Wat is het chloor-alkaliproces? Van pekel tot chloor en natriumhydroxide: een complete gids voor het volledige proces van het chloor-alkaliproces.

Het chloor-alkaliproces is een van de belangrijkste elektrochemische productieprocessen in de basischemie. De kern van dit proces is het gebruik van geraffineerde pekel als grondstof om tegelijkertijd chloor, waterstof en natriumhydroxide (caustische soda) te produceren door middel van elektrolyse. Het wordt "chloor-alkali" genoemd omdat hetzelfde elektrolysesysteem tegelijkertijd chloor en alkalische vloeistof kan produceren; deze twee stoffen worden vervolgens verwerkt in industriële ketens zoals PVC, epichloorhydrine, pulp en papier, aluminiumoxide, waterzuivering, textiel, farmaceutica en fijnchemicaliën. Moderne installaties maken over het algemeen gebruik van de ionenwisselingsmembraanmethode, omdat deze, vergeleken met traditionele membraan- en kwikmethoden, een hogere productzuiverheid, een lager energieverbruik en beter beheersbare milieurisico's biedt. Voor kopers is de belangrijkste vraag niet alleen "of de elektrolyzer kan draaien", maar ook of de pekelkwaliteit, membraanprestaties, elektrodeconditie, stroomrendement, veilige scheiding van chloor en waterstof en de downstream verwerkingssystemen op de lange termijn stabiel blijven. Deze factoren bepalen gezamenlijk de capaciteit, het energieverbruik en de onderhoudskosten van een chloor-alkali-installatie.

1. Principes van pekelzuivering en elektrolyse

Het volledige productieproces begint met de zuivering van de pekel. Industrieel zout of pekel bevat doorgaans calcium, magnesium, ijzer en zwevende deeltjes. Als deze onzuiverheden in de elektrolyzer terechtkomen, kunnen ze het membraan vervuilen en de celspanning verhogen. Daarom moeten ze worden verwijderd door middel van chemische precipitatie, filtratie, precisiefiltratie en, indien nodig, een diepgaande behandeling met chelerende hars. De gezuiverde, zeer zuivere pekel wordt in de anodekamer gevoerd, terwijl aan de kathodezijde een geschikte water- en alkalicirculatie wordt gehandhaafd. Nadat de stroom is ingeschakeld, verliezen chloride-ionen aan de anode elektronen om chloor te vormen; natriumionen passeren de elektrolyzer. chloor-alkali ionenwisselingsmembraan In de kathodekamer worden natriumhydroxide en natriumhydroxide gevormd met hydroxide-ionen die ontstaan ​​door water-elektrolyse, terwijl waterstof aan de kathode vrijkomt. Industriële elektrolyzers werken vaak continu met een relatief hoge stroomdichtheid, waardoor de selectiviteit van het membraan, de elektrische weerstand, de chemische bestendigheid en de activiteit van de anodecoating en het kathodeoppervlak allemaal direct van invloed zijn op de celspanning en het rendement. Voor nieuwbouw- of uitbreidingsprojecten is het selecteren van een geschikt elektrolysesysteem daarom cruciaal. chlooralkaliprocesproducten Dit vereist een evaluatie van de elektrolyzer, het membraan, de elektroden, het gelijkrichtsysteem, het pekelsysteem, de chloorbehandeling en de nabewerking met natriumhydroxide als een geïntegreerd systeem, in plaats van alleen de prijs van de afzonderlijke apparatuur te vergelijken.

2. Productnabewerking en systeemintegratie

Na de elektrolyse moeten de drie producten een gerichte nabewerking ondergaan. Nat chloor bevat meestal vocht en een kleine hoeveelheid ingesloten zoutnevel, dus het moet worden gekoeld, ontneveld, gedroogd en gecomprimeerd, en vervolgens naar vloeibaar chloor, waterstofchloride, natriumhypochloriet of andere chloreringseenheden worden getransporteerd, afhankelijk van het verdere gebruik. Waterstof moet worden gewassen, gekoeld en veilig afgevoerd of teruggewonnen, en kan worden gebruikt als brandstof of chemische grondstof. De bij elektrolyse verkregen natriumhydroxideconcentratie is meestal niet de uiteindelijke commerciële concentratie die alle klanten vereisen, dus sommige installaties zijn ook uitgerust met verdampings- en concentratiesystemen om de alkalische vloeistof verder te concentreren tot gangbare commerciële specificaties, zoals ongeveer 50%. De sleutel ligt hier niet in één enkele parameter, maar in systeemintegratie: bijvoorbeeld, slechte controle van het vochtgehalte in chloor zal corrosie van de downstream-apparatuur verergeren; hoge onzuiverheden in pekel zullen de levensduur van membranen verkorten; en een lagere warmteoverdrachtsefficiëntie in het verdampingssysteem zal het stoomverbruik aanzienlijk verhogen. Stabiele continue productie vereist een gecoördineerde werking van proces, apparatuur en automatische besturing.

