一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统和方法，在1～30万吨/年聚乙交酯PGA装置中，采用串联三个不同型式聚合反应器，逐级进行聚合反应得到高分子量粗PGA。采用此系统和方法，聚合反应转化率为75％～95％，聚乙交酯PGA的分子量大于150000，实现大规模工业化连续生产聚乙交酯PGA产品。而且设备型式简单，操作方便容易，可应用于聚乙交酯PGA工业生产装置制备聚乙交酯产品中。业生产装置制备聚乙交酯产品中。业生产装置制备聚乙交酯产品中。

【技术实现步骤摘要】
一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种生产聚乙交酯PGA的系统和方法，尤其涉及一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统和方法。

技术介绍

[0002]聚乙交酯，英文简称PGA，也称为聚乙醇酸或聚羟基乙酸，是结构最简单的线性脂肪族聚酯。聚乙交酯最初的原料是α
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羟基乙酸，其广泛存在于甘蔗、甜菜及未成熟的葡萄等自然作物中，由于含量低分离提取困难，工业上多采用有机合成的方法来制备。高相对分子质量的聚乙交酯一般通过乙交酯单体的开环聚合得到。聚乙交酯是一种具有良好的生物相容性和生物降解性的高分子材料，具有较高的力学性能，其力学性能和降解性能可通过与其它单体共聚的方式调节。聚乙交酯及其共聚物广泛的应用于可降解医用手术缝合线、骨折内固定物、药物控释载体以及组织工程支架等领域。
[0003]US2010234557公开了使用环酯开环聚合制备脂肪族聚酯的方法，将环酯在反应釜中进行预聚合，合成具有较低分子量的聚乙交酯，再进入双螺杆挤出机进一步聚合，得到具有较高分子量的聚乙交酯。但是预聚后的低分子量聚乙交酯需要经过冷却、粉碎，再通过自动加料器进入双螺杆挤出机。生产高性能双螺杆挤出机的国内厂家不多，大多数情况需要采购进口设备，且售价高，后期维修保养困难。
[0004]202011136519.4公开了一种工业化生产PGA产品的系统和方法，采用两个串联的聚合反应器，使得乙交酯原料依次通过初次聚合反应和再次聚合反应，生产出合格的聚乙交酯PGA产品。但是未提及合适的可应用于大规模连续工业化生产PGA的聚合反应器型式。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，本专利技术的第二目的是提供利用该系统进行连续工业化生产高分子量粗PGA的方法。
[0006]技术方案：本专利技术所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，包括第一级聚合反应器、进料泵、第二级聚合反应器、第三级聚合反应器和产品泵；所述进料泵分别与第一级聚合反应器和第二级聚合反应器相连，所述第三级聚合反应器分别与第二级聚合反应器和产品泵相连。
[0007]优选的，所述第一级聚合反应器为釜式乙交酯预聚釜，所述第二级聚合反应器为绕管式反应器，所述第三级聚合反应器为螺带式反应器。
[0008]更优选的，所述釜式乙交酯预聚釜内设有搅拌桨，所述搅拌桨结构型式为推进式叶轮、圆盘式叶轮、折叶桨式叶轮、斜叶涡轮、开式直叶涡轮、后弯式叶轮中的一种。
[0009]更优选的，所述绕管式反应器包括夹套和缠绕管，所述缠绕管的管径为8～12mm，换热面积为150～200m2/m3。
[0010]更优选的，所述螺带式反应器内设有螺带式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨结构型式为单螺带式或双螺带式，所述螺带式搅拌桨的直径Dj与螺带式反应器的内径Di之比为0.92
～0.98：1，所述螺带式搅拌桨转速为40～60RPM。
[0011]本专利技术所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的方法，包括以下步骤：
[0012]a、熔融乙交酯与催化剂的混合物进入第一级聚合反应器进行聚合反应，得到一级聚合反应产物；
[0013]b、一级聚合反应产物经进料泵加压后进入第二级聚合反应器，第二级聚合反应器的夹套和缠绕管内通入冷却介质进料和冷却介质进料，一级聚合反应产物进一步聚合反应得到二级聚合反应产物；
[0014]c、二级聚合反应产物进入第三级聚合反应器，第三级聚合反应器底部加入失活剂和抗氧化剂，二级聚合反应产物进行绝热聚合反应得到粗PGA产品经产品泵输送至系统外。
[0015]优选的，步骤b中，所述的冷却介质进料和冷却介质进料为导热油。
[0016]优选的，步骤c中，所述失活剂为多硫化钠、含硫化合物中的一种，所述抗氧化剂为丙酸十八碳酸酯、亚磷酸酯中的一种；
[0017]优选的，步骤a中，所述第一级聚合反应器的操作温度为120～220℃，操作压力为0～0.5MPaG；所述聚合反应的时间为0.3～1.2h，聚合反应的转化率为15％～35％；所述催化剂与熔融乙交酯质量比为0.0001～0.001：1；步骤b中，所述第二级聚合反应器的操作温度为100～250℃，操作压力为0.0～0.5MPaG；所述聚合反应的时间为0.8～2.0h，聚合反应的转化率为65％～85％；步骤c中，所述第三级聚合反应器的操作温度为120～300℃，操作压力为
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0.10～0.00MPaG；所述绝热聚合反应的时间为0.5～2.0h，绝热聚合反应的转化率为75％～95％。
