直徑、電流密度、電解溫度同實(shí)施例1。電解結(jié)束后，電解完成液置于冰箱中，在0°C條件下結(jié)晶75min，過濾，干燥可得丁二酸晶體51.35g，丁二酸純度99.12%,熔點(diǎn)
185.5°C，電解電壓2.7 - 3.0V,電流效率為95.5%，丁二酸還原收率為96.7%。
[0051](5)第五次母液套用電解:取第四次母液套用電解的濾液作為母液，補(bǔ)加順丁烯二酸酐44.lg，硫酸3g，加去離子水定量至450g，由此配制完成電解液。電解裝置、電解方法、鈦丸陰極的直徑、電流密度、電解溫度同實(shí)施例1。電解結(jié)束后，電解完成液置于冰箱中，在O°C條件下結(jié)晶75min，過濾，干燥可得丁二酸晶體52.34g，丁二酸純度99.21 %，熔點(diǎn)185.0°C，電解電壓2.6 - 3.0V,電流效率為97.4%，丁二酸還原收率為98.6%。
[0052](6)第六次母液套用電解:取第五次母液套用電解的濾液作為母液，補(bǔ)加順丁烯二酸酐44.lg，硫酸3g，加去離子水定量至450g，由此配制完成電解液。電解裝置、電解方法、鈦丸陰極的直徑、電流密度、電解溫度同實(shí)施例2。電解結(jié)束后，電解完成液置于冰箱中，在0°C條件下結(jié)晶75min，過濾，干燥可得丁二酸晶體49.72g，丁二酸純度99.17%,熔點(diǎn)185.8°C，電解電壓2.6 - 3.0V,電流效率為92.5%，丁二酸還原收率為93.6%。
[0053]上述七次電解，六次循環(huán)套用電解的平均結(jié)果為:丁二酸純度99.23%，熔點(diǎn)185.1°C，槽電壓2.6-3.0V，電流效率為93.2%，丁二酸還原收率為94.3%。由以上數(shù)據(jù)分析不難得出:采用循環(huán)套用電解后，丁二酸的產(chǎn)品質(zhì)量未有明顯下降，電解電壓仍可維持在2.6 - 3.0V左右，電流效率和電解還原收率均有很大提高，其中套用收率更是可以達(dá)到95%左右，非常具有工業(yè)應(yīng)用前景。
[0054]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電解合成丁二酸的方法，包括以下步驟: 1)將貯液槽中的原始電解液引入循環(huán)槽后加熱至30?40°C，其中所述的原始電解液的終濃度為質(zhì)量濃度5-20%的順丁烯二酸酐溶液和質(zhì)量濃度3-15%的硫酸溶液的混合液； 2)經(jīng)磁力循環(huán)泵將步驟I)得到的加熱后的原始電解液輸入電解槽； 3)將電解槽中溫度控制在30- 80 °C、電流密度200 - ΙΟΟΟΑ/m2，對(duì)電解槽中的液體進(jìn)行通電電解，陰、陽極電流密度之比遵循如下公式: J陽 /J陰=3d η./2dJ) (I) 其中，d為陰極筒外徑(mm)，D為陽極筒內(nèi)徑(mm)，(I1為填充球體的直徑(mm)，n為填充率，填充率的大小與填充方式的選擇有關(guān)；JW為電解槽陽極的電流密度(A/m2) 為電解槽陰極的電流密度(A/m2)； 4)電解槽出液口流出的液體匯入循環(huán)槽后重新加熱至30?40°C，并經(jīng)磁力循環(huán)泵使循環(huán)槽、電解槽之間的電解液形成循環(huán)回路，電解液循環(huán)的同時(shí)重復(fù)步驟3)對(duì)電解槽內(nèi)的液體進(jìn)行電解，直至電解槽內(nèi)的液體滿足以下公式時(shí)，反應(yīng)結(jié)束得到最終的電解完成液: t = 0.547m/I (2) 式中t為電解時(shí)間(h)，m為順丁烯二酸酐投料質(zhì)量(g)，I為實(shí)際電解時(shí)通入的電流(A); 5)將步驟4)獲得的電解完成液取出后經(jīng)冷卻結(jié)晶、過濾、干燥，得到丁二酸。2.按照權(quán)利要求1所述的方法構(gòu)建的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:包括電解槽、貯液槽、循環(huán)槽、熱交換器、磁力循環(huán)泵，所述的貯液槽的出液口與所述的循環(huán)槽第一進(jìn)液口管道連接，所述的循環(huán)槽的出液口與磁力循環(huán)泵的進(jìn)液口管道連接；熱交換器設(shè)置在循環(huán)槽外部；磁力循環(huán)泵的出液口與所述的電解槽的進(jìn)液筒進(jìn)液口管道連接，并且磁力循環(huán)泵出液口與電解槽進(jìn)液口之間的管路上配有三通閥，三通閥的剩余的管口作為放液的出液口 ；所述電解槽包括陽極筒、陰極筒、進(jìn)液筒、帶有出氣孔的出液筒，陽極筒套在陰極筒筒體外部，并在二者法蘭接口處通過絕緣墊圈密封；陽極筒下部通過法蘭與進(jìn)液筒固接，陰極筒上部通過法蘭與出液筒固接；所述的出液筒的出液口與循環(huán)槽的第二進(jìn)液口管道連接，并在出液筒出液口與所述的循環(huán)槽之間的管路上設(shè)置轉(zhuǎn)子流量計(jì)；所述電解槽的電解電流由陽極筒與陰極筒的法蘭接口引入，導(dǎo)電電線通過法蘭接口處的銅螺絲與外部電源連接。