L'électrolyse chlore-alcali est au cœur de l'industrie chimique moderne, un processus indispensable permettant d'obtenir des matières premières essentielles pour divers domaines d'application. Cette technologie de processus est importante notamment en raison de la production efficace d'ions sodium (Na+), d'ions chlorure (Cl−) et d'ions hydroxyde (OH−), qui sont indispensables en tant que matières premières critiques pour la production de plastiques, de produits pharmaceutiques et dans l'industrie textile.
En utilisant une tension électrique continue, une conversion séparée de la solution de chlorure de sodium en chlore élémentaire et en hydroxyde de sodium est réalisée par électrolyse chlore-alcali ; de l'hydrogène est créé en même temps. Les experts attachent une importance particulière à la fonctionnalité de ces cellules d'électrolyse techniquement sophistiquées, spécialement conçues pour permettre le transport des ions et en même temps pour éviter des réactions indésirables entre les produits. Parce que l’efficacité et la sécurité de l’ensemble du processus dépendent en grande partie de mécanismes de contrôle précis et de la stabilité des technologies membranaires utilisées.
LiquiSonique® Systèmes de mesure en électrolyse chlore-alcaline
Le LiquiSonique® Technologie de mesure peut être utilisé avantageusement dans les différentes étapes du procédé d’électrolyse chlore-alcali. L'avantage client réside principalement dans le Réduction de la consommation de matières premières et d’énergie ainsi que dans le Augmentation du rendement.
LiquiSonique® système
LiquiSonique® est disponible en trois variantes de système :
LiquiSonique® 20, LiquiSonique® 30 et LiquiSonic® 40.
LiquiSonique® 30 est un système haute performance composé d'un contrôleur avec connexion pour jusqu'à quatre capteurs. Les capteurs peuvent être utilisés à différents points de mesure.
LiquiSonique® 20 est une variante avec une gamme réduite de fonctions et le raccordement d'un capteur.
LiquiSonique® 40 permet la détermination simultanée de deux concentrations dans un mélange. A cet effet, une deuxième grandeur de mesure physique est combinée à la vitesse du son. Dans les processus d'électrolyse chlore-alcaline, le système LiquiSonic® 40 contient généralement un capteur de conductivité comme deuxième grandeur physique.
Principe de mesure
Le LiquiSonique® Technologie de mesure analyse les paramètres du liquide tels que la concentration ou la densité, détecte les transitions de phase et est utilisé pour suivre les 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 d'ultrasons est constante en raison de la conception, de sorte que la vitesse du son (v) peut être calculée en mesurant le temps de transit (t) (v = d/t). Étant donné que la vitesse du son dépend de la concentration de la substance, il existe une connexion fonctionnelle grâce à laquelle la concentration peut être calculée.
La vitesse de mesure du son est indépendante de la transparence du liquide et impressionne par sa grande précision de mesure, sa reproductibilité et sa stabilité. En plus de mesurer la vitesse du son, LiquiSonique® capteur Une mesure de température rapide et de haute précision est intégrée pour la compensation de température. Pour de nombreuses applications, cela offre des avantages majeurs par rapport aux méthodes de mesure conventionnelles.
capteur
Le LiquiSonique® capteur mesure en continu la concentration et la température dans la plage prédéfinie. Les données du processus sont mises à jour toutes les secondes.
Le composant du capteur en contact avec le liquide est en acier inoxydable ou en matériau résistant à la corrosion tel que l'Hastelloy C-2000 ou recouvert de Halar ou de PFA.
Diverses fonctions supplémentaires intégrées dans le capteur, telles que le contrôle de débit (débit/arrêt) ou la surveillance humide/sec (tuyau plein/vide), complètent le contrôle du processus.
Le spécial LiquiSonique® Technologie haute performance garantit des résultats de mesure stables même en cas de bulles de gaz ou d'une forte atténuation du signal due au liquide de traitement.
Électrolyse chlore-alcali
Comment fonctionne l’électrolyse chlore-alcaline ?
