CN102020628A - 一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，采用一套特定的丙交酯蒸馏装置使乳酸脱水后的齐聚物能够在该装置中进行循环蒸馏，在真空系统前增加一套循环吸收装置把前系统产生的丙交酯蒸汽、水及乳酸蒸汽等全部吸收。通过改进的方法可以回收生产原料，提高蒸馏效率，从而大大提高聚乳酸的产率。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法。
背景技术
聚乳酸(简称PLA)也称为聚丙交酯，是以乳酸经过化学合成得到中间体丙交酯，然后开环聚合得到的聚合物，它可以完全降解成CO2和H2O，不会对环境产生污染，且生产过程无污染，是一种完全自然循环型的可生物降解材料，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸的制造方法国内外研究较多，其中以美国专利US5274073、US5446123、US5496923、US5338822等为代表的专利介绍了聚乳酸的制造方法是把L-乳酸、D-乳酸或DL-乳酸在真空下脱水，得到乳酸齐聚物（分子量500-3万），然后把乳酸齐聚物在催化剂存在下进行高真空蒸馏（通常在真空度10mmHg以下），蒸馏温度150-250度，催化剂通常是氧化锡、有机酸锡盐、三氧化二锑等，得到中间体丙交酯，中间体丙交酯再有机酸锡盐催化下通过开环聚合得到聚乳酸。
具体反应过程如下：
文献中谈到蒸馏的设备、蒸馏条件等。但都是采用间歇或连续进料的方法把乳酸脱水后的齐聚物进入到丙交酯蒸馏装置中，进行蒸馏（或叫解聚、裂解），得到丙交酯，丙交酯蒸馏装置介绍到各种不同的反应器类型，及各种搅拌的方法。
但在丙交酯的制备过程中存在两个问题，一是乳酸脱水后的齐聚物在丙交酯蒸馏装置中不能进行循环，从而导致生产效率低、齐聚物进料量少等缺点，丙交酯的收率也低，不利于提高聚乳酸的收率及生产效率；二是丙交酯非常容易升华，在高真空蒸馏过程中产生部分丙交酯蒸汽直接进入真空系统，到后系统后遇冷结晶出固体丙交酯堵塞并腐蚀真空系统及附属管线，就算加各种形状的分离器或缓冲器也不能解决问题，同时还有部分分解产生的乳酸也直接进入真空系统，既影响真空系统正常运转又造成物料损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，对乳酸脱水后的齐聚物在丙交酯蒸馏装置中不能进行循环的问题，通过提高循环量来提高蒸馏速度及效率，在真空系统前增加一套循环吸收装置把前系统产生的丙交酯蒸汽、水及乳酸蒸汽等全部吸收。通过改进的方法可以回收生产原料，提高蒸馏效率，从而大大提高聚乳酸的产率 。
本发明的目的是这样实现的：采用一套特定的丙交酯蒸馏装置使乳酸脱水后的齐聚物能够在该装置中进行循环蒸馏，具体的特定的丙交酯蒸馏装置是旋转薄膜蒸馏器、降膜蒸馏器或分子蒸馏器（也叫短程蒸馏器）等，使用的上述几种蒸馏器是化工生产中的常用设备，但关键点是在使用时通过配套的循环泵等辅助 使蒸馏循环进行，以较大的循环比使齐聚物在上述装置中进行大循环蒸馏。
针对丙交酯非常容易升华，在高真空蒸馏过程中产生部分丙交酯蒸汽、水及乳酸蒸汽直接进入真空系统，堵塞并腐蚀真空系统及附属管线影响真空系统正常运转并造成物料损失的问题，在真空系统前增加一套循环吸收装置把前系统产生的丙交酯蒸汽、水及乳酸蒸汽等全部吸收，吸收用的是原料乳酸，这样就可以全部回收被带入后系统的物料，既防止堵塞并腐蚀真空系统问题又避免造成物料损失的问题，整体提高聚乳酸的收率。
技术说明：齐聚物高位槽1；丙交酯蒸馏器2；丙交酯冷凝器3；丙交酯受槽4；吸收塔5；喷淋头6；乳酸贮罐7；真空缓冲罐8；真空机组9。
脱水后的乳酸齐聚物批量进入齐聚物高位槽1，然后进入丙交酯蒸馏装置，在温度150-240度进行蒸馏，以较大的齐聚物量进入蒸馏器2，蒸馏不完的通过泵打循环进入蒸馏器循环蒸馏，扩大蒸发量，提高效率，蒸馏出的丙交酯，通过丙交酯冷凝器3冷却后进入丙交酯受槽4。
从丙交酯受槽4蒸馏系统来的不能够被冷却器冷却的含丙交酯、水、乳酸的蒸汽会对真空系统造成堵塞及腐蚀，把含丙交酯、水、乳酸的蒸汽引入到吸收塔5进行喷淋吸收，通过喷淋头6喷淋出的乳酸液体能够把这些尾气溶解并吸收，通过泵将乳酸贮罐7内的乳酸吸收液打循环喷淋形成雾气循环吸收，充分吸收而达到回收原料的目的，吸收后的气相通过真空缓冲罐8后进入真空机组9。从而提高了收率，同时保护了真空泵。选用乳酸吸收的目的是乳酸对丙交酯、水、乳酸的蒸汽有一定溶解能力，溶解后乳酸浓度增大，可用于制备齐聚物，循环后得到丙交酯，大幅度提高原料转化率。当乳酸吸收液的吸收能力下降到不能吸收时，作为原料使用，换新的乳酸来吸收，用来吸收的乳酸液体浓度不能低于80%。用来吸收的乳酸的量一般是进入真空系统的物料重量的10倍，一般来说 当乳酸浓度增加10-15%就换新的乳酸，这样可以简化操作，防止乳酸温度升高影响真空及吸收，如果吸收液少，温度升高超过30度，应该在循环管道上加冷凝器控制温度。
