DE60317581T2

DE60317581T2 - Verfahren zur reiningung von lactid

Info

Publication number: DE60317581T2
Application number: DE60317581T
Authority: DE
Inventors: Johannes Meerdink; Nils Dan SÖDERGARD
Original assignee: Tate and Lyle PLC
Current assignee: Tate and Lyle PLC
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: EP1694626A1; DE60317581D1; US20080234500A1; MXPA06006613A; WO2005056509A1; PT1694626E; DK1694626T3; ES2297252T3; BR0318653A; AU2003295252A2; CA2552395A1; CN1894193A; CN100586921C; EP1694626B1; SI1694626T1; US8053584B2; PL210466B1; PL380126A1; AU2003295252A1; ATE378311T1

Description

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Lactid aus einem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom, der mindestens das Lactid, Milchsäure, Wasser und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst.
Lactide sind dimere cyclische Ester der Milchsäure und Zwischenprodukte in dem Herstellungsverfahren von Polymilchsäuren (PLA) mit hohem Molekulargewicht (HMW), die wirklich biologisch abbaubare Polymere sind, welche als Ersatzstoffe für biologisch nichtabbaubare Polymere benutzt werden kennen. Die Benutzung von Milchsäure und Lactiden zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Polymers ist beispielsweise in der biomedizinischen Industrie gut bekannt, wo das Polymer zum Herstellen biologisch abbaubarer Fäden, Klammern, Knochenplatten und biologisch aktiver, gesteuerter Freisetzungsvorrichtungen benutzt wird.
Lactid wird am günstigsten durch ein Zweischritt-Polymerisations-/Depolymerisations-Verfahren hergestellt. Zuerst wird Milchsäure aus einer Zuführungsquelle zu einer (oligomeren) Polymilchsäure mit verhältnismäßig niedrigem Molekulargewicht (LMW-PLA) polymerisiert. Zweitens wird die LMW-PLA erhitzt, im allgemeinen in der Gegenwart eines Katalysators, um die LMW-PLA zu Lactid zu depolymerisieren, das als eine Komponente eines dampfförmigen Produktstromes zurückgewonnen wird. Verfahren zum Durchführen der Polymerisation und Depolymerisation sind im Fachgebiet bekannt, siebe z. B. Gruter et al., US 1095205 (1914); Lowe, US 2668162 (1954); Bhatia, US 4835293 (1989); DeVries, US 4797468 (1989); und Muller, US 5053522 (1991).
Um die Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht (HMW-PLA) zu erhalten, die zur Benutzung als ein biologisch abbaubares Polymer erforderlich ist, ist es wesentlich, dass die Lactide im wesentlichen frei von anderen Verunreinigungen, wie z. B. Wasser, Milchsäure, linearen Milchsäure-Oligomeren und flüchtigen Derivaten von Milchsäure, erhalten werden, da in der Gegenwart solcher Verunreinigungen Polymilchsäure mit nicht ausreichend hohem Molekulargewicht erhalten wird.
Der dampfförmige Produktstrom, der durch Depolymerisation erzeugt wird, umfasst nicht nur Lactid, sondern auch die oben erwähnten Verunreinigungen. Insbesondere Wasser und Milchsäure sind fähig, Ringöffnungsreaktionen mit dem Lactid einzugehen, was zu einer niedrigeren Lactid-Ausbeute und einer erhöhten Acidität des cyclischen Esterproduktes führt.
Typischerweise kann die Reinigung von Lactid durch Lösemittelextraktion oder durch Umkristallisation aus Lösemittel erreicht werden. Beide Verfahren sind jedoch nachteilig, da bei ihnen Lösemittel benutzt werden, die Vorrichtungen zum Speichern eines Lösemittels, zum Reinigen des Produktes davon und zum Verhindern, dass das Lösemittel in die Umwelt entweicht, erfordern. Folglich tragen solche Schritte bedeutend zu den Investition- und Betriebskosten des Verfahrens bei. Zudem ist bekannt, dass die Umkristallisation aufgrund von bedeutenden Verlusten an Lactid während des Umkristallisationsschrittes verhältnismäßig schlechte Ausbeuten ergibt. Für die großtechnische Herstellung biologisch abbaubarer Polymilchsäure für eine Fülle von Anwendungen ist es wichtig, die Ausbeuten zu maximieren und die Kosten zu minimieren, um ein kostengünstiges Produkt zu erhalten.
Alternativ kann die Destillation angewendet werden, um Lactid am einem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom zu reinigen (siehe z. B. EP 0893462 und EP 0630371 ). Die Anwendung der Destillation zur Reinigung von Lactid ermöglicht die kontinuierliche Herstellung kostengünstiger HMW-PLA.
Als ein Beispiel offenbart EP 0630371 die Anwendung der fraktionierten Destillation zur Reinigung von Lactiden. Dazu wird ein dampfförmiger Rohlactidstrom, der durch die Depolymerisation von LMW-PLA in einem Reaktor erzeugt wird, vollständig oder teilweise kondensiert und nachfolgend einer mehrstufigen Destillationskolonne zugeführt. Drei Fraktionen werden in der Kolonne gebildet und daraus entfernt: eine dampfförmige Kopffraktion, die Milchsäure und Wasser umfasst, eine dampfförmige Seitenfraktion, die Lactid umfasst, und eine flüssige Sumpffraktion, die Lactid und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst. Die dampfförmige Seitenfraktion, die Lactid umfasst, kann kondensiert werden, um eine flüssige Lactidfraktion zu gewinnen. Ein Spülstrom der flüssigen Sumpffraktion, die Lactid und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst, kann dem Reaktor zugeführt werden, so dass die linearen Milchsäure-Oligomere erneut an der Depolymerisationsreaktion teilnehmen können, um die Gesamtausbeute an Lactid zu optimieren. Lactid mit einem Säuregehalt, der zur Herstellung von HMW-PLA ausreichend niedrig ist, wurde jedoch nur mit sehr geringen Ausbeuten erhalten.
US 5521278 offenbart auch die Anwendung der fraktionierten Destillation zur Reinigung von Lactid. Das konzentrierte Lactid, das dadurch erhalten wird, wird dann einer Schmelzkristallisation unterworfen, um gereinigtes Lactid mit einem Acididitätspotential von kleiner als 6 abzutrennen.
EP 0893462 beschreibt die Anwendung der Destillation zur Reinigung von Lactiden. Der dampfförmige Rohlactidstrom kann als solcher einer herkömmlichen Destillationskolonne zugeführt werden oder vor dem Zuführen zu der Kolonne vollständig oder teilweise kondensiert werden. Zudem ist eine Destillationskolonne offenbart, die unmittelbar oben auf einem Reaktor angebracht ist, um einen einzigen umschlossenen Bereich zu erzeugen, in dem sowohl die Reaktion zum Erzeugen des dampfförmigen Rohlactidstroms als auch dessen Destillation stattfinden. Es ist offenbart, dass sich in der aufgesetzten Destillationskolonne ein Gleichgewicht zwischen niedrigsiedenden Kopfkomponenten wie Wasser und Milchsäure, der mittelsiedenden Komponente Lactid und den hochsiedenden Komponenten, d. h. linearen Milchsäure-Oligomeren, einstellt; so wird eine Dreikomponententrennung angestrebt. Die hochsiedenden Komponenten, d. h. die linearen Milchsäure-Oligomere, die sich innerhalb der Kolonne verflüssigen, bewegen sich die Destillationskolonne hinab direkt in den Reaktor, wo sie zur Bildung weiteren Lactids weiter umgesetzt werden können. Daher ist kein Spülstrom zwischen der Destillationskolonne und dem Reaktor erforderlich, um eine maximale LMW-PLA-Umwandlung und somit Lactidausbeute zu erhalten. Der niedrigsiedende Kopfstrom, der im wesentlichen aus Wasser (oder Lösemittel) und Milchsäure zusammengesetzt ist, wird entfernt, nachfolgend kondensiert, und ein Anteil wird in die Destillationskolonne zurückgeführt. Das gewünschte Produkt, d. h. das Lactid, hierin auch als die „Lactidfraktion" oder „lactidhaltige Fraktion" bezeichnet, wird über einen seitlichen Auslass zurückgewonnen. Solch ein aufgesetztes Dreikomponenten-Trennsystem ist jedoch sehr schwierig zu betreiben, insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, dass sich das System oben auf einem Reaktor befindet, und es ist schwierig, sich vorzustellen, dass auf diese Weise hohe Ausbeuten an Lactid mit einem Säuregehalt, der zur Herstellung von HMW-PLA ausreichend niedrig ist, erzielt werden können.
Um einen oder mehrere der obigen Nachteile zu vermeiden, stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Reinigung von Lactid mit hoher Ausbeute und hoher Reinheit bereit, wobei das Lactid in einer Rektifizierkolonne unter Abtrennen der nichtflüchtigen Komponenten, d. h. linearer Milchsäure-Oligomere, und vorzugsweise eines wesentlichen Teils der flüchtigen Komponenten, wie z. B. Wasser und Milchsäure, von dem gewünschten Endprodukt Lactid vorgereinigt wird, um die Ausbeute und die Reinheit des Lactids zu erhöhen.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Reinigen von Lactid aus einem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom, der mindestens das Lactid, Milchsäure, Wasser und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst, wobei der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom durch Depolymerisieren von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht in einem Reaktor erzeugt wird und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Zuführen des dampfförmigen Produktstromes zu einer Rektifizierkolonne, die einen Zuführungseinlass am unteren Ende der Kolonne und einen Kopfdampfauslass am oberen Ende der Kolonne aufweist, durch den Zuführungseinlass, wobei die Kolonne so auf dem Reaktor angebracht ist, dass Komponenten aus dem dampfförmigen Produktstrom, die sich innerhalb der Kolonne verflüssigen, ermöglicht wird, in den Reaktor zurückzufließen;
(b) Bilden an dem oberen Ende der Kolonne einer ersten dampfförmigen Kopffraktion, die im wesentlichen aus Wasser, Milchsäure und Lactid besteht, und an dem unteren Ende der Kolonne einer hochsiedenden Fraktion, die im wesentlichen aus Lactid und höhersiedenden linearen Milchsäure-Oligomeren besteht;
(c) Kondensieren aus der ersten dampfförmigen Kopffraktion mittels eines Kondensators mindestens des Lactids, um eine erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten;
(d) Entnehmen der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion.