3. Onderhoud van ionenwisselingsmembranen en -apparatuur

In het gehele systeem is het chloor-alkali-ionenwisselingsmembraan een van de belangrijkste verbruiksartikelen die de bedrijfseconomie beïnvloeden. Het membraan moet natriumionen doorlaten en tegelijkertijd de terugmigratie van chloride- en hydroxide-ionen zoveel mogelijk tegengaan, om een ​​hoog stroomrendement te behouden en de hoeveelheid zout die in het natriumhydroxideproduct terechtkomt te verminderen. Wanneer de membraanprestaties verslechteren, zijn veelvoorkomende symptomen onder andere een verhoogde celspanning, een hoger energieverbruik per eenheid, een abnormaal zoutgehalte in het natriumhydroxide of schommelingen in de differentiële druk van de cel. Oorzaken van een verkorte levensduur van het membraan zijn meestal een te hoge concentratie hardheidsionen zoals calcium en magnesium in de pekel, ijzer- en zware metaalverontreiniging, organische verontreiniging, onjuiste opstart- en afsluitprocedures en lokale mechanische schade in de cel. Daarom mag membraanvervanging niet uitsluitend volgens een vast schema worden uitgevoerd; de noodzaak hiervoor moet worden beoordeeld op basis van een combinatie van spanning, stroomrendement, differentiële druk, productzuiverheid en historische bedrijfstrends. Rubri, onderdeel van Hefei Sinopower Technologies Co., Ltd., kan de bijbehorende apparatuur, reserveonderdelen en technische ondersteuning voor chloor-alkali-systemen leveren. Kopers kunnen ook een bezoek brengen aan [websiteadres]. hfsinopower.com om meer te weten te komen over oplossingen voor fabrieksupgrades, vervanging van reserveonderdelen en projectondersteuning.

Voor chloor-alkali-installaties die al vele jaren in bedrijf zijn, is de factor die de verliezen door stilstand het meest beïnvloedt vaak het vermogen om chloor alkali reparatie en preventief onderhoud. Na langdurig gebruik kunnen elektrolyzers problemen ontwikkelen zoals veroudering van pakkingen, corrosie van het frame, deactivering van elektrodecoatings, membraanlekkage, verhoogde contactweerstand in stroomrails, instrumentafwijkingen en defecten aan klepafdichtingen. Als reparaties pas passief worden uitgevoerd nadat er storingen zijn opgetreden, leidt dit vaak tot ongeplande stilstand, veiligheidsrisico's voor chloor-waterstof en productieverlies. Een effectievere aanpak is het opstellen van operationele dossiers voor individuele cellen, het continu registreren van celspanning, stroomsterkte, temperatuur, drukverschil, loogconcentratie en chloorkwaliteit, en het tijdens het jaarlijkse onderhoud tegelijkertijd inspecteren van het membraan, de elektroden, afdichtingen, isolatieonderdelen en kritische leidingen. Voor klanten die capaciteitsuitbreiding of energiebesparende aanpassingen plannen, moeten ook de gelijkrichterefficiëntie, nul-gap-structuren, elektrodevernieuwing, pekelzuiveringscapaciteit en automatiseringsbesturingslogica worden geëvalueerd. De kernwaarde van een chloor-alkaliproject is niet alleen "de apparatuur aan de praat krijgen"; het is het zo lang mogelijk handhaven van een laag energieverbruik, een hoge stroomefficiëntie en een stabiele productkwaliteit onder veilige omstandigheden. Daarom moeten de keuze van de apparatuur, het beheer van het membraan en de onderhoudsstrategie in samenhang worden beschouwd.

Veelgestelde vragen: Belangrijkste vragen van klanten van het chloor-alkaliproject

1. Bij de bouw van een nieuw chloor-alkaliproject, moet eerst de elektrolyzer worden bepaald of eerst de capaciteit en het productplan?
Eerst moeten de beoogde capaciteit, de samenstelling van het ruwe zout, de concentratie van het natriumhydroxideproduct, de bestemming van het chloor, de nutsvoorzieningen en de lokale milieuvoorschriften worden vastgesteld. Vervolgens moet de schaal van de elektrolyzer en de configuratie van de hulpsystemen worden bepaald. Als de selectie uitsluitend gebaseerd is op de nominale capaciteit van de elektrolyzer, is de kans groot dat er discrepanties optreden in de capaciteit van het pekel-, rectificatie-, chloorbehandelings- of verdampingssysteem.

2. Hoe kunt u vaststellen of het chloor-alkali-ionenwisselingsmembraan aan vervanging toe is?
Beoordeel de cel niet alleen op basis van het aantal dienstjaren. Betrouwbaardere criteria zijn onder andere een continue stijging van de celspanning, een afname van het stroomrendement, een abnormaal zoutgehalte in de natriumhydroxide, drukverschillen en vervuiling of mechanische schade aan het membraanoppervlak. Als meerdere indicatoren tegelijkertijd verslechteren, moet de cel worden uitgeschakeld voor inspectie en een evaluatie van de vervanging.

3. Waarom neemt het energieverbruik toe nadat een chloor-alkali-installatie een tijdje in bedrijf is geweest?
Veelvoorkomende oorzaken zijn membraanvervuiling of -veroudering, verminderde elektrodeactiviteit, verhoogde onzuiverheden in de pekel, verhoogde contactweerstand in busbarverbindingen en een bedrijfstemperatuur of -concentratie die afwijkt van het optimale bereik. Het probleem moet worden opgespoord door gegevens van individuele cellen te vergelijken, in plaats van de stroomsterkte direct te verhogen om de productie te compenseren.

4. Welke belangrijke reserveonderdelen moeten gereed zijn voor een reparatie aan een chlooralkali-installatie?
Het wordt aanbevolen om ionenwisselingsmembranen, pakkingen, elektrode-assemblages, isolatieonderdelen, kritische kleppen en instrumentreserveonderdelen voor te bereiden op basis van de installatiestructuur, en een levensduurregistratie voor slijtageonderdelen op te stellen. Voor geïmporteerde componenten of componenten met lange levertijden dient vooraf een veiligheidsvoorraad te worden gepland om het risico op onverwachte uitval te verkleinen.