RU2016636C1

RU2016636C1 - Method of obtaining carboxylic acid and alkali

Info

Publication number: RU2016636C1
Application number: SU914948633A
Authority: RU
Inventors: Т.А. Краснова; Е.В. Асякина
Original assignee: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: processing solutions. SUBSTANCE: mixture of carboxylic chlorides is conveyed to desalting chamber of multichamber electrodialysis apparatus with alternating cation-exchange and bipolar membranes. Cation-exchange side of the bipolar membrane faces cathode. Apparatus for carrying out the method has elongated passages and small inter-membrane space. The process proceeds at a current density of 110 A/m² and a flow rate through desalting chamber of 1.18-4.5 cm/sec. EFFECT: enhanced efficiency of the method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к электромембранным методам переработки растворов и касается получения кислот и оснований из солей карбоновых кислот. The invention relates to electromembrane methods for processing solutions and relates to the production of acids and bases from salts of carboxylic acids.

Известен способ получения кислых и щелочных растворов путем подачи воды, предварительно обработанной на Na-катионитовых фильтрах, в электродиализатор с чередующимися биполярными и монополярными мембранами, причем анионообменная сторона биполярной мембраны обращена к аноду, где в воду, подаваемую между одноименными монополярной и слоем биполярной мембраны, вводят раствор сильного электролита или раствор хлорида натрия в количестве 0,2-0,6 г/л [1]. A known method of producing acidic and alkaline solutions by feeding water pretreated on Na-cation exchange filters to an electrodialyzer with alternating bipolar and monopolar membranes, the anion-exchange side of the bipolar membrane facing the anode, where the water supplied between the monopolar and the same layer of bipolar membrane introduce a solution of a strong electrolyte or a solution of sodium chloride in an amount of 0.2-0.6 g / l [1].

Недостатками данного способа являются необходимость подготовки воды (сложное оборудование, расходы на ионообменные смолы, регенерацию и отмывку ионита), что в целом повышает стоимость процесса; расход хлорида натрия; расходы электроэнергии на циркуляцию растворов; высокий расход электроэнергии вследствие низкой концентрации электролита. The disadvantages of this method are the need to prepare water (sophisticated equipment, the cost of ion-exchange resins, regeneration and washing of ion exchange resin), which generally increases the cost of the process; sodium chloride consumption; electricity consumption for the circulation of solutions; high power consumption due to low electrolyte concentration.

Цель изобретения - повышение выхода продуктов и степени их очистки, упрощение конструкции аппарата, снижение стоимости процесса. The purpose of the invention is to increase the yield of products and their degree of purification, simplifying the design of the apparatus, reducing the cost of the process.

Цель достигается тем, что смесь солей карбоновых кислот без предварительной обработки подается в камеру обессоливания многокамерного электродиализного аппарата с чередующимися катионообменными и биполярными мембранами, причем биполярная мембрана обращена катионообменной стороной к катоду, выполненного двухпоточным с длинными каналами и малым межмембранным расстоянием. The goal is achieved by the fact that a mixture of salts of carboxylic acids without preliminary treatment is fed into the desalination chamber of a multi-chamber electrodialysis apparatus with alternating cation exchange and bipolar membranes, the bipolar membrane facing the cation exchange side to a cathode made of two-flow with long channels and a small intermembrane distance.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Исходный раствор солей карбоновых кислот подается в тракт концентрирования, в тракт обессоливания подается 0,05 н. раствор гидроксида натрия. Для промывки анодной камеры используется 0,5 н. раствор серной кислоты, катодной - водопроводная вода. В аппарате чередуются катионообменные и биполярные мембраны, размер которых 0,22 х 0,22 м, рабочая площадь каждой мембраны 0,028 м². Камеры обессоливания и концентрирования разделены рамками лабиринтного типа, выполненными из винилпластовой каландрированной пленки толщиной (0,5-0,6)˙10^-3 м и шириной канала 8˙10^-3 м. Пакет рамок и мембран стягивается с помощью текстолитовых плит толщиной 3˙10^-2 м, толщина рабочих камер в электродиализаторе (1-1,2)˙10^-3 м. Длина трактов обессоливания 13,6 м, концентрирования - 10,2 м. Во все четные камеры электродиализатора прямотоком подается раствор солей, а через тракт концентрирования непрерывно циркулирует раствоp щелочи до получения раствора заданной концентрации. Электроды выполнены из титана, покрытого слоем диоксида марганца. На электроды аппарата подается напряжение. Сущность процесса сводится к следующему. В биполярной мембране на границе раздела катионитового и анионитового слоев при токах, превышающих предельное значение, образуются ионы водорода и гидроксид-ионы. Под действием электрического тока катионы водорода через катионитовый слой биполярной мембраны мигрируют в камеры обессоливания, содержащие смесь солей карбоновых кислот, и связываются с органическими анионами в малодиссоциирующие карбоновые кислоты. Ионы натрия удаляются через катионообменные мембраны в тракт концентрирования, туда же мигрируют через анионитовый слой биполярной мембраны гидроксид-ионы. В результате процессов, протекающих в системе, образуется смесь карбоновых кислот (в камерах обессоливания) и раствор гидроксида натрия (в камерах концентрирования).The initial solution of salts of carboxylic acids is fed into the concentration path, 0.05 N is fed into the desalination path. sodium hydroxide solution. For washing the anode chamber, 0.5 n is used. a solution of sulfuric acid, cathodic - tap water. The apparatus alternates cation-exchange and bipolar membranes, the size of which is 0.22 x 0.22 m, the working area of each membrane is 0.028 m ² . Desalination and concentration chambers are separated by labyrinth-type frames made of a vinyl-plastic calendared film with a thickness of (0.5-0.6) ˙10 ^-3 m and a channel width of 8˙10 ^-3 m. A package of frames and membranes is pulled together with 3 textolite plates ˙10 ^-2 m, the thickness of the working chambers in the electrodialyzer (1-1.2) ˙10 ^-3 m. The length of the desalination paths is 13.6 m, concentration is 10.2 m. A salt solution is fed directly into all even chambers of the electrodialyzer, and alkali solution is continuously circulated through the concentration path to obtain a solution of alkali Anna concentration. The electrodes are made of titanium coated with a layer of manganese dioxide. A voltage is applied to the electrodes of the apparatus. The essence of the process is as follows. In the bipolar membrane at the interface of the cationite and anionite layers at currents exceeding the limiting value, hydrogen ions and hydroxide ions are formed. Under the influence of an electric current, hydrogen cations through the cation exchange layer of the bipolar membrane migrate to desalination chambers containing a mixture of carboxylic acid salts and bind with organic anions to low-dissociating carboxylic acids. Sodium ions are removed through cation-exchange membranes into the concentration path, and hydroxide ions migrate there through the anion exchange layer of the bipolar membrane. As a result of the processes occurring in the system, a mixture of carboxylic acids (in desalination chambers) and a solution of sodium hydroxide (in concentration chambers) are formed.

