本发明属于有机化学的范畴，特别适用于生产巯基乙酸。 人们知道，在巯基乙酸的结构中，既有巯基，又有羧基，所以具有广泛的用途。而它的衍生物又可用于卷发剂、脱毛剂、聚氯乙烯无毒稳定剂、金属表面处理剂、分析试剂等诸方面。目前已成为最重要的精细化工产品，为此，关于制备巯基乙酸的方法，人们作了许多工作。如：日本特许51-29440介绍了一氯醋酸盐和硫基化碱在常压下制备巯基乙酸，在反应过程中并通入硫化氢气体;53-147026提出了在装有搅拌的反应釜中用一氯醋酸和硫氢化钠反应制备巯基乙酸;联邦德国2711876专利则提出一氯醋酸和碱金属盐在CO2的压力下制备巯基乙酸。这些方案中，以一氯醋酸钠和硫氢化钠水溶液反应制备巯基乙酸居多，它们都存在着转化率低、副反应多的缺欠。虽然有的也提出了加入惰性气体并加压连续操作的方式来制备巯基乙酸，也不可避免设备庞大、成本高，而且污染环境的弊端。
本发明的目的是提供一种以硫氢化钠与一氯醋酸反应生产巯基乙酸的工业化、低能耗、产品纯度高、产品收率高的连续化生产方法与装置。
一种以硫氢化钠与一氯醋酸反应制备巯基乙酸的方法，其特征是：
A）采用脉冲反应技术;
B）采用自动减压出料技术;
C）采用不结焦、不结垢技术;
D）采用自动操作体系。
硫氢化钠与一氯醋酸反应制备巯基乙酸的装置，由静态混合器与空管构成反应器，萃取塔、泵及薄膜蒸发器组成，其特征是：
A）空管与静态混合器串联组成的脉冲反应器，该脉冲反应器是由钼、钛、钽、铌或它们的合金的线材或板材组成波纹网或波纹板所填充;
B）转盘萃取塔;
C）升膜蒸发器;
D）降膜蒸发器;
E）XZ-旋转薄膜蒸发器。
用硫氢化钠与一氯醋酸制备巯基乙酸的方法，使用乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异辛醇作为溶剂。本发明的特征在于不仅适用于乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异辛醇，而且是以乙酸异丁酯、二甘醇乙醚醋酸酯为最好。
本发明是在研究了当前制备巯基乙酸的各种方法及工艺路线地基础上提出了我们的实施方案，就其方法而言，我们认为采用一氯醋酸和硫氢化钠反应制取巯基乙酸是可行的，但必须充分考虑到工艺流程的合理性，尽可能的少产生副反应，提高产品的纯度。为此，我们采用脉冲进料技术，其目的在于提高转化率;采用了自动减压出料技术，可使生产能连续化进行;采用了不结焦、不结垢技术，是靠我们设计的反应器实现的，虽然也使用空管，我们又与之串接了带有波纹网或者波纹板的园管，实现反应均匀，且不结焦、不结垢。为了使工艺流程稳定可靠，我们还采用了自动操作体系，由多个单片机和主控微机所构成。其软件则由众所周知的可编程序和控制管理程序语言来设计的。实现了整体自动操作体系。
本发明采用的反应器，系由脉冲反应器（包括静态混合器：为Φ24mm，内装Φ20mm的波纹网或波纹板元件）与空管间隔组成，一米脉冲反应器与一米空管组成一个单元，共五个单元。静态混合器使反应流体快速混合分散，可以使反应温度均匀;流体的流动与空管相比近于活塞流，故流体滞留量少，使反应生成物质量均匀，加上与空管间隔组装，其效果更佳。日本公开特许49-75526中报导使用空管反应液停留时间为8～10分钟，而本发明反应液仅需停留时间3分钟即可达到理想效果。
脉冲反应器，其单元由波纹网或波纹板组装而成，该脉冲反应器是由钼、钛、钽、铌或它们的合金的线材或板材组成波纹网或波纹板所填充，制成的单元装入管状内壳，该反应器能将互不相溶的液体分散成很小的液滴，藉此达到良好的混合，强化反应。当线速度W＝0.7[米/秒]时，脉冲混合器的传质系数是空管的7倍。
为保证反应在设定的压力下运行，对采用的脉冲混合器的公称直径、组成单元数、泵的压头，做了许多工作，因而确定了本装置的规模。
在有关专利中只着眼于合成部分，而本发明不仅对合成部分进行了研究，而且对产品的提纯进行了研究，与以往专利比较，采用同种路线可提高产品的纯度，降低产品成本。
