Способ получения карбоновых кислот и щелочи

 

Изобретение относится к электромембранным методам переработки растворов и касается получения кислот и оснований из солей карбоновых кислот. Смесь солей карбоновых кислот без предварительной обработки подается в камеру обессоливания многокамерного электродиализного аппарата с чередующимися катионообменными и биполярными мембранами. При этом биполярная мембрана обращена катионообменной стороной к катоду. Аппарат выполнен двухпоточным с длинными каналами и малым межмебранным расстоянием. Процесс ведут при плотности тока 110 A/м² и скорости протока через камеры обессоливания 1,18 - 4,5 см/с. 1 табл.

Изобретение относится к электромембранным методам переработки растворов и касается получения кислот и оснований из солей карбоновых кислот.

Известен способ получения кислых и щелочных растворов путем подачи воды, предварительно обработанной на Na-катионитовых фильтрах, в электродиализатор с чередующимися биполярными и монополярными мембранами, причем анионообменная сторона биполярной мембраны обращена к аноду, где в воду, подаваемую между одноименными монополярной и слоем биполярной мембраны, вводят раствор сильного электролита или раствор хлорида натрия в количестве 0,2-0,6 г/л [1].

Недостатками данного способа являются необходимость подготовки воды (сложное оборудование, расходы на ионообменные смолы, регенерацию и отмывку ионита), что в целом повышает стоимость процесса; расход хлорида натрия; расходы электроэнергии на циркуляцию растворов; высокий расход электроэнергии вследствие низкой концентрации электролита.

Цель изобретения - повышение выхода продуктов и степени их очистки, упрощение конструкции аппарата, снижение стоимости процесса.

Цель достигается тем, что смесь солей карбоновых кислот без предварительной обработки подается в камеру обессоливания многокамерного электродиализного аппарата с чередующимися катионообменными и биполярными мембранами, причем биполярная мембрана обращена катионообменной стороной к катоду, выполненного двухпоточным с длинными каналами и малым межмембранным расстоянием.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный раствор солей карбоновых кислот подается в тракт концентрирования, в тракт обессоливания подается 0,05 н. раствор гидроксида натрия. Для промывки анодной камеры используется 0,5 н. раствор серной кислоты, катодной - водопроводная вода. В аппарате чередуются катионообменные и биполярные мембраны, размер которых 0,22 х 0,22 м, рабочая площадь каждой мембраны 0,028 м². Камеры обессоливания и концентрирования разделены рамками лабиринтного типа, выполненными из винилпластовой каландрированной пленки толщиной (0,5-0,6)˙10^-3 м и шириной канала 8˙10^-3 м. Пакет рамок и мембран стягивается с помощью текстолитовых плит толщиной 3˙10^-2 м, толщина рабочих камер в электродиализаторе (1-1,2)˙10^-3 м. Длина трактов обессоливания 13,6 м, концентрирования - 10,2 м. Во все четные камеры электродиализатора прямотоком подается раствор солей, а через тракт концентрирования непрерывно циркулирует раствоp щелочи до получения раствора заданной концентрации. Электроды выполнены из титана, покрытого слоем диоксида марганца. На электроды аппарата подается напряжение. Сущность процесса сводится к следующему. В биполярной мембране на границе раздела катионитового и анионитового слоев при токах, превышающих предельное значение, образуются ионы водорода и гидроксид-ионы. Под действием электрического тока катионы водорода через катионитовый слой биполярной мембраны мигрируют в камеры обессоливания, содержащие смесь солей карбоновых кислот, и связываются с органическими анионами в малодиссоциирующие карбоновые кислоты. Ионы натрия удаляются через катионообменные мембраны в тракт концентрирования, туда же мигрируют через анионитовый слой биполярной мембраны гидроксид-ионы. В результате процессов, протекающих в системе, образуется смесь карбоновых кислот (в камерах обессоливания) и раствор гидроксида натрия (в камерах концентрирования).

Растворы кислот и гидроксида натрия собирали и определяли выход кислот, остаточное содержание солей и концентрацию щелочи.

П р и м е р 1. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 11% обрабатывали в двухпоточном многокамерном электродиализаторе с непрерывной прямоточной схемой движения обрабатываемого раствора соли и замкнутым рассольным контуром с применением мембран МК-40, МБ-2. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости исходного раствора 1,18 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.

П р и м е р 2. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 7% обрабатывали в электродиализном аппарате аналогично примеру 1. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости потока 2,8 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.

П р и м е р 3. Водный раствор натриевых солей карбоновых кислот с концентрацией 4% обрабатывали в электродиализном аппарате аналогично примеру 1. Процесс проводили при плотности тока 110 А/м², скорости потока 4,5 см/с. Полученные результаты представлены в таблице.

Таким образом сравнение предлагаемого способа получения кислоты и щелочи с существующими позволяет снизить стоимость процесса за счет исключения дополнительных мембран, применения двухпоточного аппарата (в отличие от четырех-пятипоточного) и непрерывной схемы движения обрабатываемого раствора соли (в противовес порционной); интенсифицировать процесс за счет уменьшения межмембранного расстояния и удлинения трактов при последовательном соединении камер.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧИ из раствора щелочных солей карбоновых кислот электродиализом в электродиализаторе с чередующимися катионообменными и биполярными мембранами, причем биполярная мембрана обращена катионообменной стороной к катоду с образованием камер концентрирования и обессоливания, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продуктов и их чистоты раствор солей карбоновых кислот подают в камеры обессоливания с концентрацией 4 - 11% при скорости потока 1,18 - 4,5 см/с и процесс ведут при плотности тока 110 а/см².