丙交酯的提纯技术

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1、万方数据第23卷第2期2010-03聚酯工业PolyesterIndustryV01．23No．2Mar．2010doi：10．3969／j．issn．1008-8261．2010．02．001丙交酯的提纯技术丁海兵，汪英枝(中国纺织工业设计院，北京210048)摘要：对丙交酯提纯技术，包括萃取，精馏，熔融，结晶技术作了介绍，分析了不同工艺的优缺点，并从工程设计的角度进行总结，指出熔融结晶技术能耗低，操作灵活，绿色环保，是一个相对比较适合的分离提纯技术。关键词：PLA；丙交酯；提纯中图分类号：TQ321．2

2、文献标识码：A文章编号：1008-8261(2010)02-0001-03O前言随着石油资源的日益紧缺，以石油为原料的树脂价格持续上涨，同时，环境保护日趋重视，生物树脂已迎来发展的大好时机。聚乳酸(PLA)采用可再生原料生产，其产品可被自然界微生物降解成为二氧化碳和水，具有良好的生物相容性和降解性，是极具发展潜力的生物材料之一。PIA主要有2种合成路线：乳酸直接缩聚法和丙交酯开环聚合法。乳酸直接缩聚法工艺简单，但反应条件苛刻，聚合物分子质量较低，至今尚无工业化装置。目前，国内外高分子质量PLA都是由丙交酯开

3、环聚合制得的。合成高分子质量的PLA需要化学纯度及光学纯度均很高的丙交酯。以光学二哥L酸溶液为原料，制得的粗丙交酯主要由￡一丙交酯、m．丙交酯、微量乳酸及低聚物等组成。丙交酯沸点高、凝固点高，具有热敏性，极易吸水发生开环反应，因此，丙交酯精制难度很大，是影响PLA工业化的主要因素之一。丙交酯的提纯理论上可以采用很多方法，如结晶、溶剂萃取、精馏、膜分离和升华等。本文就文献报道的用于丙交酯提纯的萃取、精馏及结晶等典型工艺技术进行比析。1丙交酯提纯技术1．1萃取萃取是利用化合物在溶剂中的分配系数的不同，使化合物从

4、一种溶剂转移到另外一种溶剂中的分离提纯技术。丙交酯的萃取剂可以是水，是利用￡．丙交酯及其他杂质在水中的溶解速度及溶解度的差异而提纯己一丙交酯的一种方法。日本武藏野化学研究所首先报道了⋯￡一丙交酯及m一丙交酯在水中的溶解速率不同，而且两者水解速率差异很大。在20℃，100g水中，1h内可溶解己．丙交酯0．5—0．6g；但在同样的条件下，则可溶解／／'／．．丙交酯log，并逐渐发生水解。因此，可以将液相粗丙交酯和低温水混合，经过适当的停留时间，可以较好地除去m一丙交酯。同时，乳酸和乳酸二聚体也是水溶性的，可以得

5、到较好的去除效果。据报道以光学纯度不小于99．5％(质量分数，下同)的乳酸溶液为原料合成得到的粗丙交酯经水萃取后，￡一丙交酯含量从88．5％提高到98．9％，m一丙交酯去除率高达87％，乳酸及低聚物的去除率分别是96．5％及93．7％，￡一丙交酯的收率约84．9％。为了迸一步提高产品纯度，将水萃取产物溶解在如丙酮、甲基异丁基酮等有机溶剂进行重结晶，同时，为了提高产品收率，将得到的母液进行二次重结晶，处理得到的￡一丙交酯质量分数大于99．8％，总收率约68．1％，产品中几乎不含／7"1,一丙交酯。日本武藏野化

6、学研究所采用的水萃取和有机溶剂重结晶的提纯工艺流程见图1。国内李振华也就丙交酯的水萃取和溶剂重结晶提纯申请了相关专利‘2

7、。1．2精馏精馏是利用组分之间的相对挥发度不同而达到组分分离的一种提纯技术。L一丙交酯和／Tt．丙交酯是手性异构体，￡一丙甲酯在3．3kPa下的沸点约150oC，m一丙交酯在2．7kPa下的沸点约141c

8、C。收稿日期：2009—12-07。作者简介：丁海兵(1978．)，男，浙江衢州人，工程师，工学硕士，从事化工化纤工程开发设计工作。万方数据2聚酯工业第23卷过墟过捷过滤图1水萃取和重

9、结晶工艺流程框图№．1Processblockdiagramofwaterextraction&recrystalllzationCargill公司是丙交酯精馏提纯的典型代表，它有一套设计产能14万t／a的PLA生产装置，是迄今为止规模最大的PLA工业化生产装置，其丙交酯精制工段采用的就是连续真空精馏技术，其核心理念是选用填料塔以减少持液量，选用热虹吸再沸器以减少塔釜物料的停留，选用最小回流比以减少物料在塔内的停留时间。气相粗丙交酯经分凝器，不凝物主要是水和微量的丙交酯，凝液进入填料塔进行精馏提纯，塔顶分离

10、出绝大部分残留水、乳酸单体及微量丙交酯，塔底分离出高聚物等高沸点组分，丙交酯从塔中部侧线采出。据文献报道∞-4】，Cargill在一套间隙填料精馏实验中，精制后的丙交酯中酸性杂量总摩尔分数不大于0．44％(丙交酯)，用此丙交酯聚合很容易得到高分子质量的PLA。目前尚无其精馏收率的报道。car季u公司采用的精馏提纯工艺流程见图2。重组分循环舅翦序工殷戚去废物处理图2精馏工艺流程简图啦2Processflowdiag