CN203947165U - 一种适用于丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，内部设置有电极板，电极板的两端设置有阴极端板和阳极端板，阴极端板上设置有出液口，阳极端板上设置有进液口，两个端板上还设置有便于电流导入的导电铜排，其特征在于，所述阴极端板和阳极端板之间设置有一组以上的电极板，电极板采用铁-镉复合电极板，电极板上设置有便于气液流通的孔，电极板之间用密封垫片隔开。该新型电解槽采用模块化设计，调节产能时，只需装卸电极板，非常便捷，安装维护方便可靠，在保证可以用于丙烯腈电解制备己二腈，满足相关工艺的情况下，液流分布更均匀，流速控制更稳定，且能有效抑制副反应产生，己二腈产率可达90%以上，同时也提升了电解槽的电流效率。

Description

一种适用于丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解法制备己二腈的装置，特别涉及一种丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽。

背景技术

己二腈(ADN)是一种无色透明的油状液体, 己二腈加氢还原生成己二胺, 己二胺与己二酸发生中和反应生产尼龙66 盐, 这是己二腈迄今为止开发的最重要的工业用途。世界上每年生产的己二腈约90%用于尼龙66盐的生产。己二腈加氢还原生成己二胺, 己二胺光化反应生成HDI ( 1 , 6 -己二异氰酸酯)是己二腈下游产品链发展的又一重要用途。

传统的己二腈生产工艺主要有丙烯腈(AN)电解二聚法、丁二烯(BD)直接氰 化法和己二酸(ADA)催化氨化法三种。己二酸催化氨化法生产成本高, 已基本淘汰。丙烯腈电解二聚法的生产工艺已于20世纪60年代开发成功, 且逐步从隔膜式电解法发展到无隔膜式电解法，生产1 t己二腈产品需消耗原料丙烯腈约1. 06t、耗电约3000kW/h 。该工艺具有单位产品投资较小、建设规模不受限制、原料品种单一且来源较为广泛、技术相对简单且便于生产管理等特点。但由于丙烯腈原料费用和电解用电在产品成本构成中占据了主要部分, 因此能否得到低成本的丙烯腈原料和廉价的电力成为该工艺路线是否可行的关键。

采用无隔膜式电解法电解丙烯腈生产己二腈中，己二腈的最佳产率是在具有较高氢过电位的金属—铅、镉以及石墨上获得的，目前人们都普遍侧重于用镉作为电解的阴极，因为在较长的使用期内镉阴极可以提供稳定的己二腈产率，且相比石墨、铅、汞、镍作为阴极材料，在同样电解条件下，采用镉做阴极材料，己二腈的产率可达95.4%，并且在镉电极上使用电流密度达20A/dm²也没有明显降低己二腈的产率。

目前，公开号为CN102400174A，CN202359209A，名称为有关电解丙烯腈二聚制备己二腈的新型电解槽的专利里面所公开的电解槽采用Pb作为阴极材料。

虽然公开号为CN102002726A，CN102061482A，名称为电解丙烯腈水溶液制备己二腈的方法的专利中提到采用Cd材料作为阴极，但对电解槽的具体结构未有报道。

现有技术中就有关镉做阴极材料电解生成己二腈的电解槽的具体结构也未见报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于丙烯腈电解法制备己二腈的新型电解槽，本实用新型的电解槽采用镉材料作为阴极，其不但将传统电解槽的单极式接电模式改为复级式接电模式，且具有高电压低电流的特点，降低并弥补了现有工艺高耗能的问题。

本实用新型电解槽是通过以下技术方案实现的：

一种丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，内部设置有电极板，电极板的两端设置有阴极端板和阳极端板，阴极端板上设置有出液口，阳极端板上设置有进液口，两个端板上还设置有便于电流导入的导电铜排，其特征在于，所述阴极端板和阳极端板之间设置有一组以上的电极板，电极板采用铁-镉复合电极板，电极板上设置有便于气液流通的孔，电极板之间用密封垫片隔开。

其中，所述相邻铁-镉复合电极板间的距离≤2mm。

优选的，所述相邻铁-镉复合电极板间的距离为1.5mm~2mm。

优选的，所述阴极端框优选采用碳钢或不锈钢内侧镀镉的结构，所述镉层厚度≥0.02mm，所述复合电极板优选采用碳钢或不锈钢单侧镀镉的结构，所述镉层厚度≥0.02mm。

优选，所述碳钢或不锈钢层厚度为2mm。

其中，还包括分散盒，所述分散盒为类似漏斗状的梯形台结构，梯形台与进液口连接处的长度与阳极端框的宽度相等。

其中，所述复合电极板上的气液流通孔为设置在顶部或设置在底部，或设置在顶部和底部的矩形孔。

其中，所述新型电解槽，还包括拉杆组件，所述拉杆组件与电解槽绝缘，且通过螺栓和与螺栓相配合的两端的螺母将电解槽密封固定成一体。

其中，所述导电铜排优选设置在阳极端板和阴极端板的中部位置。

其中，所述新型电解槽，还包括挂耳，所述挂耳设置在复合电极板的两端。

有益效果

本实用新型的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽采用模块化设计，调节产能时，只需装卸电极板，非常便捷，安装维护方便可靠，在保证可以用于丙烯腈电解制备己二腈，满足相关工艺的情况下，液流分布更均匀，流速控制更稳定，且能有效抑制副反应产生，己二腈产率可达90%以上，同时也提升了电解槽的电流效率。

本实用新型所保护的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽中密封垫片的设置增强了电解槽的密封性，避免了电解液的渗出

本实用新型所保护的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，阴极端板内侧、阳极端板内侧以及复合电极板中的碳钢或不锈钢层的厚度采用2mm，不但克服了碳钢或不锈钢层太薄电极容易变形，从而导致各槽体极间距不一致的缺陷；而且也克服了碳钢或不锈钢层太厚会增加成本，且导致电解槽总重过大，引发密封性能下降的缺陷。

本实用新型所保护的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽阳极端框外部连接的分散盒结构，使得当原料液从入口总管经过入口分散盒进入电解槽后在整个槽宽方向分布更均匀，分散盒的结构也保障了电槽内部不存在液流死角。

该新型电解槽中的拉杆组件将电极板与阳极端板、阴极端板以及三者之间的密封垫片紧密固定成一体，构成该新型电解槽的电解室，同时也使得电解槽的装卸方便，当需要装卸中间的电极板时，只需要将拉杆组件上的螺母拧掉，等电极板装卸完毕，安装该螺母，并用扳手紧固即可。

该新型电解槽中的挂耳结构，将复合电极板悬挂于拉杆组件上，确保了电解槽的固定和密封。

附图说明

图1为本实用新型的侧视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的主视图；

图4为本实用新型的拉杆组件放大图。

具体实施方式

以下所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

本实用新型所保护的新型电解槽如图1~3所示。

阳极端板1所用材质为碳钢，底部设置有矩形进液口，其隔层厚度为≥0.02mm，进液口外侧焊接梯形台结构的分散盒10，分散盒10与进液口连接的底部为矩形，矩形的长与阳极端板的宽相等；分散盒10与入口总管6连接的顶部为矩形，该分散盒的梯形台结构使得原料液从入口总管流入进液口时被均匀分布在阳极端板的进液口，从而使得电解室内液体分布均匀，有利于电解反应，提高电解效率。分散盒10与入口总管6采用配套法兰连接。

如图3所示，阳极端板1的周边均布有用于穿插拉杆组件3的12个栏杆空位。阳极端板1外侧居中设置有导电铜排限位槽，用于电连接导电铜排9，限位槽中埋焊6条螺栓，当安装时，先将导电铜排9安装在螺栓上， 然后将配套螺母安装在螺栓上从而将导电铜排9紧固于阳极端板1上。该导电铜排9一端电连接阳极端板，另一端连接电源，因其设置在阳极端板的中部，通电后，电流均布供给电解槽，有利于电解的进行。

阴极端板2为碳钢镀镉复合板，镀镉层安装于电解槽内侧，其隔层厚度为≥0.02mm，阴极端板顶部设置有圆形出液口，出液口外侧焊接出口总管8出口总管8另一侧通过法兰与管道连接。如图3所示，阴极端板1的周边均布有用于穿插拉杆组件3的12个栏杆空位,该栏杆空位与阳极端板上的栏杆空位对应。阴极端板1外侧居中设置有导电铜排限位槽，用于电连接导电铜排9，限位槽中埋焊6条螺栓。当安装时，先将导电铜排9安装在螺栓上，然后将配套螺母安装在螺栓上从而将导电铜排9紧固于阴极端板2上。

如图4所示，该新型电解槽的拉杆组件主要由以下部分构成：拉杆10，拉杆10中间外包裹绝缘套管12，拉杆10的两端分别设置绝缘轴套11，绝缘轴套外安装平垫圈13，平垫圈13两端安装螺母14。

夹在阳极端板1和阴极端板2之间的复合电极板4采用碳钢单侧镀镉的复合材质，具体的是采用2mm厚碳钢板打磨光滑后单侧电镀厚度≥0.02mm镉层，镉层不能有任何表面缺陷。

