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；特別是近年來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，丁二酸的國內(nèi)年產(chǎn)量有望突破幾十萬噸。
[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隔膜或無隔膜電解合成丁二酸裝置，其電極間距大，電耗高。
[0004](2)無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，包含有若干個相互連接的單元電解槽，每個單元電解槽包含有槽體，所述槽體內(nèi)通過隔分隔為陽極室和陰極室，所述陽極室和陰極室內(nèi)分別設(shè)置有緊貼隔膜的陽極電極和陰極電極，所述陽極電極與陰極電極通過金屬連接片固定連接在槽體上，所述陽極室上部設(shè)置陽極汽液分離室、頂部和底部分別設(shè)置陽極電解液出口和陽極電解液進(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，所有陽極電解液進(jìn)口分別通過管路與外部陽極電解液進(jìn)口管連通，所有陽極電解液出口分別通過管路與外部陽極電解液出口管連通，所有陰極電解液進(jìn)口分別通過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極電極采用DSA網(wǎng)狀電極，陰極電極采用鉛合金開孔板狀電極，隔膜采用電極陽離子膜。
[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。
[0014]—種零極距的隔膜法電解合成丁二酸方法，通過如下步驟實(shí)現(xiàn):
配制電解液:初始配置的陽極電解液和陰極電解液均為5-10%的硫酸，陽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:將陰極電解液和陽極電解液分別通過陰極電解液進(jìn)口管和陽極電解液進(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:各個單元電解槽內(nèi)電解液分別經(jīng)陰極電解液出口和陽極電解液出口匯流至陰極電解液出口管和陽極電解液出管，回到陰極電解液儲槽和陽極電解液儲槽；
收料:電解結(jié)束后，電解液經(jīng)過冷卻結(jié)晶、過濾和干燥處理后得到無色的丁二酸晶體。
[0015]本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，在隔膜電解槽的基礎(chǔ)上，將陰極電極和陽極電極緊貼隔膜設(shè)置并通過金屬連接片連接，待用單極式電解裝置，實(shí)現(xiàn)了陰極電極和陽極電極的零極距，降低了電解過程的耗電量，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，包含有若干個相互連接的單元電解槽1，每個單元電解槽I包含有槽體6，所述槽體6內(nèi)通過隔7分隔為陽極室8和陰極室9，所述陽極室8和陰極室9內(nèi)分別設(shè)置有緊貼隔膜7的陽極電極10和陰極電極14，所述陽極電極10與陰極電極14通過金屬連接片18固定連接在槽體6上，所述陽極室8上部設(shè)置陽極汽液分離室13、頂部和底部分別設(shè)置陽極電解液出口 12和陽極電解液進(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，所有陽極電解液進(jìn)口 11分別通過管路與外部陽極電解液進(jìn)口管2連通，所有陽極電解液出口 12分別通過管路與外部陽極電解液出口管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中陽極電極10采用DSA網(wǎng)狀電極，陰極電極14采用鉛合金開孔板狀電極，隔膜7采用電極陽離子膜。
[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。
[0024]該零極距的隔膜法電解合成丁二酸方法，通過如下步