專利名稱：對氨基苯酚的生產(chǎn)方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解合成有機(jī)中間體的生產(chǎn)方法及設(shè)備，尤其是硝基苯電解合成對氨基苯酚的生產(chǎn)方法及設(shè)備。
在本發(fā)明作出之前，硝基苯電解合成對氨基苯酚(PAP)的生產(chǎn)方法及設(shè)備都存在以下不足1、目前，PAP電解合成的所有方法或工藝都采用直流電源，由于這種電源在電解過程中連續(xù)往電極表面輸送電流，使電極表面附近的反應(yīng)物濃度低于本體溶液濃度，產(chǎn)生的羥基苯胺中間體來不及擴(kuò)散，大都積聚在電極表面附近，從而引起陰極濃差極化增高，能耗增大，羥基苯胺中間體生成苯胺的數(shù)量增多，PAP收率降低，整個(gè)電解性能下降。
2、現(xiàn)今所提供的電解槽或設(shè)備主要有三大類，但都存在一些不足或難以工業(yè)化生產(chǎn)，第一類是美國專利US3645864提供的填充床或固定床電解槽，它以顆粒狀電極作陰極，工作表面積很大，陰極極化電位較低，可避免或減少副產(chǎn)物生成，但由于顆粒狀電極直徑很小，相互間非常松散，極難與外電源中的接觸元件相連接，尤其是工業(yè)化電解生產(chǎn)時(shí)，需要解決大電流下的電接觸問題，另外，該電解槽的陰極液采用槽內(nèi)外強(qiáng)制循環(huán)的方法進(jìn)行傳質(zhì)，不但能耗大，傳質(zhì)效率也較差;第二類是中國專利CN 1050058A由南朝鮮提供的多層旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)固體電解質(zhì)電極(SPE)型電解槽，它用一串圓盤電極和與此垂直的兩片SPE同時(shí)作陰極，由于該電解槽的陰極設(shè)置兩種不同的電極，電解時(shí)需同時(shí)控制兩種不同的電流，不但電極制造十分復(fù)雜，電解成本十分昂貴，而且SPE上致密的金屬涂層將阻礙電荷輸往RDE電極上，其結(jié)構(gòu)不盡合理，另外，RDE電極上各圓盤內(nèi)的各處位置與陽極之間的距離各不相同，電流密度分布很不一樣，盤內(nèi)產(chǎn)生電壓降，長期運(yùn)轉(zhuǎn)，電極壽命較短，RDE電極的盤與盤之間在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)陰極液成死角，傳質(zhì)效果也不理想;第三類是中國專利CN 1064900A提供的陰極回轉(zhuǎn)攪拌式多級串聯(lián)電解槽，該槽的最大優(yōu)點(diǎn)是能間歇式流動(dòng)操作，但由于電解過程中槽與槽之間的陰極液濃度各不相同，陰極電位有高有低，控制過程較為復(fù)雜，其次，該電解槽的陽極室封閉在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的筒狀陰極內(nèi)，陽極上產(chǎn)生的氧氣很難排出槽外，陽極室內(nèi)電解耗用的水極難從外部加入，長期運(yùn)轉(zhuǎn)難以實(shí)施，設(shè)置的筒狀離子交換膜用平板型全氟復(fù)合膜制作，由于表面積大，密封范圍廣，氟材料與隔膜固定框之間極難密封，因此，這種膜的固定和密封問題很難解決，生產(chǎn)過程極易泄漏，甚至無法投入生產(chǎn)。
3、目前PAP的分離過程主要采用中國專利CN 1050057A等提供的常規(guī)分離方法，由于該法直接用堿中和酸濃度較高的陰極液，不但耗堿量相當(dāng)大，殘余的酸無法再利用，使生產(chǎn)成本提高，而且中和后產(chǎn)生大量含PAP的硫酸鹽廢液，無法重新利用，排入環(huán)境，造成污染，因此，該法在大規(guī)模生產(chǎn)過程中難以推廣應(yīng)用。
針對已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)過程穩(wěn)定，制造成本低廉，PAP收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)境污染少，適合于工業(yè)化電解合成對氨基苯酚的生產(chǎn)方法及設(shè)備。
