার মধ্যে রয়েছে অ্যাসিটোন সায়ানোহাইড্রিন পদ্ধতি এবং মেথাক্রিলোনাইট্রাইল পদ্ধতি, উভয়ই মেথাক্রিলামাইড ইন্টারমিডিয়েট হাইড্রোলাইসিস, MMA এর এস্টারিফিকেশন সংশ্লেষণের পরে।

(১) অ্যাসিটোন সায়ানোহাইড্রিন পদ্ধতি (ACH পদ্ধতি)

মার্কিন লুসাইট দ্বারা প্রথম বিকশিত ACH পদ্ধতিটি MMA-এর প্রাচীনতম শিল্প উৎপাদন পদ্ধতি এবং বর্তমানে বিশ্বের মূলধারার MMA উৎপাদন প্রক্রিয়াও। এই পদ্ধতিতে কাঁচামাল হিসেবে অ্যাসিটোন, হাইড্রোসায়ানিক অ্যাসিড, সালফিউরিক অ্যাসিড এবং মিথানল ব্যবহার করা হয় এবং বিক্রিয়ার ধাপগুলির মধ্যে রয়েছে: সায়ানোহাইড্রিনাইজেশন বিক্রিয়া, অ্যামিডেশন বিক্রিয়া এবং হাইড্রোলাইসিস এস্টারিফিকেশন বিক্রিয়া।

ACH প্রক্রিয়াটি প্রযুক্তিগতভাবে পরিপক্ক, তবে এর নিম্নলিখিত গুরুতর অসুবিধাগুলি রয়েছে:

○ অত্যন্ত বিষাক্ত হাইড্রোসায়ানিক অ্যাসিডের ব্যবহার, যার জন্য সংরক্ষণ, পরিবহন এবং ব্যবহারের সময় কঠোর সুরক্ষা ব্যবস্থা প্রয়োজন;

○ প্রচুর পরিমাণে অ্যাসিড অবশিষ্টাংশের উপ-উৎপাদন (সালফিউরিক অ্যাসিড এবং অ্যামোনিয়াম বাইসালফেট প্রধান উপাদান হিসাবে জলীয় দ্রবণ এবং অল্প পরিমাণে জৈব পদার্থ ধারণ করে), যার পরিমাণ MMA এর 2.5~3.5 গুণ, এবং এটি পরিবেশ দূষণের একটি গুরুতর উৎস;

o সালফিউরিক অ্যাসিড ব্যবহারের কারণে, জারা-বিরোধী সরঞ্জামের প্রয়োজন হয় এবং ডিভাইসটির নির্মাণ ব্যয়বহুল।

(২) মেথাক্রিলোনাইট্রাইল পদ্ধতি (ম্যান পদ্ধতি)

Asahi Kasei ACH রুটের উপর ভিত্তি করে methacrylonitrile (MAN) প্রক্রিয়া তৈরি করেছেন, অর্থাৎ, Isobutylene বা tert-butanol কে Amonia দ্বারা জারিত করে MAN তৈরি করা হয়, যা সালফিউরিক অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করে মেথাক্রাইলামাইড তৈরি করে, যা পরে সালফিউরিক অ্যাসিড এবং মিথানলের সাথে বিক্রিয়া করে MMA তৈরি করে। MAN রুটে অ্যামোনিয়া জারণ বিক্রিয়া, অ্যামিডেশন বিক্রিয়া এবং হাইড্রোলাইসিস এস্টারিফিকেশন বিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে এবং ACH প্ল্যান্টের বেশিরভাগ সরঞ্জাম ব্যবহার করা যেতে পারে। হাইড্রোলাইসিস বিক্রিয়ায় অতিরিক্ত সালফিউরিক অ্যাসিড ব্যবহার করা হয় এবং মধ্যবর্তী মেথাক্রাইলামাইডের ফলন প্রায় 100%। তবে, পদ্ধতিতে অত্যন্ত বিষাক্ত হাইড্রোসায়ানিক অ্যাসিড উপজাত রয়েছে, হাইড্রোসায়ানিক অ্যাসিড এবং সালফিউরিক অ্যাসিড খুব ক্ষয়কারী, প্রতিক্রিয়া সরঞ্জামের প্রয়োজনীয়তা খুব বেশি, যখন পরিবেশগত ঝুঁকি খুব বেশি।

