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的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用来从致力于被纯化W生产k丙交醋和/或D-丙交醋的包含粗丙交 醋的物流收取无杂质和重质化合物的内消旋丙交醋的工艺。
[0002] 本发明还设及W高收率联合生产心丙交醋和内消旋丙交醋，并且最后本发明进 一步设及如在本工艺中使用的用于内消旋丙交醋和k丙交醋的运样的收取的设备。
【背景技术】
[0003] 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 合物例如聚締控和聚氨醋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，大量研究设及运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，聚丙交醋（PLA)是最常使用和研究的之一。
[0004] PLA是基于乳酸的脂肪族聚醋，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。
[0005] PLA是由丙交醋通过开环聚合制备的。作为乳酸的二聚环状醋的丙交醋本身又是 通过如下形成的：使含水乳酸脱水W形成低聚物的混合物，然后将该混合物解聚来形成丙 交醋。为了制备高品质的PLA，使用高纯度的丙交醋是非常重要的。因此，在可发生开环聚 合反应W制备高品质的PLA之前，丙交醋需要被纯化到高的程度。
[0006] 已知多种丙交醋纯化工艺，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馈、冷凝和烙体结晶步骤。
[0007] 然而，它们之中没有一个提出在由待纯化的粗丙交醋物流W高收率生产k丙交 醋的同时改善内消旋丙交醋的生产。
[0008] 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 k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 获得运样类型的聚合物并且主要是避免对于D-丙交醋或内消旋丙交醋实施第二聚合单元 的的容易的手段。
[0009] 目前，对于设及k丙交醋的通常应用，要求让运样的k丙交醋具有高的光学纯 度；得到运样的纯度的通常工艺需要分离内消旋丙交醋的步骤。不得不需要控制被拿去用 于聚合步骤的丙交醋物流中的D-对映结构体的比例。 阳010] 控制丙交醋物流中k和D-对映结构体的比率也是重要的。
[0011] 已知，将内消旋丙交醋从丙交醋物流除去具有降低D-对映结构体的比例的效果， 运导致更具结晶性的等级的聚丙交醋的产生。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。
[0012] 在制备主要基于k丙交醋对映异构体的PLA的通常工艺中，运些工艺包含粗丙交 醋的纯化步骤W从粗丙交醋物流选择性地分离k丙交醋对映结构体。
[0013] 关于内消旋丙交醋，其也被从粗丙交醋流分离，但是分离的物流还将包含某些杂 质例如水、乳酸W及乳酸的二聚物和=聚物。
[0014] 在使用通常的分离方法如蒸馈和/或烙体结晶的情况下，在内消旋丙交醋物流中 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醋物流W不高于约15 重量％的比例与纯的k丙交醋物流共混，但是运导致产生较低结晶性的聚丙交醋，并且运 是为什么W运样的工艺收取的很多或所有内消旋丙交醋被简单地丢弃的原因，并且因此， 运使丙交醋的总收率急剧降低。本领域中已经想到了解决方案，但是它们不令人满意。
[0015] 因此，本发明的一个目标是提供从粗丙交醋物流收取经纯化的单独的或者在 心丙交醋存在下的内消旋丙交醋的工艺，所述经纯化的内消旋丙交醋具有对于将运样的内 消旋丙交醋与经纯化的心丙交醋流共混W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WmEq/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。
[0016] 本发明的另外一个目标是提供运样的工艺：其中用该收取的内消旋丙交醋获得的 聚合物未呈现现有技术的缺点。
[0017] 本发明的进一步目标是提供使得能够将所收取的内消旋丙交醋用于和k丙交醋 共混的工艺。
[0018] 本发明的还进一步的目标是将丙交醋的总收率（能聚合的丙交醋/所进料的粗丙 交醋）提到至等于或高于90%且最优选地高于95%的高的值。所谓丙交醋，其指的是k丙 交醋、D-丙交醋和内消旋丙交醋。
[0019] 最后，本发明的一个目标是提供运行本发明工艺的设备。
[0020] 所述目标的至少一个通过本发明完成。
[0021] 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醋是用于制备 包含k和D-对映结构体的合适的PLA等级的D-对映结构体的来源。
[0022] 本发明的用于从包含粗丙交醋物流收取和生产内消旋丙交醋的工艺包括如下步 骤：
[0023] a.使起始的粗丙交醋物流（A)进行第一蒸馈步骤W获得：
[0024] -主要包含内消旋丙交醋的顶部物流度）， 阳〇2引-底部物流似，和 阳0%]-主要包含k丙交醋和内消旋丙交醋的侧线物流值）；
[0027]b.收取侧线物流值）并使所述物流进行烙体结晶步骤W获得：
[0028] -主要包含k丙交醋的第一经纯化物流巧），和
[0029] -主要包含内消旋丙交醋和k丙交醋的排放（化ain)物流（F);
[0030] C.收取顶部物流度）和排放物流（F);
[003Ud.使顶部物流做和排放物流（巧进行第二蒸馈步骤W获得包含k丙交醋和内 消旋丙交醋的第二经纯化物流（G)。
【附图说明】
[0032] 图I显示具有两个蒸馈操作系统的根据本发明的工艺的流程图。
[0033] 图2显示具有=个蒸馈操作系统的根据本发明的工艺的流程图，其中在第=蒸馈 塔的顶部处取出经纯化的丙交醋。
[0034] 图3显示具有=个蒸馈操作系统的根据本发明的工艺的流程图，其中在第=蒸馈 塔的底部处取出经纯化的丙交醋。
【具体实施方式】
[0035]本发明提供由包含粗丙交醋的物流的纯化而收取内消旋丙交醋的工艺。根据本发 明，包含丙交醋的物流的来源可变化。在运点上，观察到，可由其制备PLA的丙交醋可W通 过各种各样的路径获得。例如，所述物流可由丙交醋生产、由再循环的丙交醋或PLA、或由 PLA的脱挥发份作用得到。待纯化的包含丙交醋的物流可W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），W使所述低分子量聚乳酸解聚为丙交醋。丙交醋通常将作 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 运些杂质从所述蒸气产物物流除去，因为它们能够与丙交醋一起参与开环反应，因此导致 丙交醋的较低品质和收率。
[0036]待根据本工艺纯化的粗丙交醋物流可包括k丙交醋、D-丙交醋、内消旋丙交醋和 它们的混合物。优选地，所述粗丙交醋物流主要包含k丙交醋。
[0037]根据本发明，收取和生产内消旋丙交醋（主要W混合物内消旋丙交醋和k丙交醋 的形式）的第一步骤（a)是通过将粗丙交醋物流（31)通入分离单元例如蒸馈塔（10)中而 进行的。优选地，所述蒸馈塔是多级蒸馈塔。所述蒸馈塔可W是任何类型的已知蒸馈塔例 如板式塔或填料塔。优选地，所述蒸馈塔是填料塔。通常，所述蒸馈塔具有在6-30范围内 的理论级数（NT巧。
[0038]第一步骤（a)适宜地在80-180°C范围内、优选地在100-160°C范围内的溫度及在 3-50毫己绝对压力的范围内、优选地在7-20毫己绝对压力的范围内的压力下进行。
[0039] 待纯化的包含丙交醋的物流（A)中的挥发性较高的组分与挥发性较低的组分如 k丙交醋、乳酸的低聚物和重质杂质相比更容易通过蒸馈