用于电解池的包含固态电解质陶瓷的抗破裂分隔壁的制作方法

背景技术：

1、碱金属醇盐溶液的电化学生产是一种重要的工业方法，其描述于例如de 103 60758a1、us2006/0226022 a1和wo 2005/059205 a1中。这些方法的原理反映在电解池中，其中碱金属盐例如氯化钠或naoh溶液存在于阳极室中，并且所讨论的醇或所讨论的具有低浓度的碱金属醇盐(例如甲醇钠或乙醇钠)的醇溶液存在于阴极室中。阴极室和阳极室通过传导所用碱金属离子的陶瓷例如nasicon或钾或锂的类似物分开。在施加电流时，当使用碱金属的氯化物盐时，在阳极处形成氯气，并在阴极处形成氢气和醇盐离子。由于碱金属离子经由对其有选择性的陶瓷从中间室迁移到阴极室内，因此电荷得到平衡。中间室和阳极室之间的电荷平衡由使用阳离子交换膜时阳离子的迁移或使用阴离子交换膜时阴离子的迁移产生，或者由使用非特异性扩散阻挡层时两种类型离子的迁移产生。这增加了阴极室中碱金属醇盐的浓度，并且阳极电解液中钠离子的浓度降低。

2、nasicon固态电解质还用于其他化合物的电化学生产中：

3、wo 2014/008410 a1描述了一种用于生产钛或稀土元素的电解方法。该方法的基础是由tio2和相应的酸形成氯化钛，然后将其与醇钠反应以生成醇钛和nacl，最后将其电解转化为元素钛和醇钠。

4、wo 2007/082092 a2和wo 2009/059315 a1描述了用于生产生物柴油的方法，其中通过借助nasicon电解生产的醇盐，首先将甘油三酯转化为相应的碱金属甘油三酯，并在第二步中使其与电解产生的质子反应以得到甘油和相应的碱金属氢氧化物。

5、然而，这些固态电解质陶瓷通常具有一些缺点。在电解池的运行中，不可避免地会出现池内温度的波动，这导致固态电解质陶瓷的膨胀或收缩。由于这些陶瓷很脆，这会导致陶瓷破裂。

6、这个问题特别是出现在电解操作中不可避免的不断重复的启动和关闭过程中。在加热和冷却期间，存在膨胀和收缩阶段，这导致陶瓷在电解池中来回移动。由于陶瓷中力的分布不受控制，这些移动会导致陶瓷破裂。

7、这会导致完整性损失，从而会导致盐水泄漏到醇中，或导致醇泄漏到盐水中。结果是，电解产物即醇盐溶液被冲淡。此外，电解池本身也会失去完整性并发生泄漏。

8、因此，本发明的目的是提供一种不具有这些缺点的电解池。

9、该技术领域中常规电解池的另一个缺点源于固态电解质对含水酸不具有长期稳定性的事实。这是成问题的，因为在阳极室中电解期间，由于氧化过程ph值下降(例如在通过歧化或通过氧气形成生产卤素的情况下)。这些酸性条件对nasicon固态电解质的侵蚀达到了该方法无法在工业规模上使用的程度。为了解决这个问题，现有技术中已经描述了各种方法。

10、例如，现有技术中已经提出了三室池。这些三室池在电渗析领域是已知的，例如us6,221,225 b1。

11、例如wo 2012/048032 a2和us2010/0044242 a1描述了用于在此类三室池中生产次氯酸钠和类似含氯化合物的电化学方法。在此该池的阴极室和中间室通过阳离子可渗透的固态电解质例如nasicon分开。为了保护其免受酸性阳极电解液的影响，例如向中间室供应来自阴极室的溶液。us2010/0044242a1还在图6中描述了将来自中间室的溶液与来自阳极室的溶液在室外部混合以获得次氯酸钠的可能性。

12、现有技术中也已提出此类用于生产或纯化碱金属醇盐的池。

13、例如，us 5,389,211描述了一种用于纯化醇盐溶液的方法，其中使用三室池，其中这些室通过阳离子选择性固态电解质或非离子分隔壁彼此界定。中间室用作缓冲室以防止来自阴极室的经纯化的醇盐或氢氧化物溶液与来自阳极室的受污染溶液混合。

