[發(fā)明專利]一種無隔膜電解合成丁二酸工藝及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710069824.4
• 申請日: 2007-06-30
• 公開（公告）號: CN101100758A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甘永平;張文魁;黃輝
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;C25B9/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 黃美娟;王兵

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無隔膜電解合成丁二酸的裝置及工藝，尤其涉及一種大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)丁二酸的電解工藝和裝置。

(二)背景技術(shù)

丁二酸是一種重要的合成醫(yī)藥和精細(xì)化工合成中間體，在醫(yī)藥上丁二酸用于生產(chǎn)鎮(zhèn)靜劑、磺胺藥、維生素A、維生素B6、止血劑、利尿劑、解熱止痛劑以及消炎、避孕和癌癥治療藥物等；在農(nóng)藥以丁二酸系列產(chǎn)品為原料制備的N-二甲胺基琥珀酰亞胺是低度高效的植物生長抑制劑，還可以合成農(nóng)藥太布它、阿樂、紋枯利和N，N-二乙基丁二酰胺正丙酯等；還可用于合成染料、醇酸樹脂、乙烯基樹脂、黏合劑和橡膠的增塑劑、玻璃纖維增強(qiáng)塑料和離子交換樹脂等；丁二酸作為食品酸味劑用于酒、飼料、糖果等的調(diào)味，鈉鹽是常用的食品調(diào)味劑，丁二酸二甲酯和二乙酯可作為食品的增香劑。近年來，丁二酸制成的偶聯(lián)劑在洗滌產(chǎn)品中替代多聚磷酸鹽，減少污染；在石化行業(yè)中促進(jìn)汽油完全燃燒，減少排放污染，尤其是在可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)領(lǐng)域開始取得廣泛應(yīng)用，丁二酸的這些應(yīng)用必將帶來更大的需求量。

工業(yè)制備丁二酸的主要方法有順丁烯二酸催化還原法、丁二睛水解法、順酐電解還原法以及乙烯和一氧化碳為原料的電解氧化法，其中電解法是目前生產(chǎn)丁二酸的主要方法，但目前的無隔膜順丁烯二酸酐電解合成工藝仍然存在以下缺點：

(1)采用鉛合金電極作陽極，電極腐蝕嚴(yán)重，壽命短(3-6個月)，電解槽維護(hù)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差；采用貴金屬電極作陽極，電極投資大。

(2)不宜大規(guī)模電解，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模時電解裝置投資大，產(chǎn)品質(zhì)量下降，電解工藝維護(hù)復(fù)雜，成本和電耗增加。

(3)一般采用單陰極電解裝置，即采用一個陰極和一個陽極對應(yīng)的電極組，一般的單陰極電解裝置陽極的利用率低，陽極使用壽命短，陽極材料的消耗和投資大。

(4)順酐轉(zhuǎn)化率較低(約0.95噸順酐合成1噸丁二酸)，產(chǎn)品中易氧化物和反-丁烯二酸含量高，不能作為合成聚酯、聚氨酯、醇酸樹脂等的單體。

(5)通常采用連續(xù)電解合成丁二酸工藝，即連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的電解工藝，電解槽數(shù)量過多，電極投資大，不易大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明針對以上電解合成丁二酸的缺點，以貴金屬電極為陽極，采用雙陰極電解裝置和分級串流式電解合成工藝，節(jié)約了電極投資，提高了順酐轉(zhuǎn)化率(每噸丁二酸消耗順酐低于0.92噸)，降低了易氧化物含量，是一種大規(guī)模電解合成高質(zhì)量丁二酸的工藝和電解裝置。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于解決現(xiàn)有單陰極電解裝置陽極的利用率低，陽極使用壽命短，陽極材料的消耗和投資大，產(chǎn)品質(zhì)量差(易氧化物含量高)，不易大規(guī)模生產(chǎn)的缺點，提供一種陽極使用壽命長、利用率高，順酐轉(zhuǎn)化率更高的雙陰極電解合成丁二酸的裝置。

本發(fā)明的另一個目的是提供該一種生產(chǎn)高質(zhì)量的大規(guī)模電解合成丁二酸生產(chǎn)工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無隔膜電解合成丁二酸裝置，包括電解槽、電解液儲槽、電解液分配管、電解液集流管和高位槽、及電解液儲槽與高位槽間的泵和換熱器，所述高位槽、電解液分配管、電解槽、電解液集流管、電解液儲槽、換熱器、高位槽依次連通構(gòu)成循環(huán)回路，所述電解槽包括電解槽槽體，所述的電解槽槽體內(nèi)設(shè)有由兩塊陰極和一塊陽極組成的電極組，所述陰極布置在陽極的兩側(cè)。通常在電解液儲槽與高位槽間還設(shè)有換熱器，泵也設(shè)在換熱器內(nèi)，供電解液換熱，由泵將電解液再泵入高位槽再進(jìn)入循環(huán)。

本發(fā)明所述電解槽槽體通過絕緣隔板分隔為若干個單元槽，所述單元槽包括腔體、電解液進(jìn)口和電解液出口，所述的腔體設(shè)有由兩塊陰極和一塊陽極組成的電極組，所述陰極布置在陽極的兩側(cè)，各單元槽電極組串聯(lián)連接。單元槽采用雙陰極結(jié)構(gòu)；操作時電解液采用分級串流，電解終點采用電解液儲槽之間切換的方式實現(xiàn)連續(xù)電解，間歇出料。

所述單元槽中的電解液并聯(lián)布置，連接高位槽的電解液分配管通過各單元槽電解液進(jìn)口與單元槽連通，各單元槽的電解液經(jīng)各自的出口與電解液集流管連通，電解液集流管連接電解液儲槽。

進(jìn)一步所述的陰極為鉛合金電極，陽極為鈦-銥-鉭氧化物電極。

再進(jìn)一步所述陰極為板狀結(jié)構(gòu)或開孔的板狀結(jié)構(gòu)，

更進(jìn)一步所述陽極為板狀結(jié)構(gòu)或開孔的板狀結(jié)構(gòu)或為開孔的網(wǎng)。

本發(fā)明所述的電解液分配管與各單元槽的電解液進(jìn)口之間分別設(shè)有流體分配控制裝置。所述流體分配控制裝置為可調(diào)式閥門。

本發(fā)明優(yōu)選絕緣隔板材料是下列之一：①聚丙烯板框②聚乙烯板框③有機(jī)玻璃板框④聚氯乙烯板框⑤ABS樹脂板框。