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1、重慶大學碩士學位論文丙交酯合成中試研究碩士研究生：谷雪榮指導教師：魏順安副教授學科、專業(yè)：化學工程重慶大學化學化工學院二OO七年十月MasterDissertationofChongqingUniversityAStudyofLactideSynthesisProcessonPilotScaleM.S.Candidate:GUXue-RongSupervisor:A.Prof.WEIShun-AnMajor:ChemicalEngineeringCollegeofChemistryandChemicalEngineeringChon
2、gqingUniversityOct.2007摘要聚乳酸是可自然降解的新型環(huán)保材料，具有廣闊的應用前景。間接法是合成聚乳酸的主要途徑。丙交酯作為間接法合成聚乳酸的中間體，其合成成本直接決定了聚乳酸產(chǎn)品的成本。研究丙交酯連續(xù)化生產(chǎn)流程，是促進聚乳酸生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化，降低生產(chǎn)成本，拓寬應用范圍的有效措施。乳酸、丙交酯和水作為丙交酯合成的主要物料，其熱力學性質、傳遞性質等對工藝流程的設計至關重要。為解決實驗與設計過程中物料物性數(shù)據(jù)文獻值不足的難點，本文第二部分參照相關資料，對乳酸和丙交酯的臨界參數(shù)、粘度、導熱系數(shù)等主要物性數(shù)據(jù)進行了估算。本文第
3、三部分通過合成丙交酯小規(guī)模實驗，探索了丙交酯生產(chǎn)工藝理論，分析了催化劑用量、溫度、真空度和攪拌強度等因素對合成過程的影響，確定了丙交酯合成的最優(yōu)工藝條件。丙交酯合成末期會產(chǎn)生約占原料總量30%的俗稱反應底物的副產(chǎn)物。對底物的合理處置，是聚乳酸產(chǎn)業(yè)化面臨的諸多難題之一。本文針對底物的特點，在實驗基礎上，從物料比、催化劑和反應溫度等方面探討了底物的回收方案，比較了原料乳酸與回收乳酸在合成丙交酯上的差別，提出了底物回收與循環(huán)利用的工藝路線和操作條件。以上述各實驗的結果作為經(jīng)濟技術指標，在100t/a丙交酯合成裝置上，進行中間試驗。本文第四
4、部分結合工藝流程圖，詳細說明工藝流程及各設備的特點，比較了小規(guī)模實驗與中間試驗中影響因素的差異，討論了中間試驗遺留下的問題，簡要提出解決方案。通過100t/a丙交酯合成中間試驗，確定了丙交酯合成的操作條件和工藝流程，驗證了小規(guī)模實驗提出的經(jīng)濟技術指標，為建立千噸級裝置獲取必要的工程數(shù)據(jù)。本文第五部分以此為基礎，初步設計了丙交酯合成千噸級裝置，改進并優(yōu)化了部分工藝流程和設備，對裝置作了簡要的技術經(jīng)濟分析，論證了千噸級裝置的技術可行性和經(jīng)濟可行性。丙交酯合成小規(guī)模實驗到中間試驗的研究，為聚乳酸的工業(yè)化大生產(chǎn)提供了工藝和工程數(shù)據(jù)，具有重要
5、的實用意義。關鍵詞：丙交酯，反應底物，物性數(shù)據(jù)，小規(guī)模實驗，中間試驗裝置IABSTRACTPLA(Poly-LacticAcid)ischaracterizedbyitsbiodegradation.Itwillbewidelyused.Ring-openingpolymerizationisthemainpathtosynthesizePLAthroughintermediatecompoundlactide.Anyfluctuationinproductioncostsoflactideisboundtoinfluencepri
6、ceofPLA.ForthesakeofPLA,theresearchoncontinuousprocessflowoflactidesynthesis,aswellasauxiliaryrecoverytechniques,whichareaimedtofurthertheindustrialization,bringdownthemanufacturingcosts,andbroadenfieldofapplication,needtobestudied.Thermodynamic,transitive,andconductiv
7、epropertiesoflacticacid,lactideandwater,whichareregardedasthemainmaterielinthesyntheticprocess,areofvitalimportancetoproductionengineering.However,allofthepropertiesmentionedaboveforlacticacidandlactidewerelackofexperimentaldata.Aimedatresolvingtheproblem,themainphysic
8、alaspects,suchascriticalparameters,viscosityandthermalconductivity,wereestimatedreferringtocoherentdocumentsintheseco
