一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法技术

本发明专利技术公开了一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，以亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料进行加成反应，首先将一定浓度的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速与一定流速的环氧乙烷混合，从第一反应器进入停留一段时间；第一阶段反应液以一定流速与一定流速的环氧乙烷混合后，进入第二反应器，停留一段时间后再以此方式，分别进入第三和第四反应器，第四反应器中需要添加酸性物质调节pH至7.0～8.0，最后出料。本方法通过将该加成反应分成至少四个阶段进行，并对每个阶段的工艺参数进行精确调控，有效地降低了环氧乙烷水解率与产物中乙二醇、聚乙二醇等副产物的含量，不仅提高了羟乙基磺酸钠的收率，也避免再进行后续的提纯工艺，更方便了其它使用。

【技术实现步骤摘要】
一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法
本专利技术涉及羟乙基磺酸钠的制备领域，具体涉及一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法。
技术介绍
羟乙基磺酸钠是生产椰油基羟乙基磺酸钠的主要原料，同时该产品在电镀、洗涤剂等行业广泛使用。可用作毛纺产品去垢剂、日用化工产品(如香波、高档香皂等)中间体、医药原料及精细化工产品的中间体。目前，羟乙基磺酸钠的制备主要由亚硫酸氢钠与环氧乙烷(EO)进行加成反应进行制备，广泛采用的生产工艺为：将亚硫酸氢钠配成30wt％～40wt％的水溶液，氮气置换、升温后，于60～90℃加入环氧乙烷开始反应，控制温度80～100℃，压力0～0.3Mpa。加入定量的环氧乙烷后，90～100℃熟化30～120分钟，得到质量浓度为40％～45％的羟乙基磺酸钠粗产品，杂质含量1.5％～2.0％，主要为乙二醇及其衍生物，环氧乙烷水解率约为1.0％～2.0％。这些杂质的存在会对进一步合成羟乙基磺酸钠衍生物的产品质量和收率造成影响，因此，需要降低产物羟乙基磺酸钠中的杂质含量。申请公布号为CN111320558A的中国专利文献中公开了一种牛磺酸合成方法，其中包括以亚硫酸氢钠水溶液与液态环氧乙烷进行加成反应得到含有羟乙基磺酸钠的加成反应液；该加成反应的温度、压力为：20～100℃，0.5bar～5bar，反应时间为10～120min。由于该加成反应液中含有副产物(主要是乙二醇、聚乙二醇)，因此进一步利用纳滤膜对加成液进行过滤，通过不断的循环过滤最终将羟乙基磺酸钠与副产物进行分离。申请公布号为CN102050764A的中国专利文献中公开了一种羟乙基磺酸钠的提纯方法，具体公开了以新配的30～40wt％亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料，制得的40～45wt％的粗产品送入一效蒸发器于80～120℃浓缩至55～60wt％后，送入二效蒸发器于100～130℃进一步浓缩蒸发至72～75wt％，然后浓缩液进入连续结晶机，于20～80℃经重结晶1～6h，晶浆经离心分离，固体进入下道工序，分别回收母液，结晶残液；当产品中乙二醇含量达到0.1％wt以下时，提纯结束。以上工艺中均通过后处理的方式降低产物羟乙基磺酸钠中的杂质含量，延长了生产工序，增加了三废的产生，大大增加了生产成本。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开了一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，通过对工艺流程与工艺参数的精确调控，有效地降低了环氧乙烷水解率与产物中乙二醇、聚乙二醇等副产物的含量，不仅提高了羟乙基磺酸钠的收率，也避免再进行后续的提纯工艺，更方便了其它使用。具体技术方案如下：一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，以亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料进行加成反应，所述加成反应分成至少四个阶段进行，具体包括：第一阶段：将亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷通入第一反应器，控制亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.7～0.85，并控制反应器内的pH为5.5～6.0，温度为25～35℃，停留一段时间后出料；第二阶段：将第一阶段制备的物料通入第二反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第二阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.2，并控制反应器内的pH为6.0～6.5，温度为35～45℃，停留一段时间后出料；第三阶段：将第二阶段制备的物料通入第三反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第三阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并控制反应器内的pH为6.5～7.0，温度为45～55℃，停留一段时间后出料；第四阶段：将第三阶段制备的物料通入第四反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第四阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并调节反应器内的pH为7.0～8.0，温度为55～70℃，停留一段时间后出料。本专利技术通过将亚硫酸氢钠与环氧乙烷的加成工艺进行分步骤进行，并精确调控每一步骤的工艺参数，以实现在合成阶段有效控制环氧乙烷的水解率以及产物中乙二醇等副产物的产生。避免了再通过后续繁杂的后处理工艺去除杂质。本专利技术通过大量的试验对亚硫酸氢钠与环氧乙烷系统反应的特性进行了深入研究，将整个过程分为至少四个阶段，前期pH值较低有促进EO水解的作用，但由于亚硫酸氢钠与EO进料比例较大，且通过控制温度在较低值(温度越低越不利于水解)，可将EO水解降低。同时亚硫酸氢钠大大过量的条件下，不影响亚硫酸氢钠与EO的正常反应(EO水解率可控制在较低值)。