اسید آکریلیک

اسید آکریلیک مایعی بی‌رنگ، خورنده و قابل‌اشتعال با بویی تند است. این ماده در تولید پلاستیک‌ها، رنگ‌ها، چسب‌ها و سایر محصولات کاربرد دارد. ویژگی‌هافرمول شیمیایی: CH₂=CHCOOH نقطه جوش: ۱۴۱ درجه سانتی‌گراد نقطه ذوب: ۱۴ درجه سانتی‌گراد نقطه اشتعال: ۶۸ درجه سانتی‌گراد قابل امتزاج با آب، الکل‌ها، اترها و کلروفرم

کاربردها

اسید آکریلیک (CH₂=CHCOOH) ترکیبی آلی با گروه کربوکسیلیک و پیوند دوگانه است که آن را به ماده‌ای بسیار واکنش‌پذیر تبدیل می‌کند. این ماده در کاربردهای صنعتی و مصرفی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد و عمدتاً به‌عنوان پیش‌ماده برای تولید پلیمرها و کوپلیمرها به‌کار می‌رود. کاربردهای اصلی آن عبارتند از:

  1. پلیمرها و مواد سوپر جاذب
  • پلیمرهای سوپر جاذب (SAPs): در پوشک نوزاد، نوارهای بهداشتی و محصولات بزرگسالان با مشکل بی‌اختیاری استفاده می‌شوند، چرا که قابلیت جذب تا ۱۰۰۰ برابر وزن خود را دارند.
  • پلی‌اسید آکریلیک (PAA): در شوینده‌ها، مواد پخش‌کننده و تصفیه آب (به‌عنوان بازدارنده رسوب) کاربرد دارد.
  • به‌عنوان غلیظ‌کننده در محصولات آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود.
  1. چسب‌ها و درزگیرها
  • چسب‌های حساس به فشار (Pressure-Sensitive Adhesives) برای نوارها، برچسب‌ها و استیکرها
  • پلیمرهای امولسیونی برای چسب‌های ساختمانی و پوشش‌ها
  1. رنگ‌ها و پوشش‌ها
  • رنگ‌های لاتکس آکریلیک (پایه آب) برای پوشش‌های معماری و صنعتی
  • ویژگی‌هایی چون دوام، مقاومت در برابر شرایط جوی و حفظ براقیت را فراهم می‌کنند.
  1. نساجی و چرم
  • پوشش‌های پارچه برای بهبود مقاومت در برابر چروک و ایجاد خاصیت آب‌گریزی
  • فرآوری چرم برای ایجاد نرمی و دوام بیشتر
  1. شوینده‌ها و عوامل تمیزکننده
  • پلی‌آکریلات‌ها به‌عنوان عوامل ضد نشست مجدد آلودگی عمل کرده و از چسبیدن مجدد کثیفی به پارچه جلوگیری می‌کنند.
  • در پاک‌کننده‌های صنعتی و خانگی استفاده می‌شوند.
  1. تصفیه آب
  • بازدارنده‌های رسوب و خوردگی در سیستم‌های آب خنک‌کننده و دیگ‌های بخار
  • فلوکولانت‌ها برای تصفیه فاضلاب
  1. محصولات آرایشی و بهداشتی
  • عامل غلیظ‌کننده در لوسیون‌ها، کرم‌ها و ژل‌ها
  • تنظیم‌کننده pH در محصولات مراقبت از پوست
  1. پزشکی و داروسازی
  • هیدروژل‌ها برای پانسمان زخم و سامانه‌های رهایش دارو
  • چسب‌های پزشکی برای کاربردهای جراحی
  1. کاربردهای صنعتی
  • افزودنی‌های روان‌ساز برای بهبود ویسکوزیته
  • پوشش‌های کاغذ برای افزایش استحکام و قابلیت چاپ
  1. کاربردهای نوظهور
  • رزین‌های چاپ سه‌بعدی (آکریلیک‌های قابل‌پلیمریزه با نور)
  • اسید آکریلیک زیست‌پایه (تولید پایدار از منابع تجدیدپذیر)

مسیرهای تولید اسید آکریلیک

فرایندهای تولید شامل موارد زیر هستند:

  • اکسیداسیون کاتالیستی پروپیلن برای تولید اسید آکریلیک
  • فرآوری گلیسرول از طریق آب‌گیری / اکسایش برای تولید اسید آکریلیک
  • تبدیل اتیلن اکساید از طریق کربونیلاسیون به اسید آکریلیک
  • مسیر تخمیری تبدیل شربت گلوکز به اسید آکریلیک
  • مسیر تخمیری دیگر برای تبدیل شکر خام به اسید آکریلیک
  • سنتز به روش رِپه (Reppe) برای تولید اسید آکریلیک از استیلن