在合成工序之后，用乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、异辛醇作为溶剂，而且是以乙酸异丁酯、二甘醇乙醚醋酸酯为最好，对合成液进行萃取操作，以除去杂质及绝大部分水、无机盐等。在此操作中，设计了先进的萃取设备-转盘式萃取塔，从而使生产得以实现连续化。整个装置结构简单、操作弹性大、适应性强、耗能低、操作简便、容易平衡、调节迅速、运行平稳可靠、溶剂消耗小、设备投资少、使用易燃易爆介质的危险性大大降低。
萃取塔是由园柱形筒体、固定环和转盘组成，包括上、下两个澄清段及中间萃取段;酸化液从塔顶端进入塔内，溶剂从塔底部进入塔内，借两者比重差，逆流地通过各萃取单元，溶剂为连续相充满塔体，酸化液为分散相，借助水平分布的转盘的剪切作用，呈直径约1～2mm的液滴状均匀地分散于连续相-溶剂中，这种状态，极大地增加了两相接触面积。在相逆流动的两相间进行传质，靠溶剂的选择性，使合成酸化液得以提纯;两者分别通过上下澄清段，而后成为萃取液和萃余液排出。我们设计的转盘萃取塔，经过试生产，安全地达到了设计要求。
萃取塔有关参数如下：
塔径：Φ350～1000mm
塔高：H＝10m（总高）
萃取单元高度：H1＝110～200mm
轴转速：n＝167rpm～100rpm
溶剂比：1∶3～5
溶剂流量：Wc＝360～1000Kg/hr
两相空塔速比：Ud/Uc＝1.51
分散相滞留量：εF＝0.363
驱动功率：N＝2.2～10Kw
传统的填料式萃取塔，每理论级的塔高较大，在塔高（指有效高度）为1米、塔径为50mm的对比实验中，当操作条件相同时，转盘式萃取塔塔底萃余相浓度为0.09%，而填料式萃取塔的塔底萃余相浓度高达0.56%，另外，填料式萃取塔的自由流通截面积较转盘式萃取塔小得多，因而，生产能力明显降低，填料塔本身的性能决定了萃取时分散相液滴大小不均匀，在连续相中的分布也远不如转盘式萃取塔均匀;同样生产能力及性能的填料塔与转盘塔造价比约为3∶1。对于离心式萃取器来说，由于本产品生产过程中的物系腐蚀性较强，对材质的要求比较苛刻，造成设备制造困难，设备投资大，另外离心式萃取器转速很高，加工要求精度高，对按装要求也很高。对比而言，在产品提纯的萃取操作中，选用转盘式萃取塔是先进的、经济的。
产品的蒸馏：萃余液经两级蒸发器除去溶剂及少量的低沸物后，进入XZ-旋转薄膜蒸发器进行精制，以除去少量的高沸物，得到精制的巯基乙酸产品。该单元设计了先进的蒸发设备-旋转薄膜蒸发器，该设备具有蒸发强度大、耗能少、对产品适应性强、操作弹性大、物料停留时间非常短、设备投资少、检修容易、寿命长等特点，并且占地面积小，很容易实现生产的连续化及控制的自动化。
旋转薄膜蒸发器是由上部的驱动部分和下部的蒸发部分组成，在轴封处，采用双端面机械密封来保证设备的真空度;蒸发部分由转子、带夹套的筒体、及分离器组成，转子由分布器、捕沫器、主轴、沟槽刮板及支架组成，沟槽刮板可在支架的U型槽内径向滑动;物料由入口进入蒸发器，在分布器的离心作用下，均匀分布在筒体内壁上并向下流动，沟槽刮板在离心力的作用下压向筒内壁，在其转动时，把处理液沿筒内壁-蒸发面刮成均布的薄膜，由夹套供给的热量通过筒壁传到液膜，使物料迅速蒸发，蒸出的产品蒸气向上通过捕沫器，除掉夹带的液滴后，从二次蒸汽出口排出，在冷凝器中冷凝成液体产品，剩下的高沸点残渣被刮板迅速推离蒸发区，从蒸发器底部排出;这种快速蒸发、快速排渣的结果，使得该蒸发器更适用于热敏性物料，并且不结垢、不结焦，巯基乙酸长时间受热不稳定，易聚合，故采用该设备非常合理。经试生产考察，该蒸发器完全符合要求。
蒸发器有关参数如下：
蒸发面积：0.5m
操作压力：0.065MPa
电机功率：1.5Kw
物料处理能力：50～80Kg/h
附图及附图简单说明：
图1 巯基乙酸生产工艺流程图：
1-硫酸贮罐; 2-硫氢化钠配料罐;
3-一氯醋酸配料罐; 4-过虑器;
5-合成反应器; 6-分解罐;
7-碱锅; 8-硫化氢吸收罐;
9-硫氢化钠贮罐; 10-溶剂贮罐;
11-萃取塔; 12-萃取液受器;
13-Ⅰ级蒸发器; 14-分离器;