Растворы кислот и гидроксида натрия собирали и определяли выход кислот, остаточное содержание солей и концентрацию щелочи. Acid and sodium hydroxide solutions were collected and the acid yield, residual salt content and alkali concentration were determined.

П р и м е р 1. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 11% обрабатывали в двухпоточном многокамерном электродиализаторе с непрерывной прямоточной схемой движения обрабатываемого раствора соли и замкнутым рассольным контуром с применением мембран МК-40, МБ-2. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости исходного раствора 1,18 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.PRI me R 1. An aqueous solution of sodium salts of carboxylic acids with a concentration of 11% was processed in a two-threaded multi-chamber electrodialyzer with a continuous direct-flow circuit of the processed salt solution and a closed brine circuit using MK-40, MB-2 membranes. The process was carried out at a current density of 110 A / m ² , the speed of the initial solution of 1.18 cm / s. The results are presented in the table.

П р и м е р 2. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 7% обрабатывали в электродиализном аппарате аналогично примеру 1. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости потока 2,8 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.PRI me R 2. An aqueous solution of sodium salts of carboxylic acids with a concentration of 7% was processed in an electrodialysis apparatus as in Example 1. The process was carried out at a current density of 110 A / m ² and a flow rate of 2.8 cm / s. The results are presented in the table.

П р и м е р 3. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 4% обрабатывали в электродиализном аппарате аналогично примеру 1. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости потока 4,5 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.PRI me R 3. An aqueous solution of sodium salts of carboxylic acids with a concentration of 4% was processed in an electrodialysis apparatus as in example 1. The process was carried out at a current density of 110 A / m ² , a flow rate of 4.5 cm / s. The results are presented in the table.

Таким образом сравнение предлагаемого способа получения кислоты и щелочи с существующими позволяет снизить стоимость процесса за счет исключения дополнительных мембран, применения двухпоточного аппарата (в отличие от четырех-пятипоточного) и непрерывной схемы движения обрабатываемого раствора соли (в противовес порционной); интенсифицировать процесс за счет уменьшения межмембранного расстояния и удлинения трактов при последовательном соединении камер. Thus, a comparison of the proposed method for producing acid and alkali with existing ones allows to reduce the cost of the process by eliminating additional membranes, using a two-line apparatus (as opposed to four-five-line) and a continuous scheme of movement of the treated salt solution (as opposed to portion); to intensify the process by reducing the intermembrane distance and lengthening the paths with a serial connection of cameras.

Claims

METHOD FOR PRODUCING CARBOXYLIC ACIDS AND ALKALINES from a solution of alkaline salts of carboxylic acids by electrodialysis in an electrodialyzer with alternating cation exchange and bipolar membranes, the bipolar membrane facing the cation exchange side to the cathode with the formation of concentration and desalination chambers, which differs in order to increase their yield, which increases their purity and a solution of salts of carboxylic acids is fed into desalination chambers with a concentration of 4 - 11% at a flow rate of 1.18 - 4.5 cm / s and the process is conducted at a current density of 110 a / cm ² .