Хлорно-щелочной электролиз

В центре современной химической промышленности находится хлорно-щелочной электролиз - незаменимый процесс, с помощью которого получают важнейшее сырье для различных применений. Эта технология важна не в последнюю очередь благодаря эффективному производству ионов натрия (Na+), хлорид-ионов (Cl-) и гидроксид-ионов (OH-), которые необходимы в качестве важнейших исходных материалов для производства пластмасс, фармацевтических препаратов и в текстильной промышленности.

При хлорно-щелочном электролизе постоянное электрическое напряжение используется для разделения раствора хлорида натрия на элементарный хлор и гидроксид натрия; при этом одновременно производится водород. Специалисты придают особое значение функционированию этих технически сложных электролизных ячеек, специально разработанных для обеспечения переноса ионов и одновременного предотвращения нежелательных реакций между продуктами, поскольку эффективность и безопасность всего процесса в значительной степени зависят от точных механизмов управления и стабильности используемых мембранных технологий.

Измерительные системы LiquiSonic^® в хлорно-щелочном электролизе

Измерительная технология LiquiSonic^® может быть выгодно использована на различных стадиях процесса электролиза хлорного щелока. Основным преимуществом для клиентов является снижение потребления сырья и энергии, а также увеличение выхода продукции.

Как работает хлорно-щелочной электролиз?

Хлорно-щелочной электролиз - важный технический процесс, который используется для получения основных химических веществ, таких как хлор, водород и каустическая сода (гидроксид натрия). В качестве электролита используется водный раствор хлорида натрия (соли). Электрическое напряжение подается на электроды, изготовленные из специальных материалов. В результате хлорид-ионы на аноде окисляются до хлора, а вода на катоде восстанавливается до водорода и гидроксид-ионов. Эти гидроксид-ионы реагируют с ионами натрия в растворе, образуя каустическую соду. Хлорно-щелочной электролиз - очень эффективный процесс, используемый во многих отраслях промышленности, поскольку он быстрый, надежный и экономически выгодный, и позволяет получать необходимые химические вещества для различных промышленных применений.

Под действием электрического тока соль (NaCl) расщепляется на хлор (Cl₂), каустическую соду (NaOH) и водород (H₂).

Какие процессы используются в хлорно-щелочном электролизе?

Используются два основных процесса: мембранный и диафрагменный.

В обоих процессах происходит одна и та же электрохимическая реакция: NaCl поступает в анодное отделение ячейки, где Cl₂ осаждается в виде хлорного газа. Затем раствор поступает в катодную камеру, где образуются H₂ и NaOH.

Объяснение диафрагменного процесса:

В диафрагменном процессемежду анодом и катодом используется пористая диафрагма (разделительная стенка). Она обеспечивает ионный обмен, но препятствует смешиванию хлора и раствора гидроксида натрия. В качестве электролита используется солевой раствор, при этом на аноде выделяется хлор, а на катоде - водород и гидроксид натрия. Однако качество гидроксида натрия при этом способе ниже, чем при других методах.

Мембранный процесс:

В этом процессе используется специальная ионопроницаемая мембрана, которая блокирует ионы хлора, но пропускает ионы натрия. Это приводит к образованию хлора на аноде и гидроксида натрия и водорода на катоде.

Мембрана и диафрагма представляют собой фактор высокой стоимости в обоих процессах. Технология измерения LiquiSonic^® используется для точного определения концентрации католита, чтобы выявить и устранить любые недостатки в работе электролизера. Это обеспечивает оптимальный срок службы мембраны.

В зависимости от используемого метода католит представляет собой либо раствор NaOH (мембранный метод), либо раствор NaOH-NaCl (мембранный метод). Измерение концентрации 3-компонентной смеси осуществляется с помощью измерительной системы LiquiSonic^® 40, в которой ультразвуковой датчик сочетается с датчиком проводимости.

Ваше преимущество:

• Максимальное повышение эффективности электролизера за счет непрерывной регистрации концентрации в процессе.

