1. yfirlit yfir grunnframleiðsluferli klór-alkalíiðs
2.. Meginreglur og búnaður í rafgreiningarferli jónhimnunnar
3. Saga og takmarkanir á þindaraðferðinni og kvikasilfursaðferðinni
5. Ferli hagræðingar og framfarir í orkusparandi tækni
6. Umhverfisáskoranir og hreina framleiðslutækni
1. yfirlit yfir kjarnaframleiðsluferli
Klór-alkalí plöntur framleiða ætandi gos (NaOH), klór (Cl₂) og vetni (H₂) í gegnum rafgreiningu natríumklóríðs (NaCl) lausnar, hornstein grunnefnaiðnaðarins. Yfir 90% af Global Chlor-Alagali getu notarjónaskiptahimnuferli, með því sem eftir er með því að nota stigiðþindOgKvikasilfursfrumuraðferðir.
2.. Meginreglur og búnaður jónaskiptahimnaferlisins
Kjarnabúnaður
Perfluorined jónaskiptahimnurnar, með burðarás af flúorkolefni keðjum með súlfónsýruvirkum hópum, sýna yfirburða ónæmi gegn tæringu og efnafræðilegri niðurbroti, sem viðheldur stöðugum afköstum jafnvel í mjög súru (rafskautaverksmiðju) og basli (bakskaut) umhverfi. Til að hámarka skilvirkni himnanna enn frekar, felur ferlið með háþróaðri saltvatnsformeðferðarkerfi, svo sem tvíþætta síun og jónskiljun, sem draga úr snefil óhreinindum eins og járn og kísil í undir-PPB stig og koma þar með í veg fyrir himna og útvíkkun í rekstri um 20–30%. Að auki gerir samþætta hönnun rafgreiningarkerfisins kleift að ná nákvæmri stjórnun á bilinu í rafskautabúnaðinum í minna en 2 mm, lágmarka ohmísk viðnám og draga enn frekar úr orkunotkun um 5-8% til viðbótar samanborið við hefðbundna hönnun. Að lokum, ferlið gerir kleift að halda stöðuga framleiðslu á háu hreinu ætandi gosi með stöðugu natríumklóríðinnihaldi undir 50 ppm, útrýma þörfinni fyrir afsölunarskref í niðurstreymi og gera það tilvalið fyrir krefjandi forrit í lyfjum, rafeindatækni og matvælavinnslu.
Lykilbúnaður
Rafgreiningar: Flokkað í geðhvarfasýki og einokunartegundir. Tvíhliða rafgreiningarmenn starfa í röð með háspennu en taka minna pláss, en einokun sem keyrir samsíða með miklum straumi sem krefst sjálfstæðra afréttara. Nútíma „núll-bil“ hönnun dregur úr rafskautsbili<1 mm for further energy savings.
Saltvatnshreinsunarkerfi: Himnubundið súlfatfjarlæging (td Ruipu Saltvatnshreinsunarkerfi) og klóbindandi plastefni aðsog draga Ca²⁺ og Mg²⁺ til<1 ppm, extending membrane lifespan.
Klór- og vetnismeðferðareiningar: Klór er kælt (12–15 gráðu) og þurrkað með 98% H₂so₄ fyrir samþjöppun fyrir PVC framleiðslu; Vetni er kælt, þjappað og notað við nýmyndun saltsýru eða sem eldsneyti.
3. Sögulegt samhengi og takmarkanir á þind og kvikasilfursferlum
Ferli meginreglan og söguleg notkun þindaraðferðarinnar
Þind rafgreiningarinnar notar porous asbest þind sem líkamlega hindrun milli rafskauta og bakskautshólfanna. Grunnreglan er að nota val á svitahola í þindinni (um það bil 10 ~ 20 míkron) til að leyfa salta (NaCl lausn) að fara í gegnum, en koma í veg fyrir að CL₂ og H₂ lofttegundir blandast. Við rafskautið tapar Cl⁻ rafeindum til að búa til Cl₂ (2Cl⁻ - 2 e⁻ → Cl₂ ↑); Við bakskautið öðlast H₂O rafeindir til að búa til H₂ og OH⁻ (2H₂O + 2 e⁻ → H₂ ↑ + 2 OH⁻), og Oh⁻ sameinar Na⁺ til að mynda NaOH. Vegna þess að asbestþindin getur ekki alveg hindrað öfugan flæði Na⁺, inniheldur NaOH lausnin sem framleidd er við bakskautið um það bil 1% NaCl, með aðeins 10 ~ 12% styrk, og þarf að einbeita sér að meira en 30% með uppgufun til að mæta iðnaðarþörfum. Þetta ferli var mikið notað um miðja til loka 20. öld. Kína reiddi sig einu sinni á þessa tækni til að leysa vandamálið vegna skorts á grundvallar efnafræðilegum hráefni, en með því að bæta umhverfisvitund voru eðlislægir gallar þess smám saman afhjúpaðir.
Banvæn gallar og brotthvarfsferli þindaraðferðarinnar
Þrír kjarna ókostir þindaraðferðarinnar leiddu að lokum til alhliða skipti hennar:
Mikil orkunotkun og lítil skilvirkni: Vegna mikils viðnáms asbests þindar er frumuspennan allt að 3,5 ~ 4,5V, og orkunotkunin á tonn af basa er 3000 ~ 3500 kWh, sem er 40 ~ 70% hærri en jón himnaaðferðin. Það er aðeins hentugur fyrir svæði með lágt raforkuverð;
Ófullnægjandi afurðahreinleiki: Þynnta basa lausnin sem inniheldur NaCl þarfnast viðbótar uppgufunar og afsöltun, sem eykur ferliskostnaðinn og getur ekki staðið við eftirspurn eftir NaOH með háhæð í hágæða reitum (svo sem upplausn súráls);
Mengun kreppu í asbest: Asbest trefjar eru auðveldlega sleppt út í loftið og skólpi meðan á framleiðsluferlinu stendur. Langtímaáhrif leiða til sjúkdóma eins og lungnakrabbameins. Alþjóðastofnunin fyrir rannsóknir á krabbameini (IARC) skráði það sem krabbameinsvaldandi flokk I strax árið 1987.
Kvikasilfur rafgreiningarferli: Kvikasilfur eiturhrif falin hættur á bak við mikla hreinleika
Tæknileg einkenni og sögulegt gildi kvikasilfursaðferðarinnar
Kvikasilfursaðferðin var einu sinni „hágæða ferli“ til að framleiða matleysi ætandi gos vegna einstaka eiginleika kvikasilfurs bakskautsins. Meginregla þess er að nota Mercury sem farsíma bakskaut. Meðan á rafgreiningarferlinu stendur, mynda Na⁺ og Mercury natríum amalgam (Na-Hg ál), og síðan hvarfast natríum amalgam með vatni til að mynda 50% háan styrk NaOH (Na-Hg + H₂O → NaOH + H₂ ↑ + Hg), sem hægt er að nota beint án uppgufunar og styrks. Verulegur kostur þessa ferlis er að framleiðsla NaOH er afar hreint (NaCl innihald<0.001%), which is particularly suitable for industries such as pharmaceuticals and chemical fibers that have strict requirements on alkali purity. In the middle of the 20th century, this process was widely adopted in Europe, America, Japan and other countries. The Japanese chlor-alkali industry once relied on the mercury method to occupy 40% of the global high-end caustic soda market.
Merkjasilfursmengun hörmung og alþjóðlegt bann ferli
Banvæn galli kvikasilfursaðferðarinnar er óafturkræf mengun kvikasilfurs:
Mercury gufu sveiflur: Kvikasilfur sleppur í formi gufu við rafgreiningu og styrkur kvikasilfurs í vinnuumhverfinu fer oft yfir staðalinn með tugum sinnum, sem leiðir til tíðra kvikasilfurseitrunartviks meðal starfsmanna (svo sem Minamata sjúkdómsins í Japan árið 1956, sem var af völdum mengunar Mercury);
Útslagsáhættu frárennslis: Um það bil 10-20 grömm af kvikasilfri tapast fyrir hvert tonn af NaOH framleitt, sem er breytt í metýlmerkúrs eftir að hafa farið inn í vatnslíkamann og auðgað í gegnum fæðukeðjuna til að skaða vistkerfið;
Erfiðleikar við endurvinnslu: Þrátt fyrir að hægt sé að endurheimta kvikasilfur með eimingu, þá leiðir langtímaaðgerð enn til of mikils kvikasilfursinnihalds í jarðveginum og kostnaður við úrbætur er mikill. Með inngöngu í gildi Minamata-ráðstefnunnar (2013) hafa meira en 90% landa í heiminum heitið því að fasa út kvikasilfursaðferðina árið 2020. Sem stærsti klór-alkalíframleiðandi í heiminum bannaði Kína algjörlega kvikasilfursferlið árið 2017 og var fullkomlega að skera niður „kvikasilfursfrumu gosbragða“. Í dag halda aðeins fáum löndum eins og Indlandi og Pakistan enn minna en 5% af framleiðslugetu kvikasilfurs og standa frammi fyrir miklum alþjóðlegum umhverfisþrýstingi.
4..
Hágæða nýtingu klórs
Grunnefni: Notað í PVC framleiðslu (30–40% af eftirspurn eftir klór) og própýlenoxíðmyndun.
Hágæða forrit: Rafeindaflug klór (meiri en eða jafnt og 99.999% hreinleiki) fyrir hálfleiðara etsunarskipanir 5–8 sinnum verð á klór í iðnaðargráðu.
Neyðarmeðferð: Slysamyndun frásogast í tveggja þrepa NaOH skrúbba (15–20% styrkur), sem tryggir losun<1 mg/m³.
Vetnisbata og nýting
Hydrochloric Acid Synthesis: Hvarfast við CL₂ til að framleiða HCl fyrir súrsuðum og lyfjum.
Græn orka: Hreinsað vetniseldsneyti eldsneytisfrumur eða ammoníakmyndun, þar sem ein plöntu dregur úr kolefnisspori um 60% með vetnisaðlögun.
Öryggisstjórnun: Vetnisleiðslur fela í sér loga handtekna og þrýstibúnaðartæki, með rauntíma H₂\/Cl₂ hreinleikaeftirlit til að koma í veg fyrir sprengingar.
5. Ferli hagræðingar og orkusparandi tækni
Súrefnis bakskaut tækni
Meginregla: Að skipta um vetnisþróun með súrefnislækkun lækkar frumuspennu með {{0}}. 8–1,0 V, draga úr orkunotkun í<1500 kWh/ton NaOH while co-producing hydrogen peroxide (H₂O₂).
Umsókn: Beijing University of Chemical Technology's 50, 000- ton\/árs planta náði 30% orku sparnaði.
Hástraumur með þéttleika rafgreiningar
Framfarir: Að auka núverandi þéttleika úr 4 ka\/m² í 6 ka\/m² eykur afkastagetu um 30%, markaðssett af Asahi Kasei (Japan) og Thyssenkrupp (Þýskalandi).
Stafræn umbreyting
Greindur stjórnkerfi: AI algorithms optimize current efficiency to >96% og spá fyrir um himnur með<5% error, reducing costs by ¥80/ton at one plant.
AI-knúin skoðun: Hangzhou-byggðar efnaplöntur nota AI-útbúnu vélmenni til að skoða klór aðstöðu og ná 99,99% nákvæmni við að greina teflon rör.
6. Umhverfisáskoranir og hrein framleiðslutækni
Úrrennslismeðferð
Dechlorination: Tómarúm dechlorination (leifar cl₂<50 ppm) and ion exchange recover NaCl with >95% endurnotkun.
Núll vökvadrosun (ZLD): Multi-Effect uppgufun (MVR) kristallar iðnaðarsalt, útfært í Xinjiang og Shandong.
Meðferð með útblásturslofti
Brennisteinssýrueftirlit: Electrostatic precipitators (>99% skilvirkni) og blaut skúra uppfylla GB 16297-2025 losunarstaðla.
Kvikasilfursmengun: Lágmarks hvata er kynntur þar sem Yunnan Salt og Haohua Yuhang fá ríkisfjármögnun til Mercury-Free Catalyst R & D.
Stjórnun á föstu úrgangi
Endurvinnsla himna: Closed-loop recovery of precious metals (titanium, ruthenium) achieves >98% skilvirkni.
Salt seyru nýting: Notað í byggingarefni eða urðunarstólum, með 100% alhliða nýtingu karbítalans.