Wie in dem Fachgebiet bekannt, können LMW-PLA und ein oder mehrere Katalysatoren dem Reaktor zugeführt werden, wo der dampfförmige Rohiactid-Produktstrom durch Erhitzen der LMW-PLA in der Gegenwart eines Katalysators erzeugt wird. Geeignete Katalysatoren, die in dem Reaktor gegenwärtig sein können, sind im Fachgebiet gut bekannt und können Metalle oder anorganische/organische Metallverbindungen, wie z. B. Sn-, Ti-, Zn- oder Fe-Verbindungen, umfassen.
Es ist bekannt, dass von Milchsäure zwei optische Isomere, L-Milchsäure und D-Milchsäure, existieren. Eines der beiden Milchsäureisomere oder Gemische davon können zur Herstellung von LMW-PLA und der nachfolgenden Herstellung von Lactid benutzt werden, um L-Lactid, D-Lactid und meso-Lactid (DL-Lactid) in einer beliebigen Kombination zu gewinnen.
Eine typische Depolymerisationsreaktion wird bei einem Druck von 10 bis 100 mbar, vorzugsweise von 20 bis 50 mbar, bei Temperaturen in dem Bereich von 160 bis 270°C, vorzugsweise von 180 bis 250°C, stärker bevorzugt von 200 bis 250°C, durchgeführt. Die Depolymerisation kann jedoch bei beliebigem Druck und Temperatur durchgeführt werden. Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, diese Parameter zu regulieren.
Unter den obigen Bedingungen wird das Lactid, das durch die Depolymerisation der LMW-PLA erzeugt wird, durch Verdampfen entfernt, was einen dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom ergibt. Um das Entfernen zu verstärken, ist es vorteilhaft, in dem Reaktor einen Strom eines Inertgases, wie z. B. Stickstoff- oder Argongas, anzuwenden. Der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom umfasst mindestens Lactid, Milchsäure, Wasser und lineare Milchsäure-Oligomere, wie z. B. lineare Milchsäure-Dimere, -Trimere, -Tetramere und höhere Oligomere, kann jedoch auch weitere Komponenten, z. B. flüchtige Milchsäurederivate, wie z. B. Brenztraubensäure, umfassen. Die Zusammensetzung des dampfförmigen Rohlactid-Produktstromes kann von mehreren Parameter abhängen, wie z. B. Reaktionstemperatur und -druck, dem Molekulargewicht der eingeführten LMW-PLA und dem Typ und der Menge an benutztem Katalysator und/oder Initiator. Typischerweise kann der Lactidgehalt in dem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom in dem Bereich von 65 bis 99 Gew.%, der Milchsäuregehalt in dem Bereich von 0 bis 15 Gew.% und der Gehalt an linearen Milchsäure-Oligomeren im Bereich von 0 bis 20 Gew.% liegen (siehe z. B. Beispiel 2 und 3). Der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom kann außerdem Nebenprodukte umfassen, die während der Depolymerisation von LMW-PLA erzeugt werden, wie z. B. Brenztraubensäure und Acrylsäure mit einem Siedepunkt unter Atmosphärendruck von 165°C bzw. 140°C.
Erfindungsgemäß wird der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom direkt einer Rektifizierkolonne zugeführt. Dem Eintreten in die Rektifizierkolonne geht daher vorzugsweise kein Kondensationsschritt voran. Der Ausdruck „Rektifikation" ist im Fachgebiet gut bekannt und gibt das Reinigungsverfahren mittels Fraktionierung auf der Grundlage von Flüchtigkeitsunterschieden zwischen Komponenten wieder. Die diesbezügliche Reihenfolge abnehmender Flüchtigkeit der Hauptkomponenten des Stromes ist Wasser, Milchsäure, Lactid und lineare Milchsäure-Dimere und höhere Oligomere mit Siedepunkten unter Atmosphärendruck von etwa 100, 215, 260 bzw. 350°C, wobei die Siedepunkte von linearen Milchsäure-Trimeren, -Tetrameren usw. sogar noch höher sind. Die leichter flüchtigen Komponenten in dem Strom, wie z. B. Wasser, Milchsäure, Lactid und flüchtige, von Milchsäure abkommende Spezies, wie z. B. Acrylsäure und Brenztraubensäure, verdampfen leichter als die weniger flüchtigen Komponenten, wie z. B. lineare Milchsäure-Dimere und höhere Oligomere, und bewegen sich daher in der Kolonne weiter nach oben. Folglich bildet sich ein Konzentrationsgefälle, wobei die leichter flüchtigen Komponenten am oberen Ende der Kolonne angereicht werden und die weniger flüchtigen Komponenten an dem unteren Ende der Kolonne angereichert werden. Aufgrund dieses Konzentrationsgefälles liegt in der Kolonne ein Temperaturgefälle vor. So ist in dem unteren Ende der Kolonne die Temperatur am höchsten und die Konzentration der am leichtesten flüchtigen Komponenten, d. h. Wasser, Milchsäure und Lactid, am niedrigsten und in dem oberen Ende der Kolonne die Temperatur am niedrigsten und die Konzentration der am leichtesten flüchtigen Komponenten am höchsten.
Die wirkungsvollste Trennung wird erreicht, wenn mindestens ein Anteil der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion der leichter flüchtigen Komponenten zurückgeführt wird, derart, dass die Dampf- und die Flüssigkeitsfraktionen innerhalb der Kolonne einen Gegenstrom aufweisen. So wird eine wirkungsvolle Trennung zwischen Komponenten mit einer größeren und Komponenten mit einer geringeren Flüchtigkeit erzielt. Der Fachmann auf dem Gebiet der Rektifikation kennt geeignete Bedingungen oder ist in der Lage, die Bedingungen in einer einfachen Weise herzustellen, um die obige Trennung zu optimieren.
Da in der Rektifizierkolonne ein Konzentrationsgefälle der Verbindungen vorliegt, können die Auslässe in der Kolonne so angeordnet werden, dass Fraktionen, die mit einem gewünschten Produkt, z. B. Lactid, angereichert sind, der Kolonne an der Position des Auslasses entnommen werden können.
Erfindungsgemäß wird das Konzentrationsgefälle so gebildet, dass die dampfförmige Kopffraktion an dem oberen Ende der Kolonne mit Wasser, Milchsäure und Lactid angereichert wird, wohingegen die dampfförmige Sumpffraktion am unteren Ende der Kolonne mit Lactid und linearen Milchsäure-Oligomeren angereichert wird. Die Lactidfraktion wird am oberen Ende der Kolonne abgezogen.
Erfindungsgemäß wird die Rektifizierkolonne mit ihrem unteren Ende so auf dem Reaktor angebracht, dass ein einziger umschlossener Bereich geschaffen wird, in dem sowohl die Herstellung als auch die Reinigung von Lactid stattfinden. Folglich wird den Komponenten, die sich in der Rektifizierkolonne verflüssigen, ermöglicht, direkt in den Reaktor zurückzufließen, um so die erneute Teilnahme an der Depolymerisationsreaktion zu ermöglichen. Daher ist kein Spülstrom, wie z. B. in EP 0630371 beschrieben, erforderlich, um die Ausbeute an Lactid zu verbessern. Die Rektifizierkolonne kann von jedem beliebigen Typ von bekannter Rektifizierkolonne sein, der den Kontakt zwischen den dampfförmigen und flüssigen Fraktionen ermöglicht, wie z. B. eine Bodenkolonne oder eine Packungskolonne. Vorzugsweise ist die Rektifizierkolonne eine Packungskolonne, da die Benutzung von Packungskolonnen bei verminderten Drücken günstiger ist. Vorzugsweise ist die Rektifizierkolonne mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Das Minimieren des Flüssigkeitsinhaltes führt zu einem geringeren Druckabfall über der Kolonne. Der Fachmann ist in der Lage, das zweckmäßige Packungsmaterial für das beabsichtigte Ziel anzuwenden. Die Rektifikation wird vorzugsweise unter verminderten Drücken durchgeführt.
