背景及概述^[1]

D-乳酸甲酯為具有多種應(yīng)用的化合物。它可以用作溶劑、用作制備聚乳酸的初始物料或用作多種其它反應(yīng)的初始物料。例如，它可以用作乳酸純化的中間體，和用作合成手性組分如殺蟲劑的基礎(chǔ)材料，和用作乳膠制備的初始物料。

乳酸甲酯的一個(gè)重要用途是用于制備丙烯酸甲酯，丙烯酸甲酯為制備丙烯酸酯聚合物的初始物料。此外，丙烯酸甲酯為丙烯酸和其它酯如丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯的適合的初始物料。

制備工藝^[1-2]

報(bào)道一、

一種D-乳酸甲酯生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：脫水工藝：

1.1物料檢查

a)備好待加鍋的80％D-乳酸，每桶抽樣自檢，觀察D-乳酸的質(zhì)量,確保沒有異常和混雜東西；

b)稱取硫酸備用，硫酸的重量為D-乳酸加量的0.8-1％；

1.2加料：啟動(dòng)真空泵，緩緩打開真空閥門，待真空度達(dá)到-0.8Mpa時(shí)，打開加料閥門，將物料用管子抽入脫水釜，完畢以后檢查無異常關(guān)閉釜底閥；

1.3加熱升溫：緩慢打開釜上蒸汽閥，開啟攪拌，蒸汽壓力10-30分鐘升至0.05-0.2MPa蒸汽壓，加熱釜內(nèi)物料，料溫約48-60℃時(shí)，開始出水；

1.4負(fù)壓脫水：當(dāng)釜溫達(dá)到60-70度時(shí),緩慢流加硫酸,使得硫酸控制在50-70min流加完；

1.5酸值檢測：1噸80％D-乳酸應(yīng)脫水280kg，D-乳酸脫水量計(jì)算公式：脫水量(t，含稀D-乳酸)＝(1.08-D-乳酸酸含量)*D-乳酸重量(t)

控制脫出水中含酸量應(yīng)<4.5％。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)釜溫升至105℃時(shí)，歷時(shí)10小時(shí)，脫水一般能夠完成，根據(jù)出水量，釜溫，真空度確定，即可關(guān)掉加熱系統(tǒng)，待水出凈后準(zhǔn)備加甲醇。

說明：

A、高溫會(huì)使D-乳酸碳化，加熱時(shí)必須謹(jǐn)慎，后期必須開攪拌的條件下出水，否則不準(zhǔn)加熱。

酯化

2.1物料檢查：甲醇的酒度在達(dá)到99％vol以上。

2.2加料：提前在噸桶中計(jì)量好甲醇，甲醇加量按D-乳酸重量的45-50％，完畢后，關(guān)閉進(jìn)料閥，開動(dòng)攪拌，然后才能開蒸汽閥進(jìn)行加熱升溫。升溫蒸汽壓力應(yīng)控制在0.05-0.1Mpa。

2.3常壓酯化：

a)當(dāng)釜溫升至80℃左右時(shí)，甲醇開始回流，這時(shí)要不斷調(diào)節(jié)汽壓，使甲醇回流量與冷卻器的冷卻量基本相符。

b)即回流甲醇有稍許溫?zé)岣?，這時(shí)的蒸汽壓控制在0.05-0.2MPa。

c)當(dāng)酯化溫度升至97-102℃時(shí)，且酯化溫度不再上升穩(wěn)定2-3小時(shí)后，可視為酯化結(jié)束，整個(gè)過程從正?；亓饔?jì)算需要10-12個(gè)小時(shí)，酯化結(jié)束溫度97-102℃不能高于102℃，可適當(dāng)調(diào)節(jié)加甲醇數(shù)量；

說明：

A、甲醇的酒度一定要在99度以上時(shí)才能加鍋，濃度低影響酯化，且?guī)н^多的水容易水解，加甲醇時(shí)釜溫應(yīng)降至60-70℃，以免甲醇爆沸，造成浪費(fèi)。

B、汽壓過高，甲醇容易揮發(fā)，形成原料浪費(fèi)，汽壓太低酯化反應(yīng)進(jìn)行的慢。新料必須加新甲醇，高沸點(diǎn)可使用復(fù)蒸合格醇和新醇，按1:1比例使用。

