[发明专利]一种高收率制备丙交酯的方法

说明书

本发明提供了一种高收率制备丙交酯的方法。该方法中丙交酯经乳酸预聚、解聚反应获得丙交酯，其中，解聚反应的催化剂经新鲜乳酸处理活化恢复活性，循环到预聚反应后段以获得低酸值的产品，以及副产聚乳酸焦油经水解、脱除重组分，循环到预聚反应工序使用。所述方法可显著缓解催化剂的失活，并降低整个丙交酯合成工序的原料消耗，显著增加收率。

技术领域

本发明属于丙交酯领域，具体涉及一种高收率制备丙交酯的方法。

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，未来几年将以每3～5年翻一番的速度增加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地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，US5247058、WO9509879A1、EP98203427.4、EP17172281.2、US6005067A、CN105814110、CN1688569A等公开的技术。

现有公开的乳酸两步法制丙交酯的技术中，乳酸低聚物需要在较高的温度如200℃以上解聚以制备丙交酯，反应中不可避免地造成催化剂的高温变性、结焦以及氧化反应发生价态的变化，造成催化剂活性位的损伤，降低了催化剂的活性和目标产物的选择性。所以，如何保证催化剂的高活性，以及尽量提高催化剂的使用寿命，对于降低生产成本，提高装置的经济性，具有重要意义。同时，解聚反应还会副产大量高分子量的解聚焦油，主要是分子量更高的乳酸聚合物，如果不加利用，则会显著的影响产品的总收率。业内的技术人员对该解聚焦油的利用做了很多的尝试，如EP0893462，WO96/06092(1996)中公开的技术，将解聚焦油直接循环到预聚工序，虽然可回收一部分聚乳酸，但因体系中高分子量的聚乳酸含量逐渐增加，影响解聚反应的收率和丙交酯产品的光学纯度。另外，随着解聚焦油中高分子量的聚乳酸在体系内的累积，体系的粘度显著增大、流动性变差，工程难度增加，并最终造成解聚工序必须加大焦油的采出和外排才能避免更深的累积使装置无法正常运行，造成最终的产品收率损失。目前公开的现有技术对解聚焦油的利用仍缺少更完善的方案。

另外，因目前主流的乳酸工业生产工艺是利用生物质发酵的生物合成工艺，根据现有的技术水平，发酵过程中不可避免的产生其他的有机酸，如丁二酸等，这些杂质对丙交酯聚合生产PLA影响显著，需要严格的控制。现有公开的技术中，丁二酸以及丁二酸酐等杂质作为沸点比丙交酯更高的物质，最终将进入解聚焦油流股中，为了避免以上杂质的累积，现有公开的工艺只能增大解聚焦油采出和外排，从而最终降低了丙交酯的收率，影响了产品成本。

综上，现有公开的丙交酯的制备技术中，在解聚焦油的高效利用，控制重组分杂质累积等方面，仍需新的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于基于现有公开的技术，对乳酸两步法制备丙交酯的工艺进行更进一步的改进。特别的，针对乳酸两步法中催化剂的活化和再生，解聚焦油的利用和重组分杂质的脱除，开发了更高效的方法和装置，可显著提高丙交酯产品收率，减少因焦油和重组分杂质累积造成的负面影响，提高收率，并显著降低生产成本。

为达到以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种高收率制备丙交酯的方法，所述方法经乳酸预聚、解聚反应获得丙交酯，其特征在于，所述方法包含如下工序：

1)预聚工序：乳酸经脱水、酯化、低聚反应得到乳酸低聚物；

2)解聚工序：所述乳酸低聚物发生解聚、环化反应得到粗丙交酯和解聚焦油；

3)催化剂活化处理工序：所述解聚焦油中包含的催化剂与含乳酸流股混合，恢复催化剂活性；