Der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom, der in dem Reaktor erzeugt wird, tritt somit am unteren Ende der Rektifizierkolonne am Zuführungseinlass ein. Der Zuführungseinlass ist als die Kolonnenöffnung definiert, wo die Kolonne mit dem Reaktor verbunden ist. Hierin definiert „unteres Ende" eine untere Zone in der Kolonne; unteres Ende bedeutet daher nicht unbedingt den Sumpf der Kolonne, sondern kann auch ein Ort in dessen Nachbarschaft sein.
Am oberen Ende der Kolonne, d. h. dem Ende der Kolonne, das nicht mit dem Reaktor verbunden ist, wird eine erste dampfförmige Kopffraktion gebildet, die im wesentlichen aus Wasser, Milchsäure und Lactid besteht, und am unteren Ende der Kolonne wird eine dampfförmige Fraktion gebildet, die im wesentlichen aus Lactid und höhersiedenden linearen Milchsäure-Oligomeren besteht. Der Fachmann wird in der Lage sein, geeignete Drücke, Temperaturen und Ströme in der Kolonne festzulegen und zu steuern, um solche Fraktionen zu bilden. Hierin definiert „oberes Ende" eine obere Zone in der Kolonne; oberes Ende bedeutet daher nicht unbedingt den Kopf der Kolonne, sondern kann auch ein Ort in dessen Nachbarschaft sein. Jedoch ist vorzugsweise das obere Ende der Kolonne am Kopf der Kolonne.
Aus der ersten dampfförmigen Kopffraktion im oberen Ende der Kolonne wird mindestens das Lactid mittels eines Kondensators kondensiert, um eine erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten, und die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion wird aus der Kolonne entfernt. Das erste flüssige lactidhaltige Kondensat, hierin auch als rektifiziertes Lactid bezeichnet, umfasst Lactid und kann Wasser und Milchsäure umfassen, ist jedoch vorzugsweise im wesentlichen frei von linearen Milchsäure-Oligomeren. Somit ist das erste flüssige lactidhaltige Kondensat im wesentlichen frei von linearen Milchsäure-Oligomeren und ist daher im Vergleich zu dem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom wesentlich gereinigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt c) in dem obigen Verfahren das teilweise Kondensieren der ersten dampfförmigen Kopffraktion, derart, dass mindestens das Wasser in der Dampfphase verbleibt und aus dem Kondensator entfernt wird und mindestens das Lactid kondensiert wird, um eine erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten. So wird eine starker gereinigte erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion erhalten, die hauptsächlich Lactid und möglicherweise auch Milchsäure umfasst, im wesentlichen aber frei von sowohl linearen Milchsäure-Oligomeren als auch Wasser ist. Vorzugsweise werden mindestens 80 Gew.% des Wassers in der Dampfphase entfernt, stärker bevorzugt mindestens 90 Gew.%, noch starker bevorzugt mindestens 95 Gew.%, am stärksten bevorzugt mindestens 98 Gew.%. Daher ist die erhaltene erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion im Vergleich zu dem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom wesentlich gereinigt, da die Kondensatfraktion wesentlich weniger oder kein Wasser und weniger oder keine linearen Milchsäure-Oligomere umfasst.
In einer starker bevorzugten Ausführungsform umfasst Schritt c) das teilweise Kondensieren der ersten dampfförmigen Kopffraktion, derart, dass mindestens das Wasser und eine wesentliche Menge der Milchsäure in der Dampfphase verbleiben und aus dem Kondensator entfernt werden und mindestens das Lactid kondensiert wird, um eine erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten, was eine noch starker gereinigte erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion ergibt, die Lactid und eine unwesentliche Menge Milchsäure enthält, wobei die Fraktion im wesentlichen frei von linearen Milchsäure-Oligomeren, Wasser und einer wesentlichen Menge Milchsäure ist. Vorzugsweise werden mindestens 80 Gew.% des Wassers in der Dampfphase entfernt, starker bevorzugt mindestens 90 Gew.%, noch starker bevorzugt mindestens 95 Gew.%, am stärksten bevorzugt mindestens 98 Gew.%. Vorzugsweise werden mindestens 50 Gew.% der Milchsäure in der Dampfphase entfernt, stärker bevorzugt mindestens 60 Gew.%, noch stärker bevorzugt mindestens 70 Gew.%, wiederum stärker bevorzugt mindestens 80 Gew.%, am stärksten bevorzugt mindestens 90 Gew.%.
Die Kondensatortemperaturen, die zur vollständigen oder teilweisen Kondensation von Lactid erforderlich sind, können variieren. Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, geeignete Kondensatortemperaturen festzulegen. Der (Teil-) Kondensator kann oben auf der Rektifizierkolonne angebracht sein oder sich abstromseitig von der Rektifizierkolonne befinden.
Um die linearen Milchsäure-Oligomere wirkungsvoll aus dem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom zu entfernen, wird ein Anteil der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion vorzugsweise in die Kolonne zurückgeführt. Das „Rücklaufverhältnis" ist ein Maß dafür, wie viel eines flüssigen Kondensats als Rücklauf in die Kolonne zurückgeführt wird, und ist definiert als das Verhältnis des flüssigen Kondensatstroms, der in die Kolonne zurückgeführt wird, zu dem flüssigen Kondensatstrom, der aus der Kolonne entfernt wird. Das Rücklaufverhältnis beträgt vorzugsweise zwischen 0,01 und 5, stärker bevorzugt zwischen 0,025 und 2, am stärksten bevorzugt zwischen 0,05 und 1. Ein Rücklaufverhältnis von 5 bedeutet z. B., dass von der kondensierten Materie 5 Volumina zu der Kolonne zurückgeführt werden, wohingegen 1 Volumen der Kolonne entnommen wird.
Vorteilhafterweise umfasst die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion mindestens 90 Gew.% Lactid und 0 bis 10 Gew.% Milchsäure, stärker bevorzugt mindestens 96 Gew.% Lactid und 0 bis 4 Gew.% Milchsäure.
In Abhängigkeit von der gewünschten Reinheit des Lactids kann die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion von Schritt d) einem oder mehreren Destillationsschritten unterworfen werden. Die Destillationsschritte können so durchgeführt werden, wie es z. B. aus EP 0623153 und EP 0893462 oder EP 0630371 bekannt ist, jedoch kann jeder im Fachgebiet bekannte Destillationstyp angewendet werden, um die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion weiter zu reinigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen der eine oder die mehreren Destillationsschritte die folgenden Schritte:

