用于从包含粗丙交酯的物流收取和改善内消旋丙交酯的生产的工艺制造技术

本发明专利技术涉及由包含粗丙交酯的物流收取和生产内消旋丙交酯的工艺，其包含如下步骤：a.使起始的粗丙交酯物流进行第一蒸馏步骤以获得：-主要包含内消旋丙交酯的顶部物流，-底部物流，和-主要包含L-丙交酯和内消旋丙交酯的侧线物流；b.收取所述侧线物流并使所述物流进行熔体结晶步骤以获得：-主要包含L-丙交酯的第一经纯化物流，和-主要包含内消旋丙交酯和L-丙交酯的排放物流；c.收取由步骤(a)产生的顶部物流和由步骤(b)产生的排放物流；d.使顶部物流和排放物流进行第二蒸馏步骤以获得包含L-丙交酯和内消旋丙交酯的第二经纯化物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用来从致力于被纯化以生产L-丙交酯和/或D-丙交酯的包含粗丙交酯的物流收取无杂质和重质化合物的内消旋丙交酯的工艺。本专利技术还涉及以高收率联合生产L-丙交酯和内消旋丙交酯，并且最后本专利技术进一步涉及如在本工艺中使用的用于内消旋丙交酯和L-丙交酯的这样的收取的设备。
技术介绍
随着对环境的关注的增长，可生物降解聚合物作为常规的且不太可降解的合成聚合物例如聚烯烃和聚氨酯的替代品正变得越来越具有商业价值。可生物降解聚合物在包装和纺织品领域中的使用因此正稳定增长。因此，大量研究涉及这些可生物降解材料的合成。在各种各样的可生物降解聚合物中，聚丙交酯(PLA)是最常使用和研究的之一。PLA是基于乳酸的脂肪族聚酯，乳酸是通过糖和/或淀粉的发酵获得的。PLA因此来源于可再生的植物而且是通过堆肥而可生物降解的。PLA是由丙交酯通过开环聚合制备的。作为乳酸的二聚环状酯的丙交酯本身又是通过如下形成的：使含水乳酸脱水以形成低聚物的混合物，然后将该混合物解聚来形成丙交酯。为了制备高品质的PLA，使用高纯度的丙交酯是非常重要的。因此，在可发生开环聚合反应以制备高品质的PLA之前，丙交酯需要被纯化到高的程度。已知多种丙交酯纯化工艺，其通常如在US5,521,278、US5,357,034、US5,214,159中那样包含一个或多个集成的蒸馏、冷凝和熔体结晶步骤。然而，它们之中没有一个提出在由待纯化的粗丙交酯物流以高收率生产L-丙交酯的同时改善内消旋丙交酯的生产。还众所周知的是，随着在PLA聚合物方面日益增长的需求，看起来，在对映结构体L-和D-方面具有各种各样浓度的一系列PLA聚合物正越来越令人感兴趣；但是需要用于获得这样类型的聚合物并且主要是避免对于D-丙交酯或内消旋丙交酯实施第二聚合单元的的容易的手段。目前，对于涉及L-丙交酯的通常应用，要求让这样的L-丙交酯具有高的光学纯度；得到这样的纯度的通常工艺需要分离内消旋丙交酯的步骤。不得不需要控制被拿去用于聚合步骤的丙交酯物流中的D-对映结构体的比例。控制丙交酯物流中L-和D-对映结构体的比率也是重要的。已知，将内消旋丙交酯从丙交酯物流除去具有降低D-对映结构体的比例的效果，这导致更具结晶性的等级的聚丙交酯的产生。在新的应用中，越来越令人感兴趣的是获得具有低的D-对映结构体含量的共聚物，因而拓宽为了覆盖其中可使用PLA的不同应用而需要的PLA等级的范围；取决于期望的最终用途，那些PLA等级可包含范围从约1重量％到超过10重量％的各种量的D-对映结构体。在制备主要基于L-丙交酯对映异构体的PLA的通常工艺中，这些工艺包含粗丙交酯的纯化步骤以从粗丙交酯物流选择性地分离L-丙交酯对映结构体。关于内消旋丙交酯，其也被从粗丙交酯流分离，但是分离的物流还将包含某些杂质例如水、乳酸以及乳酸的二聚物和三聚物。在使用通常的分离方法如蒸馏和/或熔体结晶的情况下，在内消旋丙交酯物流中存在一定浓度的杂质。