Le cœur d'une usine de chlore-alcali (en utilisant le procédé traditionnel de membrane échangeuse d'ions-comme exemple) est de produire du chlore, des alcalis et de l'hydrogène par électrolyse à l'aide d'eau salée raffinée. Le processus peut être résumé en quatre étapes clés, chacune se concentrant sur des actions clés :
1. Prétraitement des matières premières : conversion du sel brut en « eau salée propre »
Le sel brut (sel industriel) est dissous dans l'eau douce pour former de la saumure brute, qui est d'abord filtrée pour éliminer les sédiments ;
Des réactifs chimiques (tels que le carbonate de sodium et l'hydroxyde de sodium) sont ajoutés pour éliminer les impuretés telles que le calcium, le magnésium et le sulfate de la saumure afin d'éviter le colmatage de la membrane électrolytique ;
Enfin, la « saumure raffinée » est filtrée et préchauffée à une température appropriée pour son utilisation.
2. Électrolyse du noyau : L’électricité est appliquée pour séparer la saumure.
La saumure raffinée est introduite dans une cellule d'électrolyse à membrane échangeuse d'ions, où un courant continu est appliqué.
Anode : les ions chlorure sont convertis en chlore gazeux (déchargé) et la « saumure » restante est recyclée pour être réutilisée.
Cathode : les molécules d'eau sont converties en hydrogène gazeux (déchargées), tandis qu'une « solution brute de soude caustique » contenant de l'hydroxyde de sodium est générée (déchargée).
La fonction de la membrane échangeuse d'ions -est de permettre uniquement aux ions sodium de migrer de l'anode vers la cathode, empêchant ainsi la réaction du chlore et de la soude caustique et l'explosion des mélanges d'hydrogène et de chlore gazeux.
3. Purification du produit : Conversion du « produit brut » en un produit qualifié.
Chlore : L'eau et le brouillard sont d'abord éliminés, puis séchés avec de l'acide sulfurique concentré pour une utilisation directe ou un stockage liquéfié.
Hydrogène : la soude caustique résiduelle est éliminée par lavage et, après séchage, peut être utilisée comme combustible, utilisée pour produire de l'acide chlorhydrique ou purifiée jusqu'à une pureté élevée pour un approvisionnement externe.
Soude caustique : la solution de soude caustique brute est concentrée (pour éliminer l'excès d'eau et le sel résiduel) pour produire une solution de soude caustique liquide à 48 % - 50 %, qui peut ensuite être transformée en flocons solides d'une pureté supérieure à 99 %. 4. Recyclage et protection de l'environnement : réduire les pertes et la pollution
L'« eau de saumure » restant après l'électrolyse est déchlorée et renvoyée à l'étape de « prétraitement des matières premières » pour être re-salée.
Les eaux usées générées pendant la production (telles que les eaux de lavage) sont partiellement recyclées après neutralisation et traitement, le reste répondant aux normes de rejet.
Les précipités d'impuretés (comme les boues de sel) sont déshydratés et envoyés vers des installations d'élimination spécialisées.
Équipement de production
Durabilité environnementale
Gestion des déchets
Wastewater Treatment: Chlor-alkali plants employ advanced systems like vacuum dechlorination and biochemical oxidation to treat process water. For example, PVC centrifugal mother liquor is recycled using ozone disinfection and activated carbon filtration, achieving COD reduction rates >85% .
Utilisation des sous-produits : les boues de sel provenant de l'épuration des saumures sont réutilisées pour la production de ciment, tandis que l'hydrogène est capturé pour la production d'énergie.
Efficacité énergétique
Intégration des énergies renouvelables : les énergies solaire et éolienne sont de plus en plus utilisées pour compenser la demande en électricité, conformément aux objectifs mondiaux de décarbonation.
Récupération de chaleur : la chaleur résiduelle de l'électrolyse est recyclée pour le préchauffage de la saumure, réduisant ainsi la consommation globale d'énergie.
FAQ
Comment les usines de chlore-alcali garantissent-elles une production sûre pendant le processus de production ?
1. Contrôle des matières à risque élevé : prévention des risques basée sur les caractéristiques du chlore, de l'hydrogène et des alcalis
Chlore : conserver dans des réservoirs/cylindres résistants à la pression équipés de détecteurs de fuites et de dispositifs d'absorption par pulvérisation de solution alcaline (pour neutraliser les fuites). Le personnel doit porter des respirateurs à pression positive-.
Hydrogène : les pipelines/réservoirs doivent être mis à la terre pour l'électricité statique et des ventilateurs-antidéflagrants doivent être installés (pour éviter les explosions causées par l'accumulation). L'air doit être remplacé par de l'azote (teneur en oxygène<0.5%) before use.
Soude caustique : stocker dans des réservoirs/entrepôts résistants à la corrosion-. Le personnel doit porter des vêtements et des lunettes résistants à la corrosion-lors de la manipulation. Le contact avec la peau doit être immédiatement rincé à l'eau et appliqué avec de l'acide borique.
2. Sécurité des équipements et des processus : prévention des pannes à cycle complet-
Équipement de base : les électrolyseurs doivent être soumis à des inspections régulières pour vérifier l'intégrité de la membrane échangeuse d'ions (pour éviter toute diaphonie entre le chlore et l'hydrogène). Les compresseurs doivent être sans huile-avec protection contre la surpression. Les équipements spéciaux doivent faire l'objet d'inspections annuelles.
Conception des processus : installez un système DCS pour la surveillance des paramètres-en temps réel (avec des alarmes en cas de dépassement des limites). Un bouton d'arrêt d'urgence (ESD) doit être installé. Les conduites de chlore et d'hydrogène ne doivent pas se croiser ni être mélangées.
3. Gestion du personnel : opérations standardisées + formation améliorée
Les nouveaux employés doivent réussir l'évaluation "Trois-formation à la sécurité" avant de prendre leur poste. Les employés existants doivent apprendre les procédures de sécurité tous les trimestres et pratiquer les procédures d'intervention d'urgence (telles que la gestion des fuites de chlore) chaque année.
Des procédures de travail standardisées (telles que la coupure de courant et la vidange de la cellule électrolytique avant le remplacement de la membrane) sont établies. Les superviseurs de sécurité sont chargés de surveiller les violations et d’encourager le signalement des dangers potentiels.
4. Préparation aux situations d'urgence : Réagir rapidement aux situations d'urgence
Des plans d'urgence spécialisés (pour les fuites de chlore, les explosions d'hydrogène, etc.) sont en place, définissant clairement les procédures d'évacuation, de colmatage des fuites et de neutralisation, et en coordination avec le personnel local d'urgence, de lutte contre les incendies et de l'hôpital.
Les ateliers sont équipés de douches oculaires et de kits d'urgence. Une girouette est située dans la zone du chlore gazeux. Des outils de colmatage des fuites et des agents neutralisants sont stockés, et l'intégrité des équipements d'urgence est régulièrement inspectée.
5. Environnement et surveillance : -contrôle des risques en temps réel
Des détecteurs de gaz (chlore et hydrogène) sont installés à des endroits clés de l'usine, avec des données connectées à la salle de contrôle centrale. Des points de surveillance sont situés sous le vent de l'usine pour éviter la contamination de la zone environnante.
Les eaux usées sont traitées pour répondre aux normes de rejet/recyclage. Les déchets dangereux, tels que les boues de sel et les membranes usées, sont éliminés par des entités qualifiées et ne sont pas éliminés de manière isolée.
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