C、料液如不放完，下輪脫水時(shí)，甲醇與酯都被脫入水中，造成不必要的損失。如不加注意，認(rèn)為脫水量已夠加入甲醇酯化。因水沒脫出，酯化率偏低。

純堿中和

3.1備料：稱取與硫酸同等數(shù)量的碳酸鈉；

3.2關(guān)閉加熱閥，開啟進(jìn)水閥對(duì)酯化料液進(jìn)行冷卻，當(dāng)料液溫度降到60-70℃時(shí)，關(guān)閉水閥，排掉夾套中的水；

3.3把料液從脫水釜導(dǎo)入蒸餾釜的同時(shí)加入稱好的碳酸鈉，在攪拌下緩慢加入，使其在釜內(nèi)與硫酸充分反應(yīng)，酸堿中和完成后。常壓回收甲醇；

3.4加熱：打開蒸汽閥，緩慢加熱，蒸汽壓力應(yīng)控制在0.05-0.2Mpa以下。當(dāng)釜溫升至89-95℃時(shí)，打開回流比1:3進(jìn)行采出；

3.5常壓回收：常壓回收甲醇，回收罐排空閥一定要打開，當(dāng)回流比打開進(jìn)行回收時(shí)，每20分鐘要巡視一次蒸汽壓力，采出甲醇流速、溫度、甲醇度數(shù)以及冷卻水溫度，不斷調(diào)節(jié)，使之合理進(jìn)行；

3.6隨著甲醇的不斷流出，蒸汽壓力要逐步上調(diào)，釜溫逐步升高，使甲醇流出量要均勻；

3.7當(dāng)釜溫升至110℃時(shí)，這時(shí)流速已經(jīng)很小，汽壓升至0.05-0.25Mpa，釜溫達(dá)到125℃時(shí)，這時(shí)流速更小，可視為甲醇回收結(jié)束；

3.8冷卻：關(guān)閉回流比調(diào)節(jié)器，關(guān)閉蒸汽閥，打開放氣閥，放出蒸汽，然后開進(jìn)水閥進(jìn)行冷卻；

說明：

A、酸堿量要相等，少則硫酸不完全中和，多則D-乳酸甲酯還原成D-乳酸影響得率。

B、回收甲醇要?jiǎng)蛩龠M(jìn)行，太快甲醇中夾帶出的D-乳酸甲酯太多，太慢又太費(fèi)時(shí)。嚴(yán)格控制塔溫，塔溫過高會(huì)帶出酯過多，影響收率。應(yīng)控制在60-70℃—75℃之間。

減壓蒸餾

4.1冷卻：當(dāng)釜溫冷卻至60-70℃時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水閥，打開放水閥，排出冷卻水。

4.2抽真空：開啟真空泵之前，關(guān)閉所有與大氣相通的閥門，然后抽真空。

4.3加熱：關(guān)閉放水閥，排氣閥，緩慢打開加熱閥進(jìn)行加熱，蒸汽壓力控制在0.01-0.2MPa壓力。

4.4采出低沸點(diǎn)料：要?jiǎng)蛩?，汽壓?.1Mpa以下，回流比控制在1:15，歷時(shí)100-120min，當(dāng)塔溫升至60-70℃時(shí)，檢測酯含量和水分，當(dāng)酯含量≥99.7％，水分＜0.3％時(shí)，視為采出低沸點(diǎn)料完畢。

4.5放頭：關(guān)閉接收器上的真空閥與出料閥，打開放空閥與放料閥，把低沸點(diǎn)料放入料桶里。

4.6出粗酯：打開回流比調(diào)節(jié)器至1:15、1:10、1：5采出成品，逐步調(diào)大出料這時(shí)汽壓控制在0.05-0.2Mpa，不斷觀察，釜溫在95-103℃可以常開攪拌出料，當(dāng)釜溫升至120-125℃時(shí)，且汽壓升至0.05-0.25Mpa，成品采出量較慢，可以結(jié)束蒸餾，出粗酯完畢。

