电化学反应器、系统及在电解合成2,6-二氯苯甲腈中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种电化学反应器，包括阳极反应组件和可转动地穿设于阳极反应组件中的阴极反应组件；阳极反应组件包括阳极管、第一端部封闭组件和第二端部封闭组件，阳极管、第二端部封闭组件的管壁上设有阳极接线口、阴极接线口；第一、第二端部封闭组件分别密封设置于阳极反应组件的第一、第二端口处；阴极反应组件包括顺次连通的进液管、阴极管组和出液管；本发明专利技术还包括系统及在电解合成2,6

【技术实现步骤摘要】
电化学反应器、系统及在电解合成2,6
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二氯苯甲腈中的应用


[0001]本专利技术涉及一种电化学反应器、系统及在电解合成2,6
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二氯苯甲腈中的应用。

技术介绍

[0002]2,6
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二氯苯甲腈又名敌草腈，是一种重要的合成转化前体，其已被广泛用于农业化学品、药物化学品和功能材料化学品中间体的合成，是新型农药苯甲酰脲、2,6
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二氟苯胺、草可乐、除虫脲和氟虫脲的重要中间体。2,6
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二氯苯甲腈还可用作植物芽前除草剂，它具有对植物有毒害浓度低，防除杂草面广，药效高，毒性低等特点。这使得2,6
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二氯苯甲腈的需求量不断攀升。
[0003]电化学反应器作为有机电化学合成装置的核心，按照反应器结构可分为三类：箱式电化学反应器、压滤机式电化学反应器、特殊结构的电化学反应器。其中箱式和压滤机式电化学反应器是结构最简单、应用范围最为广泛的电化学反应器，但是这两种反应器都存在各自的缺点。箱式电化学反应器和压滤机式电化学反应器的时间
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空间产率都比较低，无法适应大规模连续生产，而且箱式电化学反应器无法适用于要求严格控制传质过程的生产。因此为了适用不同的电化学合成的工艺要求，电化学工作者设计了一系列的特殊结构的电化学反应器，如毛细间隙、固定床、流化床、SPE电化学反应器等来满足不同的反应要求。电化学反应器具有多功能性、无污染或少污染性、易于控制的特点，可以在较温和的条件下合成目标产物，被广泛用于污水处理(如CN109153546A和CN109071279A)和一些电化学电解(如CN113322477A)。
[0004]目前为止，合成2,6
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二氯苯甲腈最广泛的方法是有机合成法，而目前少数使用有机电化学合成技术(如[1]C G
ü
tz,Stenglein A,Waldvogel S R.Highly Modular Flow Cell for Electroorganic Synthesis[J].Org.Process Res.Dev.2017.)。相较于目前普遍使用的有机合成法，电化学合成法反应条件温和和污染少。但现有的板框电化学反应器普遍存在时空产率低、副反应多、产品纯度低的缺点。因此开发一种新型的电化学反应器对工业生产尤为重要。

