本實(shí)用新型涉及一種電解裝置，具體涉及一種制備半胱氨酸的電解裝置，屬于胱氨酸電解制備半胱氨酸技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

L-半胱氨酸以其在藥物、化妝品、食品及生化研究等方面的用途，越來越被人們所認(rèn)識(shí)，它是藥品的重要原料，同時(shí)還是食品和化妝品的添加劑，是國(guó)際市場(chǎng)上供不應(yīng)求、國(guó)家重點(diǎn)出口的高科技生物化工制品。L-半胱氨酸的生產(chǎn)目前仍以胱氨酸的電解生產(chǎn)為主，其主要生產(chǎn)過程為：原料胱氨酸溶解于稀鹽酸溶液—電解—過濾脫色—濃縮結(jié)晶，即得產(chǎn)品L-半胱氨酸。

目前我國(guó)L-半胱氨酸的生產(chǎn)由于電解槽本身結(jié)構(gòu)的限制，其電解結(jié)果常常不夠理想，電解穩(wěn)定性低，電解反應(yīng)速度較慢，使得產(chǎn)物收率和質(zhì)量都降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種制備半胱氨酸的電解裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、裝置費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)便，電解穩(wěn)定性強(qiáng)，電解反應(yīng)速度快，產(chǎn)物收率高。

為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案提供了一種制備半胱氨酸的電解裝置，它包括電解框架、電解單元、陽(yáng)極液冷凝器、陰極液冷凝器、陽(yáng)極液儲(chǔ)罐和陰極液儲(chǔ)罐，電解單元設(shè)置在電解框架內(nèi)，冷凝器固定在電解框架外；所述電解單元包括陽(yáng)極板框、陰極板框和設(shè)置在陽(yáng)極板框與陰極板框之間的離子交換膜，所述陽(yáng)極板框內(nèi)部設(shè)置有陽(yáng)極電極網(wǎng)板，陰極板框內(nèi)部設(shè)置有陰極電極網(wǎng)板，所述陽(yáng)極電極網(wǎng)板和陰極電極網(wǎng)板上分別設(shè)置有整流電源接口與整流電源的正、負(fù)極連接；所述陽(yáng)極板框上部設(shè)置有陽(yáng)極液出口，下部相對(duì)陽(yáng)極液出口的一側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極液進(jìn)口，所述陰極板框上部設(shè)置有陰極液出口，下部?jī)蓚?cè)設(shè)置有陰極液進(jìn)口；所述陽(yáng)極液儲(chǔ)罐出口連接陽(yáng)極液冷凝器進(jìn)口，陽(yáng)極液冷凝器出口連接陽(yáng)極板框的陽(yáng)極液進(jìn)口，所述陰極液儲(chǔ)罐出口連接陰極液冷凝器進(jìn)口，陰極液冷凝器出口連接陰極板框的陰極液進(jìn)口。

上述離子交換膜上設(shè)置有膜支撐網(wǎng)，對(duì)離子交換膜起到支撐作用，延長(zhǎng)了離子交換膜的壽命。

上述陽(yáng)極電極網(wǎng)板為鈦網(wǎng)板，陰極電極網(wǎng)板為鉛板。

上述陽(yáng)極液冷凝器和陰極液冷凝器為水冷式盤管冷凝器。

上述陽(yáng)極板框內(nèi)設(shè)置有隔斷板，對(duì)鈦網(wǎng)起到支撐作用，同時(shí)對(duì)陽(yáng)極板框的液體流動(dòng)起分流作用，利于電流的分布均勻，提高電解效率。

根據(jù)電解能力大小，上述電解單元設(shè)置在兩個(gè)以上。

上述陽(yáng)極液選用硝酸溶液，陰極液即電解液，為120～240g/L胱氨酸鹽酸溶液。

本實(shí)用新型根據(jù)胱氨酸電化學(xué)還原原理制備，陽(yáng)極板框的硝酸溶液電離產(chǎn)生的H⁺通過離子交換膜進(jìn)入陰極板框內(nèi)，補(bǔ)充陰極板框內(nèi)的電解液胱氨酸鹽酸溶液還原消耗的質(zhì)子，電解完成后陰極板框內(nèi)的陰極液即為L(zhǎng)-半胱氨酸的鹽酸溶液，然后將陰極液處理、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶分離、干燥即得成品L-半胱氨酸。

本實(shí)用新型陰極板框和陽(yáng)極板框上設(shè)置的陰極液進(jìn)口、出口和陽(yáng)極液進(jìn)口、出口的位置，改善了電解單元內(nèi)部的傳質(zhì)狀況，提高了電解的穩(wěn)定性和反應(yīng)速率；設(shè)置的冷凝器對(duì)進(jìn)入電解單元的陽(yáng)極液和陰極液進(jìn)行降溫，延長(zhǎng)了電解單元的使用壽命；膜支撐網(wǎng)的使用延長(zhǎng)了離子交換膜的壽命；陽(yáng)極板框內(nèi)設(shè)置的隔斷板，對(duì)鈦網(wǎng)起到支撐作用，同時(shí)對(duì)陽(yáng)極板框的液體流動(dòng)起分流作用，利于電流的分布均勻，提高電解效率。

