合成季铵碱的电解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种合成季铵碱的电解装置，电解槽为三室两膜板框复极式电解槽，三室两膜板框复极式电解槽中的阴极室与中间室之间具有阳离子交换膜，阳极室与中间室之间具有阴离子交换膜，阳离子交换膜和阴离子交换膜分别通过电极阳极、电极阴极连接直流稳压器；所述阳极液储罐、第一输液泵、阳极室通过输液管依次相连构成阳极液回路；原料液储罐、第二输液泵、中间室通过输液管依次相连构成原料液回路。阴极储液罐、第三输液泵、阴极室通过输液管依次相连构成阳极液回路。本实用新型专利技术以PLC屏显控制模块实现对多种季胺碱生产质量的控制，生产过程中操作条件稳定，可进行工业化连续生产，电解效率高，电解残液排放低。

Electrolysis device for synthesis of quaternary ammonium base

【技术实现步骤摘要】
合成季铵碱的电解装置
本技术涉及一种用于电解合成季铵碱的电解装置，特别涉及一种可连续工业化生产季铵碱的电解装置。
技术介绍
季铵碱是一种有机中间体被广泛应用于电子化学品(电路板刻蚀剂与显影剂)、有机合成、模板剂、相转移催化剂等领域。季铵碱常见的制备方法为氧化银法、氢氧化钾法、醇金属法、离子交换树脂法、离子交换膜法、离子膜电渗析法等。但这些方法不能制备高纯的季铵碱产物，携带的大量卤素离子会对下游应用端造成困扰。针对现有季铵碱制备方法存在的上述问题，需要提供一种电解合成季铵碱的电解装置，采用三室两膜电解装置能够连续电解制备多品质季铵碱。
技术实现思路
本技术提供了一种合成季铵碱的电解装置，以单片机实现对多种季胺碱生产质量的控制，生产过程中操作条件稳定，可进行工业化连续生产，电解效率高，电解残液排放低。本技术的技术方案如下：一种合成季铵碱的电解装置，包括阳极液储罐、原料液储罐、阴极液储罐、电解槽、PLC屏显控制模块，所述电解槽为三室两膜板框复极式电解槽，所述三室两膜板框复极式电解槽中的阴极室与中间室之间具有阳离子交换膜，阳极室与中间室之间具有阴离子交换膜，阳离子交换膜和阴离子交换膜分别通过电极阳极、电极阴极连接直流稳压器；所述阳极液储罐、第一输液泵、阳极室通过输液管依次相连构成阳极液回路；所述原料液储罐、第二输液泵、中间室通过输液管依次相连构成原料液回路；所述阴极储液罐、第三输液泵、阴极室通过输液管依次相连构成阳极液回路。进一步，所述三室两膜板框复极式电解槽中板框的材质为聚乙烯、聚丙烯、亚克力板、聚四氟乙烯、ABS树脂中的一种。进一步，所述电极阳极、电极阴极为镀钌铱、铱钽的钛材料、钛材料、镍材料、不锈钢电极中的一种。进一步，所述电极阳极、电极阴极为网状钛基贵金属涂层电极，涂层为RuO2-TiO2或IrO2-Ta2O5。进一步，所述阳离子交换膜为含磺酸官能团的含氟聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的一种。进一步，所述阴离子交换膜为含羧酸或季铵官能团的含氟聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的一种。进一步，所述阳离子交换膜为全氟聚合物阳离子交换膜；所述阴离子交换膜为全氟聚合物阴离子交换膜。进一步，所述阳极液储罐、原料液储罐和阴极液储罐内部分别置有热交换器，所述热交换器为管式热交换器，用于调节电解液温度，并分别设有水位监测器及温度感应器。进一步，所述阳极储液槽内设有pH计，用于测试阳极液的pH值；所述第一输液泵与阳极室连接的进水管上设有第一流量控制器，第二输液泵与中间室连接的进水管上设有第二流量控制器，第三输液泵与阴极室连接的进水管上设有第三流量控制器。进一步，所述PLC屏显控制模块分别连接第一流量控制器、第二流量控制器、第三流量控制器、直流稳压器、第一输液泵、第二输液泵、第三输液泵、pH计以及直流稳压电源，由PLC屏显控制模块进行信号采集和处理，交互操作屏幕连接，用于时时查看、调控各工作部件的工作状态。本技术的有益效果是：本技术克服了传统制备方法中仅能制备单一品种季铵碱产品的缺点，能够制备多种季铵碱产品如四甲基氢氧化铵，四乙基氢氧化铵，四丙基氢氧化铵等，产品可直接获得浓度为20％的市售溶液，有效的降低了制备成本，提高了经济效益；另一方面，与现有单膜电解装置相比采用三室两膜电解装置，可以避免形成卤素对装置造成损害和污染环境，是一种无污染的绿色合成电解设备。此外装置携带单片机和触摸屏界面可时时调整，监测整个电解过程。附图说明图1是本技术的合成季铵碱的电解装置系统图。具体实施方式现结合实施例及附图对本技术的构造、形状及特点进一步详细的说明。应当理解，以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图1所示，一种合成季铵碱的电解装置，包括直流稳压器13、输液管4、阳极液储罐1、原料液储罐2、阴极液储罐3、管式热交换器15、阀门16、第一输液泵19、第二输液泵18、第三输液泵17、第一流量控制器20、第二流量控制器21、第三流量控制器22、电解槽5、PLC屏显控制模块14。电解槽5为三室两膜板框复极式电解槽，包括阴极室6、中间室9、阳极室12，阴离子交换膜10、阳离子交换膜8、电极阳极11、电极阴极7。阴极室6通过中间室9连接阳极室12，阴极室6与中间室9之间具有阳离子交换膜8，阳极室12与中间室9之间具有阴离子交换膜10，阴离子交换膜10和阳离子交换膜8分别通过电极阳极11、电极阴极7连接直流稳压器13。阳极液储罐1、第一输液泵19、阳极室12通过输液管依次相连构成阳极液回路。原料液储罐2、第二输液泵18、中间室9通过输液管依次相连构成原料液回路。阴极储液罐3、第三输液泵17、阴极室6通过输液管依次相连构成阳极液回路。第一输液泵19与阳极室12连接的进水管上设有第一流量控制器20，第二输液泵18与中间室9连接的进水管上设有第二流量控制器21，第三输液泵17与阴极室6连接的进水管上设有第三流量控制器22。三室两膜板框复极式电解槽中板框的材质为聚乙烯，聚丙烯，亚克力板，聚四氟乙烯，ABS树脂中的一种，优选为聚四氟乙烯材质。电极阳极11、电极阴极7为镀钌铱、铱钽的钛材料、钛材料、镍材料、不锈钢电极中的一种。优选为为网状钛基贵金属涂层电极，涂层为RuO2-TiO2或IrO2-Ta2O5，涂层优选为RuO2-TiO2。阳离子交换膜10为含磺酸官能团的含氟聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的一种。优选为全氟聚合物阳离子交换膜。阴离子交换膜8为含羧酸或季铵官能团的含氟聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸中的一种。优选为全氟聚合物阴离子交换膜。阳极液储罐1、原料液储罐2和阴极液储罐3内部分别置有管式热交换器15，用于调节电解液温度，并分别设有水位监测器及温度感应器。阳极储液槽1内设有pH计，用于测试阳极液的pH值。第一流量控制器20、第二流量控制器21、第三流量控制器22、直流稳压器13、第一输液泵19、第二输液泵18、第三输液泵17、pH计以及直流稳压电源分别连接PLC屏显控制模块14。由PLC屏显控制模块14进行信号采集和处理，交互操作屏幕连接，用于时时查看、调控各工作部件的工作状态。应用实施例1：在阳极储罐中加入5％的氯化铵溶液，用盐酸将pH值调制在3左右，在在原料液储罐中加入配置浓度为45％的四乙基氢溴化铵溶液，然后在阴极液储罐中加入配置浓度为5％的四乙基氢氢氧化铵溶液，开启磁力泵让各室进行循环。接通直流稳压器电源，采用恒压电流连续电解的方法，以200A电流恒电流电解，稳定电解后槽电压在6.5-7.2V。通过控制面板控制各储液槽内度在40℃，监测流量计控制进水流量为5L/min，监测阳极液pH计控制阳极液为酸性。连续电解24h后，得到产品质量为得到产品含量为22％的四乙基氢氧化铵溶液，其溴离子浓度为110ppm，电流效率为58％。...

【技术保护点】
1.一种合成季铵碱的电解装置，包括阳极液储罐、原料液储罐、阴极液储罐、电解槽、PLC屏显控制模块，其特征在于：所述电解槽为三室两膜板框复极式电解槽，所述三室两膜板框复极式电解槽中的阴极室与中间室之间具有阳离子交换膜，阳极室与中间室之间具有阴离子交换膜，阳离子交换膜和阴离子交换膜分别通过电极阳极、电极阴极连接直流稳压器；所述阳极液储罐、第一输液泵、阳极室通过输液管依次相连构成阳极液回路；所述原料液储罐、第二输液泵、中间室通过输液管依次相连构成原料液回路；所述阴极储液罐、第三输液泵、阴极室通过输液管依次相连构成阳极液回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成季铵碱的电解装置，包括阳极液储罐、原料液储罐、阴极液储罐、电解槽、PLC屏显控制模块，其特征在于：所述电解槽为三室两膜板框复极式电解槽，所述三室两膜板框复极式电解槽中的阴极室与中间室之间具有阳离子交换膜，阳极室与中间室之间具有阴离子交换膜，阳离子交换膜和阴离子交换膜分别通过电极阳极、电极阴极连接直流稳压器；所述阳极液储罐、第一输液泵、阳极室通过输液管依次相连构成阳极液回路；所述原料液储罐、第二输液泵、中间室通过输液管依次相连构成原料液回路；所述阴极储液罐、第三输液泵、阴极室通过输液管依次相连构成阳极液回路。


2.根据权利要求1所述的合成季铵碱的电解装置，其特征在于：所述三室两膜板框复极式电解槽中板框的材质为聚乙烯、聚丙烯、亚克力板、聚四氟乙烯、ABS树脂中的一种。


3.根据权利要求1所述的合成季铵碱的电解装置，其特征在于：所述电极阳极、电极阴极为镀钌铱、铱钽的钛材料、钛材料、镍材料、不锈钢电极中的一种。


4.根据权利要求1所述的合成季铵碱的电解装置，其特征在于：所述电极阳极、电极阴极为网状钛基贵金属涂层电极，涂层为RuO2-TiO2或IrO2-Ta2O5。


5.根据权利要求1所述的合成季铵碱的电解装置，其特征在于：所述阳离子交换膜为含磺酸官能团的含氟聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭冲，刘欢，李智，林德宝，田琰，宋锡滨，
申请(专利权)人：上海国瓷新材料技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31