一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统的制作方法

1.本实用新型属于乙交酯制备的技术领域，特别涉及一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统。


背景技术：

2.聚乙醇酸，又称为聚乙交酯，是一种生物降解性高分子材料，可在微生物、酶等的作用下完全降解成二氧化碳和水。聚乙醇酸具有良好的生物相容性、优异的气体阻隔性和较好的力学性能，目前已经运用于手术缝合线、药物可控释放体系、骨材料等生物医用材料领域，同时在可降解塑料袋、地膜、保鲜膜领域也存在着广泛的应用前景。
3.工业上主要以两步法，通过中间体乙交酯聚合的工艺得到高分子量的聚乙醇酸。其中，乙交酯的纯度会直接影响最终生成的聚乙醇酸的性能，因此，高纯度乙交酯的制备对于聚乙醇酸材料具有主要意义。
4.当前工业上主要以乙醇酸聚合生成聚乙醇酸低聚物，随后再热解生成环状乙交酯的方法来制备乙交酯。该过程涉及聚合和热解两步操作，反应温度较高，若反应工艺操作不当，较易造成结焦的现象，影响乙交酯纯度，难以实现高纯度乙交酯的大规模连续生产，继而不利于高分子量聚乙醇酸的生产与应用。
5.由于反应需要在大于200度的温度下运行，使得现有生产系统通常容易出现结焦的问题，因此难以实现长期连续化运行。另外，需要采用特殊工艺对乙交酯进行提纯才能得到纯度≥99.95%高纯度的乙交酯。因此，目前缺乏长期稳定的制备纯度≥99.95%乙交酯的系统。


