丙交酯是聚（jù）乳酸生產過程中的關鍵原料。當今國內外（wài）企業普遍使用“兩步法”製造聚乳酸， 即首先將（jiāng）乳酸製成丙交酯，丙交酯再（zài）開環（huán）聚妖精影院聚乳酸。如（rú）果說BDO是PBAT價格（gé）的卡脖子問題，那麽（me）丙交（jiāo）酯就是PLA產（chǎn）業鏈的卡脖子之處。

聚（jù）乳酸“兩步法”製備流程示意圖

本文（wén）將介紹丙交酯的市（shì）場行情、生產製備與技術難點。

一、丙交酯市場行情

作為聚乳酸妖精影院的重要單體，1單位L-丙交酯可以妖精影院0.95單位（wèi）的聚乳酸，能（néng）獲得多少噸丙交酯，也就決定（dìng）了我國企業能生產多（duō）少噸聚乳酸。

目前，國內聚乳酸生產企業的丙交酯（zhǐ）主要依賴進口。國際上有能力生產丙交酯的企業主要是Nature Works和道達爾-科碧恩公司， 其（qí）中前者的丙交酯不對外銷售，因此我國的丙（bǐng）交酯主要由道達爾（ěr）-科碧恩公司提供。而隨全球高端聚乳酸產品（包括醫用&醫美材料、紡織纖維等）對高（gāo）品質丙交（jiāo）酯需求度的（de）不斷增長，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&產能（截至（zhì）2020年數據）

同時，2020年來，受益聚（jù）乳酸行業快速發展，國（guó）內聚乳酸現（xiàn）有產能（néng）開工率逐（zhú）漸提升，新增產能加速建設。根（gēn）據 《聚乳酸生產技術及（jí）市（shì）場分析》（劉玲等，《化（huà）學工業》 （2021,39(03),87-90））數（shù）據（jù），2021年後，我國已有百萬噸級聚乳酸產能新增計（jì）劃公布（bù）待建。根據中（zhōng）糧科技2021年9月29日投（tóu）資（zī）者問答，丙交（jiāo）酯根據化學光學純（chún）度不同價格差別較大（dà），目前市場價格在18000元-20000元左右。

因此我們測（cè）算，至（zhì）2025年，對應100萬噸聚乳酸（suān）原材料，或存至少200億元丙交酯市場規模；至我（wǒ）國（guó）目前已（yǐ）公布聚乳酸產能假設可全部投產，則前述（shù）市場規模存翻倍可能。而我國目前丙交酯產（chǎn）能不（bú）足10萬噸，這意味著，我國丙交（jiāo）酯市（shì）場同樣（yàng）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（jiào）聚乳酸市場更高、入局難度更（gèng）大，有能力進入丙（bǐng）交酯市場（chǎng）的企業將在行業發展進入成熟期前享有較聚乳酸市場（chǎng）更好的利潤分享機製。

二、丙交酯的製備

用乳酸原料生產丙交酯，主要是利用（yòng）乳酸先縮聚生成乳酸寡聚體，而後乳酸寡聚體再解聚環化（huà）生成丙交酯。

整個過程需要在高（gāo）溫、負壓以及催化的條件下（xià）進行，期間為（wéi）了提高整體收率，未反（fǎn）應物要回流重複利用，最後通過一定的提純手段獲得合格的（de）丙交酯產品。

丙交酯生產（chǎn）工（gōng）藝主要包括縮聚、解聚環化和提純幾個單元（yuán）：

三、丙交酯生產技術難點

1、反（fǎn）應器材質要求苛刻

目前用於丙交酯的生產溫度為140~210°C之間，過程中會產生高濃（nóng）度乳酸（suān），其反（fǎn）應物腐蝕性很強，需（xū）要在（zài）縮聚、解聚反應器（qì）以及物料輸送泵和管道等關鍵單（dān）元用上耐（nài）高溫、耐腐（fǔ）蝕（shí）的特殊材質，且在負壓環境下材（cái）質要有一定（dìng）的耐（nài）久度。同時因為產業化生產要求控製（zhì）成本，材質的（de）成本不宜過高（gāo）。

