[实用新型]一种双路线生物降解聚碳酸酯的合成系统

说明书

本实用新型公开了一种双路线生物降解聚碳酸酯的合成系统，包括四个单元：酯化预聚单元、分离纯化单元、催化聚合单元以及真空回收单元，所述四个单元彼此通过物料管线连接。该系统利用酯交换缩聚和开环聚合两种技术前期预聚过程的特点，有机地将两种重要的聚合转化技术优化集成为一体。该转化系统充分有效地利用了原料，并同时生产出不同性能的聚碳酸酯，经济效益显著，转化过程集成优化、符合资源综合利用、可持续发展方向的双重要求。

技术领域

本实用新型涉及化工工业合成技术领域，具体而言，尤其涉及一种双路线生物降解聚碳酸酯塑料的合成系统。

背景技术

生物降解聚碳酸酯塑料具有良好的生物相容性和力学性能，降解后生成物主要为CO₂和H₂O，对环境友好、无污染且易加工成型。随着生活水平的提高和环境保护意识的增强，生物降解聚碳酸酯及其改性塑料用来替代传统塑料，受到世界各国的关注，越来越多地应用于食品包装、农业生产、医疗器械，尤其是生物医药高分子材料等领域。

绿色合成生物降解聚碳酸酯的主要原料为碳酸二烷基酯(如：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯)和脂肪族二元醇(如：1,3-丁二醇，1,5-戊二醇)，主要合成方法包括：酯交换缩聚法和开环聚合法。酯交换缩聚法主要用于生产低分子量宽分布的聚酯；而开环聚合法通过中间产物环状碳酸酯的聚合反应最终得到高分子量窄分布的聚酯产品，作为生物医学等领域高性能材料。但是，开环聚合法中，重要的中间产物环状碳酸酯的收率往往不高，严重制约了开环聚合工艺的经济成本。

通过研究发现，酯交换缩聚法和开环聚合法前期都必须经过酯交换和预缩聚反应过程，反应的催化剂也都包括元素周期表主族Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ金属，副族Ⅲ和Ⅳ金属.以及稀土元素的氢氧化物、金属醇化物、碳酸盐和有机金属化合物，尤其是Ti、Zr、Pb、Sn和Sb的化合物。这样的话，针对不同种类原料，通过设计催化剂和控制反应条件，就可以实现同时生产酯交换缩聚法和开环聚合法的中间产物预聚体——寡聚预聚体和环状碳酸酯，然后经过分离纯化后，两种预聚体分别再聚合生成下游不同的聚酯产品。此工艺原料转化率高，产品收率高，经济效益显著。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的一个实施方式的目的在于提供一种新型的生物降解聚碳酸酯的合成系统，该系统能够低成本的绿色化合成生物降解聚碳酸酯。

本实用新型的技术方案如下：

一种新型的双路线生物降解聚碳酸酯合成系统，包括四个单元：酯化预聚单元、分离纯化单元、催化聚合单元以及真空回收单元，所述四个单元彼此通过物料管线连接；

所述酯化预聚单元主要包括：酯化反应釜和一个或多个预聚反应釜，所述酯化反应釜设有进料口和出料口，通过所述酯化反应釜的进料口向所述酯化反应釜中加入原料碳酸二烷基酯和脂肪族二元醇，并使其在催化剂的作用下进行酯交换反应，所述预聚反应釜设有进料口和出料口，所述预聚反应釜的进料口与所述酯化反应釜的出料口通过物料管线连接，将所述酯化反应釜中的反应产物导入所述预聚反应釜中，从而进行预聚反应；

所述分离纯化单元主要包括：精馏装置和至少两个预聚体的纯化装置，所述精馏装置通过物料管线接收来自所述预聚反应釜制备的预聚体，并进行精馏分离得到环状碳酸酯粗品和线性寡聚预聚体粗品，所述预聚体的纯化装置包括线性寡聚预聚体纯化装置和环状碳酸酯纯化装置，分别连接所述精馏装置的不同馏分出口，分别用于纯化处理线性寡聚预聚体粗品和环状碳酸酯粗品；

所述催化聚合单元主要包括缩聚反应装置、开环聚合反应装置，所述缩聚反应装置通过物料管线与所述线性寡聚预聚体纯化装置连接，用于接收来自所述线性寡聚预聚体纯化装置的线性寡聚预聚体，并将其进行聚合反应，得到低分子量和宽分子量分布的聚碳酸酯产品；所述开环聚合反应装置通过物料管线与所述环状碳酸酯纯化装置连接，用于接收来自所述环状碳酸酯纯化装置的环状碳酸酯，并将其进行开环聚合反应，得到高分子量和窄分子量分布的聚碳酸酯产品；