روش های تولید کاستیک سودا | سود مایع

روش های تولید کاستیک سودا | سود مایع

روش های تولید کاستیک سودا | سود مایع

الکترولیز آب نمک منجر به تولید کلر و کاستیک سودا میگردد. کلرید سدیم ( NaCl ) عمده ترین منبع نمک برای تولید کاستیک سودا میباشد.

2 NaCl + 2 H2O → Cl2↑+ 2 NaOH + H2↑

salt + water → chlorine (gas) + caustic + hydrogen (gas)

در حال حاضر، تولید کاستیک سودا ( سود مایع ) به روش سلول دیافراگمی، رایج ترین روش تولید تجاری این محصول میباشد. بعد از آن، تولید کاستیک سودا به روش سلول جیوه ای و در انتها روش سلول غشایی ( ممبران ) در رتبه های بعدی قرار دارند. امروزه، به دلیل صرفه ی اقتصادی، مسائل زیست محیطی و کیفیت بالاتر محصول نهایی، تولید کنندگان برای احداث کارخانه های جدید تولید سود مایع، روش تولید کاستیک سودا به صورت سلول های غشایی ( ممبران ) را برمیگزینند.

تولید کاستیک سودا به روش سلول دیافراگم :

سلول دیافراگمی نمک خیس شده ای است در محفظه ای شامل آنود تیتانیوم که با ذرات روتنیم (عنصر نادر فلز گونه از دسته ی platinum که بسیار سخت و شکننده و به رنگ خاکستری است ) و دیگر فلزات پوشش داده شده است. یک کلاهک سلولی پلاستیکی نیز روی آن قرار دارد که حرارت و گاز کلر مایع تولید شده در این آنود را جذب میکند. سپس کلر تولید شده توسط کمپرسور مکش شده و به سمت محفظه ای دیگر هدایت میشود تا فرآیند های خنک سازی، رطوبت گیری و فشرده سازی انجام گردد. آب و نمکی که واکنش نشان نداده از طریق منافذ جدا کننده ی دیافراگم به محفظه ی کاتد انتقال داده میشود. سپس در آنجا آب با کاتد استیل واکنش نشان داده تا سود مایع ( کاستیک سودا ) و هیدروژن تولید شود.

دیافراگم کلر تولید شده از آنود و هیدروژن تولید شده از کاتد را حفظ میکند. اگر کاستیک سودا و کلر با هم ترکیب شوند، نتیجه ی آن تولید سدیم هیپو کلریت ( آب ژاول ) خواهد بود. تولید کنندگان تجاری آب ژاول از سلول هایی استفاده میکنند که فاقد جدا کننده هستند. رایج ترین نوع دیافراگم کامپوزیت پنبه ی نسوز ( asbestos ) و پلیمر فلوئورو کربن است. کارخانه های تولید کننده ی سود مایع مدرن بدلیل استفاده از دیافراگم های کامپوزیتی آزبست هیچگونه مشکل سلامتی و یا زیست محیطی نخواهند داشت. برخی از تولید کنندگان کاستیک سودا از دیافراگم های فاقد کامپوزیت های آزبست استفاده میکنند که در حال حاضر در بازار موجود است. بنابراین، سود مایع تولید شده کیفیت کمی داشته و نمک هایی که واکنش نداده اند نیز با آن مخلوط هستند. به منظور بهبود کیفیت محصول برای فروش سود مایع، فرآیند تبخیر را نیز انجام میدهند که نمک اضافی را تا حد ممکن ار بین برده و کیفیت کاستیک سودا تولید شده خالص تر شود.

تولید کاستیک سودا به روش سلول جیوه ای ( مرکوری ):

یک سلول جیوه ای شامل دو سلول الکتروشیمیایی میباشد. واکنش در سلول اول در آنود مطابق ذیل میباشد:

 2 Cl– → C12 + 2 e–

chloride → chlorine + electrons

واکنش در سلول اول در کاتد بدین شرح میباشد:

Na+ + Hg + e– → Na · Hg

sodium ion + mercury + electrons → sodium amalgam

در این شیوه نمک به همراه جیوه در درون یک سطح شیبدار استیل که کناره های آن از جنس لاستیک میباشد حرکت کرده و کاتد زیر نمک جریان پیدا میکند. آنود هایی که از تیتانیوم روکشی شده اند در درون نمک معلق میمانند تا کلر تولید شود و بعد از ان سلول جدا شده و در سیستم فرآیند و جذب قرار میگیرند. سدیم آمیخته شده با جیوه در سلول الکترولیز شده و و از سلول اول خارج میشود. این ترکیب به درون سلول الکتروشیمیایی دوم که جداساز ( decomposer ) نام دارد منتقل میشود. جداساز سلولیست که شامل گرافیت به عنوان کاتد و ترکیب سدیم و جیوه به عنوان آنود میباشد.

واکنش در جداساز بدین صورت میباشد:

2 Na•Hg + 2 H2O → 2 NaOH + 2 Hg + H2 ↑

در فرآیند سلول جیوه ای سود مایع 50% ( هیدروکسید سدیم مایع ) بطور مستقیم از سلول تولید میشود.

