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，通过这一过程可以获得用于各种应用领域的基本原料。该工艺技术的重要性不仅在于高效生产钠离子（Na+）、氯离子（Cl−）和氢氧根离子（OH−），这些都是制造塑料、药品和纺织工业中不可或缺的关键原材料。
通过施加直流电压，氯碱电解过程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——专门设计以促进离子运输并防止产品之间不必要的反应——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。
液声® 氯碱电解中的测量系统
该 液声® 测量技术 可以有利地应用于氯碱电解的各个过程阶段。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.
液声® 系统
液声® 有三种系统变体可供选择：
液声® 20，液声® 30 和液声® 40。
液声® 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。传感器可以在不同的测量点使用。
液声® 20 是一种功能较少的变体，只连接一个传感器。
液声® 40 允许同时确定混合物中两种浓度。为此，将第二个物理测量量与声速结合。在氯碱电解过程中，LiquiSonic® 40 系统通常包含一个导电率传感器作为第二个物理量。
测量原理
该 液声® 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测定。超声发射器和接收器之间的距离 (d) 在结构上是恒定的，因此可以通过测量时间 (t) 计算声速 (v) (v = d / t)。由于声速取决于物质浓度，存在一个功能关系，通过该关系可以计算浓度。
声速测量不受液体透明度的影响，并以高测量精度、再现性和稳定性令人信服。除了声速测量外， 液声® 传感器 集成了高精度和快速的温度测量以进行温度补偿。对于许多应用，这与传统测量方法相比具有很大优势。
传感器
的 液声® 传感器 在预定义的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/停）或湿干监控（满/空管道），补充了过程控制。
特殊的 液声® 高性能技术 即使在气泡或过程液体导致强信号衰减的情况下，也能保证稳定的测量结果。
氯碱电解
氯碱电解是如何工作的？
氯碱电解是一个重要的技术过程，用于生产基本化学品，如氯、氢和氢氧化钠（烧碱）。在此过程中，使用氯化钠（盐）的水溶液作为电解质。在由特殊材料制成的电极上施加电压。通过这个过程，氯离子在阳极被氧化成氯，而在阴极，水被还原成氢气和氢氧根离子。氢氧根离子与溶液中的钠离子反应形成烧碱。氯碱电解是一种非常高效的工艺，广泛应用于各个行业，因为它快速、可靠且具有成本效益，并为各种工业应用提供基本化学品。
借助电流 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，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 作为氯气析出。然后溶液继续进入阴极室，在那里 H2 和 氢氧化钠 形成。
隔膜法说明：
在隔膜法中，在阳极和阴极之间插入一个多孔隔膜（隔板）。它允许离子交换，但防止氯和氢氧化钠溶液混合。使用盐溶液作为电解质，在阳极释放氯，而在阴极产生氢和氢氧化钠。然而，在这种方法中，氢氧化钠的质量低于其他方法。
膜法说明：
该方法使用一种特殊的离子透过膜，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。 液声® 测量技术 用于精确测定阴极液的浓度，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寿命。
根据所用方法，阴极液可以是NaOH溶液（膜法）或NaOH-NaCl溶液（隔膜法）。三组分混合物的浓度测量通过使用 液声® 40测量系统 实现，将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
最终产品的处理
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+) 迁移到带负电的阴极， 氯离子 (Cl-) 到阳极，阳极带正电。 氯离子的氧化发生在阳极，释放氯。 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，其中在阴极生成钠汞齐，然后在单独的阶段进一步加工成氢氧化钠、氢气和汞。 无论使用哪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。由于从电解槽取出的NaOH仅具有12 wt%到33 wt%的浓度范围，因此在多效蒸发器中浓缩。
除了 氢氧化钠 还 氯化钠 在溶液中存在（隔膜法），多余的盐在蒸发器中蒸发时结晶析出。因此，NaOH的浓度达到45 wt%到50 wt%。
该 液声® 测量技术 在蒸发器后，随时连续测量溶液的浓度。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：
- 氢氧化钠的连续浓度监测
- 降低蒸发过程中的能源成本
氯气干燥
氯气干燥是氯生产中的关键步骤。该过程涉及去除氯气中的水分，使其适合工业应用。干燥通过物理方法进行，如气体的冷却和冷凝，或使用干燥剂如浓硫酸或分子筛。这些技术确保氯处于纯净和干燥的形式。尽管氯气干燥是一项技术复杂的工艺，但它在许多行业中发挥着关键作用，因为干燥的氯气用于从水处理到塑料和药品制造的各种应用。
在电解槽阳极区域产生的氯气在进一步使用之前必须去除其水分，因为其腐蚀性在湿度超过30 ppm时增加。为了干燥，氯气被引导到吸收塔中，在那里氯气中的水分通过高浓度硫酸（80-99 wt% H2SO4) 吸收。
该干燥过程的有效性显著影响气体的生产率和质量。因此，可靠的H2SO4 -浓度测量非常重要。这 种LiquiSonic测量系统® 与电导率和密度测量相比，实现了H2SO4 -浓度的连续和安全监控。
您的优势：
- 无需繁琐的取样
- H的连续监控2SO4 -浓度
- H浓度测定的明确信号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输入的氢气是合成盐酸的原料。为此，两个气体被引导到燃烧器中，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检查。这使得识别目标浓度的偏差并做出相应反应成为可能。
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
溶解站和盐水净化
原料氯化钠 (氯化钠) 通过蒸发海水、矿山开采或盐矿（洞穴）的溶解获得。原盐水含有杂质和钙或镁盐，这些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）中加入氢氧化钠去除这些杂质 (氢氧化钠) 沉淀后，杂质通过压滤器分离。
盐水浓度的纯度对后续的电解过程尤为重要。 液声® 测量系统 在任何时候都能保证盐水浓度的高精度测定。安装在使用矿山开采的盐的溶解站或在洞穴开采的盐水供应商的交接点。
您的优势：
- 避免盐水净化中的质量下降
- 延长膜的使用寿命
- 货物入库检验（在洞穴开采时）
- 减少水或蒸汽的消耗（在溶解盐时）
- 减少电能消耗
LiquiSonic® 是一个在线分析系统，可以在过程中直接测定液体或介质的浓度或密度而不延迟。该设备基于对绝对声速和过程温度的高精度测量，从而允许识别相位差异。