氨基磺酸的制备方法

背景及概述^[1]

氨基磺酸无色，是斜方晶系片状晶体，无色、无臭、不挥发，不吸湿，分子量97.09，相对密度2.126(25℃/4℃)，熔点205℃(分解)，对水的溶解度：14.689g/100g(水0℃)，47.08g/100g(水80℃)，在水中易溶，也可溶于乙醇、乙醚、丙酮、甲酰胺中。在甲醇中可少量溶解。在水溶液中电离度很大，是强酸。对有机物的反应性弱，它的盐类易溶于水(碱性汞盐例外)，水溶液煮沸时则水解成硫酸铵。在亚硝酸盐及硝酸盐存在下，可以按计算量分别放出氮气、一氧化二氮而变为硫酸，起着还原剂的作用，这种还原作用在沸水中尤为显著。氨基磺酸是制造合成甜味剂、除草剂、防火焰剂、防腐剂等的原料，可防治小麦锈病，也可用在金属和陶瓷器皿的洗涤剂方面。纯度为99.9%以上的产品在进行碱滴定时，还可作为酸的标准溶液使用。

用途^[2-3]

氨基磺酸广泛应用于酸性清洗剂中，如锅炉除垢、金属和陶瓷设备的清洗剂；热交换器、冷却器及发动机水冷系统的除垢剂；食品工业设备的清洗剂；纺织和印染工业助剂；日用产品及工业表面活性剂的磺化剂；造纸工业漂白、金属的电镀、氨基塑料的凝结助剂；石油工业的起泡剂；游泳池、冷却塔、造纸厂用水的清洁剂；呋喃胶泥的固化剂及生产氨基磺酸的衍生物等。下面对氨基磺酸的用途分别概述如下。

1. 清洗剂

化学酸性清洗中，用得最多的酸是盐酸和硫酸，但盐酸和硫酸的酸性强，清洗剂对金属材料的腐蚀性大，同时在清洗过程中产生酸雾，对环境造成污染，清洗后形成大量沉淀物，清洗过程复杂。氨基磺酸具有与盐酸、硫酸相同的强酸性，但腐蚀性却小得多。用氨基磺酸作为金属清洗剂，清洗时不会产生酸雾，清洗后没有固体沉淀物形成，可大大缩短清洗过程，并且氨基磺酸是一种不吸潮、不燃烧、不爆炸的固体强酸，运输方便，使用安全。因此，国内外广泛应用于热交换器、冷凝器、蒸发器、贮槽、工业锅炉和生活锅炉以及工业与民用设备的清洗。

2. 磺化剂

国内工业生产脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)，均使用SO3、发烟硫酸、氯磺酸等作磺化剂，使用这些磺化剂，不但设备腐蚀严重，生产设备复杂，投资大，而且产品色泽深。采用氨基磺酸作催化剂，生产AES，具有设备简单，腐蚀性小，反应缓和，易于控制等特点。用氨基磺酸作磺化剂生产AES的反应如下：

生成的NH3以稀酸吸收，残余的少量NH3采用真空脱除。

3. 稳定剂

国内外化纤和纸浆的漂白工艺中，普遍采用氯或次氯酸钠漂白液，都需加大氨基磺酸作稳定剂以减少纤维分子的降解度，提高产品的白度和机械强度。

4. 合成甜味剂

氨基磺酸与氨基己烷反应，生成己基氨基磺酸及其盐类。反应方程式如下：

5. 减水剂

氨基磺酸盐高效减水剂是一种单环芳烃型高效减水剂，主要由对氨基苯磺酸、单环芳烃衍生物苯酚类化合物和甲醛在酸性或碱性条件下加热缩合而成。氨基磺酸系高效减水剂的分子结构比较复杂，并且采用不同的单体会有不同的分子结构，氨基酸磺酸盐系高效减水剂主链由苯基和亚甲基交替链接而成，主链上含有大量的磺酸基、氨基、羟基等亲水性的官能团支链。

制备^[2]

氨基磺酸的生产主要有两种方法，一种是以三氧化硫和氨气为原料生产的气相法，一种是以尿素与发烟硫酸为原料生产的液相法。

1. 气相法

将气态三氧化硫和氨气直接进行反应生成氨基二磺酸铵，然后加入水中和硫酸进行水解产生氨基磺酸和硫酸铵。将氨基磺酸从母液中析出，经分离、精制、干燥即得产品。

此种方法的优点是不产生废酸，原料可循环利用，且利用率较高。但在生产中，其转化率较低，对设备腐蚀较重，同时会产生大量的副产硫酸。每生产lt氨基磺酸要副产8t硫酸铵，因此，该方法成本较高。该种方法的工艺流程为：SO3和NH3同时加入到常压反应器申，制得氨基二磺酸铵，氨基二磺酸铵在H2SO4的作用下水解、结晶、干燥即可得成品。

2. 液相法

将尿素与发烟硫酸在40～70℃时进行磺化反应生成氨基磺酸粗品，然后用水处理结晶，得氨基磺酸精品。

液相法生产的特点是：在常压下进行，产生的废酸量少，废气以CO2为主，对环境影响小。其工艺流程为：尿素和发烟硫酸加入磺化反应器中，反应一段时间后过滤、重结晶、干燥即得成品。

主要参考资料

[1] 精细化工辞典

[2] 氨基磺酸的制备及应用前景

[3] 氨基磺酸盐系高效减水剂概述