CN102400174A

CN102400174A - 电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置

Info

Publication number: CN102400174A
Application number: CN2011103887511A
Authority: CN
Inventors: 李洋; 韩严; 刘波; 王洪仁
Original assignee: SUNRUI MARINE ENVIRONMENT ENGINEERING Co
Current assignee: SUNRUI MARINE ENVIRONMENT ENGINEERING Co; Qingdao Sunrui Marine Environment Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2031-11-30
Also published as: CN102400174B

Abstract

一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，包括壳体和电极板，在该壳体靠近两端处设有进料口和出料口，壳体两端各通过密封垫连接盲法兰，其特征在于，在所述壳体内部设有一组以上的所述电极板，电极板采用Fe(+)-Pb(-)复合电极板，每组电极板通过中间连接件连接在一起，电极板通过固定挡板与壳体接触固定；壳体两端的盲法兰中间设有便于外部电流接入的导电杆，导电杆内端通过铜板与电极板连接；所述的壳体采用碳钢内侧衬胶材料制成。本发明的优点是：结构紧凑、灵活性大，且产物己二腈的产率可达到80%以上，电流效率在75%以上。

Description

电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置

技术领域

本发明涉及一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，主要用于己二腈的工业化生产，也可应用于电子、轻工业及其它有机合成等领域。

背景技术

己二腈（ADN）是一种无色透明的油状液体，易燃，分子式为NC(CH₂)₄CN，有毒性和腐蚀性，主要用于生产乙二胺（尼龙66的原料）、己内酰胺；此外，在电子、轻工业及其它有机合成领域也有着广泛的应用。

随着我国乙二胺（尼龙66）产业的快速发展，中间体乙二胺对原料己二腈的需求量逐渐增大，目前，我国对己二腈的需求量已达20万吨/年。世界上己二腈工业化的工艺路线主要有丁二烯（BD）法、丙烯晴（AN）电解二聚法和己二酸（ADA）催化氨化法三种，主要被美国首诺公司、法国罗纳普朗克公司、美国孟山都公司、德国巴斯夫公司和日本旭化成公司垄断。而尼龙66生产成本中己二腈占45%左右，是制约我国尼龙66产业发展的主要因素。

丙烯腈（AN）二聚法生产工艺于20世纪60年代由美国孟山都公司率先开发成功，逐步从隔膜式电解法发展到无隔膜电解法。隔膜式电解法分为溶液法和乳液法，孟山都公司最早开发时采用溶液法，后日本旭化成公司在孟山都公司的基础上发展起来乳液法。

现在技术存在制备己二腈过程复杂、腐蚀严重和投资大的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，以解决现有技术存在的制备己二腈过程复杂、腐蚀严重和投资大的问题。

本发明的技术方案是：一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，包括壳体和电极板，在该壳体靠近两端处设有进料口和出料口，壳体两端各通过密封垫连接盲法兰，其特征在于，在所述壳体内部设有一组以上的所述电极板，电极板采用Fe(+)-Pb(-)复合电极板，每组电极板通过中间连接件连接在一起，电极板通过固定挡板与壳体接触固定；壳体两端的盲法兰中间设有便于外部电流接入的导电杆，导电杆内端通过铜板与电极板连接；所述的壳体采用碳钢内侧衬胶材料制成。

所述的的进料口和出料口的设置方向与电极板的方向平行，使得进出水流的方向和电极板的方位平行，在保证电解液得到充分电解的同时，也降低了装置的沿程阻力。

所述的导电杆和连接件的材质为铜。

在所述的壳体与盲法兰之间设置的垫片的材质为EPDM材质。

所述的电极板的阴极材料采用铅,阳极材料选用铁，组成所述的Fe(+)-Pb(-)复合电极板，每组复合电极板由两块端电极板之间夹5～50块复合极板组成复式电极对电池。

采用含0.5%～10%丙烯腈的水溶液作为电解合成己二腈的主电解液，使用10%～15%的磷酸钾作为本底电解液，同时加入磷酸溶液使pH值保持在6.5～9.0的范围内，在温度为20℃～60℃、电流密度为500 A·m²～3000 A·m²的条件下连续电解，分离出有机相；经过蒸馏，从有机相中分离出产物己二腈和副产物丙腈，再经过进一步分离和提纯，得到己二腈。