[0018]更优选的，所述第一级聚合反应器的操作温度为150～200℃，操作压力为0～0.3MPaG；所述聚合反应的时间为0.5～1.0h，聚合反应的转化率为20％～30％；所述催化剂与熔融乙交酯质量比为0.0002～0.0006：1；所述第二级聚合反应器的操作温度为140～220℃，操作压力为0.0～0.3MPaG；所述聚合反应的时间为1.2～1.8h，聚合反应的转化率为70％～80％；所述第三级聚合反应器的操作温度为150～250℃，操作压力为
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0.10～
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0.07MPaG；所述绝热聚合反应的时间为0.8～1.5h，绝热聚合反应的转化率为80％～90％
[0019]熔融态乙交酯原料与用于聚合反应的催化剂混合物在第一级聚合反应器中进行绝热预聚合反应得到的反应产物经进料泵加压后进入第二级聚合反应器，进行进一步聚合。第二级聚合反应器的夹套和反应器缠绕管内通入导热油冷却介质，通过冷却介质移除聚合反应放出热量，防止热量积聚引起反应器内温度上升。第二级聚合反应器顶部流出的反应产物进入第三级聚合反应器，在第三级聚合反应器内进行绝热聚合反应，第三级聚合反应器底部加入失活剂终止聚合反应，同时加入抗氧化剂防止生成的聚乙交酯PGA高温氧化。第三级聚合反应器底部得到PGA产品，经产品泵输送至下游进行分离提纯精制加工处理。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：本专利技术采用串联三个不同型式聚合反应器，逐级进行聚合反应得到高分子量粗PGA，聚合反应转化率为75％～95％，聚乙交酯分子量大于150000，而且设备型式简单，操作方便容易，适合应用于大规模工业化连续生产聚乙交酯PGA产品。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0023]实施例1
[0024]采用本专利技术所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统和方法，其中，第一级聚合反应器1为采用釜式乙交酯预聚釜，第二级聚合反应器3采用绕管式反应器，第三级聚合反应器4采用螺带式反应器。
[0025]如图1所示，本实施例的工艺流程如下：熔融态乙交酯原料与催化剂混合物6进入釜式乙交酯预聚釜进行预聚合反应，预聚釜底部流出的反应产物7经进料泵2加压后成为高压反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，其特征在于：包括第一级聚合反应器(1)、进料泵(2)、第二级聚合反应器(3)、第三级聚合反应器(4)和产品泵(5)；所述进料泵(2)分别与第一级聚合反应器(1)和第二级聚合反应器(3)相连，所述第三级聚合反应器(4)分别与第二级聚合反应器(3)和产品泵(5)相连。2.根据权利要求1所述连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，其特征在于：所述第一级聚合反应器(1)为釜式乙交酯预聚釜，所述第二级聚合反应器(3)为绕管式反应器，所述第三级聚合反应器(4)为螺带式反应器。3.根据权利要求2所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，其特征在于：所述釜式乙交酯预聚釜内设有搅拌桨，所述搅拌桨结构型式为推进式叶轮、圆盘式叶轮、折叶桨式叶轮、斜叶涡轮、开式直叶涡轮、后弯式叶轮中的一种。4.根据权利要求2所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，其特征在于：所述绕管式反应器包括夹套和缠绕管，所述缠绕管的管径为8～12mm，换热面积为150～200m2/m3。5.根据权利要求2所述一种连续工业化生产高分子量粗PGA的系统，其特征在于：所述螺带式反应器内设有螺带式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨结构型式为单螺带式或双螺带式，所述螺带式搅拌桨的直径Dj与螺带式反应器的内径Di之比为0.92～0.98：1，所述螺带式搅拌桨转速为40～60RPM。6.一种连续工业化生产高分子量粗PGA的方法，其特征在于包括以下步骤：a、熔融乙交酯与催化剂的混合物(6)进入第一级聚合反应器(1)进行聚合反应，得到一级聚合反应产物(7)；b、一级聚合反应产物(7)经进料泵(2)加压后进入第二级聚合反应器(3)，第二级聚合反应器(3)的夹套和缠绕管内通入冷却介质进料(10)和冷却介质进料(12)，一级聚合反应产物(7)进一步聚合反应得到二级聚合反应产物(9)；c、二级聚合反应产物(9)进入第三级聚合反应器(4)，第三级聚合反应器(4)底部加入失活剂(14)和抗氧化剂(15)，二级聚合反应产物(9)进行绝热聚合反应得到粗PGA产品(16)经产品泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：高毕亚，吕世军，刘兴冰，吴曦，薛旭丹，何琨，
申请(专利权)人：中石化上海工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：