专利名称：一种用于酯类水解的电解方法
技术领域：
本发明属于化工中的化学生产领域，具体涉及一种酯类水解的方法。
背景技术：
酯类水解是一类重要的化学反应，在石化、制药、化纤、农药等许多行业有着十分 广泛的应用。目前酯类水解的方式多是通过催化剂进行的，常用的催化剂有碱、胺、盐、酶、 酸等。催化剂的使用、再生等过程给生产带来许多不便，如设备腐蚀、流程复杂、大量的废弃 物产生等，不符合清洁生产循环经济的要求。如维生素C的生产过程是将古龙酸与甲醇反应生成古龙酸甲酯，然后再水解生成 维生素C和甲醇。目前在生产实际中，古龙酸甲酯的水解可使用硫酸或者碳酸氢钠做催化 剂。使用硫酸做催化剂时，将古龙酸甲酯催化水解转化得到维生素C，但硫酸对产品的品质 和收率影响很大，设备腐蚀也非常严重，去除硫酸的过程还要副产大量的硫酸盐；并且酸催 化的生产过程中反应速度缓慢、必须及时将反应产物分离出来，否则会导致产品收率更低。 使用碳酸氢钠作为催化剂时，其产品品质、收率、设备腐蚀状况都会得到很大改善，但水解 产物只能得到维生素C的钠盐，需要进一步用离子转换才能将钠盐转化成酸，整个过程需 要消耗大量的碳酸氢钠和酸，最终排出高盐废水。目前乙酸甲酯的催化水解通常使用离子交换树脂做固体酸催化剂，可以直接得到 比较纯净的酸和醇，并且实现了催化剂的及时分离。但也存在催化剂的装填、再生、老化等 问题，仍会有一定量的废液排放，后续还需要再生处理。随着科学技术的发展，不需要催化剂的洁净水解工艺已经人们研究的方向。如浙 江大学材料与化工学院制药工程研究所鹿骋等在《化学反应工程与工艺》2004年9月出版 的《高温高压水中乙酸苯酯无催化水解反应动力学》一文中提到，水在高温高压下电离后可 作为催化剂使用，此时水的电离常数显著增大，氢离子和氢氧根离子数量也会增多，具有酸 碱催化的功能；并且用水电离做催化剂，不会对环境产生任何污染，因而是一种很有前途的 绿色工艺。但其工艺条件较高，压力必须在15Mpa以上、温度在152°C 216°C之间，对设备 及安全的要求都非常高，不易广泛应用于生产。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种不带入任何杂质、操作流程简单、并能够广泛 应用于生产的酯类水解的方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种用于酯类水解的电解方法，该方法采用电解水解装置完成酯类的水解，所述 电解水解装置包括电极以及位于电极之间的交替设置的水解单元和极板，水解单元包括阳 离子交换膜和阴离子交换膜，电解水解装置的工作区域包括阳极室、阴极室和水解室，并按 以下步骤进行a.将电解液分别泵入阳极室和阴极室，酯类溶液泵入水解室，分别进行循环；
b.待循环稳定后，在阳极和阴极两个电极之间施加直流电源，进行水的电解；此 时可收集付产的氢气和氧气进行处理；C.酯在水解室中被氢离子和氢氧根离子水解，生成相应的酸和醇，循环到装置外 进行分离，得到所需的酸。 本发明所述电解水解装置的改进在于所述电解水解装置包括一组水解单元和一 对电极。设置在两个电极之间的水解单元还可以为两组或两组以上，相邻水解单元之间均 设置有一张极板。本发明的另一种结构为该方法采用电解水解装置完成酯类的水解，所述电解水 解装置包括电极以及位于电极之间的交替设置的阳离子交换膜和极板，所述电解水解装置 的工作区域包括阳极室和水解室，该方法按以下步骤进行a.将电解液泵入阳极室，酯类溶液泵入水解室，进行循环；b.待循环稳定后，在阳极和阴极两个电极之间施加直流电源，进行水的电解；c.酯在水解室中被氢离子和氢氧根离子水解，生成相应的酸和醇。本发明上述结构中所述电解水解装置的改进在于所述电解水解装置包括一张阳 离子膜和一对电极。设置在两个电极之间的阳离子交换膜还可以为两张或两张以上，相邻 阳离子交换膜之间均设置有一张极板。所述电解液的改进在于所述电解液为水、酸、碱、盐溶液中的任意一种。本发明的工作原理如下所述本发明的电解水解装置工作时，首先将电解液泵入阳极室和阴极室，酯类溶液泵 入水解室，再在两个电极板之间接通直流电源。此时在阳极室内，水被电解氧化成氧气和氢 离子，氧气直接排出装置，氢离子则通过阳离子交换膜进入水解室；在阴极室内，水被电解 还原成氢气和氢氧根离子，氢气直接排出装置，氢氧根离子则通过阴离子交换膜进入水解 室。水解室内，酯在氢离子和氢氧根离子的作用下进行水解，生成相应的酸和醇排出装置， 进行后续处理。水解过程中必须及时将水解液移出装置进行分离，并适时补充水解室内的 酯溶液。由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步在于本发明采用水电解过程中在阴阳极室内分别产生的氢离子和氢氧根离子作为催 化剂，来促进酯的水解，氢离子和氢氧根离子的反应活性远高于水分子。采用本发明的方法 既提高了水解反应速度，又可以直接得到所需的酸，而且不带入任何杂质。本方法在不添加催化剂的情况下，综合了酸催化和碱催化的优点，直接得到所需 的酸产品，生产过程简单安全，不仅节约了酸碱的消耗，而且还无需后续废物处理流程，大 大节约了生产成本，简化了工艺流程。并且在常温常压下即可实施本发明，其物质利用率 高，无任何污染物排放，工艺绿色环保，可广泛应用于生产，符合循环经济的发展理念。
