[发明专利]乙醇胺生产牛磺酸的循环方法

说明书

本发明公开了一种由乙醇胺生产牛磺酸的循环方法，该方法包括以下步骤：(a)循环母液中的乙醇胺与硫酸铵反应以产生乙醇胺硫酸盐；(b)使乙醇胺硫酸盐与硫酸反应生成2‑氨基乙基硫酸氢酯；(c)使2‑氨基乙基硫酸氢酯与亚硫酸铵进行磺化反应，得到牛磺酸和硫酸铵；(d)通过固液分离法分离牛磺酸和硫酸铵；(e)在母液中氧化过量的亚硫酸铵以获得由硫酸铵等组成的水溶液，和(f)使水溶液返回步骤(a)以完成循环过程。

技术领域

本发明涉及一种由乙醇胺合成2-氨基乙基硫酸氢酯再制备牛磺酸的循环方法。

背景技术

牛磺酸的化学名为2-氨基乙磺酸，其分子式为H₂NCH₂CH₂SO₃H。因为它本身具有排毒作用、缓解疲劳、滋养和滋补作用的药理作用，所以牛磺酸是非常有用的化合物。牛磺酸被广泛用作人类和动物营养添加剂。

尽管有很多合成牛磺酸及其相关的衍生物的方法，但目前只有两种适合于工业生产的方法，即环氧乙烷法(EO工艺)和乙醇胺法(MEA工艺)。两种方法每年生产超过6万吨的牛磺酸。

EO工艺：EO与亚硫酸氢钠反应，得到羟乙基磺酸钠，经氨解反应，得到牛磺酸钠、二牛磺酸二钠和三牛磺酸三钠的混合物。用硫酸中和产生牛磺酸、二牛磺酸一钠、三牛磺酸一钠和硫酸钠的混合物。主要反应如下方案所示：

(1)

(2)

(3)

其中M是碱金属。碱金属是锂、钠、钾或混合物。

传统的EO工艺存在两个主要问题：产生大量的废母液，其中包括副产的二牛磺酸一钠和三牛磺酸一钠，以及附产等量或超过等量的硫酸钠，但最近的研究很好的解决了这个问题，从而可以得到几乎定量的产率和原子效率。

美国专利US9428450公开了一项突破性的发现，EO方法的副产物，即母液中的二牛磺酸一钠和三牛磺酸一钠，与至少等当量的氢氧化钠反应生成二牛磺酸二钠和三牛磺酸三钠，经过氨解和用酸中和得到牛磺酸。这一新颖的发现使循环过程成为可能。

美国专利US9428451描述了一种从羟乙基磺酸钠生产牛磺酸的循环方法，通过连续循环将二牛磺酸一钠和三牛磺酸一钠副产物转化为牛磺酸，其摩尔产率在85％到100％之间。

美国专利US9573890公开了一项新颖的羟乙基磺酸钠氨解反应，即在循环母液中有二牛磺酸一钠和三牛磺酸一钠的存在下，与至少等当量的氢氧化钠反应转化为二牛磺酸二钠和三牛磺酸三钠，经过氨解和用酸中和得到牛磺酸。牛磺酸的产率至在85％至100％之间。

美国专利US8609890公开了第一个原子经济效率的循环过程，通过使用羟乙基磺酸或二氧化硫中和牛磺酸碱金属盐生成牛磺酸并再生羟乙基磺酸碱金属盐。美国专利US9108907进一步提供了一种使用由乙醇制备的羟乙基磺酸来中和牛磺酸碱金属盐以再生羟乙基磺酸碱金属的方法。目的是减少或消除在牛磺酸生产中使用硫酸作为酸化剂。

美国专利US9061976证明了通过使用二氧化硫或亚硫酸作为酸并且通过将氨解反应的副产物二牛磺酸碱金属盐和三牛磺酸碱金属盐转化为牛磺酸碱金属盐而形成的综合生产方案。整个生产产率提高到90％以上，并且在生产过程中消除了硫酸碱金属盐。该方法的一个缺点是使用气态二氧化硫，这会给产品带来轻微的气味。另一个显著的缺点是，来自该方法的牛磺酸产物可能包含痕量的亚硫酸盐，这可能是有些人的过敏原。

美国专利US9850200和9994517公开了一种通过使用铵盐与牛磺酸碱金属盐反应生成牛磺酸的制备方法。特别用亚硫酸氢铵、亚硫酸铵及其混合物用于生产牛磺酸，并且再生亚硫酸氢碱金属盐和亚硫酸碱金属盐的混合物。