[发明专利]一种无污染法电解合成L－半胱氨酸盐酸盐和乙醛酸等的电解槽

说明书

本发明属有机电解工业领域。

目前国内生产L-半胱氨酸盐酸盐的电解槽，采用的是盐酸作阳极液，阳极采用石墨材料，生产过程中放出氯气，污染环境与腐蚀设备。由于电解液从电解室侧面输入，受电解室厚度的限制，进出口口径都很小，造成电解液流量很小，从而传质差，电解时的操作电流就受到限制，故产量较小，电流效率较低。国外在食盐电解工业中也有类似的结构的电解槽，但其槽子仅适用于自循环或流量较小体系，并无本槽所提示的用于支撑离子膜多孔板和用于增加流速的折流条。文献检索表明，国内外尚无此种结构的电解槽用于上述有机电解合成的专利报道。

本发明涉及到一种可用于无污染法生产L-半胱氨酸盐酸盐的电解槽，具体地说它是一种背面输入式具有板框滤机型结构，并采用改性金属阳极的工业化电解槽。可用于阳极液为硫酸溶液的电解体系。此体系在生产过程中只放出不产生污染的氧气，从而在大的强制循环流量，大的电流密度，较高的L-胱氨酸浓度条件下，电解还原生产L-半胱氨酸。

本发明的目的在于提供一种适用于L-半胱氨酸盐酸盐电解及乙醛酸的合成，且适于工业化生产的电解槽。此种电解槽也具有一种通用性，能适于多种有机化合物的电解合成(如葡萄糖的电解氧化、草酸的电解还原等以及其它有机物的电解过程)，并对有隔膜或无隔膜电解过程有较好的通用性。

本发明电解槽结构型式为板框压滤机型，摒弃了目前应用较多的单元槽侧面输入的型式，而采用背面输入的型式；同时，将电解槽分为阳极单元和阴极单元，从而能十分便利地将阳极单元和阴极单元组合，如板框压滤机那样组成一个电解槽组，不仅使电解槽占地面积大幅减小，也使电解操作更集中，装卸更简便，且不发生泄漏。

附图1为电解槽外形及电极液流向示意图，附图2，有隔膜普通型电解槽的内部组装图，附图3，普通型阳极单元及阴极单元，附图4，节能型阳极单元，附图1-4中，各数字表示：1、1′外夹板，2内夹板，4阴极板，4′阳极板，5节能型无多孔板槽框，6普通型有多孔板槽框型式Ⅰ,6′普通型有多孔板槽框型式Ⅱ,7阴极液集液孔道，7′阳极液集液孔道，8阳极液分流孔道，8′阴极液分流孔道，9支撑折流条，10有多孔板电解室，10′无多孔板电解室，11分流槽沟，11′集液槽沟，13阳极液入口，13′阳极液出口，14垫片，15离子交换膜，16阴极液进口，16′阴极液出口。

电解槽结构如下述

阳极单元：两种方式，一种为中间为槽框(5)，垫上垫片，外面用阳极板(4′)夹住，即为节能型，其特点是阳极板能最大限度的靠近离子膜，降低槽压；另一种为阳极板(4′)置于中间，垫上垫片，外面用槽框(6,6′)夹住，即为普通型，它较适合于阴、阳极液导电性较好的情况。

阴极单元：中间为阴极板(4)，垫上垫片，两边用槽框(6,6′)夹住。

阴、阳极单元的组合十分简单，对有隔膜的电解槽，用有垫片夹住的离子膜隔离阴、阳极单元，即组合完成，即为：阳极单元-离子交换膜-阴极单元-离子交换膜-阳极单元……-阳极单元，外面再用夹板紧紧夹住，即组成一个离子膜电解槽组。对于无隔膜电解槽来说，则更加简单，用一块阳极板和一块阴极板夹住一块节能型框架(5)，即阳极板-节能型框架-阴极板-节能型框架……-阳极板，同样，最外面用夹板紧紧夹住，即组成一个无隔膜电解槽。

本发明电解槽采用电解液的背面输入输出方式。此种方式能最大限度增加槽内电解液流量，使电解液在电极上流速增大，不仅能使电解液的湍动更大，改善传质情况，减少在电极上的极化，而且使被电解原料物能有更多机会与电极进行有效碰撞，从而提高电流效率，减少副反应发生。

电解液输入、输出如下所述：

对有隔膜电解槽：阳极液用泵从阳极循环槽中抽出，打入外夹板(1′)入口，进入电解槽阳极液分流孔道(8)，经槽框(6,6′)入口处进入阳极室，经折流通道从槽框(6,6′)出口处进入阳极液集液孔道(7′)，再由集液孔道经外夹板(1′)出口处流回阳极循环槽中。

阴极液由泵从阴极循环槽中抽出，经由外夹板(1)入口打入电解槽内阴极分流孔道(8′)，经槽框(6,6′)入口进入阴极室，流经折流通道从槽框(6,6′)出口处离开阴极室进入阴极液集液孔道(7)，最后经外夹板(1)出口流回阴极液循环槽。

对无隔膜电解槽：由于此种电解槽无须隔膜，则只需有一个进口和一个出口，即用泵由循环槽内抽出电解液，从外夹板(1)入口处进入槽内分流孔道(8′)，经槽框(5)入口处进入电解室，再经折流通道从槽框(5)出口进入集液孔道(7)，最后经外夹板(1)出口回到循环槽。