2、反應體係黏（nián）度過大

無論是縮聚反應過程中（zhōng）的寡聚乳酸體係（xì），還是解聚反（fǎn）應中的寡聚乳酸體係，在反（fǎn）應過程中流量逐漸減小（xiǎo），黏度（dù）逐漸增大，這個過程會顯著阻礙體係生成（chéng）物的揮發，從而抑製反（fǎn）應向正向進行。

而且體係會形成黏度更大（dà）的釜殘，釜殘在溫度降低之後很難采用泵連續（xù）排料的方式排出，容易堵塞管道，使（shǐ）整個連續化生產失敗。需要（yào）采用具有特殊功能的蒸發反應器和泵裝置，克服體係黏度大，反應產物無法及時揮出的障礙。

3、反應條件難以（yǐ）控（kòng）製

整個（gè）反應須在負壓環境下進行。由於設備較（jiào）多，係統與外界的接口也多，從而導致係（xì）統（tǒng）密封難的特點，須要借（jiè）助係統真空度較（jiào）高的真（zhēn）空泵，但真空泵負荷過高容易造成（chéng）設備老化，故（gù）需要經過改良的真空（kōng）係統來維持整個體係的負壓。

此外，體係的熱交換方式也要經過慎重選擇，高（gāo）壓蒸汽熱交換無（wú）法達到較高的溫度，而（ér）導熱油或電（diàn）加熱方式又（yòu）成本較高，且對缸體材料有（yǒu）更高的要求。故該體係的反應條件需（xū）要多種設備協調配合或者巧妙設計真（zhēn）空（kōng）係統。

4、催（cuī）化劑難以選擇

目前，生產丙交酯主流采用金屬催化劑，主要是鋅（xīn）和錫的化合物，如氧化鋅、辛酸亞錫、氯化亞錫等，南京大學研究團隊（duì）最新發現（xiàn）有機（jī）胍類催化劑和堿金屬（shǔ）催化劑也可以用於丙交酯和聚乳（rǔ）酸的生產。當前使用的催（cuī）化劑主要有以下幾個問題: 

1）部分催化劑由於是粉末狀固體，與乳酸難以完全互溶且很難直接加入真空係統，最（zuì）終影響丙交酯收率。 

2）金屬類催化劑易在丙交酯內形成殘留，不利於綠色環保（bǎo）的理念，必須嚴格控製金屬殘留量。

3）有（yǒu）機胍類催化劑不含金屬元素，是未來極具發展（zhǎn）潛力（lì）的（de）綠色催化劑，但此（cǐ）類催化劑尚未在世界範圍內廣泛使用（yòng），其化（huà）學性能和經濟性還有待（dài）於（yú）在工程放大（dà）實驗中進一步驗證。

5、綜合收（shōu）率難以提高，工藝路徑需優化設（shè）計

要顯（xiǎn）著提高丙交酯綜合收率，須對整個丙交酯工藝路徑（jìng）進行重新設計，識別每個環節（jiē）的設備參數對產物綜合收率的影響，從（cóng）而妥（tuǒ）善選擇每個（gè）步驟的反應器（qì）和反應（yīng）條件。目前，用乳酸生產丙交酯主要有以下幾個環節影響綜合收率: 

1）縮聚（jù）反應中難以控（kòng）製產生5~10個乳酸的寡聚體，一般反應（yīng）條件下，乳酸（suān）傾（qīng）向於縮聚生成二三乳（rǔ）酸聚合體，而如果水分不能及時蒸出，反應就停留在二三聚體，並使後續（xù）解聚（jù）反應出現爆濺;而如果水分（fèn）能夠順利蒸出，又很（hěn）難控製反應停留在產物為5~10個乳酸寡聚體階段，極易繼續反應生成超過5000Da的（de）乳酸多聚體。 

2）各個環節（jiē）產生的乳酸、低聚乳酸以及（jí）高聚乳酸難以回收利用（yòng）。這些反應（yīng）物產（chǎn）生於反應器的各個環節，並且沸點不一，所處的（de）壓力環境不一，難以充分回流（liú）。而如果浪費掉這（zhè）些反應物，則丙交酯的綜合收率勢（shì）必會受到影響。