本发明通过改进的方法可以回收生产原料，提高蒸馏效率，从而大大提高聚乳酸的产率 。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例
一、 循环蒸馏丙交酯的实施说明
把乳酸用一般的带加热及搅拌（可以用任意的搅拌方式）的化工反应器（可以是任何形状）真空加热脱水，温度控制在150-22度，可以加入催化剂也可以不加，若用催化剂，一般是锡的氧化物或有机酸盐、金属锡、金属锌及锌的氧化物、氧化锑等，一般用量为0. 01-8%，脱水完成后得到乳酸齐聚物，分子量为500-30000之间，可以作制备丙交酯用。
把齐聚物加入催化剂后（用量及品种同上），用泵等输送工具送到齐聚物高位槽1中，然后进入丙交酯蒸馏器2中，蒸馏器2是旋转薄膜蒸馏器、降膜蒸馏器或分子蒸馏器中的一种，然后在高真空（10mmHg以下），温度150-240度进行蒸馏，产生的丙交酯以蒸汽的形式进入冷凝器3冷凝然后收集到丙交酯受槽4，没有 化的齐聚物从蒸馏器底部被泵打循环进行不 断蒸馏，为加大蒸馏效率，循环量于蒸出量之比可以控制10-500之间，从而提高效率，循环物料减少后就不断补充新的齐聚物，从而完成蒸馏过程，产生的尾气进入下面的处理系统。
二、丙交酯尾气吸收装置的实施说明
从丙交酯蒸馏系统来的不能够被冷却器冷却的含丙交酯、水、乳酸的蒸汽会对真空系统造成堵塞及腐蚀，把含丙交酯、水、乳酸的蒸汽引入到吸收塔5进行喷淋吸收，通过喷淋头6喷淋出的乳酸液体能够把这些尾气溶解并吸收，通过泵将乳酸贮罐7内的乳酸吸收液打循环喷淋形成雾气循环吸收，充分吸收而达到回收原料的目的，吸收后的气相通过真空缓冲罐8后进入真空机组9。从而提高了收率，同时保护了真空泵。选用乳酸吸收的目的是乳酸对丙交酯、水、乳酸的蒸汽有一定溶解能力，溶解后乳酸浓度增大，可用于制备齐聚物，循环后得到丙交酯，大幅度提高原料转化率。当乳酸吸收液的吸收能力下降到不能吸收时，作为原料使用，换新的乳酸来吸收，用来吸收的乳酸液体浓度不能低于80%。用来吸收的乳酸的量一般是进入真空系统的物料重量的10倍，一般来说 乳酸浓度增加10-15%就换新的乳酸，这样可以简化操作，防止乳酸温度升高影响真空及吸收，如果吸收液少，温度升 高超过30度，应该在循环管道上加冷凝器控制温度。
Claims (5)
1.一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，其特征在于：采用一套特定的丙交酯蒸馏装置使乳酸脱水后的齐聚物能够在该装置中进行循环蒸馏，在真空系统前增加一套循环吸收装置把前系统产生的丙交酯蒸汽、水及乳酸蒸汽等全部吸收，所述特定的丙交酯蒸馏装置是旋转薄膜蒸馏器、降膜蒸馏器或分子蒸馏器等，在使用时通过配套的循环泵等辅助 使蒸馏循环进行，以较大的循环比使齐聚物在上述装置中进行大循环蒸馏。
2.如权利要求1所述的一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，其特征在于：所述循环蒸馏丙交酯工艺是把乳酸齐聚物加入催化剂后，用泵等输送工具送到齐聚物高位槽（1）中，然后进入丙交酯蒸馏器（2）中，蒸馏器（2）是旋转薄膜蒸馏器、降膜蒸馏器或分子蒸馏器中的一种，然后在10mmHg以下的高真空、温度150-240度进行蒸馏，产生的丙交酯以蒸汽的形式进入冷凝器（3）冷凝然后收集到丙交酯受槽（4），没有 化的齐聚物从蒸馏器底部被泵打循环进行不 断蒸馏，为加大蒸馏效率，循环量于蒸出量之比可以控制在10-500之间，循环物料减少后就不断补充新的齐聚物，从而完成蒸馏过程，产生的尾气进入后面的处理系统。
3.如权利要求2所述的一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，其特征在于：所述催化剂一般是锡的氧化物或有机酸盐、金属锡、金属锌及锌的氧化物、氧化锑等，一般用量为0.01-8%。
4.如权利要求2所述的一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，其特征在于：从丙交酯蒸馏系统来的不能够被冷却器冷却的含丙交酯、水、乳酸的蒸汽引入到吸收塔（5）进行喷淋吸收，通过喷淋头（6）喷淋出的乳酸液体能够把这些尾气溶解并吸收，通过泵将乳酸贮罐（7）内的乳酸吸收液打循环喷淋形成雾气循环吸收，吸收后的气相通过真空缓冲罐（8）后进入真空机组（9），当乳酸吸收液的吸收能力下降到不能吸收时，作为原料使用，换新的乳酸来吸收。
5.如权利要求4所述的一种聚乳酸中间体丙交酯制备工艺的改进方法，其特征在于：用来吸收的乳酸液体浓度不能低于80%，用来吸收的乳酸的量一般是进入真空系统的物料重量的10倍，一般来说 乳酸浓度增加10-15%就换新的乳酸，如果吸收液少，温度升 高超过30度，应在循环管道上加 控制温度。
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