[发明专利]一种丁二酸的清洁电化学合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及丁二酸的合成领域，具体涉及一种丁二酸的清洁电化学合成工艺。

背景技术

丁二酸俗名琥珀酸，是一种重要的精细化工产品和有机合成中间体，广泛应用与塑料、橡胶、医药、食品等领域中，其中最具前景的领域为合成塑料，它是生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的主要原料。丁二酸的生产方法有很多，工业上应用较多的有发酵法、电解法以及催化加氢法，其中电解法在20世纪30年代就已经实现工业化生产，目前，我国丁二酸生产主要还是采用该技术，其反应基本原理如下：

阴极反应：HOOCCH＝CHCOOH+2H⁺+2e^-→HOOCH₂CH₂COOH

阳极反应：H₂O→2H⁺+2e^-+1/2O₂

总反应：HOOCCH＝CHCOOH+H₂O→HOOCH₂CH₂COOH+H₂O

电解法合成丁二酸的工艺以顺酐为原料，稀硫酸溶液作为电解质，采用金属铅板作为阴阳极，经过电解、结晶、分离、洗涤、干燥制得丁二酸，该工艺存在电流效率低，只有70％；阳极板腐蚀严重，每半个月就要更换一次阳极板。为了克服现有电解法的诸多缺点，本发明提供一种清洁、高效的合成工艺。

发明内容

本发明为了解决现有电解法合成丁二酸中电流效率低，电解槽极板腐蚀严重的缺点，提供一种丁二酸的清洁电化学合成工艺。

本发明的技术方案为一种丁二酸的清洁电化学合成工艺，其特征在于：

反应装置：采用无隔膜电解槽多级串联的方式，进行连续加料、连续出料的工作方式，阳极采用铅基多元合金，其中含有银、锆金属，阴极采用镍铅合金，单电极面积为0.2m²，电解槽采用玻璃钢材质，电解液的传质采用泵循环；

工艺参数控制范围如下：电解液中顺丁烯二酸酐的浓度为8～16％，硫酸浓度为3～10％，电解温度为30～60℃，电流密度为10～20A/dm²，电解液流速为0.05～0.15m/s。

具体操作步骤：(1)将水和硫酸按比例要求分别打入高位槽计量，在反应釜中配制成稀硫酸；(2)将顺酐按工艺要求加入反应釜，与稀硫酸混合配制成电解液；(3)将电解液升温至一定温度，开启整流器调制恒压，然后开启循环泵开始循环电解，将整流器调整至恒流电解，同时连续补加顺酐的回收母液；(4)电解液经过冷却结晶、过滤、重结晶得到丁二酸，母液回收。

本发明的有益效果在于：本发明采用无隔膜电解槽多级串联的方式，进行连续加料、连续出料的工作方式，阳极采用铅基多元合金，阴极采用镍铅合金，电解槽采用玻璃钢材质，整个电解槽耐腐蚀、抗高温形变老化；优化的工艺参数和操作方式，使得丁二酸产率提高、电流效率高，而且连续加料出料的方式适合规模生产。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行具体说明。

实施例1：

电解液中顺丁烯二酸酐的浓度为8％，硫酸浓度为3％，混合均匀后升温至30℃，开启整流器调至恒压5V，开启泵循环正常后，将整流器切换至恒流电解方式，电流调至200A，电流密度为10A/dm²，电解液流速为0.05m/s，大电流电解，同时以2kg/h的速度将顺酐连续加入电解液，电解8小时后停止循环泵，保温，待电解液全部回流至循环槽后关闭整流器，停止电解，电解液经过冷却结晶、过滤、重结晶得到丁二酸，母液回收，丁二酸的产量为92％，电流效率95％。

实施例2：

电解液中顺丁烯二酸酐的浓度为10％，硫酸浓度为5％，混合均匀后升温至40℃，开启整流器调至恒压5V，开启泵循环正常后，将整流器切换至恒流电解方式，电流调至250A，电流密度为12.5A/dm²，电解液流速为0.1m/s，大电流电解，同时以2kg/h的速度将顺酐连续加入电解液，电解8小时后停止循环泵，保温，待电解液全部回流至循环槽后关闭整流器，停止电解，电解液经过冷却结晶、过滤、重结晶得到丁二酸，母液回收，丁二酸的产量为94％，电流效率96.7％。

实施例3：