一种乳酸制备丙交酯的智能微界面反应系统及方法技术方案

一种乳酸制备丙交酯的强化微界面反应系统，包括：乳酸原料罐、寡聚精馏反应器，所述乳酸原料罐连接有所述寡聚精馏反应器；所述寡聚精馏反应器内部设置有外置式微界面机组；所述第一丙交酯精馏反应器的底部设置有第二再沸器，所述第二再沸器将所述第一丙交酯精馏反应器底部出来的物料进行气化后通入所述第一丙交酯精馏反应器内部的第一微界面发生器；所述第一微界面发生器的下面还设置有第二微界面发生器；所述第一丙交酯精馏反应器并联有所述第二丙交酯精馏反应器，所述第二丙交酯精馏反应器内部设置有液动式微界面发生器。本发明专利技术的反应系统可以降低反应时的温度，提高了反应效率。

【技术实现步骤摘要】
一种乳酸制备丙交酯的智能微界面反应系统及方法
本专利技术涉及丙交酯制备领域，具体而言，涉及一种乳酸制备丙交酯的智能微界面反应系统及方法。
技术介绍
丙交酯的生产和开发利用在近几年得到了越来越广泛的重视，其原因主要是利用丙交酯的开环聚合是制备高分子量聚乳酸的有效方法。聚乳酸是一种很有发展前途的生物可降解材料，由于它在自然环境中分解的最终产物是二氧化碳和水，对环境无毒无害，同时具有良好的生物相容性和生物降解性、优良的力学性能、易于加工成型等优点，是一种优异的医用高分子材料。利用丙交酯的开环聚合反应是制备高分子量聚乳酸的有效方法，其聚合产物聚乳酸分子量可达上百万。现有的丙交酯生成工艺过程为：(1)寡聚反应：乳酸在一定温度和压力条件下，进行多级酯化反应，脱水缩聚成低聚物；(2)合成反应：低聚物在一定温度和压力条件下，热分解断链形成丙交酯。其中，第一步的寡聚反应过程为乳酸分子间脱水，由于寡聚反应本身为可逆反应，水的存在会稀释反应物料，影响反应的速率，从而影响反应进程的正常进行。第二步的丙交酯合成反应分离系统效率低，由于体系粘度较大且分离界面较小，生成的丙交酯不能及时取出使酯化反应达到平衡状态，造成寡聚物往聚合反应方向进行，降低了丙交酯产品收率。反应过程中停留时间长，导致副产物较多，也间接影响了产品的品质。反应温度较高，加大了生产成本。人工控制的人力成本高。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种乳酸制备丙交酯的智能微界面反应系统，该反应系统基于微界面反应强化技术，通过微界面将被汽化的物料和惰性气体破碎成微米级气泡，并分散到溶液中形成微界面体系，进而可以降低反应温度，提高了反应效率。本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述反应系统进行乳酸制备丙交酯的反应方法，反应得到的丙交酯产品品质好、收率高，原料转化率也有一定的提升。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种乳酸制备丙交酯的强化微界面反应系统，其特征在于，包括：乳酸原料罐、寡聚精馏反应器，所述乳酸原料罐连接有所述寡聚精馏反应器；所述寡聚精馏反应器的底部设置有第一再沸器，所述寡聚精馏反应器底部出来的物料一部分去往所述第一再沸器进行气化返回，所述寡聚精馏反应器内部设置有外置式微界面机组，所述外置式微界面机组连接有所述第一再沸器，已将所述第一再沸器气化后的物料进行破碎分散，另一部分去往反应精馏器；所述反应精馏器连接有第一丙交酯精馏反应器，所述第一丙交酯精馏反应器的底部设置有第二再沸器，所述第二再沸器将所述第一丙交酯精馏反应器底部出来的物料进行气化后通入所述第一丙交酯精馏反应器内部的第一微界面发生器，已将所述第二再沸器气化后的物料进行破对分散；所述第一微界面发生器的下面还设置有第二微界面发生器，所述第二微界面发生器连接有惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎，所述第二微界面发生器连接有气体喷射器；所述第一丙交酯精馏反应器并联有第二丙交酯精馏反应器，所述第二丙交酯精馏反应器内部设置有液动式微界面发生器，所述液动式微界面发生器连接有所述惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎；还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括检测模块、反馈模块和智能运算模块，所述检测装置可以对所述寡聚精馏反应器、所述反应精馏器、所述第一丙交酯精馏反应器和所述第二丙交酯精馏反应器内部的真空度和温度进行检测并将数据发送给所述智能运算模块，所述智能运算模块通过内部算法进行运算将需要调整的参数发送给所述反馈模块；优选的，所述智能控制系统还包括无线信号发送模块，所述无线信号发送模块连接有所述智能运算模块用以将所述智能运算模块中的参数反馈给实验人员。现有技术中，丙交酯合成反应分离系统效率低，由于体系粘度较大且分离界面较小，生成的丙交酯不能及时取出使酯化反应达到平衡状态，造成寡聚物往聚合反应方向进行，降低了丙交酯产品收率。反应过程中停留时间长，导致副产物较多，也间接影响了产品的品质。反应温度较高，加大了生产成本。