Methyl methacrylate (MMA) ایک اہم نامیاتی کیمیائی خام مال اور پولیمر مونومر ہے، جو بنیادی طور پر نامیاتی شیشے، مولڈنگ پلاسٹک، ایکریلکس، کوٹنگز اور فارماسیوٹیکل فنکشنل پولیمر مواد وغیرہ کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔ یہ ایرو اسپیس، الیکٹرانک معلومات، آپٹیکل فیلڈ اور روبوٹکس کے لیے ایک اعلیٰ درجے کا مواد ہے۔

ایک مادی مونومر کے طور پر، MMA بنیادی طور پر پولی میتھائل میتھ کرائیلیٹ (عام طور پر plexiglass، PMMA کے نام سے جانا جاتا ہے) کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے، اور مختلف خصوصیات کے ساتھ مصنوعات حاصل کرنے کے لیے دیگر ونائل مرکبات کے ساتھ بھی copolymerized کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ پولی وینیل کلورائد (PVC) additives ACR، MBS کی تیاری کے لیے اور mocmerno کی دوسری پیداوار میں۔

اس وقت اندرون اور بیرون ملک ایم ایم اے کی پیداوار کے لیے تین قسم کے پختہ عمل ہیں: میتھکریلامائیڈ ہائیڈرولیسس ایسٹریفیکیشن روٹ (ایسیٹون سائانو ہائیڈرن طریقہ اور میتھاکریلونیٹریل طریقہ)، آئسوبیوٹیلین آکسیڈیشن روٹ (مٹسوبیشی عمل اور آساہی کاسی عمل) اور ایتھیلین کاربونیل الفاسٹ طریقہ (لوسیفائی اے ایس کا طریقہ)۔

1، میتھاکریلامائیڈ ہائیڈولیسس ایسٹریفیکیشن روٹ
یہ راستہ روایتی MMA پیداواری طریقہ ہے، جس میں acetone cyanohydrin طریقہ اور methacrylonitrile طریقہ شامل ہے، دونوں میتھاکریلامائیڈ انٹرمیڈیٹ ہائیڈولیسس، MMA کی ایسٹریفیکیشن ترکیب کے بعد۔

(1) Acetone cyanohydrin طریقہ (ACH طریقہ)

ACH طریقہ، سب سے پہلے US Lucite کی طرف سے تیار کیا گیا، MMA کا قدیم ترین صنعتی پیداواری طریقہ ہے، اور اس وقت دنیا میں MMA کی پیداوار کا مرکزی دھارے کا طریقہ بھی ہے۔ یہ طریقہ ایسٹون، ہائیڈروسیانک ایسڈ، سلفیورک ایسڈ اور میتھانول کو خام مال کے طور پر استعمال کرتا ہے، اور رد عمل کے مراحل میں شامل ہیں: سائانو ہائیڈرنائزیشن ری ایکشن، امیڈیشن ری ایکشن اور ہائیڈولیسس ایسٹریفیکیشن ری ایکشن۔

ACH عمل تکنیکی طور پر پختہ ہے، لیکن اس کے درج ذیل سنگین نقصانات ہیں:

○ انتہائی زہریلے ہائیڈرو سینک ایسڈ کا استعمال، جس کے لیے اسٹوریج، نقل و حمل اور استعمال کے دوران سخت حفاظتی اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے۔

○ تیزاب کی باقیات کی ایک بڑی مقدار کی طرف سے پیداوار (آبی محلول جس میں سلفیورک ایسڈ اور امونیم بیسلفیٹ اہم اجزاء ہیں اور اس میں تھوڑی مقدار میں نامیاتی مادہ ہوتا ہے)، جس کی مقدار MMA سے 2.5~3.5 گنا ہے، اور ماحولیاتی آلودگی کا ایک سنگین ذریعہ ہے۔

o سلفیورک ایسڈ کے استعمال کی وجہ سے، سنکنرن مخالف آلات کی ضرورت ہوتی ہے، اور ڈیوائس کی تعمیر مہنگی ہوتی ہے۔

(2) Methacrylonitrile طریقہ (MAN طریقہ)

