Au cœur de l'industrie chimique moderne se trouve l'électrolyse chloro-alcaline, un processus indispensable par lequel des matières premières essentielles pour divers domaines d'application sont obtenues. Cette technique de procédé acquiert de l'importance notamment grâce à la production efficace d'ions sodium (Na+), d'ions chlorure (Cl−) et d'ions hydroxyde (OH−), qui sont des matières premières critiques pour la fabrication de plastiques, de produits pharmaceutiques et sont indispensables dans l'industrie textile.
L'application d'une tension continue électrique permet une conversion séparative de la solution de chlorure de sodium en chlore élémentaire et hydroxyde de sodium dans l'électrolyse chlor-alcali; 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 de membrane 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 la 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 avec connexion 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 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 repose sur la détermination de la vitesse du son dans les liquides. La distance (d) entre l'émetteur et le récepteur à ultrasons est constamment fixée par la 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 permettant de calculer la concentration.
La mesure de la vitesse du son est indépendante de la transparence du liquide et convainc par sa haute précision de mesure, sa reproductibilité et sa stabilité. En plus de la mesure de la vitesse du son, dans le 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 comme le Hastelloy C-2000, ou est revêtue de Halar ou de PFA.
Différentes fonctions supplémentaires intégrées au capteur, telles que le surveillant de débit (Flow / Stop) ou le contrôle humide-sec (tuyau plein/vide), complètent le contrôle du processus.
La spéciale 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 chloro-alcaline
Comment fonctionne une électrolyse chloro-alcaline ?
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. Par ce procédé, les ions chlorure sont oxydés en chlore à l'anode, tandis qu'à la cathode, l'eau est réduite en hydrogène et en ions hydroxyde.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 nombreux secteurs car il est rapide, fiable et rentable, et fournit des produits chimiques essentiels pour diverses applications industrielles.
À l'aide de l'électricité, cela sel (NaCl) en chlore (Cl2), Soude caustique (NaOH) et hydrogène (H2) décomposé.
Quels sont les procédés en électrolyse chlor-alkali ?
Deux procédés principaux sont utilisés : le procédé à diaphragme et le procédé à membrane.
Dans les deux procédés, la même réaction électrochimique a lieu : le NaCl circule dans la zone anodique de la cellule, où Cl2 se dépose sous forme de gaz de chlore. Ensuite, la solution passe dans la zone 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 le chlore est libéré à l'anode tandis que l'hydrogène et 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. La LiquiSonic® Technologie de mesure est utilisée pour déterminer précisément 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 soit une solution de NaOH (procédé à membrane), soit une solution de NaOH-NaCl (procédé à diaphragme). La mesure de concentration du mélange à 3 composants est réalisée par l'utilisation d'un LiquiSonic® système de mesure 40 où un capteur à ultrasons est combiné à un capteur de conductivité.
Votre avantage :
- Maximisation de l'efficacité de l'électrolyseur grâce à la surveillance continue 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 chloro-alcaline est un procédé dans lequel le chlorure de sodium (sel de table) est transformé en chlore, hydrogène et soude caustique (hydroxyde de sodium) sous l'effet de l'énergie électrique. Au cours de ce processus, les ions sodium (Na+) vers la cathode, qui est chargée négativement, et ions chlorure (Cl-) à l'anode, qui est chargée positivement. À l'anode, l'oxydation des ions chlorure se produit, libérant du chlore. À la cathode, l'eau se réduit en hydrogène et en 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'amalgame, où un amalgame de sodium se forme à la cathode, qui est ensuite transformé en soude caustique, hydrogène et mercure dans une étape séparée. 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 % en poids et 50 % en poids. Comme la NaOH prélevée dans les cellules d'électrolyse n'a qu'une plage de concentration comprise entre 12 % en poids et 33 % en poids, elle est concentrée dans des évaporateurs à multiples effets.
Est à côté de NaOH également NaCl contenu dans la solution (procédé à diaphragme), l'excès de sel se cristallise dans la lessive lors de l'évaporation dans l'évaporateur. Ainsi, une concentration de NaOH comprise entre 45 % en poids et 50 % en poids est atteinte.
La LiquiSonic® Technologie de mesure détermine en continu à chaque instant 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 la soude caustique
- Réduction des coûts énergétiques lors de l'évaporation
Séchage du gaz chloré
Le séchage du gaz chlore est une étape essentielle dans la production de chlore. Ce processus implique l'élimination de l'humidité du gaz chlore 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 sous une forme pure et sèche.Bien que le séchage du gaz chlore soit un procédé techniquement exigeant, il joue un rôle crucial dans de nombreux secteurs industriels, car le gaz chlore séché est utilisé pour une variété d'applications, allant du traitement de l'eau à la fabrication de plastiques et de produits pharmaceutiques.
Les orgas de chlore créés dans la zone d'anode de l'électrolyseur doivent être libérés de ses partages en eau de l'utilisation continue, car sa corrosivité augmente plus de 30 ppm en cas de teneur en humidité. Pour le séchage, le chlore gazeux est conduit dans des tours d'absorption dans lesquelles la teneur en eau dans le chlore gaz2DONC4) est absorbé.
L'efficacité de ce processus de séchage influence considérablement la productivité et la qualité du gaz. Par conséquent, la mesure fiable du H2DONC4 Concentration importante. Le Système de mesure de la liquidation® Permet une surveillance continue et sûre de la H par rapport à la mesure de la conductivité et de la densité2DONC4 -Concentration.
Votre avantage :
- Aspect des cadres d'échantillons élaborés
- Surveillance continue du H2DONC4 -Concentration
- Signal clair pour déterminer la concentration de H2DONC4 Entre 80% en poids et 100% en poids
- Prévention de la corrosion par un séchage efficace
Production d'acide chlorhydrique
Le chlore gazeux formé à l'anode de l'électrolyseur et l'hydrogène ajouté constituent les matières premières pour la synthèse de l'acide chlorhydrique. Les deux gaz sont dirigés dans un brûleur où ils réagissent pour former du chlorure d'hydrogène. Ensuite, le gaz HCl formé s'écoule de la chambre de combustion dans l'absorbeur à film tombant isotherme intégré. Ici, le gaz est absorbé à l'aide d'eau ou d'acide faible, formant ainsi de l'acide chlorhydrique concentré (37 % en poids HCL) se forme.
Avec l'aide de la limkisonic® Messtechnik est vérifié en continu par la concentration d'acide chlorhydrique. Cela permet des écarts par rapport à la concentration cible pour reconnaître et réagir en conséquence.
Votre avantage :
- Surveillance continue de la concentration de l'acide chlorhydrique (20-40% en poids HCL)
- Assurer une concentration cible très précise
Solstation et Solner Cleaning
Le produit de départ du chlorure de sodium (NaCl) est obtenu soit en évaporant l'eau de mer, en exploitant l'exploitation minière, soit en résolvant les dépôts de sel (cavernes). Les tôles bruts contient des contaminants et des sels de calcium ou de magnésium, qui obstruent les pores fins du diaphragme ou de la membrane pendant l'électrolyse et réduisent ainsi considérablement leur durée de vie. Pour cette raison, ces contaminants sont tombés dans des récipients de plantes en remuant (vaisseaux de rançon) en ajoutant de l'hydroxyde de sodium (NaOH) Après la précipitation, les impuretés sont séparées à l'aide d'un filtre à pression.
La pureté de la concentration de saumure est d'une importance particulière pour l'électrolyse suivante. Cela LiquiSonic® Système de mesure assure à tout moment une détermination très précise de la concentration de saumure. L'installation a lieu dans 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'exploitation de cavernes.
Votre avantage :
- Éviter les baisses de qualité lors du nettoyage de la saumure
- Augmentation de la durée de vie de la membrane
- Contrôle des marchandises entrantes (lors de l'exploitation de cavernes)
- 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 médias dans le processus sans délai. L'appareil est basé 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.