[发明专利]一种静态板式薄膜反应器及其在丙交酯合成中的应用

说明书

本发明公开了一种静态板式薄膜反应器及其在丙交酯合成中的应用，采用本发明公开的新型板式静态薄膜反应器的丙交酯制备新工艺，可以强化反应效果，高效的可更高收率的制备高光学纯度的丙交酯产品，减少副产物，同时简化工艺流程，显著降低投资和下游分离能耗及生产成本。

技术领域

本发明属于丙交酯的合成领域，具体涉及一种静态板式薄膜反应器及其在丙交酯合成中的应用。

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。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全球市场增加迅猛，并预计将会长期处于供不应求的情况。

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低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等公开的技术。以低聚合度聚乳酸解聚制备丙交酯的反应器是制备丙交酯的核心技术，研究人员做了很多的探索，如US5258488采用釜式反应器，JP3083461/93，EP0893462A2采用带反应精馏的釜式反应器，US5023349，WO9318019A1采用塔式反应器。鉴于该反应体系的热敏性，特别需要强的传热、传质能力，低停留时间的反应器形式，因此更多的公开技术采用强化传热、传质的反应器，特别是薄膜式反应器，如WO9509879、KP20140023143公开了卧式、立式管式降膜反应器等，以及WO9509879、CA2113799公开的采用带转动部件的立式刮膜反应器，EP1873185公开了卧式薄膜反应器等。

现有公开技术虽然一定程度上解决了聚乳酸解聚制备丙交酯对传热、传质的高要求，并实现了工业化，但仍存在设备复杂、处理能低，动设备维修成本高等问题，仍有改进的空间。

发明内容

本发明的目的在于基于现有公开的技术，对聚乳酸解聚制备丙交酯的工艺和反应器进行更进一步的优化，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：

一种静态板式薄膜反应器，包括多个波纹板，每两个波纹板之间形成物料通道，所述波纹板上设有向右倾斜的波纹区A区和向左倾斜的波纹区C区，A区和C区之间设有向换热介质一侧凹陷的凹槽B，A区和C区的波纹上还设有凸起或者凹陷的小波纹，相邻的波纹板之间通过密封条或者焊接进行密封。凹槽B的设计打断了A区到C区的液体直接分布，是为了更好的克服传统板式换热片设计A区和C区之间无过渡、液体分布偏差逐渐累积而偏离均匀分布的问题。而设计在A区和C区之间水平方向贯穿整块换热板的凹槽B，可以实现A区液相在进入C区之前的再次重新分布，避免偏差累积，保证液相沿这流动方向流动过程中仍保持均匀分布，有利于解聚反应的进行。

进一步的，所述静态板式薄膜反应器从上部进料，优选的原料入口1设在侧面，所述静态板式薄膜反应器底部设有液相出口5，上端设有气相产物出口4。相比于现有传统的板换热器一般气液顺流的设计，本发明采用完全相反的设计，优选采用气液逆流的方式。主要是针对丙交酯反应体系粘度高需要更大的传热、传质强化作用。而气液逆流的设计，可以更大程度上利用气相对液相的扰动，强化传热、传质。

进一步的，所述薄膜反应器上方靠近进料口处设置有反应原料液体分布器2。

进一步的，所述的波纹板的厚度为0.1～10mm，优选0.2～2mm。

进一步的，所述的A区和/或C区的波纹与水平方向呈20-70°的角度，优选30-60°。

进一步的，凹槽B沿水平方向贯通波纹板，凹槽B的底部和A区和/或C区的波纹的波谷平齐或者比其更低，优选凹槽底部比A区和/或C区的波纹的波谷低1～20mm。凹槽B的设计可强化液相的再次分布，确保良好分布有利于强化传热传质。