一种分离精制3-羟基丙磺酸的清洁方法
【技术领域】：
[0001] 本发明是一种精细化学品分离精制的清洁方法，具体来说是有机磺酸钠酸化的清 洁方法。
【背景技术】：
[0002] 3-羟基丙磺酸是合成1，3_丙磺酸内酯的关键原料，3-羟基丙磺酸在加热到 100~140度下，高真空脱水就能环合反应得到1. 3-丙磺酸内酯，环合反应具体如式B :
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[0004] 由于1，3-丙磺酸内酯已经广泛应用于锂电池、电镀及医药品等领域的产品制造， 需求增长非常迅速。如果能低成本清洁制备3-羟基丙磺酸，就能大幅降低1，3-丙磺酸内 酯的应用成本。
[0005] 3-羟基丙磺酸的合成，一般采用3-羟基丙磺酸钠水溶液，加入强酸性的盐酸、硫 酸或通入氯化氢气体进行酸化，得到3-羟基丙磺酸，并副产大量的固体盐废弃物，三废污 染很严重。中国专利CN101456855介绍了 3-羟基丙磺酸的制备，3-羟基丙磺酸钠粗品水溶 液，先经过减压蒸馏脱除大部分水，残留的粘稠固体加入大量无水乙醇，然后通入无水氯化 氢酸化，析出氯化钠盐晶体，经过抽滤除盐，得到3-羟基丙磺酸的乙醇溶液，还需要蒸馏回 收乙醇。整个操作流程复杂，需要消耗大量昂贵又危险的无水氯化氢原料，并且浪费大量的 溶剂乙醇。同时产生大量氯化钠固体废弃物，实在是一种成本很高又很不环保的方法。具 体反应如式C :
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[0007] CN101157681介绍3-羟基丙磺酸钠水溶液，加入工业盐酸进行酸化，副产大量氯 化钠盐固体废弃物，脱水后，再用正丁醇萃取出来得到3-羟基丙磺酸-正丁醇溶液，再用水 洗涤分层得到3-羟基丙磺酸水溶液和正丁醇油层，操作繁琐，生产效率很低，排放大量含 正丁醇的高C0D废水，又产生大量氯化钠盐固体废弃物。
[0008] 在国内现在越来越严的环保政策下，这些3-羟基丙磺酸的制备方法都存在以下 严重缺陷：
[0009] ①三废排放非常严重：产生大量氯化钠盐固体废弃物，难以处理；同时，乙醇等有 机溶剂大量损耗，产生大量高C0D的废水，严重污染水源和空气
[0010] ②生产操作繁琐，不能自动化，生产效率很低。
[0011] ③产品质量下降：由于使用盐酸或氯化氢，残留氯离子超标使1，3_丙磺酸内酯很 难达到锂电池的电子级。
[0012] ④设备腐蚀严重：盐酸或氯化氢挥发严重，既严重腐蚀设备，有导致操作环境恶 劣。
[0013] ⑤生产成本很高：有机溶剂消耗，设备腐蚀和人工操作成本加起来非常昂贵。
[0014] 针对以上3-羟基丙磺酸制备工艺中的种种严重缺陷，本发明提供一种不需要使 用有机溶剂、盐酸或无水氯化氢的清洁方法，将3-羟基丙磺酸钠水溶液通过电解膜脱钠分 离装置，只需要消耗直流电，就能电解分离为3-羟基丙磺酸水溶液和氢氧化钠，彻底解决 三废污染，并且大幅降低生产成本。同时省去了用无水甲醇或无水乙醇萃取3-羟基丙磺酸 脱固体氯化钠盐的操作，不需要使用离心机，大幅提高生产效率。
【发明内容】
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[0015] 本发明提供一种制备3-羟基丙磺酸的清洁方法，将3-羟基丙磺酸钠粗品水溶液， 加入电解膜脱钠分离装置，接通上直流电后，直接电解分离为3-羟基丙磺酸水溶液和氢氧 化钠水溶液。具体反应如式A :
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[0017] 由于不需要使用盐酸或无水氯化氢进行酸化，也就不产生氯化钠盐固体废弃物； 也不使用无水乙醇、无水甲醇或正丁醇等有机溶剂，避免了有机溶剂挥发损耗产生的高C0D 废水。副产的氢氧化钠可以回收再利用，能基本实现零排放。
