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Il processo cloro-alcali

Scoprite di più sulla storia dell'elettrolisi industriale, sui moderni processi cloro-alcalini e sulle principali associazioni industriali.

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La tecnologia dell'elettrolisi su larga scala è utilizzata dall'industria per la produzione di prodotti alcalini di cloro come il cloro (Cl2) e l'idrossido di sodio (NaOH / soda caustica), attraverso l'elettrolisi del cloruro di sodio (NaCl).

Altri usi del processo includono la produzione di idrossido di potassio (KOH) o acido cloridrico (HCI / muriatico) e ipoclorito di sodio (candeggina).

Applicazioni degli alcali di cloro

I processi cloro-alcali sono stati utilizzati in ambienti industriali fin dal 19° secolo. I prodotti risultanti offrono una serie di applicazioni diverse e il processo stesso è ora la principale fonte di tutto il cloro a livello globale, con territori come gli Stati Uniti, l'Europa occidentale, la Cina, l'India, il Brasile e il Giappone che guidano il mondo in termini di capacità produttiva.

L'applicazione del processo cloro-alcali consiste nella produzione di 3 sostanze chimiche principali: cloro, idrossido di sodio (soda caustica) e idrossido di potassio (potassa caustica).

Principalmente, il cloro viene utilizzato per produrre composti chimici o chimici organici come il fosgene per il policarbonato, il metilcloruro per i siliconi, il cloruro di polivinile (PVC), il cloruro di metilene per gli adesivi, i poliuretani, i cloruri di zolfo per la protezione delle colture e i coloranti e il biossido di titanio per i catalizzatori.

I prodotti a base di cloro sono utilizzati in una varietà di settori, tra cui:

  • Edilizia (finestre in PVC, tubi dell'acqua, pavimenti, materiali di copertura)
  • Energia (batterie, pannelli solari, pale di turbine eoliche)
  • Alimenti (protezione delle colture, addensanti)
  • Salute e cura della persona (candeggina, cosmetici, detergenti, trattamenti dentali/cementi, deodoranti, lavaggio a secco, tessuti)
  • Cura della casa (vernici, adesivi, refrigeranti)
  • Carta (inchiostri, patinamenti, pasta di legno)
  • Prodotti farmaceutici (trattamento del cancro)
  • Sicurezza (trattamento dell'acqua)
  • Sport (attrezzature ginniche, abbigliamento)
  • Tecnologia (circuiti stampati, fibre ottiche, semiconduttori, smartphone)
  • Trasporto (parti di automobili, liquido dei freni, antigelo)

I prodotti a base di idrossido di sodio (soda caustica) sono utilizzati anche in molti settori, tra cui:

  • Costruzione (fibra di carbonio, miniere, placcatura metallica)
  • Energia (raffinazione del petrolio, turbine eoliche)
  • Salute e cura della persona (saponi, spazzolini da denti, anticoagulanti, shampoo, vitamine)
  • Domestico (attrezzature da cucina, pellicole, porte e finestre)
  • Sport (biciclette, racchette da tennis, vele)

I prodotti a base di idrossido di potassio (potassa caustica) sono presenti in settori come :

  • Agricoltura (fertilizzanti)
  • Energia (batterie)
  • Alimenti (additivi, vino, cioccolato)
  • Industria (fonderia di acciaio, gomma, biossido di titanio, antincendio, saldatura)
  • Trasporto (fluido antighiaccio)

Euro Chlor, un ente commerciale che rappresenta l'industria europea del cloro, presenta un elenco dettagliato e interattivo di applicazioni per cloro, soda caustica e potassa caustica:

Storia dell'elettrolisi industriale

A partire dall'inizio delXIX secolo, l'evoluzione dell'elettrolisi per gli alcali di cloro da esperimenti su scala di banco a installazioni su scala industriale si è sviluppata nel corso di quasi 100 anni.

1800 - A William Cruikshank viene attribuita la prima formazione di cloro dalla salamoia con il metodo dell'elettrolisi.

1833 - Faraday articola le leggi dell'elettrolisi che affermano: La quantità di sostanza decomposta da una corrente elettrica è proporzionale alla lunghezza nel tempo e alla corrente della corrente elettrica che produce l'elettrolisi.

1851 e 1853 - Cook e Watt ottengono brevetti per l'elettrolisi del cloro dalla salamoia.

1880 - Dopo che nuove invenzioni hanno reso possibile la fornitura di alta corrente elettrica per supportare il processo, sono stati studiati due metodi di elettrolisi di base; il "catodo di mercurio" e la cella "diaframma".

1892 - In Inghilterra, Castner brevettò il metodo della cella a mercurio a dondolo, mentre in Austria, Kellner brevettò una cella a mercurio di design simile.

1893 - Una grande installazione di celle elettrolitiche a membrana viene realizzata a Rumford Falls in Canada

1895 - A seguito di un accordo di brevetto con Solvay in Belgio, (che deteneva i diritti di brevetto della Kellner Cell) viene costituita la Castner-Kellner Company.

1897 - Nel 1897 viene eretto un impianto di elettrolisi su larga scala industriale a Weston Point, Runcorn, Regno Unito, che produce cloro e soda caustica. Ancora oggi, INEOS mantiene attività di elettrolisi su larga scala in questo sito originale e rimane la sede centrale di INEOS Electrochemical Solutions.

1900 - Un certo numero di installazioni di celle a dondolo e diaframmi iniziarono ad apparire in tutto il mondo e rimasero popolari per molti anni.

1950 - Viene sviluppato il processo di tecnologia delle celle a membrana, un processo più efficiente dal punto di vista energetico che non si basa sull'uso di sostanze nocive.

Oggi - La maggior parte delle installazioni di celle cloro-alcaline ora utilizza il processo di cella a membrana. I processi a diaframma e celle a mercurio sono utilizzati in quantità molto minore a causa dell'uso rispettivamente di amianto e mercurio, con molte aree del mondo che utilizzano la legislazione ambientale per chiudere tutti gli impianti di mercurio ancora esistenti. Gli sforzi di sviluppo in corso per il processo delle celle a membrana si concentrano sull'ulteriore riduzione del consumo energetico, con innovazioni chiave nei rivestimenti degli elettrodi, design ottimizzati degli elettrodi "zero-gap" e materiali delle membrane migliorati.

Associazioni

L'industria dei cloro-alcali è rappresentata a livello nazionale e internazionale da numerose organizzazioni professionali. Molti di essi ospitano eventi annuali, seminari di formazione per le applicazioni di cloro e soda caustica, linee guida sulla sicurezza dei cloro-alcali e risorse sulle migliori pratiche per i membri, oltre a fornire una gestione al settore. Anche i dati annuali sulla produzione di cloro e caustica sono spesso compilati da queste organizzazioni.