一种羟乙基磺酸的制备方法与流程

本发明涉及有机产品合成技术领域，具体地涉及一种羟乙基磺酸的制备方法。

背景技术：

羟乙基磺酸(hoch2ch2so3h，简称ita)，是一种具有强反应性羟基和磺酸基的化合物，工业品含量通常为70-80％，由于其结构中羟基的存在，使其具有良好的水溶性，同时可溶于甲醇、乙醇、丙酮等，而不溶于苯、乙酸乙酯、氯仿等。羟乙基磺酸及其盐类作为一种重要的有机中间体，除用作钎焊渡浴添加剂、医药原料和食品添加剂外，还可用作低刺激性表面活性剂，反应性单体，水性润滑剂，防锈剂，抗菌剂和局部麻醉剂等的原料。

目前，羟乙基磺酸的实验室合成方法有很多种，但工业化应用中应用比较广泛地只有两种：eo法和巯基乙醇/过氧化氢氧化法。其中，eo法主要采用环氧乙烷与亚硫酸氢钠反应得到的羟乙基磺酸钠，再经过脱盐处理得到羟乙基磺酸，该工艺中原料易得，反应收率较高。但是eo法往往需要较高的盐酸浓度，并且存在有氯化钠杂质，如果不经过后续处理，得到的羟乙基磺酸纯度不高。为了提高羟乙基磺酸纯度，美国专利us4499028中将碱金属羟乙磺酸盐与无水盐酸或浓盐酸溶液混合以在溶液中形成羟乙磺酸，该文献通过后续结晶析出并过滤除去其中的氯化钠，并且减压蒸馏除去多余的盐酸来降低产品羟乙基磺酸的杂质含量，但是这种方式步骤繁琐，而且成本很高。

巯基乙醇/过氧化氢氧化法是利用过氧化氢氧化硫醇生产磺酸的工艺，与eo法相比，该反应有一系列优点：反应条件温和，能耗低，生产工艺简单，副产物为水。美国文献us4987250中公开了采用β-巯基乙醇和过氧化氢反应合成了羟乙基磺酸，但是该反应过程不易控制，起始时使用的过氧化氢浓度不能过高，要严格控制过氧化氢的投入量，如果控制不好，目标产物收率和产品纯度就会不稳定。专利cn110746326a中公开了利用微通道反应器连续化生产羟乙基磺酸的方法，用于避免原料h2o2分解产生的氧气在反应器中积聚，降低了h2o2浓度的控制要求，但是相应地的成本和规模化程度也受到限制。

总体来看，目前这些羟乙基磺酸合成工艺都存在不同的优缺点，特别是在成本、工艺可操作性、原料利用率、资源综合利用方面都存在不足。本着减少环境污染，提高原料利用率、降低成本为目的，本发明提供一种羟乙基磺酸的制备方法，以满足日益发展的羟乙基磺酸市场需要。

技术实现要素：

基于现有技术的缺陷，本发明提供了一种羟乙基磺酸的制备方法，具体步骤如下：

(1)预反应阶段：在反应釜中投加一定量的羟乙基磺酸钠、回收稀盐酸溶液和纯化水，充分搅拌预反应；

(2)深化反应阶段：在发生釜中投入一定量的回收氯化钠和纯化水，搅拌全部溶解形成氯化钠水溶液，将浓硫酸缓慢滴加入氯化钠水溶液中，产生氯化氢气体通入步骤(1)的反应釜中进行深化反应；

(3)脱盐处理：将步骤(2)反应釜中深化反应后的溶液进行过滤回收其中氯化钠并作为步骤(2)中的发生釜中的原料使用；

(4)常压蒸馏处理：将步骤(3)经过脱盐处理得到的滤液在常压下进行蒸馏处理去除其中残余的hcl，hcl经过纯化水吸收作为所述回收稀盐酸作为步骤(1)中预反应的原料使用；

