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己二腈(ADN)是一種無色透明的油狀液體,己二腈加氫還原生成己二胺,己二胺與己二酸發生中和反應生產尼龍66鹽,這是己二腈迄今為止開發的最重要的工業用途。世界上每年生產的己二腈約90%用于尼龍66鹽的生產。己二腈加氫還原生成己二胺,己二胺光化反應生成HDI(1,6-己二異氰酸酯)是己二腈下游產品鏈發展的又一重要用途。
傳統的己二腈生產工藝主要有丙烯腈(AN)電解二聚法、丁二烯(BD)直接氰化法和己二酸(ADA)催化氨化法三種。己二酸催化氨化法生產成本高,已基本淘汰。丙烯腈電解二聚法的生產工藝已于20世紀60年代開發成功,且逐步從隔膜式電解法發展到無隔膜式電解法,生產1t己二腈產品需消耗原料丙烯腈約1.06t、耗電約3000kW/h。該工藝具有單位產品投資較小、建設規模不受限制、原料品種單一且來源較為廣泛、技術相對簡單且便于生產管理等特點。但由于丙烯腈原料費用和電解用電在產品成本構成中占據了主要部分,因此能否得到低成本的丙烯腈原料和廉價的電力成為該工藝路線是否可行的關鍵。
采用無隔膜式電解法電解丙烯腈生產己二腈中,己二腈的最佳產率是在具有較高氫過電位的金屬一鉛、鎘以及石墨上獲得的,目前人們都普遍側重于用鎘作為電解的陰極,因為在較長的使用期內鎘陰極可以提供穩定的己二腈產率,且相比石墨、鉛、汞、鎳作為陰極材料,在同樣電解條件下,采用鎘做陰極材料,己二腈的產率可達95.4%,并且在鎘電極上使用電流密度達20A/dm2也沒有明顯降低己二腈的產率。
目前,公開號為CN102400174A,CN202359209A,名稱為有關電解丙烯腈二聚制備己二腈的新型電解槽的專利里面所公開的電解槽采用Pb作為陰極材料。
雖然公開號為CN102002726A,CN102061482A,名稱為電解丙烯腈水溶液制備己二腈的方法的專利中提到采用Cd材料作為陰極,但對電解槽的具體結構未有報道。
現有技術中就有關鎘做陰極材料電解生成己二腈的電解槽的具體結構也未見報道。
本實用新型的目的是提供一種用于丙烯腈電解法制備己二腈的新型電解槽,本實用新型的電解槽采用鎘材料作為陰極,其不但將傳統電解槽的單極式接電模式改為復級式接電模式,且具有高電壓低電流的特點,降低并彌補了現有工藝高耗能的問題。
本實用新型電解槽是通過以下技術方案實現的:
一種丙烯腈電解制備己二腈的新型電解槽,內部設置有電極板,電極板的兩端設置有陰極端板和陽極端板,陰極端板上設置有出液口,陽極端板上設置有進液口,兩個端板上還設置有便于電流導入的導電銅排,其特征在于,所述陰極端板和陽極端板之間設置有一組以上的電極板,電極板采用鐵-鎘復合電極板,電極板上設置有便于氣液流通的孔,電極板之間用密封墊片隔開。
其中,所述相鄰鐵-鎘復合電極板間的距離≤2mm。
優選的,所述相鄰鐵-鎘復合電極板間的距離為1.5mm~2mm。
優選的,所述陰極端框優選采用碳鋼或不銹鋼內側鍍鎘的結構,所述鎘層厚度>0.02mm,所述復合電極板優選采用碳鋼或不銹鋼單側鍍鎘的結構,所述鎘層厚度>0.02mm。
優選,所述碳鋼或不銹鋼層厚度為2mm。
其中,還包括分散盒,所述分散盒為類似漏斗狀的梯形臺結構,梯形臺與進液口連接處的長度與陽極端框的寬度相等。
其中,所述復合電極板上的氣液流通孔為設置在頂部或設置在底部,或設置在頂部和底部的矩形孔。
其中,所述新型電解槽,還包括拉桿組件,所述拉桿組件與電解槽絕緣,且通過螺栓和與螺栓相配合的兩端的螺母將電解槽密封固定成一體。
其中,所述導電銅排優選設置在陽極端板和陰極端板的中部位置。
其中,所述新型電解槽,還包括掛耳,所述掛耳設置在復合電極板的兩端。
本實用新型的丙烯腈電解制備己二腈的新型電解槽采用模塊化設計,調節產能時,只需裝卸電極板,非常便捷,安裝維護方便可靠,在保證可以用于丙烯腈電解制備己二腈,滿足相關工藝的情況下,液流分布更均勻,流速控制更穩定,且能有效抑制副反應產生,己二腈產率可達90%以上,同時也提升了電解槽的電流效率。
圖1為本實用新型的側視圖
本實用新型所保護的丙烯腈電解制備己二腈的新型電解槽中密封墊片的設置增強了電解槽的密封性,避免了電解液的滲出
本實用新型所保護的丙烯腈電解制備己二腈的新型電解槽,陰極端板內側、陽極端板內側以及復合電極板中的碳鋼或不銹鋼層的厚度采用2mm,不但克服了碳鋼或不銹鋼層太薄電極容易變形,從而導致各槽體極間距不一致的缺陷;而且也克服了碳鋼或不銹鋼層太厚會增加成本,且導致電解槽總重過大,引發密封性能下降的缺陷。
本實用新型所保護的丙烯腈電解制備己二腈的新型電解槽陽極端框外部連接的分散盒結構,使得當原料液從入口總管經過入口分散盒進入電解槽后在整個槽寬方向分布更均勻,分散盒的結構也保障了電槽內部不存在液流死角。
該新型電解槽中的拉桿組件將電極板與陽極端板、陰極端板以及三者之間的密封墊片緊密固定成一體,構成該新型電解槽的電解室,同時也使得電解槽的裝卸方便,當需要裝卸中間的電極板時,只需要將拉桿組件上的螺母擰掉,等電極板裝卸完畢,安裝該螺母,并用扳手緊固即可。
該新型電解槽中的掛耳結構,將復合電極板懸掛于拉桿組件上,確保了電解槽的固定和密封。