牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法及牛磺酸的制备方法技术

本发明专利技术提供一种牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，包括以下步骤：提供羟乙基磺酸钠和氨源；将所述羟乙基磺酸钠和所述氨源置于氨解反应器中进行氨解反应，得到含牛磺酸中间体牛磺酸钠的混合物，其中，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1以上。本发明专利技术还提供一种牛磺酸的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法及牛磺酸的制备方法
本专利技术涉及牛磺酸的制备
，特别是涉及氨解反应系统、牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法及牛磺酸的制备方法。
技术介绍
牛磺酸(2-氨基乙磺酸)，又名牛胆酸、牛胆素，呈白色结晶或粉末，无臭、无毒、微酸味。它是一种非蛋白质类氨基酸，是人体必需的重要氨基酸之一，具有独特的药理及营养保健作用。牛磺酸可广泛应用于医药、食品添加剂、荧光增白剂、有机合成等领域，也可用作生化试剂、湿润剂、缓冲剂等。西方发达国家已普遍将牛磺酸应用于医药及食品添加剂中。牛磺酸的制备方法主要有生物提取法、发酵法和化学合成方法，其中化学合成方法的研究最为迅速。牛磺酸的化学合成方法根据原料和工艺不同，目前有20多种。但由于受到原料来源、生产成本、产品收率及合成工艺条件和设备要求等限制，真正能用于工业化生产的有两种方法：(1)乙醇胺法：以乙醇胺为原料，两步合成牛磺酸，按合成路线又可分为酯化法、氯化法、乙撑亚胺法。其中酯化法原料易得，收率较其他方法高，为国内外多数厂家采用，所述反应以乙醇胺、硫酸、亚硫酸钠为原料，首先硫酸与乙醇胺进行酯化反应合成中间体2-氨基乙基硫酸酯，再与亚硫酸钠或亚硫酸铵进行磺化反应合成牛磺酸。反应方程式如下：NH2CH2CH2OSO3H+Na2SO3NH2CH2CH2SO3H+Na2SO4或NH2CH2CH2OSO3H+(NH4)2SO3NH2CH2CH2SO3H+(NH4)2SO4但其中酯化反应为可逆反应，反应不完全，制约着乙醇胺的转化率及反应收率，且反应体系有硫酸钠生成，易造成分离困难，影响产品收率和质量，环保压力大。(2)环氧乙烷法：以环氧乙烷为原料，先与亚硫酸钠开环加成，然后在加热加压条件下与氨反应合成牛磺酸钠，酸化得到牛磺酸。其反应过程如下：②HOCH2CH2SO3Na+NH3H2NCH2CH2SO3Na+H2O③H2NCH2CH2SO3Na+H2SO4H2NCH2CH2SO3H+Na2SO4副反应：2HOCH2CH2SO3Na+NH3HN(CH2CH2SO3Na)2+H2O3HOCH2CH2SO3Na+NH3N(CH2CH2SO3Na)3+H2O环氧乙烷法包括加成、氨解、酸化步骤，其收率较乙醇胺法的高，目前应用较广。环氧乙烷法的氨解和酸化步骤是环氧乙烷法制备牛磺酸工艺的关键影响步骤。在专利US1932907中提到羟乙基磺酸盐与胺类物质的氨解反应，其中氨与羟乙基磺酸盐的摩尔比在6.8:1，反应温度240℃～250℃下反应2h时，得到牛磺酸钠的产率仅为80％。专利DD219023中提及羟乙基磺酸钠氨解产物的组成，当氨与羟乙基磺酸钠的摩尔比在(10～20):1时，并加入碱金属或碱金属氢氧化物作为催化剂，在200～290℃下反应5～45分钟，得到含有71％牛磺酸钠和29％二牛磺酸钠及三牛磺酸钠的氨解产物，但收率最高仅有64％。可知，在羟乙基磺酸钠氨解牛磺酸钠时，易生成副产物二牛磺酸盐、三牛磺酸盐。针对氨解反应，羟乙基磺酸钠与氨的反应为热效应不明显的可逆反应，上述文献中采用的氨虽为过量状态，但氨与羟乙基磺酸钠的摩尔比低，且氨在液相中具有一定的溶解度，在反应时液相中溶解的氨量远低于设定的氨/羟乙基磺酸钠的值，如此导致大量副反应进行，易生成副产物二牛磺酸盐和三牛磺酸盐，从而造成牛磺酸钠的低收率。为了提高氨解收率，现有技术中采取了一些研究，如文献[刘福明，山东化工[J]，2015,44:27-28,30]、专利CN105732440、CN108314633均是将氨解反应液经酸中和后分离得到的母液全部或者大部分循环至氨解，加入的母液越多，氨解反应收率越高。上述文献均提到将母液循环至氨解继续反应，收率上有了大幅的提高，但母液中除了含有副产物二牛磺酸盐和三牛磺酸盐外，还含有硫酸钠、乙二醇、聚乙二醇、微量金属元素等多种复杂成分，未经处理的母液循环至体系中时，随着循环次数增加，体系中的杂质大量聚集，不利于反应进行，如果直接排放则为高浓度污染物，对环境的影响非常大，且母液循环至氨解时，需要补加氨量，为达到氨解的高温高压条件，需要对母液及补加的氨重新进行加热加压，需要的热量大幅增加，不利于工业化生产。牛磺酸制备过程中，氨解反应通常以氨过量的形式进行，在氨解完成后需要进行脱氨处理，而通常氨解液拥有较高的温度和压力，在脱氨处理过程中形成的含氨气相仍具有一定的热量，而针对这部分热量的回收利用问题，现有技术中作了一部分研究，如专利CN101528658中公开了氨解液的处理方式，将氨解液分别经一级闪蒸、二级闪蒸降膜蒸发、多效降膜蒸发浓缩进行处理，利用闪蒸汽作为下一级蒸发器的热源介质进行加热，但专利中并未提及回收的氨后续如何处理的问题。对于脱除的氨循环利用问题，普遍的做法是将高含量的氨冷凝循环回氨解步骤，低含量的氨冷凝后使用诸如蒸氨塔等设备进行精制，达到一定浓度后再循环利用，但经过处理的氨循环回氨解步骤时，为了达到氨解的高温高压反应条件，需加压加热，同样需要消耗大量的能源。然而，现有技术并未涉及如何将氨以低能耗的方式循环利用。此外，针对牛磺酸钠的酸化过程，现有技术中普遍采用硫酸、盐酸等试剂进行处理，如专利US9061976、CN101486669、CN101508657均是采用硫酸或者亚硫酸进行酸化。采用硫酸酸化易产生硫酸钠等大量无机盐分，造成分离困难、设备堵塞、生产成本高等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种牛磺酸中间体牛磺酸钠及牛磺酸的制备方法，所述氨解反应系统通过提高原料氨源所占的比例而促使氨解反应充分进行，而提高产品收率以及实现最大程度的能源利用。本专利技术提供一种牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：提供羟乙基磺酸钠和氨源；将所述羟乙基磺酸钠和所述氨源置于氨解反应器中进行氨解反应，得到含牛磺酸中间体牛磺酸钠的混合物，其中，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1以上。优选的，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1-100:1，进一步优选30:1-50:1。优选的，在所述氨解反应的步骤之后还包括以下步骤：通过氨分离装置将所述混合物中未参与反应的氨分离出来而分别得到含氨气态物以及牛磺酸中间体，其中所述氨分离装置与所述氨解反应器相连接；通过压缩装置对所述含氨气态物进行压缩，得到含氨的超临界态流体，并将所述超临界态流体循环至所述氨解反应器，其中所述压缩装置分别与所述氨分离装置、所述氨解反应器相连接。优选的，所述氨分离装置包括一个氨分离器。优选的，所述氨分离装置包括两个氨分离器，分别为第一级氨分离器以及第二级氨分离器，所述第一级氨分离器与所述氨解反应器相连接，所述第一级氨分离器用于将所述氨解反应后的混合物中未参与反应的氨分离出来，得到第一含氨气态物以及第一剩余混合物；所述第二级氨分离器与所述第一级氨分离器相连接，所述第二级氨分离器用于对所述第一剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n提供羟乙基磺酸钠和氨源；/n将所述羟乙基磺酸钠和所述氨源置于氨解反应器中进行氨解反应，得到含牛磺酸中间体牛磺酸钠的混合物，其中，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1以上。/n

