CN218945044U - 乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于聚乳酸或聚乙交酯生产的一种乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其低聚物原料进口经进料预热器后连接至裂解釜顶部设置的进料口，裂解釜底部设有低聚物出口，裂解釜侧面设有气相出口，所述气相出口连接至脱酸塔中部的气相进口，脱酸塔顶部与锤头冷凝器的壳程进口相连，锤头冷凝器的壳程出口连接至二级冷凝器进口，二级冷凝器的底部的冷凝物料出口连接至冷凝物接收罐；脱酸塔底部的物料出料口经排料泵输出至精馏装置，脱酸塔侧面还设置有物料出气口连接至物料冷凝器，物料冷凝器出口也连接至精馏装置。该装置能耗低，可快速收除水除酸水，该装置可以用聚乙交酯、聚乳酸的生产中。

Description

乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置

技术领域

本实用新型涉及一种聚乳酸或聚乙交酯的生产设备，特别涉及将乙交酯或乳酸的低聚物裂解并去除水和酸的生产设备。

背景技术

聚乳酸（PLA）是一种生物质可降解高分子聚合物，其以乳酸为主要原料，通过化学合成得到的广泛应用于纺织、塑料、包装等领域， 废弃后可降解为二氧化碳和水，对环境污染小，是理想的绿色高分子材料。丙交酯是聚乳酸生产中的中间产物。

中国专利数据库中，公开了一种利用生物发酵技术制备乳酸以生产丙交酯的系统，其公开号：CN111424059A，公开日：20200717；该系统包括：乳酸发酵单元，用于将乳酸发酵菌接种至发酵培养基中进行乳酸发酵，得到乳酸发酵液，将所述乳酸发酵液进行分离，得到光纯度高于99%的L-乳酸；依次串联的乳酸缩聚反应单元和乳酸低聚物解聚单元；所述乳酸缩聚反应单元中，按照物料的流向，设置有依次串联的预缩聚反应釜和缩聚反应釜，分别用于乳酸的预缩聚和缩聚，得到乳酸低聚物；所述乳酸低聚物解聚单元中，设置有裂解釜，用于乳酸低聚物的解聚，得到丙交酯；其中，预缩聚反应釜、缩聚反应釜和裂解釜各自独立地设置有加热设备和真空设备。乳酸缩聚反应单元和乳酸低聚物解聚单元串联；所述乳酸缩聚反应单元中，按照物料的流向，设置有依次串联的预缩聚反应釜和缩聚反应釜，分别用于乳酸的预缩聚和缩聚，得到乳酸低聚物；所述乳酸低聚物解聚单元中，设置有裂解釜，用于乳酸低聚物的解聚，得到丙交酯。裂解产生的蒸汽全部冷凝成液态收集在储罐中，然后通过泵经预热器输送至精馏塔进行精馏提纯。

其不足之处在于：丙交酯属于热敏性物质，丙交酯蒸汽先冷凝，再加热，使得L-丙交酯消旋化副反应几率增加；丙交酯蒸汽冷凝后再泵送至精馏塔，罐、泵、管道、阀门数量增加，物料管道长度势必增加，增加设备成本；且丙交酯易结晶凝固，设备、管道容易堵塞；一旦发生堵塞疏通麻烦，极有可能需要装置停车处理堵点；因为体系的性质，乳酸、水在精馏过程中脱除困难，且能耗巨大，一方面是因为乳酸和丙交酯体系的相对挥发度较低，另一方面也是因为丙交酯体系不稳定，在精馏这一相对高温操作过程中会发生显著的副反应，如丙交酯水解生产乳酸，乳酸低聚生成水，乳酸低聚物的酯交换、水解生成乳酸等杂质中水、乳酸和乳酸低聚物参与L-丙交酯的开环反应，它导致更的L-丙交酯收率，釜底物料的粘度随着精馏时间的延长会变粘稠，物料进入循环泵及循环泵送料变得困难；因而该装置在丙交酯生产过程存在脱水、脱酸效率低的问题，导致丙交酯质量和收率不高，增加后续丙交酯的纯化难度。

聚乙交酯与聚乳酸具有相类似的生产过程，其生产过程中同样存在脱水、脱酸的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，使得低聚物裂解后，在基本不降温的情况下进入脱酸塔，可低能耗、快速地进行脱水、脱酸。

