Jak vyrábět hydroxid sodný?

I. Přehled materiálu

Hydroxid sodný, běžně označován jako živec, louh sodný nebo natronové ledek, je nezbytnou základní chemikálií pro moderní průmysl. Fyzikální forma: čistá látka se může vyskytovat ve formě bílého, průsvitného krystalického pevného materiálu, který je velmi hygroskopický. Průmyslové produkty jsou často distribuovány ve formě plátků, granulátu, kusového materiálu nebo ve formě koncentrovaných roztoků (mokrý živec). Chemické vlastnosti: hlavními charakteristikami jsou silná alkalinita a silná koroze. Je dobře rozpustný ve vodě s vývojem velkého množství tepla. Reaguje s kyselinami (neutralizace), zmýlí tuky, rozpouští bílkoviny a prudce reaguje s mnoha kovy (hliník, zinek apod.) stejně jako se sklem a keramikou.

II. VÝROBA Te chnology

Hydroxid sodný je v podstatě po celém světě vyráběn téměř vždy ve spojení s výrobou chloru a oba produkty jsou často označovány jako chloralkalický průmysl. Tato výroba vychází z elektrolýzy nasyceného roztoku soli (roztok NaCl), při které se na anodě tvoří chlorový plyn (Cl2) a na katodě hydroxid sodný a vodíkový plyn (H2). Nejdůležitější procesy závisí na technologii oddělení katodní komory, a zahrnují následující:

1. Difúzní článek:

Princip: Používá se porézní azbestová (nebo upravená membrána) mezi anodovou a katodovou komorou. Anodový prostor se naplní nasyceným roztokem soli; oslabený roztok soli pak prochází přes membránu do katodové komory, kde se uvolňuje chlor a neutralizovaný roztok soli, vodík a NaOH. Katodový produkt je směs NaOH, NaCl a vody. Vlastnosti: Technologie středního věku, nízké kapitálové náklady. Avšak výsledný louh obsahuje nízkou koncentraci (přibližně 10–12 %) a vysoké množství soli, a proto je nutné provést odpařování, koncentraci a separaci soli, což má vysokou energetickou náročnost. Membrány z azbestu mají negativní dopad na životní prostředí a zdraví člověka, a proto jsou postupně nahrazovány lepšími alternativami.

2. Ionexová membránová cell:

Princip: Odděluje dvě komory pomocí vysoce selektivní kationtově výměnné membrány. Tato membrána umožňuje přesun Na+ iontů (Na+) z anodové komory do katodové komory, ale zabraňuje zpětnému přesunu OH- a pohybu Cl-. Použitý salmiak je vysoké čistoty a přidává se do anodové komory, zatímco do katodové komory se přidává čistá voda (nebo ředěná žlutá soda). Produkty jsou vysokokoncentrovaný (až 32–35 %) katolyt (roztok NaOH) a anolyt (vyčerpaný salmiak NaCl) vysoké čistoty. Vlastnosti: produkt NaOH vysoké kvality, koncentrace a čistoty (velmi nízký obsah soli). Nízká spotřeba energie: potřebná energie na odpařování a koncentraci se výrazně snižuje. Environmentální hlediska: eliminuje jakékoliv riziko znečištění azbestem; velká část jejího těsnění je vysoce kvalitní, takže dochází k minimálnímu úniku. Vysoká účinnost: vysoká proudová účinnost, stabilní provoz. Stav: jedná se o preferovanou technologii pro nové a hlavní chloralkalické závody po celém světě.

3. Rtuťová baterie

Princip: Jedná se o katodový typ s použitím proudící rtuti. Na rtuťové katodě jsou ionty Na+ vylučovány a vytvářejí sodnou amalgam, která vytéká z elektrolyzéru a je přiváděna do rozkladače, kde dochází k jejímu rozkladu na koncentrovaný NaOH a H2 po přívodu vody. Vlastnosti: měla potenciál vyrábět tekuté louh s vysokou koncentrací a čistotou. Nicméně přítomnost vysokého rizika znečištění rtutí, která představuje vážné ohrožení pro ekologický systém i lidské zdraví, představuje hlavní nevýhodu. Dnešní stav: Tento proces byl v zemi výrazně eliminován kvůli nepřijatelným environmentálním rizikům a částečně nahrazen membránovým procesem.

III. Shrnutí

Ionexmembrána je současným technologickým standardem: její vynikající technicko-ekonomické a environmentální vlastnosti zajistily její tržní hegemonii v moderní výrobě chloru a alkalických látek, která má nejvyšší produktivitu. Zásadní cestou vpřed je tzv. zelená výroba: odstranění nejhorších znečišťujících látek (např. rtuťových článků), zdokonalování konvenčních procesů (např. nahrazení azbestu v bariérových membránách) a další vývoj membrán a elektrolyzérů směřující k vyšší energetické a materiálové efektivitě jsou široce akceptované priority v průmyslu.