(5)脱色处理：将步骤(4)中常压蒸馏后的物料经过活性碳脱色以及减压蒸馏去除多余的水分，获得本发明的羟乙基磺酸产物。

进一步地，所述步骤(1)中预反应时间为30-60min。

进一步地，所述步骤(2)中深化反应时间为3-6h。

进一步地，所述步骤(2)中控制发生釜内的温度为30-50℃。

进一步地，所述步骤(2)中控制反应釜中深化反应的温度为60-70℃。

进一步地，所述步骤(4)中在常压下温度为90℃进行蒸馏处理以去除残余的hcl。

进一步地，所述步骤(2)中发生釜中反应的残余溶液经过脱盐处理获得副产物硫酸钠。

与现有技术eo法相比，本发明在预反应阶段只需要采用浓度较低地的稀盐酸，并且充分利用常压蒸馏处理得到的hcl用于二次深化反应，使得原料羟乙基磺酸钠与hcl反应更为充分，有效地避免了现有eo法中一次性加入浓盐酸，导致没有参加反应的羟乙基磺酸钠以及来不及析出地的氯化钠使得反应移动受阻的情况发生，提高了羟乙基磺酸钠转化率。与巯基乙醇/过氧化氢氧化法相比，本发明原料简单，更加易于控制，副反应少，并且反应过程中的hcl和nacl的循环回收利用，大大地降低了生成成本。

本发明具有如下有益效果：(1)设备要求简单，无需采用微通道反应器，操作过程简单；生产投入也会大大减少。(2)无高压高温反应，不需要采用浓度较高的盐酸，无需催化剂，产品纯度高，安全性大大的提高了。(3)羟乙基磺酸生产的过程中的氯化氢和氯化钠循环套用，在保证原料转化率的同时，生产成本会大大降低。(4)副产物硫酸钠作为产品销售，既减少了污染物的排放，也降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明羟乙基磺酸制备工艺流程图。

具体实施方式

以下实施例说明本发明的具体方面，并且无意于在任何方面限定本发明的范围，而且不应该解释为限定本发明的范围。这些实施例仅是示例性的，并且不应该解释为限定基于本发明公开所要求的主题的范围。

实施例1

一种羟乙基磺酸的制备方法，其制备方法如下：

(1)预反应阶段：在反应釜中投加2kg的羟乙基磺酸钠和3kg回收稀盐酸溶液和一定量的纯化水，充分搅拌预反应30min；

(2)深化反应阶段：在发生釜中投入一定量回收氯化钠和纯化水，搅拌全部溶解形成氯化钠水溶液。将浓硫酸缓慢滴加入氯化钠水溶液中，控制发生釜内的温度为30℃，产生氯化氢气体通入步骤(1)的反应釜中进行深化反应，控制反应温度为60℃，搅拌反应6h，保证羟乙基磺酸钠与氯化氢充分反应，并且尽可能地将反应中存在的水量保持在最低限度以便于氯化钠的脱除；

(3)脱盐处理：将反应釜中深化反应后的溶液进行过滤回收其中氯化钠作为步骤(2)中的发生釜中的原料使用；

(4)常压蒸馏处理：将步骤(3)经过脱盐处理得到的滤液在常压下90℃进行蒸馏处理去除残余的hcl，经过纯化水吸收作为所述回收稀盐酸作为步骤(1)中预反应的原料使用；

(5)脱色处理：将步骤(4)中常压蒸馏后的物料经过活性碳脱色以及减压蒸馏去除多余的水分，获得本发明的羟乙基磺酸产物。

实施例2

一种羟乙基磺酸的制备方法，其制备方法如下：

(1)预反应阶段：在反应釜中投加2.5kg的羟乙基磺酸钠和3.85kg回收稀盐酸溶液和一定量的纯化水，充分搅拌预反应30min；

(2)深化反应阶段：在发生釜中投入一定量回收氯化钠和纯化水，搅拌全部溶解形成氯化钠水溶液。将浓硫酸缓慢滴加入氯化钠水溶液中，控制发生釜内的温度为50℃，产生氯化氢气体通入步骤(1)的反应釜中进行深化反应，控制反应温度为70℃，搅拌反应3h，保证羟乙基磺酸钠与氯化氢充分反应，并且尽可能地将反应中存在的水量保持在最低限度以便于氯化钠的脱除；

