Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Введение …………………………………………………………………………………………….. 4
1 Литературный обзор ………………………………………………………………………… 9
1.1 Методы получения лактида …………………………………………………………… 9
1.1.1 Получение лактида из галогенпроизводных пропионовой
кислоты …………………………………………………………………………………………………… 10
1.1.2 Получения лактида из эфиров молочной кислоты ……………………… 11
1.1.3 Синтез лактида из полимерных отходов ……………………………………. 12
1.1.4 Синтез из товарных растворов молочной кислоты …………………….. 14
1.1.5 Однореакторный синтез лактида ……………………………………………….. 19
1.1.6 Газофазный синтез лактида……………………………………………………….. 22
1.2 Очистка лактида-сырца ……………………………………………………………….. 25
1.3 Оптическая изомеризация в процессах синтеза олигомеров МК …… 29
1.4 Эпимеризация и рацемизация лактида в процессе синтеза ……………. 31
1.4.1 Процессы эпимеризации при синтезе лактида из олигомера МК… 32
1.4.2 Эпимеризация лактида в различных условиях …………………………… 36
2 Характеристики сырья. Методики проведения экспериментов
и анализов……………………………………………………………………………………………….. 38
2.1 Характеристика используемого сырья ………………………………………….. 38
2.2. Методики синтеза ………………………………………………………………………. 43
2.3 Методики анализа ……………………………………………………………………….. 45
2.4 Технологические показатели процессов ……………………………………….. 47
3. Результаты и их обсуждение………………………………………………………….. 49
3.1 Синтез лактида из МК через олигомер молочной кислоты. …………… 50
3.1.1 Исследование активности катализаторов в процессе
деполимеризации олигомеров молочной кислоты …………………………………….. 51
3.1.2 Исследование влияния модификаторов на процесс синтеза лактида
в однореакторной установке …………………………………………………………………….. 60
3.1.3 Исследование активности катализаторов в процессе
деполимеризации отходов переработки полимеров, представляющих собой
товарную полимолочную кислоту. ……………………………………………………………. 76
3.2 Очистка лактида ………………………………………………………………………….. 77
3.2.1 Перекристаллизация …………………………………………………………………. 78
3.2.2 Дистилляция под вакуумом ………………………………………………………. 79
3.2.3 Периодическая ректификация …………………………………………………… 80
3.3 Разработка принципиальной схемы синтеза лактида …………………….. 82
3.4 Технико-экономические показатели …………………………………………….. 88
Заключение ………………………………………………………………………………………. 91
Список сокращений ………………………………………………………………………….. 92
Список литературы …………………………………………………………………………… 94

Лактид представляет собой циклический димер молочной кислоты, который
используется как основное сырье для получения высокомолекулярной
полимолочной кислоты (ПМК). Кроме того, он применяется как мономер в
синтезе сополимеров молочной кислоты, а также в синтезе эфиров и других её
производных.
Полимеры и сополимеры на основе лактида широко используется для
изготовления различных биорезорбируемых медицинских изделий, а также
лекарств с пролонгированным действием. Кроме того, ПМК является одним из
крупнотоннажных биоразлагаемых полимеров, которые в настоящее время
заменяют пластики, получаемые из нефтехимического сырья. Последние в свою
очередь являются причиной накопления полимерных отходов, причем даже их
композиции с биоразлагаемыми пластиками не позволяет решить эту проблему.
Так частично разлагаемые пластики, к примеру, различные биоразлагаемые
композиции на основе полиэтилена, являются источником микропластика,
который несет в себе угрозу [13] окружающей среде. В связи с этим темпы
мирового производства ПМК постоянно растут, а, следовательно, и
продолжаются разработки новых технологий производства лактида и ПМК [4] для
снижения себестоимости их производства.
На сегодняшний день производство лактида является энергоемким и
многостадийным процессом со сравнительно низким выходом, в котором
образуется большое количество отходов. К примеру, стандартный процесс
синтеза лактида-сырца из молочной кислоты проводится в две стадии, а именно:
синтез олигомера молочной кислоты, и его деполимеризация до лактида-сырца.
Первая стадия характеризуется потерями молочной кислоты в процессе
концентрирования товарного раствора молочной кислоты, который проводят при
высоких температурах и низком давлении, что конечно счете ведет к снижению
выходов целевого продукта. Вторая стадия требует более высоких температур
(220…270оС) и давления ниже 10 мБар. При этом, при деполимеризации
олигомеров МК образуется побочный продукт – пек, содержащий в себе и
тяжелые металлы. Кроме пека, при высоких температурах образуются такие
продукты как: низшие олигомеры молочной кислоты, нежелательные оптические
изомеры лактида и молочная кислота, которые дистиллируются с лактидом-
сырцом. Эти побочные продукты являются промышленными отходами и требуют
соответствующего обращения.
Также выход целевого продукта снижается при очистке, т.к. большое
количество примесей усложняет процесс очистки.
Из этого следует, что разработка новых технологий синтеза лактида, а также
полимеров на его основе, является в настоящее время актуальной проблемой.
Цель исследования: Разработка научных основ технологии получения
лактида, характеризующейся сокращением числа стадий и снижения ресурсо- и
энергоемкости его производства.
Задачи исследования:
1) Провести сравнительную оценку активности катализаторов в реакции
синтеза лактида из ОМК.
2) Определить оптимальные параметры условия синтеза лактида из ОМК.
3) Разработка научных основ совмещенного метода предлагаемого синтеза
лактида на однореакторной установке.
4) Разработать технологическую схему пилотной установки синтеза лактида.
Научная новизна:
1) Предложены и разработаны научные основы нового совмещенного метода
синтеза лактида позволяющего снизить время синтеза на 28 %, повышая выход и
чистоту лактида, при этом.
2) Показано, что в реакции синтез лактида путем деполимеризации
олигомеров молочной кислоты силикагель является эффективным катализатором,
применение которого позволяет увеличить выход продукта на 7 % и снизить
температуру реакции минимум на 10 %.
3) Выявлено, что введение в реакционную массу различных карбоновых
кислот (0.01 моль%) в качестве регуляторов молекулярной массы олигомеров
повышает выход лактида на 8 %.
4) Впервые показано методом 1
Н ЯМР, что введение регуляторов
молекулярной массы ОМК приводит к увеличению содержания равновесного
лактида в реакционной массе до 20 %.
5) Установлено, что влияние pKа органических кислот, как регуляторов
молекулярной массы олигомеров молочной кислоты на выход лактида
незначительно.
Практическая значимость работы:
1) Разработанная технология по совмещенному методу синтеза лактида
позволяют достичь выхода и селективности лактида 78% и 84%, соответственно.
А также снизить температуру реакции до 200оС и сократить время синтеза на 28
%. Это позволяет увеличить энерго- и ресурсоэффективность процесса и
уменьшить количество отходов.
2) Полученные зависимости выхода и чистоты лактида от параметров
синтеза, позволили получить исходные данные для разработки технологии
совмещенного метода получения лактида на однореакторной установке.
3) Разработана технологическая схема пилотной установки синтеза лактида с
применением регуляторов молекулярной массы ОМК.
4) Экономическая эффективность предложенного метода синтеза лактида,
применение которого позволит снизить себестоимость единицы массы
производимой продукции на 32 %.
Положения, выносимые на защиту.