فرآیند

  • مرحله پیش‌گرمایش و اختلاط: پس از جمع‌آوری مقدار مشخصی از پروپیلن مایع، در تبخیرکننده پروپیلن تبخیر شده و سپس در سوپرهیتر (مافوق‌گرم‌کن) بیش‌گرم می‌شود. سپس در میکسر خوراک با جریان هوا (مرطوب‌شده) مخلوط می‌گردد و وارد راکتور می‌شود.
  • واکنش مرحله اول: این بخش از راکتور یک راکتور بستر ثابت لوله‌ای است. لوله‌ها با کاتالیست پر شده‌اند. گاز خوراک از بستر کاتالیستی در دمای مشخص عبور کرده و واکنش سریع کاتالیستی انجام می‌شود تا محصولاتی مانند آکرولئین و مقداری اسید آکریلیک تولید شوند.
  • واکنش مرحله دوم: گاز خروجی مرحله اول با هوای مرطوب‌شده اضافه‌شده مخلوط شده و وارد راکتور مرحله دوم می‌شود و به اسید آکریلیک اکسید می‌گردد.
  • جذب کوئنچ (Quench Absorption): گاز خروجی راکتور دوم توسط کولر تا ۱۶۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد سرد شده و سپس وارد جذب‌کننده کوئنچ می‌شود. گاز واکنشی با محلول آبی ۴۵ درصد وزنی اسید آکریلیک جذب شده، تا دمای کافی سرد می‌شود و سپس توسط پمپ اسید برای مراحل بعدی ارسال می‌شود.
  • سیستم جداسازی فاز سبک: محلول آبی آکریلیک توسط پمپ خوراک وارد برج جداسازی اجزای سبک می‌شود. آب و مقدار کمی اسید استیک توسط تقطیر آزئوتروپ از اسید آکریلیک جدا می‌شوند. مایع ته‌برج شامل اسید آکریلیک با مقدار کمی اسید استیک است که به برج اسید استیک فرستاده می‌شود.
  • سیستم حذف اسید استیک: در برج حذف اسید استیک، اسید استیک، آب، تولوئن و اسید آکریلیک از بالای برج با تقطیر خلأ خارج می‌شوند. مقدار کمی اسید آکریلیک باقی‌مانده توسط پمپ به برج تصفیه ارسال می‌شود تا اجزای سنگین حذف گردند.
  • تصفیه اسید آکریلیک: اسید آکریلیک از بالای برج تقطیر تحت خلأ تبخیر شده و پس از سرد شدن به‌عنوان محصول برداشت می‌شود. مایع ته‌برج شامل مقدار کمی اسید آکریلیک به تبخیرکننده فیلمی ارسال می‌شود تا اسید آکریلیک سنگین بازیابی شود.
  • فرایند سوزاندن ضایعات: در کوره، انواع گازهای زائد فرایندی، مواد ترکیبی و فاضلاب به‌طور کامل سوزانده می‌شوند. گاز خروجی پس از احتراق از طریق دیگ بازیافت حرارتی سرد شده، در گرم‌کن گاز تا حدود ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد خنک شده و سپس توسط فن مکنده به دودکش ارسال و به اتمسفر تخلیه می‌شود.
  • آماده‌سازی کف‌زدا (Defoamer): محلول آبی کف‌زدا با افزودن مقدار مشخصی از ماده کف‌زدا در مخزن مربوطه تهیه می‌شود. این محلول به‌صورت کمی توسط پمپ وارد جذب‌کننده کوئنچ و برج جداسازی می‌شود.
  • آماده‌سازی بازدارنده (Retarder): در مخزن بازدارنده، بازدارنده و حلال به نسبت مشخص افزوده می‌شود تا محلولی با غلظت معین تهیه شود. این محلول توسط پمپ خوراک به محل مورد نظر تزریق می‌گردد.

رشد بازار

بازار اسید آکریلیک به‌دلیل کاربردهای گسترده آن و افزایش تقاضا در صنایع مختلف، در حال رشد است. از محصولات بهداشتی نرم و مرطوب مانند پوشک نوزاد و نوار بهداشتی گرفته تا رنگ‌ها و پوشش‌های بادوام که در صنعت ساختمان در حال رشد بسیار مورد نیاز هستند، اسید آکریلیک به‌عنوان ماده اولیه‌ای حیاتی در صنایع تولیدی مدرن مطرح شده است. تمرکز روزافزون بر راهکارهای سبز و پایدار نیز بر جذابیت آن افزوده و رشد کشورهای در حال توسعه، به‌ویژه کشورهای آسیایی نظیر هند و چین، به رونق بازار آن کمک کرده است. با توسعه مداوم صنایع و تغییر الگوهای مصرف، کاربرد و اهمیت اسید آکریلیک در صنعت شیمیایی آینده بی‌چون‌وچرا باقی خواهد ماند و بنابراین رشد و توسعه آن در گسترش بازار همچنان نویدبخش خواهد بود.