(3)脱盐处理：将反应釜中深化反应后的溶液进行过滤回收其中氯化钠作为步骤(2)中的发生釜中的原料使用；

(4)常压蒸馏处理：将步骤(3)经过脱盐处理得到的滤液在常压下90℃进行蒸馏处理去除残余的hcl，经过纯化水吸收作为所述回收稀盐酸作为步骤(1)中预反应的原料使用；

(5)脱色处理：将步骤(4)中常压蒸馏后的物料经过活性碳脱色以及减压蒸馏去除多余的水分，获得本发明的羟乙基磺酸产物。

实施例3

一种羟乙基磺酸的制备方法，其制备方法如下：

(1)预反应阶段：在反应釜中投加1.8kg的羟乙基磺酸钠和0.96kg回收稀盐酸溶液和一定量的纯化水，充分搅拌预反应30min；

(2)深化反应阶段：在发生釜中投入一定量回收氯化钠和纯化水，搅拌全部溶解形成氯化钠水溶液。将浓硫酸缓慢滴加入氯化钠水溶液中，控制发生釜内的温度为40℃，产生氯化氢气体通入步骤(1)的反应釜中进行深化反应，控制反应温度为65℃，搅拌反应5h，保证羟乙基磺酸钠与氯化氢充分反应，并且尽可能地将反应中存在的水量保持在最低限度以便于氯化钠的脱除；

(3)脱盐处理：将反应釜中深化反应后的溶液进行过滤回收其中氯化钠作为步骤(2)中的发生釜中的原料使用；

(4)常压蒸馏处理：将步骤(3)经过脱盐处理得到的滤液在常压下90℃进行蒸馏处理去除残余的hcl，经过纯化水吸收作为所述回收稀盐酸作为步骤(1)中预反应的原料使用；

(5)脱色处理：将步骤(4)中常压蒸馏后的物料经过活性碳脱色以及减压蒸馏去除多余的水分，获得本发明的羟乙基磺酸产物。

对比例1

采用专利us4499028的制备方式，按照实施例1中的反应摩尔比例，其中，盐酸以浓盐酸的方式采用一次性加入，一次反应6h后进行过滤脱盐和常压蒸馏处处理以及后续的脱色等处理获得羟乙基磺酸。

对比例2

采用乙二酸代替盐酸，按照实施例1中的反应摩尔比例，其中乙二酸采用一次性加入，一次反应6h后进行过滤脱盐和常压蒸馏处处理以及后续的脱色等处理获得羟乙基磺酸。

将实施例1-3和对比例1-2得到的羟乙基磺酸经过经过高效液相色谱(hplc)分析，测定其中的羟乙基磺酸钠的相对含量，用于计算原料羟乙基磺酸钠的转化率。测试结果显示，本发明实施例中羟乙基磺酸钠转化率可达92％左右，对比例1中的转化率只有83.2％。对比例2中虽然采用了有机酸代替盐酸，充分利用有机酸盐结晶性提高了转化率，最终转化率可达到91.6％，但是有机酸成本远大于盐酸，而且本申请的盐酸可以循环回收利用，在提高转化率的同时大大地降低了成本。

综上所述，本发明的一种羟乙基磺酸的制备方法，通过二次深化反应一方面充分第利用了常压蒸馏所得到的稀盐酸，另外一方面通过二次微量深化的反应，使得羟乙基磺酸钠与hcl反应更为充分，保证了氯化钠的析出，降低了反应移动受阻情况，使得原料的转化率提高。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。