對氨基苯酚的生產(chǎn)方法，由脈沖電源(1)向陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的正、負(fù)極提供周期性脈沖電流，使半圓筒狀攪拌式陰極(25)表面附近的濃差極化減少，羥基苯胺中間體濃度降低，陽極表面溶液中的氣阻減少，陽極超電位下降，達(dá)到節(jié)能和降低副產(chǎn)物苯胺的目的，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的陽極液入口(17)和陽極液兼氧氣出口(23)與陽極液容器兼氣液分離器(6)相連，構(gòu)成陽極液自循環(huán)和氧氣自分離系統(tǒng)，陰極液配料槽(5)下連陰極液入口(30)，使陰極液可以連續(xù)進(jìn)入陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)與皮帶輪(20)連接，在外界馬達(dá)帶動(dòng)下使半圓筒狀攪拌式陰極(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，在內(nèi)外攪拌槳(41)作用下，使陰極液通過陰極片孔(40)和陰極液內(nèi)外循環(huán)通道(42)在多孔陰極片(38)內(nèi)外充分流動(dòng)，達(dá)到高傳質(zhì)性能，電解反應(yīng)完畢，陰極液從陰極液出料口(30)輸水蒸汽蒸餾釜兼活性碳處理槽(7)，處理后的陰極液經(jīng)過擴(kuò)散滲折酸分離裝置(8)，從陰極液中分離出大部分殘余的硫酸，再返回硫酸配料計(jì)量槽(4)重新配料，分離后的陰極液輸入中和槽(9)，加入抗氧劑亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉，用液氨調(diào)節(jié)至PH＝7，使PAP硫酸鹽析出晶體，然后再經(jīng)過結(jié)晶罐(10)和離心過濾器(11)，濾餅經(jīng)真空干燥器(12)真空干燥得PAP白色或米黃色粉狀晶體產(chǎn)品，濾液返回硫酸配料計(jì)量槽(4)重新作水配料，因而達(dá)到了本發(fā)明的目的，陰極液配料槽(5)中的陰極液由15-40%的硫酸水溶液、硝基苯和相轉(zhuǎn)移催化劑為十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨組成，其中硝基苯濃度為0.3-2.0M，相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨含量為0.05-2.0%，陽極液容器兼氣液分離器(8)中的陽極液是硫酸水溶液，硫酸濃度為15-40%，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)的電解溫度為80-120℃，陰極電位控制范圍為-0.1--0.40伏(相對于DHE)，陰極電流密度200-2000A/m2，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)速度為200-1000rpm，擴(kuò)散滲析酸分離裝置(3)由陰離子交換膜(43)、陰極液隔板和擴(kuò)散液隔板(44)、水進(jìn)口(45)、陰極液出口(46)、陰極液進(jìn)口(47)和擴(kuò)散液出口(48)組成，陰極液和擴(kuò)散液隔板(44)由聚丙烯或聚氯乙烯板和網(wǎng)制成。脈沖電源(1)提供的周期性的脈沖電流的波形為方波或鋸齒波，脈沖導(dǎo)通時(shí)間范圍是10-100ms，脈沖關(guān)斷時(shí)間范圍為50-150ms，脈沖頻率是100-1000c/sec。
對氨基苯酚生產(chǎn)方法的電解合成設(shè)備為陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)，它由電解槽槽體(13)、電解槽槽蓋(16)和導(dǎo)電汞杯(19)所組成，電解槽槽體(13)內(nèi)部設(shè)置陽極(26)和半圓筒狀攪拌式陰極(25)，它們之間用袋狀陽離子交換膜(14)分隔，各自構(gòu)成陽極室(35)和陰極室(36)，電解槽槽體(13)底部設(shè)置氮?dú)膺M(jìn)口(28)和氮?dú)夥植及?27)和陰極液出料口(29)，氮?dú)膺M(jìn)口(28)和氮?dú)夥植及?27)主要用于電解前往陰極液通入氮?dú)?