本发明的优点是：结构紧凑、灵活性大（极板的数量和尺寸可以根据不同产量要求随意定制），且产物己二腈的产率可达到80%以上，电流效率在75%以上。

附图说明

图1是本发明的主视图（局部剖视）；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图。

具体实施方式

参见图1～图3，本发明一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其壳体1采用碳钢内衬胶11材料，在保证为电极板提供一个密封电解环境的同时，确保装置的耐腐蚀型和安全性。在壳体1内部设有两组电极板2，电极板2采用Fe(+)-Pb(-)复合电极板，两组电极板2通过中间连接件3连接在一起，电极板2通过固定挡板4与壳体1接触固定，保证在水流的冲击下电极组不发生移动。所述壳体1两端各用沿圆周均布的数个螺栓10连接一块盲法兰5，盲法兰5采用碳钢衬胶材料，在保证结构强度的基础上使其具备耐腐蚀性。在壳体1与盲法兰5之间设有材质为EPDM材质的垫片6，增强装置的密封性，避免电解液的渗出。壳体1两端的盲法兰5中间设有便于外部电流接入的导电杆7，材质为铜（Cu）。接入的电流通过壳体1内部设有的铜板8，加载到电极板2上。在壳体1的靠近两端处设有进料口9和出料口10，进料口9和出料口10的设置方向和电极板2的方向平行，使得进出水流的方向和电极板2的方位平行，在保证电解液得到充分电解的同时，也降低了装置的沿程阻力。

在本发明的工作中，使丙烯腈的电解液流入壳体1内，控制电解液在壳体1内的流速在1.5m/s～2.0m/s范围内，保证有足够电解时间的同时，又避免流速过慢电解液在电极板表面停留结垢或过快对电极板的冲刷，通过装置的导电杆和铜板对电极板的电流加载，实现由复合电极板和壳体组成的电解环境对丙烯腈水溶液的连续电解，从而获得己二腈。

下面结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1：

在聚丙烯材料的无隔膜式电解槽中装入电解液：水溶液的电解液中含6%（质量比，下同）AN、8%Na₂HPO₄、3%EDTA钠，3%氢氧化四乙基铵，用磷酸和氢氧化钠调节电解液的pH至8。阳极端板为Fe，电极板2的阴极端板为Pb，中间为Fe-Pb复合板，各电极板的有限面积为24.2cm×10.0cm。由两块端板和九块复合板构成十个电解对，阴极的总有效面积为0.242m²。在30℃下，通过的电流密度为1500 A·m²的直流电进行电合成反应。在合成反应过程中，及时添加原料AN和H₂O。当含有机相的电解液通过蒸馏器（不属于本发明的装置）后，有机相从蒸馏器上部分出，电解液从蒸馏器的下部流出并循环至电解槽（壳体1 内）中继续电解。分离出来的有机相送入精馏塔中，从有机相中分离出产物己二腈和副产物丙腈（常规技术），未反应的原料丙烯腈返回反应系统重复使用。精馏分离出来的产物AND和副产物PCN经过进一步精馏提纯后，得到己二腈产品。

经过48h的连续电解，产物AND的产率为84.2%，副产物PCN的产率为4.6%，电流的效率为78.6%。

实施例2：

按实施例1相同的电解液和电极板，只是改变下尺寸，各电极板2的有效面积为22.5 cm×15.0cm，由两块端板和十四块复合板构成十五个电解对，阴极的总有效面积为0.51m²，在30℃下，通过的电流密度为1500 A·m²的直流电进行电合成反应。

经过24h的连续电解，产物AND的产率为81.5%，副产物PCN的产率为3.5%，电流的效率为76.5%。

Claims

1.一种电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，包括壳体和电极板，在该壳体靠近两端处设有进料口和出料口，壳体两端各通过密封垫连接盲法兰，其特征在于，在所述壳体内部设有一组以上的所述电极板，电极板采用Fe(+)-Pb(-)复合电极板，每组电极板通过中间连接件连接在一起，电极板通过固定挡板与壳体接触固定；壳体两端的盲法兰中间设有便于外部电流接入的导电杆，导电杆内端通过铜板与电极板连接；所述的壳体采用碳钢内侧衬胶材料制成。

2.根据权利要求1所述的电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其特征在于，所述的进料口和出料口的设置方向与电极板的方向平行，使得进出水流的方向和电极板的方位平行，在保证电解液得到充分电解的同时，也降低了装置的沿程阻力。

3.根据权利要求1所述的电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其特征在于，所述的导电杆和连接件的材质为铜。

4.根据权利要求1所述的电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其特征在于，在所述的壳体与盲法兰之间设置的垫片的材质为EPDM材质。

5.根据权利要求1所述的电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其特征在于，所述的电极板的阴极材料采用铅,阳极材料选用铁，组成所述的Fe(+)-Pb(-)复合电极板，每组复合电极板由两块端电极板之间夹5～50块复合极板组成复式电极对电池。

6.根据权利要求1所述的电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型装置，其特征在于，采用含0.5%～10%丙烯腈的水溶液作为电解合成己二腈的主电解液，使用10%～15%的磷酸钾作为本底电解液，同时加入磷酸溶液使pH值保持在6.5～9.0的范围内，在温度为20℃～60℃、电流密度为500 A·m²～3000 A·m²的条件下连续电解，分离出有机相；经过蒸馏，从有机相中分离出产物己二腈和副产物丙腈，再经过进一步分离和提纯，得到己二腈。