一种电化学法由甲醇制备甲缩醛的方法

1.本发明涉及一种电化学法合成甲缩醛的方法，尤其涉及利用电化学法以甲醇为原料制备甲缩醛的方法。


背景技术：

2.甲缩醛(methylal)，结构式为ch3och2ch3o，又称二甲氧基甲烷(dimethoxymethane,dmm)，是甲醇重要的下游产品之一。甲缩醛毒性小、溶解性较好、沸点低，是一种理想的新型绿色环保型溶剂，广泛应用于医药、橡胶、化妆品、涂料等多个行业。以甲缩醛为原料，可以合成高附加值的甲氧基乙酸乙酯、乙二醇及清洁柴油添加剂聚甲氧基二甲醚。
3.工业上甲缩醛的合成主要采用以甲醇和甲醛为原料的醇醛缩合技术。该技术工艺较成熟，生产工艺包括两步：第一步，甲醇氧化制备甲醛；第二步，甲醇与甲醛缩合生成甲缩醛。该工艺流程复杂，反应温度高，催化剂活性较低，设备腐蚀严重。
4.目前研究较多的是甲醇一步氧化制甲缩醛技术，使用的催化剂为杂多酸催化剂、贵金属ru基、re基催化剂以及非贵金属v基催化剂。该技术首先是甲醇在催化剂氧化位上转化为甲醛，甲醛再与甲醇在酸性位上生成甲缩醛。该技术省去了甲醇氧化制甲醛工序，缩短了工艺流程，降低了投资和生产成本。但杂多酸催化剂操作温度较高、易分解，贵金属价格昂贵，v基催化剂的钒源毒性较大。


技术实现要素：

5.本发明目的在于，提供一种电化学法由甲醇制备甲缩醛的方法，该方法的电源选用交流电源，使用两个石墨组成电极对，以酸和工业甲醇混合溶液作为电解液，在交流电压2-3伏特，频率为50-10000赫兹，波形为正弦波，反应温度20-25℃，反应压力常压的条件下进行电化学反应即得到甲缩醛。本发明所述的方法反应条件温和，反应所需物料价格低廉、易得，产物选择性高。
6.本发明所述的一种电化学法由甲醇制备甲缩醛的方法，该方法以甲醇为原料，采用电化学法制备甲缩醛，具体操作步骤如下：
7.a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；
8.b、按体积比1:19-1:9将酸溶液与工业甲醇混合，加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中，其中酸溶液为浓盐酸或浓硫酸；
9.c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，交流电的电压为2-3伏特，频率为50-10000赫兹，波形为正弦波，反应温度控制在20-25℃，常压下反应4-8小时，即得到甲缩醛。
附图说明
10.图1为本发明实施例1中电化学反应后的电解液的气相色谱图。
11.图2为本发明实施例2中电化学反应后的电解液的气相色谱图。
12.图3为本发明实施例3中电化学反应后的电解液的气相色谱图。
13.图4为本发明实施例4中电化学反应后的电解液的气相色谱图。
具体实施方式
14.实施例1
15.a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；
16.b、按体积比1:9将浓盐酸与工业甲醇混合后加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中；
17.c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，交流电电压调至3伏特，频率为5000赫兹，波形为正弦波，反应温度控制在25℃，反应压力为常压，反应时间6
18.分析结果表
[0019][0020]
从表1中得出：甲醇转化率为42.35％，甲缩醛选择性100％，反应无副产。
[0021]
实施例2
[0022]
a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；
[0023]
b、按体积比1:9将浓硫酸与工业甲醇混合后加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中；
[0024]
c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，交流电电压调至2伏特，频率为10000赫兹，波形为正弦波，反应温度控制在20℃，反应压力为常压，反应时间4小时，即得到甲缩醛。
[0025]
电化学反应结束后，取反应后的电解液做气相色谱分析，气相色谱图见图2，其中图2中的结果分析为表2：
[0026]
表2分析结果表
[0027][0028]
从表2中得出：甲醇转化率为50.64％，甲缩醛选择性100％，反应无副产物。
[0029]
实施例3
[0030]
a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；
[0031]
b、按体积比1:9将浓硫酸与工业甲醇混合后加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中；
[0032]
c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，交流电电压调至3伏特，频率为1000赫兹，波形为正弦波，反应温度控制在20℃，反应压力为常压，反应时
间8小时，即得到甲缩醛。
[0033]
电化学反应结束后，取反应后的电解液做气相色谱分析，气相色谱图见图3，其中图3中的结果分析为表3：
[0034]
表3分析结果表
[0035][0036]
从表3中得出：甲醇转化率为49.86％，甲缩醛选择性100％，反应无副产物。
[0037]
实施例4
[0038]
a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；
[0039]
b、按体积比1:19将浓硫酸与工业甲醇混合后加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中；
[0040]
c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，交流电电压调至3伏特，波形为正弦波，频率为10000赫兹，反应温度控制在25℃，反应压力为常压，反应时间6小时，即得到甲缩醛。
[0041]
电化学反应结束后，取反应后的电解液做气相色谱分析，气相色谱图见图4，其中图4中的结果分析为表4：
[0042]
表4分析结果表
[0043][0044]
从表4中得出：甲醇转化率为51.50％，甲缩醛选择性100％，反应无副产物。


技术特征：
1.一种电化学法由甲醇制备甲缩醛的方法，其特征在于该方法以甲醇为原料，采用电化学法制备甲缩醛，具体操作步骤如下：a、电化学反应的电源选用交流电源，电极为两个石墨组成的电极对；b、按体积比1:19-1:9将酸溶液与工业甲醇混合，加入电解池中作为电解液，再将石墨电极对置于电解液中，其中酸溶液为浓盐酸或浓硫酸；c、将石墨电极对通过导线分别与电源的输出端相连接，开启电源，电压为2-3伏特，频率为50-10000赫兹，波形为正弦波，反应温度控制在20-25℃，常压下反应4-8小时，即得到甲缩醛。

技术总结
本发明涉及一种电化学法由甲醇制备甲缩醛的方法，该方法的电源选用交流电源，使用两个石墨组成电极对，以酸和工业甲醇混合溶液作为电解液，在交流电压2-3伏特，频率为50-10000赫兹，波形为正弦波，反应温度20-25℃，反应压力常压的条件下进行电化学反应即得到甲缩醛。本发明所述的方法反应条件温和，反应所需物料价格低廉、易得，产物选择性高。产物选择性高。产物选择性高。


技术研发人员：王强 张政委 张乐涛
受保护的技术使用者：中国科学院新疆理化技术研究所
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/5/17