Электролиз хлорида натрия: промышленный процесс получения хлора и каустической соды (NaOH). Ключевой метод в химической промышленности. Объемы производства огромны.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Промышленный процесс электролиза хлорида натрия
Industrial process for electrolysis of sodium chloride
Процесс хлоралкалия (также хлор-щелочной) – промышленный процесс электролиза растворов хлорида натрия (NaCl). Это технология, используемая для производства хлора и гидроксида натрия (каустической соды), являющихся важными химическими веществами, востребованными в промышленности. В 1987 году данным процессом было получено 35 миллионов тонн хлора. Хлор и гидроксид натрия, производимые в ходе этого процесса, широко применяются в химической промышленности. Обычно процесс проводят в рассоле (водном растворе NaCl), в результате чего образуются гидроксид натрия (NaOH), водород и хлор. При использовании хлорида кальция или хлорида калия продукты содержат кальций или калий вместо натрия. Существуют также связанные процессы, использующие расплавленный NaCl для получения хлора и металлического натрия или конденсированный хлороводород для получения водорода и хлора. Процесс характеризуется высоким энергопотреблением, например, около [значение опущено] электроэнергии на тонну произведенного гидроксида натрия. Поскольку процесс дает эквивалентные количества хлора и гидроксида натрия (два моля гидроксида натрия на моль хлора), необходимо находить применение этим продуктам в одинаковой пропорции. На каждый моль произведенного хлора образуется один моль водорода. Большая часть этого водорода используется для производства соляной кислоты, аммиака, перекиси водорода или сжигается для выработки электроэнергии и/или пара.
The chloralkali process (also chlor alkali and chlor alkali) is an industrial process for the electrolysis of sodium chloride (NaCl) solutions. It is the technology used to produce chlorine and sodium hydroxide (caustic soda), which are commodity chemicals required by industry. Thirty five million tons of chlorine were prepared by this process in 1987. The chlorine and sodium hydroxide produced in this process are widely used in the chemical industry. Usually the process is conducted on a brine (an aqueous solution of NaCl), in which case sodium hydroxide (NaOH), hydrogen, and chlorine result. When using calcium chloride or potassium chloride, the products contain calcium or potassium instead of sodium. Related processes are known that use molten NaCl to give chlorine and sodium metal or condensed hydrogen chloride to give hydrogen and chlorine. The process has a high energy consumption, for example around of electricity per tonne of sodium hydroxide produced. Because the process yields equivalent amounts of chlorine and sodium hydroxide (two moles of sodium hydroxide per mole of chlorine), it is necessary to find a use for these products in the same proportion. For every mole of chlorine produced, one mole of hydrogen is produced. Much of this hydrogen is used to produce hydrochloric acid, ammonia, hydrogen peroxide, or is burned for power and/or steam production.
Электроды
Из-за коррозионной активности, присущей производству хлора, анод (место образования хлора) должен быть химически инертным и изготавливался из таких материалов, как платина, графит (который во времена Фарадея называли plumbago), а в настоящее время промышленным стандартом является анод из титана, покрытого смешанными оксидами металлов (также известный как анод с размерной стабильностью). Ранее в качестве анодов также использовались платина, магнетит, диоксид свинца, диоксид марганца и ферросилиций (содержащий 13–15% кремния). Платина, легированная иридием, обладает большей устойчивостью к коррозии, вызванной хлором, чем чистая платина. Непокрытый титан нельзя использовать в качестве анода, так как он подвергается анодированию, образуя непроводящий оксид и пассивируется. Графит постепенно разрушается из-за образования электролитического газа внутри его пористой структуры и образования углекислого газа в результате окисления углерода, что приводит к взвешиванию мелких частиц графита в электролите, которые можно удалить фильтрацией. Катод (место образования гидроксида) может быть изготовлен из нелегированного титана, графита или металла, более склонного к окислению, например, нержавеющей стали или никеля.
Due to the corrosive nature of chlorine production, the anode (where the chlorine is formed) must be non reactive and has been made from materials such as platinum metal, graphite (called plumbago in Faraday's time), A mixed metal oxide clad titanium anode (also called a dimensionally stable anode) is the industrial standard today. Historically, platinum, magnetite, lead dioxide, manganese dioxide, and ferrosilicon (13–15% silicon) have also been used as anodes. Platinum alloyed with iridium is more resistant to corrosion from chlorine than pure platinum. Unclad titanium cannot be used as an anode because it anodizes, forming a non conductive oxide and passivates. Graphite will slowly disintegrate due to internal electrolytic gas production from the porous nature of the material and carbon dioxide forming due to carbon oxidation, causing fine particles of graphite to be suspended in the electrolyte that can be removed by filtration. The cathode (where hydroxide forms) can be made from unalloyed titanium, graphite, or a more easily oxidized metal such as stainless steel or nickel.
Ассоциации производителей
Интересы производителей хлора-щелочных продуктов представляются на региональном, национальном и международном уровнях такими ассоциациями, как Euro Chlor и Всемирный совет по хлору.
The interests of chloralkali product manufacturers are represented at regional, national and international levels by associations such as Euro Chlor and The World Chlorine Council.