专利名称：电解法生产对氨基苯酚的工业化方法
技术领域：
本发明涉及有机化工领域，特别是一种以硝基苯为原料通过电解还原法生产对氨基苯酚(PAP)的工业化方法。
背景技术：
有机合成中的氧化还原过程实质上是一种电子得失的过程，应用直流电阴、阳电极进行电子转移的反应被称为电化学合成反应。现有电化学合成电解槽有多种形式，如南朝鲜科学技术研究员申请的中国专利“制备对氨基苯酚的方法”(CN1050057)，公开了一种多层旋转圆盘电极(RDE)和固体电解质电极(SPE)作为阴极的电解槽，SPE电极立在两边，旋转圆盘RDE由数个大小不同的圆盘由大到小呈锥形串连，此结构RDE阴极与阳极间的距离不等，又受SPE阻挡，电流密度不均，RDE电极和SPE电极的电流需分别调整，增加了操作难度，使电解槽制造复杂，电流效率低，电解成本高，难于形成工业化生产规模。
中国专利“对氨基苯酚的生产方法及设备”(CN1101951)公开了另一种电解槽的结构，该电解槽采用了半圆筒分隔式旋转阴极，有效阴极工作面积只用了一半(单面面积)，采用脉冲电流解决传质问题，设备制造、使用和控制都比较困难，另外，其阴极导电采用的是汞杯，液态汞的导电性能不良，其导电率只有银的1.6％，铜的1.7％，不适合大电流使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足提供一种电解法生产对氨基苯酚的工业化万法。
本发明的目的按下述方案实现一种有机合成电解槽，包括槽体(1)，槽体内有固定阳极和和通过槽体外转轴(2)带动的可旋转阴极，阴极和阳极之间装有固定的隔离膜(12)，上下有进出料口(4)、(5)、(6)和阴阳极导电接口，上述旋转阴极是多层圆盘式结构，每层圆盘(13)的上下均设有固定阳极(14)，构成梳齿状电解电极结构，旋转阴极通过高导电率导电杯(7)与外接电源(8)活动连接；在上述梳齿状电解电极的上部和下部位于槽体内的转轴上固定有搅拌浆(10)；上述高导电率导电杯(7)是复合导电介质的导电杯；上述复合导电介质是石墨粉、铜粉和银粉的混合物；在上述阴极圆盘的外缘上按90°分布沿径向开口，开口处的两边分别向上、向下折30°角；在上述阴极圆盘的中间部位90°分布沿径向开口，开口处两边分别向上、向下折30°角；上述带动旋转阴极的转轴是阴极导电轴，上述搅拌叶片(10)是可以作为阴极一部分的导电叶片；上述隔离膜是无机隔离膜；上述阴极的表面进行喷砂处理。
本发明与现有技术相比其电解槽具有电流密度分布均匀，无反应死角的特点，保证槽内进行的电化学反应稳定的进行，特点之二是采用了大电流的导电杯，导电率高，电流效率高。
图1是本发明的电解槽结构示意图；图2是本发明的电解槽旋转阳极圆盘的平面示意图；图3是图2的A-A剖视图。
具体实施例方式
图1、图2、图3所示的是本发明的电解槽的一种结构的示意图。如图所示，本发明有一个槽体(1)，槽内为搪瓷内衬，槽体上部有进料口(4)、(5)，槽体下有出料口(6)，槽体内中央部位有一根阴极导电转轴(2)，转轴(2)伸出槽体外的部分固定有转动轮(3)，转动轮外接电机传动机构，导电转轴(2)伸出槽体外的下部接有导电杯(7)，导电杯外接直流电源(8)的负极，导电杯内的导电介质是复合导电介质，其成份包括银粉、铜粉和石墨粉，复合导电介质内可加入适量有机或无机液体，将其研成浆体，在导电转轴(2)插入导电杯的端部可以固定几个小桩，以利于将导电介质搅匀，由于铜、银粉的加入，大大提高其导电率，导电轴位于槽体内部分的中部固定有多层圆盘电极(13)，与每个圆盘电极上下对应均设有阳极(14)，阳极外设有隔膜(12)，隔膜将阴极与阳极分隔，在本例中的隔膜是无机隔膜，由素烧精瓷制成，所有阳极均固定于阳极绝缘竖板(11)上，通过汇流导线(15)接到电源(8)之上，上述圆盘的结构如图2、图3所示，沿圆盘外缘90°分布径向开有四条缝，在开缝位置将缝两边分别向上、向下折30°角(13-1)，沿圆盘的中部90°分布径向也开有四条缝，缝两端再垂直开缝，沿缝将切割部位分别向上、向下折30°(13-2)，其目的是增加圆盘转动时的搅动效果，这样本发明的电极就构成了梳齿状结构，另外在转轴位于梳齿状结构的上方和下方分别装有搅拌浆(10)，搅拌浆也由导电金属构成，与圆盘电极一起，也作为阴极的一部分，圆盘电极和导电轴外套径喷砂加工，增加其粗糙度，从而增加表面积。