1. Разработана эффективная технология совмещенного синтеза лактида, из
раствора молочной кислоты, с использованием регуляторов молекулярной массы
олигомеров, образующихся во время реакции. Данный подход позволяет
сократить время синтеза лактида-сырца на 28 %. Снижение скорости роста
полимерной цепи олигомеров путем химической модификации олигомеров МК,
образующихся в процессе синтеза лактида, позволяет предотвращать повышения
вязкости реакционной массы, тем самым интенсифицировать массообменные
процессы и повысить выход лактида-сырца на 8 %.
2. Показано, что применение регуляторов молекулярной массы в процессе
синтеза лактида на совмещенной установки смещает равновесие реакции, что
приводит к увеличению концентрации равновесного лактида до 20 %.
3. Показано, что влияние pK применяемых органических кислот на выход
лактида незначительно.
4. Предложен новый эффективный катализатор – силикагель марки КСМГ,
для реакции синтеза лактида, олигомеров молочной кислоты, и ее полимеров. Его
использование в реакции синтеза лактида на совмещенной установке повышает
энергоэффективность процесса за счет уменьшения температуры процесса на 10
%.
5. Показано, что наиболее эффективным методом очистки лактида-сырца
является ректификация, что позволяет достичь высокой степени чистоты
продукта (99,8 %), достаточной для использования его в процессе синтеза
высокомолекулярной полимолочной кислоты.
6. На основании полученных данных разработанна технологическая схема
совмещенного синтеза лактида.
7. Предложенные подходы синтеза лактида позволяют снизить
себестоимость единицы массы лактида на 32 %.
Список сокращений

ПМК – полимолочная кислота;
КСМГ – крупный силикагель мелкопористый гранулированный;
ROP – ring opening polymerization;
ПС – полистирол;
МК – молочная кислота;
Mn – среднечисловая молекулярная масса;
Mw – среднемассовая молекулярная масса;
ММ – молекулярная масса;
MOFs – metal-organic frameworks;
ОМК – олигомер молочной кислоты;
КСКГ – крупный силикагель крупнопористый гранулированный;
ХСГ – хроматографический силикагель;
ГЖХ – газо-жидкостная хроматография;
ПИД – пламенно-ионизационный детектор;
ЯМР – спектроскопия ядерного магнитного резонанса;
Sml – площадь пика повторяющихся звеньев мономера;
nml – количество протонов в повторяющихся звеньях мономера;
nel – количество протонов в концевых группах полимера;
Sel – площадь пика повторяющихся концевых групп полимера;
δ – конверсия;
ММКI – количество прореагировавшей молочной кислоты;
ММК0 – количество загруженной молочной кислоты;
φ – селективность;
mлак – масса образовавшегося лактида;
mПП – масса образовавшихся побочных продуктов;
ω – концентрация лактида в лактида-сырце;
mпр – масса продуктов реакции;
mМК – масса молочной кислоты;
ПЭТФ – полиэтилентерефталат;
ПЭ – полиэтилен;
ПП – полипропилен;
Тпл – температура плавления;
LA – молочная кислота;
L2A – линейный димер молочной кислоты;
m-lac – мезо-лактид;
LC – лактид;
Olig – низшие олигомеры молочной кислоты;
ωмод – количество модификатора;
Торм – температура реакционной массы;
Топар – температура паров;
ГАП – гидроксиапатит;
СЭМ – сканирующая электронная микроскопия;
РММ – регулятор молекулярной массы.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету