[发明专利]一种无隔膜电解合成丁二酸工艺及装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种无隔膜电解合成丁二酸的装置及工艺，尤其涉及一种大规模工业化生产丁二酸的电解工艺和装置。

(二)背景技术

丁二酸是一种重要的合成医药和精细化工合成中间体，在医药上丁二酸用于生产镇静剂、磺胺药、维生素A、维生素B6、止血剂、利尿剂、解热止痛剂以及消炎、避孕和癌症治疗药物等；在农药以丁二酸系列产品为原料制备的N-二甲胺基琥珀酰亚胺是低度高效的植物生长抑制剂，还可以合成农药太布它、阿乐、纹枯利和N，N-二乙基丁二酰胺正丙酯等；还可用于合成染料、醇酸树脂、乙烯基树脂、黏合剂和橡胶的增塑剂、玻璃纤维增强塑料和离子交换树脂等；丁二酸作为食品酸味剂用于酒、饲料、糖果等的调味，钠盐是常用的食品调味剂，丁二酸二甲酯和二乙酯可作为食品的增香剂。近年来，丁二酸制成的偶联剂在洗涤产品中替代多聚磷酸盐，减少污染；在石化行业中促进汽油完全燃烧，减少排放污染，尤其是在可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)领域开始取得广泛应用，丁二酸的这些应用必将带来更大的需求量。

工业制备丁二酸的主要方法有顺丁烯二酸催化还原法、丁二睛水解法、顺酐电解还原法以及乙烯和一氧化碳为原料的电解氧化法，其中电解法是目前生产丁二酸的主要方法，但目前的无隔膜顺丁烯二酸酐电解合成工艺仍然存在以下缺点：

(1)采用铅合金电极作阳极，电极腐蚀严重，寿命短(3-6个月)，电解槽维护成本高，产品质量差；采用贵金属电极作阳极，电极投资大。

(2)不宜大规模电解，扩大生产规模时电解装置投资大，产品质量下降，电解工艺维护复杂，成本和电耗增加。

(3)一般采用单阴极电解装置，即采用一个阴极和一个阳极对应的电极组，一般的单阴极电解装置阳极的利用率低，阳极使用寿命短，阳极材料的消耗和投资大。

(4)顺酐转化率较低(约0.95吨顺酐合成1吨丁二酸)，产品中易氧化物和反-丁烯二酸含量高，不能作为合成聚酯、聚氨酯、醇酸树脂等的单体。

(5)通常采用连续电解合成丁二酸工艺，即连续进料和连续出料的电解工艺，电解槽数量过多，电极投资大，不易大规模生产。

本发明针对以上电解合成丁二酸的缺点，以贵金属电极为阳极，采用双阴极电解装置和分级串流式电解合成工艺，节约了电极投资，提高了顺酐转化率(每吨丁二酸消耗顺酐低于0.92吨)，降低了易氧化物含量，是一种大规模电解合成高质量丁二酸的工艺和电解装置。

(三)发明内容

本发明的一个目的在于解决现有单阴极电解装置阳极的利用率低，阳极使用寿命短，阳极材料的消耗和投资大，产品质量差(易氧化物含量高)，不易大规模生产的缺点，提供一种阳极使用寿命长、利用率高，顺酐转化率更高的双阴极电解合成丁二酸的装置。

本发明的另一个目的是提供该一种生产高质量的大规模电解合成丁二酸生产工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无隔膜电解合成丁二酸装置，包括电解槽、电解液储槽、电解液分配管、电解液集流管和高位槽、及电解液储槽与高位槽间的泵和换热器，所述高位槽、电解液分配管、电解槽、电解液集流管、电解液储槽、换热器、高位槽依次连通构成循环回路，所述电解槽包括电解槽槽体，所述的电解槽槽体内设有由两块阴极和一块阳极组成的电极组，所述阴极布置在阳极的两侧。通常在电解液储槽与高位槽间还设有换热器，泵也设在换热器内，供电解液换热，由泵将电解液再泵入高位槽再进入循环。

本发明所述电解槽槽体通过绝缘隔板分隔为若干个单元槽，所述单元槽包括腔体、电解液进口和电解液出口，所述的腔体设有由两块阴极和一块阳极组成的电极组，所述阴极布置在阳极的两侧，各单元槽电极组串联连接。单元槽采用双阴极结构；操作时电解液采用分级串流，电解终点采用电解液储槽之间切换的方式实现连续电解，间歇出料。

所述单元槽中的电解液并联布置，连接高位槽的电解液分配管通过各单元槽电解液进口与单元槽连通，各单元槽的电解液经各自的出口与电解液集流管连通，电解液集流管连接电解液储槽。

进一步所述的阴极为铅合金电极，阳极为钛-铱-钽氧化物电极。

再进一步所述阴极为板状结构或开孔的板状结构，

更进一步所述阳极为板状结构或开孔的板状结构或为开孔的网。

本发明所述的电解液分配管与各单元槽的电解液进口之间分别设有流体分配控制装置。所述流体分配控制装置为可调式阀门。

本发明优选绝缘隔板材料是下列之一：①聚丙烯板框②聚乙烯板框③有机玻璃板框④聚氯乙烯板框⑤ABS树脂板框。