本发明属于精细化工品应用领域，具体涉及一种羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法。
背景技术：
羧乙基硫代丁二酸（cetsa），白色固体，微臭味，熔点150.5-152.5，溶于水、乙醇、乙醚和丙酮。羧乙基硫代丁二酸（cetsa）每个分子中含有3个羧基，具有极强的酸性(1%的水溶液ph=1)，cetsa亦具有较强的分散和防止二次沉积的能力，在高温条件下耐盐性能良好，因此其各种性能均很适合作为免中和使用。
目前，全球羧乙基硫代丁二酸年产能力约7000吨，生产厂家主要有墨西哥喜赫石油公司、日本油脂、法国阿尔法-阿托化学公司。其中喜赫石油公司其主要进口企业，经调研相关代理机构，国内年使用量3000-5000吨。但是该进口产品指标中因含磷量较高,受合成工艺中使用含磷催化剂影响，同时在后续使用过程中加入含磷试剂，这两个原因导致磷含量较高，环保压力大，使得该产品面临较大的市场考验。
目前报道的该产品生产工艺一种为巯基丙酸甲酯和马来酸酐在丁酮或甲苯溶剂中反应制得,此方法反应时间长,工艺复杂,成本太高，且污染严重。另一种以巯基丙酸和马来酸为原料，在水溶剂中反应制备，此法反应时间较长，且因选取釜式工艺，有一定的环境污染性。
技术实现要素：
为了解决现有技术问题，本发明开发了一种羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，采用β-巯基丙酸和马来酸酐为反应原料，绿色溶剂水作为反应介质，以管式反应器进行连续化生产，在满足反应要求的基础上，价廉易得，同时由于cetsa的水溶性，可以将回收母液进行套用。该反应绿色且高效；同时解决了目前存在产品含磷的问题。该工艺流程简单、所得产品品质稳定性高，且工艺环保、产品含量高。避免了传统工艺流程复杂、三废污染严重、产品含量低的缺点。
本发明一种羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，以β-巯基丙酸和马来酸酐为反应原料,水作为溶剂，以碱性物质为催化剂，以管式反应器作为反应设备，进行连续化反应，得到的料液再经降温、结晶、过滤、干燥，得到白色固体羧乙基硫代丁二酸产品。
具体步骤包括：向溶剂水中，加入β-巯基丙酸和马来酸酐,加入催化剂，搅拌均匀，制备好反应液；然后将反应液通入管式反应器，保持反应温度60-130℃条件下反应，管式反应器反应后流出料液再经降温、结晶、过滤、干燥得到白色固体，过滤所得母液回收再利用。
优选的，制备反应液过程中，先加入马来酸酐，完全溶解后再加入β-巯基丙酸和催化剂。
所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、三乙胺、三乙醇胺、乙二胺等中一种或者多种。其中有机胺的催化效果更好一些，有机胺在反应中，作用温和，副反应发生的几率更小，有助于提高整体收率。
为了确保原料β-巯基丙酸反应完全，β-巯基丙酸与马来酸酐摩尔比为1:1-1.5，优选1：1-1.2。该范围内既能够保证反应效率和转化率，也不会造成原料浪费。
所述的反应温度优选为80-105℃。反应温度过低，原料β-巯基丙酸反应不完全且反应效率低，反应温度过高，反应过程生成的副产品富马酸比例增加。
反应完，降温，过滤得到白色固体，经80-100℃干燥，得到最终产品。
所述的反应液中，β-巯基丙酸与催化剂摩尔比为1：0.01-0.1。催化剂用量加入过少，达不到反应的碱性，原料β-巯基丙酸反应不完全；催化剂用量加入过多，影响最终产品含量。
所述的溶剂水为β-巯基丙酸质量的1.5-4倍，溶剂量过少，原料溶解不完全，溶剂量过多，后期处理耗能较大；
上述反应中，反应液在管式反应器的停留时间（即反应时间）为60-100min。
本发明的技术效果如下：
本发明工艺方法中，首先原料马来酸酐进行水解，得到马来酸，马来酸在催化剂作用下与巯基丙酸反应，得到羧乙基硫代丁二酸，一方面马来酸酐取代了传统工艺中马来酸，大大降低了生产成本；另一方面，此反应路线中以水为溶剂，绿色无污染，不会造成环保压力，还可循环利用。另外，本发明还采用管式反应器进行连续化反应，后处理为料液经降温、结晶、过滤、干燥，得到白色固体，过滤所得母液可回收继续作为溶剂使用，工艺环保且高效，降低生产成本，同时该的使用，解决了原工艺产品含磷而导致的应用受限问题，具有很好的市场应用前景。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。除特殊说明外，以下实施例中均采用常规技术操作完成。
实施例1
于2000ml烧杯中加入1000g溶剂水，称取417g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸和40.98g三乙胺，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定95℃，流速为2.2ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为90min，反应后流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体675.12g,产品结晶收率75%，羧乙基硫代丁二酸含量为97.84%。
将上述过滤后所得母液加水补充至1000g,称取417g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸，然后补加三乙胺至40.98g（根据检测，在降温结晶和过滤过程中会损失部分催化剂，通过检测母液中所剩催化剂确定补加量，检测方法为本领域常规方法），搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定95℃，流速为2.2ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为90min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体894.06g，产品结晶收率97.5%，产品，羧乙基硫代丁二酸含量为98.05%。
实施例2
于2000ml烧杯中加入1000g溶剂水，称取437g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸和3.2g氢氧化钠，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定105℃，流速为2.0ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为100min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体719.66g，产品结晶收率80%，羧乙基硫代丁二酸含量为97.50%。