因此本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、裝置費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)便，電解穩(wěn)定性強(qiáng)，電解反應(yīng)速度快，產(chǎn)物收率高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為陽(yáng)極板框的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為陰極板框的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明：

1、電解框架；2、電解單元；3、陽(yáng)極液冷凝器；4、陰極液冷凝器；5、陽(yáng)極液儲(chǔ)罐；6、陰極液儲(chǔ)罐；

21、陽(yáng)極板框；211、陽(yáng)極電極網(wǎng)板；212、陽(yáng)極液進(jìn)口；213、陽(yáng)極液出口；214、整流電源接口板；215、隔斷板；

22、陰極板框；221、陰極電極網(wǎng)板；222、陰極液進(jìn)口；223、陰極液出口；224、整流電源接口板；

23、離子交換膜；231、膜支撐網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖1至圖3，本實(shí)用新型提供了一種制備半胱氨酸的電解裝置，它包括電解框架1、電解單元2、陽(yáng)極液冷凝器3、陰極液冷凝器4、陽(yáng)極液儲(chǔ)罐5和陰極液儲(chǔ)罐6，電解單元2設(shè)置在電解框架1內(nèi)，冷凝器固定在電解框架1外；所述電解單元2包括陽(yáng)極板框21、陰極板框22和設(shè)置在陽(yáng)極板框與陰極板框之間的離子交換膜23，所述陽(yáng)極板框21內(nèi)部設(shè)置有陽(yáng)極電極網(wǎng)板211，陽(yáng)極電極網(wǎng)板211為鈦網(wǎng)板，陰極板框22內(nèi)部設(shè)置有陰極電極網(wǎng)板221，陰極電極網(wǎng)板221為鉛板，所述陽(yáng)極電極網(wǎng)板211和陰極電極網(wǎng)板221上分別設(shè)置有整流電源接口214和224與整流電源的正、負(fù)極連接；所述陽(yáng)極板框21上部設(shè)置有陽(yáng)極液出口212，下部相對(duì)陽(yáng)極液出口的一側(cè)設(shè)置有陽(yáng)極液進(jìn)口213，所述陰極板框22上部設(shè)置有陰極液出口222，下部?jī)蓚?cè)設(shè)置有陰極液進(jìn)口223；所述陽(yáng)極液儲(chǔ)罐5出口連接陽(yáng)極液冷凝器3進(jìn)口，陽(yáng)極液冷凝器3出口連接陽(yáng)極板框的陽(yáng)極液進(jìn)口212，所述陰極液儲(chǔ)罐6出口連接陰極液冷凝器4進(jìn)口，陰極液冷凝器4出口連接陰極板框的陰極液進(jìn)口222。

上述離子交換膜23上設(shè)置有膜支撐網(wǎng)231，對(duì)離子交換膜起到支撐作用，延長(zhǎng)了離子交換膜的壽命。

上述陽(yáng)極板框21內(nèi)設(shè)置有隔斷板215，對(duì)鈦網(wǎng)起到支撐作用，同時(shí)對(duì)陽(yáng)極板框的液體流動(dòng)起分流作用，利于電流的分布均勻，提高電解效率。

根據(jù)電解能力大小，上述電解單元設(shè)置在兩個(gè)以上。

本實(shí)用新型的電解工藝條件為：

陰極——鈦網(wǎng)板

陰極——鉛板

膜——陽(yáng)離子交換膜

電流密度——400～500A/m²

最大電流密度——500A/m²

電解液濃度——120～240g/L胱氨酸鹽酸溶液

電解液循環(huán)速度——3～4m³/h

本實(shí)用新型根據(jù)胱氨酸電化學(xué)還原原理制備，儲(chǔ)藏在陰極液儲(chǔ)罐6內(nèi)的電解液經(jīng)陰極液冷凝器4降溫后進(jìn)入陰極板框22內(nèi)發(fā)生電解反應(yīng)，儲(chǔ)藏在陽(yáng)極液儲(chǔ)罐5內(nèi)的硝酸溶液經(jīng)陽(yáng)極液冷凝器3冷凝后進(jìn)入陽(yáng)極板框21電離產(chǎn)生H⁺，通過離子交換膜23進(jìn)入陰極板框22內(nèi)，補(bǔ)充陰極板框22內(nèi)的電解液還原消耗的質(zhì)子，電解完成后陰極室槽內(nèi)的陰極液即為L(zhǎng)-半胱氨酸的鹽酸溶液，然后將陰極液處理、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶分離、干燥即得成品L-半胱氨酸。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。