一種零極距的隔膜法電解合成丁二酸裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電解合成丁二酸工藝領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種零極距的隔膜法電解合成丁二酸裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丁二酸是一種重要的化工原料，廣泛用于合成食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥和高分子樹(shù)脂等領(lǐng)域作為中間體。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；醫(yī)藥上用于生產(chǎn)鎮(zhèn)靜劑、磺胺藥、維生素A、維生素B6、解熱止痛劑以及消炎、避孕和癌癥治療藥物；在高分子領(lǐng)域用于醇酸樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)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(shù)脂等；特別是近年來(lái)在可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)領(lǐng)域開(kāi)始取得廣泛應(yīng)用，丁二酸的國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量有望突破幾十萬(wàn)噸。
[0003]工業(yè)制備丁二酸的主要方法有丁二睛水解法、順酐電解還原法以及生物發(fā)酵法。其中順酐電解還原法是目前生產(chǎn)丁二酸的主要方法，一般以順酐為原料，硫酸溶液為電解質(zhì)，采用電解槽進(jìn)行電解來(lái)制備丁二酸。但目前電解合成丁二酸電解裝置及電解工藝仍然存在一些缺點(diǎn)，主要有:
(O隔膜或無(wú)隔膜電解合成丁二酸裝置，其電極間距大，電耗高。
[0004](2)無(wú)隔膜法電解制備丁二酸產(chǎn)品質(zhì)量差，原料丁二酸容易在陽(yáng)極被氧化生成草酸、乙醛酸等副產(chǎn)物。
[0005](3)順酐轉(zhuǎn)化率較低(約0.95噸順酐合成I噸丁二酸)，產(chǎn)品中易氧化物和反-丁烯二酸含量高，作為單體用于合成PBS影響聚合反應(yīng)和PBS的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種零極距的隔膜法電解合成丁二酸裝置及方法，采用了隔膜法電解合成丁二酸，并且陰極電極和陽(yáng)極電極的極距為零，降低隔膜電解槽的耗電量，提高丁二酸產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種零極距的隔膜法電解合成丁二酸裝置，包含有若干個(gè)相互連接的單元電解槽，每個(gè)單元電解槽包含有槽體，所述槽體內(nèi)通過(guò)隔分隔為陽(yáng)極室和陰極室，所述陽(yáng)極室和陰極室內(nèi)分別設(shè)置有緊貼隔膜的陽(yáng)極電極和陰極電極，所述陽(yáng)極電極與陰極電極通過(guò)金屬連接片固定連接在槽體上，所述陽(yáng)極室上部設(shè)置陽(yáng)極汽液分離室、頂部和底部分別設(shè)置陽(yáng)極電解液出口和陽(yáng)極電解液進(jìn)口，所述陰極室上部設(shè)置陰極汽液分離室、頂部和底部分別設(shè)置陰極電解液出口和陰極電解液進(jìn)口，所有陽(yáng)極電解液進(jìn)口分別通過(guò)管路與外部陽(yáng)極電解液進(jìn)口管連通，所有陽(yáng)極電解液出口分別通過(guò)管路與外部陽(yáng)極電解液出口管連通，所有陰極電解液進(jìn)口分別通過(guò)管路與外部陰極電解液進(jìn)口管連通，所有陰極電解液出口分別通過(guò)管路與外接陰極電解液出口管連通。
[0008]所述單元電解槽采用單極式電解槽。
[0009]所述單元電解槽之間通過(guò)板框壓濾機(jī)進(jìn)行連接。
[0010]單元電解槽中的金屬連接片采用鈦、銅或鉛合金金屬板。
[0011]所述單元電解槽中陽(yáng)極電極采用DSA網(wǎng)狀電極，陰極電極采用鉛合金開(kāi)孔板狀電極，隔膜采用電極陽(yáng)離子膜。
[0012]所述槽體采用聚丙烯、聚乙烯、有機(jī)玻璃、聚氯乙烯或A B S樹(shù)脂以及上述材料的改性材料制成。
[0013]所述單元電解槽的數(shù)量為2-50個(gè)。
