[发明专利]一种叠层式电化学反应器及其在电解合成丁二酸中的应用

权利要求书

1.一种叠层式电化学反应器，所述反应器包括：带阴极接线口以及温度计孔的顶盖、带有进液口以及阳极连接口的底盖、位于顶盖和底盖之间的带有出液口的反应器主体、阴极和阳极板；

所述顶盖和底盖与反应器主体之间通过螺纹或者法兰连接；

所述的阳极板为内侧有孔的金属板，并由反应器主体与底盖之间的螺纹挤压固定或者螺钉固定，阳极导线通过底盖上的阳极连接口引出；所述阳极板上孔径为1-5mm，孔隙率30％-80％；

所述的阴极由阴极串联器和1-30片阴极网组成，所述的阴极串联器由阴极连接杆与塑料孔板组成，所述阴极连接杆的一端与塑料孔板连接，所述阴极连接杆穿过各阴极网使各阴极网呈堆叠式排列，并且相邻两片阴极网通过由阴极材料所做的垫片隔开一定间距，并由最后一片阴极网外部的螺母进行压紧，通过接触进行阴极网之间的导电；阴极导线通过阴极连接杆经由顶盖上的阴极接线口引出；所述阴极网的孔径1-5mm，孔隙率为30％-80％，相邻两片阴极网的间距为0.1-5mm；

所述阴极位于阳极板上方并且所述阴极与阳极板之间由阴极连接杆一端的塑料孔板隔开，所述塑料孔板的厚度为0.5-2mm。

2.如权利要求1所述的叠层式电化学反应器，其特征在于：所述阳极的材质为铅、铅合金、钛或钛基涂层材料；所述阴极网为铅网或钛网。

3.如权利要求1或2所述的叠层式电化学反应器，其特征在于：所述内侧有孔的金属板的厚度为1-10mm；所述阴极网的厚度为0.1-5mm。

4.如权利要求3所述的叠层式电化学反应器，其特征在于：所述内侧有孔的金属板使用内侧有孔的DSA电极，其孔径为2mm，孔隙率50％；所述阴极网使用纯钛网，孔径2.5mm，孔隙率70％；阴极网的总张数为15，相邻两张阴极网之间的间距为1mm。

5.如权利要求1所述的叠层式电化学反应器，其特征在于：所述底盖上的阳极连接口为小螺纹孔，顶部带有弹簧的钛螺钉拧在底盖小螺纹孔上，所述阳极导线由钛螺钉引出。

6.如权利要求1所述的叠层式电化学反应器，其特征在于：所述阴极连接杆与塑料孔板所在平面垂直。

7.如权利要求1所述的叠层式电化学反应器在电解合成丁二酸中的应用，所述应用包括以下步骤：

1)将原始电解液加热至45～55℃，其中所述的原始电解液为质量浓度5-20％的顺丁烯二酸酐和质量浓度3-15％的硫酸的混合溶液；

2)将步骤1)得到的加热后的原始电解液输入叠层式电化学反应器；

3)控制叠层式电化学反应器中的温度为40～60℃、电流密度为200～1500A/m²，对叠层式电化学反应器中的液体进行通电电解，直至电解液的电解时间满足以下公式时，反应结束，得到最终的电解完成液：

t＝0.5466m/I (1)

式中t为电解时间，单位为h；m为顺丁烯二酸酐投料质量，单位为g；I为实际电解时通入的电流，单位为A；

4)将步骤3)获得的电解完成液取出后，经冷却结晶、过滤、干燥，得到丁二酸。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述叠层式电化学反应器中阴、阳极电流密度之比遵循如下公式：

J_阳/J_阴＝nH_阳(1-η_阴)/H_阴(1-η_阳) (2)

式中J_阳为叠层式电化学反应器阳极的电流密度，单位为A/m²；J_阴为叠层式电化学反应器阴极的电流密度，单位为A/m²；H_阳为阳极板厚度；H_阴为单片阴极网厚度；n为阴极网片数。