Парофазна конверсія метиллактату до лактиду на TiO2/SiO2 каталізаторі за зниженого тиску

Анотація

Зараз полілактид широко використовують як екологічний пакувальний матеріал. В промисловості мономерний лактид зазвичай одержують з молочної кислоти у дві стадії. На першій стадії при 140–200 °С в присутності Sn-вмісного каталізатора протягом декількох годин одержують олігомери молочної кислоти, які далі у другому реакторі за зниженого тиску і температури вище 200 °С деполімеризують до лактиду. Альтернативою може бути парофазна конденсація алкіллактатів до лактиду із застосуванням твердих кислотних каталізаторів. Показано, що таким чином можна одержати лактид з метил- (або етил-) лактатів на каталізаторіTiO₂/SiO₂ за температури 260°С у проточному режимі. Однак, основним недоліком такого способу є необхідність нагрівання до температури реакції значної кількості газу-носія, що зумовлює енергозатратність процесу. В цій роботі досліджено парофазну конверсію метиллактату на TiO₂/SiO₂ каталізаторі без використання газу-носія за зниженого тиску (100–150 мбар), що створюється вакуумним насосом. Нанесений TiO₂/SiO₂ каталізатор синтезовано просоченням кремнезему розчином Ti(OC₄H₉)₄ з подальшою термообробкою при 500 °С. В каталітичному експерименті рідкий метиллактат під дією вакууму дозовано надходив у випаровувач, де пара нагрівалася до температури реакції і далі надходила до проточного реактора, розігрітого до 260 °С. Навантаження на каталізатор варіювалось від 25 до 55 ммоль MЛ/(г_кат · год). Було показано, що TiO2/SiO2 каталізатор забезпечує 50–53 % конверсію метиллактату з селективністю за лактидом до 74 % при 260 °С і тиску 100 мбар. Встановлено, що TiO2/SiO2 каталізатор стабільно працює не менш як 80 год. Основними побічними продуктами є метиллактоілактат, 1-метоксиетанол та 1,1-диметоксиетан.