Asahi Kasei نے ACH روٹ پر مبنی methacrylonitrile (MAN) عمل تیار کیا ہے، یعنی، MAN حاصل کرنے کے لیے isobutylene یا tert-butanol کو امونیا کے ذریعے آکسائڈائز کیا جاتا ہے، جو سلفیورک ایسڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے میتھاکریلامائیڈ پیدا کرتا ہے، جو MMA پیدا کرنے کے لیے سلفورک ایسڈ اور میتھانول کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ MAN روٹ میں امونیا آکسیڈیشن ری ایکشن، امیڈیشن ری ایکشن اور ہائیڈرولیسس ایسٹریفیکیشن ری ایکشن شامل ہے، اور ACH پلانٹ کے زیادہ تر آلات استعمال کر سکتے ہیں۔ ہائیڈولیسس ری ایکشن میں زیادہ سلفورک ایسڈ استعمال ہوتا ہے، اور انٹرمیڈیٹ میتھاکریلامائیڈ کی پیداوار تقریباً 100% ہے۔ تاہم، طریقہ کار میں انتہائی زہریلے ہائیڈروکیانک ایسڈ کی ضمنی مصنوعات ہیں، ہائیڈروکیانک ایسڈ اور سلفیورک ایسڈ بہت corrosive ہیں، ردعمل کے سامان کی ضروریات بہت زیادہ ہیں، جبکہ ماحولیاتی خطرات بہت زیادہ ہیں۔

2، آئسوبیوٹیلین آکسیکرن راستہ
Isobutylene oxidation دنیا کی بڑی کمپنیوں کے لیے اپنی اعلی کارکردگی اور ماحولیاتی تحفظ کی وجہ سے ترجیحی ٹیکنالوجی کا راستہ رہا ہے، لیکن اس کی تکنیکی حد زیادہ ہے، اور دنیا میں صرف جاپان کے پاس ایک بار یہ ٹیکنالوجی موجود تھی اور اس ٹیکنالوجی کو چین کے لیے بلاک کر دیا تھا۔ طریقہ کار میں دو قسم کے مٹسوبشی عمل اور آساہی کیسئی عمل شامل ہیں۔

(1) مٹسوبشی عمل (آئسوبوٹیلین تین قدمی طریقہ)

جاپان کے مٹسوبشی ریون نے خام مال کے طور پر آئسوبیوٹیلین یا ٹیرٹ-بوٹانول سے ایم ایم اے تیار کرنے کے لیے ایک نیا عمل تیار کیا، میتھ کریلک ایسڈ (MAA) حاصل کرنے کے لیے ہوا کے ذریعے دو قدموں کا سلیکٹیو آکسیڈیشن، اور پھر میتھانول کے ساتھ ایسٹریفائی کیا۔ مٹسوبشی ریون کی صنعت کاری کے بعد جاپان آساہی کاسی کمپنی، جاپان کیوٹو مونومر کمپنی، کوریا لکی کمپنی وغیرہ نے یکے بعد دیگرے صنعت کاری کا احساس کیا۔ گھریلو شنگھائی ہوائی گروپ کمپنی نے بہت زیادہ انسانی اور مالی وسائل کی سرمایہ کاری کی، اور دو نسلوں کی 15 سال کی مسلسل اور مسلسل کوششوں کے بعد، اس نے کامیابی سے آزادانہ طور پر دو قدمی آکسیڈیشن اور آئسو بیوٹیلین کلین پروڈکشن ایم ایم اے ٹیکنالوجی کو تیار کیا، اور دسمبر 2017 میں، اس نے 50,000 ٹن کا مشترکہ صنعتی پلانٹ مکمل کر کے اسے عملی جامہ پہنایا۔ یوہوانگ صوبہ شانڈونگ کے ہیز میں واقع ہے، جاپان کی ٹیکنالوجی کی اجارہ داری کو توڑ کر چین میں اس ٹیکنالوجی والی واحد کمپنی بن گئی۔ ٹیکنالوجی، چین کو دوسرا ملک بناتا ہے جس کے پاس آئسوبیوٹیلین کے آکسیڈیشن کے ذریعے MAA اور MMA کی پیداوار کے لیے صنعتی ٹیکنالوجی ہے۔

