CN105780046A - 一种乙醛酸的合成方法 - Google Patents

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肖兴亮
王军
沈刚
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Abstract

一种乙醛酸的合成方法，属于一种精细化工原料合成领域，本发明采用草酸为原料，复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极、饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，通过电解反应制得乙醛酸，并选择合适的原料配比及合成工艺条件，以提高产品的纯度及产率。

Description

一种乙醛酸的合成方法
技术领域
本发明涉及一种精细化工原料的合成方法，特别是涉及一种乙醛酸的合成方法。
背景技术
乙醛酸又名二羟醋酸或甲醛甲酸，是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于香料、医药、农药、食品、清漆原料、染料、塑料添加剂等有机合成中间体，也可用于生产口服青霉素、香兰素、乙基香兰素、扁桃酸和尿囊素等产品。
乙醛酸的合成基本分为2大类，化学合成和电化学合成，其中实现工业化生产的为化学合成中的乙二醛硝酸氧化法、顺酐臭氧氧化法和电化学合成中的草酸电解还原法。其中原料电解还原法操作简单，反应条件温和，绿色环保无污染，副产物少，但同时存在耗电量大，产品纯度低，质量不稳定等缺点。因此需要在原有合成方法的基础上，改进配比及工艺条件，提高产率，实现乙醛酸的高效生产。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种乙醛酸的合成方法，该方法流程简单、操作方便、无三废污染，且产品纯度高、收率高。
一种乙醛酸的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将2000L水、350kg草酸加入反应釜中，在温度为40℃±5℃的条件下，使草酸溶解，过滤得饱和草酸溶液；
步骤二：将饱和草酸溶液加入隔膜电解槽中，用复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极，用饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，开始电解反应，电解温度为17℃～25℃，电解槽总电流4000A，单槽电流不低于800A，整流器输出电压≤100V，单槽电流效率不低于58％,电解完成时乙醛酸含量不低于3.5％；
步骤三：将电解完成后的阴极液在真空度为0.02～0.05MPa、温度为30～40℃的条件下蒸发浓缩2～3h,然后冷却至0℃～15℃结晶,过滤得乙醛酸。
优选的，步骤二电解完成后，用1000L的阴极再生液对电解槽进行清洗，清洗时间为20min，所述的阴极再生液的重量配比为：1.0％醋酸、0.1％双氧水，其余为水。
优选的，步骤一中所述的水为脱盐水，其电导率小于2us.cm-1。
优选的，步骤一中草酸的溶解时间不低于10分钟。
优选的，步骤一中过滤的速度不得小于2.0m3/h。
优选的，步骤一中过滤在停止状态下，内部温度不得低于27℃，否则将物料卸出，或启动过滤器用热物料置换，以防滤管堵塞。
优选的，步骤二中饱和草酸溶液加入隔膜电解槽的速度为1.8m3/h。
优选的，步骤二中所述的硫酸溶液的质量百分比浓度为92.5％。
优选的，步骤三中结晶时间为1～3h。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种乙醛酸的合成方法，通过选择合适的原料配比及合成工艺条件，以提高产品的纯度及产率。且该方法具有流程简单、操作方便、无三废污染的特点。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种乙醛酸的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将2000L脱盐水、350kg草酸加入反应釜中，所述的脱盐水的电导率小于2us.cm-1，反应釜温度控制在40℃±5℃，使草酸溶解，草酸的溶解时间为20分钟，过滤得饱和草酸溶液，所述的过滤的速度为4.0m3/h；
步骤二：用复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极，用饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，所述的硫酸溶液的质量百分比浓度为92.5％，当电解反应开始时，饱和草酸溶液以1.8m3/h的速度加入隔膜电解槽中，电解温度为25℃，电解槽总电流4000A，单槽电流为1000A，整流器输出电压≤100V，电解完成时乙醛酸含量不低于3.5％，电解完成后，用1000L的阴极再生液对电解槽进行清洗，清洗时间为20min，所述的阴极再生液的重量配比为：1.0％醋酸、0.1％双氧水，其余为水；
步骤三：将电解完成后的阴极液在真空度为0.05MPa、温度为40℃的条件下蒸发浓缩2h,然后冷却至15℃结晶3h,过滤得乙醛酸。
优选的，步骤一中过滤在停止状态下，内部温度不得低于27℃，否则将物料卸出，或启动过滤器用热物料置换，以防滤管堵塞。
实施例2
一种乙醛酸的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将2000L脱盐水、350kg草酸加入反应釜中，所述的脱盐水的电导率小于2us.cm-1，反应釜温度控制在40℃±5℃，使草酸溶解，草酸的溶解时间为10分钟，过滤得饱和草酸溶液，所述的过滤的速度为2.0m3/h；
步骤二：用复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极，用饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，所述的硫酸溶液的质量百分比浓度为92.5％，当电解反应开始时，饱和草酸溶液以1.8m3/h的速度加入隔膜电解槽中，电解温度为17℃，电解槽总电流4000A，单槽电流为800A，整流器输出电压≤100V，电解完成时乙醛酸含量不低于3.5％，电解完成后，用1000L的阴极再生液对电解槽进行清洗，清洗时间为20min，所述的阴极再生液的重量配比为：1.0％醋酸、0.1％双氧水，其余为水；
步骤三：将电解完成后的阴极液在真空度为0.02MPa、温度为30℃的条件下蒸发浓缩3h,然后冷却至0℃结晶1h,过滤得乙醛酸。
优选的，步骤一中过滤在停止状态下，内部温度不得低于27℃，否则将物料卸出，或启动过滤器用热物料置换，以防滤管堵塞。
实施例3
一种乙醛酸的合成方法，包括以下步骤：
步骤一：将2000L脱盐水、350kg草酸加入反应釜中，所述的脱盐水的电导率小于2us.cm-1，反应釜温度控制在40℃±5℃，使草酸溶解，草酸的溶解时间为15分钟，过滤得饱和草酸溶液，所述的过滤的速度为3m3/h；
步骤二：用复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极，用饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，所述的硫酸溶液的质量百分比浓度为92.5％，当电解反应开始时，饱和草酸溶液以1.8m3/h的速度加入隔膜电解槽中，电解温度为20℃，电解槽总电流4000A，单槽电流为900A，整流器输出电压≤100V，电解完成时乙醛酸含量不低于3.5％，电解完成后，用1000L的阴极再生液对电解槽进行清洗，清洗时间为20min，所述的阴极再生液的重量配比为：1.0％醋酸、0.1％双氧水，其余为水；
步骤三：将电解完成后的阴极液在真空度为0.03MPa、温度为35℃的条件下蒸发浓缩2h,然后冷却至5℃结晶2h,过滤得乙醛酸。
优选的，步骤一中过滤在停止状态下，内部温度不得低于27℃，否则将物料卸出，或启动过滤器用热物料置换，以防滤管堵塞。
实施例1-3制备的乙醛酸产品的收率及纯度如表1所示：
实施例 收率/％ 纯度％
实施例1 91.16％ 99.89％
实施例2 90.97％ 99.65％
实施例3 90.28％ 99.78％

