Au cœur de l'industrie chimique moderne se trouve l'électrolyse chlore-alcali, un processus indispensable par lequel des matières premières essentielles pour divers domaines d'application sont obtenues. Cette technique de procédé acquiert de l'importance non seulement grâce à la production efficace d'ions sodium (Na+), d'ions chlorure (Cl−) et d'ions hydroxyde (OH−), qui sont des matières premières critiques indispensables pour la fabrication de plastiques, de produits pharmaceutiques et dans l'industrie textile.
L'application d'une tension électrique continue dans l'électrolyse chlore-alcali réalise une séparation de la solution de chlorure de sodium en chlore élémentaire et hydroxyde de sodium; simultanément, de l'hydrogène est produit. Le fonctionnement de ces cellules d'électrolyse techniquement exigeantes — spécialement conçues pour permettre le transport des ions tout en empêchant les réactions indésirables entre les produits — est particulièrement valorisé dans les cercles spécialisés; car l'efficacité et la sécurité de l'ensemble du processusdépendent principalement de mécanismes de contrôle précis et de la stabilité des technologies membranaires utilisées.
LiquiSonic® Systèmes de mesure dans l'électrolyse chlor-alkali
La LiquiSonic® Technologie de mesure peut être avantageusement utilisée dans les différentes étapes du processus de l'électrolyse chlor-alkali. Le principal avantage pour le client réside dans la réduction de la consommation de matières premières et d'énergie ainsi que dans l' augmentation du rendement.
LiquiSonic® Système
LiquiSonic® est disponible en trois variantes de système :
LiquiSonic® 20, LiquiSonic® 30 et LiquiSonic® 40.
LiquiSonic® 30 est un système haute performance composé d'un contrôleur pouvant être connecté à jusqu'à quatre capteurs. Les capteurs peuvent être utilisés à différents points de mesure.
LiquiSonic® 20 est une variante avec des fonctionnalités réduites et la connexion d'un seul capteur.
LiquiSonic® 40 permet la détermination simultanée de deux concentrations dans un mélange. Pour cela, une deuxième grandeur physique est combinée avec la vitesse du son. Dans les processus d'électrolyse chlor-alkali, le système LiquiSonic® 40 contient généralement un capteur de conductivité comme deuxième grandeur physique.
Principe de mesure
La LiquiSonic® Technologie de mesure analyse les paramètres des liquides tels que la concentration ou la densité, détecte les transitions de phase et sert au suivi des réactions.
Le principe de mesure est basé sur la détermination de la vitesse du son dans les liquides. La distance (d) entre l'émetteur et le récepteur à ultrasons est constante par conception, de sorte que la vitesse du son (v) peut être calculée en mesurant le temps de transit (t) (v = d / t). Comme la vitesse du son dépend de la concentration de la substance, il existe une relation fonctionnelle qui permet de calculer la concentration.
La mesure de la vitesse du son est indépendante de la transparence du liquide et se distingue par une grande précision de mesure, une reproductibilité et une stabilité élevées. En plus de la mesure de la vitesse du son, LiquiSonic® Capteur une mesure de température haute précision et rapide pour la compensation de température est intégrée. Pour de nombreuses applications, cela offre de grands avantages par rapport aux méthodes de mesure conventionnelles.
Capteur
Le LiquiSonic® Capteur mesure en continu à la fois la concentration et la température dans la plage prédéfinie. Les données de processus sont mises à jour chaque seconde.
La composante du capteur en contact avec le liquide est fabriquée en acier inoxydable ou en matériau résistant à la corrosion tel que le Hastelloy C-2000, ou est revêtue de Halar ou de PFA.
Diverses fonctions supplémentaires intégrées au capteur, telles que le contrôle de débit (Flow / Stop) ou la surveillance humide-sèche (conduite pleine / vide), complètent le contrôle du processus.
Le spécial LiquiSonic® technologie haute performance assure des résultats de mesure stables même en présence de bulles de gaz ou d'une forte atténuation du signal par le liquide de processus.
Électrolyse chloralcaline
Comment fonctionne une électrolyse chloralcaline ?
L'électrolyse chlore-alcali est un procédé technique important utilisé pour la production de produits chimiques de base tels que le chlore, l'hydrogène et la soude caustique (hydroxyde de sodium). Une solution aqueuse de chlorure de sodium (sel) est utilisée comme électrolyte. Une tension électrique est appliquée aux électrodes, qui sont faites de matériaux spéciaux. Ce processus oxyde les ions chlorure en chlore à l'anode, tandis que l'eau est réduite en hydrogène et ions hydroxyde à la cathode.Les ions hydroxyde réagissent avec les ions sodium dans la solution pour former de la soude caustique. L'électrolyse chlore-alcali est un procédé très efficace utilisé dans de nombreuses industries car il est rapide, fiable et rentable, et fournit des produits chimiques essentiels pour diverses applications industrielles.
