一种制备牛磺酸的方法技术

本发明专利技术提供一种制备牛磺酸的方法，采用的非均相催化剂体系能够大幅改进羟乙基磺酸钠制备牛磺酸工艺条件，另外高温喷雾干燥器脱出副产乙醇胺、乙二醇和二聚乙二醇，实现母液有效成分的完全套用。与传统的工艺相比，该工艺使羟乙基磺酸钠的氨解反应所需要的反应温度和压力条件更加温和，同时反应时间也缩短。实现母液中有效成分的完全套用，显著提高牛磺酸的总收率，易于工业化生产，降低了产品生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种制备牛磺酸的方法
本专利技术涉及一种制备牛磺酸的方法。
技术介绍
牛磺酸又名牛胆酸、牛胆素，化学名称2-氨基乙磺酸，是一种人体必需的非蛋白质氨基酸，以游离形式存在于人及哺乳动物的几乎所有脏器中。牛磺酸的作用与其它氨基酸不同，它可以促进神经系统的生长发育，保护大脑，改善记忆，也可以提高视神经传导和视觉机能，同时也能保护心脏、防治心脑血管疾病等多种重要的功能。牛磺酸具有较高的药用价值，是重要的营养物质，广泛应用于功能性饮料、宠物食品、保健食品、饲料、医药等领域，也可用作生化试剂和其他有机合成中间体，是一种具有广泛应用价值的精细化学品。目前牛磺酸的合成工艺主要分为两类：1)乙醇胺工艺，主要缺点是反应周期长，收率较低，成本偏高，三废产生较为严重，现已是非主流生产工艺；2)环氧乙烷工艺，该工艺是当前牛磺酸生产的主流工艺，具有生产成本低，牛磺酸收率高，以及三废产量较小的优点，但该工艺羟乙基磺酸钠氨解反应条件苛刻，在高温高压下，盐容易析出，导致设备、仪表堵塞，需要定期停车检修，影响产能提高，增加了生产成本以及安全风险。另外产生的乙二醇、乙醇胺和二聚乙二醇等副产物，在母液循环套用过程中累计，需要定期定量排放母液，影响产品的总收率。综上所述，现行牛磺酸制备工艺反应条件苛刻，安全风险高，副产物累积，含有效成分的母液需要适量排放，降低了产品的总收率，也增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备牛磺酸的方法，使得氨解反应条件更加温和，缩短了反应时间，采用高温喷雾干燥，可以有效脱出乙醇胺、乙二醇和二聚乙二醇等副产，实现母液中有效成分的全回收，只有少量凝液送至生化处理。提高了产品的收率，降低了产品的生产成本，同时也易于实现工业化。为达到以上专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种制备牛磺酸的方法，将羟乙基磺酸钠与液氨在非均相催化剂催化下反应得到牛磺酸钠，进一步中和反应得到牛磺酸。采用高温喷雾干燥器脱出副产乙醇胺、乙二醇和二聚乙二醇，实现母液有效成分的完全套用。优选地，所述的非均相催化剂为BaCaTiO4、BaCe2Ti5O15、BaTi6Co6O19中的一种或多种，优选BaTi6Co6O19。作为一种优选的方案，制备牛磺酸的方法，包括以下步骤：(1)向羟乙基磺酸钠水溶液、母液喷雾干燥所得固体混合物的水溶液中通入液氨，再加入非均相催化剂获得原料液；(2)原料液经加热后，通入高压反应器中进行反应得到反应液；(3)反应液除氨后，中和、结晶过滤得到粗牛磺酸及一次滤液；(4)一次滤液经过高温浓缩，脱除大部分硫酸钠以及非均相催化剂，得到母液；(5)母液通过高温喷雾干燥器脱出副产乙醇胺、乙二醇和二聚乙二醇等，所得固体配置成水溶液，作为一股原料液回用到步骤(1)中，实现母液有效成分的完全套用，少量含副产物的凝液送至生化处理。本专利技术中，BaCaTiO4催化剂的制备方法：按照摩尔比1:1:1称取纳米级的BaCO3、TiO2和CaCO3颗粒，混合好后，经过球磨机充分研磨30-60min，而后转移至马弗炉中，优选在1300-1400℃煅烧4-6h，而后快速降温至室温后就可得到所需催化剂。BaCe2Ti5O15催化剂的制备方法：按照摩尔比1:5:2称取纳米级的BaCO3、TiO2和CeO2颗粒，混合好后，经过球磨机充分研磨30-50min，而后转移至马弗炉中，优选在1200-1250℃煅烧3-4h，而后升温至1260-1300℃，继续煅烧3-4h，降温至室温后就可得到所需催化剂。BaTi6Co6O19催化剂的制备方法：按照摩尔比1:6:3称取纳米级的BaCO3、TiO2和Co2O3颗粒，混合好后，经过球磨机充分研磨30-60min，而后转移至马弗炉中，优选在1200-1300℃煅烧2-4h，降温至室温后就可得到所需催化剂。本专利技术中，步骤(1)中通入液氨使得氨在羟乙基磺酸钠水溶液和母液喷雾干燥所得固体混合液中的浓度为10-30wt％，优选为15-28wt％，更优选为18-27wt％；羟乙基磺酸钠在混合液(包含液氨)中浓度5-30wt％，优选10-25wt％，更优选15-20wt％。干燥得到的固体用超纯水稀释后(即母液喷雾干燥所得固体混合物的水溶液)浓度为30-60wt％，优选为35-58wt％，更优选为45-55wt％。催化剂的用量为羟乙基磺酸钠质量的1-15wt％，优选为2-12wt％，更优选为5-10wt％。原料羟乙基磺酸钠水溶液的浓度为30-50wt％，优选为35-48wt％，更优选为40-45wt％。本专利技术中，步骤(2)的反应温度为200-250℃，优选为210-240℃，更优选为220-235℃；反应压力按表压计为17-19MPa，优选为17.8-18.8MPa，更优选为18-18.5MPa；反应时间为20-50min，优选为25-48min，更优选为30-45min。本专利技术中，步骤(3)反应液除氨的温度为150-200℃，优选为170-190℃，更优选为175-185℃；反应液除氨后浓度为20-50wt％，优选30-48wt％，更优选为35-45wt％；反应液除氨后，用浓硫酸在50-90℃下中和将体系pH调节至7-9之间。中和后冷却至20-40℃结晶，获得牛磺酸粗产品以及一次滤液。本专利技术中，步骤(4)一次滤液浓缩温度为90-150℃，优选100-130℃，更优选110-120℃；浓缩液牛磺酸的浓度为20-45wt％，优选30-40wt％，更优选35-40wt％；而后过滤脱除大部分硫酸钠；本专利技术中，步骤(5)喷雾干燥是通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒，增大水分蒸发面积，加速干燥过程与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。进风温度185-240℃，优选190-235℃，更优选为200-230℃；出风温度80-125℃；操作压力：5-10kPa；固体物质的含湿率为2wt％以下。本专利技术的喷雾干燥能够实现母液全部回用制备牛磺酸的原理如下：高温喷雾干燥利用热量(操作温度显著高于副产的沸点)将乙二醇、乙醇胺等副产变成气相，从而随水脱出，而干燥得到的固体可以再用超纯水稀释为溶液，该溶液随后按照一定比例套用至氨解反应部分。本专利技术的非均相催化剂体系能够大幅改进羟乙基磺酸钠制备牛磺酸工艺条件的原理如下：在羟乙基磺酸钠的氨解反应中，对比专利中常规NaOH等碱性催化剂的作用机理是利用OH-促进羟乙基磺酸钠中羟基上铵根离子的脱除，从而促进氨解反应的进行；而本专利技术采用的非均相催化剂含有Ba、Ca、Ti、Ce、Co等金属元素组成的碱性催化剂，该催化剂通过高温煅烧成共熔体，由于金属与氧化学键的存在，相比金属氧化物组成的混合物催化剂，具有结构上的优势，其碱性位可以活化羟基，从而更好地促进氨亲核进攻羟基碳，且不会形成的高能态四元环中间体，因而所需要的反应温度和压力条件更加温和，同时反应时间也缩短。本专利技术的积极效果在于：(1)采用非均相催化剂使得氨解反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备牛磺酸的方法，其特征在于，羟乙基磺酸钠与液氨在非均相催化剂催化下反应得到牛磺酸钠，进一步中和反应得到牛磺酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备牛磺酸的方法，其特征在于，羟乙基磺酸钠与液氨在非均相催化剂催化下反应得到牛磺酸钠，进一步中和反应得到牛磺酸。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非均相催化剂为BaCaTiO4、BaCe2Ti5O15、BaTi6Co6O19中的一种或多种，优选BaTi6Co6O19，和/或，催化剂的用量为羟乙基磺酸钠质量的1-15wt％，优选为2-12wt％，更优选为5-10wt％。


