本实用新型专利技术公开了一种乳酸低聚反应与脱水装置，属于聚乳酸生产技术领域。本实用新型专利技术通过将渗透蒸发与精馏过程耦合，可有效地脱除乳酸中的微量水分，克服了单独采用精馏的高能耗问题，同时，缩短了脱水时间，原料乳酸的损失量也有效降低；将一级乳酸低聚釜、降膜蒸发和渗透蒸发集成，可将生成乳酸低聚物时产生的反应生成水及时排出，进而有效促进可逆平衡反应的进行；设置二级乳酸低聚降膜反应器，可实现对乳酸低聚体分子量的有效控制，同时，来自于精馏之外的所有水分都汇入精馏塔，以回收其中含有的少量乳酸，进一步降低原料乳酸的损失量。本实用新型专利技术的负荷调整弹性大、操作简单、设备投资小、节能，最终可以有效提高乳酸的利用率。率。率。
【技术实现步骤摘要】
一种乳酸低聚反应与脱水装置
[0001]本技术属于聚乳酸生产
，涉及一种乳酸低聚反应与脱水装置。
技术介绍
[0002]生物降解性材料是指在使用期间性能优良，而使用后又可迅速地被酶或微生物促进水解降解的高分子材料。在各种生物降解性材料中，聚乳酸以其独良好的生物相容性、可降解性和优异的加工性能，正受到世人广泛的关注。聚乳酸制品废弃后能在土壤或水中被微生物体内酶或酸、碱的催化下水解，最终形成二氧化碳和水，实现在自然界中的循环，不会对环境产生污染。聚乳酸制品在农业、生活领域、服装和医疗行业等方面都有广阔的应用前景，如农用地膜、农药化肥缓释材料、一次性饭盒、各种食品饮料外包装材料以及各种抗皱性强、透气性好、穿着舒适的纺织品等。可见，聚乳酸作为一种新兴的可降解材料，具有可观的经济效益和良好的应用前景，也是解决塑料废弃物对环境污染以及缓解石油资源短缺的有效途径。
[0003]聚乳酸的合成方法主要有两种；一种是乳酸直接缩聚，该法生产工艺简单，但是由于体系中存在杂质且乳酸缩聚反应是可逆反应，得到的聚乳酸相对分子质量较小，强度差而无实用价值；聚乳酸合成的另一种方法是以乳酸的环状二聚体
‑
丙交酯为单体的开环聚合反应。此法不需引入特殊助剂，通过离子聚合或配位聚合可得到上百万的高相对分子质量产物，成为合成聚乳酸的主要方法。目前，由乳酸合成丙交酯常采用减压法即，在真空条件下，以乳酸作为原料，脱水生成乳酸低聚物，然后低聚物在催化剂作用下热裂解，进而发生反向进攻的催化酯交换反应，即成环反应，生成丙交酯。
[0004]以上，第一步生成乳酸低聚物的反应是乳酸的羧基与羟基之间生成聚酯的缩聚反应，是一种可逆平衡反应，且其平衡常数非常小，因此，乳酸中自由水以及反应生成水的及时排出，对于齐聚物的生成是必须的；第二步生成丙交酯的反应又称热拉链反应，这一反应是乳酸缩聚的逆反应，事实上这也正是为什么乳酸直接缩聚只能得到低相对分子质量产物的主要原因。此外，丙交酯和水会发生反应，重新生成乳酸。所以，对乳酸低聚反应来说，无论是在原料预处理阶段、低聚反应阶段，还是成品精制阶段，都需要把自由水以及反应生成水从装置中及时排出。
技术实现思路
[0005]本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种乳酸低聚反应与脱水装置。
[0006]为达到上述目的，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种乳酸低聚反应与脱水装置，包括内耦合精馏塔、1#渗透蒸发器、一级乳酸低聚釜、2#降膜蒸发器和乳酸原料管道；其特征在于，还包括二级乳酸低聚降膜反应器、2#渗透蒸发器；
[0008]所述内耦合精馏塔内设置冷凝段和升气帽，内耦合精馏塔底部的液相出口连接有
1#回流泵的入口，1#回流泵出口的管道分为两个支路分别连接有1#降膜蒸发器和1#渗透蒸发器的入口；所述1#渗透蒸发器的水蒸气出口连接有内耦合精馏塔上部靠近冷凝段下部的回水口，其有机相出口连接有一级乳酸低聚釜的进料管的入口；
[0009]所述2#降膜蒸发器的入口连接有一级乳酸低聚釜的溢流堰的出口，其底部出口连接有3#气液分离器的入口，3#气液分离器的液相出口连接有2#回流泵的入口，2#回流泵的出口管道分为两个支路分别连接有1#回流泵的出口管道和二级乳酸低聚降膜反应器的入口；
[0010]所述二级乳酸低聚降膜反应器底部出口依次连接有4#气液分离器和3#回流泵的入口，3#回流泵的出口管道分成两个支路分别连接有二级乳酸低聚降膜反应器和2#渗透蒸发器的入口；所述2#渗透蒸发器的水蒸气出口连接有2#一级冷凝器的入口，其有机相出口连接有乳酸低聚体管道；所述2#一级冷凝器的出口依次连接有5#气液分离器、2#二级冷凝器、6#气液分离器和2#真空泵的入口，6#气液分离器的液相出口依次连接有5#气液分离器和回水泵的入口；
[0011]所述一级乳酸低聚釜、3#气液分离器、4#气液分离器和2#渗透蒸发器的气相出口管道合并为一支连接到2#一级冷凝器的入口。
[0012]进一步地，所述一级乳酸低聚釜内部设有搅拌器、进料管、盘管换热器和溢流堰；搅拌器连接有驱动电机，带动搅拌器旋转搅拌；进料管的入口连接有1#渗透蒸发器的有机相出口，进料管的出口插入到一级乳酸低聚釜的底部，靠近底面处；盘管换热器处于一级乳酸低聚釜的液面以下，以控制预聚反应的温度；溢流堰设置在一级乳酸低聚釜的上部，反应液由此溢流出聚合釜。