，以消除陰極液中溶解的氧，避免或減少副產(chǎn)生成，電解槽槽體(13)與電解槽槽蓋(16)之間用卡口緊固螺釘連接，電解槽槽蓋(16)上部設(shè)置陰極液進(jìn)料口(30)、參比電極入口(32)和熱電偶進(jìn)口(33)，其中參比電極和熱電偶分別控制陰極室(36)內(nèi)的陰極電位和溫度，電解槽槽蓋(16)的蓋面中間與導(dǎo)電汞杯(19)相連，其間配置滾珠軸承(18)以固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)上連導(dǎo)電汞杯(19)和皮帶輪(20)，下連半圓筒狀攪拌式陰極(25)，在外界馬達(dá)帶動(dòng)下使半圓筒狀攪拌式陰極(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)電汞杯(19)內(nèi)盛金屬汞和異丙醇或水，由金屬汞與轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)中的導(dǎo)電密封套接觸導(dǎo)通，適合大電流導(dǎo)電，通過導(dǎo)電汞杯(19)杯體上的陰極電流接頭(22)和陽極電流接頭(24)與外界脈沖電源(1)構(gòu)成電解回路，電解槽槽體(13)內(nèi)設(shè)置4-12個(gè)陽極室(35)，它們之間由陽極液循環(huán)接口(34)和陽極室連接管(31)相連，其中第一個(gè)陽極室(35)上部配置陽極液進(jìn)口(17)，最后一個(gè)陽極室(35)上部配置陽極液循環(huán)兼氧氣出口(23)，它們與外界陽極液容器兼氣液分離器(6)連接，構(gòu)成陽極液自循環(huán)和氧氣自分離系統(tǒng)。
半圓筒狀攪拌式陰極(25)由內(nèi)外攪拌槳(41)、多孔陰極片(38)和陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)所組成，多孔陰極片(38)由兩塊半圓形的金屬片制成，用螺釘緊固在上、下陰極支撐板(37)上，兩個(gè)半圓多孔金屬片之間設(shè)置陰極液內(nèi)外流動(dòng)通道(42)，陰極支撐板(37)和內(nèi)外攪拌槳(41)用螺帽或焊接緊固在陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)上。
多孔陰極片(38)可以由紫銅或汞齊化銅或銅鎳合金或銅鉬合金或銅鉍合金材料制成，其孔形狀可以是圓孔、鱗片或網(wǎng)狀。
陽極室(35)外觀為管狀式，內(nèi)裝陽極(26)，外套袋狀陽離子交換膜(14)，其間用圓柱形聚丙烯框架(15)支撐，圓柱形聚丙烯框架(15)焊接在電解槽槽蓋(16)上，使之形成一體。
陽極(26)可以是純鉛或鉛銀合金或二氧化鉛或鍍鉑鈦材料，其形狀為圓柱形。
袋狀陽離子交換膜(14)其形狀類似于圓筒狀的袋子，上口敞開，下口封閉，由全氟材料和磺酸基團(tuán)制成，用塑料扎扣緊固在圓柱形聚丙烯框架(15)上。
參比電極入口(32)配置的參比電極為同液動(dòng)態(tài)氫電極(DHE)，它可以直接控制電解過程中的陰極電位或反應(yīng)終點(diǎn)。
導(dǎo)電汞杯(19)由銅材料或鎳材料制成。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是采用脈沖電源(1)取代常規(guī)直流電源，以陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)替代目前難以工業(yè)化生產(chǎn)的電解槽，用擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)取代目前化學(xué)品耗用大、三廢污染嚴(yán)重的常規(guī)分離方法，使整個(gè)生產(chǎn)工藝能耗低，苯胺副產(chǎn)物少，生產(chǎn)成本低廉，操作過程穩(wěn)定，環(huán)境污染少，PAP收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，符合工業(yè)化電解生產(chǎn)要求;提供的電解合成設(shè)備，陽極液自循環(huán)，陰極液進(jìn)料連續(xù)化，傳質(zhì)效率高，電流密度分布均勻，電解槽時(shí)空效率高，膜固定簡便牢固，適合于大電流導(dǎo)電，且內(nèi)設(shè)參比電極、熱電偶和氮?dú)夥植及?，具有隨意控制電解過程中的陰極電位、反應(yīng)終點(diǎn)、反應(yīng)溫度以及消除陰極液中溶解氧的特性，解決了目前PAP電解合成過程中的一些不足，具有較大的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為對氨基苯酚生產(chǎn)的工藝流程示意圖。