15-冷凝器; 16-溶剂受器;
17-Ⅱ级蒸发器; 18-分离器;
19-贮罐; 20-冷凝器;
21-低馏份受器; 22-成品蒸馏器;
23-残渣受器; 24-分离器;
25-冷凝器; 26-成品受器;
27～33-输送泵。
本发明的工艺流程图，参见图1，在配料罐2、3中将硫氢化钠和一氯醋酸钠配成25%（Wt）的水溶液，经输送泵打入反应器5，反应液经减压后进入酸解罐6，用盐酸或硫酸酸解后进入萃取塔上部，溶剂自贮罐10中经泵31打入萃取塔下部，萃余液弃去，萃取液进入贮罐12，再经泵32打入蒸发器13，由顶部蒸出大部分溶剂，未蒸发部分进入级蒸发器17，将低馏份脱出后流入贮罐19，再由泵33打入成品蒸发器22，成品巯基乙酸蒸气由顶部蒸出经冷凝器25冷凝后收集于受器26，由蒸发器22底部流出的蒸馏残渣收集于受器23中。
图2 反应器说明：
本反应器由静态混合器与空管组成
1-硫氢化钠入口; 2-一氯醋酸入口;
3-静态混合器; 4-空管。
硫氢化钠和一氯醋酸钠经泵28、29打入预混合器后进入脉冲反应器3，反应液由4排出。
图3 Ⅰ级蒸发器说明：
该蒸发器为多管升膜式蒸发器
1-萃取液入口; 2-二次蒸气出口;
3-放残口。
萃取液由1进入蒸发器下部，经蒸汽加热，物料沿管壁呈薄膜状上升、蒸发，气液混合物由出口2排出进入分离器。
图4 Ⅱ级蒸发器说明：
该蒸发器为多管降膜式蒸发器，自Ⅰ级分离器底部出来的液体由1进入蒸发器上部，经分配后，沿管壁下降进行蒸发，汽-液混合物由出口3进入Ⅱ级分离器。
图5 成品蒸发器说明：
1-物料入口; 2-成品蒸气出口;
3-残液出口; 4-蒸汽进口;
5-乏水出口。
本蒸发器为带刮板的旋转薄膜蒸发器，粗巯基乙酸由入口1进入蒸发器，经分布后沿内筒壁流下，经转动刮板的作用呈螺旋下降，并经夹套蒸汽加热进行蒸发，成品蒸汽由出口2排出进入冷凝器，残渣由出口3排出。
实施实例1
以浓度为25%的一氯醋酸钠和硫氢化钠水溶液，其进料量各为240L/h，经每台泵分别打入予混和器后进入脉冲反应器中，克分子比为1.14～1.6，于90℃，1～1.5MPa压力下进行反应，反应转化率以一氯醋酸计为90%。
合成液在40℃下进行冷却，然后用盐酸或硫酸进行酸化，使合成液中巯基乙酸钠酸解为难，反应终点控制PH值为7～8。
以每小时200Kg/h溶剂进料量及每小时400Kg/h的酸化液进料量打入转盘塔两端在常压下进行萃取，萃余液中巯基乙酸含量为0.14%，
萃取液中巯基乙酸含量为15～18%，为得到90%以上高含量的巯基乙酸，需经蒸馏及精制，产品的蒸馏是在升膜蒸发器和降膜蒸发器串联进行的，Ⅰ级蒸发器的汽相温度为40～50℃，Ⅱ级汽相温度90～100℃，真空度为0.32MPa，进料量为40～100L/h。
产品的精制是在旋转薄膜蒸发器中进行的，其操作压力为0.0065MPa，操作温度为105℃，每小时可得产品70Kg，纯度为95%。
按上述生产过程所得到的产品巯基乙酸指标为：
外观：无色或浅黄色油状液体
含量：≥90%
铁含量：＜0.5ppm
浊度：10%水溶液清澈透明
气味：可接受
实施实例2
以浓度为40%的一氯醋酸钠和硫氢化钠水溶液，进料量为210L/h，于60℃，1.6MPa压力下进行合成反应，反应转化率仍以一氯醋酸计为92%。
以每小时300L/h溶剂进料量及每小时400L/h的酸化液进料量进行萃取，操作条件同例1，萃余液中溶剂含量为0.15%，萃取液中巯基乙酸含量为18%。
产品的精制条件同例1，得到的产品纯度为93%。
实施实例3
以浓度为20%的一氯醋酸钠和硫氢化钠水溶液，其进料量各为200L/h及240L/h，于70℃，1.2MPa压力下进行合成反应，转化率仍以一氯醋酸计为95%。
萃取、蒸馏及精制条件同例1，产品纯度为96%。
通过前面的说明与实例不难看出，我们的发明尽管仍采用一氯醋酸和硫氢化钠反应来制备巯基乙酸，由于工艺过程更合理，又采用了先进的技术和相应的装置，从而使产品纯度高达95%以上，连续自动操作，产量大，因此，我们申明，生产巯基乙酸，本发明无疑地提供了一种很理想的方法与装置。