在现代化学工业的中心是氯碱电解，这是一个不可或缺的过程，通过它可以获得用于各种应用领域的基本材料。这项工艺技术的重要性不仅在于其高效生产钠离子 (Na+)、氯离子 (Cl−) 和氢氧根离子 (OH−)，这些都是生产塑料、药物和纺织工业中不可或缺的关键原材料。
通过施加电压，在氯碱电解中，氯化钠溶液被分解为元素氯和氢氧化钠，同时产生氢气。这些技术复杂的电解槽的工作原理——专门设计用于促进离子运输并防止产品之间的不必要反应——在专业领域受到特别重视；因为整个过程的效率和安全性在很大程度上取决于精确的控制机制和所用膜技术的稳定性。
声速液® 氯碱电解中的测量系统
该 声速液® 测量技术 可以有利地用于氯碱电解的不同工艺阶段。客户的主要收益在于 减少原材料和能源消耗 以及在 提高产量.
声速液® 系统
声速液® 有三种系统变体可供选择：
声速液® 20，声速液® 30 和声速液® 40。
声速液® 30 是一个高性能系统，由一个控制器和最多四个传感器组成。这些传感器可以用于不同的测量点。
声速液® 20 是一个功能减少的变体，只连接一个传感器。
声速液® 40 允许同时确定混合物中两种浓度。为此，将第二个物理测量值与声速结合。在氯碱电解过程中，LiquiSonic® 40 系统通常包含一个作为第二物理量的电导率传感器。
测量原理
该 声速液® 测量技术 分析液体参数，如浓度或密度，检测相变并用于反应跟踪。
测量原理基于液体中声速的确定。由于超声发射器和接收器之间的距离 (d) 是结构上恒定的，因此可以通过测量运行时间 (t) 来计算声速 (v) (v = d / t)。由于声速取决于物质浓度，因此存在一个功能关系，可以通过该关系计算浓度。
声速测量不依赖于液体的透明度，并以高测量精度、可重复性和稳定性而著称。除了声速测量， 声速液® 传感器 集成了用于温度补偿的高精度和快速温度测量。对于许多应用，这比传统测量方法具有很大的优势。
传感器
该 声速液® 传感器 在预定义范围内连续测量浓度和温度。过程数据每秒更新。
与液体接触的传感器组件由不锈钢或耐腐蚀材料（如Hastelloy C-2000）制成，或涂有Halar或PFA。
传感器中集成的各种附加功能，如流量监控（流动/停止）或湿干监控（满/空管道），补充了过程控制。
特殊的 声速液® 高性能技术 即使在气泡或过程液体强信号衰减的情况下，也能确保稳定的测量结果。
氯碱电解
氯碱电解是如何工作的？
氯碱电解是一种重要的技术工艺，用于生产基本化学品，如氯、氢气和氢氧化钠（烧碱）。在此过程中，使用氯化钠（水）溶液作为电解质。由特定材料制成的电极上施加电压。通过这一过程，氯离子在阳极被氧化为氯，而在阴极，水被还原为氢气和氢氧根离子。氢氧根离子与溶液中的钠离子反应形成氢氧化钠。氯碱电解是一种非常高效的工艺，被广泛应用于许多行业，因为它快速、可靠且成本效益高，并为各种工业应用提供基本化学品。
通过电流的帮助 盐 (NaCl) 在 氯 (Cl2), 氢氧化钠 (NaOH) 和 氢 (H2) 分解。
氯碱电解中有哪些方法？
主要应用两种方法：隔膜法和膜法。
在这两种方法中都发生相同的电化学反应： 氯化钠 流入电池的阳极室，在那里 Cl2 以氯气的形式析出。随后，溶液继续进入阴极室，在那里 H2 和 氢氧化钠 形成。
隔膜法解释：
在隔膜法中，在阳极和阴极之间使用多孔隔膜（隔板）。它允许离子交换，但防止氯和氢氧化钠溶液混合。电解质使用盐溶液，在阳极释放氯，而在阴极产生氢和氢氧化钠。然而，这种方法的氢氧化钠质量低于其他方法。
膜法解释：
该方法使用特殊的离子透过膜，阻挡氯离子，但允许钠离子通过。这导致在阳极形成氯，在阴极形成氢氧化钠和氢。
膜和隔膜在这两种方法中都是高成本因素。 声速液® 测量技术 用于精确确定阴极液的浓度，以识别电解槽的潜在低效并加以应对。这样可以确保膜的最佳使用寿命。
