乙醇酸酯低聚物的制备系统和制备方法技术方案

乙醇酸酯低聚物的制备系统和制备方法，制备系统包括反应单元和冷凝单元；反应单元包括依次连接的原料预处理单元

【技术实现步骤摘要】
乙醇酸酯低聚物的制备系统和制备方法


[0001]本专利技术属于乙醇酸酯低聚物制备领域，具体涉及乙醇酸酯低聚物的制备系统和制备方法
。

技术介绍

[0002]聚乙醇酸
(
又称聚羟基乙酸
、
聚乙交酯，简称
PGA)
作为一种全生物可降解材料，其降解条件温和，在水和微生物作用下，在自然环境中能实现快速降解生成二氧化碳和水
。
与其他可降解材料如
PLA(
乙醇酸酯低聚物
)、PBAT(
聚丁二酸丁二醇酯
)
等相比，
PGA(
聚乙醇酸
)
在海水中也具有优异的降解性能，降解产物对人体和环境无害
。PGA
可以制成牙刷
、
勺子
、
刀叉
、
塑料袋等一次性生活用品，广泛应用于食品
、
饮料
、
包装等领域
。PGA
与其他材料可降解材料配合使用，其制品降解性能更加优异
。
另外
PGA
其具备良好的生物相容性和极高的机械强度，在医用领域
、
地下非常规油气开采等高端领域也具有广泛应用空间
。
[0003]聚乙醇酸的合成方法主要有两种；一种是乙醇酸酯直接缩聚，该法生产工艺简单，但是由于体系中水或醇等杂质含量高，并且乙醇酸酯缩聚反应是可逆反应，得到的聚乙醇酸产品相对分子质量小，强度差而产品附加值低，使用范围过于狭窄；另一种方法是以乙交酯为单体进行开环聚合，得到高分子量聚乙醇酸产品
。
第二种方法不需引入特殊助剂，通过离子或配位聚合可得到相对分子质量
50
万以上的聚乙醇酸产品，是合成聚乙醇酸的最主要方法
。
目前，乙醇酸酯合成乙交酯采用减压法，即在真空条件下，以乙醇酸酯为原料，脱水或脱醇生成乙醇酸酯低聚物，然后乙醇酸酯低聚物在催化剂作用下发生反向进攻的酯交换反应，即裂解成环反应，生成乙交酯
。
第一步生成乙醇酸酯低聚物时，以乙醇酸为原料生产乙醇酸酯低聚物时，由于原料是酸，对设置造成腐蚀，影响较大；以乙醇酸酯为原料生产乙醇酸酯低聚物时，其反应是乙醇酸酯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，其平衡常数非常小，容易发生逆反应，特别是原料乙醇酸酯中的自由水和
/
或醇类物质以及反应生成的水和
/
或醇类物质容易聚集，造成反应逆反进行；第二步生成乙交酯的反应又称热裂解反应，这一反应是乙醇酸酯缩聚的逆反应，事实上这也正是乙醇酸酯直接缩聚为什么只能得到低相对分子质量产物的主要原因
。
此外，乙交酯与水和
/
或醇类物质会发生反应，重新生成乙醇酸酯
。
但是现有乙醇酸酯低聚反应系统中，自由水和少量的反应水会不断累积，系统酸含量会不断升高，设备容易腐蚀泄露，严重影响了装置的运行周期，检修工作繁重
。
[0004]另外，由于乙醇酸酯低聚反应装置主要有催化剂配制系统
、
高压反应器
、
低压反应器
、
数台真空反应器组织，反应系统复杂，动设备数量多，占地面积很大，装置运行过程中需要的能耗巨大，使整个生产升本居高不下
。
尤其在检修过程中，装置维护工作量大
。
因此，现有装置存在设备数量居多而导致反应系统复杂导致运行能耗大和检修工作繁重的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种乙醇酸酯低聚物的制备系统，该制备系统能够
及时脱除系统中的水和醇，避免水和醇累积，且核心设备少
、
运行稳定；
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种利用前述制备系统制备乙醇酸酯低聚物的制备方法，该制备方法生产能耗小，生产负荷易于调整，能够及时脱除系统中的水和醇，避免水和醇累积，工艺稳定，所得乙醇酸酯低聚物产品能够满足裂解成环反应条件
。
[0007]为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
[0008]一种乙醇酸酯低聚物的制备系统，包括依次首尾连接的反应单元和冷凝单元；
