[发明专利]一种高效制备并提纯丙交酯的方法

说明书

本发明提供一种高效制备并提纯丙交酯的方法，所述方法包括聚合、解聚、提纯；所述聚合包括预聚、一级聚合、二级聚合；所述解聚在薄膜蒸发器中进行；本发明的解聚过程在薄膜蒸发器中进行，并控制特定的工艺，使得乳酸低聚物在反应器内的停留时间较短，缩短解聚时间，避免了解聚过程中物料的碳化以及M‑丙交酯的生成，同时可以降低解聚温度，本发明的解聚温度为170‑190℃，优选为175‑185℃，解聚时间为0.5‑1h。本发明可以降低粗丙交酯和丙交酯产品的游离酸含量、水分含量以及消旋化程度。

技术领域

本发明涉及一种丙交酯的制备方法，属于丙交酯技术领域。

背景技术

丙交酯主要作为中间体用于制备生物可降解材料聚乳酸，丙交酯产业的大力发展必将推动可降解材料行业的大力发展，对于解决诸多环境、能源问题具有重要意义，同时国内外材料行业发展现状及各种禁塑、限塑政策的实施，也为丙交酯及可降解材料的发展注入长足动力。

现有技术中，丙交酯的制备主要采用两步法：(1)聚合:将乳酸在120-170℃加热脱水，形成低分子量的乳酸低聚物；(2)解聚:在210-250℃高真空条件下，低聚物在催化剂作用下裂解环化成丙交酯。

现有的解聚工艺，有的在降膜反应器内进行，有的在精馏塔内进行；在降膜反应器内进行解聚时，乳酸低聚物需要在高真空高温下至少解聚5小时，流程复杂，对设备要求高，效率低，并伴随丙交酯聚合等副反应降低了收率；如WO9509879公开的降膜反应器，因物料停留时间短，需要更大的设备投资或者更高的温度、更长的反应时间及催化剂浓度，造成副反应增加，产品品质下降。

在精馏塔内进行解聚，也称为精馏解聚，大量的乳酸低聚物以液相形式回流到解聚反应器中然后被蒸发到气相重新进入精馏塔，造成乳酸低聚物在解聚反应器中的内部循环和累积，消耗了大量的能量，并且显著增加了解聚反应器中的酸分，增加了副反应，所合成的丙交酯消旋化严重，内消旋丙交酯（M-丙交酯）的含量高，M-丙交酯是丙交酯中最易水解、最难结晶的一种，最难提纯和保存，很难从丙交酯中去除；并且解聚后的产物中存在水、游离酸含量高等问题，

对后续丙交酯的提纯等工艺要求较高，不利于工业化连续生产。

目前工业上分离粗丙交酯主要采用的是减压精馏+结晶的分离方法，精馏过程中往往采用多只精馏塔，由于丙交酯的凝点高，不仅操作难度大，且稍有不慎便会发生堵塞，过程无法顺利进行，多只精馏塔串联提纯丙交酯在工程设计和操作方面都存在一定的难度。

US6310218公开的熔融结晶提纯丙交酯的方法中，粗丙交酯经过熔化、结晶、排出母液、发汗、排出汗液。经两级提纯后，粗丙交酯的纯度可从99 .2％升高至99 .99％，但丙交酯的收率约53％。熔融结晶的优点是适合于高纯度丙交酯的再提纯，缺点是产率不高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种高效制备并提纯丙交酯的方法，实现以下发明目的：降低乳酸低聚物解聚过程的温度，缩短乳酸低聚物解聚过程的时间，降低粗丙交酯和丙交酯产品的游离酸含量、水分含量以及消旋化程度；缩短提纯的工艺路线。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

步骤1、聚合

将乳酸与催化剂辛酸亚锡混合后进入降膜反应器进行乳酸聚合处理，催化剂辛酸亚锡按照乳酸质量的0.2-0.5%（质量百分比）添加。

其中聚合分为三个阶段：

（1）预聚

其目的为脱去乳酸外水并初步聚合，控制温度为90℃-100℃，压力为500-1000pa，时间为1-2h，优选为1.5-2h，控制预聚后的物料粘度为200-500mPa.s；预选为200-300mPa.s。

（2）一级聚合

一级聚合控制温度为115-125℃，压力为400-800pa，优选450-500pa，聚合时间为1.8-2.2h，一级聚合后的物料粘度为2800-3200mPa.s。