将上述过滤后所得母液加水补充至1000g,称取437g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸，补加氢氧化钠至3.2g，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定105℃，流速为2.0ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为100min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体895.42g，产品结晶收率97.5%，产品，羧乙基硫代丁二酸含量为97.90%。
实施例3
于2000ml烧杯中加入1000g溶剂水，称取437g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸和30.21g三乙醇胺，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定115℃，流速为2.85ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为70min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体805.71g，产品结晶收率88%，羧乙基硫代丁二酸含量为98.20%。
将上述过滤后所得母液加水补充至1000g,称取409g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸，补加三乙醇胺至30.21g，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定115℃，流速为2.85ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为70min，取样确定β-巯基丙酸的选择性和转化率分别为100%和98%,进行料液降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体899.1g，产品结晶收率98.5%，羧乙基硫代丁二酸含量为98.50%。
实施例4
于2000ml烧杯中加入1000g溶剂水，称取477g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸和12.17g乙二胺，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定100℃，流速为2.5ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为80min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体774.61g，产品结晶收率84%，羧乙基硫代丁二酸含量为97.5%。
将上述过滤后所得母液加水补充至1000g,称取477g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸，补加乙二胺至12.17g，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定100℃，流速为2.5ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为80min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体900.94g，产品结晶收率97.8%，产品，羧乙基硫代丁二酸含量为97.6%。
实施例5
于2000ml烧杯中加入1000g溶剂水，称取437g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸和6.82g氢氧化钾，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定110℃，流速为2.22ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为90min，进行料液降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体692.32g，产品结晶收率75%，羧乙基硫代丁二酸含量为97.4%。
将上述过滤后所得母液加水补充至1000g,称取477g马来酸酐，加入烧杯中，机械搅拌至固体全部溶解，然后加入430gβ-巯基丙酸，补加乙二胺至12.17g，搅拌至均匀；提前开启管式反应器装置，外温设定100℃，流速为2.5ml/min由液体进料泵将反应液打入管式反应器，停留时间为80min，反应流出料液进行降温结晶，经过滤，干燥，得到白色粉状固体898.18g，产品结晶收率97.5%，产品，羧乙基硫代丁二酸含量为97.6%。
1.一种羧乙基硫代丁二酸的连续化制备方法，其特征在于：以β-巯基丙酸和马来酸酐为反应原料,水作为溶剂，以碱性物质为催化剂，以管式反应器作为反应设备，进行连续化反应。
2.根据权利要求1所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于，具体步骤包括：向溶剂水中，加入β-巯基丙酸和马来酸酐,加入催化剂，搅拌均匀，制备好反应液；然后将反应液通入管式反应器，保持反应温度60-130℃条件下反应，管式反应器反应后流出料液再经降温、结晶、过滤、干燥得到白色固体。
3.根据权利要求2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于:制备反应液过程中，先加入马来酸酐，完全溶解后再加入β-巯基丙酸和催化剂；过滤所得母液回收再利用。
4.根据权利要求1或2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、三乙胺、三乙醇胺、乙二胺等中一种或者多种。
5.根据权利要求4所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：所述的催化剂为三乙胺、三乙醇胺、乙二胺等中一种或者多种。
6.根据权利要求1或2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：β-巯基丙酸与马来酸酐摩尔比为1:1-1.5。
7.根据权利要求6所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：β-巯基丙酸与马来酸酐摩尔比为1：1-1.2。
8.根据权利要求1或2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：所述的反应温度为80-105℃。
9.根据权利要求1或2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：β-巯基丙酸与催化剂摩尔比为1：0.01-0.1。
10.根据权利要求2所述的羧乙基硫代丁二酸的连续化合成方法，其特征在于：反应液在管式反应器的停留时间为60-100min。
技术总结