其中1-脈沖電源，2-陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽，3-硝基苯計(jì)量槽，4-硫酸配料計(jì)量槽，5-陰極液配料槽，6-陽極液容器兼氣液分離器，7-水蒸汽蒸餾釜兼活性炭處理槽，8-擴(kuò)散滲析酸分離裝置，9-中和槽，10-結(jié)晶罐，11-過濾器，12-真空干燥器。
圖2為陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中13-電解槽槽體，14-袋狀陽離子交換膜，15-圓柱形聚丙烯框架，16-電解槽槽蓋，17-陽極液進(jìn)口18-滾珠軸承，19-導(dǎo)電汞杯，20-皮帶輪，21-轉(zhuǎn)動(dòng)軸，22-陰極電流接頭，23-陽極液循環(huán)兼氧氣出口，24-陽極電流接頭，25-半圓筒狀攪拌式陰極，26-陽極，27-氮?dú)夥植及澹?8-氮?dú)膺M(jìn)口，29-陰極液出料口，30-陰極液進(jìn)料口，31-陽極室連接管，32-參比電極入口，33-熱電偶進(jìn)口，34-陽極液循環(huán)接口，35-陽極室，36-陰極室。
圖3為半圓筒狀攪拌式陰極(25)結(jié)構(gòu)示意圖。
其中37-陰極支撐板，38-多孔陰極片，39-陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸，40-陰極片孔，41-內(nèi)外攪拌漿，42-陰極液內(nèi)外流動(dòng)通道。
圖4為擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)結(jié)構(gòu)示意圖。
其中43-陰離子交換膜，44-陰極液和擴(kuò)散液隔板，45-水進(jìn)口，46-陰極液出口，47-陰極液進(jìn)口，48-擴(kuò)散液出口。
圖1、圖2、圖3和圖4是本發(fā)明的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1和圖2所示，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)用二氧化鉛作陽極，汞齊化銅作陰極，袋狀陽離子交換膜(14)由F46陽離子交換膜制成，陰極工作面積50dm2，25%硫酸作陽極液，陰極液由12Kg硝基苯、60升25%硫酸和0.020Kg相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨，陰極轉(zhuǎn)速400-600rpm，電解前，通氮?dú)?0分鐘，以除去陰極液中溶解的氧，電解溫度維持90+2℃，輸入脈沖電流500A，電流密度1000A/m2，控制陰極電位-0.15V--0.35V(DHE)，當(dāng)陰極電位上升至-0.50V時(shí)，反應(yīng)終止，調(diào)整電流至零，料液輸入水蒸汽蒸餾釜兼活性炭處理槽(7)，加入活性炭，通蒸汽進(jìn)行水蒸汽蒸餾，蒸出的硝基苯返回硝基苯計(jì)量槽(3)，蒸餾后的料液用沙芯過濾器濾去廢活性炭，濾液輸入擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)，分離出的硫酸濃度達(dá)18%，重新返回硫酸配料計(jì)量槽(4)配料，分離后的料液送入中和槽(9)，加入焦亞硫酸鈉，通液氨至PH＝7，將料液結(jié)晶、過濾，濾餅放入真空干燥器(7)干燥，得PAP白色或米黃色結(jié)晶狀粉末，含硫酸銨的濾液輸入硫酸配料計(jì)量槽(4)作水配料，反應(yīng)得PAP8.2Kg，未反應(yīng)硝基苯0.54Kg，硝基苯轉(zhuǎn)化率95.5%，PAP收率81.8%，PAP含量97.6%。因此，本生產(chǎn)方法具有操作過程穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低廉，PAP收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，環(huán)境污染少等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)化電解生產(chǎn)對氨基苯酚的場合。