À l'aide du courant électrique, cela sel (NaCl) en chlore (Cl2), Soude caustique (NaOH) et hydrogène (H2) est décomposé.
Quels procédés existent dans l'électrolyse chloro-alcaline ?
Deux procédés principaux sont utilisés : le procédé à diaphragme et le procédé à membrane.
Dans les deux procédés, la même réaction électrochimique se produit : Le NaCl circule dans le compartiment anodique de la cellule, où Cl2 se dépose sous forme de gaz de chlore. Ensuite, la solution passe dans le compartiment cathodique, où H2 et NaOH se forme.
Explication du procédé à diaphragme :
Dans le procédé à diaphragme, un diaphragme poreux (cloison) est utilisé entre l'anode et la cathode. Il permet l'échange d'ions, mais empêche le mélange de chlore et de la solution d'hydroxyde de sodium. Une solution saline est utilisée comme électrolyte, et du chlore est libéré à l'anode, tandis que de l'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium se forment à la cathode. Cependant, la qualité de l'hydroxyde de sodium est inférieure à celle obtenue par d'autres méthodes.
Explication du procédé à membrane :
Ce procédé utilise une membrane spéciale perméable aux ions qui bloque les ions chlore mais laisse passer les ions sodium. Cela conduit à la formation de chlore à l'anode et d'hydroxyde de sodium et d'hydrogène à la cathode.
La membrane et le diaphragme représentent un facteur de coût élevé dans les deux procédés. Le LiquiSonic® Technologie de mesure est utilisé pour la détermination précise de la concentration du catholyte afin d'identifier et de contrer d'éventuelles inefficacités de l'électrolyseur. Cela permet d'assurer une durée de vie optimale de la membrane.
Selon le procédé utilisé, le catholyte est une solution de NaOH (procédé à membrane) ou une solution de NaOH-NaCl (procédé à diaphragme). La mesure de la concentration du mélange à 3 composants est réalisée à l'aide d'un LiquiSonic® système de mesure 40 réalisé en combinant un capteur à ultrasons avec un capteur de conductivité.
Votre avantage :
- Maximisation de l'efficacité de l'électrolyseur par l'enregistrement continu des concentrations dans le processus
- Économies d'énergie et optimisation de la consommation
- Réduction des analyses comparatives complexes
- Augmentation de la durée de vie de la membrane
Traitement des produits finis
Concentration de la soude caustique
L'électrolyse chlore-alcali est un procédé dans lequel le chlorure de sodium (sel) est transformé en chlore, hydrogène et soude caustique (hydroxyde de sodium) sous l'effet de l'énergie électrique. Pendant ce processus, les ions sodium (Na+) vers la cathode, qui est chargée négativement, et les ions chlorure (Cl-) vers l'anode, qui est chargée positivement. À l'anode, l'oxydation des ions chlorure se produit, libérant du chlore. À la cathode, l'eau est réduite en hydrogène et ions hydroxyde. Ces ions hydroxyde réagissent avec les ions sodium pour former de la soude caustique. Il existe différentes variantes de ce processus, comme le procédé d'amalgamation, où un amalgame de sodium se forme à la cathode, qui est ensuite transformé en une étape séparée en soude caustique, hydrogène et mercure. Quel que soit le procédé utilisé, lasoude caustique obtenue est souvent concentrée par évaporation pour atteindre une concentration plus élevée.
Commercialisable Soude caustique (NaOH) a généralement une concentration comprise entre 45 % et 50 %. Comme la soude caustique prélevée dans les cellules d'électrolyse ne présente qu'une plage de concentration comprise entre 12 % et 33 %, elle est concentrée dans des évaporateurs à corps multiples.
Est à côté de NaOH aussi NaCl présent dans la solution (procédé à diaphragme), le sel excédentaire dans la lessive précipite de manière cristalline dans l'évaporateur lors de l'évaporation. Ainsi, une concentration de NaOH comprise entre 45 % et 50 % est atteinte.
La LiquiSonic® Technologie de mesure détermine en continu à tout moment la concentration de la lessive après l'évaporateur. Une dilution ultérieure de la soude caustique à une concentration de produit spécifique au client peut également être surveillée.