技术实现要素：

6.针对背景技术中的问题，本实用新型装置提供一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，可实现连续、稳定制备纯度≥99.95%的高纯度乙交酯。
7.具体技术方案如下：一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，包括通过管道依次连通的第一聚合釜1、第二聚合釜4、低聚物储料罐7、热解釜8、热解釜储料罐11、精馏塔13、粉碎机17、醇洗器18、真空烘箱21和料仓23；且第一聚合釜1、第二聚合釜4、热解釜8和醇洗器18内设有搅拌桨，第一聚合釜1、第二聚合釜4和热解釜8的顶部通过管道连通氮气进口，真空烘箱21的顶部通过管道连通空气进口；
8.第一聚合釜1的顶部通过管道接通乙醇酸水溶液进口，热解釜8和低聚物储料罐7之间的连通管道上设有低聚物进料阀9，且热解釜8的顶部通过催化剂进料阀10管道接通催化剂进口；
9.热解釜储料罐11和真空烘箱21的顶部通过管道分别连通有第一真空泵12和第二真空泵22；
10.第一聚合釜1的顶部通过管道依次连通着第一冷凝器2和第一储水罐3；第二聚合釜4的顶部通过管道依次连通第二冷凝器5和第二储水罐6；
11.精馏塔13的顶部通过管道依次连通着换热器14、回流罐15和精馏塔轻组分收集罐16，且回流罐15的底部和精馏塔13的顶部通过回流管道连通，精馏塔13的底部通过回流管道连通第二聚合釜4的顶部；
12.醇洗器18的顶部分别通过管道接通醇进口和环己烷进口，醇洗器18的底部分别通过管道接通醇回收罐19和环己烷回收罐20。
13.进一步，所述第一聚合釜1的底部出口通过管道连通第二聚合釜4的顶部进口，低聚物储料罐7为卧式罐，第二聚合釜4的底部通过管道连通低聚物储料罐7的一端进口，低聚物储料罐7的另一端出口通过低聚物进料阀9管道连通热解釜8的顶部进口，热解釜8的顶部出口通过热解釜储料罐11管道连通精馏塔13的中部进口，精馏塔13的上部出口通过管道连通粉碎机17进口，粉碎机17出口通过管道连通醇洗器18顶部进口，醇洗器18底部出口通过管道连通真空烘箱21顶部进口，真空烘箱21底部出口通过管道连通料仓23顶部进口。
14.进一步，所述第一聚合釜1内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；第二聚合釜4内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；热解釜8内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm，醇洗器18内的搅拌桨下端距离醇洗器18底端为2~7mm。
15.本实用新型的一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，首先可通过低聚物储料罐和低聚物进料阀控制物料转运速度，通过催化剂进料阀控制加入催化剂的速度，结合上述两步的速度控制可减少反应过程中的结焦，实现长期稳定的连续化制备高纯度乙交酯；其次将精馏塔和醇洗器进行耦合实现精馏和醇洗，制得的乙交酯纯度可达到99.95％以上，满足下游应用生产高分子量聚乙醇酸的要求。
附图说明
16.图1为本实用新型的一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统图。
17.其中：1-第一聚合釜，2-第一冷凝器，3-第一储水罐，4-第二聚合釜，5-第二冷凝器，6-第二储水罐，7-低聚物储料罐，8-热解釜，9-低聚物进料阀，10-催化剂进料阀，11-热解釜储料罐，12-第一真空泵，13-精馏塔，14-换热器，15-回流罐，16-精馏塔轻组分收集罐，17-粉碎机，18-醇洗器，19-醇回收罐，20-环己烷回收罐，21-真空烘箱，22-第二真空泵，23-料仓。
实施方式
18.为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
19.见图1，一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，包括通过管道依次连通的第一聚合釜1、第二聚合釜4、低聚物储料罐7、热解釜8、热解釜储料罐11、精馏塔13、粉碎机17、醇洗器18、真空烘箱21和料仓23；且第一聚合釜1、第二聚合釜4、热解釜8和醇洗器18内设有搅拌桨，第一聚合釜1、第二聚合釜4、热解釜8的顶部通过管道连通氮气进口，真空烘箱21的顶部通过管道连通空气进口；
20.第一聚合釜1的顶部通过管道接通乙醇酸水溶液进口，热解釜8和低聚物储料罐7之间的连通管道上设有低聚物进料阀9，且热解釜8的顶部通过催化剂进料阀10管道接通催
化剂进口；
21.热解釜储料罐11和真空烘箱21的顶部通过管道分别连通有第一真空泵12和第二真空泵22；
22.第一聚合釜1的顶部通过管道依次连通着第一冷凝器2和第一储水罐3；第二聚合釜4的顶部通过管道依次连通第二冷凝器5和第二储水罐6；
23.精馏塔13的顶部通过管道依次连通着换热器14、回流罐15和精馏塔轻组分收集罐16，且回流罐15的底部和精馏塔13的顶部通过回流管道连通，精馏塔13的底部通过回流管道连通第二聚合釜4的顶部；
24.醇洗器18的顶部分别通过管道接通醇进口和环己烷进口，醇洗器18的底部分别通过管道接通醇回收罐19和环己烷回收罐20。
25.所述第一聚合釜1的底部出口通过管道连通第二聚合釜4的顶部进口，低聚物储料罐7为卧式罐，第二聚合釜4的底部通过管道连通低聚物储料罐7的一端进口，低聚物储料罐7的另一端出口通过低聚物进料阀9管道连通热解釜8的顶部进口，热解釜8的顶部出口通过热解釜储料罐11管道连通精馏塔13的中部进口，精馏塔13的上部出口通过管道连通粉碎机17进口，粉碎机17出口通过管道连通醇洗器18顶部进口，醇洗器18底部出口通过管道连通真空烘箱21顶部进口，真空烘箱21底部出口通过管道连通料仓23顶部进口。
26.所述第一聚合釜1内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；第二聚合釜4内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；热解釜8内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm，醇洗器18内的搅拌桨下端距离醇洗器18底端为2~7mm。
27.实施例1的一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，具体包括以下操作步骤：
28.步骤（1）：将4千克70 wt%乙醇酸水溶液加入到第一聚合釜1中，将200 ml/min氮气由通入第一聚合釜1中，第一聚合釜1的搅拌桨的搅拌转速200 rpm，在170℃，反应4小时，得到特性粘度为0.04 dl/g的聚乙醇酸初步低聚物；