實(shí)施例2在實(shí)施例1的陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)，陰極液用擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)及過濾器(11)返回的18%硫酸和含硫酸銨的水配料，其它條件和步驟重復(fù)實(shí)施例1，反應(yīng)后硝基苯轉(zhuǎn)化率為96.1%，PAP收率達(dá)81.4%，PAP含量97.4%，硫酸和液氨用量比實(shí)施例1分別下降71%和70%。
實(shí)施例3如圖2和圖3所示，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的陽極(26)為二氧化鉛電極，半圓筒狀攪拌式陰極(25)中的多孔陰極片(38)由汞齊化銅制成，袋狀陽離子交換膜(14)用F46陽離子交換膜制成，直接套在圓柱形聚丙烯框架(15)上，從不漏液。陰極液由60升25%硫酸水溶液、12公斤硝基苯和20克十六烷基三甲基溴化銨組成，從陰極液進(jìn)料口(30)連續(xù)往陰極室(36)內(nèi)進(jìn)料。陽極液為25%硫酸水溶液，從外界陽極液容器兼氣液分離器(6)進(jìn)入陽極液進(jìn)口(17)，經(jīng)過8個(gè)陽極室(35)后，自陽極液循環(huán)兼氧氣出口(23)返回外界陽極液容器兼氣液分離器(6)，構(gòu)成陽極自循環(huán)和氧氣自分離系統(tǒng)。皮帶輪(20)與外界馬達(dá)相連，使整個(gè)半圓筒狀攪拌式陰極(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，在內(nèi)外攪拌槳(41)作用下，陰極液經(jīng)陰極片孔(40)和陰極液內(nèi)外流動(dòng)通道(42)在多孔陰極片(38)內(nèi)外充分流動(dòng)，轉(zhuǎn)速為500rpm。電解前，氮?dú)鈴牡獨(dú)膺M(jìn)口(28)輸入陰極室(36)，在氮?dú)夥植及?27)作用下，氮?dú)饩鶆蚍植荚陉帢O液中，通氮時(shí)間為40分鐘，以除去陰極液中溶解的氧。陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的陰極電流接頭(22)和陽極電流接頭(24)與外界脈沖電源(1)連接，通過金屬汞與導(dǎo)電密封套接觸，使半圓筒狀攪拌式陰極(25)的電流導(dǎo)通，構(gòu)成電解回路，在反應(yīng)電流500A下，導(dǎo)電汞杯(19)不發(fā)熱。電解過程，參比電極入口(32)中的同液動(dòng)態(tài)氫電極控制陰極電位-0.15--0.35V，熱電偶進(jìn)口(33)中的熱電偶控制電解溫度90+2℃，電流密度為1000A/m2。經(jīng)電解、分離后，PAP收率達(dá)80.5%，PAP含量為98.1%，硝基苯轉(zhuǎn)化率為95.0%，因此，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)具有傳質(zhì)效率高、電流密度分布均勻、膜固定簡便牢固、陽極液自循環(huán)、陰極液連續(xù)進(jìn)料、操作簡便穩(wěn)定、PAP收率高等特點(diǎn)，適合于工業(yè)化電解生產(chǎn)PAP的要求。
比較例1采用直流電源供電，其它條件及步驟與實(shí)施例1相同，硝基苯轉(zhuǎn)化率92.9%，PAP收率74.6%，苯胺收率7.8%。
比較例2半圓筒狀攪拌式陰極(25)采用靜止電解，其它條件及步驟同實(shí)施例1，硝基苯轉(zhuǎn)化率78.2%，PAP收率49.7%，苯胺收率25.3%。
比較例3料液分離不采用擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)，采用常規(guī)分離法，其它條件及步驟重復(fù)實(shí)施例1，分離后，每噸PAP產(chǎn)生3.15噸含PAP的硫酸銨副產(chǎn)物和74噸廢水。