本实用新型的目的是这样实现的：一种乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，包括裂解釜，低聚物原料进口经进料预热器后连接至裂解釜顶部设置的进料口，裂解釜底部设有低聚物出口，裂解釜侧面设有气相出口，所述气相出口连接至立式设置的脱酸塔中部的气相进口，脱酸塔顶部设置有锤头冷凝器，脱酸塔内腔与锤头冷凝器的壳程进口相连，锤头冷凝器的壳程出口连接至二级冷凝器进口，二级冷凝器的顶部与真空系统相连，二级冷凝器的底部的冷凝物料出口连接至冷凝物接收罐，所述冷凝物接收罐顶部也与所述真空系统相连；脱酸塔底部的物料出料口经排料泵输出至精馏装置，脱酸塔侧面还设置有物料出气口连接至物料冷凝器，物料冷凝器出口也连接至精馏装置。

该装置工作时，低聚物经进料预热器预热后进入裂解釜，在裂解釜中裂解成乙交酯或丙交酯，形成蒸汽从气相出口离开，该蒸汽中还含有水和羧酸，蒸汽进入脱酸塔中，脱酸塔顶部的锤头冷凝器温度，使其将蒸汽中的乙交酯或丙交酯冷凝，并下行至塔底，水和酸的蒸汽进入二级冷凝器冷凝，形成液体流入到冷凝物接收罐，不凝气体通过真空系统排出；脱酸塔塔底物料经排料泵输出至精馏装置进行精馏，部分物料蒸汽经物料冷凝器冷凝后也连接至精馏装置。与现有技术相比，本实用新型在物料裂解后，不经降温直接输送至脱酸塔进行脱水脱酸处理，其能耗低，经处理后的物料中水和酸含量可以控制在极低的水平；水分含量ppm级，酸质量含量小于0.5%，可以提高产品收率，降低釜底物料聚合程度；减少后到工序设备酸腐蚀风险，此外，裂解气相出口与脱酸塔气相进料口可以直连，管道短，减少热力势同时降低物料在管道中凝固堵塞风险。该装置可以用聚乙交酯、聚乳酸的生产中，用于裂解乙交酯或聚乳酸低聚物，同时去除其中的水和酸。

进一步地，所述脱酸塔内设有上层填料和下层填料，所述物料出气口包括出气口一和出气口二，出气口一设置在上层填料和下层填料之间的塔体上，出气口二设置在下层填料下侧的塔体上，出气口一和出气口二连接物料冷凝器的顶部进口。通过两个出气口出气，进一步保证物料冷凝器能将物料进行冷凝。

本实用新型的进一步改进在于，在上层填料上方设有升气筒，所述升气筒呈中心向上凸起的锥形。冷凝后的物料在升气筒的导向下沿外周穿过填料周边下行，而蒸汽可以沿填料中心上行，再绕过升气筒的锥形边缘向上进入锤头冷凝器。气流上行和冷凝物料下行相互不干扰。

本实用新型的进一步改进在于，所述裂解釜在上下不同位置设有两个气相出口，脱酸塔上对应设有两个气相进口。两个气相口可以将不同高度上的蒸发出的蒸汽及时送入脱酸塔，提高脱水脱酸效率。

本实用新型的改进在于，裂解釜底部的低聚物出口经物料循环泵输出，物料循环泵的一路出口连接至进料预热器进口。进一步地，所述物料循环泵另一路出口连接至回用装置。其有益效果在于，其一是可以直接循环利用未裂解的低聚物，二是可以采用其他方式回用为裂解的低聚物。

进一步地，脱酸塔底部设有一个缩径段，可以减少持液量，减少物料停留时间，降低物料高温发生副反应的几率。

附图说明

图1为本实用新型流程图。

图中，1进料预热器，2裂解釜，2a气相出口一，2b气相出口二，3物料循环泵，4脱酸塔，4a升气筒，4b上层填料，4c出气口一，4d下层填料，4e气相进口一，4f气相进口二，4g 出口气二，4h物料出料口，5锤头冷凝器，6排料泵，7物料冷凝器，8二级冷凝器，9冷凝物接收罐。

具体实施方式

如图所示，为一种乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，包括裂解釜2，低聚物原料进口经进料预热器1后连接至裂解釜2顶部设置的进料口，裂解釜2底部设有低聚物出口，裂解釜2侧面设有气相出口，气相出口连接至立式设置的脱酸塔4中部的气相进口，脱酸塔4顶部设置有锤头冷凝器5，脱酸塔4内腔与锤头冷凝器5的壳程进口相连，锤头冷凝器5的壳程出口连接至二级冷凝器8进口，二级冷凝器8的顶部与真空系统相连，二级冷凝器8的底部的冷凝物料出口连接至冷凝物接收罐9，冷凝物接收罐9顶部也与所述真空系统相连；脱酸塔4底部的物料出料口4h经排料泵6输出至精馏装置，脱酸塔4侧面还设置有物料出气口连接至物料冷凝器7，物料冷凝器7出口也连接至精馏装置。

