牛磺酸合成工艺路线的比较和分析
牛磺酸的合成及分离提纯
压蒸 出计算 量水 后 ， 得类 白色 固体 。研 细 ， 干燥 即得
粗产 品 ， ｐ ７ 。￣ ８ ￣ （ ｍ ２ ３５ ２ ０Ｃ 文献值 【 ７ ￣ ７ ￣ 。 ７ ２ ９Ｃ） ｒ ２
ｊ３２ 牛 磺 酸 的制 备 。．
在 三 口烧瓶 中加 入亚硫 酸钠若干 克 ， ３０ｍ ， 水 ０ Ｌ 加 热 溶解 后 ， 慢加 入 氨基 乙醇 硫 酸 酯 ， 完 后 回 缓 加 流反 应 １ 。回流完 毕 ， 却至 ８ ℃左 右 ， 入 由氯 ８ｈ 冷 Ｏ 加 化 钙 和水 ３ ０ｍＬ组成 的溶 液 ， 毕 ， 加 回流 反应 ２ｈ 。 趁 热过 滤 ， 滤饼 用 热水 ５ ０ｍＬ洗 涤两 次 。合 并 滤液 和洗 液 ， 缩至 大 量盐 析 出 ， 热过 滤 ， 浓 趁 滤液 冷却 至 １ ℃以下静置 过夜 ， 出 白色结 晶 ， 滤得 牛磺 酸粗 Ｏ 析 过 品 。用 水重 结 晶 ， 白色 结 晶精 品 。 得
３００ ） ０ ４ ２
摘 要 ： 文 主 要 对 牛磺 酸 的合 成 方 法 以及 分 离提 纯 工 艺 进行 了研 究。 本
关 键 词 ： 磺 酸 ； 成 ； 离提 纯 ； 牛 合 分 大孔 树 脂
中图 分 类号 ：Ｑ ２ ． 文 献 标 志码 ： 文 章 编 号 ：０ ８ １６ （０ ８０ －０ １ ０ Ｔ ２７ ２ ４ Ａ １０ － ２７ ２ ０ ）３ ０ ５ － ３
１ ． 合 酯 的制 备 ．１ ３
附树脂 化学性 质稳定 、 吸附量大 、 于解 吸。并且 吸 易
附树 脂 对水 中较 高 级 的醇 、 、 、 、 、 、 香 酮 醛 酚 酸 酯 芳 胺 及 多环 、 环 与杂 环化 合物 等 均有 良好 的吸 附作 稠 用 。而本实 验所要 提取 的牛磺 酸在 结构上 满足 吸附
牛磺酸的合成研究与应用前景
牛磺酸的合成研究与应用前景摘要：牛磺酸依托于特有的化学性质而被广泛的应用在医药、食品、有机合成以及饲料等方面。
本文主要通过阐述几种牛磺酸的制备方法，并通过比较提出了牛磺酸合成研究方向以及应用前景。
关键字：牛磺酸合成应用前景一、概述对于牛磺酸人们往往将其称为牛胆素、牛胆碱、牛胆酸。
牛磺酸不仅具有可以有效的维持机体内的环境稳定，而且还对人类的中枢神经、免疫和内分泌系统等具有重要的调节作用。
基于此，牛磺酸不仅被广泛的应用在医疗、食品、饲料以及有机合成等领域之中，而且还可以用作荧光增白剂、湿润剂以及PH缓冲剂等方面。
二、牛磺酸的制备方法2.1生物中提取由于牛磺酸不溶于无水乙醇、易溶于水的性质，所以可以利用热水进行提取，离子交换提纯，在经过无水乙醇沉淀来获得白色针状结晶物的方式进行提取，此种方式主要应用在生物中的牛磺酸提取。
在生物组织中含有大量的牛磺酸，尤其是在牛胆汁中其牛磺酸的含量非常高，其通过与胆汁酸结合以牛磺胆酸的形式存在生物体中，所以，简单的分离方式显然不能满足提取要求，而需要将其水解之后再进行分离提取。
另外，据相关研究发现如下图，在海洋生物如蛤蜊、章鱼、海胆、牡蛎、鳗鱼等生物中也富含牛磺酸。
在海洋生物中其主要是以游离的形式存在，所以可以直接进行提取。
因为，海洋生物提取牛磺酸方式较为简单且含量丰富，所以，在海洋生物中提取牛磺酸逐渐成为人们研究的重点，海洋药物将逐渐成为一大经济产业。
2.2化学合成法在生物中提取牛磺酸由于受到原料来源、产量以及成本等因素的影响，导致目前主要是通过化学合成的方式来制备牛黄素。
据不完全统计，按照制备牛磺酸工艺以及原料的不同，可以有近二十种方式可以制备牛磺酸，如下图。
目前，乙醇胺法制备工艺由于原料获取较为方便、工艺流程简单且所需设备投资成本较低，因此，国内外一般都采用此方式来制备牛磺酸。
以乙醇胺为原料合成牛磺酸，按合成路线又分为酯化法和氯化法。
(1)酯化法：以乙醇胺、硫酸、亚硫酸钠为原料，首先硫酸与乙醇胺进行酯化反应，合成出中间体2－氨基乙基硫酸酯，中间体2－氨基乙基硫酸酯再与亚硫酸钠进行磺化反应合成牛磺酸。
牛磺酸制备工艺
牛磺酸在眼科药品中作为主要成 分，有助于保护视网膜和改善视
觉功能。
牛磺酸的市场需求
01
随着人们对牛磺酸的认识和需 求的提高，牛磺酸的市场需求 不断增长。
02
婴幼儿配方奶粉和能量饮料是 牛磺酸的主要消费领域，占据 了大部分的市场份额。
03
未来，随着人们对健康和营养 的关注度不断提高，牛磺酸的 市场需求还将继续扩大。
形式析出，达到纯化目的。结晶纯化可有效去除杂质，提高产品的纯度和稳Fra bibliotek性。03
膜分离技术
利用膜分离技术可以实现对牛磺酸的分离和纯化。膜分离技术具有操作
简便、分离效果好等特点，可用于牛磺酸工业化生产过程中的分离和纯
化工艺。
产品质量提升策略
严格控制原料质量
选用高质量的原料是保证牛磺酸产品质量的关键。通过对原料进行严格的质量控制，可以降低产品中杂质含量， 提高产品质量。
该公司引入了先进的自动化控制系统，实现了牛磺酸制备工艺 的自动化控制，减少了人工操作失误。
通过以上优化措施，该公司生产的牛磺酸产品质量得到了显著 提升，满足了市场需求。
某企业牛磺酸生产成本控制案例
成本构成分析
该企业首先对牛磺酸的生产成本进行了详细的分析，找出 了成本的关键控制点。
原材料成本控制
通过与供应商合作，实施集中采购，降低了原材料的采购 成本。同时，通过工艺改进，减少了原材料的消耗量。
设备投入与维护
牛磺酸制备过程中需要投入的设备包括反应器、分离器、压缩机等，设备的维护与保养也会产生成本。
生产过程损耗
牛磺酸制备过程中可能存在原料损耗、产品分离纯化等环节，这些环节的损耗会影响到生产成本。
产品销售与市场竞争力分析
制作牛磺酸的工艺流程
制作牛磺酸的工艺流程英文回答：To make taurine, the first step is to obtain the raw materials. Taurine is derived from the amino acid cysteine, which can be obtained from natural sources such as animal proteins or synthesized in a laboratory. Once the cysteineis obtained, the production process can begin.The next step is to convert cysteine into taurine through a chemical reaction. This can be done by oxidizing cysteine using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide. The reaction typically takes place in a controlled environment, such as a reactor vessel, where thetemperature and pressure can be carefully controlled. The reaction time may vary depending on the specific conditions used.After the conversion reaction is complete, the taurine needs to be purified. This is typically done through aseries of filtration and separation steps. For example, the taurine solution may be passed through a filter to remove any solid impurities. Then, techniques such as chromatography or distillation can be used to separate taurine from other compounds present in the solution.Once the taurine is purified, it can be further processed into a final form. For example, it can be dried and powdered for use as a dietary supplement or formulated into a liquid for use in beverages. The specific processing steps will depend on the intended application of the taurine.Overall, the process of making taurine involves obtaining cysteine as a raw material, converting it into taurine through a chemical reaction, purifying the taurine, and processing it into a final form. The entire process requires careful control of temperature, pressure, and other factors to ensure the quality and purity of the final product.中文回答：制作牛磺酸的工艺流程首先需要获取原材料。
牛黄酸
牛磺酸合成工艺改进的研究牛磺酸，化学名为2-氨基乙磺酸，是人体内存在的一种具有多种生理功能的含硫氨基酸，具有促进大脑发育、增强视力、抗炎、解热、降血压、降血糖、强肝利胆等作用，是人体内最重要的氨基酸之一。
牛磺酸无色、无味，且无任何毒副作用，故发达国家对它的研究和应用十分重视。
近年来随着对其生理作用、营养价值的深入研究，其应用变得非常广泛。
牛磺酸在国外大量用作营养保健品和食品添加剂。
据报道，美国和日本是最主要的消费国，年消费量分别达1万吨和5000吨。
文献报道牛磺酸的合成路线有十多条，方法各异，并各有优缺点。
我国最早由长春制药厂于1981年合成牛磺酸，目前国内共有40多家牛磺酸生产厂家，年产量达5000吨，几乎全部出口。
国内应用牛磺酸还处于初始阶段，年消费不足100吨，如果达到或接近美、日等国的消费水平，我国牛磺酸的年消费量可达3万吨。
其巨大的经济效益和社会效益是显而易见的，应引起社会各界的高度重视。
1 工艺分析我国目前采用最广的牛磺酸合成工艺为酯化还原法，即乙醇胺与硫酸酯化后，再用亚硫酸钠还原的工艺路线。
该路线虽然原辅料价廉易得，对设备无特殊要求，操作也较简便，而且生产成本较低，但存在着酯化物水解严重及亚硫酸钠氧化损耗大这两大缺点，故总收率较低(通常在50%以下)。
我国结合对该工艺的研究及生产多年的经验，查阅了国内外大量参考文献，经过多次小试、中试放大和工业化大生产的摸索总结，最终确定了在还原反应中通入N 2进行保护，并加入一种能防止酯化物水解的催化剂，以及改变物料添加方式等方法，较好地解决了问题，使小试总收率达58.5%，大生产总收率达61.3%，有效地降低了生产成本，并取得可观的经济效益。
经过反复论证，我国确定了影响收率的主要因素为：①催化剂浓度；②还原回流时间；③乙醇胺与亚硫酸钠摩尔比；④氮气流量。
为了寻找最佳工艺条件，我们进行了四因素三水平的正交实验，见表1和表2。
表1 正交试验因素与水平表2 L9(3)正交试验结果由表1、表2可以看出，各影响因素的主次顺序继A＞D＞C＞B，即水解抑制剂对收率的影响最大，氮气流量次之，乙醇胺与亚硫酸钠的摩尔比(由于酯化和还原二步反应的反应物和生成物的摩尔系数均为1，且不可能用水制取较纯净的硫酸酯)更次，回流时间对收率的影响最小，从而确定最佳工艺条件为A2B3C1D2，即催化剂浓度为4g/L，回流时间为30h，乙醇胺与亚硫酸钠的摩尔比为1：1.3，氮气流量为1.2m3/h。
牛磺酸的化学合成方法及应用前景
Ｈ， ＝ ＣＨＣＮ — — — Ｎａ Ｃ ＣＨ， Ｃ — — Ｏ Ｓ Ｈ， ＣＮ — — 一 — — — Ｎａ ＣＨ２ Ｏ３ Ｓ ＣＨ２ ＣＯＮＨ２ ＮＨ２ ＣＨ２ Ｈ２ Ｏ３ Ｃ Ｓ Ｈ
————
Ｈ Ｔ
ＨＯＣ ＣＨ２ Ｏ３ Ｈ２ Ｓ Ｎａ
——
ＮＨ， ＣＨ， ＣＨ， Ｏ Ｓ Ｎａ
河北农业科学 ，２０ ，１ （ １ ０ ８ ２ １ ）：７ ０—７ １ Ｊｕｎｌ ｆ ｂｉ ｇｉｔｔｒ ｃｅｃｓ ｏｒａ ｏ ｅ Ａ ｒ ｄｕａ Ｓ ｉ ｅ Ｈｅ ｃ ｌ ｎ
责任编辑
李布青
牛 磺 酸 的化 学 合成 方法 及应 用 前 景
张 贺 ，田玉珍 ，何晓云 （ 河北化工医药职 业技术学院， 河北 石家 ００２） 庄 ５ ６ ０
摘要 ：牛磺 酸具有广泛的药用和保健功能。 综述 了牛磺 酸的化 学合成方 法，并分析 了牛磺酸的应用前景 。 关键词 ：牛磺 酸 ；合成 ；应用前景 中图分类号 ：Ｔ ４ Ｑ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ３ ２ ０ ）１ － ７ －２ ０８１ １（０ ８ １ ０ ００ ６ ０
Ｎａ ＳＯ ， ＮＨ，
进现有 的牛磺酸合成 工艺 ，降低牛磺酸的生产成本 ，提 高牛磺酸的产率具有 十分重要 的意义。
牛磺酸的制备方法 主要有生物提取法 、发酵法和化 学合成方法 ，其 中化 学合成方 法的研究 发展最 为迅速 。
ＣＩ Ｈ， Ｃ ＣＨ， ＣＩ
——：— —— — —— ・
Ｋｅ ｒ ｓ： Ｔ ｕ ｉｅ； Ｓ ｎ ｈ ｓｓ； Ａｐ ｌ ａｉｎ ｐｏ ｐ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ａ ｒｎ ｙ ｔ ｅｉ ｐｉ ｔ ｒｓｅ ｔ ｃ ｏ
牛磺酸 （ａｒ ｅ ｔ ｉ ）化学名为 ２氨基 乙磺 酸 ，又被称 ｕｎ ． 为牛胆素 、牛胆碱。牛磺酸 是 １ 种非 蛋 白质类 氨基酸 ， 是人体必须的 氨 基酸 之一 ，具有 独 特 的生理 功 能 。 ’
牛磺酸工艺设计毕业设计
20000t/a牛磺酸项目的工艺设计摘要：牛磺酸是名贵中药“牛黄”的重要成分之一，具有广泛的医疗和营养保健作用。
该产品需求量很大。
本设计通过延续国内大多牛磺酸生产厂家的合成路线即用乙醇胺和浓硫酸为酯化原料合成2-氨乙基硫酸酯（AES），用AES和亚硫酸钠经磺化得牛磺酸溶液的工艺路线。
乙醇胺酯化法合成牛磺酸具有原料易得、成本低、合成工艺简单、设备投资少等特点。
然而该法在工业化生产中依然存在许多问题，如反应时间过长，产物难以分离等。
本设计分别对牛磺酸合成过程中的酯化、磺化反应以及产物分离技术进行了研究，且对酯化反应和产物分离过程的工艺条件进行了优化。
在对牛磺酸溶液的处理中，将电渗析技术引用到了除盐纯化牛磺酸过程。
关键词：酯化; 磺化; 产物分离; 电渗析; 反应釜Process Design 20000 t/a Taurine ProjectAbstract: Taurine is one of the vital components of bezoar which is a Chinese traditional medicine that is good for medical treatment and health care .There is a great for it.The domestic preparation method for taurine of 2-amino-ethyl sulfuric ester (AES), following sulfonation with Na2SO3to get the taurine liquid.Synthesis technics of Taurine from ethanolamine has been considered to be an important process for further use of the technology because of low the characteristics of raw materials to be widely and low costs as well as simple technology.Unfortunately, there still some challenges to overcome the problems of which reaction time is too long and the yield of separated products is lower. To solve these problems, esterification reaction, sulphonating reaction and separating process were studied respectively in this paper.As a result ，the conditions of esterification reaction and separation process were optimized.And introduces electrodialysis technique into the desalting purifying of taurine.Key words: esterification; sulphonating; separated products ; electrodialysis technique; reactor目录第一章文献综述 (5)1.1 牛磺酸简介 (5)1.1.1 牛磺酸的物理性质 (5)1.1.2 牛磺酸的化学性质 (5)1.1.3 牛磺酸的应用 (5)1.2 牛磺酸的生产 (6)1.3 牛磺酸的制备 (7)1.3.1 概述 (7)1.3.2 生产方法 (7)1.4 动力学方程 (11)1.5 工艺条件的选择 (13)1.5.1 反应条件的控制 (13)1.5.2 分离条件的选择 (14)1.6 工艺流程及反应器 (18)第二章牛磺酸生产工艺计算 (21)2.1 乙醇胺酯化法合成牛磺酸的简述 (21)2.2 反应原料浓度计算 (22)2.3 设计要求 (23)2.4 反应器的物料计算 (23)2.5 热量衡算 (26)2.5.1 热量衡算基础 (26)2.5.2 酯化反应热量衡算 (27)2.5.3 磺化反应热量衡算 (28)2.6 酯化体积计算 (29)第三章反应器的设计 (30)3.1 反应釜釜体的设计 (30)3.1.1 设备选型 (30)3.1.3 釜体DN、PN的确定 (30)3.1.4 釜体筒体壁厚的设计 (31)3.1.5 釜体封头的设计 (32)3.2 反应釜夹套的设计 (35)3.2.1 夹套的DN 、PN的确定 (35)3.2.2 夹套筒体的设计 (35)3.2.3 夹套封头的设计 (36)3.2.4 传热面积的校核 (36)3.3 反应釜釜体及夹套的压力试验 (36)3.3.1 釜体的水压试验 (36)3.3.2 夹套的液压试验 (38)3.4 反应釜附件的选型及尺寸设计 (39)3.4.1 釜体法兰联接结构的设计 (39)3.4.2 工艺接管的设计 (41)3.4.3 垫片尺寸及材质 (42)3.4.4 固体物料进口的设计 (43)3.4.5 视镜的设计 (44)3.4.6 支座的选型 (45)3.5 搅拌装置的选型与尺寸设计 (46)3.5.1 搅拌轴直径的初步计算 (46)3.5.2 搅拌轴临界转速校核计算 (46)3.5.3 联轴器的型式及尺寸的设计 (46)3.5.4 搅拌桨尺寸的设计 (47)3.5.5 搅拌轴的结构及尺寸的设计 (48)3.6 焊缝结构的设计 (50)3.6.1 釜体上主要焊缝结构的设计 (50)3.6.2 夹套上的焊缝结构的设计 (51)3.7 反应釜的装备图及部件图 (52)3.7.1 反应釜的装配图 (52)3.7.2 搅拌轴的部件图 (52)第四章本工艺中“三废”的处理 (54)4.1 废水的处理 (54)4.1.1 简介 (54)4.1.3 本工艺中的废水处理 (54)4.2 废气废渣的处理 (55)4.2.1 简介 (55)4.2.2 本工艺中的废气废渣处理 (55)第五章设计总结 (56)5.1 本次设计总结 (56)5.2 数据汇总 (56)参考文献 (58)致谢 (59)第一章文献综述1.1 牛磺酸简介1.1.1 牛磺酸的物理性质牛磺酸，无固定熔点，在300℃开始分解。
牛磺酸的制备,乙醇胺法_概述说明以及解释
牛磺酸的制备，乙醇胺法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文将详细介绍牛磺酸的制备方法之一——乙醇胺法。
乙醇胺法是通过使用乙醇胺催化剂来合成牛磺酸的一种常用方法。
牛磺酸作为一种重要的有机化合物，具有丰富的生物学活性和广泛的应用前景。
因此，研究和发展高效可行的制备方法对于满足不同领域对牛磺酸需求的增长非常重要。
1.2 文章结构本文将按以下结构逐步介绍牛磺酸乙醇胺法的制备过程和相关内容：- 第2部分：牛磺酸的制备，包括乙醇胺法概述、制备原理以及反应条件和步骤等方面；- 第3部分：实验方法，包括材料准备、实验步骤以及反应过程控制和优化等方面；- 第4部分：结果与讨论，包括实验结果展示、数据分析与解释以及影响因素讨论等方面；- 第5部分：结论与展望，总结主要结论、提出不足之处及改进方向以及展望未来研究方向和意义。
1.3 目的本文的主要目的是介绍牛磺酸乙醇胺法的制备过程，并探讨实验中的关键因素和优化方法。
通过深入了解乙醇胺法对牛磺酸合成的影响，希望能够为相关领域的研究人员提供参考和借鉴，推动牛磺酸制备技术的发展。
同时，也将在结论部分总结本文所得到的主要结果，并对未来研究方向进行展望，以期进一步推进牛磺酸相关领域的研究和应用。
2. 牛磺酸的制备:2.1 乙醇胺法概述:乙醇胺法是一种常用于合成牛磺酸的方法。
它是通过在反应中使用乙醇胺作为原料，并经过一系列步骤进行化学反应，最终得到牛磺酸。
2.2 制备原理:乙醇胺法的制备原理基于乙醇胺和硝基苯硫脲之间的反应。
当将硝基苯硫脲与乙醇胺混合并在适当的条件下加热时，它们会发生SNAr（亲核芳香取代）反应，生成牛磺酸。
2.3 反应条件和步骤:在进行乙醇胺法制备牛磺酸时，需要控制以下条件和步骤：1) 材料准备：准备所需的化学试剂包括硝基苯硫脲和乙醇胺。
除此之外，还需要适当选择溶剂、催化剂以及其他辅助试剂。
2) 反应体系组装：将硝基苯硫脲和适量的乙醇胺溶解于溶剂中，并加入适量的催化剂和辅助试剂。
牛磺酸合成的新工艺研究
邱 方 利 ：牛 磺 酸 合 成 的 新 工 艺 研 究
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牛磺酸合成的新工艺研究
邱方利
（台州学院化学系，浙江 临海 ()5...）
在! ... ;<的四口烧瓶中，先加入) ... ;< 的纯净自来水，搅拌下，加入5/. =的亚硫酸铵，搅拌 )/ ;?@，第一次加入酯化物).. =，保温! A；然后慢 慢 升 温 至(/ >；第 二 次 再 加 入 酯 化 物)/. =，保 温 ! ;?@，之后升温至/. >，第三次加入酯化物)/. =， 又 保 温 ! ;?@；继 续 升 温 至 1/ > ，最 后 加 酯 化 物 !.. =，保 温 ) ;?@，缓 慢 升 温 至 )..—)./ > ，回 流 )! A。回流结束，停止加热，冷却，最后用冰浴冷至 / >左右，待结晶完全，过滤，得湿粗品。
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表’ 不同亚硫酸铵的用量对产品收率质量的影响
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年产200吨原料药牛磺酸的合成工段的车间工艺设计
制药工程专业课程设计任务书专业_###_ 班级____2_______ 姓名__### _ ___设计题目：年产200吨原料药牛磺酸的合成工段的车间工艺设计设计时间：2015.10.8---2014.11.13。
设计内容和要求：1、确定工艺流程及净化区域划分；2、详细叙述制备工艺及设备的工作原理、结构组成及关于此工艺及设备的国内外的现状、研究前沿。
3、物料衡算、热量衡算、设备选型及设计（按间歇操作考虑，每年开工300天）；4、按规范要求设计车间工艺平面图；5、画出带控制点、辅助管线的物料工艺流程图；6、反应器的安装图（平、立、剖面图1：50）7、编写设计说明书。
设计成果：1、设计说明书一份，包括工艺概述、工艺流程及净化区域划分说明、物料衡算、热量衡算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求。
2、工艺平面布置图一套（1：100）；3、带控制点及辅助管线的物料工艺流程图（1：100）；4、反应器的安装图（平、立、剖面图1：50）。
目录1 设计依据及设计基础 (1)1.1 设计依据 (1)1.2 生产能力 (1)1.3 产品规格 (1)1.4 原辅材料技术规格 (2)2 工艺说明 (3)2.1 工艺概述 (3)2.1.1 氯化法 (3)2.1.2 乙撑亚胺法 (4)2.1.3 酯化法 (4)2.1.4 工艺设备及生产现状 (5)2.2 工艺流程说明 (6)2.2.1 牛磺酸生产方法 (6)2.2.2 工艺流程叙述 (8)3 物料衡算 (9)3.1 概述 (9)3.2 衡算过程 (9)3.2.1 确定每批产量 (9)3.2.2每批主要原料投料量计算 (9)3.2.2化学反应过程衡算 (10)3.3 物料流程框图 (13)4 能量衡算 (16)4.1 概述 (16)4.2 能量衡算依据 (16)4.2.1设备的热量平衡方程式 (16)4.2.2 热量衡算基础数据计算与查取 (18)4.3 热量衡算过程 (19)4.4 热量衡算结果 (22)5 设备选型 (22)5.1 设备选型的依据 (22)5.1.1 设备选型的原则 (22)5.1.2 设备材料选择依据 (23)5.1.3 主要设备选型[9] (23)5.2 设备选型计算过程 (24)5.2.1 反应釜选型计算 (24)5.2.2 储罐设备选型计算 (26)5.2.3 过滤器选型计算 (27)5.2.4 干燥器选型计算 (27)5.2.5 冷凝器选型计算 (27)5.3 主要设备一览表 (28)6 车间布置 (29)6.1 概述 (29)6.2 布置依据 (29)6.3 布置原则 (29)6.4 车间布置说明 (30)6.5 车间工艺平面布置图 (31)7 节能与环保 (32)7.1回收利用 (32)7.2 环保与安全 (33)7.2.1危险性概述 (33)7.2.2急救措施及泄露应急处理 (34)7.2.3安全防护 (34)参考文献 (35)附录 (35)1 设计依据及设计基础1.1 设计依据本设计的题目为“年产200吨原料药牛磺酸的合成工段的车间设计”，设计依据为制药工程专业课程设计任务书和相关规范及标准：《药品生产质量管理规范（2010 年修订）》《医药工业洁净厂房设计规范》《2010GMP 实施指南-原料药》《2010GMP 实施指南-厂房、设施和设备》《中华人民共和国药典（二部）》《生产过程安全卫生要求总则（GB/T 12801-2008）》《工业企业设计卫生标准（GBZ1-2010）》1.2 生产能力本车间为生产原料药牛磺酸的合成工段，其年产量为200t/a，含量为99%以上。
牛磺酸的制备工艺优化及树脂提纯法初探
牛磺酸的制备工艺优化及树脂提纯法初探伍丽娜;孙皓【摘要】The technology of synthesis of taurine by esterification of enthanolamine was improved.All the factors on reaction yield wasstudied .Moreover,the possibility that taueine is separated.Under esterification conditions of mixing temperature is 10℃. When ratio of acidto alcohol is 1.15:1, the yield of the fires section is best .It must have nitrogen in second reaction, because Na2SO3 maybe oxidized by oxygenin atmosphere.The ratio of Na2O3 to. ester is 1.2:l.Temperture and time were 100～104℃ and 8h respectively.The over yield of the reaction is 70,1% being at of the current technology .The study about resin was out of respected, which further study was needed.%对乙醇胺硫酸酯化合成牛磺酸的工艺进行了改进,并且对大孔吸附树脂能否用于牛磺酸的分离提纯作了初步研究.研究表明,当酯化反应,加料混合温度为10℃,酸醇摩尔比为1.15∶1时,反应的结果最佳.而磺化反应中,需要在盐Na2SO4加热溶解与水时就通入N2,以防止盐Na2SO4被空气中的O2氧化.加料次数为4次,间隔2h.NaSO4与酯的摩尔比是1.2∶1,反应温度100～104℃,反应8h.反应总收率70.1％,收率高于现行工艺产率.而经过研究,选用的树脂在牛磺酸分离提纯方面的应用效果并不理想,有待于进一步研究.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P70-73)【关键词】牛磺酸;合成;提纯;树脂【作者】伍丽娜;孙皓【作者单位】天津渤海职业技术学院,天津300402;天津渤海职业技术学院,天津300402【正文语种】中文【中图分类】TQ227.4牛磺酸（taurine），分子结构为H2NCH2CH2SO3H，化学名称：2-氨基乙磺酸[1]。
牛磺酸的化学合成方法及应用前景[1]
![牛磺酸的化学合成方法及应用前景[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/b43e0a7d5acfa1c7aa00cc76.png)
进现有 的牛磺酸合成 工艺 ，降低牛磺酸的生产成本 ，提 高牛磺酸的产率具有 十分重要 的意义。
牛磺酸的制备方法 主要有生物提取法 、发酵法和化 学合成方法 ，其 中化 学合成方 法的研究 发展最 为迅速 。
ＣＩ Ｈ， Ｃ ＣＨ， ＣＩ
——：— —— — —— ・
产物 ，所 以收率很低。 日本学者 山本勇等 针对该反应 中存在 的问题进行
了改进 ，通人氨气 并 添 加适 量 的硫 酸 酯 ，抑 制 水解 反
磺酸 的生产虽起步较晚 ，生产技术 、产 品质量和开发应 用等也均与发达 国家有一定差距 ，但是 牛磺酸作为食 品
营养添加剂 已逐步被 国人所认识 和接受。美 国， 日本等 国家 已规定 在婴 儿食 品 中必 须添 加 牛磺酸 ，我 国有
作者简介 ：张
贺 （ ９ ０一） １８ ，女 ，河北 藁城人 ，助教 ，主要 从事物
理 化学 与药 物 化 学 教 学 与 科研 工 作 。
酸钠发生磺化反应生成牛磺酸 。
第 １ 期 １
张
贺等 ：牛磺酸 的化学合成方法及应用前景
・ １・ ７
ＨＮＨＣ：Ｈ Ｈ Ｈ ＨＯＯ 二 Ｃ Ｈ ２ ２ — ２ Ｏ ＮＣ Ｓ３ — — ２ ２２ Ｈ Ｃ
我国所采 取 的牛磺 酸 氯化 法合 成 工 艺总 收率 仅 为 ４ ％ 。 日本学者 荒井 研一 等 将 ８ ％浓 度 的 中间体 ８ ０ ２氯 乙胺盐酸盐水溶液慢速加入 ３ ％浓度的亚硫酸钠 溶 － ０ 液 中，在 ８ ０℃下恒 温反应 ，经 电渗析脱 盐 ，然后 冷却 至３ ℃进 行结 晶 ，所得 牛 磺酸 纯度 达 ９ ． ％ ，收 率达 ９５
少 ，经 ２步合成反应就可得 到牛磺酸 。
牛磺酸氨解工序的工艺设计
牛磺酸氨解工序的工艺设计摘要：氨解工序是环氧乙烷法牛磺酸规模性生产的关键工序，本文对环氧乙烷法牛磺酸生产工艺流程、氨解反应理论分析和母液在生产中的应用及主要设备进行了阐述。
关键词：牛磺酸氨解工序母液套用牛磺酸作为一种重要的药物和食品添加剂，在医药及食品领域得到了广泛应用，是一种具有广阔市场空间的医药化工产品[1]。
但是中国生产厂家众多，目前中国持有牛磺酸药品生产批准文号的生产厂家有20家，另外还有近20家化工厂生产，共计40余家。
其中除湖北潜江市永安药业、山东菏泽市洪方精细化工、湖北黄岗市富池制药厂、江阴华昌食品添加剂有限公司、湖北荆门市沙洋天一药业有限公司，五家使用环氧乙烷法，其他厂家多采用乙醇胺法。
传统合成工艺乙醇胺法，其生产工艺简单，但设备生产能力小，收率低（48～52%），生产成本高，能耗大，劳动强度大。
采用环氧乙烷法新工艺，收率高（70～78%），生产成本低，产品质量稳定。
而且该工艺工业化时间短，存在很大的挖潜降耗空间，生产成本有望进一步降低。
环氧乙烷法中氨化工序的收率及生产的连续性是工艺中的重点，本文对环氧乙烷法牛磺酸生产工艺流程、氨解反应理论分析和母液在生产中的应用及主要设备进行了阐述。
一、环氧乙烷法主要原理二、氨解反应过程的理论分析与生产工艺1.氨解反应理论分析该反应是一个液相均相反应，属于热效应不明显的可逆反应，平衡常数基本不受温度与压力的影响。
为了提高反应速度，需要在较高的温度下进行，在设备许可的条件下，采用高温高压是有利于提高生产能力的[2]。
2.氨解反应工艺流程该工艺是将22%的氨、13%的2-羟基乙磺酸钠与末次母液，经高压泵加压至17～19.5 MPa，然后经过换热器由40℃升至270℃，进塔式反应器内，维持18～19.5 MPa，温度265～270℃，反应时间为1h。
反应后的物料连续流出，经减压阀将压力降至1.0 MPa以下后进入闪蒸器进行初步的汽相与液相之间的分离，闪蒸后的汽相进入氨吸收系统，液相进入蒸发系统。
提取牛磺酸的工艺原理及流程
提取牛磺酸的工艺原理及流程英文回答：The process of extracting taurine involves several steps, including extraction, purification, and drying. Taurine is a naturally occurring amino acid that is commonly found in animal tissues and is particularly abundant in meat and seafood.The extraction process begins with the selection and preparation of the raw materials. Animal tissues, such as beef or fish, are typically used as the source of taurine. These tissues are first cleaned and minced to increase the surface area available for extraction.Next, the minced tissues are subjected to a solvent extraction process. Common solvents used for taurine extraction include water, alcohol, or a combination of both. The minced tissues are soaked in the solvent, and thetaurine is dissolved into the solvent.After extraction, the mixture undergoes a filtration process to separate the liquid extract from the solid residues. The liquid extract contains taurine along with other impurities and components. To purify the taurine, various purification techniques can be employed, such as chromatography or crystallization.Chromatography is a widely used method for separating and purifying taurine. It involves passing the liquid extract through a chromatographic column packed with a stationary phase. The taurine molecules interactdifferently with the stationary phase, allowing for their separation based on their chemical properties. This process helps to remove impurities and isolate taurine in a more concentrated form.Crystallization is another purification technique that can be used. By carefully controlling the temperature and concentration of the liquid extract, taurine crystals can be formed. These crystals are then separated from the remaining liquid, resulting in a higher purity taurineproduct.Once the taurine is purified, it is typically dried to remove any remaining moisture. This can be done through various drying methods, such as freeze-drying or spray drying. The dried taurine is then packaged and ready for use in various applications, such as dietary supplements or energy drinks.In summary, the process of extracting taurine involves the selection and preparation of raw materials, solvent extraction, filtration, purification through techniqueslike chromatography or crystallization, drying, and packaging. Each step is crucial in obtaining a pure and concentrated taurine product.中文回答：牛磺酸的提取过程包括几个步骤，包括提取、纯化和干燥。
硫磺制酸原理及工艺过程解读
2.钒ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ媒的催化作用
• （1）触媒表面的活性中心吸附氧分子，二 氧化硫分子。使氧分子中的原子键断裂而 产生活泼的氧﹛O﹜; • （2）被吸附的二氧化硫分子和氧原子之间 进行电子的重新排列化合成为三氧化硫分 子； • （3）三氧化硫分子从触媒表面上脱附下来， 进入气相。
硫磺制酸工艺过程
工艺上一般采用快速熔硫、液硫机械过滤、机械 雾化焚硫技术，较多地采用“ 3 + 2 ”两转两吸 工艺，并采用中压锅炉和省煤器回收焚硫和转化 工序的废热，产生中压过热蒸汽。将澄清的溶融 硫送入焚硫炉与空气雾化后于炉内焚化，产生高 温二氧化硫炉气，经余热锅炉使炉气温度降至 650～680℃，进入转化器，本设计采用一次转化 通过一、二、三段触媒，二次转化通过四、五次 触媒。换热方式一次转化采用外部换热，二次转 化的四、五段间采用空气冷激。
三废处理
