一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法及系统与流程

1.本发明涉及羟乙基磺酸钠的制备技术，特别涉及一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法及系统。


背景技术：

2.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。
3.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o-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。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。
4.申请公布号为cn 111320558 a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℃，o.5bar-5bar，反应时间为10-120min。在环氧乙烷法生产牛磺酸的过程中，羟乙基磺酸钠是最重要的一种合成中间体。羟乙基磺酸钠的副产物和收率都对环氧乙烷法生产牛磺酸有很大的影响。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。此方法大大增加了处理成本，不是经济的处理方式。
5.申请公布号为cn 102050764 a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o.1％wt以下时，提纯结束。此方法同时成本较高。
6.cn109694337b一种羟乙基磺酸钠椭球形晶体及其制备方法。将羟乙基磺酸钠粗品加入到水中，配成一定浓度的悬浮液，再向其中加入一定比例的没食子酸作添加剂，升温至80～100℃，搅拌使体系溶清。以程序减压的方式，将羟乙基磺酸钠溶液蒸发浓缩至一定程度。然后养晶一段时间，再以程序控温的方式，将体系降温至10～25℃。经过离心、洗涤、干燥，即可得到椭球形的羟乙基磺酸钠晶体。其没有对羟乙基磺酸钠反应过程控制，同时后续处理加入新的化学品，成本也较高。
7.专利cn114436904a发明提供一种环氧乙烷法制备羟乙基磺酸钠的方法，包括以下步骤：(1)对界面溶剂进行加氢和/或钝化处理；(2)亚硫酸氢钠溶液与环氧乙烷通过处理后
的界面溶剂进行加成反应制得羟乙基磺酸钠；(3)反应结束后使用氮气吹除多余环氧乙烷，界面溶剂与反应液离心分离后循环套用。该方法主要目的是避免环氧乙烷与亚硫酸氢钠溶液混溶，减少了乙二醇等杂质的生成。但是其用到界面溶剂，引入新的化学品，对后续使用造成一定的风险隐患，同时生产成本也将会同步增加。
8.专利cn 113801041b公开了一种羟乙基磺酸钠的制备方法，包括如下步骤：引入一种新的低共熔溶剂，该溶剂对原料亚硫酸氢钠与环氧乙烷均有较好的溶解性，但对产物无溶解性；先用抑制剂对低共熔溶剂进行钝化，将亚硫酸氢钠溶解于钝化后的低共熔溶剂，后按比例向反应液中通入环氧乙烷，亚硫酸氢钠与环氧乙烷进行加成反应制得羟乙基磺酸钠，因该溶剂不能溶解羟乙基磺酸钠，所以随反应的进行羟乙基磺酸钠不断以固体形式析出，且不影响反应母液再次套用。该方法解决传统的环氧乙烷法中杂质乙二醇的积累问题，可以直接得到纯度极高的固体羟乙基磺酸钠。但是其同样引入新的化学品，生产成本也将会同步增加。
9.专利cn112592296b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.o～8.o，最后出料。但是其停留时间较长，工序较长，操作复杂，生产效率较低。
10.以上工艺中有的是通过后处理的方式降低产物羟乙基磺酸钠中的杂质含量，有的是通过添加新的化学品来改变化学过程，有的停留时间长，效率低，这样不仅是工艺更复杂，同时增加了三废的产生，生产成本也大大增加。为此亟需要找到一种更简单经济同时副产物更低，收率更高的生产方法。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法及系统，用于解决上述现有技术的问题。
