Jak wyprodukować wodorotlenek sodu?

I. Przegląd materiału

Wodorotlenek sodu, znany również jako soda kaustyczna, ług lub wodorotlenek sodu, jest niezbędnym surowcem chemicznym dla przemysłu nowoczesnego. Postać fizyczna: czysta substancja może występować w postaci białego, półprzezroczystego ciała stałego krystalicznego, które jest bardzo higroskopowe. Towary przemysłowe są często dostępne w postaci płatków, granulatu, kawałków oraz roztworów o wysokiej stężeniu (mokra soda kaustyczna). Charakterystyka chemiczna: główne właściwości to silna zasadowość i silne działanie żrące. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, przy wydzielaniu dużej ilości ciepła. Reaguje z kwasami (neutralizacja); zmydla tłuszcze, rozpuszcza białka oraz gwałtownie reaguje z wieloma metalami (np. glinem, cynkiem) jak również ze szkłem i ceramiką.

Ii. PRODUKCJA Te technologia

Wodorotlenek sodu jest na całym świecie wytwarzany niemal wyłącznie w połączeniu z produkcją chloru, a oba te produkty często określane są wspólnie jako przemysł chloro-sodowy. Proces ten opiera się na elektrolizie nasyconego roztworu soli (roztworu NaCl), w wyniku której powstaje gazowy chlor (Cl2) na anodzie oraz wodorotlenek sodu i gazowy wodór (H2) na katodzie. Najważniejsze procesy zależą od technologii separacji komory katodowej i obejmują:

1.Komora diafragmowa:

Zasada: pomiędzy komorą anodową a katodową stosowany jest porowaty azbest (lub zmodernizowana membrana). Komora anodowa wypełniona jest solanką; odbierana solanka przechodzi przez membranę do komory katodowej, gdzie uwalniane są chlor i zobojętniona solanka, wydzielając wodór i NaOH. Produktem katodowym jest mieszanina NaOH, NaCl i wody. Cechy: technologia średniego wieku, niskie nakłady kapitałowe. Jednakże produkt – ciekły kwas żrący – ma niskie stężenie (około 10-12%) oraz dużą zawartość soli, dlatego wymagane są odparowanie, skoncentrowanie i oddzielenie soli, co wiąże się z wysokim zużyciem energii. Membrany azbestowe niosą ze sobą zagrożenia środowiskowe i zdrowotne, dlatego są stopniowo zastępowane.

2. Komora z membraną wymiany jonowej:

Zasada: Oddziela dwa komory, zastosowanie wysoce selektywnej membrany kationowymiennej. Membrana ta umożliwia migrację jonów sodu (Na+), które znajdują się w komorze anodowej, do komory katodowej, ale hamuje migrację zwrotną OH- oraz ruch Cl-. Używany roztwór soli jest wysokiej czystości i dodawany jest do komory anodowej, natomiast do komory katodowej wprowadzana jest czysta woda (lub rozcieńczony wodorotlenek). Produktami są wysokostężony (do 32-35%) katolit (roztwór NaOH) oraz anolit (wzbogacany roztwór NaCl) o dużej czystości. Właściwości: produkt NaOH wysokiej jakości, stężenia i czystości (bardzo niska zawartość soli). Niskie zużycie energii: znacznie zmniejsza się zapotrzebowanie na energię potrzebną do odparowania i zagęszczania. Ochrona środowiska: eliminuje możliwość zanieczyszczenia azbestem; duża część uszczelnień wykonana jest z materiałów wysokiej jakości, co minimalizuje ryzyko przecieków. Wysoka sprawność: duża sprawność prądowa, stabilna praca. Status: technologia wyboru nowoczesnych zakładów chlorkowo-zasadowych na całym świecie.

3. Komora rtęciowa

Zasada działania: Jest to katodowy typ z wykorzystaniem rtęci w ruchu. Jony Na+ są rozładowywane na katodzie rtęciowej, tworząc amalgamat sodu, który spływa z elektrolizera i jest przekształcany w wysoko stężony NaOH oraz H2 przez rozkładacz, do którego wprowadzana jest woda. Charakterystyka: potencjalnie umożliwiała produkcję ciekłej ługi o wysokim stężeniu i czystości. Niemniej obecność wysokiego ryzyka zanieczyszczenia rtęcią, która stanowi poważne zagrożenie dla ekosystemu i zdrowia ludzi, stanowi główną wadę. Obecny status: proces ten został znacząco wyeliminowany na lądzie ze względu na nieakceptowalne zagrożenia środowiskowe, a część przełączono na proces membranowy.

Iii. PODSUMOWANIE

Jonowymienna membrana to najnowocześniejsza technologia mainstreamowa: jej doskonałe właściwości techniczno-ekonomiczne i charakterystyka środowiskowa zapewniły jej hegemonię na rynku w nowoczesnej produkcji chlorkowo-zasadowej, oferując najwyższą zaawansowaną produktywność w momencie obecnym. Podstawową drogą naprzód jest zadośćuczynienie odpowiedniej terminologii – Zielonej Produkcji: wycofanie najpoważniejszych zanieczyszczeń (takich jak komory rtęciowe), udoskonalanie procesów konwencjonalnych (jak np. zastąpienie azbestu w diafragmach), a także kontynuowanie dostosowywania membran i projektowania elektrolizerów do nowych poziomów efektywności energetycznej i materiałowej to szeroko akceptowane kierunki działań w przemyśle.