丙交酯是聚乳酸生產過程中的關鍵原料纱意。當今國內外企業(yè)普遍使用“兩步法”制造聚乳酸婶溯， 即首先將乳酸制成丙交酯，丙交酯再開環(huán)聚合成聚乳酸妇穴。如果說BDO是PBAT價格的卡脖子問題爬虱，那么丙交酯就是PLA產業(yè)鏈的卡脖子之處。

聚乳酸“兩步法”制備流程示意圖

本文將介紹丙交酯的市場行情腾它、生產制備與技術難點跑筝。

一、丙交酯市場行情

作為聚乳酸合成的重要單體瞒滴，1單位L-丙交酯可以合成0.95單位的聚乳酸曲梗，能獲得多少噸丙交酯，也就決定了我國企業(yè)能生產多少噸聚乳酸妓忍。

目前虏两，國內聚乳酸生產企業(yè)的丙交酯主要依賴進口。國際上有能力生產丙交酯的企業(yè)主要是Nature Works和道達爾-科碧恩公司世剖， 其中前者的丙交酯不對外銷售定罢，因此我國的丙交酯主要由道達爾-科碧恩公司提供。而隨全球高端聚乳酸產品（包括醫(yī)用&醫(yī)美材料旁瘫、紡織纖維等）對高品質丙交酯需求度的不斷增長祖凫，道達爾-科碧恩也在逐漸停滯對外銷售。

國內外聚乳酸主要生產企業(yè)&產能（截至2020年數(shù)據(jù)）

同時酬凳，2020年來惠况，受益聚乳酸行業(yè)快速發(fā)展，國內聚乳酸現(xiàn)有產能開工率逐漸提升宁仔，新增產能加速建設稠屠。根據(jù) 《聚乳酸生產技術及市場分析》（劉玲等，《化學工業(yè)》 （2021,39(03),87-90））數(shù)據(jù)翎苫，2021年后权埠，我國已有百萬噸級聚乳酸產能新增計劃公布待建。根據(jù)中糧科技2021年9月29日投資者問答煎谍，丙交酯根據(jù)化學光學純度不同價格差別較大弊知，目前市場價格在18000元-20000元左右。

因此我們測算粱快，至2025年，對應100萬噸聚乳酸原材料，或存至少200億元丙交酯市場規(guī)模事哭；至我國目前已公布聚乳酸產能假設可全部投產漫雷，則前述市場規(guī)模存翻倍可能。而我國目前丙交酯產能不足10萬噸鳍咱，這意味著降盹，我國丙交酯市場同樣是一個5年有望增長10倍的高速發(fā)展市場，且競爭壁壘較聚乳酸市場更高谤辜、入局難度更大蓄坏，有能力進入丙交酯市場的企業(yè)將在行業(yè)發(fā)展進入成熟期前享有較聚乳酸市場更好的利潤分享機制。

二丑念、丙交酯的制備

用乳酸原料生產丙交酯涡戳，主要是利用乳酸先縮聚生成乳酸寡聚體，而后乳酸寡聚體再解聚環(huán)化生成丙交酯脯倚。

整個過程需要在高溫渔彰、負壓以及催化的條件下進行，期間為了提高整體收率推正，未反應物要回流重復利用恍涂，最后通過一定的提純手段獲得合格的丙交酯產品。

丙交酯生產工藝主要包括縮聚植榕、解聚環(huán)化和提純幾個單元：

三再沧、丙交酯生產技術難點

1、反應器材質要求苛刻

目前用于丙交酯的生產溫度為140~210°C之間尊残，過程中會產生高濃度乳酸炒瘸，其反應物腐蝕性很強，需要在縮聚夜郁、解聚反應器以及物料輸送泵和管道等關鍵單元用上耐高溫什燕、耐腐蝕的特殊材質，且在負壓環(huán)境下材質要有一定的耐久度竞端。同時因為產業(yè)化生產要求控制成本屎即，材質的成本不宜過高。

