一种制备半胱氨酸的电解装置的制作方法

本实用新型涉及一种电解装置，具体涉及一种制备半胱氨酸的电解装置，属于胱氨酸电解制备半胱氨酸技术领域。

背景技术：

L-半胱氨酸以其在药物、化妆品、食品及生化研究等方面的用途，越来越被人们所认识，它是药品的重要原料，同时还是食品和化妆品的添加剂，是国际市场上供不应求、国家重点出口的高科技生物化工制品。L-半胱氨酸的生产目前仍以胱氨酸的电解生产为主，其主要生产过程为：原料胱氨酸溶解于稀盐酸溶液—电解—过滤脱色—浓缩结晶，即得产品L-半胱氨酸。

目前我国L-半胱氨酸的生产由于电解槽本身结构的限制，其电解结果常常不够理想，电解稳定性低，电解反应速度较慢，使得产物收率和质量都降低。

技术实现要素：

有鉴于此，为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种制备半胱氨酸的电解装置，其结构简单实用、装置费用低、维护简便，电解稳定性强，电解反应速度快，产物收率高。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案提供了一种制备半胱氨酸的电解装置，它包括电解框架、电解单元、阳极液冷凝器、阴极液冷凝器、阳极液储罐和阴极液储罐，电解单元设置在电解框架内，冷凝器固定在电解框架外；所述电解单元包括阳极板框、阴极板框和设置在阳极板框与阴极板框之间的离子交换膜，所述阳极板框内部设置有阳极电极网板，阴极板框内部设置有阴极电极网板，所述阳极电极网板和阴极电极网板上分别设置有整流电源接口与整流电源的正、负极连接；所述阳极板框上部设置有阳极液出口，下部相对阳极液出口的一侧设置有阳极液进口，所述阴极板框上部设置有阴极液出口，下部两侧设置有阴极液进口；所述阳极液储罐出口连接阳极液冷凝器进口，阳极液冷凝器出口连接阳极板框的阳极液进口，所述阴极液储罐出口连接阴极液冷凝器进口，阴极液冷凝器出口连接阴极板框的阴极液进口。

上述离子交换膜上设置有膜支撑网，对离子交换膜起到支撑作用，延长了离子交换膜的寿命。

上述阳极电极网板为钛网板，阴极电极网板为铅板。

上述阳极液冷凝器和阴极液冷凝器为水冷式盘管冷凝器。

上述阳极板框内设置有隔断板，对钛网起到支撑作用，同时对阳极板框的液体流动起分流作用，利于电流的分布均匀，提高电解效率。

根据电解能力大小，上述电解单元设置在两个以上。

上述阳极液选用硝酸溶液，阴极液即电解液，为120～240g/L胱氨酸盐酸溶液。

本实用新型根据胱氨酸电化学还原原理制备，阳极板框的硝酸溶液电离产生的H⁺通过离子交换膜进入阴极板框内，补充阴极板框内的电解液胱氨酸盐酸溶液还原消耗的质子，电解完成后阴极板框内的阴极液即为L-半胱氨酸的盐酸溶液，然后将阴极液处理、蒸发浓缩、结晶分离、干燥即得成品L-半胱氨酸。

本实用新型阴极板框和阳极板框上设置的阴极液进口、出口和阳极液进口、出口的位置，改善了电解单元内部的传质状况，提高了电解的稳定性和反应速率；设置的冷凝器对进入电解单元的阳极液和阴极液进行降温，延长了电解单元的使用寿命；膜支撑网的使用延长了离子交换膜的寿命；阳极板框内设置的隔断板，对钛网起到支撑作用，同时对阳极板框的液体流动起分流作用，利于电流的分布均匀，提高电解效率。

因此本实用新型结构简单实用、装置费用低、维护简便，电解稳定性强，电解反应速度快，产物收率高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为阳极板框的结构示意图；

图3为阴极板框的结构示意图。

图例说明：

1、电解框架；2、电解单元；3、阳极液冷凝器；4、阴极液冷凝器；5、阳极液储罐；6、阴极液储罐；

21、阳极板框；211、阳极电极网板；212、阳极液进口；213、阳极液出口；214、整流电源接口板；215、隔断板；

22、阴极板框；221、阴极电极网板；222、阴极液进口；223、阴极液出口；224、整流电源接口板；

23、离子交换膜；231、膜支撑网。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参见图1至图3，本实用新型提供了一种制备半胱氨酸的电解装置，它包括电解框架1、电解单元2、阳极液冷凝器3、阴极液冷凝器4、阳极液储罐5和阴极液储罐6，电解单元2设置在电解框架1内，冷凝器固定在电解框架1外；所述电解单元2包括阳极板框21、阴极板框22和设置在阳极板框与阴极板框之间的离子交换膜23，所述阳极板框21内部设置有阳极电极网板211，阳极电极网板211为钛网板，阴极板框22内部设置有阴极电极网板221，阴极电极网板221为铅板，所述阳极电极网板211和阴极电极网板221上分别设置有整流电源接口214和224与整流电源的正、负极连接；所述阳极板框21上部设置有阳极液出口212，下部相对阳极液出口的一侧设置有阳极液进口213，所述阴极板框22上部设置有阴极液出口222，下部两侧设置有阴极液进口223；所述阳极液储罐5出口连接阳极液冷凝器3进口，阳极液冷凝器3出口连接阳极板框的阳极液进口212，所述阴极液储罐6出口连接阴极液冷凝器4进口，阴极液冷凝器4出口连接阴极板框的阴极液进口222。

上述离子交换膜23上设置有膜支撑网231，对离子交换膜起到支撑作用，延长了离子交换膜的寿命。

上述阳极板框21内设置有隔断板215，对钛网起到支撑作用，同时对阳极板框的液体流动起分流作用，利于电流的分布均匀，提高电解效率。

根据电解能力大小，上述电解单元设置在两个以上。

本实用新型的电解工艺条件为：

阴极——钛网板

阴极——铅板

膜——阳离子交换膜

电流密度——400～500A/m²

最大电流密度——500A/m²

电解液浓度——120～240g/L胱氨酸盐酸溶液

电解液循环速度——3～4m³/h

本实用新型根据胱氨酸电化学还原原理制备，储藏在阴极液储罐6内的电解液经阴极液冷凝器4降温后进入阴极板框22内发生电解反应，储藏在阳极液储罐5内的硝酸溶液经阳极液冷凝器3冷凝后进入阳极板框21电离产生H⁺，通过离子交换膜23进入阴极板框22内，补充阴极板框22内的电解液还原消耗的质子，电解完成后阴极室槽内的阴极液即为L-半胱氨酸的盐酸溶液，然后将阴极液处理、蒸发浓缩、结晶分离、干燥即得成品L-半胱氨酸。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。