根据所使用的方法，阴极液是NaOH溶液（膜法）或NaOH-NaCl溶液（隔膜法）。三组分混合物的浓度测量是通过使用 声速液® 40测量系统 实现的，其中超声波与电导率传感器结合。
您的优势：
- 通过持续监测过程中的浓度来最大化电解槽的效率
- 节能和优化消耗
- 减少复杂的比较分析
- 延长膜的使用寿命
终产品的处理
氢氧化钠浓缩
氯碱电解是一种工艺，其中氯化钠（食盐）在电能的作用下转化为氯气、氢气和氢氧化钠。在此过程中， 钠离子 (Na+) 移向带负电荷的阴极， 氯离子 (Cl-) 到阳极，阳极带正电。氯离子的氧化发生在阳极，释放出氯气。在阴极，水被还原为氢气和氢氧根离子。这些氢氧根离子与钠离子反应生成氢氧化钠。该过程有不同的变体，例如汞齐法，其中在阴极产生钠汞齐，然后在一个单独的阶段被进一步加工成氢氧化钠、氢气和汞。无论使用何种方法获得的氢氧化钠通常通过蒸发浓缩，以达到更高的浓度。
可销售的 氢氧化钠 (NaOH) 通常浓度在45 wt%到50 wt%之间。由于从电解池中取出的氢氧化钠的浓度范围仅在12 wt%到33 wt%之间，因此在多效蒸发器中浓缩。
除了 氢氧化钠 也 氯化钠 在溶液中（隔膜法），多余的盐在蒸发过程中结晶析出。因此，氢氧化钠的浓度达到45 wt%到50 wt%。
该 声速液® 测量技术 持续监测蒸发后碱液的浓度。后续将氢氧化钠稀释至客户指定的产品浓度也可以监控。
您的优势：
- 氢氧化钠的持续浓度监测
- 降低蒸发过程中的能源成本
氯气干燥
氯气的干燥是氯生产中的一个重要步骤。这个过程包括去除氯气中的水分，以使其适合工业应用。干燥通过物理方法进行，如冷却和气体冷凝，或通过使用干燥剂如浓硫酸或分子筛。这些技术确保氯以纯净和干燥的形式存在。尽管氯气干燥是一项技术复杂的工艺，但它在许多工业部门中起着关键作用，因为干燥的氯气被用于从水处理到塑料和药品制造的各种应用。
在电解槽阳极区产生的氯气在进一步使用之前必须去除其水分，因为当湿度超过30 ppm时，其腐蚀性会增加。为了干燥，氯气被引导进入吸收塔，在那里氯气中的水分通过高浓度的硫酸（80-99 wt% H2SO4) 吸收。
这个干燥过程的有效性显著影响气体的生产力和质量。因此，可靠测量H2SO4 -浓度非常重要。这个 LiquiSonic 测量系统® 与电导率和密度测量相比，实现了H的浓度的连续和安全监测2SO4 -浓度。
您的优势：
- 消除繁琐的取样
- H的浓度的连续监测2SO4 -浓度
- H的浓度确定的明确信号2SO4 在80 wt%和100 wt%之间
- 通过有效干燥防止腐蚀
盐酸生产
在电解槽阳极产生的氯气和供给的氢气是合成盐酸的原料。为此，将两种气体引导到燃烧器中，并在那里反应生成氯化氢。随后，生成的HCl气体从燃烧室流入集成的等温降膜吸收器。在这里，气体通过水或弱酸吸收，形成浓盐酸（37 wt% HCl) 形成。
借助LiquiSonic® 测量技术进行盐酸浓度的连续监测。这使得能够识别与目标浓度的偏差并做出相应反应。
您的优势：
- 盐酸的连续浓度监测（20-40 wt% HCl)
- 确保高精度的目标浓度
溶液站和盐水净化
原料氯化钠 (氯化钠) 通过蒸发海水、矿山开采或从盐矿床（洞穴）中提取获得。原盐水含有杂质和钙或镁盐，在电解过程中会堵塞隔膜或膜的细孔，从而显著降低其使用寿命。因此，通过在搅拌容器（溶解容器）中加入氢氧化钠来沉淀这些杂质 (氢氧化钠) 出。沉淀后，使用压力过滤器分离杂质。
盐水浓度的纯度对于随后的电解特别重要。这 声速液® 测量系统 确保始终高度精确地测定盐水浓度。当使用矿盐时，安装在溶解站进行；当开采洞穴时，安装在盐水供应商的转运点进行。
您的优势：
- 避免盐水清洗质量下降
- 延长膜的使用寿命
- 进货检验（用于洞穴运输）
- 减少水或蒸汽消耗（溶解盐时）
- 减少电能
LiquiSonic® 是一种在线分析系统，可直接在过程中无任何延迟地确定液体或介质的浓度或密度。该设备基于对绝对声速和过程温度的高精度测量，因此可以检测相位差。