(2) آساہی کیسئی عمل (آسوبیوٹیلین دو قدمی عمل)

جاپان کی Asahi Kasei کارپوریشن طویل عرصے سے MMA کی پیداوار کے لیے براہ راست ایسٹریفیکیشن کے طریقہ کار کی ترقی کے لیے پرعزم ہے، جسے 1999 میں کاواساکی، جاپان میں ایک 60,000 ٹن کے صنعتی پلانٹ کے ساتھ کامیابی کے ساتھ تیار کیا گیا تھا اور اسے عمل میں لایا گیا تھا، اور بعد میں اسے 100,000 ٹن تک بڑھا دیا گیا تھا۔ تکنیکی راستہ دو قدمی رد عمل پر مشتمل ہوتا ہے، یعنی گیس کے مرحلے میں آئسوبیوٹیلین یا tert-butanol کا آکسیڈیشن میتھاکرولین (MAL) پیدا کرنے کے لیے Mo-Bi کمپوزٹ آکسائیڈ کیٹالسٹ کی کارروائی کے تحت، اس کے بعد مائع مرحلے میں MAL کی آکسیڈیٹیو ایسٹریفیکیشن Pd-Pbd کیٹالسٹ کی کارروائی کے تحت، جہاں ایم اے ایل کی آکسیڈیٹیو ایسٹریفیکیشن ہوتی ہے۔ ایم ایم اے پیدا کرنے کے لیے اس راستے میں اہم قدم ہے۔ Asahi Kasei عمل کا طریقہ آسان ہے، صرف دو مراحل کے رد عمل کے ساتھ اور صرف پانی بطور ضمنی پروڈکٹ، جو کہ سبز اور ماحول دوست ہے، لیکن کیٹالسٹ کا ڈیزائن اور تیاری بہت ضروری ہے۔ بتایا جاتا ہے کہ Asahi Kasei کے آکسیڈیٹیو ایسٹریفیکیشن کیٹالسٹ کو Pd-Pb کی پہلی نسل سے Au-Ni کیٹالسٹ کی نئی نسل میں اپ گریڈ کر دیا گیا ہے۔

آساہی کاسی ٹیکنالوجی کے صنعتی ہونے کے بعد، 2003 سے 2008 تک، گھریلو تحقیقی اداروں نے اس علاقے میں ایک تحقیقی عروج کا آغاز کیا، جس میں کئی اکائیوں جیسے ہیبی نارمل یونیورسٹی، انسٹی ٹیوٹ آف پروسیس انجینئرنگ، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز، تیانجن یونیورسٹی اور ہاربن انجینئرنگ یونیورسٹی نے Pd-Pb کی ترقی اور بہتری پر توجہ مرکوز کی، AU-1 کے بعد کیٹ 5 کیٹالسٹ، وغیرہ پر مقامی تحقیق شروع کی۔ عروج کا ایک اور دور، جس کا نمائندہ دالیان انسٹی ٹیوٹ آف کیمیکل انجینئرنگ، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز ہے، نے چھوٹے پائلٹ اسٹڈی میں بڑی پیش رفت کی ہے، نینو گولڈ کیٹیلیسٹ کی تیاری کے عمل کی اصلاح، ری ایکشن کنڈیشن اسکریننگ اور عمودی اپ گریڈ لانگ سائیکل آپریشن ایویلیویشن ٹیسٹ مکمل کیا ہے، اور اب صنعت کاری ٹیکنالوجی کی ترقی کے لیے کاروباری اداروں کے ساتھ فعال تعاون کر رہا ہے۔

3، ایتھیلین کاربونیل ترکیب کا راستہ
ethylene carbonyl synthesis route صنعت کاری کی ٹیکنالوجی میں BASF عمل اور ethylene-propionic ایسڈ میتھائل ایسٹر کا عمل شامل ہے۔

(1) ethylene-propionic acid طریقہ (BASF عمل)