L'électrolyse chlore-alcali est un processus technique important utilisé pour produire des 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, constituées de matériaux spéciaux. Grâce à ce processus, les ions chlorure sont oxydés en chlore à l’anode, tandis que l’eau est réduite en ions hydrogène et hydroxyde à la cathode. Ces ions hydroxyde réagissent avec les ions sodium présents dans la solution pour former de la soude caustique. L'électrolyse chlore-alcali est un processus très efficace utilisé dans de nombreuses industries car il est rapide, fiable et rentable, et fournit des produits chimiques essentiels pour diverses applications industrielles.
Cela se fait à l'aide du courant électrique Sel (NaCl) dans Chlore (Cl2), Soude caustique (NaOH) et Hydrogène (H2) démonté.
Quels procédés sont utilisés dans l’électrolyse chlore-alcali ?
Deux méthodes principales sont utilisées pour cela : la méthode du diaphragme et la méthode de la membrane.
La même réaction électrochimique a lieu dans les deux processus : NaCl s'écoule dans le compartiment anodique de la cellule, où Cl2 séparé sous forme de chlore gazeux. La solution continue ensuite dans le compartiment cathodique, où H2 et NaOH formulaire.
Procédure du diaphragme expliquée :
Dans le processus de diaphragme, un diaphragme poreux (cloison) est inséré entre l'anode et la cathode. Il permet l'échange d'ions mais empêche le mélange du chlore et de la solution de soude. Une solution saline est utilisée comme électrolyte et le chlore est libéré à l'anode tandis que l'hydrogène et l'hydroxyde de sodium sont produits à la cathode. Cependant, la qualité de l'hydroxyde de sodium avec ce procédé est inférieure à celle des autres méthodes.
Processus membranaire expliqué :
Ce processus 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 LiquiSonique® Technologie de mesure est utilisé pour déterminer avec précision la concentration du catholyte afin d’identifier et de contrecarrer toute inefficacité de l’électrolyseur. Cela garantit une durée de vie optimale de la membrane.
Selon le procédé utilisé, le catholyte est une solution de NaOH (procédé membranaire) ou une solution NaOH-NaCl (procédé diaphragme). La mesure de la concentration du mélange à 3 composants est effectuée à l'aide d'un LiquiSonique® 40 systèmes de mesure réalisé dans lequel le capteur à ultrasons est combiné avec un capteur de conductivité.
Votre avantage :
- Maximiser l'efficacité de l'électrolyseur en enregistrant en continu les concentrations dans le processus
- Economies d'énergie et optimisation des consommations
- Réduction des analyses de comparaison complexes
- Augmenter la durée de vie de la membrane
Préparation des produits finis
Concentration de soude caustique
L'électrolyse chlore-alcali est un processus dans lequel le chlorure de sodium (sel de table) est converti en chlore, hydrogène et soude caustique (hydroxyde de sodium) sous l'influence de l'énergie électrique. Randonnée pendant ce processus Ions sodium (Na+) à la cathode, qui est chargée négativement, et Ions chlorure (Cl-) à l'anode, qui est chargée positivement. L'oxydation des ions chlorure a lieu au niveau de l'anode, libérant du chlore. À la cathode, l’eau est réduite en ions hydrogène et hydroxyde. Ces ions hydroxyde réagissent avec les ions sodium pour former de la soude caustique. Il existe différentes variantes de ce procédé, comme le procédé à l'amalgame, dans lequel un amalgame de sodium est créé à la cathode, qui est ensuite traité dans une étape distincte pour produire de la soude caustique, de l'hydrogène et du mercure. Quel que soit le procédé utilisé, la soude caustique obtenue est souvent concentrée par évaporation pour atteindre une concentration plus élevée.
Vendable Soude caustique (NaOH) a généralement une concentration comprise entre 45 % en poids et 50 % en poids. Étant donné que le NaOH extrait des cellules d'électrolyse n'a qu'une plage de concentrations comprise entre 12 % en poids et 33 % en poids, il est concentré dans des évaporateurs multi-corps.
Est à côté NaOH aussi NaCl contenu dans la solution (procédé à diaphragme), l'excès de sel dans la lessive précipite sous forme de cristaux dans l'évaporateur lors de l'évaporation. Une concentration de NaOH comprise entre 45 % en poids et 50 % en poids est obtenue.
