Il cuore della moderna industria chimica è l’elettrolisi cloro-alcalina, un processo indispensabile attraverso il quale si ottengono materie prime essenziali per vari campi di applicazione. Questa tecnologia di processo è importante non da ultimo per la produzione efficiente di ioni sodio (Na+), ioni cloruro (Cl−) e ioni idrossido (OH−), che sono indispensabili come materiali di partenza critici per la produzione di materie plastiche, prodotti farmaceutici e nell’industria tessile.
Utilizzando una tensione elettrica continua, nell'elettrolisi cloro-alcalina viene effettuata una conversione di separazione della soluzione di cloruro di sodio in cloro elementare e idrossido di sodio; contemporaneamente viene creato l'idrogeno. Gli esperti attribuiscono particolare importanza alla funzionalità di queste celle di elettrolisi tecnicamente sofisticate, appositamente progettate per consentire il trasporto di ioni e allo stesso tempo per prevenire reazioni indesiderate tra i prodotti. Perché l'efficienza e la sicurezza dell'intero processo dipendono in gran parte da precisi meccanismi di controllo e dalla stabilità delle tecnologie a membrana utilizzate.
LiquiSonic® Sistemi di misura nell'elettrolisi cloro-alcalina
IL LiquiSonic® Tecnologia di misurazione può essere utilizzato vantaggiosamente nelle diverse fasi del processo di elettrolisi cloro-alcalina. Il vantaggio per il cliente risiede principalmente nel Riduzione del consumo di materie prime e di energia così come nel Aumento della resa.
LiquiSonic® sistema
LiquiSonic® è disponibile in tre varianti di sistema:
LiquiSonic® 20, LiquiSonic® 30 e LiquiSonic® 40.
LiquiSonic® 30 è un sistema ad alte prestazioni composto da un controller con collegamento per un massimo di quattro sensori. I sensori possono essere utilizzati in diversi punti di misurazione.
LiquiSonic® 20 è una variante con una gamma ridotta di funzioni e collegamento di un sensore.
LiquiSonic® 40 consente la determinazione simultanea di due concentrazioni in una miscela. A questo scopo, una seconda variabile di misura fisica viene combinata con la velocità del suono. Nei processi di elettrolisi cloro-alcalina, il sistema LiquiSonic® 40 contiene solitamente un sensore di conducibilità come seconda grandezza fisica.
Principio di misurazione
IL LiquiSonic® Tecnologia di misurazione analizza parametri liquidi come concentrazione o densità, rileva transizioni di fase e viene utilizzato per tracciare le reazioni.
Il principio di misurazione si basa sulla determinazione della velocità del suono nei liquidi. La distanza (d) tra il trasmettitore e il ricevitore a ultrasuoni è costante per motivi costruttivi, in modo che la velocità del suono (v) possa essere calcolata misurando il tempo di transito (t) (v = d / t). Poiché la velocità del suono dipende dalla concentrazione della sostanza, esiste una connessione funzionale attraverso la quale è possibile calcolare la concentrazione.
La velocità di misurazione del suono è indipendente dalla trasparenza del liquido e colpisce per l'elevata precisione di misurazione, riproducibilità e stabilità. Oltre a misurare la velocità del suono, LiquiSonic® sensore Per la compensazione della temperatura è integrata una misurazione della temperatura rapida e ad alta precisione. Per molte applicazioni, ciò offre notevoli vantaggi rispetto ai metodi di misurazione convenzionali.
sensore
IL LiquiSonic® sensore misura continuamente sia la concentrazione che la temperatura nell'intervallo predefinito. I dati di processo vengono aggiornati ogni secondo.
Il componente del sensore a contatto con il liquido è realizzato in acciaio inossidabile o materiale resistente alla corrosione come Hastelloy C-2000 o rivestito con Halar o PFA.
Diverse funzioni aggiuntive integrate nel sensore come il monitoraggio del flusso (flusso/arresto) o il monitoraggio umido/secco (tubo pieno/vuoto) completano il controllo del processo.
Quello speciale LiquiSonic® Tecnologia ad alte prestazioni garantisce risultati di misura stabili anche in presenza di bolle di gas o di forte attenuazione del segnale dovuta al liquido di processo.
Elettrolisi cloro-alcalina
Come funziona l'elettrolisi cloro-alcalina?