14、de 42 33 191 a1描述了在多室池和多个池堆中从盐和醇盐中电解回收醇盐。

15、wo 2008/076327 a1描述了一种用于生产碱金属醇盐的方法。该方法使用三室池，其中中间室已填充有碱金属醇盐(参见例如wo 2008/076327a1的第[0008]和[0067]段)。这保护了将中间室与阴极室分开的固态电解质以免受存在于阳极室中的溶液的影响，该溶液在电解过程中变得更加酸性。wo 2009/073062a1描述了类似的布置。然而，这种布置的缺点是作为缓冲溶液通过消耗并持续通过污染的碱金属醇盐溶液是所需产物。wo 2008/076327a1中描述的方法的另一个缺点是阴极室中醇盐的形成取决于碱金属离子穿过两个膜或固态电解质的扩散速率。这进而导致醇盐的形成减慢。

16、另一个问题是由三室池的几何形状引起的。在这类室中中间室通过扩散阻挡层与阳极室分开并且通过离子传导陶瓷件与阴极室分开。在电解期间，这不可避免地会产生ph梯度和死体积。这会损坏离子传导陶瓷件，从而增加电解的电压需求和/或导致陶瓷破裂。

17、虽然这种效果发生在整个电解室中，但是ph值的下降在中间室中特别关键，原因是中间室以离子传导陶瓷件来界定。气体通常在阳极和阴极处形成，使得在这些室中至少存在一定程度的混合。相比之下，在中间室中不发生这种混合，从而在其中累积ph梯度。由于通常将盐水相对缓慢地泵送通过电解池，所以这种不想要的效果会增强。

18、因此，本发明的另一个目的是提供一种改进的用于电解生产碱金属醇盐的方法，以及尤其适合于这种方法的电解池。这些电解池并不具有上述缺点，并且尤其是为了确保在形成ph梯度之前对固态电解质的改进的保护并且与现有技术相比更节约地使用反应物。

技术实现思路

1、本发明所提出的问题通过根据本发明第一方面的电解池e<1>来解决，其包括分隔壁w。分隔壁w<16>包括具有表面okk<163>的侧面skk<161>以及与侧面skk<161>相对的具有表面oa/mk<164>的侧面sa/mk<162>。所述分隔壁还包括通过至少一个分隔元件t<17>彼此分开的至少两个碱金属阳离子传导固态电解质陶瓷件fa<18>和fb<19>。分隔壁w<16>所包括的碱金属阳离子传导固态电解质陶瓷件以及尤其是还有分隔元件t<17>在此可经由表面okk<163>和经由表面oa/mk<164>直接接触。

2、因此，在第一方面，本发明涉及一种电解池e<1>，其包括

3、-至少一个阳极室ka<11>，其具有至少一个入口zka<110>、至少一个出口aka<111>以及包含阳极ea<113>的内部ika<112>，

4、-至少一个阴极室kk<12>，其具有至少一个入口zkk<120>、至少一个出口akk<121>以及包含阴极ek<123>的内部ikk<122>，和

5、-至少一个间置的中间室km<13>，其具有至少一个入口zkm<130>、至少一个出口akm<131>和内部ikm<132>，

6、其中ika<112>和ikm<132>则通过扩散阻挡层d<14>彼此分开，并且akm<131>经由连接件vam<15>连接至入口zka<110>，使得液体可经由连接件vam<15>从ikm<132>输送到ika<112>，

7、其中

8、-ikk<122>和ikm<132>通过分隔壁w<16>彼此分开，

9、其特征在于

10、分隔壁w<16>所包括的碱金属阳离子传导固态陶瓷件、以及尤其是还有分隔元件t<17>经由表面okk<163>在侧面skk<161>上直接接触内部ikk<122>，

11、并且

12、分隔壁w<16>所包括的碱金属阳离子传导固态陶瓷件、以及尤其是还有分隔元件t<17>经由表面oa/mk<164>在侧面sa/mk<162>上直接接触内部ikm<132>。

13、在第二方面，本发明涉及一种生产碱金属醇盐xor在醇roh中的溶液l1的方法，其中x是碱金属阳离子并且r是具有1至4个碳原子的烷基，

14、其中同时进行的以下步骤(β1)、(β2)、(β3)在根据本发明第一方面的电解池e中进行：

15、(β1)将包含醇roh的溶液l2输送通过kk，

16、(β2)将包含x作为阳离子的中性或碱性的盐s的水溶液l3输送通过km，然后经由vam，然后通过ka，

17、(β3)在ea和ek之间施加电压，

18、这在出口akk处提供溶液l1，其中l1中的xor浓度高于l2中的xor浓度，

19、并且这在出口aka处提供s的水溶液l4，其中l4中的s浓度低于l3中的s浓度。