(i) Zuführen der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion in eine Destillationskolonne, wobei die Kolonne ein Sumpf-Ende und ein Kopf-Ende und einen Zuführungseinlass zwischen dem Sumpf-Ende und dem Kopf-Ende aufweist, die Kolonne ferner einen zweiten Kopfdampfauslass am Kopf-Ende der Kolonne, einen Flüssigkeitsauslass am Sumpf-Ende und einen seitlichen Dampfauslass, der sich zwischen dem Zuführungseinlass und dem Flüssigkeitsauslass befindet, umfasst;
(ii) Bilden – einer zweiten dampfförmigen Kopffraktion, die Milchsäure und gegebenenfalls Wasser umfasst, im Kopf-Ende der Kolonne, – einer dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst, im Sumpf-Ende der Kolonne, und – einer flüssigen Sumpffraktion unter der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst;
(iii) Entfernen der zweiten dampfförmigen Kopffraktion durch den Kopfdampfauslass;
(iv) Entfernen der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst, durch den seitlichen Dampfauslass;
(v) Ententfernen der flüssigen Sumpffraktion durch den Flüssigkeitsauslass.

Zur weiteren Reinigung wird die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion einer Destillationskolonne, hierin auch als „zweite Kolonne" bezeichnet, zugeführt. Diese zweite Kolonne umfasst einen Zuführungseinlass, der sich zwischen dem Kopf-Ende und dem Sumpf-Ende der Kolonne befindet, dem die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zugeführt wird. Vorzugsweise befindet sich der Zuführungseinlass in einem Abstand sowohl zu dem Kopf-Ende als auch dem Sumpf-Ende der Kolonne, vorzugsweise in der Nähe eines Mittelpunktes der Kolonne.
Die Destillationskolonne kann von jedem beliebigen Kolonnen-Typ sein, der im Fachgebiet bekannt ist und den Kontakt zwischen den dampfförmigen und flüssigen Fraktionen ermöglicht, wie z. B. eine Bodenkolonne oder eine Packungskolonne. Vorzugsweise ist die Destillationskolonne eine Packungskolonne, da die Benutzung solch einer Kolonne bei verminderten Drücken günstiger ist. Vorzugsweise ist die Destillationskolonne mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren, was zu einem geringeren Druckabfall über der Kolonne und zur Minimierung der Reaktion zwischen den verschiedenen gegenwärtigen Spezies führt. Der Fachmann ist in der Lage, das zweckmäßige Packungsmaterial für das beabsichtigte Ziel zu verwenden.
Wie im Fachgebiet bekannt, bildet sich in dem Destillationsverfahren ein Konzentrationsgefälle, wobei die niedrigsiedenden Komponenten am Kopf-Ende der Kolonne angereichert werden und die hochsiedenden Komponenten am Sumpf-Ende der Kolonne angereichert werden. Daher wird die zweite dampfförmige Kopffraktion im Kopf-Ende der Kolonne gebildet, das an niedrigsiedenden Komponenten, d. h. Milchsäure und gegebenenfalls Wasser, angereichert wird. Die flüssige Sumpffraktion umfasst im wesentlichen Lactid und hochsiedende lineare Milchsäure-Oligomere, wobei die letztgenannten aufgrund von Nebenreaktion gebildet werden, die unter den Betriebsbedingungen der zweiten Kolonne erfolgen, wohingegen die dampfförmige Sumpffraktion knapp über der flüssigen Sumpffraktion im wesentlichen nur aus Lactid bestehen wird. Vorzugsweise befindet sich am Sumpf-Ende der Kolonne ein Verdampfer, der die Energie erzeugt, die zur Reinigung benötigt wird.
Die zweite dampfförmige Kopffraktion, die Milchsäure und gegebenenfalls Wasser umfasst, wird durch den Kopfdampfauslass entnommen und kann nachfolgend einem Kondensator zugeführt werden, um eine flüssige milchsäurehaltige Kondensatfraktion zu bilden. Insbesondere wenn die zweite dampfförmige Kopffraktion noch Wasser umfasst, kann der Kondensator ein Teilkondensator sein, um Wasser zu entfernen, um auch eine gereinigte flüssige Milchsäure-Kondensatfraktion zu erzeugen. Vorzugsweise wird ein Anteil der erzeugten flüssigen milchsäurehaltigen Kondensatfraktion in die zweite Kolonne zurückgeführt, um eine wirkungsvolle Trennung zwischen Milchsäure und Lactid zu erhalten. Das Rücklaufverhältnis befindet sich vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 bis 20, starker bevorzugt in dem Bereich von 0, 5 bis 15, am stärksten bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 10.
Die dampfförmige Sumpffraktion, die Lactid umfasst, wird durch einen seitlichen Dampfauslass entfernt, der sich zwischen dem Sumpf-Ende und dem Mittelpunkt der zweiten Kolonne befindet. Der seitliche Dampfauslass befindet sich vorzugsweise etwas oberhalb der siedenden flüssigen Sumpffraktion, so dass durch den seitlichen Dampfauslass im wesentlichen nur Lactid entfernt wird.
Vorzugsweise wird ein Anteil der flüssigen Sumpffraktion aus der zweiten Kolonne entfernt, um die Anreicherung linearer Milchsäure-Oligomere in der flüssigen Fraktion zu verhindern.
Der Zuführungsgeschwindigkeit der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion zu der Kolonne und die Entnahmegeschwindigkeit der zweiten dampfförmigen Kopffraktion, der dampfförmigen Sumpffraktion und der flüssigen Sumpffraktion werden vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass in der Kolonne ein im wesentlichen stationärer Zustand bewahrt werden kann, um ein kontinuierliches Verfahren zu ermöglichen. Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, geeignete Zuführungs- und Entnahmegeschwindigkeiten festzulegen.
In dem Destillationsschritt werden die besten Ergebnisse bei niedrigen Temperaturen und Drücken erreicht. Niedrigere Temperaturen minimieren das mögliche Eintreten von Nebenreaktionen zwischen Milchsäure und Lactid, die zu Produktverlust und Verunreinigung der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst, führen können. Vorzugsweise wird der Destillationsschritt unter verminderten Drücken, stärker bevorzugt bei Drücken von 10 bis 100 mbar, am stärksten bevorzugt von 20 bis 50 mbar, vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht mehr als 180°C, stärker bevorzugt von nicht mehr als 170°C, noch stärker bevorzugt von nicht mehr als 160°C, vorzugsweise von etwa 150°C, durchgeführt. Zudem werden die Verfahren der Depolymerisation von LMW-PLA, der Rektifikation und der Destillation in einer kontinuierlichen Weise durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Destillationsschritt ferner den Schritt (vi) des Kondensierens der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst und in Schritt (iv) erhalten wird, um eine zweite flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten. Die Kondensation ist bevorzugt, da sich Lactid in flüssiger, kondensierter Form einem nachfolgenden System, z. B. einem zusätzlichen Reinigungssystem oder einem Polymerisationssystem, leichter zuführen lässt.
Die dampfförmige Sumpffraktion und/oder die zweite flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion, die erhalten werden wie oben beschrieben, umfassen vorzugsweise mindestens 99 Gew.%, vorzugsweise mindestens 99,5 Gew.%, Lactid. Die Menge an hydroxylhaltigen Verbindungen in der dampfförmigen Sumpffraktion und/oder der zweiten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion beträgt vorzugsweise weniger als 50 meq/kg, stärker bevorzugt weniger als 20 meq/kg und am stärksten bevorzugt weniger als 10 meq/kg. So wird ein Lactid mit zur Polymerisation ausreichender Reinheit erhalten, das z. B. zur Herstellung von HMW-PLA geeignet ist.
In einer anderen Ausführungsform wird die flüssige Sumpffraktion des Destillationsschrittes zu dem Reaktor zurückgeführt, um die Gesamtausbeute an Lactid aus einer Zuführungsquelle zu optimieren.
Unter einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren wie oben offenbart, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Entfernens von Carbonsäure- und/oder hydroxythaltigen Verbindungen in einer der Lactid umfassenden Fraktionen, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten werden, um die Lactid umfassenden Fraktionen weiter zu reinigen, umfasst.
Das Entfernen von Restsäuren kann z. B. durch gut bekannte Verfahren des Standes der Technik erreicht werden, wie z. B. das Zugeben von organischen Basen, wie z. B. Pyridin und Trialkylaminen oder Phosphinen, zu der Lactid umfassenden Fraktion, um mit den Säuren Salze zu bilden, das Abfangen von Säuren mit basischen Metallsalzen oder durch Benutzen von Aktivkohle oder Siliziumdioxid- oder Aluminiumoxidpulvern, an denen die Säuren adsorbiert werden. Jedoch kann jedes beliebige chemische Verfahren zum Entfernen von Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen aus einer der Lactid umfassenden Fraktionen benutzt werden.
Die Lactid umfassende Fraktion kann in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten werden und umfasst mindestens Lactid und gegebenenfalls Milchsäure, Wasser und lineare Milchsäure-Oligomere. Jedoch können auch andere Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltige Verbindungen gegenwärtig sein. Die Lactid umfassende Fraktion kann dampfförmig sein wie die Lactid umfassende Fraktion, die in Schritt (iv) erhalten wird, oder kann flüssig sein wie die Lactid umfassende Fraktion, die in einem der Schritte (d), (v) oder (vi) erhalten wird.
Vorzugsweise umfasst das Entfernen von Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen in einer der Lactid umfassenden Fraktionen, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten werden, die folgenden Schritte:

I. Inkontaktbringen einer der Lactid umfassenden Fraktionen, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten wird, mit einem festen Abfangmaterial, das mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die fähig ist, mit einer oder mehreren Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen, die gegebenenfalls in der Lactid umfassenden Fraktion gegenwärtig sind, eine kovalente Bindung auszubilden, wodurch ermöglicht wird, dass mindestens die eine funktionelle Gruppe des Abfangmaterials selektiv mit der einen oder den mehreren Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen, die gegebenenfalls in der Lactid umfassenden Fraktion gegenwärtig sind, unter Ausbildung einer kovalenten Bindung damit reagiert;
II. Trennen des Abfangmaterials mit gebundenen Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen von der Lactid umfassenden Fraktion, um eine im wesentlichen gereinigte, Lactid umfassende Fraktion zu erhalten.