تولید کاستیک سودا به روش ممبران ( غشایی ):

واکنش های الکتروشیمیایی در یک سلول ممبران مشابه سلول دیافراگمی میباشد. یک ممبران در محل منافذ دیافراگم استفاده میشود. این ممبران از انتقال یون های کاتد به کاتولیت جلوگیری میکند. که نتیجه ی آن تولید کاستیک سودا، سود مایع 30 تا 35% به صورت مستقیم از سلول میباشد. رفع نیاز به از بین بردن نمک باعث میشود که تبخیر سود مایع برای بهبود درصد خلوص به 50% ساده تر شود. و همچنین نیاز به سرمایه و انرژی کمتری دارد. در کاتد سلول ممبران به دلیل سود مایع قوی تر، از نیکل گران قیمت به عنوان کاتد استفاده میشود.

دستورالعمل ایمنی تولید کاستیک سودا ( سود مایع ):

در دمای معمولی، کلر خشک چه در حالت گاز چه در حالت مایع، باعث پوسیدگی استیل نمیشود. کلر مرطوب به دلیل تشکیل هیدرو کلریک اسید و هیپو کلرو اسید خورندگی بسیار بالایی دارد. دستورالعمل های مرتبط میبایست رعایت شوند تا کلر و تجهیزات مربوط به آن حتما فاقد رطوبت باشند. در صورت عدم استفاده از لوله ها، سوپاپ ها، شیرآلات و مخازن همگی میبایست بسته بوده تا در معرض رطوبت هوای آزاد قرار نگیرند. اگر در جایی که کلر نشت کرده از آب استفاده شود، به دلیل حالت خورندگی شدید، میزان نشتی افزایش خواهد یافت.

با افزایش دما، حجم کلر مایع نیز افزایش میابد. دستورالعملهای مربوطه میبایست اجرا شود تا از گسیختگی هیدرواستاتیک لوله ها، کشتی ها، مخازن و دیگر تجهیزات جلوگیری به عمل آید.

هیدروژن محصول جانبی تمام خطوط تولید کلریست که بر مبنای روش های آبی نمکی کار میکنند. در حجم مشخصی از ترکیب کلر و هیدروژن، امکان اشتعال و حتی انفجار نیز وجود دارد. از جمله مواردی که باعث واکنش کلر و هیدروژن میشود تابش مستقیم نور خورشید، نور اشعه ماورای بنفش، الکتریسیته ثابت و یا برخورد شدید میباشند.

مقادیر کمی از نیتروژن تری کلرید که ترکیبی بسیار ناپایدار با قابلیت انفجار بالا میباشد در فرآیند تولید کلر ایجاد میشود. هنگامی که کلر مایع تبخیر میگردد، هنوز هم ممکن است که نیتروژن تری کلرید با غلظت خطرناکی در کلر مایع باقی مانده وجود داشته باشد.

برخی مواقع کلر ممکن است واکنش های خطرناک و انفجاری با مواد مختلف از جمله روغن و گریس کمپرسور، سرپوش ها، پمپ ها و همچنین چوب بدهد.

به محض تشخیص نشانه ای از پخش شدن کلر، اقدامات فوری برای اصلاح وضعیت میبایست اجرا شود. اگر اقدامات لازم انجام نشود، نشتی های کلر همیشه شرایط وخیم تری ایجاد خواهند کرد. در هنگام نشت کلر، مسئولین ایمنی مرتبط کارخانه میبایست با تجهیزات تنفسی و ابزارآلات مورد نیاز فورا وارد عمل شده و اقدامات لازم را سریعا انجام دهند. ورود به مکان هایی که غلظت کلر بیش از 10 ppm باشد بدون تجیزات تنفسی و ایمنی مورد نیاز اکیدا ممنوع است. زیرا خطر آسیب جدی و حتی مرگ در کمین است. مابقی افراد که مسئولیتی در این زمینه ندارند میبایست فورا از محل خارج شده و محل تخلیه ی کمال گردد.

هنگامی که تخلیه انجام شد، افرادی که در معرض استنشاق کلر قرار داشته اند میبایست به مکانی بر خلاف جهت باد منتقل شوند. از آنجا که کلر سنگین تر از هوای آزاد است، هرچه ارتفاع محل امن بالاتر باشد بهتر است. برای فرار از محل نشت کلر در سریع ترین زمان ممکن، پرسنل میبایست در خلاف جهت باد حرکت کنند.

هرگاه که مخازن در معرض شعله های آتش قرار بگیرند، آب سرد میبایست تا رفع کامل آتش و هرگونه دود و خنک شدن مخازن روی شعله ها پاشیده شود.

کاستیک سودا ( سود مایع ) و حتی سود پرک نیز حالت خورندگی دارند. کارگرانی که در معرض تماس و یا نشتی هیدروکسید سدیم هستند میبایست حتما از وسایل محافظتی از قبیل دستکش و لباس ایمنی استفاده کنند.

منبع:

www.iloencyclopaedia.org

محصول مرتبط:

کاستیک سودا فلیک | سود پرک

© 2020 Tejaras Co. All Rights Reserved.