[0009]所述反应单元包括依次连接的原料预处理单元
、
一级反应单元
、
二级反应单元和三级反应单元；
[0010]所述原料预处理单元用于在真空环境下对原料乙醇酸酯进行提纯，得到作为液相物料的乙醇酸酯进料，排出包含水和醇的气相物料；
[0011]所述一级反应单元设置有催化剂进料管线，所述一级反应单元连接至所述原料预处理单元的液相出口，用于进料催化剂与来自所述原料预处理单元的乙醇酸酯进料发生正压环境下的一级缩聚反应，得到包含一级乙醇酸酯低聚物和残余未反应的乙醇酸酯的一级液相物料，排出包含低沸物
、
水和醇的一级气相物料；
[0012]所述二级反应单元连接至所述一级反应单元的液相出口，用于对来自所述一级反应单元的至少部分一级液相物料发生真空环境下的二级缩聚反应，得到包含液态乙醇酸酯和二级乙醇酸酯低聚物的二级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的二级气相物料；
[0013]所述三级反应单元连接至所述二级反应单元的液相出口，用于对来自所述二级反应单元的至少部分二级液相物料发生真空环境下的三级缩聚反应，得到作为乙醇酸酯低聚物产品的三级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的三级气相物料；
[0014]所述原料预处理单元
、
所述二级反应单元和所述三级反应单元的真空度依次增大；
[0015]所述冷凝单元包括一级冷凝单元
、
二级冷凝单元和三级冷凝单元；
[0016]所述一级冷凝单元的气相进口连接至所述原料预处理单元的气相出口，用于对来自所述原料预处理单元的气相物料进行冷凝，输出不凝气；
[0017]所述二级冷凝单元的气相进口连接至所述二级反应单元的气相出口，用于对来自所述二级反应单元的二级气相物料进行冷凝，输出不凝气；
[0018]所述三级冷凝单元的气相进口连接至所述三级反应单元的气相出口，用于对来自所述三级反应单元的三级气相物料进行冷凝，输出不凝气
。
[0019]本专利技术的制备系统，优选地，所述原料预处理单元包括首尾连接的醇分离塔
、
塔釜泵和降膜再沸器；
[0020]所述醇分离塔用于对送入的原料乙醇酸酯进行精馏提纯，自顶部脱除其中的醇，自底部输出一级提纯乙醇酸酯作为所述反应单元的乙醇酸酯进料；
[0021]所述塔釜泵设置于所述醇分离塔的底部出口，用于将来自所述醇分离塔的所述一级提纯乙醇酸酯泵送至所述降膜再沸器内进行强制回流；
[0022]所述降膜再沸器的管程进口和管程出口分别连接至所述塔釜泵的出料口和所述醇分离塔的底部进口，用于对来自所述塔釜泵的至少部分所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种乙醇酸酯低聚物的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括依次首尾连接的反应单元和冷凝单元；所述反应单元包括依次连接的原料预处理单元
、
一级反应单元
、
二级反应单元和三级反应单元；所述原料预处理单元用于在真空环境下对原料乙醇酸酯进行提纯，得到作为液相物料的乙醇酸酯进料，排出包含水和醇的气相物料；所述一级反应单元设置有催化剂进料管线
34
，所述一级反应单元连接至所述原料预处理单元的液相出口，用于进料催化剂与来自所述原料预处理单元的乙醇酸酯进料发生正压环境下的一级缩聚反应，得到包含一级乙醇酸酯低聚物和残余未反应的乙醇酸酯的一级液相物料，排出包含低沸物
、
水和醇的一级气相物料；所述二级反应单元连接至所述一级反应单元的液相出口，用于对来自所述一级反应单元的至少部分一级液相物料发生真空环境下的二级缩聚反应，得到包含液态乙醇酸酯和二级乙醇酸酯低聚物的二级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的二级气相物料；所述三级反应单元连接至所述二级反应单元的液相出口，用于对来自所述二级反应单元的至少部分二级液相物料发生真空环境下的三级缩聚反应，得到作为乙醇酸酯低聚物产品的三级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的三级气相物料；所述原料预处理单元