尽管通常的实践是将含有杂质的内消旋丙交酯物流以不高于约15重量％的比例与纯的L-丙交酯物流共混，但是这导致产生较低结晶性的聚丙交酯，并且这是为什么以这样的工艺收取的很多或所有内消旋丙交酯被简单地丢弃的原因，并且因此，这使丙交酯的总收率急剧降低。本领域中已经想到了解决方案，但是它们不令人满意。因此，本专利技术的一个目标是提供从粗丙交酯物流收取经纯化的单独的或者在L-丙交酯存在下的内消旋丙交酯的工艺，所述经纯化的内消旋丙交酯具有对于将这样的内消旋丙交酯与经纯化的L-丙交酯流共混以制备能用于其中需要存在D-对映异构体的不同应用的合适的PLA聚合物而言有限量的酸杂质，其含量以mEq/kg的形式表示并且不超过50mEq/kg，优选低于30mEq/kg且最优选低于15mEq/kg。本专利技术的另外一个目标是提供这样的工艺：其中用该收取的内消旋丙交酯获得的聚合物未呈现现有技术的缺点。本专利技术的进一步目标是提供使得能够将所收取的内消旋丙交酯用于和L-丙交酯共混的工艺。本专利技术的还进一步的目标是将丙交酯的总收率(能聚合的丙交酯/所进料的粗丙交酯)提到至等于或高于90％且最优选地高于95％的高的值。所谓丙交酯，其指的是L-丙交酯、D-丙交酯和内消旋丙交酯。最后，本专利技术的一个目标是提供运行本专利技术工艺的设备。所述目标的至少一个通过本专利技术完成。申请人现已发现，已经从其基本上除去了某些杂质如水、乳酸、乳酸低聚物、催化剂衍生物、浅色和深色杂质例如糖、营养物质、蛋白质和氨基酸的内消旋丙交酯是用于制备包含L-和D-对映结构体的合适的PLA等级的D-对映结构体的来源。本专利技术的用于从包含粗丙交酯物流收取和生产内消旋丙交酯的工艺包括如下步骤：a.使起始的粗丙交酯物流(A)进行第一蒸馏步骤以获得：-主要包含内消旋丙交酯的顶部物流(B)，-底部物流(C)，和-主要包含L-丙交酯和内消旋丙交酯的侧线物流(D)；b.收取侧线物流(D)并使所述物流进行熔体结晶步骤以获得：-主要包含L-丙交酯的第一经纯化物流(E)，和-主要包含内消旋丙交酯和L-丙交酯的排放(drain)物流(F)；c.收取顶部物流(B)和排放物流(F)；d.使顶部物流(B)和排放物流(F)进行第二蒸馏步骤以获得包含L-丙交酯和内消旋丙交酯的第二经纯化物流(G)。附图说明图1显示具有两个蒸馏操作系统的根据本专利技术的工艺的流程图。图2显示具有三个蒸馏操作系统的根据本专利技术的工艺的流程图，其中在第三蒸馏塔的顶部处取出经纯化的丙交酯。图3显示具有三个蒸馏操作系统的根据本专利技术的工艺的流程图，其中在第三蒸馏塔的底部处取出经纯化的丙交酯。具体实施方式本专利技术提供由包含粗丙交酯的物流的纯化而收取内消旋丙交酯的工艺。根据本专利技术，包含丙交酯的物流的来源可变化。在这点上，观察到，可由其制备PLA的丙交酯可以通过各种各样的路径获得。例如，所述物流可由丙交酯生产、由再循环的丙交酯或PLA、或由PLA的脱挥发份作用得到。待纯化的包含丙交酯的物流可以通过两步骤聚合/解聚过程来制备，其中首先将来自进料来源的乳酸聚合成相对低分子量聚乳酸，然后将该聚乳酸加热(通常在催化剂的存在下加热)，以使所述低分子量聚乳酸解聚为丙交酯。丙交酯通常将作为蒸气产物物流的组分被收取，该物流还将包含杂质例如水、乳酸和乳酸的低聚物。需要将这些杂质从所述蒸气产物物流除去，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从包含粗丙交酯的物流收取和生产内消旋丙交酯的工艺，其包含以下步骤：a.使起始的粗丙交酯物流(A)进行第一蒸馏步骤以获得：‑主要包含内消旋丙交酯的顶部物流(B)，‑底部物流(C)，和‑主要包含L‑丙交酯和内消旋丙交酯的侧线物流(D)；b.