12.本发明一种连续制备羟乙基磺酸钠的系统，其中，包括：第一反应器，具有第一亚硫酸氢钠通道以及第一环氧乙烷通道，并能够控制第一亚硫酸氢钠通道以及第一环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度；第一反应釜，第一反应器中混合的亚硫酸氢钠以及环氧乙烷溶液流入该第一反应釜中，第一反应釜的第一出口连接第一反应器的入口，第一反应器与第一反应釜之间形成第一循环通道；第二反应器，具有第二环氧乙烷通道以及第二反应釜的循环反应液通道，并能够控制第二反应釜的循环反应液以及第二环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度；第二反应釜，连接第一反应釜的第二出口，第二反应釜的入口与第二反应器的出口连接，第二反应釜的第二出口还连接第二反应器的入口，第二反应器与第二反应釜之间形成第二循环通道。
13.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，包括：第一泵，连接在第一反应釜的第一出口与第一反应器的入口之间；第二泵，连接在第二反应釜的第一出口与第二反应器的入口之间。
14.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，第一反应器包括环氧乙烷进料通道，环
氧乙烷进料通道围绕设置亚硫酸氢钠通道，亚硫酸氢钠通道外围设置降温水通道；环氧乙烷通道与亚硫酸氢钠通道之间的管壁为可渗透式管壁；环氧乙烷进料通道一端为入口另一端为封闭端。
15.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，第二反应器包括中心的环氧乙烷进料通道，环氧乙烷进料通道外围设置反应液通道，反应液通道外围设置降温水通道；其中，环氧乙烷通道与反应液通道之间的管壁为可渗透式管壁；环氧乙烷进料通道一端为入口另一端为封闭端。
16.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，第一反应釜的第一出口与第一泵的入口之间连接亚硫酸氢钠管道入口。
17.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，第一反应器以及第二反应器通过降温水控制温度。
18.根据本发明所述的系统的一实施例，其中，第一反应器以及第二反应器的渗透式管壁的为微孔式管壁。
19.本发明一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法，其中，包括：将亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷混合进行反应，并利用第一反应器与第一反应釜之间形成的第一循环通道进行第一阶段反应，使得反应液与新加入的环氧乙烷和亚硫酸氢钠循环反应，并在反应过程中持续控制环氧乙烷与亚硫酸氢钠的混合速度、摩尔比以及反应温度；第一循环通道循环后产生的反应液流入第二反应器与第二反应釜之间形成的第二循环通道，以进行第二阶段反应，第二阶段反应中加入环氧乙烷混合反应，并在反应过程中持续控制环氧乙烷的混合速度、加入环氧乙烷的量以及反应温度。
20.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，所述亚硫酸氢钠水溶液的浓度为20-45wt％，进一步优选为30-40wt％。
21.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的亚硫酸氢钠与环氧乙烷的摩尔比为1.03：1-1.1：1。
22.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的第一反应釜内的ph值控制为6.5-7.0。
23.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的第一反应器的温度控制为60-70℃。
24.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的第一反应釜内的亚硫酸氢钠的含量为1％-3％。
25.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的第一反应釜内的ph值通过加入氢氧化钠来控制。
26.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第一阶段反应的第一反应釜中反应液每小时循环次数大于等于3次。