、
所述二级反应单元和所述三级反应单元的真空度依次增大；所述冷凝单元包括一级冷凝单元
、
二级冷凝单元和三级冷凝单元；所述一级冷凝单元的气相进口连接至所述原料预处理单元的气相出口，用于对来自所述原料预处理单元的气相物料进行冷凝，输出不凝气；所述二级冷凝单元的气相进口连接至所述二级反应单元的气相出口，用于对来自所述二级反应单元的二级气相物料进行冷凝，输出不凝气；所述三级冷凝单元的气相进口连接至所述三级反应单元的气相出口，用于对来自所述三级反应单元的三级气相物料进行冷凝，输出不凝气
。2.
根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述原料预处理单元包括首尾连接的醇分离塔
(1)、
塔釜泵
(7)
和降膜再沸器
(2)
；所述醇分离塔
(1)
用于对送入的原料乙醇酸酯进行精馏提纯，自顶部脱除其中的醇，自底部输出一级提纯乙醇酸酯作为所述反应单元的乙醇酸酯进料；所述塔釜泵
(7)
设置于所述醇分离塔
(1)
的底部出口，用于将来自所述醇分离塔
(1)
的所述一级提纯乙醇酸酯泵送至所述降膜再沸器
(2)
内进行强制回流；所述降膜再沸器
(2)
的管程进口和管程出口分别连接至所述塔釜泵
(7)
的出料口和所述醇分离塔
(1)
的底部进口，用于对来自所述塔釜泵
(7)
的至少部分所述一级提纯乙醇酸酯进行加热再沸
。3.
根据权利要求1或2所述的制备系统，其特征在于，所述一级反应单元包括依次连接的混合器
(26)、
降膜加热器
(9)
和一级反应器
(10)
；所述混合器
(26)
设置有催化剂进料管线
34
，且所述混合器
(26)
的进口连接至所述原料预处理单元的液相出口，用于对送入的催化剂与来自所述原料预处理单元的乙醇酸酯进料进行混合，得到混合物料；所述降膜加热器
(9)
的进口连接至所述混合器
(26)
的出口，用于对来自所述混合器
(26)
的混合物料进行加热，得到升温物料；所述一级反应器
(10)
的进口连接至所述降膜加热器
(9)
的出口，用于进料来自所述降膜加热器
(9)
的升温物料以发生催化剂与乙醇酸酯进料在正压下的一级缩聚反应，得到包含一级乙醇酸酯低聚物和残余未反应的乙醇酸酯的一级液相物料，排出包含低沸物
、
水和醇的一级气相物料
。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的制备系统，其特征在于，所述二级反应单元包括二级反应器
(11)
，所述二级反应器
(11)
的进口连接至所述一级反应单元的液相出口，用于对来自所述一级反应单元的至少部分一级液相物料发生真空环境下的二级缩聚反应，得到包含液态乙醇酸酯和二级乙醇酸酯低聚物的二级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的二级气相物料
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的制备系统，其特征在于，所述三级反应单元包括三级反应器
(18)
，所述三级反应器
(18)
的进口连接至所述二级反应单元的液相出口，用于对来自所述二级反应单元的二级液相物料发生真空环境下的三级缩聚反应，输出作为乙醇酸酯低聚物产品的三级液相物料，排出包含气态乙醇酸酯的三级气相物料
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述的制备系统，其特征在于，所述一级冷凝单元包括依次连接的一级冷凝器
(3)、
回流罐
(4)
和塔顶回流泵
(5)
；所述一级冷凝器
(3)
的气相进口连接至所述原料预处理单元的气相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶龙，刘洪忠，杨学超，姚永宁，王法庭，
申请(专利权)人：国能榆林化工有限公司，
类型：发明
国别省市：