緑色のアルカリ植物の主要な生産プロセスと原則は何ですか？

1。コア生産プロセスの概要

クロルアルカリ植物は、基本的な化学産業の基礎である塩化ナトリウム（NaCl）溶液の電気分解を通じて、苛性ソーダ（NaOH）、塩素（Cl₂）、および水素（H₂）を生成します。グローバルなクロルアルカリ容量の90％以上が雇用していますイオン交換膜プロセス、残りは段階的に使用されます横隔膜そして水銀細胞方法。

2。イオン交換膜プロセスの原理と装置

コアメカニズム

スルホン酸官能基を持つフルオロカーボン鎖の骨格を特徴とするペルフルオー化イオン交換膜は、腐食や化学分解に対して優れた耐性を示し、高酸性（アノード）およびアルカリ（カソード）環境でも安定した性能を維持します。膜の効率をさらに最適化するために、このプロセスには、鉄やシリカなどの微量不純物を下位PPBレベルに低下させ、膜のファウリングを防ぎ、運用寿命を20〜30％延長する、デュアル段階ろ過やイオンクロマトグラフィーなどの高度な塩水前処理システムが組み込まれています。さらに、電気分解システムの統合設計により、アノードカトーデギャップの正確な調節が2 mm未満になり、オーム抵抗を最小限に抑え、従来の設計と比較してさらに5〜8％エネルギー消費を低下させます。最後に、このプロセスにより、一貫した塩化ナトリウム含有量が50 ppm未満の高純度苛性ソーダの継続的な生産が可能になり、下流の淡水化ステップの必要性がなくなり、医薬品、エレクトロニクス、および食品加工産業のアプリケーションを要求するのに最適です。

重要な機器

電解機：双極および単極タイプに分類されます。双極電解器は高電圧で直列に動作しますが、より少ないスペースを占有しますが、モノ極性は独立した整流器を必要とする高電流と並行して動作します。最新の「ゼロギャップ」設計は、電極間隔を削減します<1 mm for further energy savings.

塩水浄化システム：膜ベースの硫酸塩除去（例、Ruipu Brine Refining System）およびキレート樹脂吸着は、Ca²⁺およびmg²⁺を減らします。<1 ppm, extending membrane lifespan.

塩素および水素処理ユニット：塩素を冷却（12〜15度）し、PVC生産のために圧縮する前に98％h₂SO₄で乾燥させます。水素は冷却され、圧縮され、塩酸合成または燃料として使用されます。

3。横隔膜と水銀プロセスの歴史的背景と制限

ダイアフラム法のプロセス原理と履歴アプリケーション
ダイアフラム電解器は、アノードチャンバーとカソードチャンバーの間の物理的障壁として多孔質のアスベストダイアフラムを使用します。コアの原理は、ダイアフラム（約10〜20ミクロン）の細孔サイズ選択性を使用して電解質（NaCl溶液）を通過させ、生成されたCL₂ガスとH₂ガスの混合を防ぎます。アノードでは、cl⁻が電子を失い、cl₂（2cl⁻- 2e⁻→cl₂↑）を生成します。カソードでは、H₂oは電子を獲得してH₂とOH⁻（2H₂O+ 2e⁻→H₂+ 2oh⁻）を生成し、Naohを形成してNaohを形成します。アスベストダイアフラムはNa⁺の逆の移動を完全にブロックできないため、カソードで生成されたNaOH溶液には約1％のNaClが含まれており、濃度は10〜12％しか含まれておらず、産業ニーズを満たすために蒸発して30％以上集中する必要があります。このプロセスは、20世紀半ばから後半に広く使用されていました。中国はかつてこの技術に依存して、基本的な化学物質の不足の問題を解決していましたが、環境認識の改善により、その固有の欠陥は徐々に暴露されました。

横隔膜法の致命的な欠陥と排除プロセス
ダイアフラム法の3つのコアの欠点は、最終的にその包括的な代替につながりました。
高エネルギー消費と低効率：アスベストダイアフラムの耐性が高いため、細胞の電圧は3.5〜4.5Vであり、アルカリのトンあたりの消費電力は3000〜3500 kWhで、イオン膜法よりも40〜70％高くなっています。電気価格が低い地域にのみ適しています。

不十分な製品純度：NaClを含む希釈アルカリ溶液には追加の蒸発と淡水化が必要であり、プロセスコストを増加させ、高級フィールドでの高純度NaOHの需要を満たすことができません（アルミナ溶解など）。
アスベスト汚染危機：アスベスト繊維は、生産プロセス中に空気と廃水に簡単に放出されます。長期曝露は、肺がんなどの疾患につながります。国際癌研究機関（IARC）は、1987年には早くもクラスI発がん性物質としてリストしました。2011年に、中国は「産業構造調整のガイドライン」を改訂しました。