Das letztgenannte Abfangverfahren zum Entfernen von Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen, wie z. B. Wasser, Milchsäure und linearen Milchsäure-Oligomeren, aus einer Lactid umfassenden Fraktion, die mindestens Lactid umfasst, ist vorteilhaft, da es nicht die Nachteile herkömmlicher Verfahren aufweist. Das Entfernen von Säuren durch Zugeben organischer Basen ist im allgemeinen bei höheren Temperaturen ungeeignet, da viele stickstoffhaltige Basen eine Neigung aufweisen, zu oxidieren und das säurehaltige Gemisch zu färben, und Metallionen als Katalysatoren wirken können, insbesondere in Gemischen, die polymerisierbare Moleküle enthalten, wie z. B. milchsäurehaltige Gemische. Ein wesentlicher Nachteil der Aktivkohle und der Siliziumdioxid- oder Aluminiumoxidpulver ist die geringe Kapazität bei niedrigen Säurekonzentrationen und bei hohen Temperaturen.
Das obige irreversible Abfangverfahren ist nicht nur zum Entfernen von Milchsäure und linearen Milchsäure-Oligomeren aus einer Lactid umfassenden Fraktion, die mindestens Milchsäure und Lactid umfasst, geeignet, sondern kann zum Entfernen einer beliebigen Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindung(en) aus einem beliebigem Gemisch von Verbindungen benutzt werden, um ein im wesentlichen gereinigtes Produkt zu erhalten. Zudem kann das Verfahren zum Entfernen von Milchsäure und/oder linearen Milchsäure-Oligomeren aus einer beliebigen lactidhaltigen Zubereitung benutzt werden.
Das feste Abfangmaterial kann z. B. in der Form eines Pulvers, von Kügelchen, Fasern, Fäden, gewebten oder nichtgewebten Materialien vorliegen. Solche Materialien können von einer Flüssigkeit mit beliebiger Viskosität leicht abgetrennt werden.
Das Abfangverfahren kann in jedem Systemtyp durchgeführt werden, der das Inkontaktbringen der Lactid umfassenden Fraktion, entweder dampfförmig oder flüssig, mit dem festen Abfangmaterial ermöglicht. Verfahren zum Inkontaktbringen und Trennen der Lactid umfassenden Fraktion und des festen Abfangmaterials werden dem Fachmann ohne weiteres offensichtlich sein. Das Inkontaktbringen könnte beispielsweise durch Führen einer dampfförmigen, Lactid umfassenden Fraktion, wie z. B. der Lactid umfassenden Fraktion, die in Schritt (iv) erhalten wird, entlang einer Oberfläche, die das feste Abfangmaterial enthält, oder einfach durch Mischen einer flüssigen, Lactid umfassenden Fraktion, wie z. B. der Lactid umfassenden Fraktion, die in Schritt (d), (v) oder (vi) erhalten wird, mit Kügelchen, die das feste Abfangmaterial umfassen, durchgeführt werden. Das Trennen der Lactid umfassenden Fraktion und des Abfangmaterials kann durch jedes beliebige herkömmliche Mittel, wie z. B. Filtration, erreicht werden Durch Wählen einer spezifischen funktionellen Gruppe kann das Säure-Abfangverfahren feinabgestimmt werden. Beispielsweise reagieren Isocyanate verhältnismäßig schnell mit Hydroxylgruppen; von Anhydriden ist bekannt, dass sie verhältnismäßig schnell mit Alkoholgruppen reagieren; epoxidierte Gruppen sind besonders geeignet zum Entfernen von Verbindungen mit einer Carbonsäuregruppe usw. Vorzugsweise wird die mindestens eine funktionelle Gruppe des Abfangmaterials aus der Gruppe ausgewählt, die aus Epoxid-, Amin-, Amid-, Cyano- und Anhydridgruppen besteht. Nichteinschränkende Beispiele für solche reaktiven Gruppen sind Harze auf Basis olefinischer Copolymere, die Maleinsäureanhydrid-, Acrylamid- oder Glycidylmethacrylat-Comonomere enthalten.
Das Abfangverfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das Abfangen von Säure in einer kontinuierlichen Weise durchgeführt, um für ein wirkungsvolles und kostengünstiges Verfahren zu sorgen. Vorzugsweise wird das Abfangen von Säure bei erhöhten Temperaturen durchgeführt, stärker bevorzugt bei Temperaturen in dem Bereich von 100 bis 180°C, am stärksten bevorzugt in dem Bereich von 100 bis 150°C.
Die Erfindung wird mm unter Bezugnahme auf Figuren und Beispiele veranschaulicht.
Es wird auf 1 Berg genommen, worin LMW-PLA durch Leitung 1 einem Reaktor 2 zugeführt wird. Im Reaktor 2 wird Lactid durch Depolymerisieren der LMW-PLA bei einer Temperatur und einem Druck hergestellt, die ausreichend sind, um das Lactid bei seiner Entstehung zu verdampfen, was einen dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom (Pfeil 3) ergibt. Reaktor 2 kann den erforderlichen Katalysator enthalten; alternativ kann der Katalysator dem Reaktor 2 durch eine separate Leitung (nicht gezeigt) zugeführt oder über Leitung 1 zusammen mit der LMW-PLA zugeführt werden.
Der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom 3 tritt in eine Rektifizierkolonne 4 ein, die so auf dem Reaktor 2 angebracht ist, dass der Reaktor 2 und die Kolonne 4 einen einzigen umschlossenen Bereich bilden. Der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom 3 tritt durch den Zuführungseinlass 6 am unteren Ende 5 der Kolonne in die Rektifizierkolonne 4 ein. Um das Abziehen des erzeugten Lactids aus dem Reaktor 2 zu der Kolonne 4 zu verbessern, kann ein Strom von Stickstoff oder einem beliebigen anderen Inertgas in den Reaktor 2 eingeführt werden (nicht gezeigt). Die leichter flüchtigen Komponenten des dampfförmigen Rohlactid-Produktstroms 3 werden am oberen Ende 7 der Kolonne 4 angereichert, während die weniger flüchtigen Komponenten am unteren Ende 5 der Kolonne 4 angereichert werden. Folglich bildet sich im oberen Ende 7 der Kolonne 4 eine erste dampfförmige Kopffraktion, die im wesentlichen aus Wasser, Milchsäure und Lactid besteht, und am unteren Ende 5 der Kolonne 4 eine hochsiedende Fraktion, die im wesentlichen aus Lactid und höhersiedenden linearen Milchsäure-Oligomeren besteht. Die dampfförmige Kopffraktion wird über Leitung 8 entfernt und nachfolgend einem Kondensator oder Teilkondensator 9 zugeführt, der sich abstromseitig von der Rektifizierkolonne 4 befinden kann oder oben auf der Rektifizierkolonne 4 angebracht sein kann. In dem (Teil-)Kondensator 9 wird mindestens das Lactid kondensiert, um eine gereinigte erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten. Vorzugsweise wird die dampfförmige Kopffraktion teilweise kondensiert, so dass Wasser und vorzugsweise auch eine wesentliche Menge der vorhandenen Milchsäure in der Dampfphase verbleiben und über Leitung 10 dem (Teil-)Kondensator 9 entnommen werden. Die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion wird durch Leitung 11 dem (Teil-)Kondensator 9 entnommen. Ein Anteil der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion kann durch Leitung 12 zu der Rektifizierkolonne 4 zurückgeführt werden, um eine wirkungsvolle Trennung der Komponenten in dem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom 3 zu erhalten. Vorzugsweise umfasst die zurückgeführte erste lactidhaltige Kondensatfraktion kein Wasser, um so das Eintreten von Nebenreaktionen zu verhindern und die Ausbeute an Lactid zu maximieren. Infolge des Rückführens kann ein Wärmetausch zwischen leichter flüchtigen flüssigen Komponenten, wie z. B. Wasser, Milchsäure oder Lactid, und den weniger flüchtigen dampfförmigen Komponenten, wie z. B. linearen Milchsäure-Oligomeren, erfolgen, wodurch die leichter flüchtigen Komponenten dampfförmig werden, wohingegen sich die weniger flüchtigen Komponenten verflüssigen können. Diese verflüssigten Komponenten können sich die Kolonne hinab bewegen und erneut in den Reaktor 2 eintreten (Pfeil 13). Im Reaktor 2 können die verflüssigten Komponenten erneut an der Depolymerisationsreaktion teilnehmen.
Gegebenenfalls kann ein Spülstrom 14, der LMW-PLA und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst, aus dem Reaktor 2 entfernt werden, z. B. um eine gute Qualität des Reaktorinhaltes hinsichtlich der Rohlactid-Herstellung zu bewahren.
Die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion kann direkt benutzt werden, wird jedoch vorzugsweise durch Leitung 11 einer Destillationskolonne 15 zugeführt, durch einen Zuführungseinlass 16, der sich zwischen dem Kopf-Ende 17 und dem Sumpf-Ende 18 der Kolonne 15 befindet. In der Destillationskolonne 15 werden die Temperaturen und Drücke so geregelt, dass sich eine dampfförmige Kopffraktion, die hauptsächlich Milchsäure umfasst, eine dampfförmige Sumpffraktion, die hauptsächlich Lactid umfasst, und eine flüssige Sumpffraktion unter der dampfförmigen Sumpffraktion, die hauptsächlich Lactid und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst, bilden. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise ein Verdampfer vorhanden, vorzugsweise am Sumpf-Ende 18 der Kolonne 15 (nicht gezeigt). Die dampfförmige Kopffraktion, die hauptsächlich Milchsäure umfasst, wird über Leitung 19 der Destillationskolonne 15 entnommen und kann nachfolgend einem Kondensator 20 zugeführt werden, um eine flüssige milchsäurehaltige Kondensatfraktion zu bilden. Ein Anteil der flüssigen milchsäurehaltigen Kondensatfraktion kann durch Leitung 21 zu der Destillationskolonne zurückgeführt werden, um eine optimale Trennung von Komponenten der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion zu erzielen, wie oben beschrieben, und der andere Anteil der flüssigen milchsäurehaltigen Kondensatfraktion kann dem Kondensator 20 durch Leitung 22 entnommen und verworfen oder als Zuführungsquelle wiederverwendet werden, um zu LMW-PLA polymerisiert zu werden. Die flüssige Sumpffraktion kann der Kolonne 15 über Leitung 23 entnommen werden und zu dem Reaktor 2 zurückgeführt werden, um die Gesamtausbeute an Lactid zu erhöhen. Die dampfförmige Sumpffraktion, die das gereinigte Lactid umfasst, wird durch Leitung 24 entnommen und kann nachfolgend einem Kondensator 25 zugeführt werden, um eine zweite flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten, die einem beliebigen weiteren Reinigungssystem oder einem beliebigen Polymerisationssystem zugeführt oder bis zur weiteren Verarbeitung gelagert werden kann. Gegebenenfalls kann die zweite flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion durch Leitung 26 einem beliebigen Typ von System 27 zugeführt werden, worin die lactidhaltige Fraktion mit dem festen Abfangmaterial in Kontakt gebracht wird, um Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltige Verbindungen weiter zu entfernen.
Alternativ kann die dampfförmige Sumpffraktion, die das gereinigte Lactid umfasst, der Kolonne 15 über Leitung 29 entnommen werden und einem beliebigen Typ von System 27 zugeführt werden, worin die lactidhaltige Fraktion mit festem Abfangmaterial in Kontakt gebracht wird, um Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltige Verbindungen weiter zu entfernen.
Aus dem System 27 kann die Lactid umfassende Fraktion durch Trennen der Lactid umfassenden Fraktion von dem festen Abfangmaterial, z. B. durch einfache Filtration, zurückgewonnen werden. Die Lactid umfassende Fraktion kann nun über Leitung 28 entnommen und gelagert oder einem beliebigen nachfolgenden System zugeführt werden.
Die folgenden Beispiele sind dargelegt, um spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter zu veranschaulichen und dürfen keinesfalls als einschränkend ausgelegt werden.
Der Wassergehalt wurde mittels Karl-Fischer-Titration bestimmt. Der Gehalt an freier Säure wurde mittels potentiometrischer Titration bestimmt. Sofern nicht anders angegeben, wurde das Molekulargewicht von Polymilchsäure mittels GPC im Vergleich zu dem Standard Polystyrol bestimmt. Milchsäure, Lactide und Milchsäure-Spezies, die lineare Milchsäure-Oligomere und (flüchtige) Nebenprodukte, die während der Depolymerisation von LMW-PLA erzeugt werden, umfassen, wurden mittels HPLC bestimmt. Einige der Proben wurden mittels NMR analysiert. Die Analysen wurden gemäß Standardverfahren, die im Fachgebiet bekannt sind, durchgeführt.
BEISPIEL 1 – MOLEKULARGEWICHT VON POLYMILCHSÄURE GEGEN MILCHSÄUREVERUNREINIGUNGEN
Das Molekulargewicht von Polymilchsäure wird durch die Menge an hydroxylischen Verunreinigungen in Lactid beeinflusst. Lactid mit unterschiedlichen Konzentrationen an Milchsäure und Oligomeren von Milchsäure (meq/kg) wurde zu Polymilchsäure polymerisiert, um die Auswirkung dieser Verunreinigungen auf das Molekulargewicht zu zeigen. Die Polymerisation wurde bei 180°C mit 0,1 Gew.% Zinn(II)-octanoat als Katalysator unter inerter Atmosphäre durchgeführt.

