丙交酯是聚乳酸生產過程中的關鍵原料。當今國內外企業普遍（biàn）使用“兩步法（fǎ）”製造聚乳酸， 即首先將（jiāng）乳酸製成丙交酯，丙交酯再開環（huán）聚合（hé）成聚乳酸。如果說BDO是PBAT價格的卡脖子問（wèn）題，那麽（me）丙交酯就是PLA產業鏈的卡脖子之處。

聚乳酸“兩步法”製備流程示（shì）意圖

本文將介紹丙交酯的市（shì）場行情、生產製備與技術難點。

一、丙交酯市場行情

作為聚（jù）乳酸草莓污视频的重要單體，1單位L-丙交酯可以草莓污视频0.95單位的（de）聚乳酸，能獲（huò）得多少（shǎo）噸丙交酯，也就（jiù）決定了（le）我國企業能生產（chǎn）多少噸聚乳酸。

目前，國內聚乳酸生產企業的丙（bǐng）交酯主要依（yī）賴進口。國（guó）際上有能力生產（chǎn）丙交（jiāo）酯（zhǐ）的企業主要是Nature Works和（hé）道達爾-科碧恩公司， 其（qí）中前者的丙交酯不對（duì）外銷售，因此我國的（de）丙交酯主要由（yóu）道達爾-科碧（bì）恩公司提供（gòng）。而隨全球（qiú）高端聚乳酸產品（包括醫用&醫美材（cái）料、紡織纖維等）對高（gāo）品質丙交酯需求度的不斷（duàn）增長，道達爾（ěr）-科碧恩也在逐漸停滯對外銷售。

國內外聚乳酸主要生（shēng）產（chǎn）企業&產能（截至（zhì）2020年數據）

同時，2020年來，受益聚乳酸行業快速發展，國內聚乳酸現（xiàn）有產能開工（gōng）率逐漸提升，新（xīn）增產能加速建設。根據 《聚乳酸（suān）生產技術及市場分（fèn）析》（劉玲等，《化學工業》 （2021,39(03),87-90））數據，2021年後，我國已有百萬噸級聚乳酸產能新增計劃公布待建。根據中糧科（kē）技2021年9月29日（rì）投資者問答，丙交（jiāo）酯根據化學光（guāng）學純度不同價格差別較大，目前市場（chǎng）價格（gé）在18000元（yuán）-20000元左右。

因此我們測算（suàn），至2025年，對（duì）應（yīng）100萬（wàn）噸聚乳酸原材料，或存至（zhì）少200億（yì）元丙交酯市場規模；至我國目前已公（gōng）布聚乳酸產能假設可全部投（tóu）產，則前述市場（chǎng）規模存（cún）翻倍可能。而（ér）我國目前丙交酯產能（néng）不足10萬噸，這意味（wèi）著，我國丙交酯市場同樣是（shì）一個5年（nián）有望增長（zhǎng）10倍的高速發展市場，且競爭壁壘較聚乳酸市場更高、入局（jú）難度更大，有能力進入丙交酯市場的企（qǐ）業將在行業（yè）發展進入成熟期前享有較聚乳酸市場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（shì）利用乳酸先縮聚生成乳（rǔ）酸寡（guǎ）聚體，而後乳酸寡聚體再解聚環化生成丙交酯。

整個過程需（xū）要（yào）在高溫（wēn）、負壓以及（jí）催化的條件下進行，期間為了提高整體收（shōu）率，未反應物要回（huí）流重複利用，最後通（tōng）過一定的提純手段（duàn）獲得合格的丙交酯產品。

丙交酯生產工藝主要包括縮聚、解聚環化和提純幾個單（dān）元：

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（zhǐ）的生產溫度為140~210°C之間，過程中（zhōng）會產生高濃度乳酸，其反應物腐蝕性很強，需要在縮聚、解聚（jù）反（fǎn）應器以及物料輸送（sòng）泵（bèng）和（hé）管道等關鍵單元用上耐高溫、耐腐蝕的特殊材質，且（qiě）在負壓環境下材質要有一定的耐久度。同時因為產（chǎn）業化生產要求控製（zhì）成本，材（cái）質的（de）成本不宜過高。

