[发明专利]一种草酸电解制备乙醛酸的方法

说明书

本发明公开了一种草酸电解制备乙醛酸的方法，包括脱盐水储罐、阴极储罐、离子膜电解槽、阳极储罐、脱盐水泵、阴极进料泵和阳极循环泵，所述脱盐水储罐一侧设置有添加剂溶解槽，所述阴极储罐与离子膜电解槽之间设置有阴极液缓冲槽，所述脱盐水储罐与添加剂溶解槽和阴极储罐之间均采用脱盐水泵相连接，所述添加剂溶解槽和阴极储罐之间采用脱盐水泵相连接。本发明通过在电解工艺中，对电解液的进料温度进行把控，将电解槽出料先打回阴极液缓冲罐中与其他料液进行第一部混合换热，这样不仅可以减少后续的换热的负荷，还可补充料液中草酸的量有利于维持反应速率，再经第二次换热后，打回电解槽进行循环反应。

技术领域

本发明属于有机电解技术领域，特别涉及一种草酸电解制备乙醛酸的方法。

背景技术

乙醛酸是一种重要的化工原料和中间体，在医药、农药、香料、造纸、食品添加剂和生物化学等领域广泛应用。目前主要用于广谱抗生素阿莫西林、香料香兰素、抗高血压药物阿替洛尔、化妆品添加剂尿囊素、高附加值芳香醛和农药中间体生产中。乙醛酸工业生产方法主要有乙二醛硝酸氧化法、草酸电解还原法和顺酐臭氧氧化法，工业品通常为 40％或50％乙醛酸水溶液。由于草酸电解还原法产品浓度低和生产成本高，难以大规模生产，目前工业上主要采用乙二醛硝酸氧化法生产乙醛酸。

在乙二醛硝酸氧化法生产乙醛酸过程中，每生产 1 吨 40％乙醛酸水溶液副产0.25-0.30 吨草酸。副产品草酸外观为粉末状，并含有少量乙醛酸杂质，需要重结晶才能达到工业草酸国家标准。乙醛酸生产企业副产品草酸通常低价处理，经济价值不高，企业希望采用比较简单的设备将副产品草酸电解还原为乙醛酸稀溶液，以提高乙醛酸产量和生产过程经济效益。

电解方法分为隔膜电解法和无隔膜电解法。隔膜电解法生产乙醛酸过程中隔膜易破裂，电解电耗高，电解过程很不稳定，美国专利469226中叙述了一种草酸阴极电解还原制备乙醛酸的方法，该方法中指出无论是采用间歇还是连续生产，都最好让料液中草酸的摩尔浓度保持在0.7±0.1M，相当于质量浓度在55-80 g/L料液左右。但无论是间歇还是连续生产，都未对其过程做任何阐述和说明；中国专利CN1322860A中也叙述了一种草酸阴极电解还原制备乙醛酸的方法。该方法采用间歇式生产，将草酸溶液存于储罐中，让草酸料液在其中一个储罐和电解槽中不断反应循环直至料液中乙醛酸质量浓度达到6-10%wt，然后将料液打入后续产品分离工段。之后重复上述步骤。但此方法非连续性生产，不适于工业化生产。

因此，发明一种草酸电解制备乙醛酸的方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种草酸电解制备乙醛酸的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种草酸电解制备乙醛酸的方法，包括脱盐水储罐、阴极储罐、离子膜电解槽、阳极储罐、脱盐水泵、阴极进料泵和阳极循环泵，所述脱盐水储罐一侧设置有添加剂溶解槽，所述阴极储罐与离子膜电解槽之间设置有阴极液缓冲槽；

所述脱盐水储罐与添加剂溶解槽和阴极储罐之间均采用脱盐水泵相连接，所述添加剂溶解槽和阴极储罐之间采用脱盐水泵相连接，所述阴极储罐与阴极液缓冲槽之间采用阴极进料泵相连接，所述阴极液缓冲槽与离子膜电解槽的负极端采用阴极进料泵相连接，所述离子膜电解槽的阳极端与阳极储罐之间采用阳极循环泵相连接。

进一步的，所述该制备乙醛酸的原料为草酸溶液和一种溴化铵溶液，采用结构为简单的板框压滤式无隔膜电解槽。

进一步的，所述该制备乙醛酸的过程分为阴极反应和阳极反应，其阴极反应分为主反应和副反应，其具体流程为：

阴极主反应为草酸加氢得电子被还原成乙醛酸（2）；

副反应为氢离子被还原生成氢气（3），生成的乙醛酸也能够被继续还原成乙醇酸（4）；

阳极区为稀酸，如磷酸、硫酸或盐酸等常用强酸的稀释液，阳极反应为电解水（1），生成少量氧气，释放电子形成回路，电离出的氢离子经过离子膜进入阴极区，其具体反应方程如下：