固定床電化學(xué)反應(yīng)器在電解合成丁二酸中的應(yīng)用研究.pdf

1、丁二酸是一種重要的化工原料和中間體,廣泛用于醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥、染料和塑料等行業(yè)。近年來，隨著生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的開發(fā)成功,可以預(yù)計在未來幾年內(nèi)，作為PBS主要原料的丁二酸的用量將急劇增大。
　　目前為止,工業(yè)生產(chǎn)丁二酸最具競爭力的方法是以馬來酸酐為原料的電解合成法。但是,現(xiàn)有的連續(xù)式電解生產(chǎn)丁二酸裝置生產(chǎn)設(shè)備投資高,電解時空產(chǎn)率低，電解反應(yīng)的有效容積小,不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。因此，開發(fā)出一種高時空產(chǎn)率，高電

2、流效率的電化學(xué)反應(yīng)器以替代傳統(tǒng)的箱式電解槽是十分有必要的。
　　本文設(shè)計了一種可用于電解合成丁二酸的固定床電化學(xué)反應(yīng)器，并以此為基礎(chǔ)制作和組裝了兩套電解合成反應(yīng)裝置，一套用于電解工藝的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和性能評價，另一套用于解決電解過程中關(guān)鍵副產(chǎn)物富馬酸含量偏高的實(shí)際問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①采用固定床電化學(xué)反應(yīng)器電解合成丁二酸，當(dāng)電解液組成為馬來酸酐質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.8％，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%時，電解溫度為50℃，陽極電流密度為1000A/m2，陰陽極

3、電流密度之比為1∶4，通電量為100%Q條件下，可獲得最佳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：電解電壓為2.6-3.1V，初次電解還原收率72.6%；②在優(yōu)化的工藝條件下，采用循環(huán)套用電解，丁二酸的平均收率可達(dá)到93.7%，電解電壓基本可以維持在2.6–3.0 V左右；③與箱式電化學(xué)反應(yīng)器相比，固定床電化學(xué)反應(yīng)器具有更好的電解性能。還原收率和電流效率提高約4%，時空產(chǎn)率提高約1.6倍；④當(dāng)實(shí)際通電量達(dá)到理論電解電量的1.2倍時，采用固定床電化學(xué)反應(yīng)器的兩段電解