Milchsäure-Verunreinigungen (meq/kg) Molekulargewicht (Mn, g/mol)

10 111.200

13 79.300

18 48.600

43 23.300

60 15.300

121 13.200
BEISPIEL 2 – ROHLACTID

Poly(L-milchsäure) mit niedrigem Molekulargewicht (250 bis 300 g) wurde in eine spezifisch ausgelegte Labor-Destillationsvorrichtung zur Herstellung von Rohlactid eingebracht. Diese Vorrichtung besteht aus einem Dreihalskolben (500 ml) mit großem Magnetrührstab und einem beheizbaren Ölbad (210 bis 230°C), einer Vigreux-Kolonne, umwickelt mit einem geregelten Heizband (140 bis 170°C), Isolierband und einem Dreiflaschen-Probenauffangsystem bei Raumtemperatur. Ein Vakuum von 30 mbar wurde zur Herstellung und Verdampfung des Rohlactids aufrechterhalten. Eine Destillationsfraktion von Rohlactid wurde 1 bis 2 Stunden lang aufgefangen. Die verfestigte Rohlactid-Fraktion wurde zur Analyse auf freie Säure, Wasser und Zusammensetzung zurückbehalten. Die Zusammensetzung des analysierten Rohlactids ist in der unterstehenden Tabelle angegeben, zusammen mit dem Molekulargewicht der Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht. Wie an dem Gehalt an freier Säure und dem Wassergehalt erkannt werden kann, kann eine Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht nicht direkt, ohne weitere Reinigung, aus Rohlactid erhalten werden.

Beispiel		2-1	2-2	2-3	2-4
Mn PLA	g/mol	1.120	1.870	2.050	1.970
Mw PLA	g/mol	5.440	5.110	5.230	-

Katalysator	-	Zinn(II)-octanoat	Zinn(II)-octanoat	Zinn(II)-octanoat	Zinkstearat
Menge an Katalysator	Gew.%	0,2	0,2	0,2	0,1

Rohlactid
Freie Säure	meq/kg	840	1.940	1.240	510
Wasser	ppm	1.650		6.000

L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	86,2	70,3	77,2	81,6
meso-Lactid	Gew.%	3,9	4,5	5,8	9,1
Milchsäure	Gew.%	2,7	9,9	7,9	3,7
Milchsäure-Spezies	Gew.%	7,2	15,3	9,1	5,6

BEISPIEL 3 – ROHLACTID

Rohlactid wurde in einem Rührkesselreaktor durch kontinuierliches Zuführen von Poly(D,L-milchsäure) mit niedrigem Molekulargewicht kontinuierlich hergestellt. Das hergestellte dampfförmige Rohlactid trat in eine Kolonne mit einem Teilkondensator ein. Die Kolonne war direkt auf dem Reaktor angebracht. Am Kopf der Kolonne, hinter dem Kondensator, wurden Wasser, Milchsäure und etwas Lactid(e) entfernt. An einer weiter unten befindlichen Stelle der Kolonne wurde die verflüssigte Rohlactid-Fraktion entnommen. Diese Fraktion wurde analysiert. Die Reaktionsmasse, es waren 26 kg, die Temperatur und der Druck wurden während des Verfahrens konstant gehalten. In der unten dargestellten Tabelle sind die Ergebnisse der kontinuierlichen Rohlactid-Herstellung angegeben.

Beispiel		3-1	3-2	3-3	3-4	3-5
Mn PLA*	g/mol	380	560	560	530	530
Temperatur	°C	215	235	230	245	215
Druck	mbara	22	50	50	60	60
Katalysator	-	Zinn(II)-oxid	kein	Zinn(II)-oxid	kein	Zinn(II)-oxid
Menge an Katalysator	Gew.%	0,1		0,1		0,1

Durchsatz Rohlactid	kg/h	17	10,5	27	7,0	9,5

Rohlactid
Wasser	ppm	4.600

Lactid	Gew.%	78,3	76,6	82,9	81,3	89,7
Milchsäure	Gew.%	10,9	4,6	2,7	12,6	6,0
Milchsäure-Spezies	Gew.%	10,9	18,8	14,4	6,2	4,3

* bestimmt mittels NMR

BEISPIEL 4 – KONTINUIERLICHE HERSTELLUNG UND REKTIFIKATION VON ROHLACTID: REKTIFIZIERTES LACTID
Dampfförmiges Rohlactid wurde in einem Fallstromverdampfer durch kontinuierliches Zuführen von Poly(L-milchsäure) mit niedrigem Molekulargewicht kontinuierlich hergestellt. Der benutzte Katalysator war Zinn(II)-octanoat, und seine Konzentration in dem Reaktionsgemisch betrug etwa 0,1 Gew.%. Das hergestellte dampfförmige Rohlactid wurde direkt in eine Rektifizierkolonne eingebracht, in der eine Trennung zwischen den höher siedenden Komponenten in Rohlactid, wie z. B. dem linearen Dimer von Milchsäure und höheren Oligomeren von Milchsäure, und den niedriger siedenden Komponenten in Rohlactid wie Wasser, Milchsäure, Lactid und flüchtigen Nebenprodukten durch Sieden unter Rückführung eines Teils des Kopfproduktes zurück zu der Kolonne herbeigeführt wurde. Oben auf der Kolonne wurde eine Teilkondensation vorgenommen.
Auf diese Weise können drei verschiedene Fraktionen identifiziert werden: (1) eine flüssige Sumpffraktion, die Lactid und die Oligomere von Milchsäure enthält, (2) eine dampfförmige Kopffraktion, die das meiste des Wassers und etwas Milchsäure und Lactid enthält, (3) eine flüssige Kopffraktion, als rektifiziertes Lactid bezeichnet, die hauptsächlich Milchsäure und Lactid enthält. Der Betriebsdruck betrug 25 mbara und das Rücklaufverhältnis etwa 0,5. Die Kopfdampftemperatur betrug etwa 141 bis 142°C und die Temperatur des teilweise kondensierten Dampfes etwa 103 bis 105°C. Die flüssige Kopffraktion, als rektifiziertes Lactid bezeichnet, wurde auf den Gehalt an freier Säure und auf die verschiedenen Komponenten wie Milchsäure, Lactid(e) und Milchsäure-Spezies analysiert. Der Ausdruck Milchsäure-Spezies bezieht sich auf das lineare Dimer und höhere Oligomere von Milchsäure sowie auf (flüchtige) Nebenprodukte, die bei der Depolymerisation von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Bedingt durch die Flüchtigkeit der letztgenannten Nebenprodukte wurden diese im Kopf der Kolonne konzentriert. Die Rektifizierkolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren.

