[發(fā)明專利]制造生物聚合物的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980117033.1
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN102083864A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伯恩哈德·斯圖澤;皮埃爾-阿嵐·弗勒里
• 申請（專利權(quán)）人: 利斯特股份公司
• 主分類號: C08F2/01
• 分類號: C08F2/01;C08F2/02
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制造生物聚合物的方法，尤其是用于進行聚合過程，尤其是均聚或者共聚生物聚合物，在此把單體和/或催化物和/或引發(fā)劑添到一個混合攪拌機，該回混合攪拌機尤其有0.5-3.5的長度/直徑比，向產(chǎn)品供熱并且與已經(jīng)反應(yīng)的產(chǎn)品回混然后從所述混合攪拌機引向反應(yīng)了的產(chǎn)品，并且本發(fā)明還涉及一種用于所述方法的裝置。本發(fā)明還涉及兩階段的方法，即聚合過程與一個后續(xù)的脫氣-/脫單體-/脫揮發(fā)成分階段相結(jié)合。

背景技術(shù)

相當(dāng)大部分的聚合反應(yīng)，尤其是制造均聚和共聚的生物聚合物，例如聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHB)、聚羥基丁酯(PHA)、聚葡萄糖、生物-聚乙烯對苯二甲酸酯、淀粉、纖維素、異稻瘟凈和蛋白的聚合反應(yīng)在商業(yè)上作為“漿法或解決過程”在一個或者多個前后相接運行的、回混的攪拌高壓煮鍋反應(yīng)器即所謂的“CSTR”連續(xù)攪拌的罐式反應(yīng)器中進行。

攪拌高壓煮鍋反應(yīng)器的任務(wù)是把所述單體、催化劑和引發(fā)劑在一個溶劑/稀釋劑中于準(zhǔn)確確定的過程條件譬如溫度和壓力下盡可能均勻地分布，從而有控制地開展反應(yīng)，得出有所希望的分子量的均同的產(chǎn)品質(zhì)量，此外還掌控反應(yīng)熱。這種攪拌高壓煮鍋反應(yīng)器的問題只能夠加工有低的表觀粘度或者熔化粘度的產(chǎn)品。

隨著在溶劑/稀釋劑中聚合物的濃度增加反應(yīng)物的表觀粘度增加，這種增加方向最終會使得攪拌器不能夠產(chǎn)生足夠的對流。結(jié)果是單體不均勻分布。這導(dǎo)致結(jié)團、不良摩爾量分布、烘烤、局部過熱直到全部反應(yīng)器內(nèi)含物不可控制的反應(yīng)進展。

攪拌高壓煮鍋反應(yīng)器的另一個問題是在具體生產(chǎn)時的泡沫形成或者生成的強烈膨脹，這會導(dǎo)致在頂排氣口堵塞和封閉。

上述過程方法導(dǎo)致，用約達反應(yīng)物90％的大過量溶劑/稀釋劑運行或者在批量聚合時由于較高的粘度只能夠達到有限的通過量，往往只能夠達到少于50％。結(jié)果是需要機械/加熱的分離稀釋劑或者溶劑/單體的附加方法步驟或者需要后反應(yīng)(提高化學(xué)轉(zhuǎn)化率)的附加方法步驟。

這一般發(fā)生在脫水螺旋、濃縮裝置和干燥裝置以及熟化罐中。這意味著投資成本、能量成本和運行成本。此外，還有不能夠用“水剝離過程”處理的新聚合物。

批量聚合或者共聚合還在一軸或者多軸擠出器(例如Werner?Pfleider、Buss-Kneter、Welding?Engineers等公司生產(chǎn)的)中連續(xù)地進行。這些裝置是為了在粘滯相達到高的轉(zhuǎn)化設(shè)計的。它們構(gòu)成為連續(xù)堵塞流反應(yīng)器并且有與之對應(yīng)的＞5至約40的L/D比。

在此出現(xiàn)以下的問題：

a)在反應(yīng)時間＞5分鐘反應(yīng)時間的緩慢聚合反應(yīng)的情況下，反應(yīng)物長時間保留在流體狀態(tài)，使得不能夠維持所述堵塞流。在單體與聚合體之間強烈不同的流變學(xué)特性妨礙均勻的產(chǎn)品傳送，這導(dǎo)致不利的質(zhì)量波動。

b)許多聚合過程的強烈放熱以及機械耗散的攪拌能使之往往需要有效地通過蒸發(fā)冷卻所述能量。在此一部分單體或者附帶混合的溶劑/稀釋劑被蒸發(fā)，在一個外部的冷凝器中冷凝然后向反應(yīng)器中回輸凝結(jié)液。由于大的L/D比和結(jié)構(gòu)決定的大螺旋截面為排出蒸汽只能夠提供有限的自由截面面積。這導(dǎo)致向頂排氣口中、余汽管線中和/或向回流冷凝器所不利地拖帶聚合物并且作為其后果導(dǎo)致堵塞/封閉。

c)在用多個不同的單體制造(共)聚物時困難的是還出現(xiàn)，為了蒸發(fā)冷卻往往蒸發(fā)低沸點的單體，從而在反應(yīng)器中發(fā)生單體濃度的偏移，尤其是在冷凝器的入口區(qū)域中。這一般是不利的。

d)此外缺點方面還有，螺旋器的自由生產(chǎn)容積由于機械結(jié)構(gòu)的原因限于約1.5m3，從而以停留時間＞5分鐘的反應(yīng)只能達到低的通過量，這又要求有對應(yīng)的高投資成本和運行成本的多個并列生產(chǎn)線的安裝。

另一個進行達到高轉(zhuǎn)化批量聚合的可能性在US?5.372,18中說明。在該文中說明了相同或相反走向的多螺旋擠出器帶有非腔室的沿相反方向進給的螺旋或者螺旋對，用于通過在粘滯相用聚合物回混聚合單體。原則上這種裝置能夠進行達高轉(zhuǎn)化的聚合過程并且同時能夠避免堵塞流擠出器的上述缺點a)(堵塞流的破壞和c)(由于回流的成分偏移)。但是上述問題b)(減少了自由截面)和d)(結(jié)構(gòu)大小)還是保留了。

上述方法還在所謂的混合攪拌機中進行，在它們中產(chǎn)品通過對應(yīng)的攪拌件或者傳送件從一個入口向一個出口傳送并且同時與一個熱交換面緊密地接觸。這樣的混合攪拌器例如在DE-PS2349106、EP0?517?068和DE195?36?944A1中說明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是在濃的、高粘滯相條件下進行上述的方法，如下地優(yōu)化對應(yīng)的裝置并且首先還是加速過程步驟并且提高生產(chǎn)質(zhì)量或者擴展產(chǎn)品品種。

解決問題