2、反應體（tǐ）係黏度過大

無（wú）論是縮聚反（fǎn）應過程（chéng）中的寡聚乳酸體係，還是解聚（jù）反應中的寡聚乳酸體係，在反應過程中流量逐漸（jiàn）減小（xiǎo），黏度逐漸增大，這個過程會顯著阻礙（ài）體係生成物的揮發，從而抑製反應（yīng）向正向進行。

而且體係會形成黏（nián）度（dù）更大的釜殘，釜殘在溫度降低之後很難（nán）采用泵連續排料的方式排出，容易堵塞管道，使整個連續化生產失敗。需要采用具有特殊功（gōng）能的蒸發反（fǎn）應器和泵裝置，克服體係（xì）黏度大，反應產物無法及時揮出的障礙。

3、反應條件難以控製

整個反應須在負壓環境下進行。由於設（shè）備較多，係統與外（wài）界的（de）接口也多，從而導致係統密封難的特點，須要借助係統真空度較（jiào）高（gāo）的真空泵，但真（zhēn）空泵負荷過（guò）高容易造成設備老化，故需要經過改良的真空係統來維（wéi）持整個體係的（de）負壓（yā）。

此外，體係的熱交換方式也要經（jīng）過慎重選擇，高壓蒸汽熱交換無法達到較高的溫度，而（ér）導（dǎo）熱油或電加熱方式又（yòu）成本較高，且對缸體材料有更高的要求。故該體係的反應條（tiáo）件需要多種設備協調配合或者巧妙設計真空係（xì）統。

4、催化劑難（nán）以選擇

目（mù）前，生（shēng）產丙交（jiāo）酯主流采用金屬催化（huà）劑，主要（yào）是鋅和錫（xī）的（de）化合物，如氧化（huà）鋅、辛酸亞錫、氯化亞錫等，南京大學研究團隊最新發現有機胍類催化劑和堿金屬催化劑也（yě）可以用（yòng）於丙交酯和聚乳酸的生產（chǎn）。當前使用的催化劑主要有以下幾個問題: 

1）部分催化劑由於是粉末（mò）狀固體，與（yǔ）乳酸難（nán）以完（wán）全互（hù）溶且很難直接加入真空係統，最（zuì）終影響（xiǎng）丙交酯收率。 

2）金屬類催化劑（jì）易在（zài）丙交酯內形（xíng）成殘留，不（bú）利於綠色環保的理念，必須嚴格控製金屬殘留量。

3）有機（jī）胍類催化劑不含金屬元素，是（shì）未來極具發展潛力的綠色催化劑，但（dàn）此類催化劑尚（shàng）未在世界範圍內廣泛使用（yòng），其化（huà）學性能（néng）和經濟性還有待（dài）於在工程放（fàng）大實驗中進一步驗證。

5、綜合收率難以（yǐ）提（tí）高，工藝路徑需優化（huà）設（shè）計（jì）

要顯著提高丙交酯（zhǐ）綜合（hé）收率，須對整個丙交酯工藝路徑進行重新設計，識別每（měi）個環節的設備參數對產物綜合收率的影響，從而（ér）妥善選擇每（měi）個步驟的反應器和反應條件。目前（qián），用乳酸生產（chǎn）丙交酯主要（yào）有以下（xià）幾個環節影響綜合收率: 

1）縮聚反應中難以控製產生5~10個（gè）乳酸的寡聚體，一般反應條件下（xià），乳酸傾向於縮聚（jù）生成二三乳酸聚合體，而如果水分不能（néng）及時蒸出，反應就停留在二三聚體，並使後（hòu）續解聚（jù）反應出現（xiàn）爆濺;而如果水分能夠順利（lì）蒸出，又很難控製反應停留在產（chǎn）物為（wéi）5~10個乳酸（suān）寡聚體（tǐ）階段，極易繼續（xù）反應生成（chéng）超過5000Da的乳酸多聚體。 

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