用于從包含粗丙交酯的物流收取和改善內(nèi)消旋丙交酯的生產(chǎn)的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及用來從致力于被純化W生產(chǎn)k丙交醋和/或D-丙交醋的包含粗丙交 醋的物流收取無雜質(zhì)和重質(zhì)化合物的內(nèi)消旋丙交醋的工藝。
[0002] 本發(fā)明還設(shè)及W高收率聯(lián)合生產(chǎn)心丙交醋和內(nèi)消旋丙交醋，并且最后本發(fā)明進(jìn) 一步設(shè)及如在本工藝中使用的用于內(nèi)消旋丙交醋和k丙交醋的運(yùn)樣的收取的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著對(duì)環(huán)境的關(guān)注的增長，可生物降解聚合物作為常規(guī)的且不太可降解的合成聚 合物例如聚締控和聚氨醋的替代品正變得越來越具有商業(yè)價(jià)值。可生物降解聚合物在包裝 和紡織品領(lǐng)域中的使用因此正穩(wěn)定增長。因此，大量研究設(shè)及運(yùn)些可生物降解材料的合成。 在各種各樣的可生物降解聚合物中，聚丙交醋（PLA)是最常使用和研究的之一。
[0004] PLA是基于乳酸的脂肪族聚醋，乳酸是通過糖和/或淀粉的發(fā)酵獲得的。PLA因此 來源于可再生的植物而且是通過堆肥而可生物降解的。
[0005] PLA是由丙交醋通過開環(huán)聚合制備的。作為乳酸的二聚環(huán)狀醋的丙交醋本身又是 通過如下形成的：使含水乳酸脫水W形成低聚物的混合物，然后將該混合物解聚來形成丙 交醋。為了制備高品質(zhì)的PLA，使用高純度的丙交醋是非常重要的。因此，在可發(fā)生開環(huán)聚 合反應(yīng)W制備高品質(zhì)的PLA之前，丙交醋需要被純化到高的程度。
[0006] 已知多種丙交醋純化工藝，其通常如在US5, 521，278、US5, 357, 034、US5, 214, 159 中那樣包含一個(gè)或多個(gè)集成的蒸饋、冷凝和烙體結(jié)晶步驟。
[0007] 然而，它們之中沒有一個(gè)提出在由待純化的粗丙交醋物流W高收率生產(chǎn)k丙交 醋的同時(shí)改善內(nèi)消旋丙交醋的生產(chǎn)。
[0008] 還眾所周知的是，隨著在PLA聚合物方面日益增長的需求，看起來，在對(duì)映結(jié)構(gòu)體 k和D-方面具有各種各樣濃度的一系列PLA聚合物正越來越令人感興趣；但是需要用于 獲得運(yùn)樣類型的聚合物并且主要是避免對(duì)于D-丙交醋或內(nèi)消旋丙交醋實(shí)施第二聚合單元 的的容易的手段。
[0009] 目前，對(duì)于設(shè)及k丙交醋的通常應(yīng)用，要求讓運(yùn)樣的k丙交醋具有高的光學(xué)純 度；得到運(yùn)樣的純度的通常工藝需要分離內(nèi)消旋丙交醋的步驟。不得不需要控制被拿去用 于聚合步驟的丙交醋物流中的D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體的比例。 陽010] 控制丙交醋物流中k和D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體的比率也是重要的。
[0011] 已知，將內(nèi)消旋丙交醋從丙交醋物流除去具有降低D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體的比例的效果， 運(yùn)導(dǎo)致更具結(jié)晶性的等級(jí)的聚丙交醋的產(chǎn)生。在新的應(yīng)用中，越來越令人感興趣的是獲得 具有低的D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體含量的共聚物，因而拓寬為了覆蓋其中可使用PLA的不同應(yīng)用而需 要的PLA等級(jí)的范圍；取決于期望的最終用途，那些PLA等級(jí)可包含范圍從約1重量％到超 過10重量％的各種量的D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體。