3.如權(quán)利要求2所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述貯液槽與循環(huán)槽垂直放置，電解槽、循環(huán)槽平行放置且電解槽高度要高于循環(huán)槽高度，并且貯液槽、電解槽、循環(huán)槽之間的管路均采用耐強(qiáng)酸的橡皮管。4.如權(quán)利要求2所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述陽極筒為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)或正多邊形筒狀結(jié)構(gòu)，底部設(shè)置有篩孔分流板；所述的陰極筒為圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)或正多邊形筒狀結(jié)構(gòu)，筒體為網(wǎng)筒結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)孔大小根據(jù)填充物大小調(diào)節(jié)，陰極筒上方為敞口設(shè)置；進(jìn)液口位于進(jìn)液筒底部，方向與電解槽槽體平行且至少為一個(gè)；出液口開于出液筒上方，方向與電解槽槽體平行且至少為一個(gè)，出液筒頂部設(shè)置有出氣孔和溫度計(jì)。5.如權(quán)利要求4所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述陽極為鉛、鉛合金、鈦、鈦基涂層材料之一，其中選用鉛作為陽極時(shí)需要添加一個(gè)外部支撐框；鉛合金選用鉛的三元、四元、五元耐強(qiáng)酸合金；鈦基涂層材料選用釕銠涂層、銥鉭涂層、二氧化錳涂層、二氧化錫涂層；所述陰極筒體為鈦、銅耐強(qiáng)酸金屬材料，內(nèi)部填充材料為鉛、鈦、石墨之一，形狀為面積可算的規(guī)則幾何體；進(jìn)液筒與出液筒均為絕緣耐酸材料。6.如權(quán)利要求4所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述陰極采用網(wǎng)筒框架式丸填充體系。7.如權(quán)利要求4所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述陽極筒與陰極筒的半徑之差即極間距為l_3mm。8.如權(quán)利要求7所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的陽極筒的內(nèi)徑為20 - 2000mm,陰極筒的外徑為20 - 2000mm,陽極筒的內(nèi)徑大于陰極筒外徑，兩者之差小于5_ ;陰極填充材料的外徑為1- 20mm ;陽極筒下部篩孔分流板與陰極筒體網(wǎng)孔的孔徑均小于陰極填充材料的外徑。9.如權(quán)利要求8所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:所述的陽極筒的內(nèi)徑為45mm，陰極筒的外徑為42mm，兩者之差為3mm，筒高為120mm，陽極材料選用DSA陽極，陰極筒選用純鈦材料，填充材料為直徑8mm的鈦球，填充方式為立體網(wǎng)筒式填充。10.如權(quán)利要求1所述的固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于:步驟I)電解液中的順丁烯二酸酐的質(zhì)量濃度為9.8%、硫酸質(zhì)量濃度為8%的溶液，電解溫度為50°C，陽極電流密度為1000A/m2。
【專利摘要】一種電解合成丁二酸的方法及其固定床電化學(xué)反應(yīng)裝置，所述的方法包括以下步驟：以質(zhì)量濃度5-20％的順丁烯二酸酐溶液、質(zhì)量濃度3-15％的硫酸溶液為電解液，電解液經(jīng)由貯液槽引入循環(huán)槽；經(jīng)磁力循環(huán)泵將電解液輸入電解槽；將電解槽溫度控制在30–80℃、電流密度200–1000A/m2，通電電解；反應(yīng)結(jié)束后，將得到的反應(yīng)液由三通閥的出液口放出，電解液經(jīng)冷卻結(jié)晶、過濾、干燥，得到丁二酸；將過濾出丁二酸的濾液回收，加入適量的原料順丁烯二酸酐和濃硫酸，將其重新配制成電解液，以循環(huán)使用；所述的裝置包括電解槽、貯液槽、循環(huán)槽、熱交換器、磁力循環(huán)泵。本發(fā)明的有益效果是：提高產(chǎn)能，達(dá)到節(jié)能、高效。
【IPC分類】C25B3/04
【公開號(hào)】CN104947138
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510256796
【發(fā)明人】馬淳安, 趙峰鳴, 侯慶龍
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年5月19日