No coração da indústria química moderna está a eletrólise cloro-álcali, processo indispensável através do qual são obtidas matérias-primas essenciais para diversas áreas de aplicação. Esta tecnologia de processo é importante principalmente devido à produção eficiente de íons sódio (Na+), íons cloreto (Cl−) e íons hidróxido (OH−), que são indispensáveis como matérias-primas críticas para a produção de plásticos, produtos farmacêuticos e na indústria têxtil.
Usando uma tensão elétrica direta, uma conversão de separação da solução de cloreto de sódio em cloro elementar e hidróxido de sódio é realizada na eletrólise cloro-álcali; o hidrogênio é criado ao mesmo tempo. Os especialistas atribuem especial importância à funcionalidade destas células de eletrólise tecnicamente sofisticadas - especialmente concebidas para permitir o transporte de iões e ao mesmo tempo evitar reações indesejáveis entre os produtos. Porque a eficiência e a segurança de todo o processo dependem em grande parte de mecanismos de controle precisos e da estabilidade das tecnologias de membrana utilizadas.
Liqui Sonic® Sistemas de medição em eletrólise cloro-alcalina
O Liqui Sonic® Tecnologia de medição pode ser usado com vantagem nas diversas etapas do processo de eletrólise de cloro-álcalis. O benefício para o cliente reside principalmente na Redução do consumo de matéria-prima e energia bem como no Aumento no rendimento.
Liqui Sonic® sistema
Liqui Sonic® está disponível em três variantes de sistema:
Liqui Sonic® 20, Liqui Sonic® 30 e Liqui Sonic® 40.
Liqui Sonic® 30 é um sistema de alto desempenho que consiste em um controlador com conexão para até quatro sensores. Os sensores podem ser usados em diferentes pontos de medição.
Liqui Sonic® 20 é uma variante com gama reduzida de funções e conexão de sensor.
Liqui Sonic® 40 permite a determinação simultânea de duas concentrações em uma mistura. Para este efeito, uma segunda variável de medição física é combinada com a velocidade do som. Em processos de eletrólise cloro-alcalina, o sistema LiquiSonic® 40 geralmente contém um sensor de condutividade como segunda grandeza física.
Princípio de medição
O Liqui Sonic® Tecnologia de medição analisa parâmetros líquidos, como concentração ou densidade, detecta transições de fase e é usado para rastrear reações.
O princípio de medição baseia-se na determinação da velocidade do som em líquidos. A distância (d) entre o transmissor ultrassônico e o receptor é constante devido ao projeto, de modo que a velocidade do som (v) pode ser calculada medindo o tempo de trânsito (t) (v = d / t). Como a velocidade do som depende da concentração da substância, existe uma conexão funcional através da qual a concentração pode ser calculada.
A velocidade da medição do som é independente da transparência do líquido e impressiona pela sua alta precisão de medição, reprodutibilidade e estabilidade. Além de medir a velocidade do som, Liqui Sonic® sensor Uma medição de temperatura rápida e de alta precisão é integrada para compensação de temperatura. Para muitas aplicações, isto oferece grandes vantagens em relação aos métodos de medição convencionais.
sensor
O Liqui Sonic® sensor mede continuamente a concentração e a temperatura na faixa predefinida. Os dados do processo são atualizados a cada segundo.
O componente do sensor de contato com líquido é feito de aço inoxidável ou material resistente à corrosão, como Hastelloy C-2000, ou revestido com Halar ou PFA.
Várias funções adicionais integradas no sensor, como monitor de fluxo (fluxo/parada) ou monitoramento úmido/seco (tubo cheio/vazio), complementam o controle do processo.
O especial Liqui Sonic® Tecnologia de alto desempenho garante resultados de medição estáveis mesmo com bolhas de gás ou forte atenuação de sinal devido ao líquido do processo.
Eletrólise cloro-álcali
Como funciona a eletrólise cloro-alcalina?