L'elettrolisi cloro-alcalina è un importante processo ingegneristico utilizzato per produrre sostanze chimiche di base come cloro, idrogeno e soda caustica (idrossido di sodio). Come elettrolita viene utilizzata una soluzione acquosa di cloruro di sodio (sale). Agli elettrodi, che sono realizzati con materiali speciali, viene applicata una tensione elettrica. Attraverso questo processo, gli ioni cloruro vengono ossidati in cloro all'anodo, mentre l'acqua viene ridotta in ioni idrogeno e idrossido al catodo. Questi ioni idrossido reagiscono con gli ioni sodio nella soluzione per formare soda caustica. L'elettrolisi cloro-alcalina è un processo molto efficiente utilizzato in molti settori poiché è veloce, affidabile ed economico e fornisce sostanze chimiche essenziali per varie applicazioni industriali
Questo viene fatto con l'aiuto della corrente elettrica Sale (NaCl) In Cloro (cl2), Soda caustica (NaOH) E Idrogeno (H2) smontato.
Quali processi vengono utilizzati nell'elettrolisi cloro-alcalina?
A questo scopo vengono utilizzati due metodi principali: il metodo del diaframma e il metodo della membrana.
In entrambi i processi avviene la stessa reazione elettrochimica: questa NaCl scorre nel compartimento anodico della cella, dove Cl2 separato come gas di cloro. La soluzione continua poi nel compartimento catodico, dove H2 E NaOH modulo.
Spiegazione della procedura del diaframma:
Nel processo a diaframma, tra l'anodo e il catodo viene inserito un diaframma poroso (divisorio). Permette lo scambio ionico ma impedisce la miscelazione del cloro e della soluzione di idrossido di sodio. Viene utilizzata una soluzione salina poiché l'elettrolita e il cloro vengono rilasciati all'anodo mentre l'idrogeno e l'idrossido di sodio vengono prodotti al catodo. Tuttavia, la qualità dell'idrossido di sodio con questo processo è inferiore rispetto ad altri metodi.
Spiegazione del processo della membrana:
Questo processo utilizza una speciale membrana permeabile agli ioni che blocca gli ioni di cloro ma consente il passaggio degli ioni di sodio. Ciò porta alla formazione di cloro all'anodo e di idrossido di sodio e idrogeno al catodo.
La membrana e il diaframma rappresentano un fattore di costo elevato in entrambi i processi. IL LiquiSonic® Tecnologia di misurazione serve per determinare con precisione la concentrazione del catolita al fine di individuare e contrastare eventuali inefficienze dell'elettrolizzatore. Ciò garantisce una durata ottimale della membrana.
A seconda del processo utilizzato, il catolita è una soluzione di NaOH (processo a membrana) o una soluzione di NaOH-NaCl (processo a membrana). La misurazione della concentrazione della miscela a 3 componenti viene effettuata utilizzando a LiquiSonic® 40 sistemi di misura realizzato in cui il sensore ad ultrasuoni è abbinato ad un sensore di conducibilità.
Il tuo vantaggio:
- Massimizzare l'efficienza dell'elettrolizzatore registrando continuamente le concentrazioni nel processo
- Risparmio energetico e ottimizzazione dei consumi
- Riduzione di analisi comparative complesse
- Aumento della durata della membrana
Preparazione dei prodotti finali
Concentrazione di soda caustica
L'elettrolisi cloro-alcalina è un processo in cui il cloruro di sodio (sale da cucina) viene convertito in cloro, idrogeno e soda caustica (idrossido di sodio) sotto l'influenza dell'energia elettrica. Fai un'escursione durante questo processo Ioni di sodio (Na+) al catodo, che è carico negativamente, e Ioni cloruro (Cl-) all'anodo, che è carico positivamente. All'anodo avviene l'ossidazione degli ioni cloruro, liberando cloro. Al catodo l'acqua viene ridotta in ioni idrogeno e idrossido. Questi ioni idrossido reagiscono con gli ioni sodio per formare soda caustica. Esistono diverse varianti di questo processo, come ad esempio il processo di amalgama, in cui sul catodo viene creato un amalgama di sodio, che viene poi ulteriormente lavorato in una fase separata per produrre soda caustica, idrogeno e mercurio. Indipendentemente dal processo utilizzato, la soda caustica ottenuta viene spesso concentrata mediante evaporazione per ottenere una concentrazione più elevata.
Vendibile Soda caustica (NaOH) di solito ha una concentrazione compresa tra il 45% e il 50% in peso. Poiché il NaOH rimosso dalle celle di elettrolisi ha solo un intervallo di concentrazione compreso tra il 12% e il 33% in peso, viene concentrato negli evaporatori multicorpo.
È accanto a NaOH Anche NaCl contenuto nella soluzione (processo a membrana), il sale in eccesso nella liscivia precipita sotto forma di cristalli nell'evaporatore durante l'evaporazione. Si ottiene una concentrazione di NaOH compresa tra il 45% in peso e il 50% in peso.