2, আইসোবিউটিলিন জারণ রুট
উচ্চ দক্ষতা এবং পরিবেশগত সুরক্ষার কারণে বিশ্বের প্রধান কোম্পানিগুলির কাছে আইসোবিউটিলিন জারণ পছন্দের প্রযুক্তিগত পথ হয়ে দাঁড়িয়েছে, তবে এর প্রযুক্তিগত সীমা উচ্চ, এবং একসময় কেবল জাপানই বিশ্বে এই প্রযুক্তির অধিকারী ছিল এবং চীনে এই প্রযুক্তি অবরুদ্ধ করেছিল। এই পদ্ধতিতে দুই ধরণের মিতসুবিশি প্রক্রিয়া এবং আসাহি কাসেই প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

(১) মিতসুবিশি প্রক্রিয়া (আইসোবিউটিলিন তিন-পদক্ষেপ পদ্ধতি)

জাপানের মিতসুবিশি রেয়ন কাঁচামাল হিসেবে আইসোবিউটিলিন বা টার্ট-বিউটানল থেকে এমএমএ উৎপাদনের জন্য একটি নতুন প্রক্রিয়া তৈরি করেছে, যা বায়ু দ্বারা দ্বি-পদক্ষেপ নির্বাচনী জারণ করে মেথাক্রিলিক অ্যাসিড (এমএএ) গ্রহণ করে এবং তারপর মিথানল দিয়ে এস্টারিফাইড করে। মিতসুবিশি রেয়নের শিল্পায়নের পর, জাপান আসাহি কাসেই কোম্পানি, জাপান কিয়োটো মনোমার কোম্পানি, কোরিয়া লাকি কোম্পানি ইত্যাদি একের পর এক শিল্পায়ন বাস্তবায়ন করেছে। দেশীয় সাংহাই হুয়াই গ্রুপ কোম্পানি প্রচুর মানব ও আর্থিক সম্পদ বিনিয়োগ করেছে এবং দুই প্রজন্মের 15 বছরের ক্রমাগত এবং অবিরাম প্রচেষ্টার পর, এটি স্বাধীনভাবে আইসোবিউটিলিন পরিষ্কার উৎপাদন এমএমএ প্রযুক্তির দ্বি-পদক্ষেপ জারণ এবং এস্টারিফাইডকরণ সফলভাবে বিকশিত করেছে এবং 2017 সালের ডিসেম্বরে, এটি শানডং প্রদেশের হেজে অবস্থিত তার যৌথ উদ্যোগ কোম্পানি ডংমিং হুয়াই ইউহুয়াং-এ 50,000-টন এমএমএ শিল্প কারখানাটি সম্পন্ন করেছে এবং কার্যকর করেছে, যা জাপানের প্রযুক্তিগত একচেটিয়াতা ভেঙে দিয়েছে এবং চীনে এই প্রযুক্তির একমাত্র কোম্পানি হয়ে উঠেছে। প্রযুক্তি, চীনকে দ্বিতীয় দেশ হিসেবে গড়ে তুলেছে যেখানে আইসোবিউটিলিনের জারণ দ্বারা MAA এবং MMA উৎপাদনের জন্য শিল্পায়িত প্রযুক্তি রয়েছে।

(২) আসাহি কাসেই প্রক্রিয়া (আইসোবিউটিলিন দুই-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া)

