[發明專利]一種輝光放電電解乙醇溶液制備乙醛的方法

無效

• 申請號: 200710029701.8
• 申請日: 2007-08-14
• 公開（公告）號: CN101126163A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 嚴宗誠;陳礪;王紅林
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C25B3/02
• 分類號: C25B3/02;C25B1/02;C07C47/06
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及乙醛制備技術，具體是一種輝光放電電解乙醇溶液制備乙醛的方法。

背景技術

乙醛是重要的有機原料，1998年世界乙醛生產能力為307萬t/a。乙醛的下游產品包括醋酸、醋酸酯、乙酸乙酯、季戊四醇、蘇氨酸、吡啶系列、3-羥基丁醛、1，3-丁二醇、肉桂醛、三氯乙醛、過氧乙酸、乳酸、乙二醛、乙醛酸、尿囊素等。另外還有許多高利潤小規模的乙醛衍生物產品開始投入生產。例如乙醛可用于生產聚正乙烯基乙酰胺(PNVA)，這是一種新型功能性聚合物吸附劑，需用醋酸、乙醛和氨為起始原料。印度有一種以乙醛和醋酸酐為原料進行反應，經乙烯基二醋酸鹽中間體水解制備醋酸乙烯酯單體(VAM)的生產技術。在世界范圍內VAM是一種規?；a品，估計目前VAM每年產量接近400萬t。

乙醇路線是目前我國主要的乙醛生產工藝之一。乙醇在氧化反應爐內反應生成乙醛后，形成含乙醛3.5％～7.5％(摩爾分數)的稀乙醛溶液，稀乙醛溶液進入乙醛精餾塔分離，得到乙醛產品。乙醇氧化工藝中，乙醇分子中的H原子以水的形式排放，不僅降低了反應體系中乙醛的濃度，而且造成資源浪費。乙醛也可采用乙烯氧化法，即以乙烯和氧氣為原料合成乙醛。乙烯氧化法的反應過程通常以氯化鈀、氯化銅作為催化劑，乙烯和氧氣進行氧化反應生成乙醛。乙醛的生產還可采用乙炔水合法。

無論是乙烯氧化法還是乙炔水合法，反應都需要催化劑和較高的反應溫度，并且所用反應設備體積大。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足之處，提出一種輝光放電電解乙醇溶液制備乙醛的方法。本發明的目的通過如下方案來實現：

一種乙醇溶液輝光放電電解制備乙醛的方法，包括以下步驟：

(1)乙醇和水按1∶0～15的體積比混合成溶液，溶液中添加電解質至溶液的電導率達0.005～50000S.m^-1；

(2)將步驟(1)配制的溶液置于含陰陽電極的輝光放電電解反應器中，接通電源，輝光放電電解電壓超過輝光放電放電過渡點電壓，生產乙醛；

(3)將步驟(2)產生的進行分離凈化得到高純氫氣；

(4)將步驟(2)中反應器內溶液進行精餾分離，得到乙醛。

所述電源是指高壓直流電源或是高壓直流脈沖電源，其輸出電壓≥100V。

所述輝光放電電解反應器的放電電極材料為鎢、鎢鈰合金、鉑和鉑合金中的任一種。

所述輝光放電電解反應器的陰極輝光放電時，輝光放電電解反應器陰極電極面積與陽極電極面積之比為1∶1～10000。

所述輝光放電電解反應器的陽極輝光放電時，輝光放電電解反應器陽極電極面積與陰極電極面積之比為1∶0.8～10000。

乙醇分子在輝光放電等離子體中，被高能電子碰撞激發，分子內各種鍵斷裂后重新組合，最終生產乙醛和氫氣，反應如式(1)。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：

1.工藝簡單，設備小。

2.反應條件溫和，為常溫常壓反應，而且無需催化劑。

3.生產過程能耗低，效率高。液體介質有利于向反應體系傳遞能量，以滿足其化學反應過程化學鍵斷裂所需要的活化能，可以避免出現以氣體為物料時能量難以向反應體系傳遞這樣的頸瓶。按照本發明的重整條件，所制得的氫氣單位體積能耗小。

4.能夠有效回收乙醇分子中的氫原子，得到高濃度的氫氣副產品。按照本發明的工藝和裝置產生乙醛的副產氣體中氫氣含量達到70％以上。

具體實施方式

通過如下實施例對本發明作進一步詳述，但本發明的實施例不僅限于此。

實施例1：以金屬鎢為輝光放電電解反應器陰極材料，陰極電極面積與陽極電極面積之比為1∶1。按以下步驟進行乙醇溶液輝光放電電解制乙醛。

(1)乙醇和水按1∶0的體積比混合成溶液，添加氫氧化鈉作輔助電解質，調整溶液電導率至5S.m^-1；

(2)將調配好的乙醇溶液置于含輝光放電電解反應器中，接通電源，兩極電解電壓為100V，進行陰極輝光放電電解；生產乙醛，乙醛溶解在電解液中；