[0018] 将附图的电解膜脱钠分离装置，在螺栓紧固后，整个电解膜脱钠分离装置不渗漏， 即可使用。
[0019] 弱酸性的3-羟基丙磺酸钠粗品水溶液，通入第三层中，第一层正极板中通入 < 2%稀硫酸水溶液，第七层负极板中通入自来水或< 0. 5% NaOHwt的稀碱液，第五层中加 入纯水。在正负极板之间通电5~15V的直流电，随着电场的驱动，正极板中的硫酸水溶液 所富含的质子H +不断透过磺酸离子膜进入第五层中；第三层中的Na+离子在电场驱动下，不 断穿过磺酸离子膜，进入负极自来水中。只要连续不断地通入直流电，第三层中3-羟基丙 磺酸负离子不断穿过季铵盐离子膜进入第五层纯水中，PH不断下降，直到第三层脱钠完全， 最后第三层中水溶液中3-羟基丙磺酸钠消失，第五层水溶液呈现强酸性，PH低于0.5,随着 脱钠的完全，电解电流也不断下降，直到维持在稳定的低电流下不再变化。同时，负极不断 产生氢氧化钠水溶液和氢气，氢氧化钠水溶液可以回收用于二氧化硫的吸收等重复利用。
[0020] 由于脱钠速度和物料电导率成正比，提高物料温度能大幅提高电导率，有利于大 幅提高脱钠速度，3-羟基丙磺酸钠水溶液的温度最好保持在30~50度，能够比室温下大幅 提高脱钠速度。
[0021] 本发明的3-羟基丙磺酸精制分离过程，只消耗直流电，不需要使用盐酸或无水氯 化氢进行3-羟基丙磺酸钠水溶液的酸化，因此避免产生了氯化钠固体废弃物。同时还有以 下的好处：
[0022] ①实现了零排放：避免了盐酸或无水氯化氢酸化工艺，不再产生氯化钠固体，
[0023] ②大幅降低了 3-羟基丙磺酸的生产成本，节约了盐酸消耗成本和氯化钠固废处 理成本，增加了氢氧化钠回收收益。不需要使用无水乙醇或无水甲醇等的溶剂成本
[0024] ③大幅降低劳动操作强度，3-羟基丙磺酸钠物料是液体进入，脱钠的3-羟基丙磺 酸物料也是液体流出，很容易实现自动化连续操作。
[0025] ④大幅提高生产效率：不再使用离心机分离氯化钠固体，生产效率大幅提高。
[0026] ⑤大幅提高产品质量，很容易继续合成出电子级1，3-丙磺酸内酯：由于不使用氯 化氢或盐酸，电解膜分离的3-羟基丙磺酸不含有氯离子，在后面脱水制备的1，3-丙磺酸内 酯中也不含有氯离子，产品酸值很低，很容易制备出能用于锂电池的电子级1，3_丙磺酸内 酯。
[0027] ⑥大幅提高综合效益：正极产生的氧气和负极产生的高纯氢气，可以发展加氢产 品和氧化广品.
【附图说明】：
[0028] 本发明只有一幅附图，图1是精制分离3-羟基丙磺酸的电解膜脱钠装置结构原理 图，参照说明书附图的结构，其中编号说明如下：
[0029] 1 :第一层：负极板。
[0030] 2 :第二层：磺酸离子膜。
[0031] 3 :第三层：物料的不导电聚合物板框。
[0032] 4 :第四层：季铵盐离子膜。
[0033] 5 :第五层：物料的不导电聚合物板框。
[0034] 6 :第六层：磺酸离子膜
[0035] 7 :第七层：正极板。
[0036] 8:紧固螺栓。
[0037] 将各层依次叠好，然后紧固螺栓不泄漏，就能投入使用。
【具体实施方式】：
[0038] 为了更好地理解本发明，详细介绍以下实施例的操作过程，通过3-羟基丙磺酸钠 固含量、直流电压等调节产品分离效果。本发明范围不限制于这些实施例。
[0039] 实施例1 :
[0040] 在5000ml的烧杯A中加入1 %的稀硫酸2500g，用循环泵A输入正极板层中，溢流 回烧杯A ;在5000ml烧杯B中加入32 % wt的3-羟基