2事富、反應體系黏度過大

無論是縮聚反應過程中的寡聚乳酸體系技俐，還是解聚反應中的寡聚乳酸體系，在反應過程中流量逐漸減小统台，黏度逐漸增大雕擂，這個過程會顯著阻礙體系生成物的揮發(fā)，從而抑制反應向正向進行贱勃。

而且體系會形成黏度更大的釜殘井赌，釜殘在溫度降低之后很難采用泵連續(xù)排料的方式排出谤逼，容易堵塞管道，使整個連續(xù)化生產失敗仇穗。需要采用具有特殊功能的蒸發(fā)反應器和泵裝置流部，克服體系黏度大，反應產物無法及時揮出的障礙纹坐。

3枝冀、反應條件難以控制

整個反應須在負壓環(huán)境下進行。由于設備較多耘子，系統(tǒng)與外界的接口也多果漾，從而導致系統(tǒng)密封難的特點，須要借助系統(tǒng)真空度較高的真空泵谷誓，但真空泵負荷過高容易造成設備老化绒障，故需要經(jīng)過改良的真空系統(tǒng)來維持整個體系的負壓。

此外片林，體系的熱交換方式也要經(jīng)過慎重選擇端盆，高壓蒸汽熱交換無法達到較高的溫度，而導熱油或電加熱方式又成本較高费封，且對缸體材料有更高的要求焕妙。故該體系的反應條件需要多種設備協(xié)調配合或者巧妙設計真空系統(tǒng)。

4弓摘、催化劑難以選擇

目前焚鹊，生產丙交酯主流采用金屬催化劑，主要是鋅和錫的化合物韧献，如氧化鋅末患、辛酸亞錫、氯化亞錫等锤窑，南京大學研究團隊最新發(fā)現(xiàn)有機胍類催化劑和堿金屬催化劑也可以用于丙交酯和聚乳酸的生產璧针。當前使用的催化劑主要有以下幾個問題: 

1）部分催化劑由于是粉末狀固體，與乳酸難以完全互溶且很難直接加入真空系統(tǒng)渊啰，最終影響丙交酯收率探橱。 

2）金屬類催化劑易在丙交酯內形成殘留，不利于綠色環(huán)保的理念绘证，必須嚴格控制金屬殘留量隧膏。

3）有機胍類催化劑不含金屬元素，是未來極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色催化劑嚷那，但此類催化劑尚未在世界范圍內廣泛使用胞枕，其化學性能和經(jīng)濟性還有待于在工程放大實驗中進一步驗證。

5魏宽、綜合收率難以提高腐泻，工藝路徑需優(yōu)化設計

要顯著提高丙交酯綜合收率决乎，須對整個丙交酯工藝路徑進行重新設計，識別每個環(huán)節(jié)的設備參數(shù)對產物綜合收率的影響贫悄，從而妥善選擇每個步驟的反應器和反應條件瑞驱。目前，用乳酸生產丙交酯主要有以下幾個環(huán)節(jié)影響綜合收率: 

1）縮聚反應中難以控制產生5~10個乳酸的寡聚體窄坦，一般反應條件下，乳酸傾向于縮聚生成二三乳酸聚合體凳寺，而如果水分不能及時蒸出鸭津，反應就停留在二三聚體，并使后續(xù)解聚反應出現(xiàn)爆濺;而如果水分能夠順利蒸出肠缨，又很難控制反應停留在產物為5~10個乳酸寡聚體階段逆趋，極易繼續(xù)反應生成超過5000Da的乳酸多聚體。 

2）各個環(huán)節(jié)產生的乳酸晒奕、低聚乳酸以及高聚乳酸難以回收利用闻书。這些反應物產生于反應器的各個環(huán)節(jié)，并且沸點不一脑慧，所處的壓力環(huán)境不一魄眉，難以充分回流。而如果浪費掉這些反應物闷袒，則丙交酯的綜合收率勢必會受到影響坑律。