權(quán)利要求
1.對氨基苯酚的生產(chǎn)方法，以硝基苯為生產(chǎn)原料，其特征在于脈沖電源(1)向陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的正、負(fù)極提供周期性脈沖電流，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)中的陽極液進(jìn)口(17)和陽極液循環(huán)兼氧氣出口(23)與陽極液容器兼氣液分離器(6)相連，構(gòu)成陽極液自循環(huán)和氧氣自分離系統(tǒng)，陰極液配料槽(5)下連陰極液進(jìn)料口(30)，使陰極液可以連續(xù)進(jìn)入陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)與皮帶輪(20)連接，在外界馬達(dá)帶動(dòng)下使半圓筒狀攪拌式陰極(25)轉(zhuǎn)動(dòng)、在內(nèi)外攪拌槳(41)作用下，使陰極液通過陰極片孔(40)和陰極液內(nèi)外流動(dòng)通道(42)在多孔陰極片(38)內(nèi)外充分流動(dòng)，具有高傳質(zhì)性能，反應(yīng)處理后的陰極液經(jīng)擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)從陰極液中分離出大部分殘余的硫酸，再返回硫酸配料計(jì)量槽(4)重新配料，分離后的陰極液加入抗氧劑亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉，經(jīng)中和、結(jié)晶和過濾，濾餅通過真空干燥器(12)，得PAP白色或米黃色粉狀晶體產(chǎn)品，濾液返回硫酸配料計(jì)量槽(4)重新作水配料，陰極液配料槽(5)中的陰極液由15-40%的硫酸水溶液、硝基苯和相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨組成，其中硝基苯濃度為0.3-2.0M，相轉(zhuǎn)移催化劑十六烷基三甲基溴化銨或十八烷基三甲基溴化銨含量為0.05-2.0%，陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)內(nèi)的電解溫度為80-120℃，陰極電位控制范圍為-0.1--0.40伏(相對DHE)，陰極電流密度為200-2000A/m2，陰極轉(zhuǎn)速為200-1000ppm，擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)由陰離子交換膜(43)、陰極液和擴(kuò)散液隔板(44)、水進(jìn)口(45)、陰極液出口(46)、陰極液進(jìn)口(47)和擴(kuò)散液出口(48)組成，陰極液和擴(kuò)散液隔板(44)由聚丙烯或聚氯乙烯板和網(wǎng)制成。
2.如權(quán)利要求1所述的對氨基苯酚的生產(chǎn)方法，其特征在于脈沖電源(1)提供的周期性脈沖電流的波形為方波或鋸齒波，脈沖導(dǎo)通時(shí)間范圍為10-100ms，脈沖關(guān)斷時(shí)間范圍為50-150ms，脈沖頻率為100-1000c/sec。
3.如權(quán)利要求1所述的對氨基苯酚的生產(chǎn)方法的電解合成設(shè)備，它為陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)，包含有電解槽槽體(13)、電解槽槽蓋(16)和導(dǎo)電汞杯(19)，其特征在于電解槽槽體(13)內(nèi)部設(shè)置陽極(26)和半圓筒狀攪拌式陰極(25)，它們之間用袋狀陽離子交換膜(14)分隔，各自構(gòu)成陽極室(35)和陰極室(36)，電解槽槽體(13)底部設(shè)置氮?dú)膺M(jìn)口(28)、氮?dú)夥植及?27)和陰極液出料口(29)，電解槽槽體(13)與電解槽槽蓋(16)之間用卡口緊固螺釘連接，電解槽槽蓋(16)上部設(shè)置陰極液進(jìn)料口(30)、參比電極入口(32)和熱電偶進(jìn)口(33)，電解槽槽蓋(16)的蓋面中間與導(dǎo)電汞杯(19)相連;其間配置滾珠軸承(18)，以固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)上連導(dǎo)電汞杯(19)和皮帶輪(20)，下連半圓筒狀攪拌式陰極(25)，在外界馬達(dá)帶動(dòng)下使半圓筒狀攪拌式陰極(25)轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)電汞杯(19)內(nèi)盛金屬汞和異丙醇或水，由金屬汞與轉(zhuǎn)動(dòng)軸(21)中的導(dǎo)電密封套導(dǎo)通，通過導(dǎo)電汞杯(19)杯體上的陰極電流接頭(22)和陽極電流接頭(24)與外界脈沖電流(1)構(gòu)成電解回路，電解槽槽體(13)內(nèi)設(shè)置4-12個(gè)陽極室(35)，它們之間由陽極液循環(huán)接口(34)和陽極室連接管(31)相連，其中第一個(gè)陽極室(35)上部配置陽極液入口(17)，最后一個(gè)陽極室(35)上部配置陽極液循環(huán)兼氧氣出口(23)，它們與外界陽極液容器兼氣液分離器(6)連接，構(gòu)成陽極液自循環(huán)和氧氣自分離系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求3所述的電解合成設(shè)備，其特征在于半圓筒狀攪拌式陰極(25)由內(nèi)外攪拌槳(41)、多孔陰極片(38)和陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)所組成。多孔陰極片(38)由兩塊半圓形的金屬片制成，用螺釘緊固在上下陰極支撐板(37)上，兩個(gè)半圓金屬片之間設(shè)置陰極液內(nèi)外流動(dòng)通道(42)，陰極支撐板(37)和內(nèi)外攪拌槳(41)由螺帽緊固或焊接在陰極轉(zhuǎn)動(dòng)軸(39)上。
5.如權(quán)利要求3或4所述的電解合成設(shè)備，其特征在于多孔陰極片(38)可以由紫銅或汞齊化銅或銅鎳合金或銅鉬合金或銅鉍合金材料制成，其孔形狀可以是圓孔、鱗片狀或網(wǎng)狀。
6.如權(quán)利要求3所述的電解合成設(shè)備，其特征在于陽極室(35)外觀為管狀式，內(nèi)套陽極(26)，外套袋狀陽離子交換膜(14)，其間用圓柱形聚丙烯框架(15)支撐，圓柱形聚丙烯框架(15)焊接在電解槽槽蓋(16)上，使之形成一體。
7.如權(quán)利要求3或6所述的電解合成設(shè)備，其特征在于陽極(26)可以是鉛銀合金或二氧化鉛或純鉛或鍍鉑鈦材料，其形狀為圓柱形。
8.如權(quán)利要求3或6所述的電解合成設(shè)備，其特征在于袋狀陽離子交換膜(14)的形狀類似于圓筒狀的袋子，上口敞開，下口封閉，由全氟材料和磺酸基團(tuán)制成。
9.如權(quán)利要求3所述的電解合成設(shè)備，其特征在于參比電極入口(32)配置的參比電極是同液動(dòng)態(tài)電極(DHE)，它可以直接控制電解過程中的陰極電位和反應(yīng)終點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求3所述的電解合成設(shè)備，其特征在于導(dǎo)電汞杯(19)由銅材或鎳材制成。
全文摘要
本發(fā)明是一種對氨基苯酚的生產(chǎn)方法及設(shè)備，以硝基苯為原料，主要由脈沖電源(1)、陰極轉(zhuǎn)動(dòng)分隔式電解槽(2)、陽極液容器兼氣液分離器(6)以及擴(kuò)散滲析酸分離裝置(8)組成，其主要優(yōu)點(diǎn)是電解過程傳質(zhì)效率高，電流密度分布均勻，能耗低，副產(chǎn)物少，整個(gè)生產(chǎn)工藝操作穩(wěn)定，對氨基苯酚收率高，質(zhì)量好，生產(chǎn)成本低廉，環(huán)境污染少，符合工業(yè)化電解生產(chǎn)要求，具有較大的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號C25B9/00GK1101951SQ9311924
公開日1995年4月26日 申請日期1993年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月18日
發(fā)明者馬淳安 申請人:浙江工學(xué)院