在脱酸塔4内设有上层填料4b和下层填料4d，物料出气口包括出气口一4c和出气口二4g，出气口一4c设置在上层填料4b和下层填料4d之间的塔体上，出气口二4g设置在下层填料4d下侧的塔体上，出气口一4c和出气口二4g连接物料冷凝器7的顶部进口。在上层填料4b上方设有升气筒4a，所述升气筒4a呈中心向上凸起的锥形。冷凝后的物料在升气筒4a的导向下沿外周穿过填料周边下行，而蒸汽可以沿填料中心上行，再绕过升气筒4a的锥形边缘向上进入锤头冷凝器5。气流上行和冷凝物料下行相互不干扰。

裂解釜2在上下不同位置设有两个气相出口，分别为气相出口一2a和气相出口二2b，脱酸塔4上对应设有两个气相进口，分别为气相进口一4e和气相进口二4f。

裂解釜2底部的低聚物出口经物料循环泵3输出，物料循环泵3的一路出口连接至进料预热器1进口。所述物料循环泵3另一路出口连接至回用装置。还有一路用于放残。

脱酸塔4底部设有一个缩径段。可以减少持液量，减少物料停留时间，降低物料高温发生副反应的几率。

工作时，低聚物经进料预热器1预热后进入裂解釜2，在裂解釜2中裂解成乙交酯或丙交酯，形成蒸汽从气相出口离开，该蒸汽中还含有水和羧酸，蒸汽进入脱酸塔4中，脱酸塔4顶部的锤头冷凝器5温度，使其将蒸汽中的乙交酯或丙交酯冷凝，并下行至塔底，水和酸的蒸汽进入二级冷凝器8冷凝，形成液体流入到冷凝物接收罐9，不凝气体通过真空系统排出；脱酸塔4塔底物料经排料泵6输出至精馏装置进行精馏，部分物料蒸汽经物料冷凝器7冷凝后也连接至精馏装置。与现有技术相比，本实用新型在物料裂解后，不经降温直接输送至脱酸塔4进行脱水脱酸处理，其能耗低，经处理后的物料中水和酸含量可以控制在极低的水平；水分含量ppm级，酸质量含量小于0.5%，可以提高产品收率，降低釜底物料聚合程度；减少后到工序设备酸腐蚀风险，此外，裂解气相出口与脱酸塔4气相进料口可以直连，管道短，减少热力势同时降低物料在管道中凝固堵塞风险。该装置可以用聚乙交酯、聚乳酸的生产中，用于裂解乙交酯或聚乳酸低聚物，同时去除其中的水和酸。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：包括裂解釜，低聚物原料进口经进料预热器后连接至裂解釜顶部设置的进料口，裂解釜底部设有低聚物出口，裂解釜侧面设有气相出口，所述气相出口连接至立式设置的脱酸塔中部的气相进口，脱酸塔顶部设置有锤头冷凝器，脱酸塔内腔与锤头冷凝器的壳程进口相连，锤头冷凝器的壳程出口连接至二级冷凝器进口，二级冷凝器的顶部与真空系统相连，二级冷凝器的底部的冷凝物料出口连接至冷凝物接收罐，所述冷凝物接收罐顶部也与所述真空系统相连；脱酸塔底部的物料出料口经排料泵输出至精馏装置，脱酸塔侧面还设置有物料出气口连接至物料冷凝器，物料冷凝器出口也连接至精馏装置。

2.根据权利要求1所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：所述脱酸塔内设有上层填料和下层填料，所述物料出气口包括出气口一和出气口二，出气口一设置在上层填料和下层填料之间的塔体上，出气口二设置在下层填料下侧的塔体上，出气口一和出气口二连接物料冷凝器的顶部进口。

3.根据权利要求2所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：在上层填料上方设有升气筒，所述升气筒呈中心向上凸起的锥形。

4.根据权利要求1-3任一项所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：所述裂解釜在上下不同位置设有两个气相出口，脱酸塔上对应设有两个气相进口。

5.根据权利要求1-3任一项所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：裂解釜底部的低聚物出口经物料循环泵输出，物料循环泵的一路出口连接至进料预热器进口。

6.根据权利要求5所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：所述物料循环泵另一路出口连接至回用装置。

7.根据权利要求1-3任一项所述的乙交酯或丙交酯低聚物裂解脱水脱酸装置，其特征在于：所述脱酸塔底部设有一个缩径段。

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