[发明专利]一种辉光放电电解乙醇溶液制备乙醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及乙醛制备技术，具体是一种辉光放电电解乙醇溶液制备乙醛的方法。

背景技术

乙醛是重要的有机原料，1998年世界乙醛生产能力为307万t/a。乙醛的下游产品包括醋酸、醋酸酯、乙酸乙酯、季戊四醇、苏氨酸、吡啶系列、3-羟基丁醛、1，3-丁二醇、肉桂醛、三氯乙醛、过氧乙酸、乳酸、乙二醛、乙醛酸、尿囊素等。另外还有许多高利润小规模的乙醛衍生物产品开始投入生产。例如乙醛可用于生产聚正乙烯基乙酰胺(PNVA)，这是一种新型功能性聚合物吸附剂，需用醋酸、乙醛和氨为起始原料。印度有一种以乙醛和醋酸酐为原料进行反应，经乙烯基二醋酸盐中间体水解制备醋酸乙烯酯单体(VAM)的生产技术。在世界范围内VAM是一种规模化产品，估计目前VAM每年产量接近400万t。

乙醇路线是目前我国主要的乙醛生产工艺之一。乙醇在氧化反应炉内反应生成乙醛后，形成含乙醛3.5％～7.5％(摩尔分数)的稀乙醛溶液，稀乙醛溶液进入乙醛精馏塔分离，得到乙醛产品。乙醇氧化工艺中，乙醇分子中的H原子以水的形式排放，不仅降低了反应体系中乙醛的浓度，而且造成资源浪费。乙醛也可采用乙烯氧化法，即以乙烯和氧气为原料合成乙醛。乙烯氧化法的反应过程通常以氯化钯、氯化铜作为催化剂，乙烯和氧气进行氧化反应生成乙醛。乙醛的生产还可采用乙炔水合法。

无论是乙烯氧化法还是乙炔水合法，反应都需要催化剂和较高的反应温度，并且所用反应设备体积大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处，提出一种辉光放电电解乙醇溶液制备乙醛的方法。本发明的目的通过如下方案来实现：

一种乙醇溶液辉光放电电解制备乙醛的方法，包括以下步骤：

(1)乙醇和水按1∶0～15的体积比混合成溶液，溶液中添加电解质至溶液的电导率达0.005～50000S.m^-1；

(2)将步骤(1)配制的溶液置于含阴阳电极的辉光放电电解反应器中，接通电源，辉光放电电解电压超过辉光放电放电过渡点电压，生产乙醛；

(3)将步骤(2)产生的进行分离净化得到高纯氢气；

(4)将步骤(2)中反应器内溶液进行精馏分离，得到乙醛。

所述电源是指高压直流电源或是高压直流脉冲电源，其输出电压≥100V。

所述辉光放电电解反应器的放电电极材料为钨、钨铈合金、铂和铂合金中的任一种。

所述辉光放电电解反应器的阴极辉光放电时，辉光放电电解反应器阴极电极面积与阳极电极面积之比为1∶1～10000。

所述辉光放电电解反应器的阳极辉光放电时，辉光放电电解反应器阳极电极面积与阴极电极面积之比为1∶0.8～10000。

乙醇分子在辉光放电等离子体中，被高能电子碰撞激发，分子内各种键断裂后重新组合，最终生产乙醛和氢气，反应如式(1)。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1.工艺简单，设备小。

2.反应条件温和，为常温常压反应，而且无需催化剂。

3.生产过程能耗低，效率高。液体介质有利于向反应体系传递能量，以满足其化学反应过程化学键断裂所需要的活化能，可以避免出现以气体为物料时能量难以向反应体系传递这样的颈瓶。按照本发明的重整条件，所制得的氢气单位体积能耗小。

4.能够有效回收乙醇分子中的氢原子，得到高浓度的氢气副产品。按照本发明的工艺和装置产生乙醛的副产气体中氢气含量达到70％以上。

具体实施方式

通过如下实施例对本发明作进一步详述，但本发明的实施例不仅限于此。

实施例1：以金属钨为辉光放电电解反应器阴极材料，阴极电极面积与阳极电极面积之比为1∶1。按以下步骤进行乙醇溶液辉光放电电解制乙醛。

(1)乙醇和水按1∶0的体积比混合成溶液，添加氢氧化钠作辅助电解质，调整溶液电导率至5S.m^-1；

(2)将调配好的乙醇溶液置于含辉光放电电解反应器中，接通电源，两极电解电压为100V，进行阴极辉光放电电解；生产乙醛，乙醛溶解在电解液中；