其中，镉层厚度影响到电极使用寿命，可根据电极使用寿命规定电极所需的镉层厚度。

复合电极板4主体为长方形结构，其上设置有便于气液流通的孔。所述复合电极板上设置的孔的形状没有特别要求，只要能使得气液在电极板之间流通即可。

所述复合电极板优选在其顶部设置有气液流通孔，所述气液流通孔的形状优选为长方形。

所述复合电极板优选在其低部设置有气液流通孔，所述气液流通孔的形状优选为长方形。

更优选在复合电极板的顶部和底部都设置有气液流通孔，气液流通孔的形状优选为长方形。

如图3所示，复合电极板4上设有左右两个挂耳7。安装时，拉杆组件穿过阳极端板和阴极端板上的12个栏杆空位，复合电解板通过挂耳悬挂于拉杆组件12上，并通过拉杆组件中的平垫圈13和两端的螺母14使得电解槽紧固和密封。

本实用新型保护的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，运行时，原料液经阳极端框上的进液口进入，穿过各电极板上的气液流通孔，当充满由相邻电极板、阴极端板、阳极端板以及密封垫片组成的电解室后，接通电源，开始电解，电解完成后，电解液从阴极端框上的出液口流出，原料液连续流入电解，从而使得丙烯腈不断的电解生成己二腈。由于流速≥0.2m/s即流速比较大，反应产生的气体能与成品液一起从出液口排出。

实施例1

阴极端板与复合电极板之间，复合电极板之间，复合电极板与阳极端板之间均安装有密封垫片5，垫片的外尺寸和内尺寸的长宽各相差50mm，厚度为1.5mm。阳极端板内侧、阴极端板内侧，复合电解板的单侧采用2mm厚碳钢板打磨光滑后电镀厚度0.02mm镉层。其中，复合电极板的顶部和底部都有矩形的气液流通孔，孔的长度和电极板的宽度相等。

本实施例中装入19组复合电极板。其中，单片复合电极板的有效电解面积为0.54㎡，因此整个电解槽的有效电解面积为10.8㎡。

运行该电解槽，控制槽电压在3.5V-4V之间，介质在电极表面的流速≥2m/s。

在30℃下，通过电流密度为1500A/m²的直流电进行电解反应。在合成过程中，及时添加原料AN和H₂O。电解后的电解液从阴极端板的出液口排出，并分离提纯后，所得己二腈产品的产率可达90%以上。

实施例2

所用电解槽密封垫片采用2mm厚的垫片，其他结构与实施例1相同，装入复合电极板9组。单片复合电极板的有效电解面积为0.54㎡，因此整个电解槽的有效电解面积为5.4㎡。

运行该电解槽，控制槽电压在3.5V-4V之间，介质在电极表面的流速≥2m/s。

在30℃下，通过电流密度为1500A/m²的直流电进行电解反应。在合成过程中，及时添加原料AN和H₂O。电解后的电解液从阴极端板的出液口排出，并分离提纯后，所得己二腈产品的产率可达90%以上。

Claims (10)

1.一种丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，内部设置有电极板，电极板的两端设置有阴极端板和阳极端板，阴极端板上设置有出液口，阳极端板上设置有进液口，两个端板上还设置有便于电流导入的导电铜排，其特征在于，所述阴极端板和阳极端板之间设置有一组以上的电极板，电极板采用铁-镉复合电极板，电极板上设置有便于气液流通的孔，电极板之间用密封垫片隔开。

2.根据权利要求1所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述相邻铁-镉复合电极板间的距离≤2mm。

3.根据权利要求2所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述相邻铁-镉复合电极板间的距离为1.5mm~2mm。

4.根据权利要求3所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述阴极端框为碳钢或不锈钢内侧镀镉的结构，所述镉层厚度≥0.02mm，所述复合电极板为碳钢或不锈钢单侧镀镉的结构，所述镉层厚度≥0.02mm。

5.根据权利要求3所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述碳钢或不锈钢层厚度为2mm。

6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，还包括分散盒，所述分散盒为类似漏斗状的梯形台结构，梯形台与进液口连接处的长度与阳极端框的宽度相等。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述复合电极板上的气液流通孔为设置在顶部或设置在底部，或设置在顶部和底部的矩形孔。

8.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，还包括拉杆组件，所述拉杆组件与电解槽绝缘，且通过螺栓和与之相配合的两端的螺母将电解槽密封固定成一体。

9.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，所述导电铜排设置在阳极端板和阴极端板的中部位置。

10.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的丙烯腈电解制备己二腈的新型电解槽，其特征在于，还包括挂耳，所述挂耳设置在复合电极板的两端。