硫酸生产过程中含有SO3、H2SO4、As、Hg、悬浮物 等有毒害物质。我们必须加入一定量的Ca(OH)2、 FeSO4 、PAM等净水药剂来净化污水。
受二氧化硫平衡转化率的限制，无论是以硫磺还是硫铁矿 和冶炼烟气为原料，尾气中必定含有一定量的二氧化硫。 硫磺制酸工艺过程比较简单，操作条件与设计条件较为吻 合，进转化工序的二氧化硫浓度和氧硫比较为稳定，采用 两转两吸工艺制酸尾气较容易达标排放。
一 熔硫工序（S+O2=SO2）
熔硫工序一般采用快速熔硫和液硫机械过滤工艺，其 中关键设备一是快速熔硫槽，二是液硫过滤器。 固体硫磺经熔融，滤去固体杂质后，存于熔硫槽，维 持熔硫温度在 130~145℃之间，熔硫贮槽的空间温度在 115℃以上。由泵将熔硫打入硫磺雾化喷嘴，与经过干燥 的空气混合而入炉燃烧。燃烧的空气是由鼓风机送入硫酸 干燥塔，使水分含量降低到0.1g/m3以下，再经过除沫后 送至焚硫炉和转化器。近年来为了节能，新设计的焚硫系 统把鼓风机改设在干燥塔之后，使每吨酸能耗可降低10% 左右。 在焚硫炉产生的炉气，温度在800～1000℃，SO2浓 度在12%左右，经废热锅炉冷却到430℃左右，进入炉气 过滤器，滤去杂质后与空气混合，使温度和SO2浓度都达 到合适范围后进入转化器
应用薄层色谱对牛磺酸生产工艺进行流程诊断_汤志刚
表 2 正丁醇 、冰醋酸和乙醇含量对牛磺酸 、硫酸酯和 乙醇胺分离的影响
展开剂组成 V(正丁醇)∶V(冰醋酸)∶V(乙醇)∶V(水)
4∶2∶1∶1 6∶2∶1∶1 8∶2∶1∶1 4∶4∶1∶1 4∶2∶4∶1
Rf
牛磺酸 硫酸酯 0 .30 0 .35 0 .24 0 .29 0 .19 0 .28 0 .35 0 .40 0 .28 0 .36
结果表明 , 还原反应的收率较低是导致整个反 应过程收率低的重要原因 。由表 3 可以看出 , 乙醇 胺含量经还原反应后增大 , 情况较为异常 。 因此可 以推测在还原反应过程部分硫酸酯转化为乙醇胺 , 即还原步骤可能存在以下反应 :
乙醇胺 硫酸酯 牛磺酸 在该步骤中由于酯化逆反应与还原反应的条件较为 接近 , 而还原反应产物牛磺酸未能及时移出整个体 系 , 故乙醇胺 、硫酸酯和牛磺酸三种物质建立了上述 动态平衡 , 使牛磺酸转化率下降 。
酸酯 、牛磺酸依次减小 , 说明乙醇胺 、硫酸酯 、牛磺酸 极性依次增大 。增大展开剂中非极性溶剂正丁醇及 乙醇的含量 , 对三者尤其是对极性较为接近的硫酸 酯和牛磺酸的分离状况明显改善 ;改变冰醋酸的含 量对分离的影响并不大 。 当展开剂中 水含量增大 时 , 溶剂展开速率迅速降低 , 对分离不利 ;水含量较 低时 , 展开剂挥发性过强 , 不利于实验 。
表 3 流程诊 断结果
样品编号
S1 S2 S3 S4 S5
牛磺酸
含量/ kg 硫酸酯
141 .23
132 .21 123 .11
207.03 16 .67
10 .18 1 .07
乙醇胺
100.00 12 .18 23 .86
6 .11 0 .98
一般牛磺酸生产过程中硫酸过量 , 可按乙醇胺 的投料来计算反应过程及分离过程各步骤的收率 , 如表4 所示。
摘要 本文主要阐述牛磺酸在实验室与一般工业生产相比较, 从各种
摘要本文主要闡述牛磺酸在實驗室與一般工業生產相比較, 從各種方法中找出對現有實驗條件許可下進行最優化方案, 從中找出能生產高質量, 高純度牛磺酸的途徑關鍵詞牛磺酸酯化法氯化法應用一前言牛磺酸(Taurine), 是一種人體必須的非蛋白質氨基酸. 其廣泛存在於生物體中, 也存在於人體的腦, 卵巢, 子宮, 心臟, 肝, 腎, 骨骼, 筋, 血液, 唾液和乳汁中.它的生理作用如下:(1)促進大腦發育牛磺酸在哺乳動物的胎兒和嬰幼兒腦中濃度很高, 之後逐漸減少, 至成熟期逹到一定的濃度. 如牛磺酸不足就會影響腦的正常發育, 智力受到影響, 或引起腦的疾病.(2)增強視力牛磺酸能維持視網的生理機能. 它與視網膜內神經傳遞過程以及受光或電刺激傳出有關. 如果牛磺酸嚴重缺乏就會造成失明.(3)調解神經傳導腦神經中存在著大量的牛磺酸, 如果不足會影響腦神經的發育(4)促進吸收, 消化脂肪, 參與膽汁酸鹽的代謝(5)對心臟, 肝臟, 內分泌機能等也起著生理作用. 研究表明, 牛磺酸與心臟功能以及人的先天性心臟機能不全有關由於天然的牛磺酸來源有限, 其最初來源於雄牛的膽汁中發現, 且廣泛存在於各種魚類, 肝臟及烏賊(0.35%), 章魚(0.52%), 珠母貝(0.8%)等軟體動物的肌肉萃取液中為多. 故很多國家都研究其合成. 國內報導, 以乙醇胺為起始原料與鹽酸反應, 所得中間體2-氯乙胺鹽酸再與亞硫酸鈉進行磺化反應即得產品, 但收率達到84%以; 其粗產品采用電滲析法(或重結晶法)除去無機鹽雜質, 產品純度可達99%以上, 但技術較大, 我國與其相比尚有較大的差距.文獻報導的另一條合成路線, 以乙醇胺為起始原料, 在低溫下與發煙硫酸進行酯化反應, 收率89%, 該酯在加熱加壓條件下與工硫酸鈉進行磺化反應即得產品, 收率62%(總收率55.18%)而有報導為以2-溴乙磺酸鈉與濃氨水配成溶液, 放置5-7日, 蒸發至乾並加熱除去最後的水份, 將殘餘物溶於熱水, 加入95%乙醇, 結晶出牛磺酸, 再用80%乙醇重結晶成品, 收率50%左右此外還有二氯乙烷法和環氧乙烷法, 下列將簡單說明這幾種方法的原理二牛磺酸的基本性狀牛磺酸(Taurine), 亦稱牛膽鹹, 牛膽素化學名 2-氨基乙磺酸(2-Aminoethyl solfonic acid)分子式H2NCH2CH2SO3H, C2H7O3NS分子量 125.15g/mol性狀白色晶體或白色晶狀粉末熔點 325℃(317℃時分解)pH值 4.1~5.6(水溶液)溶解性易溶於水(12℃ 15.5%, 100℃ 1.7%)不溶於乙醇, 乙醚, 丙醚穩定性對酸, 鹹, 熱均穩定三牛磺酸的制備1 天然物中提取由於牛磺酸廣泛存在於動物體的組織中, 尤其是在牛膽汁, 海螺, 牡蠣等含量較高, 因而, 可以比較簡單地從這些原料中分離提取例如將牛膽汁水解, 或將烏賊和章魚貝等和哺乳動物的肉或內臟用水提取後, 再濃縮精製而成2 化學法合成歷來使用過的化學合成如下(1)乙撑亞胺與二氧化硫和水反應合成CH2—CH2N + SO3+ H2O→NH2CH2CH2SO3HH(2)1,2-二氯乙烷與亞硫酸鈉反應得到2-氯乙磺酸鈉, 其在加壓加熱下與氨反應得2-氨基乙磺酸鈉, 再用鹽酸酸化製得牛磺酸ClCH2CH2Cl + Na2SO3→ ClCH2CH2SO3Na + NaClClCH2CH2SO3Na + 2NH3→ NH2CH2CH2SO3Na + NH4ClNH2CH2CH2SO3Na + HCl → NH2CH2CH2SO3H + NaCl(3)環氧乙烷與亞硫酸氫鈉反應製得2-羥基乙磺酸鈉, 其在加壓加熱下與氨製得2-氨基乙磺酸鈉, 再用鹽酸化製得牛磺酸CH2—CH2+ NaHSO3→ HOCH2CH2SO3NaOHOCH2CH2SO3Na + NH3→ NH2CH2CH2SO3Na + H2ONH2CH2CH2SO3Na + HCl → NH2CH2CH2SO3H + NaCl(4) 2,2-氯乙胺鹽酸與亞硫酸鈉反應製得HCH2—CH2—N R1CH2—NH2O∣C + 3H2O2→∣ + ‖CH2─CH2─S R2CH2─SO3H R1CR2+ H2O(5) 2-氯乙胺鹽酸與亞硫酸鈉反應製取H2NCH2CH2OH + 2HCl → HCl•NH2CH2Cl + H2OHCl•NH2CH2Cl + Na2SO3→ NH2CH2CH2SO3H + 2NaCl (6) 2-氯乙胺鹽與亞硫酸鈉反應製取H2NCH2CH2OH + 2HBr →HBr•NH2CH2CH2Br + H2OBrCH2CH2NH2•HBr + Na2SO3→ HO3SCH2CH2NH2+Na2SO4(7) 2-氨基乙醇硫酸酯與亞硫酸鈉反應製取H2NCH2CH2OH + H2SO4→NH2CH2CH2OSO3H + H2ONH2CH2CH2SO3H + Na2SO3→ NH2CH2CH2SO3H + Na2SO4 (8) 2-羥基乙磺酸在加壓加熱下與氨反應製取NH3+ HOCH2CH2SO3Na → NH2CH2CH2SO3Na + H2ONH2CH2CH2SO3Na + HCl → NH2CH2CH2SO3H + NaCl(9) 2-卥乙胺卥酸鹽與亞硫酸鹽反應製取H2NCH2CH2OH + 2HX → H X•NH2CH2CH2X + H2OXCH2CH2NH2•H X + M2SO3→ HO3SCH2CH2NH2+ 2MX (10) N-乙烯基烷基酰胺與亞硫酸氫鈉反應生成2-(烷基酰胺)乙磺酸, 再水解製取RCONCH==CH2+ NaHSO3→ RCONCH2CH2SO3HRCONCH2CH2SO3H(水解) → NH2CH2CH2SO3H從上述的合成方法中存在以下技術問題合成方法(1)中原料乙撐亞胺毒性非常大, 且價格高, 另外二氧化硫氣體吸入會引起不適等, 在操作上有較大危險性. 且此反應為放熱反應, 在工業上如何控制好反應也是問題; 合成(2), (3), (8)由於在加壓加熱下反應, 工業裝置造價較高; 合成法(4)必須用非常危險的過氧化氫, 且需回收產物酮類, 操作複雜; 合成法(5)雖然原料易得, 但如果反應方法不當得到的收率非常低, 若要收率高, 則要使用電滲析法以及控制好反應溫度; 合成(6)雖然收率可達80%, 但必須用溴氫酸, 在工業上成本較高; 合成法(7), (9)雖然原料都是安全的且容易得到, 但在合成法(7)中硫酸酯與亞硫酸鈉的反應非常慢, 必須長時間的加熱, 且由於硫酸酯易水解, 在與亞硫酸鈉反應時產生一乙醇胺副產物, 造成收率降低及回收等問題. 在合成法(9)中雖然收率可達80%, 但其在工業化還不充分, 另外為了提高收率亞硫酸鹽必須過量, 從而產生分離和回收等問題; 合成法(10)要使用氮氣等, 另外收率也不高故此, 在上述的10種方法中在工業上實際採用的有以下幾種1 二氯乙烷法2 環氧乙烷法3 乙醇胺法( 內含酯化法, 氯化法)4 氨化法其中以3 乙醇胺法在工業中使用最多和收率最好四乙醇胺法制牛磺酸存在的問題1 酯化法H2NCH2CH2OH + H2SO4→NH2CH2CH2OSO3+ H2O (1) NH2CH2CH2SO3H + Na2SO3→ NH2CH2CH2SO3H + Na2SO4 (2) 該法原料比較容易獲得. 但在反應(1)中, 必須在較低溫度下作用(5℃), 另外, 該反應所生成的水不難從反應中除去的, 這可利用加入適量的濃硫酸作反應物, 同時作脫水劑, 或加入挾帶劑以恆沸混合物的形式將水蒸餾出來, 或加熱減壓脫水. 這樣不僅可以促進促進反應(1)向右進行, 還可獲得最佳收率. 在反應(2)中硫酸酯與亞硫酸鈉水溶液的反應, 在氮氣保護及加熱下分批添加硫酸酯, 可充分抑制了水解反應, 以90%以上的高收率制得了牛磺酸, 但要長時間通入氮氣, 使成本提高2 氯化法H2NCH2CH2OH + 2HCl → HCl•NH2CH2Cl + H2OHCl•NH2CH2Cl + Na2SO3→ NH2CH2CH2SO3H + 2NaCl該法原料易得. 但由於反應時間長, 且反應條件難控制. 1985年日本的荒井研—等人將53.7g80%2-氯胺鹽酸鹽水溶液在3h內加到溶有49g Na2SO3的180ml水溶液中, 於80℃恆溫反應, 把產生的牛磺酸水溶液經過電滲析法脫鹽後, 冷郤至3℃結晶, 得到純度為99.95%的牛磺酸, 收率達94.8% 上述酯化法和氯化法制取牛磺酸的關鍵問題在於產品的脫鹽, 即如何有效地分離副產物NaCl和Na2SO4, 這樣才能降低成本, 提高產品收率和純度. 如果採用一般重結晶法方法, 是很難除去這些無機鹽的. 另外, 重結晶過程中, 產品的損失太大, 這樣, 產品的純度雖然提高了, 但收率郤下降了. 1985年日本有關文獻報導利用電滲析法, 比較簡單地除去了無機鹽, 使產品的純度和收率大大提高, 但這樣一來, 設備投資必將增大分析這兩種方法後, 筆者決定採用酯化法進行製備牛磺酸五乙醇胺酯化法製備牛磺酸的最優化條件的選擇1 反應物混合溫度對產率的影響反應物混合溫度對產率的影響見表1表1 反應物混合溫度對產率的影響Table 1 Effect of mixing temperature of reactants on yieldMixinf temperature/℃ 5 10 15 20 25Time of addition of reactants/h 1 0.75 0.5 0.3 0.25 Yield/% 99 98 96 94 90Color of preduct white white light light soil-yellow yellow yellow Reaction condictions: ethanolamine, 0.25mol; sulphuric acid, 0.275ml; toluene,40ml從表1可知, 反應物混合溫度低時, 反應產率較高, 色澤升高時, 產率下降, 色澤較白; 產物易被硫酸炭化, 導致產率下降, 色澤加深. 考慮到混合溫度很低時, 一方面溫度不易控制, 另一方面硫酸滴加時間變長, 故反應物混合溫度以5~10℃為宜2 酸醇比對產率的影響酸醇比對酯化反應產率的影響見表2表2 酸醇比對反應產率的影響Table 2 Effect of acid to ethanolamine ratio on yieldn(Acid)/n(Ethanolamine) 1/1 1.1/1 1.15/1 1.2/1 1.25/1Yield/% 88 98 95.8 94.2 92 Reaction conditions: ethanolamine, 0.25mol; sulphuric acid, 0.275ml; mixing temperature of the reactant, 10℃; to luene, 40ml從表2可見, 隨著酸醇比增大, 反應產率達到最大, 隨後產率下降. 這是由於硫酸用量過大, 雖然可以促進酯化反應, 但同時也可能會使乙醇胺及產物炭化, 而導致產率. 故酸醇摩爾比的最佳值為1.1/13 氫氧化鈉用量對反應產率的影響NH2CH2CH2OSO3H + 2NaOH →CH2—CH2 + Na2SO4+ H2ONHCH2—CH2 + Na2SO4+ H2O →NH2CH2CH2SO3H + 2NaOH NH氫氧化鈉用量對反應產率的影響見表3表3 氫氧化鈉用量對反應產率的影響Table 3 Effect of NaOH dasage on yieldn(NaOH)/n(Ethanlamine) 1.5/1 2.0/1 2.5/1 3.0/1Yield/% 46.4 52.2 57.3 54.8 Reaction conditions: ester, 0.1mol; concentration of NaOH, 40%; temperatur of reaction (3), 80℃, time, 6h; dosage of Na2SO3, 0.1mol; temperature of reaction (4), 40℃, time 40h表3可見, 隨著氫氧化鈉用量的增加, 反應產率也不斷增大, 到鹹/酯摩爾為2.5/1時, 產率達到最大, 隨後產率下降. 這是由於鹹用量增大, 一方面會使更多的2-氨基乙醇硫酸轉化為環乙烯亞胺, 但同時, 環乙烯亞胺會在過量鹹存在下發生開環分解, 所以導致反應產率下降. 因此, 鹹的用量存在一個最佳值, 即鹹/酯摩爾比為2.5/14 氫氧化鈉反應時不同反應溫度的影響氫氧化鈉反應時不同反應溫度的影響見表4表4 氫氧化鈉反應時不同反應溫度的影響Table 4 Reaction Yield with different reaction temperature Temperature/℃40 60 80 100 Yield/% 48.4 52.6 57.3 54.8 Reaction conditions: same as Table 3 except for ratio of acid to ethanolamine 2.5/1 and reaction temperature從表4可見, 在與鹹反應時, 隨著反應溫度增加, 反應產率逐漸增大, 到80℃時, 產率達到最大值, 此後產率逐漸下降. 這是由於反應溫度過高時, 間體環乙烯與鹹作用開環的速率增大, 從而使得產率下降. 