Claims (9)

1.一种乙醛酸的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将2000L水、350kg草酸加入反应釜中，在温度为40℃±5℃的条件下，使草酸溶解，过滤得饱和草酸溶液；
步骤二：将饱和草酸溶液加入隔膜电解槽中，用复合膜电极作阴极、石墨或铅板作阳极，用饱和草酸溶液做为阴极液、硫酸溶液作为阳极液，开始电解反应，电解温度为17℃～25℃，电解槽总电流4000A，单槽电流不低于800A，整流器输出电压≤100V，单槽电流效率不低于58％,电解完成时乙醛酸含量不低于3.5％；
步骤三：将电解完成后的阴极液在真空度为0.02～0.05MPa、温度为30～40℃的条件下蒸发浓缩2～3h,然后冷却至0℃～15℃结晶,过滤得乙醛酸。
2.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤二电解完成后，用1000L的阴极再生液对电解槽进行清洗，清洗时间为20min，所述的阴极再生液的重量配比为：1.0％醋酸、0.1％双氧水，其余为水。
3.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤一中所述的水为脱盐水，其电导率小于2us.cm-1。
4.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤一中草酸的溶解时间不低于10分钟。
5.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤一中过滤的速度不得小于2.0m3/h。
6.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤一中过滤在停止状态下，内部温度不得低于27℃，否则将物料卸出，或启动过滤器用热物料置换，以防滤管堵塞。
7.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤二中饱和草酸溶液加入隔膜电解槽的速度为1.8m3/h。
8.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤二中所述的硫酸溶液的质量百分比浓度为92.5％。
9.根据权利要求1所述的一种乙醛酸的合成方法，其特征在于：步骤三中结晶时间为1～3h。
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