জাপানের আসাহি কাসেই কর্পোরেশন দীর্ঘদিন ধরে এমএমএ উৎপাদনের জন্য সরাসরি এস্টারিফিকেশন পদ্ধতির উন্নয়নে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ, যা ১৯৯৯ সালে জাপানের কাওয়াসাকিতে ৬০,০০০ টন শিল্প কারখানার মাধ্যমে সফলভাবে বিকশিত এবং কার্যকর করা হয়েছিল এবং পরে এটি ১০০,০০০ টনে সম্প্রসারিত হয়। প্রযুক্তিগত রুটটিতে একটি দ্বি-পদক্ষেপ বিক্রিয়া রয়েছে, অর্থাৎ মো-বি কম্পোজিট অক্সাইড অনুঘটকের ক্রিয়ায় গ্যাস পর্যায়ে আইসোবিউটিলিন বা টার্ট-বুটানলের জারণ, মেথাক্রোলিন (MAL) উৎপাদনের জন্য, তারপরে তরল পর্যায়ে MAL-এর জারণ, Pd-Pb অনুঘটকের ক্রিয়ায় সরাসরি MMA উৎপাদনের জন্য, যেখানে MAL-এর জারণ এস্টারিফিকেশন হল MMA উৎপাদনের এই রুটের মূল পদক্ষেপ। আসাহি কাসেই প্রক্রিয়া পদ্ধতিটি সহজ, মাত্র দুটি ধাপের বিক্রিয়া এবং শুধুমাত্র জল একটি উপজাত হিসাবে, যা সবুজ এবং পরিবেশ বান্ধব, তবে অনুঘটকের নকশা এবং প্রস্তুতি খুবই কঠিন। জানা গেছে যে আসাহি কাসেইয়ের অক্সিডেটিভ এস্টারিফিকেশন অনুঘটককে Pd-Pb-এর প্রথম প্রজন্ম থেকে নতুন প্রজন্মের Au-Ni অনুঘটকে উন্নীত করা হয়েছে।

২০০৩ থেকে ২০০৮ সাল পর্যন্ত আসাহি কাসেই প্রযুক্তির শিল্পায়নের পর, দেশীয় গবেষণা প্রতিষ্ঠানগুলি এই ক্ষেত্রে গবেষণার উত্থান শুরু করে, যার মধ্যে হেবেই নরমাল ইউনিভার্সিটি, ইনস্টিটিউট অফ প্রসেস ইঞ্জিনিয়ারিং, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, তিয়ানজিন ইউনিভার্সিটি এবং হারবিন ইঞ্জিনিয়ারিং ইউনিভার্সিটির মতো বেশ কয়েকটি ইউনিট পিডি-পিবি অনুঘটক ইত্যাদির উন্নয়ন ও উন্নতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। ২০১৫ সালের পর, আউ-নি অনুঘটকগুলির উপর দেশীয় গবেষণা শুরু হয় আরেকটি উত্থান, যার প্রতিনিধিত্বকারী ডালিয়ান ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, ছোট পাইলট গবেষণায় দুর্দান্ত অগ্রগতি করেছে, ন্যানো-গোল্ড অনুঘটক প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার অপ্টিমাইজেশন, প্রতিক্রিয়া অবস্থা স্ক্রীনিং এবং উল্লম্ব আপগ্রেড দীর্ঘ-চক্র অপারেশন মূল্যায়ন পরীক্ষা সম্পন্ন করেছে এবং এখন শিল্পায়ন প্রযুক্তি বিকাশের জন্য উদ্যোগগুলির সাথে সক্রিয়ভাবে সহযোগিতা করছে।

৩, ইথিলিন কার্বনিল সংশ্লেষণের পথ
ইথিলিন কার্বনিল সংশ্লেষণ রুট শিল্পায়নের প্রযুক্তিতে BASF প্রক্রিয়া এবং ইথিলিন-প্রোপিওনিক অ্যাসিড মিথাইল এস্টার প্রক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

(১) ইথিলিন-প্রোপিওনিক অ্যাসিড পদ্ধতি (BASF প্রক্রিয়া)

এই প্রক্রিয়াটি চারটি ধাপে বিভক্ত: প্রোপিওনালডিহাইড তৈরির জন্য ইথিলিনকে হাইড্রোফর্মাইলেটেড করা হয়, প্রোপিওনালডিহাইডকে ফর্মালডিহাইড দিয়ে ঘনীভূত করা হয় যাতে MAL তৈরি হয়, MAA তৈরির জন্য MAL-কে একটি টিউবুলার ফিক্সড-বেড রিঅ্যাক্টরে বায়ুতে জারিত করা হয় এবং মিথানল দিয়ে এস্টারিফিকেশনের মাধ্যমে MMA তৈরির জন্য MAA আলাদা করে পরিশোধিত করা হয়। বিক্রিয়া হল মূল ধাপ। প্রক্রিয়াটির জন্য চারটি ধাপ প্রয়োজন, যা তুলনামূলকভাবে কষ্টকর এবং উচ্চ সরঞ্জাম এবং উচ্চ বিনিয়োগ খরচ প্রয়োজন, অন্যদিকে সুবিধা হল কাঁচামালের কম দাম।