29.第一聚合釜1蒸出的水从第一聚合釜1上部出口蒸出，通过第一冷凝器2冷凝后，收集于第一储水罐3中。
[0030] 步骤（2）：聚乙醇酸初步低聚物经过第一聚合釜1底部出口转入第二聚合釜4中，将200 ml/min氮气通入第二聚合釜4中，第二聚合釜4的搅拌桨搅拌转速200 pm，在230℃，反应2小时，制得特性粘度为0.12 dl/g的聚乙醇酸低聚物。
[0031]
第二聚合釜4蒸出的水从第二聚合釜4上部出口蒸出，通过第二冷凝器5冷凝后，收集于第二储水罐6中。
[0032] 步骤（3）：聚乙醇酸低聚物经过第二聚合釜4底部出口转入低聚物储料罐7中，控制低聚物储料罐中的温度为230℃；再通过低聚物进料阀9控制将低聚物储料罐7中的聚乙醇酸低聚物转料至热解釜8中，控制转料速度为2 l/h；将质量为8 g的催化剂辛酸亚锡通过催化剂进料阀加入热解釜8中，控制催化剂辛酸亚锡注入速度为0.1克/分钟，热解釜8中温度为260℃，热解釜8通过与热解釜储料罐11相连的第一真空泵12抽真空，控制热解釜绝对压力在2 kpa，热解釜8内的搅拌桨搅拌转速200 rpm，将200 ml/min氮气送入热解釜8中，热解反应时间为3.5小时。
[0033]
步骤（4）：热解反应得到的乙交酯经过热解釜8顶部出口转至热解釜储料罐11中，最终制得纯度为86%的粗乙交酯。
[0034] 步骤（5）：将粗乙交酯由热解釜储料罐11转入精馏塔13中，控制精馏塔13的塔釜温度为160℃，回流比为30%，塔压1 kpa，从塔测线采出提纯后的乙交酯，并将其转入粉碎机17中，塔顶蒸出的轻组分经过精馏塔13上端换热器14冷凝，流至回流罐15中，部分轻组分从回流罐15回流至精馏塔顶端，其余轻组分收集于精馏塔轻组分收集罐16； 精馏塔13的塔底流出的重组分输出循环回收至第二聚合釜4中。
[0035] 步骤（6）：随后在粉碎机17中将乙交酯粉碎，控制出料粒度在1-3 mm。接着将粉碎后的乙交酯转入醇洗器18中，醇洗器18的搅拌桨，搅搅拌转速150 rpm。
[0036] 步骤（7）：从醇洗器18上端通入醇，在25℃下搅拌1小时，再从醇洗器18下端放出醇，收集于醇回收罐19；随后在醇洗器18顶部加入环己烷，使用环己烷搅拌乙交酯0.5小时，然后通过醇洗器18底部出口放出环己烷，收集于环己烷回收罐20；醇和环己烷使用质量为1.5 kg。最后将提纯后的乙交酯转入真空烘箱中21真空烘干，温度为60℃，绝对压力为0.5 kpa，时间为4小时。经过真空烘干后得到纯度为99.95%的精乙交酯，将其由真空烘箱下部出料口输送至料仓23中。
[0037]
本实施例方法制得的精制级乙交酯产品的纯度为99.96％。
[0038]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，其特征在于：包括通过管道依次连通的第一聚合釜（1）、第二聚合釜（4）、低聚物储料罐（7）、热解釜（8）、热解釜储料罐（11）、精馏塔（13）、粉碎机（17）、醇洗器（18）、真空烘箱（21）和料仓（23）；且第一聚合釜（1）、第二聚合釜（4）、热解釜（8）和醇洗器（18）内设有搅拌桨，第一聚合釜（1）、第二聚合釜（4）和热解釜（8）的顶部通过管道连通氮气进口，真空烘箱（21）的顶部通过管道连通空气进口；第一聚合釜（1）的顶部通过管道接通乙醇酸水溶液进口，热解釜（8）和低聚物储料罐（7）之间的连通管道上设有低聚物进料阀（9），且热解釜（8）的顶部通过催化剂进料阀（10）管道接通催化剂进口；热解釜储料罐（11）和真空烘箱（21）的顶部通过管道分别连通有第一真空泵（12）和第二真空泵（22）；第一聚合釜（1）的顶部通过管道依次连通着第一冷凝器（2）和第一储水罐（3）；第二聚合釜（4）的顶部通过管道依次连通第二冷凝器（5）和第二储水罐（6）；精馏塔（13）的顶部通过管道依次连通着换热器（14）、回流罐（15）和精馏塔轻组分收集罐（16），且回流罐（15）的底部和精馏塔（13）的顶部通过回流管道连通，精馏塔（13）的底部通过回流管道连通第二聚合釜（4）的顶部；醇洗器（18）的顶部分别通过管道接通醇进口和环己烷进口，醇洗器（18）的底部分别通过管道接通醇回收罐（19）和环己烷回收罐（20）。2.根据权利要求1所述一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，其特征在于：所述第一聚合釜（1）的底部出口通过管道连通第二聚合釜（4）的顶部进口，低聚物储料罐（7）为卧式罐，第二聚合釜（4）的底部通过管道连通低聚物储料罐（7）的一端进口，低聚物储料罐（7）的另一端出口通过低聚物进料阀（9）管道连通热解釜（8）的顶部进口，热解釜（8）的顶部出口通过热解釜储料罐（11）管道连通精馏塔（13）的中部进口，精馏塔（13）的上部出口通过管道连通粉碎机（17）进口，粉碎机（17）出口通过管道连通醇洗器（18）顶部进口，醇洗器（18）底部出口通过管道连通真空烘箱（21）顶部进口，真空烘箱（21）底部出口通过管道连通料仓（23）顶部进口。3.根据权利要求1所述一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统，其特征在于：所述第一聚合釜（1）内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；第二聚合釜（4）内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm；热解釜（8）内的搅拌桨下端距离釜底为2~7mm，醇洗器（18）内的搅拌桨下端距离醇洗器（18）底端为2~7mm。

技术总结
本实用新型属于乙交酯制备的技术领域，特别涉及一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统。包括通过管道依次连通的第一聚合釜、第二聚合釜、低聚物储料罐、热解釜、热解釜储料罐、精馏塔、粉碎机、醇洗器、真空烘箱和料仓；且第一聚合釜、第二聚合釜、热解釜和醇洗器内设有搅拌桨，本实用新型的一种连续制备高纯度乙交酯的工艺系统首先可通过低聚物储料罐和低聚物进料阀控制物料转运速度，通过催化剂进料阀控制加入催化剂的速度，结合上述两步的速度控制可减少反应过程中的结焦，实现长期稳定的连续化制备高纯度乙交酯，制得的乙交酯纯度可达到99.95％以上，满足下游应用生产高分子量聚乙醇酸的要求。醇酸的要求。醇酸的要求。


技术研发人员：杨秀秀 修轶鲲 刘征 汪婧妍 郭玉飞 周宽 钱俊 喻军
受保护的技术使用者：东华工程科技股份有限公司
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/7/27