Votre avantage :
- Surveillance continue de la concentration de soude caustique
- Réduction des coûts énergétiques lors de l'évaporation
Séchage de gaz de chlore
Le séchage du gaz chloré est une étape essentielle dans la production de chlore. Ce processus implique l'élimination de l'humidité du gaz chloré pour le rendre adapté aux applications industrielles. Le séchage est effectué par des méthodes physiques telles que le refroidissement et la condensation du gaz ou par l'utilisation d'agents desséchants tels que l'acide sulfurique concentré ou les tamis moléculaires. Ces techniques garantissent que le chlore est présent sous une forme pure et sèche. Bien que le séchage du gaz chloré soit techniquementprocédé exigeant, il joue un rôle crucial dans de nombreux secteurs industriels, car le gaz chloré séché est utilisé pour une variété d'applications, allant du traitement de l'eau à la production de plastiques et de produits pharmaceutiques.
Das im Anodenbereich des Elektrolyseurs entstandene Chlorgas muss vor der Weiterverwendung von se en en Wasseranteilen befreit werden, da dessen Korrosivität bei e en em Feuchtegehalt über 30 ppm steigt. Für die Trocknung wird das Chlorgas en Absorptionstürme geleitet, en denen der Wasseranteil im Chlorgas durch hochkonzentrierte Schwefelsäure (80-99 m% H2SO4) absorbiert wird.
La Effektivität dieses Trocknungsprozesses beeinflusst maßgeblich die Produktivität und Qualität des Gases. Daher ist die zuverlässige Messung der H2SO4 -Konzentration wichtig. Das Système de mesure LiquiSonic® ermöglicht im Vergleich zur Leitfähigkeits- et Dichtemessung eine kontinuierliche et sichere Überwachung der H2SO4 -Konzentration.
Votre avantage :
- Wegfall aufwändiger Probenahmen
- kont en uierliche Überwachung der H2SO4 -Konzentration
- e en deutiges Signal zur Konzentrationsbestimmung von H2SO4 zwischen 80 m% et 100 m%
- Korrosionsvermeidung durch effektive Trocknung
Salzsäure-Produktion
Das an der Anode des Elektrolyseurs entstandene Chlorgas et der zugeführte Wasserstoff bilden die Ausgangstoffe für die Synthese der Salzsäure. Dazu werden beide Gase in einen Brenner geleitet et reagieren dort zu Chlorwasserstoff. Im Anschluss strömt das gebildete HCl-Gas von der Brennkammer in den integrierten isothermen Fallfilmabsorber. Hier wird das Gas mit Hilfe von Wasser oder Schwachsäure absorbiert, wobei sich konzentrierte Salzsäure (37 m% HCl) bildet.
Mit Hilfe der LiquiSonic® Technologie de mesure erfolgt eine kontinuierliche Überprüfung der Salzsäurekonzentration. Dies ermöglicht, Abweichungen von der Zielkonzentration zu erkennen und entsprechend zu reagieren.
Votre avantage :
- kont en uierliche Konzentrationsüberwachung der Salzsäure (20-40 m% HCl)
- Gewährleistung e en er hochgenauen Zielkonzentration
Lösestation & Solere en igung
Das Ausgangsprodukt Natriumchlorid (NaCl) wird entweder durch Eindampfen von Meerwasser, bergmännischem Abbau oder Aussolen von Salzlagerstätten (Kavernen) gewonnen. La Roh-sole enthält Verunreinigungen und Kalzium- oder Magnesiumsalze, die während der Elektrolyse die feinen Poren des Diaphragmas bzw. der Membran verstopfen und somit deren Lebensdauer deutlich mindern können. Aus diesem Grund fällt man diese Verunreinigungen in Rührwerksbehältern (Lösegefäße) durch Zugabe von Natronlauge (NaOH) Après la précipitation, les impuretés sont séparées à l'aide d'un filtre sous pression.
La pureté de la concentration de saumure est d'une importance particulière pour l'électrolyse suivante. Cela LiquiSonic® Système de mesure garantit à tout moment une détermination très précise de la concentration de saumure. L'installation se fait à la station de dissolution lors de l'utilisation de sels extraits par exploitation minière ou au point de transfert du fournisseur de saumure lors de l'extraction en caverne.
Votre avantage :
- Éviter les baisses de qualité dans le nettoyage de la saumure
- Augmentation de la durée de vie de la membrane
- Contrôle des entrées de marchandises (en cas d'extraction en caverne)
- Réduction de la consommation d'eau ou de vapeur (lors de la dissolution du sel)
- Réduction de l'énergie électrique
LiquiSonic® est un système d'analyse en ligne qui détermine directement la concentration ou la densité des liquides ou des milieux dans le processus sans délai. L'appareil repose sur la mesure très précise de la vitesse du son absolue et de la température du processus, permettant ainsi la détection des différences de phase.