[0014]—種零極距的隔膜法電解合成丁二酸方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn):
配制電解液:初始配置的陽(yáng)極電解液和陰極電解液均為5-10%的硫酸，陽(yáng)極電解液中丁二酸飽和，陰極電解液中加入順丁烯二酸酐，電解液控制溫度為50_60°C ;
電解:將陰極電解液和陽(yáng)極電解液分別通過(guò)陰極電解液進(jìn)口管和陽(yáng)極電解液進(jìn)口管分配至各單元電解槽，采用電流密度為500A.m-2的恒電流進(jìn)行電解；
電解后處理:各個(gè)單元電解槽內(nèi)電解液分別經(jīng)陰極電解液出口和陽(yáng)極電解液出口匯流至陰極電解液出口管和陽(yáng)極電解液出管，回到陰極電解液儲(chǔ)槽和陽(yáng)極電解液儲(chǔ)槽；
收料:電解結(jié)束后，電解液經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶、過(guò)濾和干燥處理后得到無(wú)色的丁二酸晶體。
[0015]本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在隔膜電解槽的基礎(chǔ)上，將陰極電極和陽(yáng)極電極緊貼隔膜設(shè)置并通過(guò)金屬連接片連接，待用單極式電解裝置，實(shí)現(xiàn)了陰極電極和陽(yáng)極電極的零極距，降低了電解過(guò)程的耗電量，每噸丁二酸直流電耗降低15-20% ;避免了原料和丁二酸產(chǎn)品在陽(yáng)極的氧化，提高了丁二酸產(chǎn)品的純度和質(zhì)量，降低了原料的消耗，每噸丁二酸消耗順酐低于0.87噸；方法簡(jiǎn)單易行，易于大規(guī)模推廣應(yīng)用，合成的丁二酸產(chǎn)品富馬酸含量低，順酐轉(zhuǎn)化率高，能滿(mǎn)足食品、醫(yī)藥和PBS聚酯工業(yè)的需要，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的單元電解槽裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的單元電解槽結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明所述單元電解槽的電極結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述:
如圖1-4所示，該零極距的隔膜法電解合成丁二酸裝置，包含有若干個(gè)相互連接的單元電解槽1，每個(gè)單元電解槽I包含有槽體6，所述槽體6內(nèi)通過(guò)隔7分隔為陽(yáng)極室8和陰極室9，所述陽(yáng)極室8和陰極室9內(nèi)分別設(shè)置有緊貼隔膜7的陽(yáng)極電極10和陰極電極14，所述陽(yáng)極電極10與陰極電極14通過(guò)金屬連接片18固定連接在槽體6上，所述陽(yáng)極室8上部設(shè)置陽(yáng)極汽液分離室13、頂部和底部分別設(shè)置陽(yáng)極電解液出口 12和陽(yáng)極電解液進(jìn)口 11，所述陰極室9上部設(shè)置陰極汽液分離室17、頂部和底部分別設(shè)置陰極電解液出口 16和陰極電解液進(jìn)口 15，所有陽(yáng)極電解液進(jìn)口 11分別通過(guò)管路與外部陽(yáng)極電解液進(jìn)口管2連通，所有陽(yáng)極電解液出口 12分別通過(guò)管路與外部陽(yáng)極電解液出口管3連通，所有陰極電解液進(jìn)口 15分別通過(guò)管路與外部陰極電解液進(jìn)口管4連通，所有陰極電解液出口 16分別通過(guò)管路與外接陰極電解液出口管5連通。
[0018]作為優(yōu)選的方式，所述單元電解槽I采用單極式電解槽。
[0019]作為優(yōu)選的方式，所述單元電解槽I之間通過(guò)板框壓濾機(jī)進(jìn)行連接。
[0020]作為優(yōu)選的方式，單元電解槽I中的金屬連接片18采用鈦、銅或鉛合金金屬板。
[0021]作為優(yōu)選的方式，所述單元電解槽I中陽(yáng)極電極10采用DSA網(wǎng)狀電極，陰極電極14采用鉛合金開(kāi)孔板狀電極，隔膜7采用電極陽(yáng)離子膜。
[0022]作為優(yōu)選的方式，所述槽體6采用聚丙烯、聚乙烯、有機(jī)玻璃、聚氯乙烯或A B S樹(shù)脂以及上述材料的改性材料制成。
[0023]作為優(yōu)選的方式，所述單元電解槽的數(shù)量為2-50個(gè)。
[0024]該零極距的隔膜法電解合成丁二酸方法，通過(guò)如下步