故與鹹反應時最佳反應溫度為80℃5 與氫氧化鈉反應時不同反應時間的產率的影響與氫氧化鈉反應時不同反應時間的產率見表5表5 與氫氧化鈉反應時不同反應時間的產率Table 5 Reaction yield with different reaction timeReaction time/h 5 6 7 8Yield/% 46.6 57.3 54.2 49.8Reaction conditions: same as Table 3 except for ratio of acid to ethanolamine 2.5/1 and reaction time表5可見, 在與鹹反應時, 隨著反應時間的增加, 反應產率增大, 反應時間為6h時, 產率達到最大, 此後產率逐漸下降. 這同樣是由於環乙烯亞胺長時間與鹹接觸, 會發生開環而導致產率下降. 故與鹹反應的最佳反應時間為6h6 亞硫酸鈉用量對磺化反應產率的影響亞硫酸鈉用量對磺化反應產率的影響見表6表6 亞硫酸鈉用量對磺化反應產率的影響Table 6 Reaction yield with different dosage of Na2SO3 n(Na2SO3)/n(Ester) 1.00/1 1.25/1 1.50/1 2.00/1Yield/% 57.3 62.4 62.2 62.2Reaction conditions: same as Table 3 except for ratio of the acid to ethanolamine 2.5/1 and dosage of Na2SO3從表6可見. 隨著亞硫酸鈉用量增加, 反應產率增大. 亞硫酸鈉/酯摩爾比為1.25/1時, 產率達到最大. 故亞硫酸鈉的最佳用量以亞硫酸鈉/酯的摩爾比為1.25/1為宜7 與亞硫酸鈉反應時不同反應溫度下的產率與亞硫酸鈉反應時不同反應溫度下的產率見表7表7 與亞硫酸鈉反應時不同反應溫度下的產率Table 7 Reaction yield with Na2SO3 at different temperatureReaction temperature/℃30 40 50 60Yield/% 55.2 57.3 52.4 47.8Reaction conditions: same as Table 3 except for ratio of acid to ethanolamine 2.5/1 and reaction temperature從表7可見, 與亞硫酸鈉反應時, 隨著反應溫度的增加, 反應溫度為40℃時, 產率達到最到最大, 此後產率逐漸下降. 這是由於亞硫酸鈉與中間體環乙烯亞胺開環失去活性, 從而導致反應產率下降. 所以, 與亞硫酸鈉反應的溫度以40℃為宜8 與亞硫酸鈉反應時不同反應時間的影響與亞硫酸鈉反應時不同反應時間的產率見表8表8 與亞硫酸應時不同反應時間的產率Table 8 Reaction yield with Na2SO3 at different reaction time Reaction time/h 3 4 5 6Yield/% 44.4 50.8 58.4 57.3Reaction conditions: same as Table 3 except for ratio of acid to ethanolamine 2.5/1 and reaction time從表8可見, 與亞硫酸鈉酸反應時, 隨著反應時間的增加, 反應產率也增加, 反應時間為5h時, 產率達到最大值. 此後產率不再增加. 這說明與亞硫酸鈉反應的時間以5h為宜六實驗內容1 試劑乙醇胺(A.P.) 濃硫酸(98%) 環己烷亞硫酸鈉(A.P)2 儀器250ml四頸瓶電動攪拌器恆壓滴液漏斗回流冷凝器溫度計加熱裝置3 實驗步驟(1) 用冰浴控制盛有15g乙醇胺的250ml四頸瓶中, 裝上溫度計, 電動攪拌器, 恆壓滴液漏斗. 冰浴溫度為5℃左右. 回流0.5h, 再緩緩加入濃硫酸(98%), 每分鐘為1-2滴, 保持反應器溫度為5-10℃至加料完畢.撤去冰浴, 加入40ml環己烷, 裝上分水器, 回流冷凝器, 加熱裝置,加熱回流至無水分為止. 除去水和環己烷. 產物經乙醇洗涤, 抽攄, 干燥後, 稱重, 計算產率(2) 將反應(1)的產物加入含有35ml蒸餾水的裝置中, 用0.1M的氫氧化鈉調至pH7. 水浴加熱至80℃, 6h後, 冷卻至室溫. 加入20g碳酸氫鈉,用鹽酸調pH5, 然後在40℃的水浴加熱5h, 再用鹽酸調至pH1, 減壓加熱至蒸出二氧化硫(3) 產品的分離方法重結晶法將反應溶液加熱濃縮至30ml, 趁熱過濾, 將濾液冷卻至室溫,加入15ml無水乙醇, 冷卻至3℃. 有晶體析出. 抽攄,干燥, 稱量, 計算產率電滲析法電滲析離子膜採用3361聚乙烯異相陽離子膜和3362聚乙烯異相陰離子膜, 陽極板和陰極板均採用鈦板表面燒結氧化釕. 將粗牛磺酸溶液投入中間滲析室, 陽極室中加10%NaCl溶液, 陰極室加入1:1鹽酸溶液.電滲析過程中, 陰極產生氫氣, 陽極產生氯氣, 電滲析電壓為10-12V, 滲析4h. 將中間室中的牛磺酸取出, 干燥, 稱量, 計算產率(4)文獻中的數據七牛磺酸的應用牛磺酸為白色針狀結晶, 無臭, 味微酸, 無任何毒副作用. 其不僅可用於醫藥, 食品工業, 還可作為表活性劑, 潤濕劑, 乳化劑, pH緩沖劑1 在醫藥工業的應用它可用作利膽, 保肝, 解毒, 消炎, 解熱, 鎮靜, 抗驚厥, 抗心律失常, 治療心臟機能不全, 調節滲透壓, 降低血壓, 治療動脈硬化, 抑制中樞神經, 保持視力, 治療眼病, 抑制血糖升高, 抗癲癎等. 例如對於癲癇病患者, 其牛磺酸濃度降低, 常伴有谷氨酸代謝紊亂. 牛磺酸對其有抗發作用和矯正氨基酸平衡失調作用2 在食品中的應用由於牛磺酸是人體氨基酸之一, 它在食品中的應用迅速擴展起來(1) 在嬰兒食品中的應用牛磺酸對嬰幼兒的正常生長發育有重要作用, 而此時, 嬰幼兒體內合成牛磺酸的半胱氨酸亞硫酸脫羧酶活性性較低, 代謝生成的牛磺酸量少,必須從外界補充, 嬰幼兒的食品主要是母乳, 若因種種原因不能供應母乳需用牛奶或奶粉取代時, 為了保證嬰幼兒的健康發育, 必須添加適量的牛磺酸, 使其成為母乳化奶料(2) 在成人食品中的應用現在研究表明, 牛磺酸對成年人的心血管系統有一系列獨特的功能, 有增強體質, 預防疾病, 解除疲勞, 提高工作效能的作用. 所以牛磺酸也是成年人的優良的食品添加劑八參考文獻[1] 大學化學實驗南京大學大學化學實驗教學組高等教育出版社北京99-9[2] 有機化學實驗南京大學化學化工學院有機實驗室2001-1[3] 儀器分析實驗張劍榮等科學出版社北京1999-6[4] 牛磺酸生產的技術改造朱聖東吳迎化工科技2001 9(3) 42-43[5] 乙醇胺法制備牛磺酸工藝改進王守慶魏懷生天律化工1999 3 26-28[6] 乙醇胺酯化法制備牛磺酸的新工藝研究唐宏科等精細化工2002 31(4)279-282[7] 牛磺酸的制取和應用陳敏元現代化工1991 6 29-32[8] 牛磺酸的制備和應用楊俊柱化學工程師1998 66(3) 34-35[9] 牛磺酸制備工藝的研究汪學軍等化學工程師1999 75(6) 12-13[10] 牛磺酸合成方法的改進高士祥江蘇化工1996 24(5) 42-43[11] 牛磺酸的新工藝丁學杰等廣東化工1999 1 19-20[12] 牛磺酸制備工藝的研究汪學軍等化學工程師1999 75(6) 12-13[13] 牛磺酸合成方法的改進張國安等中國醫藥工業雜誌1995 26(8) 338-339[14] US 1950: 2499215 (CA 1950; 44:4934e)[15] US 1956: 2745783 (CA 1957; 51:1290g)[16] Swiss 1955: 303081[17] (Hung 1965: 151986) CA 1965; 63:8370h[18] Kolgina NM et al.. Khim-Farm Zh, 1968; 2(9): 24 (CA 1969; 70:19975p)[19] (USSR 1968: 224525) CA 1969; 70:20058y。