本发明的生产方法包括以下步序1)预先配好20-30％的H2SO4，按规定数量加入电解槽阴极室及阳极室。再向阴极室加入预先配好的硝基笨∶溴代十六烷基(或十八烷基)三甲胺1∶0.002的混合液2-1.5mol/l(按阴极液总量计算)。2)启动放置园盘阴极的磁调速电动机，并从阴极室底部充入N2气，驱除溶于槽液中的氧气，打开槽盖上的排气阀排出或抽出阴极室气体。经过30-40分钟，依次关闭排气阀，N2气阀。3)接通阴极和阳极直流电源，控制阴极液温度90℃±2℃，阴极电流密度700A-450A/m2，开始电解，放置阴极转速300-6Q0转/分，当阴极电位显著上升电流下降时停止直流送电，向阴极液中加入亚硫酸氢钠等抗氧化剂，继续搅拌20分钟，停旋转阴极调速电机。4)将阴极液移入反应釜，向反应釜移入液中通入高压蒸汽蒸镏，回收硝基笨，当镏出液清澈无油状为止。5)将4)之溶液通过阴离子交换膜组成的渗析装置分离出部分SO2，并用水吸收，控制移液流速，使移液PH＝4.5-4.8，移入带搅拌的反应釜。6)向反应釜通入高压蒸汽，蒸镏分离出笨胺，当镏出液清澈无油状物为止。7)向反应釜中加入液重量1-1.3的活性碳，控制液温80℃，开搅拌每分钟50-100转，搅拌15-20分钟，取样观察溶液颜色，如有黑色再加活性碳搅拌，至液清为止。8)将活性碳水浆液移入真空分离机，水洗分离活性碳，滤液接入结晶槽，调PH＝7-7.2，冷冻到0--2℃结晶。9)真空分离PAP结晶并送入真空干燥机干燥至PAP含水量小于0.5％，包装入库。10)分离出的液体可做阳极补水或配制20-30的H2SO4。
权利要求
1.一种电解法生产对氨基苯酚的工业化方法，以硝基苯为主要原料，其工艺过程主要包括电解还原和阴极液的分离提纯，其特征在于上述电解还原过程是在旋转圆盘阴极大电流电解槽内进行。
2.根据权利要求1所述的电解法生产对氨基苯酚的工业化方法，其特征在于上述电解槽是以稳定的直流电为电源，其结构包括槽体(1)，槽体内有固定阳极和通过槽体外转轴(2)带动的可旋转阴极，阴极和阳极之间装有固定的隔离膜(12)，上下有进出料口(4)、(5)、(6)和阴阳极导电接口，上述旋转阴极是多层圆盘式结构，每层圆盘(13)的上下均设有固定阳极(14)，构成梳齿状电解电极结构，旋转阴极通过高导电率导电杯(7)与外接电源(8)活动连接。
3.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于，在上述梳齿状电解电极的上部和下部位于槽体内的转轴上固定有搅拌浆(10)。
4.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于上述高导电率导电杯(7)是复合导电介质的导电杯。
5.如权利要求4所述的有机合成电解槽，其特征在于上述复合导电介质是石墨粉、铜粉和银粉的混合物。
6.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于在上述阴极圆盘的外缘上按90°分布沿径向开口，开口处的两边分别向上、向下折30°角。
7.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于在上述阴极圆盘的中间部位90°分布沿径向开口，开口处两边分别向上、向下折30°角。
8.如权利要求3所述的有机合成电解槽，其特征在于上述带动旋转阴极的转轴是阴极导电轴，上述搅拌叶片(10)是可以作为阴极一部分的导电叶片。
9.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于上述隔离膜是无机隔离膜。
10.如权利要求2所述的有机合成电解槽，其特征在于上述阴极的表面进行喷砂处理。
全文摘要
本发明是一种电解法生产对氨基苯酚的工业化方法，以硝基苯为主要原料，其工艺过程主要包括电解还原和阴极液的分离提纯，其特征在于上述电解还原过程是在旋转圆盘阴极大电流电解槽内进行。本发明与现有技术相比其电解槽具有电流密度分布均匀，无反应死角的特点，保证槽内进行的电化学反应稳定的进行，特点之二是采用了大电流的导电杯，导电率高，电流效率高。
文档编号C25B3/04GK1429932SQ0310135
公开日2003年7月16日 申请日期2003年1月2日 优先权日2003年1月2日
发明者昝福义 申请人:昝福义