[发明专利]一种双极膜电渗析法生产硫代二丙酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工原料合成工艺领域，具体涉及硫代二丙酸的合成方法，尤其是一种双极膜电渗析法生产硫代二丙酸的方法。

背景技术

硫代二丙酸是合成硫代酯类抗氧化剂的主要原料，目前，硫代二丙酸的生产工艺路线采用的是：丙烯酸和硫化钠反应得到硫代二丙酸钠，硫代二丙酸钠经硫酸酸化得到硫代二丙酸粗品，最后再经结晶、淋洗、干燥等化工单元操作，得到硫代二丙酸。在此工艺中，诸多的结晶、淋洗等化工单元操作过程中产生大量的高盐、高COD废水。该废水经多效蒸发或MVR处理，能耗高、费用大，不能够实现清洁工艺。因此，开发硫代二丙酸清洁生产新工艺，从源头上彻底消除了废水的产生，变被动治理为主动治理，非常必要，十分紧迫。

解决硫代二丙酸高盐、高COD废水问题有两种技术方案：一种是丙烯酸甲酯工艺，另一种是双极膜电渗析工艺。丙烯酸甲酯工艺采用丙烯酸甲酯与硫化氢进行缩合反应，生成硫代二丙酸二甲酯，经精馏提纯后再与脂肪醇进行酯交换反应得到硫代酯类抗氧剂。该工艺最大的特点是从工艺上彻底消除了废水的产生，变被动治理为主动治理。缺点是在生产过程中由丙烯酸甲酯和硫化氢产生的异味比较严重，硫化氢的采购、运输、使用都存在问题。双极膜电渗析工艺是使用双极膜电渗析替代硫酸酸化，将缩合料硫代二丙酸钠转化为硫代二丙酸的生产工艺技术。削除了原料硫酸，避免了硫酸在使用过程中产生的异味，同时也不产生硫酸钠。使用双极膜电渗析工艺生产硫代二丙酸，只产生少量的不含盐的硫代二丙酸废水，可以通过生化处理，达标后排放。该工艺得到硫代二丙酸的同时副产烧碱。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的提供一种双极膜电渗析法生产硫代二丙酸的方法，采用微电解和膜的单向透过特性，将硫代二丙酸钠制成硫代二丙酸，该工艺最大的特点是不使用硫酸酸化，无酸雾产生，无高含盐废水产生，作业环境得到较大改善。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种双极膜电渗析法生产硫代二丙酸的方法，其特征在于：以硫化钠和丙烯酸为原料进行缩合反应，缩合反应完成后的缩合料液采用高速离心沉降技术去除聚丙烯酸钠和固体颗粒；将去除可见杂质后的缩合料液再次通过过滤单元，然后通入由双极膜和阳膜组成的双极膜电渗析装置的盐室；向双极膜电渗析装置碱室中通入低浓度氢氧化钠溶液，以保证直流电流通过，保持盐室及碱室中的温度≤35℃，将阳极和阴极分别接入“+”“－”极直流电进行电渗析，随着电渗析的进行，缩合料液的pH值逐渐过渡到2～3，移出盐室中的硫代二丙酸，硫代二丙酸经精制、干燥后成为产品，碱室得到6％左右的烧碱水溶液。

进一步，所述过滤包括精密过滤、超滤和螯合树脂过滤，其中精密过滤、超滤滤除固体颗粒，设置螯合树脂处理单元去除高价金属离子，以防止高价金属离子在膜板上结垢，阻碍离子迁移的进行。

进一步，所述盐室中多余的水进入双极膜深度治理系统。废水经过小型阳离子交换树脂将钠盐转化为硫代二丙酸，由吸附树脂回收硫代二丙酸后，废水达到生化处理要求，经生化处理后达标排放。

进一步，从盐室析出的硫代二丙酸进入结晶器进行精制，洗涤、离心分离后得到硫代二丙酸产品，精制过程中产生的水做为工艺用水回用，进行下一轮循环。

进一步，所述碱室得到6％左右的烧碱水溶液，经进一步电渗析浓缩后，得到12％的烧碱水溶液。

双极膜是一种新型离子交换复合膜，它通常由阳离子交换层和阴离子交换层复合而成，用有不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下，可制成不同性能和用途的双极膜，这些用途最基本的原理是双极膜界面层的水分子在反向加压时的离解(又称双极膜水解离)，即将水分解成氢离子和氢氧根离子。双极膜电渗析就是基于上述的水解离和普通的电渗析原理的基础上发展起来的，它是以双极膜代替普通电渗析的部分阴、阳膜，或者在普通电渗析的阴、阳膜之间加上双极膜构成的。双极膜电渗析的最基本应用是从盐溶液制备相应的酸和碱。料液进入双极膜电渗析膜堆，在直流电场的作用下，盐阴离子通过阴离子交换膜进入酸室，并与双极膜离解的氢离子生成酸。而盐阳离子通过阳离子交换膜进入碱室，在那里与双极膜离解的氢氧根离子形成碱。

使用双极膜电渗析装置制硫代二丙酸，根据物料的性质，不需要单独设置阴膜。只使用由双极膜BPM和阳膜CM组成的膜堆组合。

其工作过程：硫代二丙酸缩合反应完成以后，缩合料首先要经过高速离心沉降技术去除丙烯酸聚合物。然后再经过精密过滤、超滤进一步滤除机械杂质。设置螯合树脂处理单元去除高价金属离子，以防止高价金属离子在膜板上结垢，阻碍离子迁移的进行。