人工控制的费时费力，导致人力成本高。本专利技术为了解决上述技术问题，在寡聚精馏反应器底部设置有再沸器，再沸器后边连接有第一气液分离器，第一气液分离器将再沸器中出来的物料进行气液分离，汽化的物料送往外置式微界面机组，从而使汽化的物料在进入寡聚精馏反应器之前提前进行分散破碎，与寡聚精馏反应器内的乳酸混合，提高了气相与液相的融合度，也相应的提高了原料的转化率。通过将寡聚精馏反应器内出来的寡聚物输送至反应精馏器，反应精馏器进一步将寡聚物脱水后送入第一丙交酯精馏反应器和第二丙交酯精馏反应器，这样可以避免水的存在稀释了反应物料，影响反应进程的问题发生，进而提高了寡聚产品的品质以及收率。第一丙交酯精馏反应器内部设置有第一微界面发生器和第二微界面发生器，第一微界面发生器将被汽化的物料破碎分散，提高了气相与液相的融合度。第二微界面发生器将惰性气体管道进来的惰性气体进行分散破碎，破碎分散的惰性气体微气泡混进丙交酯精馏反应器，增大了气液之间的相界面积，丙交酯精馏反应器中寡聚物的粘稠度降低，降低了反应时的温度，并将顶部的丙交酯气体一并带入到第一精馏塔，丙交酯在丙交酯精馏反应器内部停留时间减少，因此生成的丙交酯能及时取出使酯化反应达到平衡状态，提高了产品品质。第二丙交酯精馏反应器内部设置有液动式微界面发生器，液动式微界面发生器连接有所述惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎，增大了气液两相的相界传质面积，并通过卷吸将第二丙交酯精馏反应器顶部的微气泡重新输送至第二丙交酯精馏反应器底部，用以冲刷第二丙交酯精馏反应器底部未反应完全的反应物，防止未反应完全的反应物沉积在第二丙交酯精馏反应器的底部，提高了原料的转化率，提高了产品品质。第一丙交酯精馏反应器和第二丙交酯精馏反应器并联，增大了反应时反应物的量，提高了反应效率。本专利技术还设置了智能控制系统通过检测模块检测寡聚精馏反应器、反应精馏器、第一丙交酯精馏反应器和第二丙交酯精馏反应器内部的真空度和温度，检测出的数据通过无线信号发送模块发送给智能运算模块，智能运算模块通过模块内自带的运算模型系统来判定此时的反应情况，如果需要调整则将反馈信息发送给反馈模块，反馈模块连接寡聚精馏反应器、反应精馏器、第一丙交酯精馏反应器和第二丙交酯精馏反应器顶部的泠凝器。反馈模块通过控制冷凝器的温度和阀门来控制寡聚精馏反应器、反应精馏器、第一丙交酯精馏反应器和第二丙交酯精馏反应器里的温度和真空度。通过添加了智能控制系统，工作人员可是实时监控反应器里边的反应程度，减少了人工参与，缩小了人力成本。优选的，所述外置式微界面机组由若干个外置式微界面发生器组成。外置式微界面发生器中间有连通管道，被汽化的物料在外置式微界面发生器里被破碎为微气泡，被汽化的物料微气泡和寡聚精馏反应器里的乳酸溶液混合，提高了气相与液相融合度，也相应的提高了原料的转化率。优选的，所述第一再沸器连接有第一气液分离器，用以将所述第一再沸器出来的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种乳酸制备丙交酯的强化微界面反应系统，其特征在于，包括：乳酸原料罐、寡聚精馏反应器，所述乳酸原料罐连接有所述寡聚精馏反应器；/n所述寡聚精馏反应器的底部设置有第一再沸器，所述寡聚精馏反应器底部出来的物料一部分去往所述第一再沸器进行气化返回，所述寡聚精馏反应器内部设置有外置式微界面机组，所述外置式微界面机组连接有所述第一再沸器，已将所述第一再沸器气化后的物料进行破碎分散，另一部分去往反应精馏器；/n所述反应精馏器连接有第一丙交酯精馏反应器，所述第一丙交酯精馏反应器的底部设置有第二再沸器，所述第二再沸器将所述第一丙交酯精馏反应器底部出来的物料进行气化后通入所述第一丙交酯精馏反应器内部的第一微界面发生器，已将所述第二再沸器气化后的物料进行破对分散；所述第一微界面发生器的下面还设置有第二微界面发生器，所述第二微界面发生器连接有惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎，所述第二微界面发生器连接有气体喷射器；/n所述第一丙交酯精馏反应器并联有第二丙交酯精馏反应器，所述第二丙交酯精馏反应器内部设置有液动式微界面发生器，所述液动式微界面发生器连接有所述惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎；/n还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括检测模块、反馈模块和智能运算模块，所述检测装置可以对所述寡聚精馏反应器、所述反应精馏器、所述第一丙交酯精馏反应器和所述第二丙交酯精馏反应器内部的真空度和温度进行检测并将数据发送给所述智能运算模块，所述智能运算模块通过内部算法进行运算将需要调整的参数发送给所述反馈模块；/n优选的，所述智能控制系统还包括无线信号发送模块，所述无线信号发送模块连接有所述智能运算模块用以将所述智能运算模块中的参数反馈给实验人员。/n...