[0012] 在制備主要基于k丙交醋對(duì)映異構(gòu)體的PLA的通常工藝中，運(yùn)些工藝包含粗丙交 醋的純化步驟W從粗丙交醋物流選擇性地分離k丙交醋對(duì)映結(jié)構(gòu)體。
[0013] 關(guān)于內(nèi)消旋丙交醋，其也被從粗丙交醋流分離，但是分離的物流還將包含某些雜 質(zhì)例如水、乳酸W及乳酸的二聚物和=聚物。
[0014] 在使用通常的分離方法如蒸饋和/或烙體結(jié)晶的情況下，在內(nèi)消旋丙交醋物流中 存在一定濃度的雜質(zhì)。盡管通常的實(shí)踐是將含有雜質(zhì)的內(nèi)消旋丙交醋物流W不高于約15 重量％的比例與純的k丙交醋物流共混，但是運(yùn)導(dǎo)致產(chǎn)生較低結(jié)晶性的聚丙交醋，并且運(yùn) 是為什么W運(yùn)樣的工藝收取的很多或所有內(nèi)消旋丙交醋被簡單地丟棄的原因，并且因此， 運(yùn)使丙交醋的總收率急劇降低。本領(lǐng)域中已經(jīng)想到了解決方案，但是它們不令人滿意。
[0015] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供從粗丙交醋物流收取經(jīng)純化的單獨(dú)的或者在 心丙交醋存在下的內(nèi)消旋丙交醋的工藝，所述經(jīng)純化的內(nèi)消旋丙交醋具有對(duì)于將運(yùn)樣的內(nèi) 消旋丙交醋與經(jīng)純化的心丙交醋流共混W制備能用于其中需要存在D-對(duì)映異構(gòu)體的不同 應(yīng)用的合適的PLA聚合物而言有限量的酸雜質(zhì)，其含量WmEq/kg的形式表示并且不超過 50mEq/kg，優(yōu)選低于30mEq/kg且最優(yōu)選低于15mEq/kg。
[0016] 本發(fā)明的另外一個(gè)目標(biāo)是提供運(yùn)樣的工藝：其中用該收取的內(nèi)消旋丙交醋獲得的 聚合物未呈現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0017] 本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提供使得能夠?qū)⑺杖〉膬?nèi)消旋丙交醋用于和k丙交醋 共混的工藝。
[0018] 本發(fā)明的還進(jìn)一步的目標(biāo)是將丙交醋的總收率（能聚合的丙交醋/所進(jìn)料的粗丙 交醋）提到至等于或高于90%且最優(yōu)選地高于95%的高的值。所謂丙交醋，其指的是k丙 交醋、D-丙交醋和內(nèi)消旋丙交醋。
[0019] 最后，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供運(yùn)行本發(fā)明工藝的設(shè)備。
[0020] 所述目標(biāo)的至少一個(gè)通過本發(fā)明完成。
[0021] 申請(qǐng)人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)從其基本上除去了某些雜質(zhì)如水、乳酸、乳酸低聚物、催化 劑衍生物、淺色和深色雜質(zhì)例如糖、營養(yǎng)物質(zhì)、蛋白質(zhì)和氨基酸的內(nèi)消旋丙交醋是用于制備 包含k和D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體的合適的PLA等級(jí)的D-對(duì)映結(jié)構(gòu)體的來源。
[0022] 本發(fā)明的用于從包含粗丙交醋物流收取和生產(chǎn)內(nèi)消旋丙交醋的工藝包括如下步 驟：
