[实用新型]一种电解合成丁二酸的固定床电化学反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电解合成丁二酸的固定床电化学反应装置。

背景技术

丁二酸(Succinic acid),又名琥珀酸,分子式为C₄H₆O₄,是一种重要的有机合成原料,广泛用于医药、农药、合成高分子材料、感光材料、食品调味剂等方面,还可在纺织行业中可作防缩剂、防油剂、防火剂、促染剂等。近年来随着生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的开发成功,可以预计在未来几年内,作为PBS主要原料的丁二酸需求量将急剧增大。

电化学反应器作为一种特殊的化学反应器，按照反应器结构可分为三类：箱式电化学反应器、板框式电化学反应器、特殊结构的电化学反应器。箱式电化学反应器和板框式电化学反应器是最早发展起来和应用最为广泛的电化学反应器，这两类电化学反应器的缺点是时空产率较低。考虑到不同的电解合成要求，之后又相继发展出了各种特殊结构的电化学反应器：用于低电导率体系的毛细间隙反应器和薄膜反应器；传质好、电流分布均匀的旋转电极反应器和泵吸式反应器；比电极面积高的三维电极反应器等。近年来，随着电化学合成的工业应用不断增加，逐渐开发出了一些连续式电解槽(如CN 201520803)和组合式电解槽(如CN 102011136)，从而大幅度提高了电解合成的生产效率。此外，由于环境问题日益突出，一些用于处理废水的新型高效三维电极反应器逐步受到了人们的重视，例如CN 103910415A和CN 201265045Y，但是三维电极反应器在电解合成领域的相关应用及其专利并不多见。

目前为止,工业上生产丁二酸最具竞争力的方法是以顺丁烯二酸酐为原料的电化学加氢法，且已开发出了隔膜法、无隔膜法和成对电合成等多种电化学合成丁二酸的技术，如CN 2158409Y和CN 2651267Y。但是,目前工业上普遍使用的是无隔膜板框式电解槽，此类电解槽具有生产设备投资高、电解时空产率低、滴漏现象严重等缺点,不利于实现更大规模的生产。固定床电化学反应器作为一种三维电极反应器，电流效率高，时空产率高、占地面积小，极具工业应用前景。若能将其成功应用与丁二酸的电解合成中，必能大幅度地提高丁二酸的产能，经济效益也十分可观。

发明内容

为了解决目前的生产丁二酸过程中生产设备投资高、电解时空产率低、滴漏现象严重等问题，本实用新型提出了一种电解合成丁二酸的固定床电化学反应装置。

本实用新型所述的一种电解合成丁二酸的固定床电化学反应装置，其特征在于：包括电解槽、贮液槽、循环槽、热交换器、磁力循环泵，所述的贮液槽的出液口与所述的循环槽第一进液口管道连接，所述的循环槽的出液口与磁力循环泵的进液口管道连接；热交换器设置在循环槽外部；磁力循环泵的出液口与所述的电解槽的进液筒进液口管道连接，并且磁力循环泵出液口与电解槽进液口之间的管路上配有三通阀，三通阀的剩余的管口作为放液的出液口；所述电解槽包括阳极筒、阴极筒、进液筒、带有出气孔的出液筒，阳极筒套在阴极筒筒体外部，并在二者法兰接口处通过绝缘垫圈密封；阳极筒下部通过法兰与进液筒固接，阴极筒上部通过法兰与出液筒固接；所述的出液筒的出液口与循环槽的第二进液口管道连接，并在出液筒出液口与所述的循环槽之间的管路上设置转子流量计；所述电解槽的电解电流由阳极筒与阴极筒的法兰接口引入，导电电线通过法兰接口处的铜螺丝与外部电源连接。

所述贮液槽与循环槽垂直放置，电解槽、循环槽平行放置且电解槽高度要高于循环槽高度，并且贮液槽、电解槽、循环槽之间的管路均采用耐强酸的橡皮管。

所述阳极筒为圆柱形筒状结构或正多边形筒状结构，底部设置有筛孔分流板；所述的阴极筒为圆柱形筒状结构或正多边形筒状结构，筒体为网筒结构，且网孔大小根据填充物大小调节，阴极筒上方为敞口设置；进液口位于进液筒底部，方向与电解槽槽体平行且至少为一个；出液口开于出液筒上方，方向与电解槽槽体平行且至少为一个，出液筒顶部设置有出气孔和温度计。

所述阳极为铅、铅合金、钛、钛基涂层材料之一，其中选用铅作为阳极时需要添加一个外部支撑框；铅合金可选用铅的三元、四元、五元耐强酸合金；钛基涂层材料选用钌铑涂层、铱钽涂层、二氧化锰涂层、二氧化锡涂层等；所述阴极筒体为钛、铜等耐强酸金属材料，内部填充材料为铅、钛、石墨之一，形状为面积可算的规则几何体；进液筒与出液筒均为绝缘耐酸材料。