IL LiquiSonic® Tecnologia di misurazione determina continuamente la concentrazione della lisciva dopo l'evaporatore in qualsiasi momento. È inoltre possibile monitorare una successiva diluizione della soda caustica ad una concentrazione di prodotto specifica per il cliente.
Il tuo vantaggio:
- monitoraggio continuo della concentrazione della soda caustica
- Riduzione dei costi energetici durante l'evaporazione
Essiccazione con cloro gassoso
L'essiccazione del cloro gassoso è una fase essenziale nella produzione di cloro. Questo processo prevede la rimozione dell'umidità dal gas di cloro per renderlo adatto alle applicazioni industriali. L'essiccazione viene effettuata utilizzando metodi fisici come il raffreddamento e la condensazione del gas o mediante l'uso di agenti essiccanti come acido solforico concentrato o setacci molecolari. Queste tecniche garantiscono che il cloro sia in forma pura e secca. Sebbene l’essiccazione del cloro gassoso sia un processo tecnicamente impegnativo, svolge un ruolo cruciale in molti settori, poiché il cloro gassoso essiccato viene utilizzato per una varietà di applicazioni, dal trattamento delle acque alla produzione di materie plastiche e prodotti farmaceutici.
Il gas di cloro prodotto nella zona dell'anodo dell'elettrolizzatore deve essere liberato dal suo contenuto di acqua prima di un ulteriore utilizzo, poiché la sua corrosività aumenta quando il contenuto di umidità supera i 30 ppm. Per l'essiccazione, il cloro gassoso viene fatto passare nelle torri di assorbimento, nelle quali il contenuto di acqua nel cloro gassoso viene sostituito da acido solforico altamente concentrato (80-99% in peso di H2COSÌ4) viene assorbito.
L'efficacia di questo processo di essiccazione influenza in modo significativo la produttività e la qualità del gas. Pertanto, la misurazione affidabile di H2COSÌ4 -Concentrazione importante. IL Sistema di misurazione LiquiSonic® Rispetto alla misurazione della conduttività e della densità, consente il monitoraggio continuo e affidabile di H2COSÌ4 -Concentrazione.
Il tuo vantaggio:
- Eliminazione di campionamenti complessi
- monitoraggio continuo di H2COSÌ4 -Concentrazione
- segnale chiaro per determinare la concentrazione di H2COSÌ4 tra l'80% in peso e il 100% in peso
- Prevenzione della corrosione grazie ad un'asciugatura efficace
Produzione di acido cloridrico
Il gas di cloro prodotto all'anodo dell'elettrolizzatore e l'idrogeno fornito costituiscono le materie prime per la sintesi dell'acido cloridrico. A tale scopo entrambi i gas vengono immessi in un bruciatore e lì reagiscono formando acido cloridrico. Il gas HCl formatosi fluisce quindi dalla camera di combustione nell'assorbitore isotermico a film cadente integrato. Qui il gas viene assorbito con l'aiuto di acqua o acido debole, per cui acido cloridrico concentrato (37% in peso HCl) forme.
Con l'aiuto del LiquiSonic® La concentrazione di acido cloridrico viene continuamente controllata utilizzando la tecnologia di misurazione. Ciò consente di rilevare deviazioni dalla concentrazione target e reagire di conseguenza.
Il tuo vantaggio:
- monitoraggio continuo della concentrazione di acido cloridrico (20-40% in peso HCl)
- Garantire una concentrazione target estremamente accurata
Stazione di dissoluzione e pulizia della salamoia
Il prodotto di partenza è cloruro di sodio (NaCl) si ottiene facendo evaporare l'acqua di mare, scavando o scavando depositi salini (caverne). La salamoia grezza contiene impurità e sali di calcio o magnesio, che possono ostruire i pori fini del diaframma o della membrana durante l'elettrolisi e quindi ridurne significativamente la durata. Per questo motivo queste impurità vengono fatte precipitare in contenitori agitatori (recipienti di dissoluzione) aggiungendo soda caustica (NaOH) fuori. Dopo la precipitazione, le impurità vengono separate mediante un filtro a pressione.
La purezza della concentrazione della salamoia è di particolare importanza per la successiva elettrolisi. IL LiquiSonic® Sistema di misurazione garantisce in ogni momento una determinazione estremamente precisa della concentrazione della salamoia. L'installazione avviene nella stazione di dissoluzione quando si utilizzano sali estratti o nel punto di trasferimento dal fornitore di salamoia quando si estraggono caverne.
Il tuo vantaggio:
- Evitare cali di qualità nella pulizia della salamoia
- Aumento della durata della membrana
- Ispezione delle merci in entrata (per il trasporto in caverna)
- Riduzione del consumo di acqua o vapore (durante lo scioglimento del sale)
- Riduzione dell'energia elettrica