[0013]进一步地，所述乳酸原料管道连接有内耦合精馏塔中部的原料入口，回水泵的出口连接有内耦合精馏塔上部位于原料入口和源于1# 渗透蒸发器的回水口之间的入水口，2#真空泵与2#气液分离器的气相出口管道合并为一支连接到1#真空泵的入口。
[0014]进一步地，内耦合精馏塔顶部的气相出口依次连接有1#一级冷凝器、1#气液分离器、1#二级冷凝器、2#气液分离器和1#真空泵的入口，2#气液分离器的液相出口依次连接有1#气液分离器和废水泵的入口，废水泵的出口连接有废水管道；升气帽底部的液相出口连接有1#降膜蒸发器的入口，1#降膜蒸发器底部的出口连接有内耦合精馏塔底部的液相入口。
[0015]进一步地，所述1#降膜蒸发器、2#降膜蒸发器和二级乳酸低聚降膜反应器都采用了适合高粘度、高热敏性的物料的降膜蒸发器，进行真空蒸发脱水。
[0016]进一步地，所述1#二级冷凝器和2#二级冷凝器采用低温的冷冻剂为冷媒，以免容易凝固的物质进入1#真空泵和入2#真空泵。
[0017]进一步地，所述内耦合精馏塔的真空度要小于一级乳酸低聚釜和二级乳酸低聚降膜反应器。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0019]1、本技术的负荷调整弹性大、具有操作简单、设备投资小、占地小和节能的特点，通过将1#渗透蒸发器6与精馏过程耦合，可以克服单独采用精馏在乳酸原料脱自由水的尾端即，乳酸中微量水脱除阶段时的高能耗和高投资问题，渗透蒸发能以极低的能耗和投资，有效地脱除乳酸中的微量水分，同时，大大缩短了脱水的时间，且原料乳酸损失量也降
到了极低；
[0020]2、通过一级乳酸低聚釜7、2#降膜蒸发器13和1#渗透蒸发器6 的进一步集成，能将生成乳酸低聚物时产生的反应生成水及时排出低聚釜，进而有效促进乳酸的羧基与羟基之间进行的可逆平衡反应，向着生成聚酯方向移动；
[0021]3、通过设置二级乳酸低聚降膜反应器14，可以实现对乳酸低聚体分子量的有效控制，同时，设置的2#渗透蒸发器31也是去除乳酸低聚体产品中微量水分非常有效和低成本的方式。
[0022]4、此外，来自于一级乳酸低聚釜7、3#气液分离器11、4#气液分离器15和1#渗透蒸发器6、2#渗透蒸发器31的水分，都汇入精馏塔 1，能有效回收其中含有的少量乳酸，进一步降低了原料乳酸的损失量。
附图说明
[0023]图1为本技术的一种乳酸低聚反应与脱水装置的结构示意图。
[0024]图中，1
‑
内耦合精馏塔；2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种乳酸低聚反应与脱水装置，包括内耦合精馏塔(1)、1#渗透蒸发器(6)、一级乳酸低聚釜(7)、2#降膜蒸发器(13)和乳酸原料管道(40)；其特征在于，还包括二级乳酸低聚降膜反应器(14)、2#渗透蒸发器(31)；所述内耦合精馏塔(1)内设置冷凝段(2)和升气帽(3)，内耦合精馏塔(1)底部的液相出口连接有1#回流泵(5)的入口，1#回流泵(5)出口的管道分为两个支路分别连接有1#降膜蒸发器(4)和1#渗透蒸发器(6)的入口；所述1#渗透蒸发器(6)的水蒸气出口连接有内耦合精馏塔(1)上部靠近冷凝段(2)下部的回水口，其有机相出口连接有一级乳酸低聚釜(7)的进料管(29)的入口；所述2#降膜蒸发器(13)的入口连接有一级乳酸低聚釜(7)的溢流堰(9)的出口，其底部出口连接有3#气液分离器(11)的入口，3#气液分离器(11)的液相出口连接有2#回流泵(12)的入口，2#回流泵(12)的出口管道分为两个支路分别连接有1#回流泵(5)的出口管道和二级乳酸低聚降膜反应器(14)的入口；所述二级乳酸低聚降膜反应器(14)底部出口依次连接有4#气液分离器(15)和3#回流泵(16)的入口，3#回流泵(16)的出口管道分成两个支路分别连接有二级乳酸低聚降膜反应器(14)和2#渗透蒸发器(31)的入口；所述2#渗透蒸发器(31)的水蒸气出口连接有2#一级冷凝器(27)的入口，其有机相出口连接有乳酸低聚体管道(43)；所述2#一级冷凝器(27)的出口依次连接有5#气液分离器(26)、2#二级冷凝器(25)、6#气液分离器(24)和2#真空泵(23)的入口，6#气液分离器(24)的液相出口依次连接有5#气液分离器(26)和回水泵(30)的入口；所述一级乳酸低聚釜(7)、3#气液分离器(11)、4#气液分离器(15)和2#渗透蒸发器(31)的气相出口管道合并为一支连接到2#一级冷凝器(27)的入口。2.根据权利要求1所述的乳酸低聚反应与脱水装置，其特征在于，所述一级乳酸低聚釜(7)内部设有搅拌器(10)、进料管(29)、盘管换热器(8...
【专利技术属性】
技术研发人员：邬慧雄，屈艳莉，赵秋松，王佳琪，热娜，
申请(专利权)人：华陆工程科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。