4.7放釜底物：把蒸餾釜內(nèi)料液進(jìn)行降溫冷卻至70-80℃，加入適量合格甲醇，放入噸桶內(nèi)待處理。

說明：

A、酯化料的冷卻溫度控制，太低，蒸餾時(shí)需要長時(shí)間升溫，冷卻溫度太高蒸餾時(shí)酒精出料太快，容易損失。

B、真空數(shù)基本要一致，防止管道不暢通，加熱時(shí)間長，引起爆沸。

C、汽壓太小，低沸點(diǎn)料不易出凈。汽壓太大，由于成品沒有開回流比采出，一部分成品也會(huì)進(jìn)入低沸點(diǎn)料接收器中，需二次分餾。

D、出頭要穩(wěn)，太快分餾效果不好，達(dá)不到預(yù)期效果；太慢，時(shí)間又太長，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。

E、真空閥要緩慢打開，這樣既不易損壞真空泵，又對(duì)穩(wěn)定料液有好處。F、蒸餾最后汽壓，釜溫都不宜太高，反之則影響物料碳化，又增大成品酸值，

產(chǎn)品容易有色和變色。

高沸點(diǎn)料處理

5.1次蒸餾結(jié)束后，放出釜內(nèi)料液為一遍高沸點(diǎn)料，當(dāng)高沸點(diǎn)料存有一定數(shù)量后，進(jìn)行第二次酯化、出成品。

5.2同理處理兩遍、三遍高沸點(diǎn)料，四遍高沸點(diǎn)料，根據(jù)得率情況，五遍高沸點(diǎn)料可排棄。

說明：

A、高沸點(diǎn)料放下要加點(diǎn)甲醇，不然物料粘稠，造成噸桶內(nèi)沉淀，下次處理難以進(jìn)料。

B、高沸點(diǎn)料分類分批次標(biāo)識(shí)，不可以混雜進(jìn)料酯化。

粗酯復(fù)蒸

6.1將精餾的粗酯用負(fù)壓進(jìn)入釜中，打開蒸汽，控制汽壓在0.01-0.2Mpa加熱，回流比1:15、1:10進(jìn)行分頭。

6.2當(dāng)頂溫達(dá)到60-70℃或者水分在0.3％以下時(shí)取樣檢測，酯含量在99.5％以上時(shí)進(jìn)行收集產(chǎn)品，放入專用成品噸桶中。

說明：

A、復(fù)蒸成品一定要控制好蒸汽的壓力，不能太高，保持釜內(nèi)物料沸騰為宜。合格后控制蒸汽壓力，釜溫保持恒定在100℃左右為宜。

B、必須確保釜內(nèi)真空度，要求是越高越好。

粗酯復(fù)蒸的工藝

7加料和升溫收醇

7.1檢查反應(yīng)釜及管道，閥門是否正常，確認(rèn)無誤后方可投料。

7.2開啟真空泵，緩緩打開真空閥門，待真空度達(dá)到-0.8MPa時(shí)，打開加料閥門，用軟管將稀甲醇吸入反應(yīng)釜中，關(guān)閉釜底閥門。

7.3打開釜上排氣閥和放料罐排空閥，開啟攪拌，緩慢打開蒸汽，蒸汽壓力開到0.2MPa，當(dāng)塔溫上升到60-70℃時(shí)，關(guān)閉攪拌，蒸汽壓力調(diào)節(jié)至0.01-0.2MPa左右回流比調(diào)制1:5，塔溫控制在60-70℃，同時(shí)打開加熱器蒸汽閥進(jìn)行升溫，開進(jìn)料泵，流量控制在300L/h,出料溫度控制在60-70℃，進(jìn)行收集甲醇，檢測醇含量達(dá)到99％以上時(shí)，進(jìn)行收集成品甲醇。

報(bào)道二、

一種D-乳酸甲酯酯化工藝，它包括如下的操作步驟：

步驟1：投料，將甲醇、D-乳酸、新型催化劑，利用3.6L離心泵投入反應(yīng)釜中；

步驟2：加熱，使用具有酯化安全性的蒸汽加熱到110-120℃；

步驟3：攪拌，使用316L自制攪拌器進(jìn)行攪拌。

步驟4：滴加，用離心泵滴加酯化反應(yīng)的400L/h甲醇。

步驟5：帶水，利用新型帶水劑進(jìn)行帶水。

步驟6：在110-120℃酯化溫度下，進(jìn)行酯化6h，酯化完成。

參考文獻(xiàn)

[1] [中國發(fā)明] CN202010150969.2 一種D-乳酸甲酯生產(chǎn)工藝

[2] [中國發(fā)明] CN201610546400.1 一種D-乳酸甲酯酯化工藝