[发明专利]有机无隔膜配对电合成丁二酸的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种有机无隔膜配对电合成丁二酸的方法，更确切地说涉及顺丁烯二酸无隔膜配对电合成丁二酸的方法。

二、背景技术

丁二酸又名琥珀酸，是一种具有广泛用途的有机化工原料。主要用于食品、化工、医药等领域，在食品工业中主要用作酸化剂。在化工行业中用作电镀时的pH值调整剂、塑料增强剂以及用于生产喷漆、染料、离子交换树脂、农药等。在医药行业中用于合成镇静剂、利尿剂、维生素、避孕药及治癌药物等。

由顺丁烯二酸合成丁二酸的方法大致可归纳为三种方法，即高温高压催化反应合成法，有隔膜的配对电合成法和无隔膜的配对电合成法。现有技术JP02-121946，09.05.1990披露：马来酸用作制备丁二酸的初始原料，而马来酸是通过将马来酸酐溶解于水中水解成酸而制得。20～40重量％的马来酸水溶液加到填充有贵金属钯/碳催化剂的固定床反应器中，在60～150℃，通氢气加氢还原反应，氢气压力为5MPa表压，此法生产的丁二酸得率为99.96～99.99％，副产物苹果酸100～400PPm，富马酸为10～15PPm。此法可以说是高得率低成本的生产方法。然而，从环保的角度看，此法还不是理想的方法，加氢压力高隐藏着危险性。

现有技术《精细化工》，1997，14，56～57报道，对成对电解合成工艺改进，在阳极室，乙二醛电氧化合成乙醛酸，收率高于70％，在阴极室，顺丁烯二酸电还原合成丁二酸，收率可达85％。这种隔离膜法由于所使用的离子交换膜在性能上难以满足有机合成的需要，性价比低，所以，逐渐由无隔膜电合成法代替。

现有技术马淳安著“有机电化学合成导论”第12章“有机电合成工业与应用，”科学出版社出版，2003年2月第二次印刷，第363页指出：丁二酸的无隔膜电合成以铅基二氧化铅为阳极，以不锈钢为阴极，以1mol·L^-1的硫酸为支持电解质，顺丁烯二酸的浓度为1.5mol·L^-1，在60～70℃的温度下进行电解；流出电解槽的电解液冷却到室温后即可析出丁二酸晶体，再经过滤、干燥得到产品。丁二酸收率高于80％，总电流效率大于70％，此法还需进一步提高得率和总电流效率。

三、发明内容

电合成法有许多不可比拟的优点，例如，成本及设备投资很低，常温、常压下便可反应，容易控制副反应，能制得高纯度丁二酸以及母液可以循环使用，并且三废污染低等，人们把它称为环境友好型技术，绿色合成工程。本发明者们综合了现有技术的优缺点，特别围绕对无隔膜配对电合成丁二酸方法加以改进研究，经过专门实验试验，积累了大量经验，提出了完整的技术方案。

本发明对初始原料组成、电解槽结构、电极材料组成以及反应参数控制作了深入的研究，提出了可行的技术方案。本发明以提高得率和总电流效率为发明的目的。

有机无隔膜配对电合成丁二酸的方法包括：把顺丁烯二酸酐溶解于水中配制成顺丁烯二酸含量为15～30重量％的水溶液，继之与硫酸含量为3～5重量％母液混合，最终配制成顺丁烯二酸浓度为10～20重量％的溶液，此溶液加到直流电压为140～160V的复极式板框式电解槽中进行顺丁烯二酸的加氢还原反应，电解温度控制在60～70℃，通电时间5～6小时，电解终止时电流为800A，电解终了时，趁热过滤除去机械杂质，送入搅拌结晶釜中冷却结晶7小时，当液温不高于冷却水温2℃时进行过滤、干燥得产品，得率(以顺丁烯二酸为基础计算)99.6～99.8％，总电流效率96～98％。

本发明所用的电解槽为复极式板框式电解槽，电解槽选用聚丙烯塑料板材塑焊组合而成，每个槽子有4～10个单元电解室组成，每单元电解室由聚丙烯塑料板隔开；电解槽的电极使用双极连接，两端的两块端部电极板分别接到电源的正、负极上，每块电极板的正、反面分别为阳、阴两极，电极板与板框式电解槽底部之间有供电解液流通的通道，电源加在两端电极上的总电压为各对电极间电压降的总和。

电解槽电极选用铅基镉、锑、银合金为阴、阳极电极材料，合金重量％组成为铅为94.9、镉为2.5、锑为2.5、银为0.1。

按照本发明实施制备丁二酸，其得率为99.6～99.8％，产品纯度为99.5～99.8％，总电流效率为96～98％，过滤母液回收套用，基本做到三废零排放。

四、附图说明

图1是本发明复极式板框式电解槽的结构示意图。

图中标号表示：1-复极式板框式电解槽，2-电极板，3-端部电极板，4-电解液。

五、具体实施方式

为了更好地实施本发明特举例说明，但不是对本发明的限制。

实施例1