技术实现思路

[0005]为了解决板框槽存在的物质在电极表面成膜、能耗高、副反应多且产品纯度低等问题，本专利技术提供了一种不会在电极表面成膜、可以提高电解效率、能耗低且副反应少的电化学反应器、电反应系统及应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种电化学反应器，其特征在于：包括阳极反应组件和阴极反应组件；所述阳极反应组件包括阳极管、第一端部封闭组件和第二端部封闭组件，所述阳极管具有互通的第一端口和第二端口，并在所述阳极管的管壁上设有阳极接线口；所述第一端部封闭组件和第二端部封闭组件分别密封设置于所述第一端口和第二端口处，且所述第二端部封闭组件的管壁上设有阴极接线口；所述阴极反应组件可转动地穿设于所述阳极反应组件中，包括进
液管、出液管和阴极管组，所述进液管可转动地穿设于所述第一端部封闭组件中，所述出液管可转动地穿设于所述第二端部密封组件中，其中所述进液管的内端部、所述出液管的内端部分别与所述阴极管组的两端部固定连接；所述进液管的外端部与驱动机构相连接，用于驱动所述阴极管组、所述出液管同步旋转；所述出液管的管壁通过电刷与所述阴极接线口的内端接触。
[0008]作为优选，所述阴极管组包括至少一根阴极管，所述阴极管与叶轮顺次连接成一直管状结构；所述直管状结构的左端与所述进液管的内端部相连接；所述直管状结构的右端直接与所述出液管的内端部连接。
[0009]作为优选，所述阴极管组包括至少一根阴极管以及设置于阴极管端部的扰流叶轮组件，所述阴极管顺次连接成一直管状结构；所述直管状结构的左端通过所述扰流叶轮组件与所述进液管的内端部相连接；所述直管状结构的右端直接与所述出液管的内端部连接，或者，所述直管状结构的右端通过所述扰流叶轮组件与所述出液管的内端部连接。
[0010]作为优选，所述阴极管组还包括至少一对反流叶轮组件，相邻两所述阴极管的端部通过反向固连的两套所述反流叶轮组件顺次连接成直管状结构。
[0011]作为优选，所述进液管的内端部、所述出液管的内端部通过卡槽与所述扰流叶轮组件的转轴连接。
[0012]作为优选，所述第一端部封闭组件包括第一端盖、第一端板、第一轴承以及第一密封环；
[0013]所述第一端盖内设有用于支撑所述进液管的第一轴承；所述第一端盖的内端口通过夹套或者法兰与所述阳极管的第一端口固定连接，所述第一端盖的外端口固装所述第一端板；
[0014]所述进液管穿设于所述第一端盖和第一轴承中，并且所述进液管与所述第一端盖转动配合；所述进液管的内端部通过所述扰流叶轮组件与所述直管状结构的左端部固定连接；
[0015]所述进液管的内端部与所述第一端盖之间设有第一密封环，用于防止电解液流入所述第一端部封闭组件内。
[0016]作为优选，所述第二端部封闭组件包括第二端盖、第二端板、第二轴承以及第二密封环；
[0017]所述第二端盖内设有用于支撑所述进液管的第二轴承；所述第二端盖的管壁上设有阴极接线口；所述第二端盖的内端口通过夹套或者法兰与所述阳极管的第二端口固定连接，所述第二端盖的外端口固装所述第二端板；
[0018]所述出液管穿设于所述第二端盖和第二轴承中，并且所述出液管与所述第二端盖转动配合；所述出液管的内端部通过所述扰流叶轮组件与所述直管状结构的右端部固定连接；
[0019]所述出液管的内端部与所述第二端盖之间设有第二密封环，用于防止电解液流入所述第二端部封闭组件内。
[0020]作为优选，所述直管状结构为阴极管和叶轮的总长、长度在0.5
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1.0m，最优长度为0.8m；所述的叶轮为半闭式，叶轮总数在0
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4个，叶轮的轴向长度在8
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13mm；两侧扰流叶轮的叶片数为6片，中部返混叶轮的叶片数为9片，最优叶轮总数为4个，扰流叶轮2个、返混叶轮2
个，叶轮轴向长度为10mm；所述扰流叶轮组件的叶片高度在0.5
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1.5mm；所述进液管和所述出液管的孔径0.25
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1.5mm；所述扰流叶轮组件和所述反流叶轮组件中的叶轮均为实心的，并与所述阴极管属于同种金属。所述扰流叶轮组件、所述反流叶轮组件均与所述阴极管的端部通过焊接连接在一起。
[0021]作为优选，所述第一端盖、所述第二端盖的内端口设有供所述阳极管的端部插入的防漏凹槽，使得所述第一端盖、所述第二端盖与所述阳极管密封配合。
[0022]作为优选，所述的阴极管和所述的阳极管的管内间距在2
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3.5mm,最优管内间距为3mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电化学反应器，其特征在于：包括阳极反应组件和阴极反应组件；所述阳极反应组件包括阳极管、第一端部封闭组件和第二端部封闭组件，所述阳极管具有互通的第一端口和第二端口，并在所述阳极管的管壁上设有阳极接线口；所述第一端部封闭组件和第二端部封闭组件分别密封设置于所述第一端口和第二端口处，且所述第二端部封闭组件的管壁上设有阴极接线口；所述阴极反应组件可转动地穿设于所述阳极反应组件中，包括进液管、出液管和阴极管组，所述进液管可转动地穿设于所述第一端部封闭组件中，所述出液管可转动地穿设于所述第二端部密封组件中，其中所述进液管的内端部、所述出液管的内端部分别与所述阴极管组的两端部固定连接；所述进液管的外端部与驱动机构相连接，用于驱动所述阴极管组、所述出液管同步旋转；所述出液管的管壁通过电刷与所述阴极接线口的内端接触。2.如权利要求1所述的电化学反应器，其特征在于：所述阴极管组包括至少一根阴极管，所述阴极管顺次连接成一直管状结构；所述直管状结构的左端与所述进液管的内端部相连接；所述直管状结构的右端直接与所述出液管的内端部连接。3.如权利要求1所述的电化学反应器，其特征在于：所述阴极管组包括至少一根阴极管以及设置于阴极管端部的扰流叶轮组件，所述阴极管顺次连接成一直管状结构；所述直管状结构的左端通过所述扰流叶轮组件与所述进液管的内端部相连接；所述直管状结构的右端直接与所述出液管的内端部连接，或者，所述直管状结构的右端通过所述扰流叶轮组件与所述出液管的内端部连接。4.如权利要求2或3所述的电化学反应器，其特征在于：所述阴极管组还包括至少一对反流叶轮组件，相邻两所述阴极管的端部通过反向固连的两套所述反流叶轮组件顺次连接成直管状结构。5.如权利要求4所述的电化学反应器，其特征在于：所述第一端部封闭组件包括第一端盖、第一端板、第一轴承以及第一密封环；所述第一端盖内设有用于支撑所述进液管的第一轴承；所述第一端盖的内端口通过夹套或者法兰与所述阳极管的第一端口固定连接，所述第一端盖的外端口固装所述第一端板；所述进液管穿设于所述第一端盖和第一轴承中，并且所述进液管与所述第一端盖转动配合；所述进液管的内端部通过所述扰流叶轮组件与所述直管状结构的左端部固定连接；所述进液管的内端部与所述第一端盖之间设有第一密封环，用于防止电解液流入所述第一端部封闭组件内。6.如权利要求5所述的电化学反应器，其特征在于：所述第二端部封闭组件包括第二端盖、第二端板、第二轴承以及第二密封环；所述第二端盖内设有用于支撑所述进液管的第二轴承；所述第二端盖的管壁上设有阴极接线口；所述第二端盖的内端口通过夹套或者法兰与所述阳极管的第二端口固定连接，所述第二端盖的外端口固装所述第二端板；所述出液管穿设于所述第二端盖和第二轴承中，并且所述出液管与所述第二端盖转动配合；所述出液管的内端部通过所述扰流叶轮组件与所述直管状结构的右部固定连接；所述出液管的内端部与所述第二端盖之间设有第二密封环，用于防止电解液流入所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚有群，唐浩，柳鑫雨，赵岚军，周伟涛，刘鑫，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：