[发明专利]丙交酯精制残液处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙交酯精制残液处理方法及利用该方法的丙交酯精制残液处理装置，属于化工领域，主要用于间接聚合两步法的PLA(聚乳酸)合成工艺。

背景技术

聚乳酸(PLA)是以乳酸(LA)为原料制得的高分子聚合物。LA可用生物质原料(如玉米等谷物)制得，生物质原料可再生，LA的产品PLA可生物降解为二氧化碳和水，因此PLA被誉为“绿色纤维”。

PLA合成的工艺路线有两种：直接聚合一步法和间接聚合两步法。高分子量PLA都是由两步法(丙交酯开环聚合)制得，该工艺一般包括乳酸脱水、预聚、齐聚物解聚环化、粗丙交酯精制、丙交酯开环聚合和聚合物脱单等主要工序。

粗丙交酯主要由L-丙交酯(左旋)、m-丙交酯(内消旋)、少量低聚物、乳酸及水等组成，其中m-丙交酯是L-丙交酯的同分异构体杂质，且在低聚物及水存在的环境下，容易发生热分解、异构化反应等，因此，粗丙交酯精制具有较大难度。粗丙交酯精制可采用精馏、熔融结晶、重结晶、萃取等方法，以制得纯度≥99.5％(wt)的丙交酯。熔融结晶一般在结晶组份的熔点附近操作，操作温度低，不需要其他助剂或溶剂，能耗低，绿色环保，适合于具有热敏性及含同分异构体杂质的粗丙交酯的提纯。在丙交酯精制工艺中，采用熔融结晶技术产生的精制残液量为粗丙交酯的15～25％(wt)，且其中丙交酯浓度为55～65％(wt)，因此，必须对丙交酯精制残液进行回收处理，以提高丙交酯的总收率。

专利CN101555243A公开了一种精丙交酯的制取方法及生产装置(参见图1)，其中涉及到一种丙交酯精制残液的处理技术。该技术是将丙交酯精制残液进行离心式薄膜蒸发装置处理，蒸发分离得到的气相丙交酯返回到解聚环化顶部冷凝系统中，或经单独的冷凝系统冷凝后返回到丙交酯精制工序，而蒸发分离得到的残留物返回到预聚工序，或返回到解聚环化工序，或在判断出由于杂质含量过高而不利于提高丙交酯收率的情况下废弃。

此技术存在的问题是：

1、过程中没有考虑到异构体杂质m-丙交酯的处理或分离，造成解聚环化、丙交酯精制及残液蒸发分离装置中组份m-丙交酯的累积，增加了过程中的能量消耗；

2、周期性的排放蒸发分离的残留物，造成进入解聚环化、丙交酯精制及蒸发分离装置的流量及组份浓度周期性变化，不利于生产系统的稳定运行。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种丙交酯精制残液处理方法及装置，该方法和装置可以有效地去除丙交酯精制残液中的m-丙交酯，以达到将精制残液充分回用，提高丙交酯收率，并且不影响生产系统的稳定运行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种丙交酯精制残液处理方法，其包括以下步骤：(1)加热闪蒸丙交酯精制残液，脱除所述精制残液中包含低聚物的重组份，得到闪蒸蒸气；(2)冷凝所述闪蒸蒸气，得到闪蒸凝液；(3)以水为萃取剂对所述闪蒸凝液进行萃取，使其中的m-丙交酯融入液相，L-丙交酯析出成为固相，形成固液两相体系；(4)固液分离所述固液两相体系，得到湿滤饼和滤液。

所述步骤(1)的蒸发温度优选为200～250℃，蒸发压力优选为5～15mmHg。

所述步骤(3)的水萃温度优选为10℃～50℃，水萃比(萃取用水和闪蒸凝液之间的质量比)优选为1∶2～3∶1，停留时间优选为10min～60min。

通常，可以将所述步骤(1)获得的重组份返回解聚环化工序利用。

可以将所述步骤(2)中的不凝气体通过真空系统抽出。

可以将所述步骤(4)获得的滤液送入脱水浓缩工序回收利用其中的水溶性有机物。

可以将所述步骤(4)获得的湿滤饼熔化后返回预聚工序利用。

另外，可以根据PLA合成工艺中制得的粗丙交酯中的丙交酯异构体杂质浓度和低聚物浓度的不同，对相应的丙交酯精制残液采用如下不同的方式处理：

(1)如果制得的粗丙交酯中异构体杂质超标但低聚物很少，则跨过所述步骤(1)和步骤(2)，直接进入所述步骤(3)，采用水为萃取剂直接对丙交酯精制残液进行萃取；

(2)如果制得的粗丙交酯中异构体杂质不超标，则经过所述步骤(1)和步骤(2)处理后，不再进行步骤(3)和步骤(4)的处理，将所述步骤(1)获得的重组份返回解聚环化工艺利用，将脱除重组份后的物料返回预聚工序利用；

(3)如果制得的粗丙交酯中的异构体杂质浓度和低聚物浓度都高，则依次进行所述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)的全过程处理。