[發明專利]一種電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統及方法

有效

• 申請號: 201710018931.8
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106801233B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 甘永平;張文魁;黃輝;夏陽;梁初;張俊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;C25B9/18
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 陳杰

本發明提供了一種電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統和方法，以5?25wt%四丙基溴化銨溶液為原料，采用兩膜三室電解裝置，中間室的四丙基溴化銨解離生成(CH₃CH₂CH₂)₄N⁺和Br^?，陽離子(CH₃CH₂CH₂)₄N⁺選擇性透過陽離子交換膜，在陰極室和氫氧根形成四甲基氫氧化銨；陰離子Br^?選擇性透過陰離子交換膜，進入陽極室被氧化生成溴素，再與氨水反應生成溴化銨和氮氣，以連續或間歇的方法恒電流電解制備得到5?15wt%高純度的四丙基氫氧化銨溶液。該電解工藝避免了離子交換法生產的產品中含鈉離子的缺點，具有能耗低、產品純度高，電流效率高的優點，產品中溴離子含量<50PPM。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種電解法制備高純四丙基氫氧化銨的系統及方法。

背景技術

鈦硅分子篩是石化工業重要的新型分子篩材料，在石油工業中的催化裂解，催化重整領域廣泛應用。四丙基氫氧化銨(TPAOH)是鈦硅分子篩不可替代的堿源和模板劑，在ZSM5分子篩合成工藝中起著重要的結構導向作用。四丙基氫氧化銨(TPAOH)，分子式為C₁₂H₂₈NOH，與大多數季銨堿一樣，易吸潮和溶于水，暴露在空氣中時能吸收空氣中的二氧化碳，受熱易發生分解反應。

目前，工業上TPAOH主要由相應的季銨鹽制備得到，常用的方法有三種，包括氧化銀法、離子交換樹脂法和電解法。

氧化銀法主要是利用四丙基溴化銨鹽(TPABr)在升溫的條件下與氧化銀反應，生成AgBr和TPAOH。該方法生產的TPAOH產品純度可以滿足作為腐蝕試劑的使用要求，但由于此方法采用了較昂貴的含銀原料，因此生產成本較高，產量小。

離子交換法以TPABr為原料，在離子交換樹脂和堿液中進行離子交換。該方法受離子交換反應平衡限制，產品的轉化率較低，從而導致在生成的TPAOH溶液中含有一定濃度的TPABr，其產品純度很難滿足高端技術方面的使用要求；而且使用離子交換法生產反應周期長，交換樹脂再生時容易帶入Na⁺離子，而Na⁺離子含量高低對分子篩性能有重要影響；再者使用離子交換法生產工藝，會產生大量的廢水。但該方法由于成本低，仍是目前TPAOH的主要生產方法。

電解法和電滲析法是制備的TPAOH的另一種方法，以TPABr為原料，在隔膜電解槽中制備得到TPAOH。張兀等采用陽離子交換膜，陽極為帶涂層鈦網，陰極為帶涂層鎳網，陽極液為20％TPABr，陰極液為10％TPAOH，電流密度為1200A/m²。電解后陰極區產品電解液濃度達到13％，實驗未給出電流效率。余杰、沈江南等采用雙極膜電滲析技術制備TPAOH。試驗從膜堆構型，電流密度，隔膜類型，進料濃度等操作參數方面考查了雙極膜電滲析膜堆的性能。在200A/m²電流密度下，TPABr轉化率最高可達98.22％，平均電流效率在76％上下小幅度波動，產物TPAOH溶液中Br^-含量最低可達219.12ppm。

四甲基氫氧化銨是和TPAOH類似的產品，目前，電解制備四甲基氫氧化銨已經取得了工業化，采用類似氯堿工業的電解裝置，以四甲基氯化銨或四甲基碳酸氫銨為原料，陽離子膜為隔膜電解制備得到四甲基氫氧化銨。但電解制備TPAOH目前仍處于實驗階段，一方面四丙基氯化銨和四丙基碳酸氫銨原料制備困難，需要采用四丙基溴化銨為原料，電解過程中陽極析溴反應和析氯反應以及脫二氧化碳反應不同，對隔膜和工藝有更嚴格的要求；另一方面TPABr陽離子比四甲基氫氧化銨陽離子更大，性質不同。因此，電解制備四甲基氫氧化銨的工業化技術不能應用于電解法制備TPAOH。

發明內容