Ядрото на процеса на електролиза (хлор-алкали) е електрохимична реакция, задвижвана от постоянен ток (DC) (ендотермична реакция). Основната ѝ суровина е воден разтвор на натриев хлорид (NaCl). Под действието на постоянен ток се получават три основни продукта: хлор (Cl₂), водород (H₂) и натриев хидроксид (NaOH, известен като сода каустик). Формулите на основната реакция са следните:
Анод: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
Катод: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻
Обща реакция: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (при условия на повишена енергия)
От създаването на хлор-алкалната индустрия, технологията на процеса е претърпяла три основни итерации: живачен метод, диафрагмен метод и метод с йонообменна мембрана. Следва подробно сравнение на тези три процеса.
| Тип процес | Йонообменен мембранен процес | Процес на диафрагмата | Меркурий процес |
| Основни характеристики | Перфлуорирана йонообменна мембрана разделя анода и катода, позволявайки преминаването само на Na⁺, постигайки прецизно разделяне на продукта | Използва се азбестова/модифицирана диафрагма; саламура и сода каустик се смесват частично, ефективността на разделяне е ограничена. | Живакът действа като катод, образувайки междинен продукт натриева амалгама, който след това се хидролизира, за да се получи сода каустик. |
| Чистота на продукта | Каустична сода 32–35%, висока чистота | Каустична сода 10–12%, относително ниска чистота, изисква рафиниране | Каустична сода 50%, изключително висока чистота, ниско съдържание на сол |
| Консумация на енергия (на тон сода каустик) | 2100–2300 кВтч | 2400–2600 кВтч | 2500–2800 кВтч |
| Въздействие върху околната среда | Без живак и азбест, чист и екологичен | Съдържа азбест, причинява замърсяване на околната среда | Силно замърсяване с живак |
| Текущо състояние | Основният поток (отчитащ >88%), разработена е технология от 4-то поколение | Някои стари съоръжения ще бъдат постепенно премахнати от експлоатация до 2025 г. | Глобално забранено |
Приложението на йонообменни мембрани в хлор-алкалната промишленост представлява революция, решаваща проблемите със замърсяването от живачния процес и преодоляваща ограниченията за чистота и консумация на енергия на диафрагмения процес. Той се отличава с множество предимства, включително екологичност, енергоспестяване и висока ефективност, което го прави най-модерната технология за производство на сода каустик в света днес. Ще предоставим подробно въведение в технологичния процес с йонообменна мембрана.
Електролизният агрегат е „сърцето“ на целия хлор-алкален процес. Под действието на постоянен ток, рафинираната саламура извършва електронен трансфер и йонно разделяне, генерирайки хлор, водород и сода каустик.
Структура на електролизатора: Използвайки плоча-рамкова структура, той се състои от три части: единични клетки, йонообменна мембрана и електродни плочи. Хидравличното затягане осигурява отлично уплътняване и ниско контактно съпротивление.
Характеристики на йонообменната мембрана: Композитна мембрана от перфлуорокарбоксилна киселина/сулфонова киселина (Rf-SO3H/Rf-COOH). Анодната страна има слой от сулфонова киселина (ниско съпротивление), а катодната страна има слой от карбоксилна киселина (блокиращ OH⁻, силно селективен за Na⁺). Висококачествените йонообменни мембрани могат да постигнат токова ефективност до 96,5%.
Материали на електродите: Изборът на електрод влияе пряко върху ефективността на електролизата и консумацията на енергия. Понастоящем анодът използва DSA електрод (с покритие RuO₂-IrO₂ на титаниева основа); катодът използва никелов (Ni) Pt или Raney никелов електрод, заместващ традиционните графитни електроди и значително намаляващ консумацията на енергия.
Работни параметри:
| Температура на клетката | 85–90°C |
| Напрежение на клетката | 2,8–3,2 V на клетка; общото напрежение варира в зависимост от броя |
| на единици | |
| Плътност на тока | 3–5 kA/m²; до 6 kA/m² постижимо с клетки от 4-то поколение |
| pH на анолита | 2,5–3 (за предотвратяване на образуването на хипохлориста киселина) |
| Диференциално налягане (катод спрямо анод) | Катодът е приблизително 2 kPa по-висок от анода, за да се предотврати навлизането на хлорен газ във водородната система. |
Днес технологията на йонообменните мембрани се е превърнала в основен процес в световната хлор-алкална индустрия. В бъдеще хлор-алкалната индустрия ще се насочи към зелена, нисковъглеродна, кръгова икономика и високотехнологично развитие.
ЧЗВ:
1. Кои сме ние?
Базирани сме в Анхуей, Китай, започваме от 2011 г., продаваме в Югоизточна Азия, Северна Америка, Източна Европа, Южна Азия.
2. Можете ли да персонализирате номиналната мощност или напрежение?
Да, персонализирането на продуктите е приемливо.
3. Може ли вашата компания да осигури цялостна система (горивни клетки, производство на водород, съхранение на водород, система за доставка на водород)?
Да, можем да осигурим необходимите аксесоари съответно.