[發(fā)明專利]一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111344793.5
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114016059B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張龍;余海清;喻文韜;周晟;袁良正;周偉;喻軍;錢俊;劉征;賈金潔;陳瑤;劉海濤;封燕
• 申請（專利權(quán)）人: 東華工程科技股份有限公司;中國化學(xué)工程股份有限公司
• 主分類號: C25B3/07
• 分類號: C25B3/07;C25B3/20
• 代理公司: 北京華仁聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11588
• 代理人: 張歡

本發(fā)明公開了一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法，包括陰極存料罐、陰極儲(chǔ)罐、陽極儲(chǔ)罐、陰極氣液分離罐、陽極氣液分離罐和若干個(gè)電解槽模塊，若干個(gè)所述電解槽模塊均分為陽極腔室和陰極腔室，若干個(gè)所述陰極腔室一端均與陰極儲(chǔ)罐輸出端連接有陰極進(jìn)料總管，且陰極進(jìn)料總管兩端之間設(shè)置有陰極泵和陰極進(jìn)料閥。本發(fā)明通過多個(gè)電解槽模塊連接方式的切換，實(shí)現(xiàn)間歇與連續(xù)兩種操作的自由切換，最終達(dá)到連續(xù)化生產(chǎn)的目的：將多個(gè)電解槽模塊先并聯(lián)，讓陰極液在陰極存料罐和電解槽之間快速循環(huán)反應(yīng)，當(dāng)陰極液中的乙醛酸濃度到達(dá)既定值后，切換成串聯(lián)方式，關(guān)閉循環(huán)，進(jìn)行連續(xù)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)電解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法。

背景技術(shù)

乙醛酸是一種重要的化工原料和中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、造紙、食品添加劑和生物化學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前主要用于廣譜抗生素阿莫西林、香料香蘭素、抗高血壓藥物阿替洛爾、化妝品添加劑尿囊素、高附加值芳香醛和農(nóng)藥中間體生產(chǎn)中。乙醛酸工業(yè)生產(chǎn)方法主要有乙二醛硝酸氧化法、草酸電解還原法和順酐臭氧氧化法，工業(yè)品通常為 40％或50％乙醛酸水溶液。由于草酸電解還原法產(chǎn)品濃度低和生產(chǎn)成本高，難以大規(guī)模生產(chǎn)，目前工業(yè)上主要采用乙二醛硝酸氧化法生產(chǎn)乙醛酸。

乙二醛和硝酸在40度左右的溫度下反應(yīng)后進(jìn)行真空濃縮、過濾后得到乙醛酸產(chǎn)品。乙二醛的轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%，總收率70～80%。該工藝路線優(yōu)點(diǎn)在于流程簡單、裝置投資小、易于工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)在于高濃度強(qiáng)酸會(huì)引起設(shè)備和管道的腐蝕、未轉(zhuǎn)化的乙二醛和無機(jī)酸的分離復(fù)、以及反應(yīng)生成的氮氧化物污染環(huán)境，成本相對較高。

目前，美國專利469226中敘述了一種草酸陰極電解還原制備乙醛酸的方法，該方法中指出無論是采用間歇還是連續(xù)生產(chǎn)，都最好讓料液中草酸的摩爾濃度保持在0.7±0.1M，相當(dāng)于質(zhì)量濃度在55-80 g/L料液左右。但無論是間歇還是連續(xù)生產(chǎn)，都未對其工藝流程做任何闡述和說明。

中國專利CN1322860A和CN1281063的兩篇專利中也敘述了一種草酸陰極電解還原制備乙醛酸的方法。該方法采用間歇式生產(chǎn)，將草酸溶液存于儲(chǔ)罐中，讓草酸料液在其中一個(gè)儲(chǔ)罐和電解槽中不斷反應(yīng)循環(huán)直至料液中乙醛酸質(zhì)量濃度達(dá)到6-10%wt，然后將料液打入后續(xù)產(chǎn)品分離工段。之后重復(fù)上述步驟。但此方法非連續(xù)性生產(chǎn)，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

中國公開專利CN112725825A解決了上述問題，開發(fā)出可以進(jìn)行連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)的工藝方法，并且讓電流效率維持在一個(gè)較高值，但此工藝仍存在如下不足：①電解會(huì)產(chǎn)生的少量氫氣和氧氣，如果沒有任何處理措施，一部分氣體排入大氣，工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)有爆炸隱患。另一小部分氣體則由電解液攜帶進(jìn)入緩沖罐等下游設(shè)備，最終再次帶回電解槽中，降低電流效率；②陰極液緩沖罐雖然對電解液有一定的降溫和補(bǔ)充新鮮草酸的作用，但緩沖罐的大小或數(shù)量間接制約了裝置的生產(chǎn)能力；③陰極緩沖罐的應(yīng)用，雖有一定節(jié)能作用，但前段溶液配制罐過多，相應(yīng)增加設(shè)備和操作成本。

因此，發(fā)明一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法來解決上述問題很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種草酸電解連續(xù)制備乙醛酸的方法，包括陰極存料罐、陰極儲(chǔ)罐、陽極儲(chǔ)罐、陰極氣液分離罐、陽極氣液分離罐和若干個(gè)電解槽模塊，若干個(gè)所述電解槽模塊均分為陽極腔室和陰極腔室，若干個(gè)所述陰極腔室一端均與陰極儲(chǔ)罐輸出端連接有陰極進(jìn)料總管，且陰極進(jìn)料總管兩端之間設(shè)置有陰極泵和陰極進(jìn)料閥，若干個(gè)所述陰極腔室輸出端與陰極氣液分離罐之間連接有陰極出料總管，且相鄰兩個(gè)所述陰極腔室的陰極出料總管和陰極進(jìn)料總管之間連接有陰極出料旁通管，且陰極出料旁通管兩端之間設(shè)置有陰極出料旁路閥門，若干個(gè)所述陽極腔室的一端均與陽極儲(chǔ)罐之間連接有陽極進(jìn)料總管，且陽極進(jìn)料總管兩端之間設(shè)置有陽極泵和陽極進(jìn)料閥，所述陽極進(jìn)料總管和陰極進(jìn)料總管均設(shè)置有液體分布器，若干個(gè)所述陽極腔室的另一端均與陽極氣液分離罐相連接；