Wie an dem Gehalt an freier Säue erkannt werden kann, kann eine Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht nicht direkt, ohne weitere Reinigung, aus dem hergestellten rektifizierten Lactid erhalten werden.

Beispiel	-	4-1	4-2	4-5
Mn PLA	g/mol	1.380	1.100	1.540
Mw PLA	g/mol	4.170	3.110	3.420
Reaktortemperatur	°C	220	214	217

Rektifiziertes Lactid	kg/h	65	67	65
Freie Säure	meq/kg	360	395	327

L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	83,9	83,7	88,3
meso-Lactid	Gew.%	13,8	12,5	9,6
Milchsäure	Gew.%	1,8	3,0	1,6
Milchsäure-Spezies	Gew.%	0,5	0,7	0,6

BEISPIEL 5 – KONTINUIERLICHE DESTILLATION VON REKTIFIZIERTEM LACTID
Rektifiziertes Lactid wurde in einer Destillationskolonne mit einem Kopfstrom und einem Sumpfstrom kontinuierlich gereinigt. In dem Kopfstrom wurden Milchsäure und flüchtige Milchsäure-Spezies, in dem Sumpfstrom Lactid konzentriert. Die Destillationskolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Der Kopfdruck betrug 25 mbar und das angewendete Rücklaufverhältnis etwa 6. Die Kopfdampftemperatur betrug etwa 128°C und die Sumpftemperatur etwa 152°C.
Die verschiedenen Ströme wurden auf den Gehalt an freier Säure und auf die verschiedenen Komponenten wie Milchsäure, Lactid(e) und Milchsäure-Spezies analysiert. Der Ausdruck Milchsäure-Spezies bezieht sich auf das lineare Dimer und höhere Oligomere von Milchsäure sowie auf (flüchtige) Nebenprodukte, die bei der Depolymerisation von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Bedingt durch die Flüchtigkeit der letztgenannten Nebenprodukte wurden diese im Kopf der Kolonne konzentriert.

Wie an dem Gehalt an freier Säure erkannt werden kann, kann eine Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht nicht direkt, ohne weitere Reinigung, aus dem Sumpfproduktstrom der Destillation erhalten werden.

		Zuführungsstrom	Sumpfstrom
Milchsäure	Gew.%	2,6	0
meso-Lactid	Gew.%	10,4	3,0
L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	85,7	96,4
Milchsäure-Spezies	Gew.%	1,3	0,6

Freie Säure	meq/kg	315	37

Strom	kg/h	67	54

BEISPIEL 6 – KONTINUIERLICHE DESTILLATION VON REKTIFIZIERTEM LACTID MIT DAMPFFÖRMIGEM SEITENSTROM
65 kg/h rektifiziertes Lactid wurden in einer Destillationskolonne mit einem Kopfstrom, einem flüssigen Sumpfstrom und einem dampfförmigen Seitenstrom kontinuierlich gereinigt. In dem Kopfstrom wurden Milchsäure und flüchtige Milchsäure-Spezies und in dem Sumpfstrom Lactid und Oligomere von Milchsäure konzentriert. Der dampfförmige Seitenstrom enthielt Lactid, das fast frei von Milchsäure und Oligomeren von Milchsäure ist und direkt, ohne weitere Reinigung, zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert werden konnte. Die Destillationskolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Das angewendete Rücklaufverhältnis betrug 4. Der Kopfdruck betrug 25 mbar und die Kopfdampftemperatur etwa 127°C. Die Sumpftemperatur betrug etwa 144°C.

Die verschiedenen Ströme wurden auf den Gehalt an freier Säure und auf die verschiedenen Komponenten wie Milchsäure, Lactid(e) und Milchsäure-Spezies analysiert. Der Ausdruck Milchsäure- Spezies bezieht sich auf das lineare Dimer und höhere Oligomere von Milchsäure und auf (flüchtige) Nebenprodukte, die bei der Depolymerisation von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Bedingt durch die Flüchtigkeit der letztgenannten Nebenprodukte wurden diese im Kopf der Kolonne konzentriert.

		Zuführungsstrom	Sumpfstrom	Dampfförmiger Seitenstrom	Kopfstrom
Milchsäure	Gew.%	1,8	0	0	8,6
meso-Lactid	Gew.%	13,7	5,6	7,9	41,8
L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	83,6	93,1	91,6	44,9
Milchsäure-Spezies	Gew.%	0,9	1,3	0,6	4,7

Freie Säure	meq/kg	337	157	19	1.428

Das Lactid des dampfförmigen Seitenstromes wurde zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert. Einige Eigenschaften des hergestellten Polymers sind in der untenstehenden Tabelle angegeben.

Mn g/mol 101.200

Mw g/mol 189.400

MWD - 1,87
BEISPIEL 7 – KONTINUIERLICHE DESTILLATION VON REKTIFIZIERTEM LACTID MIT DAMPFFÖRMIGEM SEITENSTROM
67 kg/h rektifiziertes Lactid wurden in einer Destillationskolonne mit einem Kopfstrom, einem flüssigen Sumpfstrom und einem dampfförmigen Seitenstrom kontinuierlich gereinigt. In dem Kopfstrom wurden Milchsäure und flüchtige Milchsäure-Spezies und in dem Sumpfstrom Lactid und Oligomere von Milchsäure konzentriert. Der dampfförmige Seitenstrom enthielt Lactid, das im wesentlichen frei von Milchsäure und Oligomeren von Milchsäure war und direkt, ohne weitere Reinigung, zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert werden konnte. Die Destillationskolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Das angewendete Rücklaufverhältnis betrug 4. Der Kopfdruck betrug 25 mbar und die Kopfdampftemperatur etwa 127°C. Die Sumpftemperatur betrug etwa 146°C.

Die verschiedenen Ströme wurden auf den Gehalt an freier Säure und auf die verschiedenen Komponenten wie Milchsäure, Lactid(e) und Milchsäure-Spezies analysiert. Der Ausdruck Milchsäure-Spezies bezieht sich auf das lineare Dimer und höhere Oligomere von Milchsäure und auf (flüchtige) Nebenprodukte, die bei der Depolymerisation von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht gebildet werden. Bedingt durch die Flüchtigkeit der letztgenannten Nebenprodukte wurden diese im Kopf der Kolonne konzentriert.

		Zuführungsstrom	Sumpfstrom	Dampfförmiger Seitenstrom	Kopfstrom
Milchsäure	Gew.%	3, 1	0	0	11,7
meso-Lactid	Gew.%	12,6	4,3	5,6	31,4
L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	83,6	93,4	94,4	54,8
Milchsäure-Spezies	Gew.%	0,8	2,3	0,6	2,2

Freie Säure	meq/kg	401	126	9,9	2.020

Das Lactid des dampfförmigen Seitenstromes wird zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert. Einige Eigenschaften des hergestellten Polymers sind in der untenstehenden Tabelle angegeben. Das Molekulargewicht der Polymilchsäure wird mittels GPC im Vergleich zu dem Standard Polystyrol bestimmt.

Mn g/mol 107.600

Mw g/mol 196.800

MWD - 1,83
BEISPIEL 8 – KONTINUIERLICHE DESTILLATION VON REKTIFIZIERTEM LACTID MIT DAMPFFÖRMIGEM SEITENSTROM
67 kg/h rektifiziertes Lactid wurden in einer Destillationskolonne mit einem Kopfstrom, einem flüssigen Sumpfstrom und einem dampfförmigen Seitenstrom kontinuierlich gereinigt. In dem Kopfstrom wurden Milchsäure und flüchtige Milchsäure-Spezies und in dem Sumpfstrom Lactid und Oligomere von Milchsäure konzentriert. Der dampfförmige Seitenstrom enthielt Lactid, das im wesentlichen frei von Milchsäure und Oligomeren von Milchsäure war und zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert werden konnte. Die Destillationskolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Das angewendete Rücklaufverhältnis betrug 6. Der Kopfdruck betrug 25 mbar und die Kopfdampftemperatur etwa 126°C. Die Sumpftemperatur betrug etwa 153°C.

		Zufübrungsstrom	Sumpfstrom	Dampfförmiger Seitenstrom	Kopfstrom
Milchsäure	Gew.%	2,2	0	0	9,0
meso-Lactid	Gew.%	18,8	4,9	8,2	61,8
L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	76,7	92,0	91,0	21,5
Milchsäure-Spezies	Gew.%	2,4	3,1	0	7,7

Freie Säure	meq/kg	419	239	15,7	2.135

Das Lactid des dampfförmigen Seitenstromes wurde zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert. Einige Eigenschaften des hergestellten Polymers sind in der untenstehenden Tabelle angegeben. Das Molekulargewicht der Polymilchsäure wird mittels GPC im Vergleich zu dem Standard Polystyrol bestimmt.