27.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第二阶段反应的第二反应釜中反应液每小时循环次数大于等于4次。
28.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第二阶段反应的第二反应器内的反应温度为70-75℃。
29.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第二阶段反应的第二反应釜内的ph值
控制在8.0-10.0。
30.根据本发明所述的方法的一实施例，其中，第二阶段反应的第二反应釜内的亚硫酸氢钠含量小于0.05％。
31.本发明一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法及系统，通过采用反应器，同时对工艺流程与工艺参数的精确调控，有效地降低了产物中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。
附图说明
32.图1为本发明实施例中采用的连续反应生产羟乙基磺酸钠的系统原理示意图；
33.图2为本发明连续反应生产羟乙基磺酸钠的反应器的原理示意图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
35.为了说明本发明的制备方法的技术效果，下面用实例予以说明。以下实施例中用到的原料若无特别说明均为市售产品，所用到的方法若无特别说明均为常规方法，若无特别说明，物料含量均指质量体积百分比。
36.图1为本发明实施例中采用的连续反应生产羟乙基磺酸钠的系统的原理示意图，包括：反应器1、反应器2、反应釜3、反应釜4。反应器1，具有亚硫酸氢钠通道以及环氧乙烷通道，并能够控制亚硫酸氢钠通道以及环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度。反应器2，具有亚硫酸氢钠通道以及环氧乙烷通道，并能够控制亚硫酸氢钠通道以及环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度。反应釜3，其入口连接反应器1中混合的亚硫酸氢钠以及环氧乙烷溶液的出口。反应器1与反应釜3之间形成第一条循环通道。反应釜4出口连接反应釜3的另一出口，反应釜4的入口与反应器2的出口连接，反应釜4的出口还连接反应器2的入口，反应器2与反应釜4之间形成循环通道。
37.如图1所示，连续制备羟乙基磺酸钠的系统包括：循环泵5，连接在反应釜3的出口与反应器1的入口之间。循环泵6，连接在反应釜4的出口与反应器2的入口之间。
38.如图1所示，反应釜3的出口与循环泵5之间连接亚硫酸氢钠管道入口，以进行溶液混合。
39.如图1所示，对于一较佳实施例，反应釜3的另一出口可以通过连接的反应釜4出口向反应釜4中输入反应液。以似的反应釜4在工作前预先溶质一定量的反应液，以避免系统空转。
40.图2为本发明连续反应生产羟乙基磺酸钠的反应器的原理示意图，如图2所示，以反应器1为例，反应器2的结构可以参考反应器1。反应器1包括中心的环氧乙烷进料通道，环氧乙烷进料通道一端为入口另一端为封闭端。环氧乙烷进料通道外围设置亚硫酸氢钠通道，亚硫酸氢钠通道外围设置降温水通道。其中，环氧乙烷通道与亚硫酸氢钠通道之间的管壁为可渗透式管壁，渗透式管壁的形式可以为微孔式或者其他可渗透膜。反应器1还包括：环氧乙烷进料口，亚硫酸氢钠进料口，降温水进出口，以及反应后物料出口。
41.如图2所示，反应器1是在环氧乙烷与原料亚硫酸氢钠反应的过程中降温，同时由
于采用循环釜1的物料，也便于将反应过程中的热量带走，再加上本反应器配有降温装置，有较大的换热面积，实现边反应边控温，这样反应过程中的温度就可以实现精准控温。
42.如图2所示，优选的，反应器1还可以是板式，也可以是列管式，只要整体结构满足环氧乙烷通道与亚硫酸氢钠通道之间的渗透速度控制，并满足温度控制的需求即可。具体的，板式反应器是以板片为传热单元，将很多板片按一定规则排列压紧，最终形成的反应器。列管式反应器是以管道为传热单元，将很多管道按一定规则排列组合在一起，最终形成的反应器。
43.如图2所示，反应器1和2应当具备的功能包括：1、两个物料通道；2、降温功能，降温功能区，主要是将环氧乙烷与亚硫酸氢钠混合反应通道区的热量带走；3、环氧乙烷通道到亚硫酸氢钠通道(反应器2的反应液通道)间有很多细小的参透扩散分布孔，实现缓慢均匀的将环氧乙烷加入到亚硫酸氢钠通道区。