A eletrólise cloro-álcali é um importante processo de engenharia usado para produzir produtos químicos básicos como cloro, hidrogênio e soda cáustica (hidróxido de sódio). Uma solução aquosa de cloreto de sódio (sal) é usada como eletrólito. Uma tensão elétrica é aplicada aos eletrodos, feitos de materiais especiais. Através deste processo, os íons cloreto são oxidados a cloro no ânodo, enquanto a água é reduzida a íons hidrogênio e hidróxido no cátodo. Esses íons hidróxido reagem com os íons sódio na solução para formar soda cáustica. A eletrólise cloro-álcali é um processo muito eficiente usado em muitas indústrias, pois é rápido, confiável e econômico, além de fornecer produtos químicos essenciais para diversas aplicações industriais.
Isso é feito com a ajuda de corrente elétrica Sal (NaCl) em Cloro (Cl2), Soda cáustica (NaOH) e Hidrogênio (H2) desmontado.
Quais processos são usados na eletrólise de cloro-álcalis?
Dois métodos principais são usados para isso: o método do diafragma e o método da membrana.
A mesma reação eletroquímica ocorre em ambos os processos: Este NaCl flui para o compartimento anódico da célula, onde Cl2 separado como cloro gasoso. A solução então continua para o compartimento catódico, onde H2 e NaOH forma.
Procedimento do diafragma explicado:
No processo de diafragma, um diafragma poroso (partição) é inserido entre o ânodo e o cátodo. Permite a troca iônica, mas evita a mistura do cloro e da solução de hidróxido de sódio. Uma solução salina é usada como eletrólito e o cloro é liberado no ânodo enquanto o hidrogênio e o hidróxido de sódio são produzidos no cátodo. No entanto, a qualidade do hidróxido de sódio com este processo é inferior à de outros métodos.
Processo de membrana explicado:
Este processo usa uma membrana especial permeável a íons que bloqueia os íons de cloro, mas permite a passagem dos íons de sódio. Isto leva à formação de cloro no ânodo e hidróxido de sódio e hidrogênio no cátodo.
A membrana e o diafragma representam um fator de alto custo em ambos os processos. O Liqui Sonic® Tecnologia de medição é usado para determinar com precisão a concentração do católito, a fim de identificar e neutralizar quaisquer ineficiências no eletrolisador. Isto garante uma vida útil ideal da membrana.
Dependendo do processo utilizado, o católito é uma solução de NaOH (processo de membrana) ou uma solução de NaOH-NaCl (processo de diafragma). A medição da concentração da mistura de 3 componentes é realizada usando um Liqui Sonic® 40 sistemas de medição realizado em que o sensor ultrassônico é combinado com um sensor de condutividade.
Sua vantagem:
- Maximizando a eficiência do eletrolisador registrando continuamente as concentrações no processo
- Economia de energia e otimização do consumo
- Redução de análises de comparação complexas
- Aumentando a vida útil da membrana
Preparação dos produtos finais
Concentração de soda cáustica
A eletrólise cloro-álcali é um processo no qual o cloreto de sódio (sal de cozinha) é convertido em cloro, hidrogênio e soda cáustica (hidróxido de sódio) sob a influência da energia elétrica. Caminhe durante este processo Íons de sódio (Na+) para o cátodo, que é carregado negativamente, e Íons cloreto (Cl-) ao ânodo, que está carregado positivamente. A oxidação dos íons cloreto ocorre no ânodo, liberando cloro. No cátodo, a água é reduzida a íons hidrogênio e hidróxido. Esses íons hidróxido reagem com os íons sódio para formar soda cáustica. Existem diferentes variantes desse processo, como o processo de amálgama, no qual um amálgama de sódio é criado no cátodo, que é então processado em um estágio separado para produzir soda cáustica, hidrogênio e mercúrio. Independentemente do processo utilizado, a soda cáustica obtida é frequentemente concentrada por evaporação para atingir uma concentração mais elevada.
Vendável Soda cáustica (NaOH) geralmente tem uma concentração entre 45% em peso e 50% em peso. Como o NaOH removido das células de eletrólise tem apenas uma faixa de concentração entre 12% em peso e 33% em peso, ele é concentrado em evaporadores multicorpos.
Está ao lado NaOH também NaCl contido na solução (processo de diafragma), o excesso de sal na soda cáustica precipita como cristais no evaporador durante a evaporação. Uma concentração de NaOH entre 45% em peso e 50% em peso é alcançada.
