一种四甲基氢氧化铵的生产系统的制作方法

本发明涉及制备四甲基氢氧化铵化工，尤其涉及一种四甲基氢氧化铵的生产系统。

背景技术：

1、四甲基氢氧化铵，简称tmah，是一种重要的有机碱。其为与苛性碱同等强度的强碱，加热分解后不会残留任何物质，尤其是不会残留可导电的离子物质，因而被广泛应用于电子工业领域。其常被用作集成电路版的清洗、刻蚀、抛光试剂，也可以作为硅橡胶、硅树脂和硅油等有机硅产品的合成催化剂。随着大规模集成电路的不断发展，对于四甲基氢氧化铵的需求量日益增多。

2、目前，四甲基氢氧化铵的生产方法主要有沉淀法、离子交换树脂法、加成法、离子膜法和离子膜电解法等。其中，采用沉淀法生产四甲基氢氧化铵，存在生产成本高、产品纯度不高等缺点；采用离子交换树脂法生产四甲基氢氧化铵，在预处理和再生过程中，会消耗大量高纯酸碱，同时产生大量废酸废碱，从而对环境造成严重污染，同时，树脂用量大，生产成本高；采用加成法生产四甲基氢氧化铵，需要在高压密闭环境中进行，中间产物很不稳定，副产物较多，产品纯度低，后期提纯处理困难；离子膜法生产四甲基氢氧化铵，存在离子交换速度慢，产品中杂质离子含量高、纯度低的问题。

3、根据专利申请号cn202010814126.8公开了一种四甲基氢氧化铵的制备方法，所述方法采用双室单膜电解槽，所述电解槽以二氧化钌钛基板作为阳极，以不锈钢为阴极，槽体为聚四氟乙烯材质，以全氟羧酸/磺酸复合离子膜作为阳离子交换膜；对电解槽中的电解液进行恒电流电解。其不仅较高的电流效率，同时具有较高的产品纯度，能够充分满足电子工业领域清洗和腐蚀的需要。

4、但是现有技术中，在进行电解时阴阳极产生的氧气及氢气不能有效地利用；另外一方面，现有技术中，在阴极池中产生的目标产物，需要等到反应物原料消耗完后，才能停止电解，并将反应产物导出，从而需要间歇性地进行电解反应，影响反应的进行效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种四甲基氢氧化铵的生产系统，解决常规四甲基氢氧化铵在电解时阴阳极不能有效地利用以及需要间歇性地进行电解反应的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种四甲基氢氧化铵的生产系统，包括电解池、通过离子交换膜将电解池隔离开的一个阳极池和多个阴极池、为所述阳极池提供阳极原料液的阳极进液管、为所述阴极池提供阴极原料液的阴极进液管；

4、其中在所述电解池顶部且分别对应于所述阴极池或阳极池分别设置有集气罩，所述阳极池上的集气罩通过带有第一单向阀的气管连通第一储罐；

5、所述阴极池的集气罩分别通过带有单向阀的气管连通第二储罐，所述第二储罐通过带有防爆电磁阀的气管连接氢燃料电池；

6、在所述阴极池的底部设置有阴极出液管，并将产物溶液导入浓缩器中。

7、进一步的，通过离子交换膜将电解池隔离开的一个阳极池和两个阴极池，所述阴极池包括分别可与所述阳极池进行离子交换的第一阴极池和第二阴极池；

8、所述第一阴极池通过带有第二单向阀的输气管连通所述第二储罐，所述第二阴极池通过带有第三单向阀的输气管连通所述第二储罐；

9、所述氢燃料电池产生的电能接入蓄电池，所述蓄电池可作为所述电解池的电解电源；

10、所述第一阴极池通过第二阴极出液管连通浓缩器，所述第二阴极池通过第一阴极出液管连通浓缩器；其中在所述第二阴极出液管和所述第一阴极出液管上均设置有电磁阀和输送泵。

