[发明专利]用于间接电氧化合成有机物电解再生媒质的装置及工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种间接电氧化合成有机物的电解装置及工艺，尤其涉及一种工业上间接电氧化合成有机物电解再生媒质的电解装置及工艺。

(二)背景技术

间接电氧化合成是利用“媒质”进行氧化反应合成有机物，再利用电化学的方法再生“媒质”，实际合成过程中消耗的是电子，这种方法可以克服直接电合成有机物过程中电子传递慢、反应物溶解度低、易污染电极等缺点，具有电子传递速度快、传质好、电流效率高、污染小等优点。常用的氧化还原“媒质”有：Mn³⁺/Mn²⁺、Ce⁴⁺/Ce³⁺、Cr₂O₇^2-/Cr³⁺、Co³⁺/Co²⁺、Br₂/Br^-等。采用间接电氧化的方法，以“电子”替代氧化剂，通过控制电解参数，可以获得比化学氧化更好的选择性和反应收率，获得更好质量的产品，是一种绿色的工业合成方法之一。如以Mn³⁺/Mn²⁺为媒质间接电氧化甲苯及衍生物合成苯甲醛及衍生物，以Ce⁴⁺/Ce³⁺为媒质间接电氧化萘合成1，4-萘醌等。

目前间接电氧化合成有机物，如常用的的Mn³⁺/Mn²⁺、Ce⁴⁺/Ce³⁺、Cr₂O₇^2-/Cr³⁺、Co³⁺/Co²⁺、Br₂/Br^-等媒质，在电氧化再生媒质的电化学反应中，尤其是常用的Mn³⁺/Mn²⁺、Ce⁴⁺/Ce³⁺媒质由于在硫酸溶液中溶解度低，存在大电流工作条件下电流效率低，电极容易被污染，电极使用寿命短等缺点，限制了间接电氧化反应在工业有机电合成领域的广泛应用。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是针对间接电氧化合成有机物在工业化过程中存在的工作电流低、电极容易被污染、电机使用寿命短和反应时空效率低等缺点，提出一种工作电流大、结构紧凑、维护方便、时空效率高的间接电氧化合成有机物电解再生媒质的电解装置及工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种用于间接电氧化合成有机物电解再生媒质的电解装置，所述的电解装置由若干个串联连接的单元电解槽经板框压滤机加压组成，所述的单元电解槽包括由阳离子隔膜隔开的阳极室、阴极室，所述的阳极室、阴极室各自设有与电解液储槽连通的电解液进口和电解液出口，所述的阴极室内设有的阴极为金属或合金电极，所述的阳极室内设有的阳极采用颗粒填充床电极，所述的颗粒填充床电极包括框体及填充于所述框体内的填充颗粒，所述的框体为钛篮或带涂层的钛篮。

优选的，本发明中所述颗粒填充床电极的框体为钛篮、涂有二氧化铅涂层的钛篮或涂有贵金属化合物涂层的钛篮，所述的贵金属化合物优选钌钛氧化物或铱钛氧化物。

本发明中所述颗粒填充床电极的填充颗粒可选择石墨颗粒、颗粒状活性炭、负载二氧化铅涂层的石墨或负载二氧化铅涂层的活性炭颗粒。

本发明中阴极可采用铜电极、铅合金电极、不锈钢电极或石墨电极。

所述的电解装置，各个单元电解槽由板框压滤机加压而成，单元电解槽之间串联连接，单元槽的数量为1-200只。

本发明中，所述的单元电解槽阳极室电解液进口通过阳极总管道和阳极电解液高位槽连通，所述阳极电解液高位槽与阳极电解液储槽连接，所述阳极电解液高位槽与阳极电解液储槽之间设置有泵；各单元电解槽阳极室电解液出口通过阳极汇流管道和阳极电解液储槽连通；

所述的单元电解槽阴极室电解液进口通过阴极总管道和阴极电解液高位槽连通，所述阴极电解液高位槽与阴极电解液储槽连接，所述阴极电解液高位槽与阴极电解液储槽之间设置有泵；各单元电解槽阴极室电解液出口通过阴极汇流管道和阴极电解液储槽连通。

在间接电氧化合成有机物反应中，原料被高价态的媒质氧化成产物，产物经分离得到产品后，水相为被还原的低价态媒质溶液，采用本发明的电解装置电解再生媒质，通过电解把低价态的媒质重新氧化再生为高价态媒质。