[发明专利]一种丙交酯的分离提纯方法

说明书

本发明公开了一种丙交酯分离提纯方法。该方法将反应工序的粗丙交酯先经熔融结晶，再经精馏步骤进行提纯。本工艺可高效脱除对下游聚乳酸聚合过程有显著影响的酸分以及异构体，显著改善丙交酯产品质量，减少杂质，并显著降低整个丙交酯分离提纯工序的能耗及生产成本。

技术领域

本发明合成产物分离提纯领域，具体涉及一种丙交酯的分离提纯方法。

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％，并预计将会长期处于供不应求的情况。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分子量的聚合度的聚乳酸在催化剂存在下进行裂解、环化反应获得粗丙交酯，粗丙交酯经提纯获得合格的丙交酯产品。

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异构体、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，光学纯度99.5％。但是因为物性的关系，酸分的脱出非常困难。如EP0893462A2、US6277951B1、WO95/09879、CN100586921C、CN101821315A、CN107531663等公开了精馏方案。但是通过精馏脱除上述杂质，特别是酸分，会非常困难，代价很大，设备投资和能耗巨大，并且副产物多降低了提纯收率，使生产成本高昂。研究人员也开发了其他一些分离提纯技术，如US5264592、US6310218、CN208426686公开的熔融结晶工艺，以及CN105324164、CN105814110A、CN10528994A等专利公开的先精馏再结晶的技术，以及CN109400574A公开的溶剂结晶，CN1112559A公开的水洗，结合溶剂结晶技术等，但上述方法对酸份的脱除效果有限。

丙交酯可分为L-丙交酯、D-丙交酯、m-丙交酯(内消旋丙交酯)三种。熔融结晶技术和溶剂结晶技术作为精馏技术的补充出现，主要用于中等光学纯度的L(或D)-丙交酯提纯到高光学纯度的L(或D)-丙交酯，仍存在分离流程不合理、效率低，设备投资大，能耗高，生产成本高等问题。另外，现存的熔融结晶工艺特别是结晶器，还存在操作繁琐，处理能力低，设备复杂、造价高等问题，工业上常采用间歇操作，限制了处理能力，使生产成本居高不下。

综上，现有公开的丙交酯的分离纯化技术，虽然一定程度上解决了丙交酯杂质分离和质量控制的问题，但如何高效、低成本地脱除丙交酯中的酸份，获得更低酸份的丙交酯产品，仍是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种更高效、低成本地脱除丙交酯中酸份以及异构体的方法，该方法可以更高效地脱除传统分离工艺中脱除困难的酸分、异构体等杂质，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：

一种丙交酯的分离提纯方法，所述方法包含如下步骤：

1)来自反应工序的粗丙交酯经熔融结晶，分离为富含L-丙交酯或D-丙交酯的流股a，以及富含m-丙交酯、乳酸、2～5聚乳酸低聚物的流股b；

其中，步骤1)中采用结晶装置M，所述结晶装置M为降膜结晶器、悬浮结晶器和静态结晶器中的一种或两种，优选采用悬浮结晶器；

其中，结晶器内粗丙交酯流股以液体形式竖直方向流过结晶器，在流动方向上设置冷却区域和加热区域交替间隔的换热装置；晶体在结晶器内呈悬浮状分散在液相中，且晶体与液体整体呈逆流方向各自依次通过所述的换热装置。