এমএমএ-এর ইথিলিন-প্রোপিলিন-ফর্মালডিহাইড সংশ্লেষণের প্রযুক্তিগত উন্নয়নেও দেশীয় অগ্রগতি সাধিত হয়েছে। ২০১৭ সালে, সাংহাই হুয়াই গ্রুপ কোম্পানি, নানজিং এনওএও নিউ ম্যাটেরিয়ালস কোম্পানি এবং তিয়ানজিন বিশ্ববিদ্যালয়ের সহযোগিতায়, ফর্মালডিহাইডের সাথে মেথাক্রোলিনে ১,০০০ টন প্রোপিলিন-ফর্মালডিহাইড ঘনীভবনের একটি পাইলট পরীক্ষা সম্পন্ন করে এবং ৯০,০০০ টন ক্ষমতাসম্পন্ন একটি শিল্প কারখানার জন্য একটি প্রক্রিয়া প্যাকেজ তৈরি করে। এছাড়াও, চীনা বিজ্ঞান একাডেমির প্রক্রিয়া প্রকৌশল ইনস্টিটিউট, হেনান এনার্জি অ্যান্ড কেমিক্যাল গ্রুপের সহযোগিতায়, ১,০০০ টন ক্ষমতাসম্পন্ন একটি শিল্প পাইলট কারখানা সম্পন্ন করে এবং ২০১৮ সালে সফলভাবে স্থিতিশীল কার্যক্রম অর্জন করে।

(২) ইথিলিন-মিথাইল প্রোপিওনেট প্রক্রিয়া (লুসাইট আলফা প্রক্রিয়া)

লুসাইট আলফা প্রক্রিয়া পরিচালনার অবস্থা মৃদু, পণ্যের ফলন বেশি, উদ্ভিদ বিনিয়োগ এবং কাঁচামালের খরচ কম, এবং একক ইউনিটের স্কেল বড় করা সহজ, বর্তমানে বিশ্বে শুধুমাত্র লুসাইটের এই প্রযুক্তির একচেটিয়া নিয়ন্ত্রণ রয়েছে এবং বাইরের বিশ্বে স্থানান্তরিত হয় না।

আলফা প্রক্রিয়া দুটি ধাপে বিভক্ত:

প্রথম ধাপ হল ইথিলিনের সাথে CO এবং মিথানলের বিক্রিয়ায় মিথাইল প্রোপিওনেট তৈরি করা হয়।

প্যালাডিয়াম-ভিত্তিক সমজাতীয় কার্বনাইলেশন অনুঘটক ব্যবহার করে, যার বৈশিষ্ট্য উচ্চ কার্যকলাপ, উচ্চ নির্বাচনীতা (99.9%) এবং দীর্ঘ পরিষেবা জীবন, এবং বিক্রিয়াটি হালকা পরিস্থিতিতে সঞ্চালিত হয়, যা ডিভাইসের জন্য কম ক্ষয়কারী এবং নির্মাণ মূলধন বিনিয়োগ হ্রাস করে;

দ্বিতীয় ধাপ হল ফর্মালডিহাইডের সাথে মিথাইল প্রোপিওনেটের বিক্রিয়া যা MMA তৈরি করে।

একটি মালিকানাধীন মাল্টি-ফেজ অনুঘটক ব্যবহার করা হয়, যার উচ্চ MMA নির্বাচনীতা রয়েছে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, দেশীয় উদ্যোগগুলি MMA-তে মিথাইল প্রোপিওনেট এবং ফর্মালডিহাইড ঘনীভবনের প্রযুক্তি বিকাশে প্রচুর উৎসাহ বিনিয়োগ করেছে এবং অনুঘটক এবং স্থির-বেড প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া বিকাশে দুর্দান্ত অগ্রগতি করেছে, তবে অনুঘটকের জীবন এখনও শিল্প প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তায় পৌঁছায়নি।