44.本发明的反应器可实现反应过程的中精准控温，解决了现有技术中环氧乙烷与原料亚硫酸氢钠混合反应完后再降温，无法在反应过程中精度控温的问题。本发明规避常规反应模式都是对反应完后的物料控制的状况，采用专用反应器，通过将专用反应器使得环氧乙烷与亚硫酸氢钠充分反应，同时对反应过程的热量及时移除，确保了反应的效果。
45.如图1以及图2所示，本发明一种连续制备羟乙基磺酸钠的系统的生产过程主要分为两步反应，第一步是初反应，大量的环氧乙烷在此步反应，第二步是精反应，补充少量的环氧乙烷反应。初反应阶段控制恒定量的亚硫酸氢钠残留量为1％-3％同时控制反应阶段的ph值为6.5-7.0。第二步通过加入少量环氧乙烷即可控制亚硫酸氢钠残留量小于0.05％，反应后的ph为8-10。这样可以有效的保证反应的过程都在亚硫酸氢钠过量的状态下进行。反应温度控制在60℃-75℃，特别需要说明的是，初反应时因为物料浓度较高，反应速度较快，可以将反应温度控制在低一些，而精反应阶段，因为反应物浓度很低，为防止反应速度太慢，环氧乙烷长时间聚集造成副反应，在此阶段在少量环氧乙烷和低流量的情况下适当提高反应温度，将反应控制在收率高、副反应少的最佳状态。另外在初反应阶段需要控制亚硫酸氢钠的残留量，太低会容易造成初反应阶段副反应的产生，太高了在精反应阶段需要加入的环氧乙烷量会更多，而在碱性条件下且亚硫酸氢钠含量较低的情况下，环氧乙烷更容易发生副反应，造成乙二醇等含量太高。本发明能够缩短反应时间、提高反应效率，操作更简单，同时最终有效地降低了乙二醇等副产物的含量，提高了羟乙基磺钠的收率。
46.本发明一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法的实施例的具体技术方案包括：
47.以亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷为原料用专用反应器和工艺流程进行加成反应，所述加成反应分成两个阶段进行，具体包括：
48.第一步：将亚硫酸氢钠加入到釜1出口与循环泵5进口之间，将环氧乙烷与反应器1的a口通入，将亚硫酸氢钠水溶液通过循环泵5加入到反应器1的b口，环氧乙烷在反应器1的环氧乙烷通道中，其中环氧乙烷通道与亚硫酸氢钠通道之间有很多微孔，这样可以确保环氧乙烷缓慢均匀的向亚硫酸氢钠通道中渗透，避免常规反应中亚硫酸氢钠与环氧乙烷瞬间大量混合造成局部大量放热，加热其中副反应的产生。同时本发明专利在反应器1的d口和e口分别接进出降温水，可以保证及时的将反应的热量在反应过程中就瞬间带走，达到精确的控制反应温度，可实现微量级别定量反应。在此阶段亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1.03：1-1.1：1，并控制反应器内的ph为6.5-7.o，温度为60-70℃。另外为更加确保反应
器中亚硫酸氢钠都在过量状态，有利于环氧乙烷与亚硫酸氢钠反应，防止环氧乙烷副反应的产生，反应釜1的物料每小时循环次数应该大于3次，具体来说循环次数跟反应器的物料量确定，理化上越大越好，但是实际中工业化生产中太大时经济性不太好，需要选择一个合适的循环比(即循环次数)。循环次量的控制有利于亚硫酸氢钠原料与反应釜中物料的混合，确保了进入反应器与环氧乙烷反应物料的ph，进一步减少副反应产生。同时需要定期检测釜1中亚硫酸氢钠的含量，确保其在1％-3％，其影响因素主要是亚硫酸氢钠与环氧乙烷的摩尔比，故可通过微调亚硫酸氢钠的流量来控制釜1中亚硫酸氢钠的含量。另外由于亚硫酸氢钠过量，反应过程会出现ph小于6.5时，可适当补充氢氧化钠保证反应条件。
49.第二步：反应釜1的物料压料至反应釜2中，环氧乙烷在反应器2的环氧乙烷通道中缓慢渗透到反应液通道中，此步不需要额外加入亚硫酸氢钠，但是需要控制循环泵6的流量和环氧乙烷加入的流量及流速，确保单位时间内加入环氧乙烷的摩尔量要小于单位时间内在反应器2的反应液通道的亚硫酸氢钠的摩尔量。为确保反应过程中亚硫酸氢钠过量，由于此阶段亚硫酸氢钠量较小，故反应釜2的物料每小时循环次数可以大于4次。同时控制反应器内的温度为70-75℃。当反应进行至亚硫酸氢钠含量为o.1％-0.2％时，停止加入环氧乙烷，将反应循环o.5小时后，反应釜2中的ph在8.0-10.0，亚硫酸氢钠含量小于0.05％，乙二醇含量小于0.05％，收率大于99.7％。
50.进一步来说，反应器2中的亚硫酸氢钠的来源即是反应釜1转到反应釜2中的物料中所含的亚硫酸氢钠的量。如果反应釜1转来体积为v的物料至反应釜2中，其中亚硫酸氢钠含量(质量体积含量为)c(1％-3％)，则反应釜2中的亚硫酸氢钠的质量为：c＊v，单位时间内亚硫酸氢钠的摩尔量n为：n＝q＊cv。单位时间时循环泵的流量q，反应釜2中的亚硫酸氢钠摩尔体积浓度cv。通过亚硫酸氢钠含量转换即可得到亚硫酸氢钠摩尔体积浓度cv。
51.本发明通过将亚硫酸氢钠与环氧乙烷分成两部反应，其中第一阶段是主反应，大量的环氧乙烷和亚硫酸氢钠都在此阶段反应，反应控制在亚硫酸氢钠过量的情况下，同时可以及时将反应放出的大量热量带走，大大减少环氧乙烷副反应；第二阶段剩余的亚硫酸氢钠量很少，采用少量的环氧乙烷慢速与大流量的循环物料反应，同时反应温度控制在一定程度，即保证了反应速度，又减少了环氧乙烷产生副反应。
52.本发明通过大量的亚硫酸氢钠与环氧乙烷试验对比发现，环氧乙烷在酸性和碱性条件下都容易水解产生乙二醇，同时在相同时间内温度温度越高，水解越多，恰恰亚硫酸氢钠与环氧乙烷放出大量热，不利于反应的控制。但是同时在较低温度时，亚硫酸氢钠与环氧乙烷反应速度会明显变慢，使得大量环氧乙烷来不及反应，随着反应的进行，在系统中积累后最终还是容易转化为乙二醇等副产物。通过对反应过程中亚硫酸氢钠和ph的合理控制，有效地降低了环氧乙烷的水解，乙二醇含量低于0.05％，本系统为连续反应工艺，适合工业化生产。
53.优选的，所述亚硫酸氢钠水溶液的浓度为20-45wt％；进一步优选为30-40wt％。
54.优选的，第一阶段反应在此阶段亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1.03∶1-1.1：1；
55.优选的，第一阶段反应在此阶段反应釜内的ph为6.5-7.0，
56.优选的，第一阶段反应在此阶段反应器的温度为60-70℃。
57.优选的，第一阶段反应在此阶段反应釜内的亚硫酸氢钠的含量为1％-3％。
58.优选的，第一阶段反应在此阶段反应釜内的ph较低时可通过加入氢氧化钠来控制。
59.优选的，第一阶段反应在此阶段反应釜1的物料每小时循环次数应该大于3次。
60.优选的，第二阶段反应在此阶段反应釜2的物料每小时循环次数应该大于4次。
61.优选的，第二阶段反应在此阶反应器内的温度为70-75℃。
62.优选的，第二阶段反应在此阶反应釜内的ph在8.0-10.o。
63.优选的，第二阶段反应在此阶反应釜内的亚硫酸氢钠含量小于0.05％。
64.实施例1：不同亚硫酸氢钠质量浓度在不同流量下的实验
65.将不同浓度的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速度加入到反应器1中，同时向反应器1中通入环氧乙烷，根据亚硫酸氢钠与环氧乙烷的进料摩尔比为1.05：1控制环氧乙烷流速，待反应釜1液位达到一定液位后，开启循环泵，控制反应釜1内ph为6.5-7.0，当ph过低时可加入少量氢氧化钠调节至合适范围。同时控制反应器中反应温度为60-70℃，反应釜1物料达到一定液位后，出料至反应釜2。待反应釜2进料至一定液位后，开启循环泵，再向反应器2中加入环氧乙烷，因为此阶段残留的亚硫酸氢钠量较小，浓度也较低，所需的环氧乙烷较少，因此需要严格控制环氧乙烷流速不能太快。控制反应器2中反应温度为70-75℃，当反应至亚硫酸氢钠含量为o.1％-o.2％时，停止加入环氧乙烷，将反应循环o.5小时后，反应釜2中的ph在8.0-10.0，亚硫酸氢钠含量小于0.05％。实验数据如下：
[0066][0067][0068]
实施例2：不同亚硫酸氢钠流量与环氧乙烷流量的比较
[0069]
将质量浓度40％的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速度加入到反应器1中，同时向反应器1中通入环氧乙烷，按不同摩尔比，调节环氧乙烷的进料流速，待反应釜1液位达到一定液位后，开启循环泵，控制反应釜1内ph为6.5～7.0，当ph过低时可加入少量氢氧化钠调节至合适范围。同时控制反应器中反应温度为60-70℃，反应釜1物料达到一定液位后，出料至反应釜2。待反应釜2进料至一定液位后，开启循环泵，再向反应器2中加入环氧乙烷，控制反应器2中反应温度为70-75℃，当反应至亚硫酸氢钠含量为o.1％-o.2％时，停止加入环氧乙
烷，将反应循环o.5小时后，反应釜2中的ph在8.0-10.0，亚硫酸氢钠含量小于0.05％。实验数据如下：
[0070][0071]
实施例3：不同反应温度的比较
[0072]
将质量浓度40％的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速度加入到反应器1中，，按亚硫酸氢钠与环氧乙烷摩尔比1.05∶1控制环氧乙烷的进料流量向反应器1中通入环氧乙烷，待反应釜1液位达到一定液位后，开启循环泵，控制釜内ph为6.5-7.0，当ph过低时可加入少量氢氧化钠调节至合适范围。同时控制反应器中不同反应温度，反应釜1物料达到一定液位后，出料至反应釜2。待釜2进料至一定液位后，开启循环泵，再向反应器2中加入环氧乙烷，控制反应器2中不同反应温度，当反应至亚硫酸氢钠含量为o.1％-o.2％时，停止加入环氧乙烷，将反应循环o.5小时后，反应釜2中的ph在8.0-10.0，亚硫酸氢钠含量小于0.05％。实验数据如下：
[0073][0074]
实施例4：反应釜1不同ph的比较
[0075]
将质量浓度40％的亚硫酸氢钠水溶液以一定流速度加入到反应器1中，按亚硫酸氢钠与环氧乙烷摩尔比1.05∶1控制环氧乙烷的进料流量向反应器1中通入环氧乙烷，待反应釜1液位达到一定液位后，开启循环泵，控制反应釜1内不同ph。同时控制反应器中反应温度60-70℃，反应釜1物料达到一定液位后，出料至釜2。待釜2进料至一定液位后，开启循环泵，再向反应器2中加入环氧乙烷，控制反应器2中反应温度为70-75℃，当反应至亚硫酸氢钠含量为o.1％-0.2％时，停止加入环氧乙烷，将反应循环o.5小时后，反应釜2中的ph在8.0-10.0，亚硫酸氢钠含量小于0.05％。实验数据如下：
[0076][0077]
通过以上实施例可以明显看出，本发明专利方法能够明显的提高收率，副产物明显减少，反应更加完全。本发明专利方法是简单高效的化工工艺方法。
[0078]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0079]
本发明公开了一种连续反应生产羟乙基磺酸钠的方法及系统，在现有工艺基础上，优化了反应设备、工艺流程和控制参数，实现了在反应阶段有效控制环氧乙烷的副产物的产生，整个工艺简单，反应时间短，效率高。本专利方法可控制乙二醇含量低于0.05％，羟乙基磺酸钠的收率高达99.7％。本系统为连续反应工艺，适合工业化生产。
[0080]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种连续制备羟乙基磺酸钠的系统，其特征在于，包括：第一反应器，具有第一亚硫酸氢钠通道以及第一环氧乙烷通道，并能够控制第一亚硫酸氢钠通道以及第一环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度；第一反应釜，第一反应器中混合的亚硫酸氢钠以及环氧乙烷溶液流入该第一反应釜中，第一反应釜的第一出口连接第一反应器的入口，第一反应器与第一反应釜之间形成第一循环通道；第二反应器，具有第二环氧乙烷通道以及第二反应釜的循环反应液通道，并能够控制第二反应釜的循环反应液以及第二环氧乙烷通道之间的流动速度以及反应温度；第二反应釜，连接第一反应釜的第二出口，第二反应釜的入口与第二反应器的出口连接，第二反应釜的第二出口还连接第二反应器的入口，第二反应器与第二反应釜之间形成第二循环通道。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：第一泵，连接在第一反应釜的第一出口与第一反应器的入口之间；第二泵，连接在第二反应釜的第一出口与第二反应器的入口之间。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一反应器包括环氧乙烷进料通道，环氧乙烷进料通道围绕设置亚硫酸氢钠通道，亚硫酸氢钠通道外围设置降温水通道；其中，环氧乙烷通道与亚硫酸氢钠通道之间的管壁为可渗透式管壁；环氧乙烷进料通道一端为入口另一端为封闭端。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，第二反应器包括中心的环氧乙烷进料通道，环氧乙烷进料通道外围设置反应液通道，反应液通道外围设置降温水通道；其中，环氧乙烷通道与反应液通道之间的管壁为可渗透式管壁；环氧乙烷进料通道一端为入口另一端为封闭端。5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，第一反应釜的第一出口与第一泵的入口之间连接亚硫酸氢钠管道入口。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，第一反应器以及第二反应器通过降温水控制温度。7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，第一反应器以及第二反应器的渗透式管壁的为微孔式管壁。8.一种利用权利要求1-7任一所述的系统的连续制备羟乙基磺酸钠的方法，其特征在于，包括：将亚硫酸氢钠水溶液与环氧乙烷混合进行反应，并利用第一反应器与第一反应釜之间形成的第一循环通道进行第一阶段反应，使得反应液与新加入的环氧乙烷和亚硫酸氢钠循环反应，并在反应过程中持续控制环氧乙烷与亚硫酸氢钠的混合速度、摩尔比以及反应温度；第一循环通道循环后产生的反应液流入第二反应器与第二反应釜之间形成的第二循环通道，以进行第二阶段反应，第二阶段反应中加入环氧乙烷混合反应，并在反应过程中持续控制环氧乙烷的混合速度、加入环氧乙烷的量以及反应温度。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述亚硫酸氢钠水溶液的浓度为20-45wt％，进一步优选为30-40wt％。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的亚硫酸氢钠与环氧乙烷的摩尔比为1.03∶1-1.1∶1。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的第一反应釜内的ph值控制为6.5-7.0。12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的第一反应器的温度控制为60-70℃。13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的第一反应釜内的亚硫酸氢钠的含量为1％-3％。14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的第一反应釜内的ph值通过加入氢氧化钠来控制。15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一阶段反应的第一反应釜中反应液每小时循环次数大于等于3次。16.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二阶段反应的第二反应釜中反应液每小时循环次数大于等于4次。17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二阶段反应的第二反应器内的反应温度为70-75℃。18.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二阶段反应的第二反应釜内的ph值控制在8.o-10.o。19.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二阶段反应的第二反应釜内的亚硫酸氢钠含量小于o.05％。

技术总结
本发明涉及一种连续制备羟乙基磺酸钠的方法及系统，该系统包括：第一反应器，具有第一亚硫酸氢钠通道以及第一环氧乙烷通道；第一反应釜，第一反应器中混合的亚硫酸氢钠以及环氧乙烷溶液流入该第一反应釜中，第一反应釜的第一出口连接第一反应器的入口，第一反应器与第一反应釜之间形成第一循环通道；第二反应器，具有第二环氧乙烷通道以及第二反应釜的循环反应液通道；第二反应釜，连接第一反应釜的第二出口，第二反应釜的入口与第二反应器的出口连接，第二反应釜的第二出口还连接第二反应器的入口，第二反应器与第二反应釜之间形成第二循环通道。本发明能够缩短反应时间、提高反应效率。效率。效率。


技术研发人员：陈勇 方锡权 李少波
受保护的技术使用者：潜江永安药业股份有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/7