3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向羟乙基磺酸钠水溶液、母液喷雾干燥所得固体混合物的水溶液中通入液氨，再加入非均相催化剂获得原料液；
(2)原料液经加热后，通入高压反应器中进行反应，得到反应液；
(3)反应液除氨后，中和、结晶过滤得到粗牛磺酸及一次滤液；
(4)一次滤液经过高温浓缩，脱除大部分硫酸钠以及非均相催化剂，得到母液；
(5)母液通过高温喷雾干燥器脱出包含乙醇胺、乙二醇和二聚乙二醇的副产后，所得固体配置成水溶液，作为一股原料液回用到步骤(1)中，少量含副产物的凝液送至生化处理。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中原料羟乙基磺酸钠水溶液的浓度为30-50wt％，优选为35-48wt％，更优选为40-45wt％；和/或，羟乙基磺酸钠在混合液中浓度为5-30wt％，优选10-25wt％，更优选15-20wt％；母液喷雾干燥所得固体混合物的水溶液浓度为30-60wt％，优选为35-58wt％，更优选为45-55wt％；和/或，通入液氨使得氨在羟乙基磺酸钠水溶液和母液喷雾干燥所得固体的混合物水溶液中的浓度为10-30wt％，优选为15-28wt％，更优选为18-27wt％。


5.根据权利要求3-4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)的反应温度为200-250℃，优选为210-240℃，更优选为220-235℃；反应压力按表压计为17-19MPa，优选为17.8-18.8MPa，更优选为18-18.5MPa；反应时间为20-50min，优选为25-48min，更优选为30-45min。


6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)反应液除氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，桂振友，郭斌，蔺海政，钟子太，孔令晓，梁静，王文，李晶，陈来中，张永振，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37