11、再进一步的，在所述阳极池内插设有阳极电极，在两个阴极池内分别插设有阴极电极；

12、其中所述阳极电极连接电源的正极，两个阴极电极以并联方式连接单片机控制开关，所述单片机控制开关连接所述电源的负极；

13、在所述第一阴极池内设置有第一电导计，在所述第二阴极池内设置有第二电导计，所述第一电导计和第二电导计的检测数值通过编码转化器输送至所述单片机控制开关，用于调节接通/关闭所需的阴极电极。

14、再进一步的，所述第一储罐通过管道和压缩机对其内部氧气和二氧化碳进行压缩，用于后续根据不同沸点进行分离。

15、再进一步的，所述阴极进液管和所述阳极进液管上分别设置电磁阀和输送泵。

16、再进一步的，所述阳极原料液为质量浓度25-35％的四甲基碳酸氢铵溶液，阴极原料液为质量浓度4-16％的四甲基氢氧化铵溶液。

17、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本申请中的电解池包括一个阳极池和多个可替换使用的阴极池，其中一个阴极池用于电解生产，另一阴极池用于排出产品溶液；可同时进行从而提高生产效率；另外基于电导计对阴极池进行实时监测，从而便于基于此电导率检测，智能调节使用不同的阴极池；

18、另外电极产生的所述第一储罐通过管道和压缩机对其内部氧气和二氧化碳进行压缩，用于后续根据不同沸点进行分离；所述第二储罐通过带有防爆电磁阀的气管连接氢燃料电池；其中所述氢燃料电池产生的电能接入蓄电池，所述蓄电池可作为所述电解池的电解电源，从而达到能量得到部分回收，降低电解池电解的能耗。

技术特征：

1.一种四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：包括电解池、通过离子交换膜将电解池隔离开的一个阳极池和多个阴极池、为所述阳极池提供阳极原料液的阳极进液管、为所述阴极池提供阴极原料液的阴极进液管；

2.根据权利要求1所述的四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：通过离子交换膜将电解池隔离开的一个阳极池和两个阴极池，所述阴极池包括分别可与所述阳极池进行离子交换的第一阴极池和第二阴极池；

3.根据权利要求2所述的四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：在所述阳极池内插设有阳极电极，在两个阴极池内分别插设有阴极电极；

4.根据权利要求2所述的四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：所述第一储罐通过管道和压缩机对其内部氧气和二氧化碳进行压缩，用于后续根据不同沸点进行分离。

5.根据权利要求1所述的四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：所述阴极进液管和所述阳极进液管上分别设置电磁阀和输送泵。

6.根据权利要求1所述的四甲基氢氧化铵的生产系统，其特征在于：所述阳极原料液为质量浓度25-35％的四甲基碳酸氢铵溶液，阴极原料液为质量浓度4-16％的四甲基氢氧化铵溶液。

技术总结
本发明公开了一种四甲基氢氧化铵的生产系统，包括电解池、通过离子交换膜将电解池隔离开的一个阳极池和多个阴极池、为所述阳极池提供阳极原料液的阳极进液管、为所述阴极池提供阴极原料液的阴极进液管。本申请中的电解池包括一个阳极池和多个可替换使用的阴极池，其中一个阴极池用于电解生产，另一阴极池用于排出产品溶液；可同时进行从而提高生产效率；另外基于电导计对阴极池进行实时监测，从而便于基于此电导率检测，智能调节使用不同的阴极池；另外所述第二储罐通过带有防爆电磁阀的气管连接氢燃料电池；其中所述氢燃料电池产生的电能接入蓄电池，所述蓄电池可作为所述电解池的电解电源，从而达到能量得到部分回收，降低电解池电解的能耗。

技术研发人员：刘颂军,孙炜,冯亚楠,贾成林,郭双环,秦龙,孟鹏,杨杰,于文达,赵鹏,郭金,王玉彬,孙巧云
受保护的技术使用者：信联电子材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5