Le LiquiSonique® Technologie de mesure détermine en permanence la concentration de la lessive après l'évaporateur à tout moment. Une dilution ultérieure de la soude caustique jusqu'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 chlore gazeux
Le séchage du chlore gazeux est une étape essentielle dans la production de chlore. Ce processus consiste à éliminer l’humidité du chlore gazeux pour le rendre adapté aux applications industrielles. Le séchage est effectué à l'aide de méthodes physiques telles que le refroidissement et la condensation du gaz ou grâce à l'utilisation d'agents de séchage tels que l'acide sulfurique concentré ou des tamis moléculaires. Ces techniques garantissent que le chlore est sous une forme pure et sèche. Bien que le séchage du chlore gazeux soit un processus techniquement exigeant, il joue un rôle crucial dans de nombreuses industries, car le chlore gazeux séché est utilisé pour diverses applications, du traitement de l'eau à la production de plastiques et de produits pharmaceutiques.
Le chlore gazeux produit dans la zone anodique de l'électrolyseur doit être débarrassé de sa teneur en eau avant une utilisation ultérieure, car sa corrosivité augmente lorsque la teneur en humidité dépasse 30 ppm. Pour le séchage, le chlore gazeux passe dans des tours d'absorption, dans lesquelles la teneur en eau du chlore gazeux est remplacée par de l'acide sulfurique hautement concentré (80 à 99 % en poids de H).2DONC4) est absorbé.
L'efficacité de ce processus de séchage influence considérablement la productivité et la qualité du gaz. Par conséquent, la mesure fiable de H2DONC4 -Concentration importante. Le Système de mesure LiquiSonic® Par rapport à la mesure de conductivité et de densité, permet une surveillance continue et fiable de H2DONC4 -Concentration.
Votre avantage :
- Élimination des échantillonnages complexes
- surveillance continue de H2DONC4 -Concentration
- signal clair pour déterminer la concentration de H2DONC4 entre 80 % en poids et 100 % en poids
- Prévention de la corrosion grâce à un séchage efficace
Production d'acide chlorhydrique
Le chlore gazeux produit à l'anode de l'électrolyseur et l'hydrogène fourni constituent les matières premières pour la synthèse de l'acide chlorhydrique. Pour ce faire, les deux gaz sont introduits dans un brûleur et y réagissent pour former du chlorure d'hydrogène. Le gaz HCl formé s'écoule ensuite de la chambre de combustion vers l'absorbeur isotherme à film tombant intégré. Ici, le gaz est absorbé à l'aide d'eau ou d'un acide faible, grâce à quoi l'acide chlorhydrique concentré (37 % en poids HCl) formulaires.
Avec l'aide du LiquiSonic® La concentration en acide chlorhydrique est contrôlée en permanence à l'aide d'une technologie de mesure. Cela permet de détecter les écarts par rapport à la concentration cible et de réagir en conséquence.
Votre avantage :
- surveillance continue de la concentration d'acide chlorhydrique (20-40% en poids HCl)
- Assurer une concentration cible très précise
Station de dissolution et nettoyage de la saumure
Le produit de départ est le chlorure de sodium (NaCl) est obtenu soit par évaporation de l'eau de mer, soit par l'exploitation minière ou par l'excavation de gisements de sel (cavernes). La saumure brute contient des impuretés et des sels de calcium ou de magnésium qui peuvent obstruer les pores fins du diaphragme ou de la membrane lors de l'électrolyse et réduire ainsi considérablement leur durée de vie. Pour cette raison, ces impuretés sont précipitées dans des récipients agitateurs (récipients de dissolution) en ajoutant de la soude caustique. (NaOH) de. Après précipitation, les impuretés sont séparées à l’aide d’un filtre sous pression.
La pureté de la concentration en saumure est particulièrement importante pour l'électrolyse ultérieure. Le LiquiSonique® Système de mesure garantit à tout moment une détermination très précise de la concentration de la saumure. L'installation a lieu dans la station de dissolution lors de l'utilisation de sels extraits 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 à la saumure
- Augmentation de la durée de vie des membranes
- Inspection des marchandises entrantes (pour le transport en caverne)
- Réduction de la consommation d'eau ou de vapeur (lors de la dissolution du sel)
- Réduction de l'énergie électrique