یہ عمل چار مراحل پر مشتمل ہے: پروپینلڈہائیڈ حاصل کرنے کے لیے ایتھیلین کو ہائیڈروفارمائلیٹ کیا جاتا ہے، ایم اے ایل پیدا کرنے کے لیے پروپینلڈہائیڈ کو فارملڈہائڈ کے ساتھ گاڑھا کیا جاتا ہے، MAL کو MAA پیدا کرنے کے لیے ایک نلی نما فکسڈ بیڈ ری ایکٹر میں ہوا میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے، اور MAA کو میولتھان ایسٹریفیکیشن کے ذریعے MMA پیدا کرنے کے لیے الگ اور صاف کیا جاتا ہے۔ ردعمل کلیدی قدم ہے۔ اس عمل کے لیے چار مراحل درکار ہیں، جو نسبتاً بوجھل ہے اور اس کے لیے اعلیٰ سازوسامان اور زیادہ سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ فائدہ خام مال کی کم قیمت ہے۔

ایم ایم اے کے ethylene-propylene-formaldehyde کی ترکیب کی ٹیکنالوجی کی ترقی میں بھی گھریلو کامیابیاں ہوئی ہیں۔ 2017، شنگھائی ہوای گروپ کمپنی نے نانجنگ NOAO نیو میٹریلز کمپنی اور تیانجن یونیورسٹی کے تعاون سے، فارملڈہائیڈ سے میتھاکرولین کے ساتھ 1,000 ٹن پروپیلین-فارملڈہائڈ کنڈینسیشن کا پائلٹ ٹیسٹ مکمل کیا اور 90,000-ٹن کے صنعتی پلانٹ کے لیے پروسیس پیکج تیار کیا۔ مزید برآں، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے انسٹی ٹیوٹ آف پراسیس انجینئرنگ نے ہینان انرجی اینڈ کیمیکل گروپ کے تعاون سے 1,000 ٹن کا صنعتی پائلٹ پلانٹ مکمل کیا اور 2018 میں کامیابی سے مستحکم آپریشن حاصل کیا۔

(2) ایتھیلین میتھائل پروپیونیٹ عمل (لوسائٹ الفا عمل)

لوسائٹ الفا کے عمل کے آپریٹنگ حالات ہلکے ہیں، مصنوعات کی پیداوار زیادہ ہے، پلانٹ کی سرمایہ کاری اور خام مال کی لاگت کم ہے، اور ایک یونٹ کا پیمانہ بڑا کرنا آسان ہے، فی الحال دنیا میں اس ٹیکنالوجی پر صرف لوسائٹ کا خصوصی کنٹرول ہے اور اسے بیرونی دنیا میں منتقل نہیں کیا جاتا ہے۔

الفا عمل کو دو مراحل میں تقسیم کیا گیا ہے۔

پہلا مرحلہ میتھائل پروپیونیٹ پیدا کرنے کے لیے CO اور میتھانول کے ساتھ ایتھیلین کا رد عمل ہے۔

پیلیڈیم پر مبنی یکساں کاربونیلیشن کیٹیلیسٹ کا استعمال کرتے ہوئے، جس میں اعلی سرگرمی، اعلی انتخاب (99.9%) اور طویل سروس لائف کی خصوصیات ہیں، اور ردعمل ہلکے حالات میں انجام دیا جاتا ہے، جو آلہ کو کم سنکنار کرتا ہے اور تعمیراتی سرمائے کی سرمایہ کاری کو کم کرتا ہے۔

دوسرا مرحلہ MMA بنانے کے لیے formaldehyde کے ساتھ methyl propionate کا رد عمل ہے۔

ایک ملکیتی ملٹی فیز اتپریرک استعمال کیا جاتا ہے، جس میں اعلیٰ MMA سلیکٹیوٹی ہوتی ہے۔ حالیہ برسوں میں، گھریلو کاروباری اداروں نے ایم ایم اے میں میتھائل پروپیونیٹ اور فارملڈہائڈ کنڈینسیشن کی ٹیکنالوجی کی ترقی میں بڑے جوش و خروش سے سرمایہ کاری کی ہے، اور کیٹالسٹ اور فکسڈ بیڈ ری ایکشن پروسیس ڈیولپمنٹ میں بڑی پیش رفت کی ہے، لیکن اتپریرک زندگی ابھی تک صنعتی ایپلی کیشنز کی ضروریات تک نہیں پہنچ سکی ہے۔