[发明专利]一种生产葡萄糖酸的双极膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械装置，具体是指一种用于生产葡萄糖酸的装置。

技术背景

葡萄糖酸衍生物是由葡萄糖酸通过一定的化合反应而得到的物质。葡萄糖酸衍生物系列产品如葡萄糖酸锌、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸铜、葡萄糖酸-δ-内酯等等是一类很有价值的产品，是对人体完全无害、有效、安全、必要的食品添加剂和营养补助剂。其衍生物的主要产品已在医药食品、化工、建筑等工业领域得到了较为广泛的应用。

20年来，我国葡萄糖酸衍生物开发应用取得了显著的成果，产品的开发越来越快，大量产品走出了国门。目前，国内葡萄糖酸衍生物已从过去比较单一的品种发展到现在的多品种，规模已从过去比较低的上千吨年产量发展到现在年产26万吨的水平。如果把双极膜法生产葡萄糖酸替换现在的传统生产工艺，将在节能减排、降低生产成本、提高产品质量方面产生显著效果。由于国内对双极膜的生产、相应装置的开发一直比较滞后，造成该技术未能有效的推广。

双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，在电场作用下其中间层发生水解离，产生H+和OH^-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而可以实现即时酸/碱的生产/再生，或者酸化和/或碱化。将双极膜电渗析技术应用于传统葡萄糖酸生产过程中，不仅可以实现葡萄糖酸钠的转化，而且产生的NaOH可以回用于葡萄糖的催化氧化。如此则能大大降低离子交换树脂再生过程中的废酸污染，实现物料的工艺内循环，提高葡萄糖酸产品的品质以及降低生产成本，这显著优于现有的葡萄糖酸生产工艺。

虽然双极膜法制备葡萄糖酸的方法早就有人提出，也做了不少研究，并取得许多成果，但到目前为止，国内还没有能用于葡萄糖酸生产的双极膜设备。其原因就是许多研究人员只对该方法进行了实验研究以及双极膜的制备，并没有对双极膜法生产葡萄糖酸的装置设备进行开发。

本发明的目的在于填补目前国内还没有能用于生产葡萄糖酸的双极装置的制造技术。目前国内用于实验室试验的双极膜装置如果直接放大，会存在：1运行电流密度太小，一般不大于400A/m²，无法使用大电流运行，使相等处理量的装置膜面积过大；2料液室与氢氧化钠室的溶液相互串漏而导至电流效率太低、葡萄酸产品转化率过低、氢氧化钠液的浓度过低、能耗太大等缺点；3没有选用合适的氢氧根难透过均相阳膜，使氢氧化钠液的浓度无法提高，也使氢氧化钠透过阳膜与生成的葡萄糖酸重新中和使运行效率低下；4选用的隔板只适用于异相膜，直接用于双极膜装置，会导致内漏、外漏；5葡萄糖酸的损失太高，葡萄糖酸根会透过双极膜或阳膜到氢氧化钠室，从而形成葡萄糖酸的损失。

我们针对以上现状，在前人研究的基础上，针对双极膜生产装置的特殊要求，进行了系列研究与开发，经过多方面试验研究，终于开发出了具有防内漏与防外漏、防漏电的双极膜隔析，充分解决了许多外在因素的干扰影响，保证试验数据的准确性与重复性；在此基础上，根据双极膜法生产葡萄糖酸的要求，继续对双极膜、单极阳膜、电极、夹紧装置、降温装置、流道设计、电流密度、流速进行研究与优化，最终开发出可以用于葡萄糖酸生产的大型双极膜装置。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种克服现有双极膜装置不能实现葡萄糖酸经济、批量生产的制造技术。可以进行经济、环保的双极膜法生产葡萄糖酸的运行参数。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

一种生产葡萄糖酸的双极膜装置，它包括夹紧钢板、极液流道板、铂电极、弹性隔板、均相阳膜，双极膜、紧固螺栓、料液进口、极液流道板、阳极接线柱、阴极接线柱、圆形导液孔、网心隔网，其特征在于，

阴极接线柱与阴极垂直焊接，阳极接线柱与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间；

在膜堆空间内放置膜组，膜组的放置为：均相阳膜、弹性隔板、双极膜、弹性隔板，依次排列；在膜堆空间内的膜组为1～500组；在膜片之间放置有网心隔网；在弹性隔板的边框上开有半椭圆形导液孔及流道、椭圆形导液孔、极液导液孔；膜堆的最外两层均为均相阳膜，即在膜组安装完成后，再加一层均相阳膜；

若干组膜组由一对极液流道板夹住；在极液流道板上有阳极液进口、阴极液进口、阳极液出口、阴极液出口；在极液流道板的外面由一对夹紧钢板通过紧固螺栓夹紧、固定；

阳极接线柱、阴极接线柱分别位于夹紧钢板的中央位置；

在夹紧钢板上有料液进口、料液出口、氢氧化钠液出口、氢氧化钠液进口。