O Liqui Sonic® Tecnologia de medição determina continuamente a concentração da soda cáustica após o evaporador a qualquer momento. Uma diluição subsequente da soda cáustica até uma concentração de produto específica do cliente também pode ser monitorada.
Sua vantagem:
- monitoramento contínuo da concentração da soda cáustica
- Redução dos custos de energia durante a evaporação
Secagem com gás cloro
A secagem do gás cloro é uma etapa essencial na produção de cloro. Este processo envolve a remoção da umidade do gás cloro para torná-lo adequado para aplicações industriais. A secagem é realizada por meio de métodos físicos como resfriamento e condensação do gás ou através do uso de agentes secantes como ácido sulfúrico concentrado ou peneiras moleculares. Essas técnicas garantem que o cloro esteja puro e seco. Embora a secagem do cloro gasoso seja um processo tecnicamente exigente, ela desempenha um papel crucial em muitas indústrias, uma vez que o cloro gasoso seco é utilizado para uma variedade de aplicações, desde o tratamento de água até à produção de plásticos e produtos farmacêuticos.
O gás cloro produzido na área anódica do eletrolisador deve ser liberado de seu teor de água antes de seu uso posterior, pois sua corrosividade aumenta quando o teor de umidade ultrapassa 30 ppm. Para a secagem, o gás cloro é passado para torres de absorção, nas quais o conteúdo de água no gás cloro é substituído por ácido sulfúrico altamente concentrado (80-99% em peso H2ENTÃO4) é absorvido.
A eficácia deste processo de secagem influencia significativamente a produtividade e a qualidade do gás. Portanto, a medição confiável de H2ENTÃO4 -Concentração importante. O Sistema de medição LiquiSonic® Em comparação com a medição de condutividade e densidade, permite o monitoramento contínuo e confiável de H2ENTÃO4 -Concentração.
Sua vantagem:
- Eliminação de amostragem complexa
- monitoramento contínuo de H2ENTÃO4 -Concentração
- sinal claro para determinar a concentração de H2ENTÃO4 entre 80% em peso e 100% em peso
- Prevenção da corrosão através de secagem eficaz
Produção de ácido clorídrico
O gás cloro produzido no ânodo do eletrolisador e o hidrogênio fornecido formam os materiais de partida para a síntese do ácido clorídrico. Para fazer isso, ambos os gases são alimentados em um queimador e reagem ali para formar cloreto de hidrogênio. O gás HCl formado então flui da câmara de combustão para o absorvedor de filme descendente isotérmico integrado. Aqui o gás é absorvido com a ajuda de água ou ácido fraco, sendo o ácido clorídrico concentrado (37% em peso HCl) formulários.
Com a ajuda do LiquiSonic® A concentração de ácido clorídrico é continuamente verificada utilizando tecnologia de medição. Isto torna possível detectar desvios da concentração alvo e reagir de acordo.
Sua vantagem:
- monitoramento contínuo da concentração de ácido clorídrico (20-40% em peso HCl)
- Garantindo uma concentração alvo altamente precisa
Estação de dissolução e limpeza com salmoura
O produto inicial é cloreto de sódio (NaCl) é obtido pela evaporação da água do mar, pela mineração ou pela escavação de depósitos de sal (cavernas). A salmoura bruta contém impurezas e sais de cálcio ou magnésio, que podem obstruir os poros finos do diafragma ou membrana durante a eletrólise e, assim, reduzir significativamente a sua vida útil. Por esta razão, estas impurezas são precipitadas em recipientes agitadores (vasos de dissolução) através da adição de soda cáustica (NaOH) fora de. Após a precipitação, as impurezas são separadas por meio de um filtro de pressão.
A pureza da concentração de salmoura é de particular importância para a eletrólise subsequente. O Liqui Sonic® Sistema de medição garante uma determinação altamente precisa da concentração de salmoura em todos os momentos. A instalação ocorre na estação de dissolução quando se utilizam sais extraídos ou no ponto de transferência do fornecedor de salmoura quando se explora cavernas.
Sua vantagem:
- Evitar quedas de qualidade na limpeza de salmoura
- Aumentando a vida útil da membrana
- Inspeção de entrada de mercadorias (para transporte em caverna)
- Redução do consumo de água ou vapor (ao dissolver o sal)
- Redução de energia elétrica