1. Công nghiệp sản xuất Clo – Kiềm (NaOH)

Ngành công nghiệp Clo – kiềm sản xuất clo (Cl2) và kiềm (soda kiềm hoặc natri hydroxit -NaOH) và hydroxit kali (KOH), bằng cách điện phân dung dịch muối, chủ yếu là sử dụng natri clorua (NaCl) làm nguyên Liệu hoặc kali clorua (KCl) cho sản xuất hydroxit kali. Quá trình Clor – kiềm là một người tiêu thụ quan trọng năng lượng điện.

Các công nghệ sản xuất clo – kiềm chủ yếu là thủy ngân, màng ngăn và điện phân màng tế bào. Trong quá trình clo, khí clo rời bình điện phân lúc khoảng 80 – 90ºC và bão hòa với hơi nước. Nó cũng chứa các tạp chất như hơi muối, nitơ, hydro, ôxy, carbon dioxit và các dấu vết của các Hydrocacbon clo hóa. Sau khi làm mát trực tiếp hoặc gián tiếp và loại bỏ tạp chất, clo được thông qua đển các tháp sấy để sấy khô với axit sulfuric đậm đặc. Khí sau đó được nén và hóa lỏng tại áp suất và nhiệt độ khác nhau. Clo hóa lỏng được lưu trữ số lượng lớn trong bồn chứa ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc nhiệt độ thấp.

2. Công nghệ và sản phẩm sau quá trình điện phân

Quá trình tế bào màng có lợi thế về môi trường hơn hai quy trình cũ. Các anode và cathode được phân cách bằng màng không thấm nước dẫn ion. Dung dịch nước cái chảy qua ngăn anode nơi các ion clorua được ôxy hóa thành khí clo. Các ion natri di chuyển qua màng đến cực âm khoang chứa dung dịch soda kiềm. Nước khử khoáng hóa được bổ sung vào mạch catholyte được thủy phân, và thoát ra khí hydro và các ion hydroxit. Các natri và các ion hydroxit kết hợp để tạo ra soda kiềm mà vẫn thường được nồng độ 32 – 35% bằng tuần hoàn dung dịch này trước khi xả khỏi ngăn. Nồng độ cao hơn được sản xuất bằng cô đặc dịch kiềm bằng quá trình bay hơi. Sản lượng của soda kiềm là tỷ lệ thuận với của clo (1,128 tấn soda kiềm (100 %) được sản xuất bằng cách điện phân/một tấn clo). Do màng, dung dịch soda kiềm chứa một số lượng rất hạn chế muối do di chuyển của clorua, như trong quá trình màng ngăn tế bào. Nước cái cạn kiệt được thải ra từ các khoang anode và được tái bão hòa muối.

Vật liệu catot được sử dụng trong màng tế bào là hoặc thép không gỉ hoặc nickel và cực dương được sử dụng là kim loại. Các cathodes thường được phủ một chất xúc tác để tăng diện tích bề mặt và làm giảm điện áp vượt quá. Vật liệu lớp phủ bao gồm Ni-S, Ni-Al, và Ni-NiO hỗn hợp, cũng như hỗn hợp của niken và các kim loại nhóm bạch kim. Các màng được sử dụng trong ngành công nghiệp Clor – kiềm thường được làm bằng polyme perfluor hóa. Clo thường được sản xuất gần nơi tiêu thụ. Lưu trữ và vận chuyển clo yêu cầu xử lý thích hợp và sử dụng các thực hành tốt nhất để giảm thiểu mối nguy hiểm tiềm ẩn. Clo được vận chuyển bằng đường ống, đường bộ và đường sắt.

Hydro là một đồng sản phẩm của điện phân nước cái (28 kg cho 1 tấn clo) và thường được sử dụng tại chỗ như là một chất dễ cháy, được chuyển cho các công ty khác như là một nhiên liệu, hoặc bán và vận chuyển như là hóa chất. Nó có thể được sử dụng tại các địa điểm tích hợp cho một số ứng dụng vì có độ tinh khiết cao, bao gồm cả tổng hợp amoniac, methanol, axit hydrocloric, hydro peroxide v.v.

Bổ sung cho điện phân tế bào, có các bước xử lý mà là chung cho tất cả các công nghệ bao gồm: dỡ muối và lưu trữ, lọc nước biển/nước cái và tái bão hòa, chế biến clo, kiềm soda, và hydro.

Điện phân màng trao đổi ion tại nhà máy hóa chất công ty

Quá trình tinh chế nước cái bao gồm một hệ thống chính cho thủy ngân và các công nghệ màng ngăn và một hệ thống bổ sung trung cho công nghệ màng. Những công đoạn này là cần thiết để loại bỏ tạp chất (sulfat anion, cation của canxi, magiê, bari và kim loại ) có thể ảnh hưởng đến quá trình điện phân.

Tinh chế nước cái bậc một sử dụng natri cacbonat và hydroxit natri để kết tủa các ion canxi và magiê như cacbonat canxi (CaCO3) và magiê hydroxit (Mg(OH). Kim loại cũng có thể kết tủa như hydroxit trong công đoạn này. Sulfate natri có thể được kiểm soát bằng cách thêm clorua canxi (CaCl2) hoặc các muối bari (mà có thể có mối nguy hiểm do độc tính của nó) để loại bỏ các anion sulfat bằng kết tủa sulfat canxi (CaSO4) hoặc barisul fat (BaSO4). Sau khi kết tủa, tạp chất bị loại bỏ bằng lắng, lọc hoặc kết hợp cả hai. Khả năng khác để loại bỏ sulfat gồm có siêu lọc và ngâm tẩy nước cái.

Tinh chế nước cái bậc hai gồm một bước lọc đánh bóng và làm mềm nước cái trong một phân xưởng trao đổi ion với các bộ lọc để đủ làm giảm các chất lơ lửng và bảo vệ các nhựa trao đổi ion khỏi bị hư hại. Xử lý nhựa chelat trao đổi ion được thiết kế để giảm kim loại kiềm thổ đến mức rất nhỏ. Nhựa này được định kỳ tái sinh với axit hydrocloric độ tinh khiết cao và dung dịch hydroxit natri. Thay vì làm loãng khí còn lại sau khi một phần clo ngưng tụ, hydro được lấy ra bằng một phản ứng với khí clo trong cột. Bước này tạo ra khí axit hydrocloric, mà có thể được thu hồi trong một phân xưởng axit hydrocloric HCL.