后期随着亚硫酸氢钠浓度逐渐降低，当第四个反应器中的环氧乙烷的进料量逐渐接近1倍当量，但进入的EO量较少，pH接近中性对于水解的影响已经很小，适当提高反应温度，即可促进使反应彻底(温度越高越有利于亚硫酸氢钠与EO的反应速度提高)。由于整个过程基本是在亚硫酸氢钠过量(控制一定投料比)的条件下进行的，环氧乙烷主反应的反应速率大于水解速率，同时，对不同阶段的温度和pH进行合理设置，及温度协同的方法，可有效地降低了环氧乙烷的水解，水解率低至约0.5％(正常工艺一般为1％～2％)，乙二醇含量低于0.1％，聚乙二醇含量极低，几乎可以忽略，大大方便了后续的处理和使用，减少了后续的三废处理量。本系统为连续反应工艺，适合工业化生产。所述加成反应分为至少四个阶段进行，首先将一定浓度的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速与一定流速的环氧乙烷混合后，从第一反应器进入，通过控制两原料液的流速比对第一反应器内的pH值进行调控，原料液的停留时间约2～4h；第一阶段反应液以一定流速与一定流速的环氧乙烷混合后，进入第二反应器，通过控制初始加入的亚硫酸氢钠水溶液与该次加入的环氧乙烷的流速比对第二反应器内的pH值进行调控，停留时间约1～2h，以此方式，再分别进入第三反应器和第四反应器，停留时间分别均为1～2h；在第四反应器中需要添加酸性物质调节反应器内pH，控制pH在7.0～8.0。最后出料，进到后续的结晶或者反应中。优选的，所述亚硫酸氢钠水溶液的浓度为20～40wt％；进一步优选为30～40wt％。经试验发现，优选的亚硫酸氢钠水溶液浓度下，会进一步促进EO的转化，降低EO水解率。第一阶段中，所述亚硫酸氢钠水溶液与所述环氧乙烷采用管道静态混合器进行混合。第二到第四阶段，各反应液与环氧乙烷的混合采用管道静态混合器进行混合。第一到第四阶段，各反应器中，物料搅拌方式包括搅拌浆搅拌或循环搅拌。该反应为放热过程，反应过程中需要进行换热操作。若采用搅拌桨搅拌，可设置夹套换热或内置盘管用于换热操作；若采用循环搅拌，可采用外置换热器用于换热操作。优选的，所述酸性物质选自二氧化硫或亚硫酸。从技术可行性上，该加成反应可以增加至五个阶段，甚至更多，但产物中EO水解率及乙二醇等杂质的含量降幅不大，基于生产成本出发，所述加成反应优选为上述四个阶段即可。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术公开了一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，在现有原料工艺基础上，优化了工艺流程与工艺参数，实现了在合成阶段有效控制环氧乙烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，以亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料进行加成反应，其特征在于，所述加成反应分成至少四个阶段进行，具体包括：/n第一阶段：将亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷通入第一反应器，控制亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.7～0.85，并控制反应器内的pH为5.5～6.0，温度为25～35℃，停留一段时间后出料；/n第二阶段：将第一阶段制备的物料通入第二反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第二阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.2，并控制反应器内的pH为6.0～6.5，温度为35～45℃，停留一段时间后出料；/n第三阶段：将第二阶段制备的物料通入第三反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第三阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并控制反应器内的pH为6.5～7.0，温度为45～55℃，停留一段时间后出料；/n第四阶段：将第三阶段制备的物料通入第四反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第四阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并调节反应器内的pH为7.0～8.0，温度为55～70℃，停留一段时间后出料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法，以亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料进行加成反应，其特征在于，所述加成反应分成至少四个阶段进行，具体包括：
第一阶段：将亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷通入第一反应器，控制亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.7～0.85，并控制反应器内的pH为5.5～6.0，温度为25～35℃，停留一段时间后出料；
第二阶段：将第一阶段制备的物料通入第二反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第二阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.2，并控制反应器内的pH为6.0～6.5，温度为35～45℃，停留一段时间后出料；
第三阶段：将第二阶段制备的物料通入第三反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第三阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并控制反应器内的pH为6.5～7.0，温度为45～55℃，停留一段时间后出料；
第四阶段：将第三阶段制备的物料通入第四反应器，并通入环氧乙烷，控制第一阶段中所述亚硫酸氢钠与第四阶段所述环氧乙烷的进料摩尔比为1：0.05～0.1，并调节反应器内的pH为7.0～8.0，温度为55～70℃，停留一段时间后出料。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚祥华，何孝祥，汤泽锛，张祥，邓家诚，唐文涛，梁柏安，田金金，
申请(专利权)人：浙江新和成股份有限公司，浙江新和成药业有限公司，上虞新和成生物化工有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33