收取侧线物流(D)并使所述物流进行熔体结晶步骤以获得：‑主要包含L‑丙交酯的第一经纯化物流(E)，和‑主要包含内消旋丙交酯和L‑丙交酯的排放物流(F)；c.收取顶部物流(B)和排放物流(F)；d.使顶部物流(B)和排放物流(F)进行第二蒸馏步骤以获得包含L‑丙交酯和内消旋丙交酯的第二经纯化物流(G)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.06 EP 13166707.31.用于从包含粗丙交酯的物流收取和生产内消旋丙交酯的工艺，其包含
以下步骤：
a.使起始的粗丙交酯物流(A)进行第一蒸馏步骤以获得：
-主要包含内消旋丙交酯的顶部物流(B)，
-底部物流(C)，和
-主要包含L-丙交酯和内消旋丙交酯的侧线物流(D)；
b.收取侧线物流(D)并使所述物流进行熔体结晶步骤以获得：
-主要包含L-丙交酯的第一经纯化物流(E)，和
-主要包含内消旋丙交酯和L-丙交酯的排放物流(F)；
c.收取顶部物流(B)和排放物流(F)；
d.使顶部物流(B)和排放物流(F)进行第二蒸馏步骤以获得包含L-丙交
酯和内消旋丙交酯的第二经纯化物流(G)。
2.根据权利要求1的工艺，其中第一蒸馏步骤(a)在蒸馏塔、优选多级
蒸馏塔中进行，所述多级蒸馏塔包含6-30的理论级数。
3.根据权利要求2的工艺，其中步骤(a)的蒸馏在80-180℃的温度和3-50
毫巴绝对压力的压力下进行。
4.根据权利要求1-3的工艺，其中使从步骤(a)的蒸馏收取的侧线物流(D)
经历在丙交酯冰点和低于丙交酯沸点的温度的范围内操作的熔体结晶步骤。
5.根据权利要求1-4的工艺，其中将物流(B)和(F)输送并且进一步进行
第二蒸馏步骤以获得其D-对映结构体的含量为10-50％的包含L-丙交酯和内
消旋丙交酯的第二经纯化物流(G)。
6.根据权利要求5的工艺，其中第二蒸馏步骤在一个或超过一个蒸馏
塔、优选多级蒸馏塔中进行。
7.根据权利要求5的工艺，其中进行第二蒸馏步骤使得收取两个物流：
具有残余乳酸和水的顶部物流(H)；和包含包括所有的丙交酯物种的剩余物
的底部物流(I)，底部物流(I)被送到第三蒸馏步骤，在第三蒸馏步骤中顶部物
流被收取并且包含经纯化的L-丙交酯和内消旋丙交酯的混合物(J)，其D-对
映结构体的含量为10-50％。
8.根据权利要求7的工艺，其中将第三蒸馏步骤的包含经纯化的L-丙

\t交酯和内消旋丙交酯的混合物的物流(J)在位于蒸馏塔的顶部和所述蒸馏塔
的填料的顶部之间的点处作为侧线物流从所述蒸馏塔取出。
9.根据权利要求5的工艺，其中进行第二蒸馏步骤使得收取两个物流：
具有重质组分的底部物流，其被取出；和具有残余乳酸、水和所有丙交酯物
种的顶部物流(H)，其然后被送到第三蒸馏步骤，在第三蒸馏步骤中收取：
包含乳酸和水的顶部物流(K)；和底部物流(L)，底部物流(L)包含经纯化的L-
丙交酯和内消旋丙交酯的混合物，其D-对映结构体的含量为10-50％。
10.根据权利5-9的工艺，其中致力于挥发性最高的组分如乳酸和水的
明确除去的蒸馏塔包含10-40的理论级数并且在120-175℃的温度和10-40
毫巴绝对压力的压力下操作。
11.根据权利要求5-9的工艺，其中致力于重质组分的明确取出的蒸馏
塔包含6-10的理论级数并且在120-185℃的温度和5-20毫巴绝对压力的压力
下操作。
12.根据权利要求1-11的工艺，其中使粗丙交酯物流(A)在具有6-30个
理论级并且在80-180℃和3...

【专利技术属性】
技术研发人员：P科斯扎克，D米格农，
申请(专利权)人：富特罗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE