CN113072468B - 高效制备牛磺酸的系统和方法 - Google Patents
高效制备牛磺酸的系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113072468B CN113072468B CN202110322108.2A CN202110322108A CN113072468B CN 113072468 B CN113072468 B CN 113072468B CN 202110322108 A CN202110322108 A CN 202110322108A CN 113072468 B CN113072468 B CN 113072468B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ion exchange
- activation
- alkali metal
- exchange resin
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N taurine Chemical compound NCCS(O)(=O)=O XOAAWQZATWQOTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 196
- 229960003080 taurine Drugs 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 265
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 144
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 144
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims abstract description 144
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 121
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 93
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims abstract description 73
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 70
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 54
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 184
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 184
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 69
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 45
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 40
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 229940104261 taurate Drugs 0.000 claims description 11
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 2
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 214
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 120
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 52
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 36
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 32
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 32
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 30
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 26
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 24
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 18
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 18
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 13
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 12
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 9
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 9
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 9
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 9
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 6
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical class [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 4
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 3
- 229940104256 sodium taurate Drugs 0.000 description 3
- GWLWWNLFFNJPDP-UHFFFAOYSA-M sodium;2-aminoethanesulfonate Chemical compound [Na+].NCCS([O-])(=O)=O GWLWWNLFFNJPDP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 239000007825 activation reagent Substances 0.000 description 2
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000007098 aminolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 2
- SUMDYPCJJOFFON-UHFFFAOYSA-N isethionic acid Chemical compound OCCS(O)(=O)=O SUMDYPCJJOFFON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical class [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000004641 brain development Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229940045996 isethionic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- SUPUVLWGKPVHBQ-UHFFFAOYSA-M lithium sulfite Chemical compound [Li+].OS([O-])=O SUPUVLWGKPVHBQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007830 nerve conduction Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- DJEHXEMURTVAOE-UHFFFAOYSA-M potassium bisulfite Chemical compound [K+].OS([O-])=O DJEHXEMURTVAOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940099427 potassium bisulfite Drugs 0.000 description 1
- 235000010259 potassium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 150000005838 radical anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004382 visual function Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
- C07C303/02—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof
- C07C303/22—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof from sulfonic acids, by reactions not involving the formation of sulfo or halosulfonyl groups; from sulfonic halides by reactions not involving the formation of halosulfonyl groups
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
- B01D15/361—Ion-exchange
- B01D15/363—Anion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
- C07C303/02—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of sulfonic acids or halides thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
- C07C303/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C303/44—Separation; Purification
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高效制备牛磺酸的系统，该系统包括：储液单元，所述储液单元用于储存通过环氧乙烷法制备的含有牛磺酸碱金属盐的溶液；离子交换单元，所述离子交换单元包含若干离子交换树脂柱，单一离子交换柱独立地用第一活化方式或第二活化方式进行活化处理，其中，第一活化方式采用亚硫酸进行活化，以便获得酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸；第二活化方式采用硫酸进行活化，以便获得碱金属硫酸盐和牛磺酸；分配单元，所述分配单元分别与所述储液单元、离子交换单元相连，所述分配单元被配置为用于调节由储液单元向离子交换单元中的若干离子交换树脂柱输送溶液的量。
Description
技术领域
本发明涉及化学工程领域，具体地，本发明涉及高效制备牛磺酸的系统和方法。
背景技术
牛磺酸是一种特殊的含硫氨基酸，作为药物它具有消炎、解热、镇痛、抗惊厥和降血压等作用，作为保健品它对婴幼儿大脑发育、神经传导、视觉机能的完善以及钙的吸收有良好的促进作用。
中国作为世界上最大的牛磺酸生产基地，每年有约5吨的牛磺酸原料通过环氧乙烷法制备。环氧乙烷法制备牛磺酸包含三个步骤：
(1)加成反应
环氧乙烷与酸式亚硫酸碱金属盐反应制备羟乙基磺酸碱金属盐。
(2)氨解反应
羟乙基磺酸碱金属盐在碱性条件下与氨反应制备牛磺酸碱金属盐，由于在反应的过程中，氨需要过量，因此反应结束后需通过闪蒸和蒸发步骤除去多余的氨，蒸发后的溶液为蒸发液。
(3)中和反应
牛磺酸碱金属盐在酸性条件下，碱金属离子被置换成氢，从而制备牛磺酸。
然而，目前生产牛磺酸的工艺复杂，效率不高，特别是在连续生产中，会产生大量中间产物，消耗大量水资源等，造成资源浪费，因此，需要开发新的制备牛磺酸的方法和工艺。
发明内容
常用的酸化牛磺酸碱金属盐的方法为会产生硫酸盐的硫酸中和法和不产生硫酸盐的电解法和离子交换法等。虽然现有技术提供了不产生硫酸盐离子交换法，发明人发现，由于在离子交换的工艺中，需要经过水洗离子交换柱、物料先需经过稀释，才能进离子交换柱等诸多繁琐步骤，因此其方法浪费了大量的水资源和其他资源。不仅如此，其离子交换过程中产生的副产物酸式亚硫酸碱金属盐还会被回用到羟化岗位进行二次利用，但由于在连续生产的过程中，中间物料未经分离，直接进入了离子交换系统，因此除了牛磺酸碱金属盐中的碱金属离子被离子树脂交换成了酸式亚硫酸碱金属盐，氨解反应中提供碱性环境中的碱中含有发碱金属离子也被转化成了酸式亚硫酸碱金属盐，然而一分子环氧乙烷只需要消耗一分子酸式亚硫酸碱金属盐，因此整个体系中的碱金属离子是不平衡的。为了解决碱金属离子平衡的问题，理论可以通过收集一部分酸式亚硫酸碱金属盐溶液进行外售，但由于从离子交换系统中出来的酸式亚硫酸碱金属盐溶液还存在一些杂质，从而无法达到出售的质量，因此为解决以上问题，本发明提供了一种高效制备牛磺酸的系统和方法。
在本发明的第一方面，本发明提出了一种高效制备牛磺酸的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：储液单元，所述储液单元用于储存通过环氧乙烷法制备的含有牛磺酸碱金属盐的溶液；离子交换单元，所述离子交换单元包含若干离子交换树脂柱，单一离子交换柱独立地用第一活化方式或第二活化方式进行活化处理，其中，第一活化方式采用亚硫酸进行活化，以便获得酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸；第二活化方式采用硫酸进行活化，以便获得碱金属硫酸盐和牛磺酸；分配单元，所述分配单元分别与所述储液单元、所述离子交换单元相连，所述分配单元被配置为用于调节由所述储液单元向所述离子交换单元中的若干离子交换树脂柱输送溶液的量。根据本发明实施例的系统可以实现在连续生产牛磺酸的过程中控制系统中的碱金属离子的平衡，反应物料环氧乙烷、酸式亚硫酸碱金属盐等反应生成牛磺酸碱金属盐，所得到的牛磺酸碱金属盐可以在离子交换单元中酸化为牛磺酸，离子交换单元中的离子交换树脂柱可以采用多种活化方式进行活化，其中，第一活化方式采用亚硫酸进行活化，以便获得酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸，第二活化方式采用硫酸进行活化，以便获得碱金属硫酸盐和牛磺酸。此外，为提高活化试剂亚硫酸溶液的酸性，亚硫酸溶液中还存在酸式亚硫酸碱金属盐。根据化学式可知，酸式亚硫酸碱金属盐与最终生成的牛磺酸1:1对应，并且，在中和反应步骤，生成的牛磺酸与生成的碱金属离子也1:1对应。由于在使用第一活化方式活化离子交换单元时，第一活化试剂中含有酸式亚硫酸碱金属盐，并且牛磺酸碱金属盐中的碱金属离子在活化时也会转化成酸式亚硫酸碱金属盐，另外由于氨解反应须在碱性条件下进行，因此氨解反应结束后体系中残留碱金属离子也会转化成酸式亚硫酸碱金属盐，因此会产生过量的酸式亚硫酸碱金属盐。而通过引入第二活化方式，其活化试剂为硫酸，可以消耗使用第一活化方式中所引入的过量的碱金属离子，使碱金属离子最终以碱金属硫酸盐的形式被浓缩收集，达到碱金属离子的平衡的目的。根据本发明实施例的系统设计巧妙，适于解决连续大规模生产中的碱金属离子平衡问题，不需要额外开通生产线解决碱金属离子过量的问题，在牛磺酸生产过程中即可达到碱金属离子的平衡，节约成本的同时提高了牛磺酸生产效率。
根据本发明的实施例，上述系统还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：
根据本发明的实施例，所述系统还包括活化液转换单元，所述活化液转化单元与所述离子交换树脂柱相连，所述活化液转化单元被配置为适于调整所述离子交换树脂柱所进行的活化处理方式。发明人发现，离子交换树脂柱在连续生产牛磺酸的过程中持续使用溶有二氧化硫的酸式亚硫酸碱金属盐溶液活化，会造成离子交换树脂柱的损伤，减短其寿命，而间歇性使用硫酸活化离子交换树脂柱，则可延长离子交换树脂柱的使用寿命，提高生产效率。活化液转化单元即为转化离子交换树脂柱活化方式的单元，在该单元的作用下，离子交换树脂柱可由亚硫酸活化转为硫酸活化，也可由硫酸活化转为亚硫酸活化。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括碱金属离子浓度检测模块，所述碱金属离子浓度检测模块与所述离子交换树脂柱的入口和出口相连，所述碱金属离子浓度检测模块适于独立地检测若干离子交换树脂柱的输入液和流出液中碱金属离子浓度，所述输入液和所述流出液中含有牛磺酸碱金属盐，并且所述碱金属离子浓度检测模块与所述活化液转换单元相连，以便所述活化液转化单元基于所述碱金属离子浓度检测模块的检测结果调整所述离子交换树脂柱所进行的活化处理方式。根据本发明的实施例，碱金属离子浓度检测模块可以准确确定各个离子交换树脂柱的输入液和流出液中的碱金属离子的浓度，并根据二者比较的结果判断离子交换树脂柱的使用状态，进而可以利用活化液转化单元对活化方式进行转换，从亚硫酸活化转化为硫酸活化，或从硫酸活化转化为亚硫酸活化。
根据本发明的实施例，通过所述分配单元各自独立地调整由储液单元输入离子交换树脂柱中的溶液的量，当采用所述第一活化方式处理离子交换树脂柱时，溶液的输入量为储液单元中溶液总量的60wt％～95wt％，当采用所述第二活化方式处理离子交换树脂柱时，溶液输入的量为储液单元中溶液总量的5wt％～40wt％。根据本发明的实施例，当采用第二活化方式处理离子交换树脂柱时，溶液的输入量为储液单元中溶液总量的5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％。发明人经过大量的研究发现，在使用本发明系统生产牛磺酸时，氨解反应中额外加入了强碱调节反应体系pH，其中调整pH的少量强碱，在离子交换过程中会消耗一部分树脂中的活性基团，离子交换树脂柱若采用亚硫酸活化，一个亚硫酸置换一个金属离子，形成碱金属盐，一个碱金属盐对应可以生产一分子牛磺酸，由此，使用酸式亚硫酸碱金属盐溶解二氧化硫生成亚硫酸活化离子交换树脂柱时所引入的酸式亚硫酸碱金属盐使其在生产体系中处于过量状态，使部分酸式亚硫酸碱金属盐无法做到完全循环利用，碱金属离子在生产体系中过量，为了解决此部分问题，需要额外处理掉多余的酸式亚硫酸碱金属盐溶液，而直接污水处理成本高、效率低，若采用蒸发浓缩工艺，亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等不稳定，得到的盐杂质含量高无法售卖，造成材料的浪费。发明人经过大量的研究和实验设计，使用第一活化方式和使用第二活化方式的离子交换树脂柱同时使用蒸发液生产牛磺酸，离子交换树脂柱采用硫酸进行活化，可以使部分碱金属离子转化为碱金属硫酸盐，碱金属硫酸盐属于强碱盐，可以直接蒸发浓缩得到纯品，做销售处理或加以利用，处理方式简单，节约成本和资源。
根据本发明的实施例，其中第一活化方式处理的离子交换树脂柱与第二活化方式处理的离子交换树脂柱的溶液输入量比例为(3:2)-(19:1)。
根据本发明的实施例，所述活化液转化单元被配置为当所述进行所述第一活化方式中的离子交换树脂柱流出液中的碱金属离子浓度高于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，调整离子交换树脂柱的活化处理方式为所述第二活化方式，当所述流出液中的碱金属离子浓度低于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，调整所述离子交换树脂柱的活化处理方式为所述第一活化方式。根据本发明的实施例，当所述流出液中的碱金属离子浓度不低于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，说明离子交换树脂柱使用状态不佳，离子交换树脂柱中的碱金属离子过多，不能对牛磺酸碱金属盐进行高效率的离子交换，需要改变离子交换树脂柱的活化方式，使用硫酸活化离子交换树脂柱；当所述流出液中的碱金属离子浓度不高于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，表明离子交换树脂柱状态恢复，可以继续使用亚硫酸(溶有二氧化硫的酸式亚硫酸碱金属盐溶液)进行活化，使用亚硫酸活化的效率更高，利于连续生产中，高效制备牛磺酸。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：溶液配置模块，所述溶液配置模块与所述离子交换树脂柱的底部相连，在所述离子交换树脂柱采用所述第一活化方式处理前，所述溶液配置模块自下向上向所述离子交换树脂中输入酸式亚硫酸碱金属盐溶液，在所述离子交换树脂采用所述第二活化方式处理前，所述溶液配置模块自下向上向所述离子交换树脂中输入碱金属硫酸盐溶液。发明人经过大量的研究发现，在利用强酸溶液活化离子交换树脂柱之前，利用碱金属盐溶液从下至上对离子交换树脂柱进行处理，可以提高后续活化离子交换树脂柱的效率，缩短活化时间。
根据本发明的实施例，所述第一活化方式中的亚硫酸是通过将二氧化硫溶解在酸式亚硫酸碱金属盐溶液中得到的，所述酸式亚硫酸碱金属盐溶液的浓度为25wt％～50wt％。根据本发明的实施例，第一活化方式的活化试剂和第二活化方式的活化试剂不同，第一离子交换树脂柱主要使用亚硫酸活化，利用二氧化硫通入酸式亚硫酸碱金属盐溶液中，增加二氧化硫的溶解度，生成亚硫酸，进而对所述第一离子交换树脂柱进行活化。发明人发现，当酸式亚硫酸碱金属盐溶液的浓度为25wt％～50wt％时，所得溶液对离子交换树脂柱的活化效果好，活化时间短，效率高。
根据本发明的实施例，第二活化方式为采用浓度不超过25wt％的硫酸对离子交换树脂柱进行活化处理，优选地，第二活化方式为采用浓度不超过23wt％的硫酸对离子交换树脂柱进行活化处理。根据本发明的实施例，采用浓度不超过25wt％的硫酸进行活化处理，可以实现对离子交换树脂的高效活化。发明人经过研究发现，在连续生产牛磺酸的过程中，持续使用溶有二氧化硫的酸式亚硫酸碱金属盐溶液对离子交换树脂柱进行活化会损伤离子交换树脂柱，造成离子交换树脂柱的交换效率降低，使用寿命变短，生产成本上升等问题，而相对于单纯使用硫酸活化，使用亚硫酸活化离子交换树脂柱的成本更低。由此，在连续生产牛磺酸的过程中，对离子交换树脂柱可以主要使用亚硫酸活化，根据离子交换树脂柱的状态换用硫酸活化，可以有效提高交换效率，延长离子交换树脂柱的使用寿命，提高生产效率，降低生产成本。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：反应单元，所述反应单元与所述储液单元相连，所述反应单元用于环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；和酸式亚硫酸碱金属盐管路，分别与所述离子交换单元和所述反应单元连接，用于将所述酸式亚硫酸碱金属盐返回至所述反应单元。活化试剂中的酸式亚硫酸碱金属盐和活化后产生的酸式亚硫酸碱金属盐可以通过酸式亚硫酸碱金属盐管路回流至反应单元与环氧乙烷进行加成反应生成羟乙基磺酸碱金属盐。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备牛磺酸的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：在反应单元中，采用环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；对在离子交换单元中的若干离子交换树脂柱独立的进行第一活化方式处理或第二活化方式处理；将所述含有牛磺酸碱金属盐的一部分蒸发液分配至所述进行第一活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸，并将所述酸式亚硫酸碱金属盐输入至所述反应单元中；将所述含有牛磺酸碱金属盐的另一部分蒸发液分配至进行第二活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到硫酸碱金属盐和牛磺酸。根据本发明实施例的方法利用环氧乙烷法制备牛磺酸，利用两种离子交换树脂柱活化体系达到牛磺酸连续大规模生产过程中的碱金属离子平衡，避免使用亚硫酸(溶有二氧化硫的酸式亚硫酸碱金属盐溶液)活化离子交换柱中产生的多余碱金属离子难以处理的问题，达到在连续生产过程中平衡碱金属离子的目的。
根据本发明的实施例，上述方法还可进一步包括如下附加技术特征至少之一：
根据本发明的实施例，所述第一活化方式进一步包括：利用酸式亚硫酸碱金属盐自下而上输入通过所述离子交换树脂柱；将二氧化硫溶解在酸式亚硫酸碱金属盐溶液中，以便得到亚硫酸溶液；将所述亚硫酸溶液自上而下输入至所述交换树脂柱，以便对所述离子交换树脂柱进行第一活化方式处理。根据本发明的实施例，离子交换树脂柱长期在亚硫酸的环境下会降低活化效率，使用酸式亚硫酸碱金属盐溶液溶解二氧化硫可以提高离子交换树脂柱的活化效率，缩短活化时间，但同时引入了多余的碱金属离子，需要进一步平衡碱金属离子。
根据本发明的实施例，所述第二活化方式进一步包括：利用碱金属硫酸盐溶液自下而上输入通过所述离子交换树脂柱；将浓度为不超过25wt％的硫酸溶液自上而下输入至所述离子交换树脂柱，以便对所述离子交换树脂柱进行第二活化方式处理。根据本发明的实施例，利用浓度为不超过25wt％的硫酸活化离子交换树脂柱可以达到良好的活化效果，提高活化效率，并且可以在牛磺酸生产过程中平衡碱金属离子，最终生成碱金属硫酸盐。
发明人经过大量的研究发现，在利用酸溶液对离子交换树脂柱进行活化之前，利用碱金属盐溶液预先从下到上处理离子交换树脂柱，可以提高活化效率及生产效率。碱金属盐溶液的密度比水密度大，自下而上的过程中碱金属盐溶液不易与水充分混合，有利于碱金属盐溶液将树脂中残留的水溶液顶出，此部分顶出液可直接进入原始蒸发液系统；此部分碱金属盐溶液可以为上批次酸活化pH>5部分的接收液，此部分中含有少量的氢离子，在进入离子交换柱中，可转换成碱金属盐，此部分可全部转换成碱金属盐，提高了碱金属盐的浓度，提高生产效率。
根据本发明的实施例，所述方法进一步包括：将60wt％～95wt％含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液分配至所述采用第一活化方式处理的离子交换树脂柱，并将5wt％～40wt％含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液分配至所述采用第二活化方式处理的离子交换树脂柱。根据本发明的实施例，被分配入采用第二活化方式处理的离子交换树脂柱的蒸发液为：5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％，被分配入采用第一活化方式处理的离子交换树脂柱的蒸发液为：60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％。发明人经过大量的研究发现，在使用本发明系统生产牛磺酸时，氨解反应中额外加入了强碱调节反应体系pH，其中调整pH的少量强碱，在离子交换过程中会消耗一部分树脂中的活性基团，第一离子交换树脂柱若采用亚硫酸活化，一个亚硫酸置换一个金属离子，形成碱金属盐，一个碱金属盐对应可以生产一分子牛磺酸，由此，使用酸式亚硫酸碱金属盐溶解二氧化硫生成亚硫酸活化离子交换树脂柱时所引入的酸式亚硫酸碱金属盐使其在生产体系中处于过量状态，使部分酸式亚硫酸碱金属盐无法做到完全循环利用，碱金属离子在生产体系中过量，为了解决此部分问题，需要额外处理掉多余的酸式亚硫酸碱金属盐溶液，而直接污水处理成本高、效率低，若采用蒸发浓缩工艺，亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等不稳定，得到的盐杂质含量高无法售卖，造成材料的浪费。发明人经过大量的研究和实验设计，采用第一活化方式的离子交换树脂柱和采用第二活化方式的离子交换树脂柱同时使用蒸发液生产牛磺酸，第二离子交换树脂柱采用硫酸进行活化，可以使部分碱金属离子转化为碱金属硫酸盐，碱金属硫酸盐属于强碱盐，可以直接蒸发浓缩得到纯品，做销售处理或加以利用，处理方式简单，节约成本和资源。
根据本发明的实施例，所述分配至采用第一活化方式处理的离子交换树脂柱与采用第二活化方式处理的离子交换树脂柱中的蒸发液的比例为(3：2)～(19:1)。
根据本发明的实施例，在进行活化处理之前，各自独立地确定所述离子交换树脂柱的输入液和流出液中碱金属离子的浓度，所述输入液和所述流出液中含有牛磺酸碱金属盐离子，以便确定所述离子交换树脂柱的活化处理方式。
根据本发明的实施例，当用所述第一活化方式处理的离子交换柱中流出液中碱金属离子浓度不低于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，为使用所述第二活化方式处理的指示，当所述流出液中的碱金属离子浓度不高于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，为使用所述第一活化方式处理的指示。根据本发明的实施例，当所述流出液中的碱金属离子浓度不低于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，说明离子交换树脂柱使用状态不佳，离子交换树脂柱中的碱金属离子过多，不能对牛磺酸碱金属盐进行高效率的离子交换，需要改变离子交换树脂柱的活化方式，使用硫酸活化离子交换树脂柱；当所述流出液中的碱金属离子浓度不高于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，表明离子交换树脂柱状态恢复，可以继续使用亚硫酸(溶有二氧化硫的酸式亚硫酸碱金属盐溶液)进行活化，使用亚硫酸活化的效率更高，利于连续生产中，高效制备牛磺酸。
根据本发明的实施例，所述酸式亚硫酸碱金属盐的浓度为30wt％～40wt％，优选地，所述酸式亚硫酸碱金属盐的浓度为35wt％。根据本发明的实施例，所述酸式亚硫酸碱金属盐的浓度为30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％。
根据本发明的实施例，所述碱金属硫酸盐的浓度为2wt％～15wt％；优选地，所述碱金属硫酸盐的浓度为5wt％～10wt％。根据本发明的实施例，所述碱金属硫酸盐的浓度为2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的制备牛磺酸系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的制备牛磺酸方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的硫酸活化流程；
图4是根据本发明实施例的硫酸钠随温度变化曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要注意的是，本文中所述“碱金属盐”“碱金属”等，均指包括“钠盐、钾盐和/或锂盐”、“钠、钾和/或锂”，例如：酸式硫酸碱金属盐指亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾或亚硫酸氢锂。
需要注意的是，在本文中，所述碱金属盐优选钠盐。
需要注意的是，在本文中，所述原始蒸发液，指氨解反应后进行蒸发或闪蒸处理后的蒸发液，该蒸发液未经任何稀释液处理，也未和任何其他试剂(如酸性溶液等)反应的蒸发液。
需要注意的是，在本文中，所述蒸发液包括原始蒸发液和/或经过处理的蒸发液，所述处理包括但不限于被水或其他溶液稀释，与酸性溶液(如羟乙基磺酸)进行中和等。
需要注意的是，在本文中，所述树脂柱、离子交换树脂柱、离子交换柱等描述均指弱酸性阳离子树脂柱，其酸性略高于牛磺酸酸性。
根据本发明的实施例，参考附图1，所述系统包括：储液单元100，所述储液单元100用于储存通过环氧乙烷法制备的含有牛磺酸碱金属盐的溶液；离子交换单元200，所述离子交换单元200与所述储液单元100相连，所述离子交换单元200包含若干离子交换树脂柱，单一离子交换柱独立地用第一活化方式或第二活化方式进行活化处理，其中，第一活化方式采用亚硫酸进行活化，以便获得酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸；第二活化方式采用硫酸进行活化，以便获得碱金属硫酸盐和牛磺酸；分配单元300，所述分配单元300分别与所述储液单元100、离子交换单元200相连，所述分配单元300被配置为用于调节由储液单元100向离子交换单元200中的若干离子交换树脂柱输送溶液的量。根据本发明的实施例，该系统具有高效、节能、节约资源的优势。
根据本发明的实施例，所述系统进一步包括：反应单元400，所述反应单元400与所述储液单元100相连，所述反应单元400用于环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；和酸式亚硫酸碱金属盐管路500，分别与所述离子交换单元200和所述反应单元400连接，用于将所述酸式亚硫酸碱金属盐返回至所述反应单元400。活化试剂中的酸式亚硫酸碱金属盐和活化后产生的酸式亚硫酸碱金属盐可以通过酸式亚硫酸碱金属盐管路500回流至反应单元400与环氧乙烷进行加成反应生成羟乙基磺酸碱金属盐。
根据本发明的实施例，在离子交换单元中，离子交换树脂柱的数目不受特别限制，可以为一个、两个或多个，在同一时间内，采用第一活化方式中与采用第二活化方式的离子交换树脂柱的数目比例可以为1:1、2：1、3:1等，优选为1:1或2:1。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备牛磺酸的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：在反应单元中，采用环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；对在离子交换单元中的若干离子交换树脂柱独立的进行第一活化方式处理或第二活化方式处理；将所述含有牛磺酸碱金属盐的一部分蒸发液分配至所述进行第一活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸，并将所述酸式亚硫酸碱金属盐输入至所述反应单元中；将所述含有牛磺酸碱金属盐的另一部分蒸发液分配至进行第二活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到硫酸碱金属盐和牛磺酸。
根据本发明的具体实施例，参考附图2，具体步骤如下：
1、环氧乙烷与酸式亚硫酸碱金属盐反应制备羟乙基磺酸碱金属盐，羟乙基磺酸碱金属盐在碱性条件下与氨反应制备牛磺酸碱金属盐，氨解后的溶液进行闪蒸或/和蒸发，除去多余的氨，得到蒸发液。
2、将蒸发液按照比例分配进入离子交换单元中的树脂柱，其中，60wt％～95wt％的蒸发液进入采用第一活化方式中的树脂柱，5wt％～40wt％的蒸发液进入采用第二活化方式中的树脂柱。
3、蒸发液在进行离子交换之前，对离子交换树脂柱进行处理：水洗、酸洗、碱洗、活化再水洗。其中水洗为离子树脂上柱前需经过水洗清除树脂中普通杂物，其要求为水洗至水洗液成无色，并无气泡产生。酸洗、碱洗为清洗树脂中残留的小分子杂物，酸洗一般选用[H]+1mol/L的强酸，酸的体积为树脂体积的2～3倍，酸洗后需经过水洗，将树脂洗至pH＝2～4，目的清除树脂中的酸液，然后碱洗，碱洗一般选用[OH]-为1mol/L的强碱，其体积为树脂体积的2～3倍即可，碱洗后再水洗，水洗终点为pH＝9～10即可，树脂清洗干净后再活化，选用强酸性溶液活化树脂，浓度为[H]+1mol/L的强酸，体积为树脂体积的2～4倍，活化后再水洗，水洗至pH<9即可，最后一次活化后水洗液可直接回用配酸，进行下次活化树脂使用。
4、蒸发液由上向下进入采用第一活化方式中的离子交换柱后，当树脂流出液的pH<3时，流出液用来稀释中和原始蒸发液；当树脂流出液的pH为3-8时，收集含有牛磺酸的流出液，当pH超过8时，停止进蒸发液。检测该步骤流出液中碱金属离子的浓度。
5、用纯化水由上至下经过离子交换柱清洗使用过的树脂，清洗过程中产生的树脂流出液用来稀释蒸发液，检测流出液中无牛磺酸流出为止，此时pH值为9.5～10.5。该步骤可以减少水资源的使用，节约用水。
6、清洗后的采用第一活化方式处理的离子交换柱，由下向上进低浓度的亚硫酸氢钠溶液，顶树脂柱中残留的水，所顶出的残留的水一部分进入原始蒸发液稀释作用，避免水的浪费，一部分外排另外收集处理，避免亚硫酸氢钠混入蒸发液中。
7、除水后的采用第一活化方式处理的离子交换柱，由上向下，用含有二氧化硫、亚硫酸氢钠和亚硫酸的混合物进行活化，当流出液的pH值为3-4时，停止加入活化试剂，储存流出液，用于制备亚硫酸氢钠。
8、活化后的采用第一活化方式处理的离子交换柱，由上向下进纯化水进行清洗，当树脂流出液基本无酸根阴离子流出为止，此时pH值在4左右，停止进纯化水，流出液用于制备亚硫酸氢钠。根据本发明的实施例，该步骤可以节约用水量，节约水资源，控制生产成本。
9、用适量的含有亚硫酸碱金属盐的溶液，从下到上顶第一离子交换单元中的离子交换柱树脂缝隙中的水，此处的流出液水分为两步处理，pH>3～4的流出液回原始蒸发液，pH<3～4直接进入成品液。当流出液的体积达到进入树脂液体的体积时，停止进含有亚硫酸碱金属盐的溶液，开始进稀释后的蒸发液。根据本发明的实施例，利用牛磺酸预先处理离子交换树脂柱可以给树脂柱预先提供一个含有酸性亚硫酸碱金属盐的环境，降低强碱性蒸发液对树脂柱的损伤，同时可以最大限度地利用树脂柱中的活性基团，提高活化效率，同时保护树脂柱，提高树脂柱的使用寿命。
10、循环洗树脂、活化树脂、洗树脂、进蒸发液的步骤，进而高效连续生产牛磺酸。但由于用亚硫酸体系活化离子交换树脂，会因树脂活化不完全等原因，造成循环次数增多后，体系崩溃，无法再继续循环，因此，当采用第一活化方式处理离子交换柱后，当流出液中的碱金属离子浓度高于输入的蒸发液中的碱金属离子浓度的60％时，调整第一离子交换树脂柱的活化处理方式为第二活化方式即硫酸活化，循环过程中，当所述流出液中的碱金属离子浓度低于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，调整活化处理方式为亚硫酸活化体系。
11、在采用第二活化方式处理离子交换树脂时，除离子交换树脂柱活化和活化前处理步骤外，其他步骤与第一离子交换单元基本相同。
12、采用第二活化方式处理离子交换树脂时，活化前处理(碱金属盐顶水)：水洗后的树脂柱，由下向上采用碱金属盐顶出树脂中残留的水分，其中顶出液中无硫酸根离子的溶液进入原始蒸发液稀释蒸发液，含硫酸根离子部分的水直接进入烯酸储罐，配置活化试剂。
13、第二离子交换树脂柱活化：由上向下，用稀硫酸进行活化，当流出液的pH值为大于5时，流出液进硫酸钠储罐，当pH值为小于5时，流出液进烯酸储罐，当pH小于3时，停止进稀硫酸。其中，活化流程参考附图3，为提高活化效率，稀硫酸的浓度小于23％wt。发明人经过大量的实验发现，目前蒸发液过后水洗，水洗后顶水采用pH为5～5.5时的流出液，pH<5部分作为下一批活化试剂，此中含了部分酸和部分的硫酸钠。硫酸浓度提高可以小量降低活化用硫酸体积用量，酸活化完全和酸的浓度关系不大，但影响后续硫酸钠提纯的步骤，硫酸钠的饱和质量分数为31.6％，此时对应的硫酸浓度最高不能高于23％，硫酸浓度过高，硫酸钠会被析出产生固体堵管；硫酸浓度低对树脂的损伤最小，但在生产中浓度过低会造成后续硫酸钠提纯困难，水量高，成本也相应提高。
以上顺序，不是制备牛磺酸方法中的确定顺序，只是为了方便理解本发明而在文本中设置的顺序。实际生产过程中，可以根据实际产能调整离子交换单元中的离子交换树脂柱的数量，以及活化方式。即第一活化方式和第二活化方式可以在相同的离子交换树脂柱中交替进行，也可以在不同的离子交换树脂柱中同时进行，还可以在不同的离子交换柱中交替进行。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
①树脂预处理：取1L树脂装入层析柱中敦实，树脂上部保留3～5cm的水，用4％硫酸溶液3倍树脂体积处理树脂，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＞4，再用4％NaOH溶液1.5～2BV对树脂进行转型，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＜9。用4％硫酸溶液三倍树脂体积处理树脂，流速为2.5～5BV/h，结束后用自来水清洗树脂至出口液PH>4，树脂活化完成备用。
②蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至牛磺酸碱金属盐的含量为20wt％左右，将稀释后的蒸发液按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后采用水洗离子交换柱，洗至流出液的pH为8～9时为止，即为洗脱完成。
③树脂再生：其中树脂按照第活化方式或第二活化方式进行。
④在同一个离子交换柱中循环步骤②、③，每一次循环，过柱100L的蒸发液，重复此循环10次。
步骤③、④活化分配量为见表1
表1牛磺酸过柱不同活化方式分配量
结果如下表2
表2实施例1产生牛磺酸摩尔总量与产生亚硫酸氢钠摩尔总量
从表2中可以看出，选用100L、20wt％(牛磺酸碱金属盐)的蒸发液经过一根离子树脂柱后转化得到牛磺酸，选用10个100L循环10次，其中每两次循环改变一次树脂的活化方式，见表1，1、2次循环过100L蒸发液选用的活化方式为第一离子单元，3～10分别是选用过柱两为95L、80L、60L、55L采用第一离子单元活化，剩下的5L、20L、40L、45L采用第二离子单元活化。从表2中可以看出，100L蒸发液过柱选用第一活化方式时，产生的亚硫酸氢钠摩尔量高于进入系统中的牛磺酸钠摩尔量，而对于本专利中采用的环氧乙烷法制备牛磺酸中1mol亚硫酸碱金属盐对应生产1mol的牛磺酸，100L蒸发液中95L蒸发液过柱选用第一离子单元活化，5L蒸发液过柱采用第二离子单元活化，新产生的亚硫酸氢钠含量仍然较产生的牛磺酸偏高(因在循环体系中亚硫酸氢钠顶水部分会有少量的钠被排出做污水处理，此处可勉强做到系统的钠平衡)，100L蒸发液中以80L、60L、55L蒸发液过柱选用第一离子活化单元，20L、40L、45L蒸发液过柱选用第二离子活化单元，其中新增的亚硫酸氢钠摩尔量较牛磺酸总摩尔量少，系统不存在多余的亚硫酸氢钠需要处理，并还需要额外的补充亚硫酸氢钠来生产牛磺酸，过多补充亚硫酸氢钠进入系统，不利于提高整体生产效率，综合考虑进行第一活化方式处理的蒸发液的总量在60％～95％，进行第二活化方式处理的蒸发液的总量在5％～40％。
实施例2
对比例1：
①树脂预处理：取6L树脂装入层析柱中敦实，树脂上部保留3～5cm的水，用4％硫酸溶液3倍树脂体积处理树脂，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＞4，再用4％NaOH溶液1.5～2BV对树脂进行转型，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＜9。用4％硫酸溶液三倍树脂体积处理树脂，流速为2.5～5BV/h，结束后用自来水清洗树脂至出口液PH>4，树脂活化完成备用。
②树脂装柱：取活化好的6L树脂分别等量装入2根层析柱中敦实，树脂上部保留3-5cm的水，编号为A1、B1。
③蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至牛磺酸碱金属盐的浓度为20wt％左右，并将稀释后的蒸发液按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A1树脂柱采用第一活化方式处理，B1树脂柱采用第二活化方式处理。
其中通过循环步骤③、④次，采用100L蒸发液过离子树脂柱A1，并检测最终得到的牛磺酸总量，同时检测新产生的亚硫酸碱钠含量。
对比例2
③蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至牛磺酸碱金属盐的浓度为20wt％左右，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A1树脂柱采用第一活化方式处理，B1树脂柱采用第二活化方式处理。
其中通过循环步骤③、④次，采用95L蒸发液过离子树脂柱A1，5L蒸发液过离子树脂B2，并检测最终得到的牛磺酸总量，同时检测新产生的亚硫酸碱钠含量。
对比例3
③蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至20wt％按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A1树脂柱采用第一活化方式处理，B1树脂柱采用第二活化方式处理。
其中通过循环步骤③、④次，采用80L蒸发液过离子树脂柱A1，20L蒸发液过离子树脂B2，并检测最终得到的牛磺酸总量，同时检测新产生的亚硫酸碱钠含量。
对比例4
③蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至20wt％按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A1树脂柱采用第一活化方式处理，B1树脂柱采用第二活化方式处理。
其中通过循环步骤③、④次，采用60L蒸发液过离子树脂柱A1，40L蒸发液过离子树脂B2，并检测最终得到的牛磺酸总量，同时检测新产生的亚硫酸碱钠含量。
对比例5
③蒸发液样品过柱：取原始蒸发液稀释至20wt％按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A1树脂柱采用第一活化方式处理，B1树脂柱采用第二活化方式处理。
其中通过循环步骤③、④次，采用55L蒸发液过离子树脂柱A1，45L蒸发液过离子树脂B2，并检测最终得到的牛磺酸总量，同时检测新产生的亚硫酸碱钠含量。
结果如下表
表3实施例2中对比例1-5中产生牛磺酸摩尔总量与产生亚硫酸氢钠摩尔总量
从表3中看选用100L、20wt％的蒸发液经过离子树脂柱A1、B1后转化得到牛磺酸，其中对比例1中全部进入A1柱(采用第一离子交换单元活化树脂)，最终产生的亚硫酸氢钠摩尔量高于进入系统中的牛磺酸钠摩尔量，而对于本专利中采用的环氧乙烷法制备牛磺酸中1mol亚硫酸碱金属盐对应生产1mol的牛磺酸，对比例2中95L进入A1柱，5L进入B1柱(其中B1柱采用第二活化方式处理)，新产生的亚硫酸氢钠含量仍然较产生的牛磺酸偏高(因在循环体系中亚硫酸氢钠顶水部分会有少量的钠被排出做污水处理，此处可勉强做到系统的钠平衡)，对比例3、4、5分别采用的80L、60L、55L进入A1柱，20L、40L、45L进入B1柱，其中新增的亚硫酸氢钠摩尔量较牛磺酸总摩尔量少，系统不存在多余的亚硫酸氢钠需要处理，并还需要额外的补充亚硫酸氢钠来生产牛磺酸，过多补充亚硫酸氢钠进入系统，不利于提高整体生产效率，综合考虑进入进行第一活化处理的离子树脂交换柱中的蒸发液的总量在60％～95％，进入进行第二活化处理的离子树脂交换柱中的蒸发液总量在5％～40％。
实施例3
①树脂预处理：取6L树脂装入层析柱中敦实，树脂上部保留3～5cm的水，用4％硫酸溶液3倍树脂体积处理树脂，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＞4，再用4％NaOH溶液1.5～2BV对树脂进行转型，流速为每小时树脂体积2-4倍，结束后用自来水清洗树脂至出口pH＜9。用4％硫酸溶液三倍树脂体积处理树脂，流速为2.5～5BV/h，结束后用自来水清洗树脂至出口液PH>4，树脂活化完成备用。
②树脂装柱：取活化好的6L树脂分别等量装入6根层析柱中敦实，树脂上部保留3-5cm的水，编号为A、B、C、D、E、F。
对比例6：
③蒸发液样品过柱：取6个体积1.5L、20wt％蒸发液按照一定倍数定容按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A、B、C组采用亚硫酸活化树脂，D、E、F组采用硫酸活化树脂。
循环步骤③、④40次。
对比例7：
③蒸发液样品过柱：取6个体积1.5L、20wt％蒸发液按照一定倍数定容按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中D、E、F组采用亚硫酸活化体系活化树脂，A、B、C组采用硫酸活化树脂。
循环步骤③、④40次。
对比例8：
③蒸发液样品过柱：取6个体积1.5L、20wt％蒸发液按照一定倍数定容按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A、B、C、D组采用亚硫酸活化体系活化树脂，E、F组采用硫酸活化树脂。
循环步骤③、④40次。
对比例9：
③蒸发液样品过柱：取6个体积1.5L、20wt％蒸发液按照一定倍数定容按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中C、D、E、F组采用第一离子单元活化体系活化树脂，A、B组采用第二离子单元活化树脂。
循环步骤③、④40次。
对比例10：
③蒸发液样品过柱：取6个体积1.5L、20wt％蒸发液按照一定倍数定容按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：其中A、B、E、F组采用第一离子单元活化体系活化树脂，C、D组采用第二离子单元活化树脂。
循环步骤③、④40次。
结果如表4、表5所示。
表4对比例6、7蒸发液中蒸发液碱金属盐转化成转化量变化
从表4中可以看出，对比例6中采用第一活化方式活化A、B、C组树脂，在长期活化状态下，树脂活化效率低，随着次数的增多，其转化效率成降低趋势。其中使用第二离子交换单元活化体系活化D、E、F组树脂，在长期活化状态下，树脂活化效率不变，其中对蒸发液的转化率处于稳定的状态。对比例7中将对比例6中采用第一离子交换单元活化体系改为采用第二活化方式活化树脂柱，其结果为A、B、C树脂恢复其转化效率，其中D、E、F组树脂采用第一活化方式处理，其效率随着活化次数的增多，树脂活化效率降低，树脂转化率下降。
表5对比例8、9、10蒸发液转化量变化
从表5结果中可以看出，对比例8中进行第一活化方式处理的单元组A、B、C、D，随着循环次数的加长，活化效率降低，对比例9中将A、B组树脂柱改为第二活化方式处理，其中C、D组继续采用第一活化方式处理，其活化效率持续降低，对比例10中将C、D组换成第二活化体系活化，其转化能力恢复到较高状态。
故结合对比例6-10可以看出，采用第一活化处理方式的离子交换树脂柱，随着循环次数的增加，长期采用亚硫酸与亚硫酸氢钠活化树脂，树脂的转化效率下降，当换用第二活化方式处理后，树脂恢复其转化能力。结合实施例可以看出，当采用第一活化方式活化树脂柱，检测到树脂流出液的碱金属浓度为进入树脂柱的蒸发液碱金属浓度的60％左右时，即需要改变活化方式，改变为第二活化方式活化树脂，其中当采用第二活化方式处理树脂时，当其流出液的碱金属浓度为进入树脂柱的蒸发液碱金属浓度的5％左右时，即认为树脂活化完全，可继续进行第一活化方式或第二活化方式处理。
实施例4
选用对比例10中的C或者D组树脂柱进行以下实验，活化方式为第二活化方式。
③蒸发液样品过柱：将蒸发液按照一定倍数定容，取预处理好的树脂一定量转入层析柱，将定容好的蒸发液按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：采用硫酸溶液按照一定流速正向过柱解吸，测定洗脱液中无钠离子存在时即为树脂活化完全，然后水洗至pH>4即为水洗完成。
重复实验步骤③、④，其中步骤③条件保持不变，改变步骤④中活化试剂含量中金属离子含量，条件如下表6所示：
表6：同15wt％硫酸含量下不同碱金属离子混合液洗脱液下活化时间
从表6中结果显示，同流速状态下，同硫酸含量条件下，当钠离子盐含量为零时，树脂需活化60min,随着钠离子盐含量增加，树脂活化时间逐渐缩短，而当钠离子盐增加到10wt％以上时，活化时间变化不明显，同时在钠离子盐在树脂中析出，造出堵柱现象，故钠离子盐含量为5wt％～10wt％之间为最佳。其中钾离子与钠离子增强效果相对一致，镁离子盐其增强效果与钠离子盐效果相对较差，但仍有增强效果，主要因钠离子与钾离子都为一族金属离子结构相似，且离子树脂体系中主要置换的离子为钠离子，故表现为较强的增强效果增加金属离子盐到活化试剂中可以提高活化效率，缩短活化时间，其中生产上若采用增加生产用金属离子盐同一类型，可大大提高金属离子盐浓度，降低了蒸发成本，增强后续金属离子盐的回收利用，大大节约生产成本。
实施例5
硫酸钠溶解度变化曲线如下：
表7硫酸钠溶解度随温度的变化
从附图4中可以看出，T<50℃时硫酸钠随温度的身高硫酸钠的溶解度身高，当T>50℃时硫酸钠的溶解度随温度的升高缓慢降低。可以看出生产系统温度维持在50℃左右可以最大限度提高酸浓度，在此温度情况下，得到的硫酸钠含量最高，后续蒸发浓度有助降低成本。
表8酸活化硫酸含量对应得牛酸钠含量
从表8中可以看出硫酸的含量到30％时，对应产出的硫酸钠含量为42.7％，生产中离子树脂工艺温度控制在65℃左右，此时硫酸钠的饱和质量分数为44.3～44.5％,考虑到硫酸活化树脂时H+离子与钠离子发生置换的过程会有短暂的停留，造成活化过程中硫酸钠的浓度会出现短暂的聚集，存在硫酸钠析出堵管的可能性，故在实验过程中将从硫酸含量调制15％～25％，但从后续实验中研究发现，当浓度达到25％时，温度控制不佳情况下同样有硫酸钠的析出，故硫酸含量为22％左右较佳。
根据以上分析结果选用对比例10中C或者D组树脂柱进行以下实验
③蒸发液样品过柱：将蒸发液按照一定倍数定容，取预处理好的树脂一定量转入层析柱，将定容好的蒸发液按照一定流速正向过柱吸附，根据不同时间段要求确定终点，测量各项指标。蒸发液走样完成后步骤为水洗，洗至流出液pH＝8～9为止，即为洗脱完成。
④树脂再生：采用硫酸溶液按照一定流速正向过柱解吸，测定洗脱液中无钠离子存在时即为树脂活化完全，然后水洗至pH>4即为水洗完成。
重复实验步骤③、④，其中步骤③条件保持不变，改变步骤④中活化试剂含量，条件如下表9所示：
表9不同含量下酸活化试剂完全活化树脂各项参数指标
| 批数 | 硫酸含量 | 酸用量体积 | 酸活化后水洗体积 |
| 1 | 4.7wt％ | 22L | 6.5L |
| 2 | 9.8wt％ | 20L | 7L |
| 3 | 12wt％ | 17L | 7.3L |
| 4 | 15wt％ | 17L | 7.5L |
| 5 | 23wt％ | 15L | 7.0L |
| 6 | 25wt％ | 14L | 6.9L |
表9中同条件下，酸活化总用量随着酸含量的升高，活化用体积降低，结合硫酸含量控制分析，目前数据显示23wt％硫酸含量下树脂活化较为稳定，酸后水洗用量先随着酸含量变大，水洗用量增多，随着后续酸含量增大，水洗用量下降，主要为后续酸含量增大，但用量减少，水洗至pH至4～6更易达到。但实验过程中当含量高达25wt％时，温度波动时，树脂柱中会有少量固体析出，影响实验，故结合实际硫酸含量优选为23wt％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (20)
1.一种制备牛磺酸的系统，其特征在于，包括：
储液单元，所述储液单元用于储存通过环氧乙烷法制备的含有牛磺酸碱金属盐的溶液；
离子交换单元，所述离子交换单元包含若干离子交换树脂柱，单一离子交换柱独立地用第一活化方式或第二活化方式进行活化处理，其中，第一活化方式采用亚硫酸进行活化，以便获得酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸；第二活化方式采用硫酸进行活化，以便获得碱金属硫酸盐和牛磺酸；
分配单元，所述分配单元分别与所述储液单元、所述离子交换单元相连，所述分配单元被配置为用于调节由所述储液单元向所述离子交换单元中的若干离子交换树脂柱输送溶液的量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括活化液转换单元，所述活化液转化单元与所述离子交换树脂柱相连，所述活化液转化单元被配置为适于调整所述离子交换树脂柱所进行的活化处理方式。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括碱金属离子浓度检测模块，所述碱金属离子浓度检测模块与所述离子交换树脂柱的入口和出口相连，所述碱金属离子浓度检测模块适于独立地检测若干离子交换树脂柱的输入液和流出液中碱金属离子浓度，所述输入液和所述流出液中含有牛磺酸碱金属盐，并且所述碱金属离子浓度检测模块与所述活化液转换单元相连，以便所述活化液转化单元基于所述碱金属离子浓度检测模块的检测结果调整所述离子交换树脂柱所进行的活化处理方式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述分配单元各自独立地调整由储液单元输入离子交换树脂柱中的溶液的量，当采用所述第一活化方式处理离子交换树脂柱时，溶液的输入量为储液单元中溶液总量的60wt％～95wt％，当采用所述第二活化方式处理离子交换树脂柱时，溶液输入的量为储液单元中溶液总量的5wt％～40wt％；
任选地，其中第一活化方式处理的离子交换树脂柱与第二活化方式处理的离子交换树脂柱的溶液输入量比例为(3:2)-(19:1)。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述活化液转化单元被配置为当进行所述第一活化方式中的离子交换树脂柱流出液中的碱金属离子浓度高于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，调整离子交换树脂柱的活化处理方式为所述第二活化方式，当所述流出液中的碱金属离子浓度低于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，调整所述离子交换树脂柱的活化处理方式为所述第一活化方式。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，进一步包括：溶液配置模块，所述溶液配置模块与所述离子交换树脂柱的底部相连，在所述离子交换树脂柱采用所述第一活化方式处理前，所述溶液配置模块自下向上向所述离子交换树脂中输入酸式亚硫酸碱金属盐溶液，在所述离子交换树脂采用所述第二活化方式处理前，所述溶液配置模块自下向上向所述离子交换树脂中输入碱金属硫酸盐溶液。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二活化方式适于采用浓度不超过25wt％的硫酸进行第二活化处理。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二活化方式适于采用浓度不超过23wt％的硫酸进行第二活化处理。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一活化方式中的亚硫酸是通过将二氧化硫溶解在酸式亚硫酸碱金属盐溶液中得到的，所述酸式亚硫酸碱金属盐溶液的浓度为25wt％～50wt％。
10.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，进一步包括：
反应单元，所述反应单元与所述储液单元相连，所述反应单元用于环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；和
酸式亚硫酸碱金属盐管路，分别与所述离子交换单元和所述反应单元连接，用于将所述酸式亚硫酸碱金属盐返回至所述反应单元。
11.一种制备牛磺酸的方法，其特征在于，包括：
在反应单元中，采用环氧乙烷法制备含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液；
对在离子交换单元中的若干离子交换树脂柱独立的进行第一活化方式处理或第二活化方式处理；
将所述含有牛磺酸碱金属盐的一部分蒸发液分配至所述进行第一活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到酸式亚硫酸碱金属盐和牛磺酸，并将所述酸式亚硫酸碱金属盐输入至所述反应单元中；
将所述含有牛磺酸碱金属盐的另一部分蒸发液分配至进行第二活化方式进行处理的离子交换树脂柱中，以便得到硫酸碱金属盐和牛磺酸。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一活化方式进一步包括：
利用酸式亚硫酸碱金属盐自下而上输入通过所述离子交换树脂柱；
将二氧化硫溶解在酸式亚硫酸碱金属盐溶液中，以便得到亚硫酸溶液；
将所述亚硫酸溶液自上而下输入至所述交换树脂柱，以便对所述离子交换树脂柱进行第一活化方式处理。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二活化方式进一步包括：
利用碱金属硫酸盐溶液自下而上输入通过所述离子交换树脂柱；
将浓度为不超过25wt％的硫酸溶液自上而下输入至所述离子交换树脂柱，以便对所述离子交换树脂柱进行第二活化方式处理。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，进一步包括：将60wt％～95wt％含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液分配至所述采用第一活化方式处理的离子交换树脂柱，并将5wt％～40wt％含有牛磺酸碱金属盐的蒸发液分配至所述采用第二活化方式处理的离子交换树脂柱；
任选地，所述分配至采用第一活化方式处理的离子交换树脂柱与采用第二活化方式处理的离子交换树脂柱中的蒸发液的比例为(3：2)～(19:1)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在进行活化处理之前，各自独立地确定所述离子交换树脂柱的输入液和流出液中碱金属离子的浓度，所述输入液和所述流出液中含有牛磺酸碱金属盐离子，以便确定所述离子交换树脂柱的活化处理方式。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，当用所述第一活化方式处理的离子交换柱中流出液中碱金属离子浓度不低于所述输入液中的碱金属离子浓度的60％时，为使用所述第二活化方式处理的指示，当所述流出液中的碱金属离子浓度不高于所述输入液中的碱金属离子浓度的5％时，为使用所述第一活化方式处理的指示。
17.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述酸式亚硫酸碱金属盐的浓度为30wt％～40wt％。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述酸式亚硫酸碱金属盐的浓度为35wt％。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述碱金属硫酸盐的浓度为2wt％～15wt％。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述碱金属硫酸盐的浓度为5wt％～10wt％。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110322108.2A CN113072468B (zh) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
| PCT/CN2021/107399 WO2022198855A1 (zh) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
| EP21932469.6A EP4317130A1 (en) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | System and method for efficiently preparing taurine |
| JP2022541646A JP7427793B2 (ja) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | タウリンを効率的に調製するシステム及び方法 |
| CN202180095635.2A CN117015525A (zh) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
| US17/808,925 US11840502B2 (en) | 2021-03-25 | 2022-06-24 | System and method for efficiently preparing taurine |
| US18/456,350 US20230416198A1 (en) | 2021-03-25 | 2023-08-25 | System and method for efficiently preparing taurine continuously |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110322108.2A CN113072468B (zh) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113072468A CN113072468A (zh) | 2021-07-06 |
| CN113072468B true CN113072468B (zh) | 2022-04-08 |
Family
ID=76610589
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110322108.2A Active CN113072468B (zh) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
| CN202180095635.2A Pending CN117015525A (zh) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180095635.2A Pending CN117015525A (zh) | 2021-03-25 | 2021-07-20 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11840502B2 (zh) |
| EP (1) | EP4317130A1 (zh) |
| JP (1) | JP7427793B2 (zh) |
| CN (2) | CN113072468B (zh) |
| WO (1) | WO2022198855A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113072468B (zh) | 2021-03-25 | 2022-04-08 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
| CN114369043A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-19 | 厦门世达膜科技有限公司 | 一种采用连续离子交换法制备牛磺酸的工艺 |
| CN114230493A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-25 | 江阴华昌食品添加剂有限公司 | 一种用于牛磺酸规模化提取生产的自动化连续离交装置系统及牛磺酸的制备工艺 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107056659A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-08-18 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种高收率循环生产牛磺酸的方法 |
| CN111039832A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-04-21 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 生产牛磺酸的方法及从牛磺酸制备的反应体系中除去杂质的方法 |
| CN111471002A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种制备高纯度牛磺酸和盐的方法和系统 |
| CN111592473A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-28 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 循环制备牛磺酸方法和系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2693488A (en) * | 1950-08-30 | 1954-11-02 | Dow Chemical Co | Purification of amino alkane sulfonic acids by ion exchange |
| JP2003221370A (ja) * | 2002-01-30 | 2003-08-05 | Asahi Kasei Corp | グリシンと鉱酸アルカリ金属塩の製造方法 |
| US8063112B2 (en) * | 2008-12-08 | 2011-11-22 | Cansolv Technologies Inc. | Process for the regeneration of an ion exchange resin using sulfurous acid |
| US9061976B1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-06-23 | Songzhou Hu | Cyclic process for the production of taurine from ethylene oxide |
| JP2019128091A (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 発電プラントの運用方法および火力発電プラント |
| CN110452136A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-15 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 一种制备牛磺酸的方法 |
| CN110483342A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-22 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种牛磺酸母液除杂回收的方法以及除杂回收系统 |
| CN210736624U (zh) * | 2019-10-16 | 2020-06-12 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种全回收处理牛磺酸母液的生产系统 |
| CN113072468B (zh) * | 2021-03-25 | 2022-04-08 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 高效制备牛磺酸的系统和方法 |
-
2021
- 2021-03-25 CN CN202110322108.2A patent/CN113072468B/zh active Active
- 2021-07-20 EP EP21932469.6A patent/EP4317130A1/en active Pending
- 2021-07-20 JP JP2022541646A patent/JP7427793B2/ja active Active
- 2021-07-20 CN CN202180095635.2A patent/CN117015525A/zh active Pending
- 2021-07-20 WO PCT/CN2021/107399 patent/WO2022198855A1/zh active Application Filing
-
2022
- 2022-06-24 US US17/808,925 patent/US11840502B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107056659A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-08-18 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种高收率循环生产牛磺酸的方法 |
| CN111039832A (zh) * | 2019-06-28 | 2020-04-21 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 生产牛磺酸的方法及从牛磺酸制备的反应体系中除去杂质的方法 |
| CN111471002A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 潜江永安药业股份有限公司 | 一种制备高纯度牛磺酸和盐的方法和系统 |
| CN111592473A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-28 | 湖北远大生命科学与技术有限责任公司 | 循环制备牛磺酸方法和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11840502B2 (en) | 2023-12-12 |
| US20220324793A1 (en) | 2022-10-13 |
| CN117015525A (zh) | 2023-11-07 |
| EP4317130A1 (en) | 2024-02-07 |
| JP2023516109A (ja) | 2023-04-18 |
| JP7427793B2 (ja) | 2024-02-05 |
| WO2022198855A1 (zh) | 2022-09-29 |
| CN113072468A (zh) | 2021-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113072468B (zh) | 高效制备牛磺酸的系统和方法 | |
| US11459294B2 (en) | Method and system for removing impurities out of taurine mother liquor and taurine mother liquor recovery | |
| CN203429003U (zh) | 四甲基氢氧化铵回收再利用装置 | |
| CN109000217B (zh) | 一种电厂锅炉给水加氨全循环系统及方法 | |
| CN103011452A (zh) | 一种高效离子交换电镀废水回用处理系统 | |
| CN113087645B (zh) | 制备牛磺酸的系统和方法 | |
| CN204874418U (zh) | 煤催化气化系统 | |
| CN102909105A (zh) | 一种脱除木糖发酵液中盐分的方法及装置 | |
| CN216368017U (zh) | 一种木糖母液离交系统 | |
| CN113522373B (zh) | 一种利用离子树脂去除甘露糖母液中无机盐的方法 | |
| CN202700350U (zh) | 钠钙双碱法烟气脱硫装置 | |
| CN105036089B (zh) | 有色金属冶炼烟气硫酸制酸系统的废稀硫酸回收装置及其回收方法 | |
| CN204079524U (zh) | 一种高盐高氨氮废水处理系统 | |
| CN104003477A (zh) | 体外再生逆流离子交换系统及其使用方法 | |
| CN211972013U (zh) | 煤化工副产氯化钠饱和溶液中脱硫酸钠的装置 | |
| CN102923662A (zh) | 氯代吡啶衍生物氟化过程中分离氟化氢与氯化氢的方法 | |
| CN209974511U (zh) | 一种脱硫水零排放综合利用装置 | |
| CN113060885A (zh) | 一种高盐废水的资源化处理系统及方法 | |
| CN203839061U (zh) | 一种用于核电站废液处理系统的反渗透硼浓缩装置 | |
| CN208732745U (zh) | 一种利用烟道气连续反应去除废水硬度的装置 | |
| US20230416198A1 (en) | System and method for efficiently preparing taurine continuously | |
| CN101691213A (zh) | 脱除湿法磷酸中金属离子的新工艺 | |
| CN206368087U (zh) | 一种scr脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统 | |
| CN214299718U (zh) | 一种脱硫废水处理系统 | |
| CN114988520B (zh) | 一种利用改性特种树脂高效回收酸和盐的工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |