Як виробити гідроксид натрію?

I. Огляд матеріалу

Натрій гідроксид або, як його часто називають, каустична сода, луг або натрій гідроксид є обов'язковою базовою хімічною сировиною для сучасної промисловості. Фізична форма: у чистому вигляді може бути у формі білого, прозорого кристалічного твердого матеріалу, який має високу гігроскопічність. Промислова продукція часто поширюється у формі пластівців, гранул, шматків або у формі концентрованих розчинів (сирний луг). Хімічні характеристики: основними ознаками є сильна лужність і сильна корозійна дія. Він добре розчиняється у воді з виділенням великої кількості тепла. Реагує з кислотами (нейтралізація); мило утворює жири, розчиняє білки та енергійно реагує з багатьма металами (алюміній, цинк тощо), а також із склом і керамікою.

II. Виробництво Те технологія

Натрій гідроксид практично у всьому світі виробляється майже виключно разом з хлором, і ці два продукти часто називають хлор-луговою промисловістю. Це базується на електролізі насиченого розсолу (розчин NaCl), де газоподібний хлор (Cl 2 ) утворюється на аноді, а натрій гідроксид та водень (H 2 ) — на катоді. Найважливіші процеси залежать від технології розділення катодної камери, до яких належать:

1. Діафрагмова установка:

Принцип: Він використовує пористий азбест (або модифіковану діафрагму) між анодною та катодною камерами. Анодна камера заповнюється розсолом; після цього розсіл проходить через діафрагму в катодну камеру, де виділяються хлор і нейтралізований розсіл, водень і NaOH. Катодним продуктом є суміш NaOH, NaCl і води. Характеристики: технологія середнього віку, невеликі капітальні вкладення. Але отримуваний щолок містить низьку концентрацію (приблизно 10–12%) і велику кількість солі, тому необхідно випаровування, згущення і вилучення солі, що потребує значних енергетичних витрат. Діафрагми з азбесту створюють екологічні та медичні ризики, тому їх поступово замінюють на кращі.

2. Мембранний електролізер:

Принцип: Розділяє два відсіки за допомогою високоселективної катіонно-обмінної мембрани. Ця мембрана дозволяє мігрувати іонам натрію (Na+), коли вони перебувають у анодному відсіку, до катодного відсіку, але запобігає зворотній міграції OH- та руху Cl-. Використовувана розсолина є високої чистоти й подається до анодної камери, а до катодної камери подається чиста вода (або розбавлений луг). Продуктами є висококонцентрований католіт (розчин NaOH) із вмістом 32–35% та аноліт (вичерпаний розчин NaCl) високої чистоти. Властивості: високоякісний, висококонцентрований і високочистий продукт NaOH (дуже малий вміст солі). Низьке енергоспоживання: значно скорочується енергія, необхідна для випаровування та концентрування. Екологічність: виключає забруднення азбестом; більша частина ущільнень є високоякісною, тому витоки мінімальні. Висока ефективність: висока струмова ефективність, стабільна робота. Стан: це технологія вибору для нових і провідних хлор-лугових підприємств по всьому світу на сьогоднішній день.

3. Ртутна комірка

Принцип: Це катодного типу з використанням ртуті у русі. Іони Na+ розряджаються на ртутному катоді, утворюючи амальгаму натрію, яка витікає з електролізера і перетворюється на висококонцентрований NaOH та H2 за допомогою розкладача, в який подається вода. Характерні особливості: потенційно могла виробляти рідке їдке натрієве з високою концентрацією та чистотою. Проте наявність високого ризику забруднення ртуттю, що несе серйозну загрозу для екологічної системи та здоров'я людини, є основним недоліком. Сучасний стан: цей процес був суттєво скорочений на суші через неприпустимі екологічні небезпеки, а частину переходу здійснено на мембранний процес.

III. Резюме

Мембрана з іонообмінним електролітом є сучасним стандартом: її високі техніко-економічні та екологічні характеристики забезпечили їй домінування на ринку у сучасному виробництві хлору й лугу, яке зараз є найбільш продуктивним і передовим. Основним напрямком подальшого розвитку справедливо вважається «зелене» виробництво: припинення використання найбільш шкідливих забруднювачів (наприклад, ртутних електролізерів), удосконалення традиційних процесів (наприклад, заміна азбесту в діафрагмах), а також постійне вдосконалення мембран та конструкції електролізерів для досягнення нових рівнів енерго- та матеріалоефективності — це загальноприйнята позиція в галузі.