利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2022104740442
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

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端部封闭组件内。

7.一种根据权利要求6所述电化学反应器构建的系统,其特征在于:包括驱动机构以及通过连通管路顺次连通的贮液槽、循环槽、磁力循环泵、三通阀、流量计、所述电化学反应器和缓冲器,所述的贮液槽的出液口与所述的循环槽顶部进液口管路连通,所述循环槽的底部出液口与所述磁力循环泵的进液口管路连通;所述磁力循环泵的出液口与三通阀的一端管路连通,三通阀的另一端与所述流量计的进液管口管路连通,所述流量计出液管口与所述电化学反应器的进液管管路连通,所述三通阀的剩余端配装控制阀门,用于进行放液;所述电化学反应器的出液管与所述循环槽的顶部进液口管道连接;所述电化学反应器的外部设有驱动机构,且所述驱动机构的动力输出端与所述进液管相连接,用于驱动所述整个阴极反应组件转动;所述电化学反应器的阳极接线口、所述阴极接线口通过导线与电源的正极、负极电连接。

8.一种利用权利要求7所述系统在电解合成2,6‑二氯苯甲腈中的应用,其特征在于,所述应用包括以下步骤:

1)将原始电解液加热至40~50℃,其中所述的原始电解液为2,6‑二氯苯甲醛、碘化钾、乙酸铵、碳酸钠溶于无水乙醇配置成混合溶液;

2)将步骤1)得到的加热后的原始电解液输入电化学反应器中;

3)控制电化学反应器温度为30~70℃,阴极反应组件转速为600~1400rpm,电流密度2

为500~1500A/m ,对电化学反应器中的原始电解液进行通电电解,直至原始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=0.3063m/I   (1)

式中t为电解时间(h);m为2,6‑二氯苯甲醛投料质量(g);I为实际电解时通入的电流(A);

4)将步骤3)获得的电解完成液取出后,经旋蒸、萃取除盐,旋蒸后即得到2,6‑二氯苯甲腈。

9.如权利要求8所述的应用,其特征在于:所述电化学反应器中电流密度与管道长度关系遵循如下公式:L*≡πr1Js,cL/(2zFN)   (2)

式中L*为无量纲电极长度;r1为阳极管内壁半径(m);Js,c为管式反应器阴极的电流密度

2 3

(A/m);L为管式反应器长度(m);z为转移电子数;F为法拉第常数;N为电解液体积流速(m /s)。

10.如权利要求9所述的应用,其特征在于:步骤1)的原始电解液中,乙酸铵与2,6‑二氯苯甲醛的投料摩尔比为1:0.5~3,碳酸钠与2,6‑二氯苯甲醛的投料摩尔比为1:0~2,碘化钾与2,6‑二氯苯甲醛的投料摩尔比为1:0.15~6,乙醇溶液的体积与2,6‑二氯苯甲醛的物质的量比例为1.25ml:1mmol。