水銀電解プロセス：高純度の背後にある水銀毒性隠された危険
水銀法の技術的特性と歴史的価値
水銀法は、水銀カソードのユニークな特性により、かつて高純度の苛性ソーダを生成するための「ハイエンドプロセス」でした。その原則は、水銀をモバイルカソードとして使用することです。電気分解プロセス中に、Na⁺および水銀はアマルガムナトリウム（Na-Hg合金）を形成し、その後、ナトリウムアマルガムは水と反応して50％高濃度NaOH（Na-Hg +H₂O→NaOH +H₂↑ + Hg）を生成します。このプロセスの重要な利点は、出力NAOHが非常に純粋であることです（NACLコンテンツ<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.

水銀汚染災害と世界の禁止プロセス
水銀方法の致命的な欠陥は、水銀の不可逆的な汚染です。
水銀蒸気揮発：水銀は電気分解中に蒸気の形で逃げ、職場環境の水銀濃度はしばしば何十回も標準を超え、労働者間の頻繁な水銀中毒事故（1956年の日本でのミナマタ疾患事件など、水銀の病院が原因でした）。

廃水排出の危険：約10-20グラムのグラムが生成されたNAOHの1トンごとに失われます。
リサイクルの難しさ：水銀は蒸留によって回復することができますが、長期の手術は依然として土壌の過度の水銀含有量につながり、修復のコストが高くなります。ミナマタ条約（2013年）の発効により、世界の90％以上が2020年までに水銀方法を段階的に廃止することを約束しました。世界最大の緑豊かなアルカリ生産者として、中国は2017年に水銀プロセスを完全に禁止し、「水銀カウスティックソーダ」の混乱チェーンを完全に削減し、産業の変換を促進しました。今日、インドやパキスタンなどのほんのわずか国が水銀生産能力の5％未満を保持しており、深刻な国際的な環境圧力に直面しています。

4。副産物管理とリソースのリサイクル

塩素の高価値利用

基本的な化学物質：PVC生産（塩素需要の30〜40％）およびプロピレン酸化物合成で使用されます。

ハイエンドアプリケーション：半導体エッチングコマンドの電子グレード塩素（99.999％以上の純度）は、工業用グレード塩素の価格の5〜8倍です。

緊急治療：偶発的なCL₂は、2段階のNAOHスクラバー（15〜20％の濃度）に吸収され、排出量を確保する<1 mg/m³.

水素の回復と利用

塩酸合成：cl₂と反応して、漬物や医薬品用のHClを生産しました。

緑のエネルギー：精製された水素燃料燃料電池またはアンモニア合成。1つの植物は、水素統合により二酸化炭素排出量を60％減少させます。

安全制御：水素パイプラインには、爆発を防ぐためにリアルタイムのH₂\/Cl₂純度モニタリングを備えた火炎防止装置と圧力緩和装置が組み込まれています。

5。プロセスの最適化と省エネ技術

酸素カソード技術

原理：水素の進化を酸素の減少に置き換えると、{{{0}}}。<1500 kWh/ton NaOH while co-producing hydrogen peroxide (H₂O₂).

応用：北京化学技術大学の50、000-トン\/年のプラントは、30％の電力節約を達成しました。

高電流密度電解器

アドバンス：電流密度を4 ka\/m²から6 ka\/m²から6 ka\/m²に増加させると、容量が30％増加し、Kasei（日本）とThyssenkrupp（ドイツ）によって商業化されます。

デジタル変換

インテリジェントな制御システム: AI algorithms optimize current efficiency to >96％および膜寿命を予測します<5% error, reducing costs by ¥80/ton at one plant.

AI搭載の検査：杭州を拠点とする化学プラントは、AI装備のロボットを使用して塩素施設を検査し、テフロンチューブ閉塞の検出に99.99％の精度を達成します。

6。環境の課題とクリーン生産技術

廃水処理

脱塩素化：真空脱塩素（残留cl₂<50 ppm) and ion exchange recover NaCl with >95％の再利用。

ゼロ液体放電（ZLD）：複数の効果蒸発（MVR）は、新jiangと山東に実装された産業塩を結晶化します。

排気ガス処理

硫酸霧制御: Electrostatic precipitators (>99％の効率）およびウェットスクラビングは、GB 16297-2025排出基準を満たしています。

水銀汚染防止：Yunnan SaltとHaohua Yuhangが水銀を含まない触媒R＆Dの州の資金を受け取っているため、低水銀触媒が促進されます。

固形廃棄物管理

膜リサイクル: Closed-loop recovery of precious metals (titanium, ruthenium) achieves >98％の効率。

塩スラッジ利用：建設資材または埋め立て地カバーで使用され、炭化物スラグを100％包括的に利用しています。

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