氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究

氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究

摘要：本文主要介绍了氯碱企业离子膜电解槽使用情况，分析了利用氯碱企业现有离子膜电解槽适合进行开发的几种新产品。

关键词：氯碱；离子膜；电解槽；新产品

目前，氯碱企业大多采用离子膜电解槽生产烧碱，主要使用日本旭化成电解槽、旭硝子电解槽和氯工程电解槽。现以年产10万吨烧碱装置日本旭化成电解槽为例，讲述离子膜电解槽的使用情况，及以现有离子膜电解槽适合开发的几种新产品，主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。

一、离子膜电解槽使用情况

我公司离子膜电解槽共有4台，每台有164个复极单元槽框，运行已有3年之久，目前，运行稳定，电流稳定在13.5KA，电压稳定在515.12V，槽温86℃左右，气相压差4KPa，每小时产碱13.5吨左右，液氯10.2吨左右，高纯盐酸4吨左右。

二、新产品开发

为了提高公司生产效益，调整产品结构，拉大产业链条，经多方调查，结合公司电解槽实际情况，发现适合开发的新产品主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。

1.四甲基氢氧化铵

1.1 物理化学性质

简称TMAH，无色结晶（常含三、五等结晶水），极易吸潮，有一定的氨气味，具有强碱性，在空气中能迅速吸收二氧化碳，形成碳酸盐为有机强碱，具有较强的腐蚀性。通常制10%、25%的水溶液，含5分子结晶水的四甲基氢氧化铵为无色潮解性针状结晶，熔点63℃，沸点120℃，加热到沸点时易分解成三甲胺和甲醇，比重1.00（25/4℃）。

1.2 生产方法

离子膜电解法是将电解和离子膜结合在一起，得到高纯度的TMAH，能够满足电子工业的应用要求。具体应用时，此方法根据所选用的阳离子膜或阴离子膜以及用离子膜的数量，选用不同的电解槽。应用一张离子膜的电解槽称为两室一膜电解槽，应用一张阳离子膜和一张离子阴膜的电解槽称为三室两膜电解槽，要得到纯度更高的TMAH溶液可以再增加阴阳膜的数量。

根据我公司现有离子膜电解槽可以直接使用，只需更换适合生产TMAH的阳离子膜，可以在确保烧碱正常生产的同时，先使用一台电解槽进行试验。

2.香兰素

2.1 用途

香兰素（Vanillin），又名香草醛，为一种广泛使用的可食用香料，可在香荚兰的种子中找到，也可以人工合成，有浓烈奶香气息。广泛运用在各种需要增加奶香气息的调香食品中，如蛋糕、冷饮、巧克力、糖果；还可用于香皂、牙膏、香水、橡胶、塑料、医药品。

2.2 生产方法

通过使用电解槽电解草酸，生成乙醛酸之后合成生成香兰素。

乙醛酸法：在乙醛酸溶液中依次加入愈创木酚、氢氧化钠溶液和碳酸钠，并在30～33℃下缩合生成3-甲氧基-4-羟基苯基羟乙酸。用溶剂萃取出未反应的愈创木酚后，加入氢氧化钠溶液，在问硝基苯磺酸和氢氧化钙存在下，加热至100℃进行氧化裂解得香兰素。氧化产物经中和后用二氯乙烷萃取香兰素，粗品经减压蒸馏和重结晶提纯得成品。亚硝基法将30%的盐酸166kg和水200kg加入反应釜，冷却至l0℃后，在2h内滴加二甲基苯胺61.5kg，温度不超过25%，之后继续搅拌20min。冷却至6℃后滴加75kg亚硝酸钠配成的25%的水溶液，温度控制在7～10℃下继续搅拌1h。滤出对亚硝基二甲基苯胺盐酸盐，再加入一定量的乙醇和浓盐酸，以稀释固体，得对亚硝基二甲基苯胺。

3. 丁二酸

3.1 用途

主要用于制备琥珀酸酐等五杂环化合物。

也用于制备醇酸树脂（由丁二酸生产的醇酸树脂具有良好的曲挠性、弹性和抗水性。）、油漆、染料（丁二酸的二苯基酯是染料的中间体，与氨基蒽醌反应后生成蒽醌染料。）、食品调味剂（丁二酸还可作食品酸味剂用于酒、饲料、糖果等的调味。）、照相材料等。

医药工业中可用它生产磺胺药、维生素A、维生素B等抗痉挛剂、松痰剂、利尿剂和止血药物。作为化学试剂，用作碱量法标准试剂、缓冲剂、气相色谱对比样品。还可用作润滑剂和表面活性剂的原料。

主要用于制取丁二酸酐、丁二酸酯类等衍生物，用作涂料、染料、粘合剂、药物等的原料。

3.2 生产方法

电解氧化法，苯酐与硫酸和水按1：0.5：4比例，在电解槽中电解，可得丁二酸。电解法合成的原料为顺丁烯二酸或顺酐，阴、阳极液用稀硫酸，由阳离子膜隔开，阴、阳极一般均用铅板，通常用板框式电解槽合成。

三、结论

为了改变氯碱企业目前单一的产品结构，提高产品附加值，利用现有电解槽开发新的产品是一种很好的选择。