1.筒状嵌入式电化学反应器,其特征在于:包括筒状反应室和设置在所述筒状反应室中的电极;
所述筒状反应室包括反应器主体、顶盖以及底盖,所述反应器主体为两端开口的空心筒,所述反应器主体的侧壁上设有连通反应器主体内腔的出液口;所述顶盖和所述底盖分别可拆卸地设置于所述反应器主体的两端开口处;所述顶盖上设有阴极接线口和阳极接线口;所述底盖上设有进液口;
所述电极由若干同轴套设在一起的环形柱组成,相邻两层所述环形柱之间、最外层所述环形柱与所述反应器本体内壁之间均留有环状的介质流道;所述环形柱的侧壁打孔,且从内向外,所述孔的位置依次上下循环交替排布,其中最内圈环形柱上方打孔、最外圈的所述环形柱下方打孔;最内圈的环形柱的内腔与所述底盖的进液口连通、上部与供电电源的正极电连接,作为阳极;最外圈的环形柱与供电电源的负极电连接,作为阴极;所述环形柱根据孔的位置分为阳极和阴极两类,其中上方打孔的环形柱为阳极,下方打孔的环形柱为阴极,且所述阳极和所述阴极上的孔均为电极出液口;从内向外方向,电极上的孔的直径依次增大;电流通过串联的电极流过电解槽时,中间各电极的一面为阳极,另一面为阴极。
2.如权利要求1所述的筒状嵌入式电化学反应器,其特征在于:所述顶盖、所述底盖与所述反应器主体之间通过螺杆、螺母彼此相互连接;所述顶盖的内表面设有数个半径不同但同心的第一环形凹槽;所述的底盖的内表面设有数个半径不同但同心的第二环形凹槽,且所述第二环形凹槽与所述第一环形凹槽一一对应。
3.如权利要求2所述的筒状嵌入式电化学反应器,其特征在于:所述环形柱的两端分别卡在相应的所述第一环形凹槽、所述第二环形凹槽中。
4.如权利要求1所述的筒状嵌入式电化学反应器,其特征在于:所述电极的材质为铅、铅合金、钛或钛基涂层材料,其中所述铅合金选用的是铅的二元、三元、四元或五元耐强酸合金;所述钛基涂层材料选用钛基钌铑涂层、铱钽涂层、二氧化锰涂层或二氧化锡涂层。
5.一种电解系统,其特征在于:包括如权利要求1~4任意一项所述的筒状嵌入式电化学反应器、储液槽、循环槽、热交换器和磁力循环泵,所述储液槽的底部出液口与所述循环槽的顶部进液口管道连接,所述循环槽的底部出液口与三通阀的一端连接;所述热交换器设置在循环槽与所述筒状嵌入式电化学反应器的外部;所述三通阀的另一端与流量计的进口管道相连接,所述流量计的出口管道与所述筒状嵌入式电化学反应器的进液口管道连接,所述三通阀的剩余端与阀门相连接;所述筒状嵌入式电化学反应器的出液口与所述循环槽的顶部进液口管道连接。
6.如权利要求5所述电解系统的应用,其特征在于,包括以下步骤:
(1)配置原始电解液,并将配置好的原始电解液冷却至10‑15℃,其中所述原始电解液为质量浓度为3‑10%的顺丁烯二酸酐和质量浓度为0‑5%的硫酸的混合溶液;
(2)将步骤(1)得到的温度稳定后的原始电解液输入筒状嵌入式电化学反应器;控制筒
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状嵌入式电化学反应器中的温度为45‑50℃,电流密度为500‑1000A/m ,对电化学反应器中的液体进行通电电解,直至电解液的电解时间满足如下公式时,反应结束,得到最终的电解完成液:t=0.5466m/nI ①
式中t为电解时间(h);m为顺丁烯二酸酐投料质量(g);n为阴极的数量,I为实际电解时通入的电流(A);
(3)将步骤(2)获得的电解完成液取出后,经过冷却结晶、过滤、干燥,得到丁二酸固体。
7.如权利要求6所述电解系统的应用,其特征在于:所述筒状嵌入式电化学反应器中阴、阳极电流密度之比遵循如下公式:J阳1/J阴2/ J阳3/J阴4 /J阳5/J阴6/……/J阳n‑1/J阴n=rn/rn‑1/……/r6/r5/r4/r3/r2/r1 ②式中J阳1为作为阳极的最内圈环形柱的电流密度,J阴2为作为阴极的第二块环形柱的内表面的电流密度,J阳3为作为阳极的第二块环形柱的外表面的电流密度,J阴4为作为阴极的第三块环形柱的内表面的电流密度,J阳5为作为阳极的第三块环形柱的外表面的电流密度,J阴6为作为阴极的第四块环形柱的内表面的电流密度,J阳n‑1为最外层阳极电流密度,J阴n为最外层阴极电流密度;r1‑r6分别为对应的电极表面底面圆的半径,rn‑1为最外层阳极对应电极底2
面圆半径,rn为最外层阴极对应电极底面圆半径;电流密度单位为A/m。
8.如权利要求7所述电解系统的应用,其特征在于:所述的储液槽和循环槽垂直放置,循环槽与筒状嵌入式电化学反应器平行,循环槽低于筒状嵌入式电化学反应器,连接储液槽、循环槽、电化学反应器的管路均采用PVC管或者硅胶管连接。