[发明专利]一种制备高纯度牛磺酸和盐的方法和系统

说明书

本发明公开了一种制备高纯度牛磺酸和盐的方法和系统，该方法由环氧乙烷和亚硫酸氢盐反应生成羟乙基磺酸盐，羟乙基磺酸盐与氨、金属盐经氨解反应后进行蒸发，得到牛磺酸盐浓缩液，所述浓缩液在离子交换系统内进行离子交换，得到主要成分为牛磺酸的吸附液，吸附液单独收集，从中提取牛磺酸；用酸将被吸附的金属阳离子洗脱下来，洗脱液单独收集，从中提取盐或直接作为盐溶液产品。本发明将两种目标产品的物料在氨解反应后即完成提前分离，然后各自分别提取目标产品，使得提取工艺变得非常简单，完全不用考虑两个目标产品在同一母系体系时对产品分离所带来的干扰，工艺简单，生产成本大幅度降低。

技术领域

本发明涉及一种化学合成牛磺酸工艺中的生产方法，特别是环氧乙烷法生产高纯度牛磺酸和盐的方法及其生产系统。

背景技术

牛磺酸化学名2-氨基乙磺酸，是机体细胞内含量最丰富的含硫自由氨基酸。牛磺酸的化学合成工艺路线主要包括环氧乙烷法和乙醇胺法。其中的环氧乙烷法制备包括三个步骤：

(1)以环氧乙烷为起始原料，环氧乙烷和亚硫酸氢钠的加成反应得到羟乙基磺酸钠；

主要反应为：

CH₂CH₂O+NaHSO₃→HOCH₂CH₂SO₃Na

(2)氨解羟乙基磺酸钠得到牛磺酸钠；

HOCH₂CH₂SO₃Na+NH₃→H₂NCH₂CH₂SO₃Na+H₂O

(3)加入硫酸，经过酸化得到牛磺酸和盐。

2H₂NCH₂CH₂SO₃Na+H₂SO₄→2H₂NCH₂CH₂SO₃H+Na₂SO₄

中国专利CN101508657、CN10158658、CN10158659和CN101486669描述了一种使用硫酸中和牛磺酸钠，从而得到牛磺酸和硫酸钠的方法。冷却之后通过将晶体悬浊液过滤，可以很容易的得到牛磺酸粗品。但是，废弃的母液中仍然含有牛磺酸、硫酸铵和其他有机杂质。这些专利中也提出可行的方法将这些组分进一步从废液中分离出来，实现生产的经济性，减少废料的排放。但因为所有物料都混在同一母液中，对分离牛磺酸和硫酸盐等都造成很大的难度，工艺设计复杂，同时提取能源，人工等成本非常大，同时牛磺酸和硫酸盐的产品纯度较低。

美国专利US9428450B2、US9428451B2和欧洲专利EP3133060B1介绍了一种循环生产牛磺酸的方法，详细描述了牛磺酸与硫酸钠分离的原理及方法，33℃时硫酸钠的溶解度最大。在33-100℃之间，硫酸钠的溶解度逐渐稍微降低，但是在0-33℃的范围内，硫酸钠的溶解度急剧降低。40℃以上时，硫酸钠以无结晶水的晶体形式析出；在30℃以下时，硫酸钠则以芒硝(即十水合硫酸钠)的形式析出。每次提取牛磺酸时，温度控制在33℃左右，将牛磺酸提取出来，同时防止硫酸盐结晶出来，再将提取后母液蒸发结晶，在70℃-95℃将硫酸钠分离出来。该方法主要是利用硫酸盐及牛磺酸不同温度下的不同溶解度特性来实现牛磺酸与硫酸钠的分离，其记载的操作过程非常复杂，由于几种物料在同一个母液体系下，分离所得的产品纯度必然会较低。