• Экономия энергии и оптимизация потребления

• Сокращение трудоемких сравнительных анализов

• Увеличение срока службы мембраны

Концентрация каустической соды

Хлорно-щелочной электролиз - это процесс, в котором хлорид натрия (поваренная соль) под воздействием электрической энергии превращается в хлор, водород и каустическую соду (гидроксид натрия). В ходе этого процесса ионы натрия (Na+) перемещаются к катоду, который заряжен отрицательно, а хлорид-ионы (Cl-) - к аноду, который заряжен положительно. На аноде происходит окисление хлорид-ионов с выделением хлора. На катоде вода восстанавливается до водорода и гидроксид-ионов. Эти гидроксид-ионы реагируют с ионами натрия, образуя каустическую соду. Существуют различные варианты этого процесса, например, амальгамный процесс, при котором на катоде образуется амальгама натрия, которая затем проходит отдельную стадию обработки с образованием каустической соды, водорода и ртути. Независимо от используемого процесса, полученный каустик часто концентрируют путем выпаривания для достижения более высокой концентрации.

Продаваемая каустическая сода (NaOH) обычно имеет концентрацию от 45 м % до 50 м %. Поскольку концентрация NaOH, получаемого из электролизных ячеек, составляет всего от 12 до 33 м %, его концентрируют в многокорпусных испарителях.

Если раствор содержит NaCl, а также NaOH (диафрагменный процесс), избыток соли в каустическом растворе выпадает в осадок в виде кристаллов в испарителе во время выпаривания. При этом концентрация NaOH составляет от 45 до 50 м %.

Измерительная технология LiquiSonic^® постоянно определяет концентрацию раствора каустика после испарителя. Последующее разбавление раствора каустической соды до индивидуальной концентрации продукта также может контролироваться.

Ваше преимущество:

• Непрерывный контроль концентрации каустической соды

• Снижение энергозатрат при выпаривании

Сушка хлорного газа

Сушка хлорного газа - важный этап в производстве хлора. Этот процесс включает в себя удаление влаги из хлорного газа, чтобы сделать его пригодным для промышленного применения. Сушка осуществляется физическими методами, такими как охлаждение и конденсация газа, или с помощью сушильных агентов, таких как концентрированная серная кислота или молекулярные сита. Эти методы обеспечивают получение чистого и сухого хлора. Хотя сушка хлорного газа - технически сложный процесс, он играет важную роль во многих отраслях промышленности, поскольку высушенный хлорный газ используется в самых разных областях, от водоподготовки до производства пластмасс и фармацевтических препаратов.

Хлорный газ, образующийся в анодной зоне электролизера, перед дальнейшим использованием должен быть освобожден от содержания воды, поскольку его коррозионная активность возрастает при содержании влаги более 30 ppm. Для осушки хлорный газ направляется в абсорбционные башни, в которых содержание воды в хлорном газе поглощается высококонцентрированной серной кислотой (80-99 м % H₂SO₄).

Эффективность этого процесса осушки существенно влияет на производительность и качество газа. Поэтому очень важно надежно измерять концентрацию H₂SO₄. По сравнению с измерением электропроводности и плотности, измерительная система LiquiSonic^® обеспечивает непрерывный и надежный контроль концентрации H₂SO₄.

Ваше преимущество:

• Отказ от трудоемкого отбора проб

• Непрерывный мониторинг концентрации _H2SO4

• Четкий сигнал для определения концентрации _H2SO4 в диапазоне от 80 до 100 м %.

• Предотвращение коррозии благодаря эффективной сушке

Производство соляной кислоты

Хлор, образующийся на аноде электролизера, и поступающий водород являются исходными материалами для синтеза соляной кислоты. Оба газа подаются в горелку, где они вступают в реакцию с образованием хлористого водорода. Образовавшийся газ HCl поступает из камеры сгорания во встроенный изотермический падающий пленочный абсорбер. Здесь газ поглощается водой или слабой кислотой, образуя концентрированную соляную кислоту (37 м % HCl).

Концентрация соляной кислоты постоянно контролируется с помощью измерительной технологии LiquiSonic^®. Это позволяет распознавать отклонения от заданной концентрации и реагировать соответствующим образом.

Ваше преимущество:

• Непрерывный контроль концентрации соляной кислоты (20-40 м % HCl)

• Гарантия высокоточной целевой концентрации