【技术特征摘要】
1.一种乳酸制备丙交酯的强化微界面反应系统，其特征在于，包括：乳酸原料罐、寡聚精馏反应器，所述乳酸原料罐连接有所述寡聚精馏反应器；
所述寡聚精馏反应器的底部设置有第一再沸器，所述寡聚精馏反应器底部出来的物料一部分去往所述第一再沸器进行气化返回，所述寡聚精馏反应器内部设置有外置式微界面机组，所述外置式微界面机组连接有所述第一再沸器，已将所述第一再沸器气化后的物料进行破碎分散，另一部分去往反应精馏器；
所述反应精馏器连接有第一丙交酯精馏反应器，所述第一丙交酯精馏反应器的底部设置有第二再沸器，所述第二再沸器将所述第一丙交酯精馏反应器底部出来的物料进行气化后通入所述第一丙交酯精馏反应器内部的第一微界面发生器，已将所述第二再沸器气化后的物料进行破对分散；所述第一微界面发生器的下面还设置有第二微界面发生器，所述第二微界面发生器连接有惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎，所述第二微界面发生器连接有气体喷射器；
所述第一丙交酯精馏反应器并联有第二丙交酯精馏反应器，所述第二丙交酯精馏反应器内部设置有液动式微界面发生器，所述液动式微界面发生器连接有所述惰性气体进气管道以用于对进来的惰性气体进行分散破碎；
还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括检测模块、反馈模块和智能运算模块，所述检测装置可以对所述寡聚精馏反应器、所述反应精馏器、所述第一丙交酯精馏反应器和所述第二丙交酯精馏反应器内部的真空度和温度进行检测并将数据发送给所述智能运算模块，所述智能运算模块通过内部算法进行运算将需要调整的参数发送给所述反馈模块；
优选的，所述智能控制系统还包括无线信号发送模块，所述无线信号发送模块连接有所述智能运算模块用以将所述智能运算模块中的参数反馈给实验人员。


2.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述外置式微界面机组由若干个外置式微界面发生器组成。


3.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述第一再沸器连接有第一气液分离器，用以将所述第一再沸器出来的物料进行气液分离，从所述第一气液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，王宝荣，杨高东，孟为民，
申请(专利权)人：南京华基塔业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32