[0023] a.使起始的粗丙交醋物流（A)進(jìn)行第一蒸饋步驟W獲得：
[0024] -主要包含內(nèi)消旋丙交醋的頂部物流度）， 陽〇2引-底部物流似，和 陽0%]-主要包含k丙交醋和內(nèi)消旋丙交醋的側(cè)線物流值）；
[0027]b.收取側(cè)線物流值）并使所述物流進(jìn)行烙體結(jié)晶步驟W獲得：
[0028] -主要包含k丙交醋的第一經(jīng)純化物流巧），和
[0029] -主要包含內(nèi)消旋丙交醋和k丙交醋的排放（化ain)物流（F);
[0030] C.收取頂部物流度）和排放物流（F);
[003Ud.使頂部物流做和排放物流（巧進(jìn)行第二蒸饋步驟W獲得包含k丙交醋和內(nèi) 消旋丙交醋的第二經(jīng)純化物流（G)。
【附圖說明】
[0032] 圖I顯示具有兩個(gè)蒸饋操作系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的工藝的流程圖。
[0033] 圖2顯示具有=個(gè)蒸饋操作系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的工藝的流程圖，其中在第=蒸饋 塔的頂部處取出經(jīng)純化的丙交醋。
[0034] 圖3顯示具有=個(gè)蒸饋操作系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的工藝的流程圖，其中在第=蒸饋 塔的底部處取出經(jīng)純化的丙交醋。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明提供由包含粗丙交醋的物流的純化而收取內(nèi)消旋丙交醋的工藝。根據(jù)本發(fā) 明，包含丙交醋的物流的來源可變化。在運(yùn)點(diǎn)上，觀察到，可由其制備PLA的丙交醋可W通 過各種各樣的路徑獲得。例如，所述物流可由丙交醋生產(chǎn)、由再循環(huán)的丙交醋或PLA、或由 PLA的脫揮發(fā)份作用得到。待純化的包含丙交醋的物流可W通過兩步驟聚合/解聚過程來 制備，其中首先將來自進(jìn)料來源的乳酸聚合成相對(duì)低分子量聚乳酸，然后將該聚乳酸加熱 (通常在催化劑的存在下加熱），W使所述低分子量聚乳酸解聚為丙交醋。丙交醋通常將作 為蒸氣產(chǎn)物物流的組分被收取，該物流還將包含雜質(zhì)例如水、乳酸和乳酸的低聚物。需要將 運(yùn)些雜質(zhì)從所述蒸氣產(chǎn)物物流除去，因?yàn)樗鼈兡軌蚺c丙交醋一起參與開環(huán)反應(yīng)，因此導(dǎo)致 丙交醋的較低品質(zhì)和收率。
[0036]待根據(jù)本工藝純化的粗丙交醋物流可包括k丙交醋、D-丙交醋、內(nèi)消旋丙交醋和 它們的混合物。優(yōu)選地，所述粗丙交醋物流主要包含k丙交醋。
[0037]根據(jù)本發(fā)明，收取和生產(chǎn)內(nèi)消旋丙交醋（主要W混合物內(nèi)消旋丙交醋和k丙交醋 的形式）的第一步驟（a)是通過將粗丙交醋物流（31)通入分離單元例如蒸饋塔（10)中而 進(jìn)行的。優(yōu)選地，所述蒸饋塔是多級(jí)蒸饋塔。所述蒸饋塔可W是任何類型的已知蒸饋塔例 如板式塔或填料塔。優(yōu)選地，所述蒸饋塔是填料塔。通常，所述蒸饋塔具有在6-30范圍內(nèi) 的理論級(jí)數(shù)（NT巧。
[0038]第一步驟（a)適宜地在80-180°C范圍內(nèi)、優(yōu)選地在100-160°C范圍內(nèi)的溫度及在 3-50毫己絕對(duì)壓力的范圍內(nèi)、優(yōu)選地在7-20毫己絕對(duì)壓力的范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
[0039] 待純化的包含丙交醋的物流（A)中的揮發(fā)性較高的組分與揮發(fā)性較低的組分如 k丙交醋、乳酸的低聚物和重質(zhì)雜質(zhì)相比更容易通過蒸饋