【技术特征摘要】
1.一种牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
提供羟乙基磺酸钠和氨源；
将所述羟乙基磺酸钠和所述氨源置于氨解反应器中进行氨解反应，得到含牛磺酸中间体牛磺酸钠的混合物，其中，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1以上。


2.如权利要求1所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为25:1-100:1。


3.如权利要求1所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述氨源中的氨与所述羟乙基磺酸钠的摩尔比为30:1-50:1。


4.如权利要求1所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，在所述氨解反应的步骤之后还包括以下步骤：
通过氨分离装置将所述混合物中未参与反应的氨分离出来而分别得到含氨气态物以及牛磺酸中间体，其中所述氨分离装置与所述氨解反应器相连接；
通过压缩装置对所述含氨气态物进行压缩，得到含氨的超临界态流体，并将所述超临界态流体循环至所述氨解反应器，其中所述压缩装置分别与所述氨分离装置、所述氨解反应器相连接。


5.如权利要求4所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述氨分离装置包括一个氨分离器。


6.如权利要求4所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述氨分离装置包括两个氨分离器，分别为第一级氨分离器以及第二级氨分离器，
所述第一级氨分离器与所述氨解反应器相连接，所述第一级氨分离器用于将所述氨解反应后的混合物中未参与反应的氨分离出来，得到第一含氨气态物以及第一剩余混合物；
所述第二级氨分离器与所述第一级氨分离器相连接，所述第二级氨分离器用于对所述第一剩余混合物再进行氨气分离，得到第二含氨气态物以及第二剩余物，并将所述第二含氨气态物循环至所述第一级氨分离器中。


7.如权利要求6所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述压缩装置包括第一压缩装置和第二压缩装置，
所述第一压缩装置分别与所述第一级氨分离器、所述氨解反应器相连接，用于将所述第一级氨分离器中的所述含氨气态物进行压缩得到所述超临界态流体，并将所述超临界态流体循环至所述氨解反应器；
所述第二压缩装置分别与所述第一级氨分离器和所述第二级氨分离器连接，用于将所述第二含氨气态物循环至所述第一级氨分离器中。


8.如权利要求4所述的牛磺酸中间体牛磺酸钠的制备方法，其特征在于，所述氨分离装置包括n个依次排列的氨分离器，n为大于2，小于20的整数，
所述依次排列的n个氨分离器中的第一级氨分离器与所述氨解反应器相连接，所述第一级氨分离器用于将所述氨解反应后所得到的混合物中未参与反应的氨分离出来，得到第一含氨气态物以及第一剩余混合物；
所述依次排列的n个氨分离器中的第二级氨分离器与所述第一级氨分离器相连接，所述第二级氨分离器用于对所述第一剩余混合物再进行氨气分离，得到第二含氨气态物以及第二剩余物，并将所述第二含氨气态物循环至所述第一级氨分离器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志荣，姚祥华，彭俊华，潘映霞，何孝祥，徐淞华，吴晓东，方向，
申请(专利权)人：浙江新和成股份有限公司，浙江大学，上虞新和成生物化工有限公司，浙江新和成药业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33