[发明专利]一种制备低酸分丙交酯的反应工艺

说明书

本发明公开了一种制备低酸分丙交酯的反应工艺。所述工艺中乳酸经预聚、裂解制备得到丙交酯，其中原料聚乳酸通过至少两个以上的解聚反应区，在第一解聚反应区控制解聚反应单程转化率不高于10％，气相产物循环到上游聚乳酸制备的工序，液相产物经过后继解聚反应区获得粗丙交酯产品。采用此工艺，可显著降低粗丙交酯的酸分，减少杂质，减少副产物，显著降低下游分离能耗及生产成本。

技术领域

本发明属于丙交酯领域，具体涉及一种制备低酸分丙交酯的反应工艺。

背景技术

聚乳酸(PLA)也被称为聚丙交酯，是一种以可再生的植物资源为原料经过化学合成制备的典型可生物降解高分子材料。目前，PLA全球市场增加迅猛，每年需求量将以2-3万吨的速度增加，溢价能够达到20％-30％，并预计会长期处于供不应求的情况。PLA最大的应用领域是食品包装，约占65％以上，第二大应用领域是纺织纤维。全球禁塑和垃圾分类为可降解塑料带来了巨大潜在市场，特别是一次性塑料制品。

目前，PLA的工业生产一般采用丙交酯开环聚合法，丙交酯作为合成PLA的关键中间体，其合成工艺和关键设备是业内研究的重点方向。目前工业上合成丙交酯一般是采用一定聚合度的聚乳酸在催化剂存在下进行裂解、环化反应获得丙交酯产品，如US5247058，US5338822、US5521278，EP98203427.4等公开的技术。

PLA的制备过程中，为了获得更高的分子量和产品性能，对原料丙交酯的杂质如水分、酸分等要求非常严格。如道达尔-科比恩公司的丙交酯产品一般控制水分100ppm，酸分7meq/kg产品。但是因物性的关系，酸分的脱出非常困难。如EP17172281.2，CN101821315A，CN105324164，CN105814110A，CN107531663， CN1112559A等公开的粗丙交酯提纯技术采用精馏，水洗、溶液结晶，熔融结晶等技术方案，经过复杂的过程和装置，才能获得合格的丙交酯产品。

现有公开技术虽然一定程度上解决了丙交酯杂质分离和控制的问题，但仍存在流程复杂，设备投资大，生产成本高等问题，在制备低酸值、高纯度丙交酯技术领域，仍需新的工艺方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乳酸解聚制备丙交酯的反应工艺，从反应工序的角度更好地控制粗丙交酯中的水分和酸分等，特别是传统分离工艺中脱除困难的酸分，并简化生产设备，降低生产成本。

为达到以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种制备低酸分丙交酯的工艺方法，所述方法为分段解聚的工艺方法，包含如下步骤：

①乳酸预聚获得乳酸低聚物；

②乳酸低聚物在至少两个解聚反应器或解聚反应区内发生解聚反应获得丙交酯；

其中，步骤②中控制第I解聚反应器或解聚反应区中聚乳酸解聚的转化率不高于20％，优选不高于10％，更优选不高于5％；气相产物循环到步骤①的预聚反应工序；液相产物进入后继解聚反应器或解聚反应区；后继解聚反应器或解聚反应区内，继续发生解聚反应，得到的气相产物为粗丙交酯产品。

本发明中，解聚反应工序的分区设计，通过增加第I反应区，将系统中的水分、乳酸以及2-5聚的低聚物充分地脱除，从而保证在后续聚反应区获得的粗丙交酯产品中水分、酸分等关键杂质保持在较低的水平。因此，粗丙交酯中杂质的减少，下游的分离纯化工序可以显著地简化流程，降低能耗和设备投资，最终显著地提高丙交酯产品质量，降低丙交酯产品的生产成本。

本发明中，所述步骤①中预聚温度120-170℃，压力1～20kPa。

本发明中，所述步骤①中所获乳酸低聚物的重均分子量Mw为500～5000，优选800-2500。