[發明專利]一種工業化生產PGA產品的系統及方法

在審

• 申請號: 202011136519.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112341614A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 李勇;呂世軍;李真澤;何琨
• 申請（專利權）人: 中石化上海工程有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C08G63/78
• 分類號: C08G63/78;C08G63/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常孟

本發明公開了一種工業化生產PGA產品的系統及方法，該系統包括聚合反應單元和溶劑處理單元；聚合反應單元按物料走向包括依次連接的PGA儲罐，聚合反應器，PGA脫揮器，PGA結晶器，PGA熔化器，PGA冷固造粒器和PGA包裝碼垛器；溶劑處理單元包括溶劑回收塔、溶劑再生器以及溶劑精制塔。通過該系統將乙交脂原料生產出PGA產品，同時設置溶劑回收塔，溶劑再生器，溶劑精制塔以處理溶劑并加以循環使用，PGA熔化料與冷卻水間接換熱以避免直接接觸，減少PGA損失。本發明避免了在生產過程中PGA的水解降解而造成PGA粒料產品損失的現象，PGA產品的總收率從73.80?75.60 wt%提高到本發明74.00?76.60 wt%，可應用于大規模連續生產PGA中。

技術領域

本發明涉及聚乙交酯產品的工業生產，具體涉及一種以乙交脂為原料通過聚合、脫揮、造粒等步驟生產可降解材料聚乙交酯產品的系統及方法。

背景技術

聚乙交酯，又稱聚乙醇酸，英文簡稱PGA，在高溫和低壓的反應條件下，采用金屬有機化合物或路易斯酸作為主催化劑，C3-C7醇作為助催化劑，乙醇作為分子量和反應速率控制劑，將乙交脂原料進行二步聚合反應生成聚乙交酯/聚乙醇酸/PGA產品。其產品主要包含低分子量PGA產品、高分子量PGA產品二種。該PGA產品是線性脂肪族聚酯，具有規整的線性分子結構，有較高的結晶度，熔點為220-240℃。與傳統性能穩定的合成樹脂、合成橡膠、合成纖維不同，PGA是一種具有良好生物相容性和生物降解性的合成高分子材料，在使用一定時間后，能夠逐漸降解并最終變成對人體和自然環境無害的水和二氧化碳。PGA主要應用在生物醫學和生態學二方面，在生物醫學上PGA 主要用于醫用縫合線、人造皮膚、人造血管、藥物控釋載體、骨折固定材料、組織工程支架、器官再生材料等；在生態學上PGA主要用于自動降解農用薄膜、農業資源材料、可降解林業用材、可降解水產業用材、沙漠土壤綠化保水材料、緩釋除草劑等。

申請號為CN201510003123.5的發明專利公開了一種聚乙交酯的制備方法，包括以下步驟：將催化劑、有機溶劑、和乙交酯混合，在無水無氧和惰性氣體保護下進行開環聚合反應，反應后將反應物進行處理得聚乙交酯；催化劑為胺基苯胺基鋰化合物。本發明以胺基苯胺基鋰化合物為催化劑，反應可控性好，條件溫和，反應速率快，不需加入醇助催化劑即可發生聚合反應，催化活性高，得到的聚乙交酯分子量可控、產率高、金屬殘留少。此外，本發明可采用通常的溶液聚合方法，通過控制聚合反應溫度為 20-110℃，聚合反應時間為20-720分鐘，聚合反應后得到聚乙交酯成品2.16-4.47克，產率67.3-98.1wt％，分子量1.3-27.6萬，聚合反應工藝簡單，可以調控聚合物的分子量，選擇性廣，且得到的聚合物分子量分布窄，具有優良的理化特性，但是其僅僅是實驗室規模、間歇制備聚乙交酯產品的方法，聚合反應20-720分鐘才得到2.16-4.47克聚乙交酯，一旦應用到大規模連續工業化聚乙交酯生產裝置中，存在“放大效應”問題。申請號為CN202010625774.9的發明專利公開了一種旋轉筒式水冷裝置，包括安裝架，安裝架上固接有第一筒體，第一筒體內套接有第二筒體，第一筒體與第二筒體之間套接有管組結構，第一筒體的頂部設有水箱，水箱的底部設有第一噴水孔，第一筒體的底部設有集水槽，第二筒體連通供水源，第二筒體的外壁設有第二噴水孔；管組結構包括對稱設置的兩個分液箱，兩個分液箱分別連接有第一空心軸與第二空心軸，第一空心軸對接進液旋轉接頭，第二空心軸對接出液旋轉接頭，分液箱的側部設有若干個連接管，兩個分液箱上正對的連接管之間連接有散熱管，由此大大提高了冷卻用水的利用率，提高了散熱效率，但是該裝置設有第一噴水孔和第二噴水孔，冷卻水與聚乙交酯接觸，容易發生降解反應，其降解反應是水解降解反應，水分子特別容易攻擊聚乙交酯聚合物的端酯基，一旦端酯基發生水解反應生成乙醇酸單體，游離乙醇酸單體在水分子作用下很快進行自催化反應，加速聚乙交酯水解降解的進程，造成最終聚乙交酯粒料產品損失。由此現有技術以乙交脂為原料制備聚乙交酯產品的過程中，實驗室工藝技術存在“放大效應”而無法應用到大規模商業化連續生產的聚乙交酯工業裝置中，聚乙交酯接觸冷卻水發生水解降解反應，導致粒料產品損失大的問題。

發明內容