图1为本发明实施例1中电解水解装置的结构示意图；图2为本发明实施例2中电解水解装置的结构示意图。其中1.阳极板，2.阴极板，3.阳离子交换膜，4.阴离子交换膜，5.阳极室，6.水 解室，7.阴极室。
具体实施例方式下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细的说明。实施例1本发明应用于维生素C的生产，电解水解装置包括阳离子交换膜3、阴离子交换膜 4和一对电极，其设置顺序依次为阳极板1、阳离子交换膜3、阴离子交换膜4和阴极板2 ；该 电解水解装置中有三个反应区域阳极室5、阴极室7和水解室6 ；其中阳极板1与阳离子交 换膜3之间为阳极室5，阴极板2与阴离子交换膜4之间为阴极室7，阴阳离子交换膜之间 的区域为水解室6。整套设备安装好后，首先将水泵入阳极室和阴极室内，古龙酸甲酯泵入水解室，待 循环稳定后在两电极板之间接通直流电源。此时在阳极室内，水被电解氧化成氧气和氢离 子，氧气直接排出装置，氢离子则通过阳离子交换膜进入水解室；在阴极室内，水被电解还 原成氢气和氢氧根离子，氢气直接排出装置，氢氧根离子则通过阴离子交换膜进入水解室； 在水解室内古龙酸甲酯在氢离子和氢氧根离子作用下完成水解，直接生成维生素C和甲 醇，然后随循环排出装置，进行后续处理。采用本方法不仅避免使用碳酸氢钠，而且省略了后续的将维生素C钠转化成维生 素C的离子交换过程，省略了树脂，以及树脂再生用的酸和碱；同时还减少了高盐废水的排 放，达到了简化工艺流程、节约成本、绿色环保的目的。实施例2本实施例与实施例1不同之处在于，泵入水解室内的溶液为乙酸甲酯，乙酸甲酯 在氢离子和氢氧根离子的作用下水解生成乙酸和甲醇。实施例3其水解电解装置如图2所示。本发明用于甲酸甲酯的水解，其电解水解装置包括 一张阳离子交换膜3和一对电极，其设置顺序依次为阳极板1、阳离子交换膜3和阴极板2， 该电解水解装置的工作区域为阳极室5和水解室6，即阳极板1与阳离子交换膜3之间为阳 极室5，阴极板2与阳离子交换膜3之间为水解室6。设备安装好后，将水泵入阳极室，甲酸甲酯溶液泵入水解室，待循环稳定后，在阳 极和阴极两个电极之间施加直流电源。此时在阳极室内，水被电解氧化成氧气和氢离子，氧 气直接排出装置，氢离子则通过阳离子交换膜进入水解室；在水解室内，由于阴极板施加有 电压，水会被电解成氢气和氢氧根离子，氢气直接排出装置，甲酸甲酯则在氢氧根离子和氢 离子的作用下进行水解，生成甲酸和甲醇。
权利要求
一种用于酯类水解的电解方法，其特征在于该方法采用电解水解装置完成酯类的水解，所述电解水解装置包括电极以及位于电极之间的交替设置的水解单元和极板，水解单元包括阳离子交换膜和阴离子交换膜，所述电解水解装置的工作区域包括阳极室、阴极室和水解室，该方法按以下步骤进行a.将电解液泵入阳极室和阴极室，酯类溶液泵入水解室，分别进行循环；b.在阳极和阴极两个电极之间施加直流电源，进行水的电解；c.酯在水解室中被氢离子和氢氧根离子水解，生成相应的酸和醇。
2.根据权利要求1所述的一种用于酯类水解的电解方法，其特征在于所述电解水解 装置包括一组水解单元和一对电极。
3.根据权利要求1所述的一种用于酯类水解的电解方法，其特征在于该方法采用电 解水解装置完成酯类的水解，所述电解水解装置包括电极以及位于电极之间的交替设置的 阳离子交换膜和极板，所述电解水解装置的工作区域包括阳极室和水解室，该方法按以下 步骤进行a.将电解液泵入阳极室，酯类溶液泵入水解室，进行循环；b.在阳极和阴极两个电极之间施加直流电源，进行水的电解；c.酯在水解室中被氢离子和氢氧根离子水解，生成相应的酸和醇。
4.根据权利要求3所述的一种用于酯类水解的电解方法，其特征在于所述电解水解 装置包括一张阳离子交换膜和一对电极。
5.根据权利要求1 4任一项所述的一种用于酯类水解的电解方法，其特征在于所 述电解液为水、酸、碱、盐溶液中的任意一种。
全文摘要
本发明公开了一种用于酯类水解的电解方法，该方法采用由阳离子交换膜、阴离子交换膜以及电极构成电解水解装置，进行酯类的水解。具体步骤为a.将电解液泵入阳极室和阴极室，酯类溶液泵入水解室，进行循环；b.在阳极和阴极两个电极之间施加直流电，进行水的电解；c.酯在水解室中被氢离子和氢氧根离子水解，生成相应的酸和醇。本发明利用电解水进行酯类水解的催化，直接得到洁净的酸和醇产品，无需添加任何催化剂，物质利用率高，无高盐废水排放，工艺流程简单安全，可广泛应用于生产。
文档编号C07C31/04GK101817714SQ20101015255
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者刘洪泉, 李文曦, 檀文礼, 石亚静, 赵立新 申请人:石家庄开发区德赛化工有限公司