Mn g/mol 92.400

Mw g/mol 170.800

MWD - 1,85
BEISPIEL 9 – KONTINUIERLICHE DESTILLATION VON REKTIFIZIERTEM LACTID MIT DAMPFFÖRMIGEM SEITENSTROM
65 kg/h rektifiziertes Lactid wurden in einer Destillationskolonne mit einem Kopfstrom, einem flüssigen Sumpfstrom und einem dampfförmigen Seitenstrom kontinuierlich gereinigt. In dem Kopfstrom wurden Milchsäure und flüchtige Milchsäure-Spezies und in dem Sumpfstrom Lactid und Oligomere von Milchsäure konzentriert. Der dampfförmige Seitenstrom enthielt Lactid, das im wesentlichen frei von Milchsäure und linearen Milchsäure-Oligomeren war und direkt, ohne weitere Reinigung, zu Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht polymerisiert werden konnte. Die Destillationskolonne war mit strukturiertem Packungsmaterial gepackt, um den Kontakt zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit zu verbessern und den Flüssigkeitsinhalt zu minimieren. Das angewendete Rücklaufverhältnis betrug 6. Der Kopfdruck betrug 25 mbar und die Kopfdampftemperatur etwa 128°C. Die Sumpftemperatur betrug etwa 153°C.

		Zuführungsstrom	Sumpfstrom	Dampfförmiger Seitenstrom
Milchsäure	Gew.%	2,1	0	0
meso-Lactid	Gew.%	11,6	2,9	3,7
L-Lactid (einschl. D-Lactid)	Gew.%	83,0	94,8	96,1
Milchsäure-Spezies	Gew.%	2,3	2,4	0,2

Freie Säure	meq/kg	382	145	13,2

BEISPIEL 10 – ABFANGEN VON SÄURE
Lactid mit einem Säuregehalt von 83 meq/kg wurde mit einem Säureabfangmaterial gereinigt. Das benutzte Säureabfangmaterial war ein Pulver eines Harzes auf Basis von Glycidylmethacrylat. Das Abfangverfahren wurde bei 130°C mit 5 Gew.% Abfangmaterial durchgeführt. Nach 30 Minuten war der Säuregehalt auf 40 meq/kg und nach 90 Minuten auf 11 meq/kg gesunken. Solch ein Säuregehalt ist ausreichend niedrig, um Polymilchsäure mit hohem Molekulargewicht zu erhalten.
BEISPIEL 11 – ABFANGEN VON SÄURE
Lactid, das gemäß Beispiel 4 und 6 hergestellt war, wurde durch Führen des Lactids im Kreislauf durch ein Festbett, gefüllt mit Säureabfangmaterial, weiter gereinigt. Das benutzte Säureabfangmaterial war ein Pulver eines Harzes auf Basis von Glycidylmethacrylat. Das Ausgangsmaterial war 600 kg Lactid mit einem Gehalt an freier Säure von 16,0 meq/kg. Die Menge an benutztem Säureabfangmaterial betrug 5 kg (0,8 Gew.%). Die Temperatur in dem diskontinuierlichen Abfangverfahren wurde auf etwa 120°C gehalten. Nach 2 Stunden war der Säuregehalt auf 13,7 meq/kg gesunken. Hinter der Schüttschicht wurde der Gehalt an freier Säure des Lactids zu 2,5 meq/kg festgestellt.

Claims

Verfahren zum Reinigen von Lactid aus einem dampfförmigen Rohlactid-Produktstrom, umfassend mindestens das Lactid, Milchsäure, Wasser und lineare Milchsäure-Oligomere, wobei der dampfförmige Rohlactid-Produktstrom durch Depolymerisieren von Polymilchsäure mit niedrigem Molekulargewicht in einem Reaktor erzeugt wird und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Zuführen des dampfförmigen Produktstromes zu einer Rektifizierkolonne, die einen Zuführungseinlass am unteren Ende der Kolonne und einen Kopfdampfauslass am oberen Ende der Kolonne aufweist, durch den Zuführungseinlass, wobei die Kolonne auf dem Reaktor angebracht ist, derart, dass Komponenten aus dem dampfförmigen Produktstrom, die sich innerhalb der Kolonne verflüssigen, ermöglicht wird, in den Reaktor zurückzufließen; (b) Bilden an dem oberen Ende der Kolonne einer ersten dampfförmigen Kopffraktion, die im wesentlichen aus Wasser, Milchsäure und Lactid besteht, und an dem unteren Ende der Kolonne einer hochsiedenden Fraktion, die im wesentlichen aus Lactid und höhersiedenden linearen Milchsäure-Oligomeren besteht; (c) Kondensieren aus der ersten dampfförmigen Kopffraktion mittels eines Kondensators mindestens des Lactids, um eine erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten; (d) Entfernen der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) das teilweise Kondensieren der ersten dampfförmigen Kopffraktion umfasst, derart, dass mindestens das Wasser in der Dampfphase verbleibt und aus dem Kondensator entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt c) das teilweise Kondensieren der ersten dampfförmigen Kopffraktion umfasst, derart, dass mindestens das Wasser und eine wesentliche Menge der Milchsäure in der Dampfphase verbleiben und aus dem Kondensator entfernt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion mindestens 90 Gew.% Lactid und 0 bis 10 Gew.% Milchsäure, vorzugsweise mindestens 96 Gew.% Lactid und 0 bis 4 Gew.% Milchsäure, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste flüssige lactidhaltige Kondensatfraktion von Schritt d) einem oder mehreren Destillationsschritten unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der eine oder die mehreren Destillationsschritte die folgenden Schritte umfassen: (i) Zuführen der ersten flüssigen lactidhaltigen Kondensatfraktion in eine Destillationskolonne, wobei die Kolonne ein Sumpf-Ende und ein Kopf-Ende und einen Zuführungseinlass zwischen dem Sumpf-Ende und dem Kopf-Ende aufweist, die Kolonne ferner einen zweiten Kopfdampfauslass am Kopf-Ende der Kolonne, einen Flüssigkeitsauslass am Sumpf-Ende und einen seitlichen Dampfauslass, der sich zwischen dem Zuführungseinlass und dem Flüssigkeitsauslass befindet, umfasst; (ii) Bilden – einer zweiten dampfförmigen Kopffraktion, die Milchsäure umfasst, in dem Kopf-Ende der Kolonne, – einer dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst, in dem Sumpf-Ende der Kolonne und – einer flüssigen Sumpffraktion unter der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid und lineare Milchsäure-Oligomere umfasst; (iii) Entfernen der zweiten dampfförmigen Kopffraktion durch den Kopfdampfauslass; (iv) Entfernen der dampfförmigen Sumpffraktion durch den seitlichen Dampfauslass; (v) Entfernen der flüssigen Sumpffraktion am Flüssigkeitsauslass.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend den Schritt (vi) des Kondensierens der dampfförmigen Sumpffraktion, die Lactid umfasst und in Schritt (iv) erhalten wird, um eine zweite lactidhaltige Kondensatfraktion zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die dampfförmige Sumpffraktion und/oder das zweite lactidhaltige Kondensat mindestens 99 Gew.%, vorzugsweise mindestens 99,5 Gew.%, Lactid umfassen/umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die flüssige Sumpffraktion zu dem Reaktor zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Entfernen von Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen in einer der Lactid umfassenden Fraktionen, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Entfernen von Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen in der Lactidfraktion, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten wird, die folgenden Schritte umfasst: I. Inkontaktbringen einer der Lactid umfassenden Fraktionen, die in Schritt (d), (iv), (v) oder (vi) erhalten wird, mit einem festen Abfangmaterial, das mindestens eine funktionelle Gruppe umfasst, die fähig ist, mit einer oder mehreren Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen, die gegebenenfalls in der Lactid umfassenden Fraktion gegenwärtig sind, eine kovalente Bindung auszubilden, wodurch ermöglicht wird, dass die mindestens eine funktionelle Gruppe des Abfangmaterials selektiv mit der einen oder den mehreren Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen, die gegebenenfalls in der Lactid umfassenden Fraktion gegenwärtig sind, unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagiert; II. Trennen des Abfangmaterials mit gebundenen Carbonsäure- und/oder hydroxylhaltigen Verbindungen von der Lactid umfassenden Fraktion, um eine im wesentlichen gereinigte, Lactid umfassende Fraktion zu erhalten.
Verfahren nach Anpruch 11, wobei die mindestens eine funktionelle Gruppe des festen Abfangmaterials aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Epoxid-, Amin-, Amid-, Cyano- und Anhydridgruppen besteht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das in einer kontinuierlichen Weise durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das unter vermindertem Druck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das unter Drücken in dem Bereich von 10 bis 100 mbar, vorzugsweise von 20 bis 50 mbar, durchgeführt wird.