Indicatorii Procesului de Electroliză

Cap. I: Introducere

Electroliza este procesul de orientare și separare a ionilor unui electrolit (substanță a cărei molecule prin dizolvare sau topire se disociază în ioni, permițând trecerea curentului electric continuu) cu ajutorul curentului electric continuu.

În procesul de electroliză, ionii pozitivi sau cationii sunt dirijați înspre catod (pol negativ), iar ionii negativi sau anionii înspre anod (pol pozitiv), unde își pierd sarcina și se depun sau intră în reacție chimică.

Membrana schimbătoare de ioni din tehnologia clorului electrolitic este un material de înaltă tehnologie de ultimă generaţie care îndeplineşte, atât funcţia separatoare, cât şi cea de transport de sarcină, fiind, de altfel, un conductor de ordinal II. O serie de însuşiri ale sale preyintă interes în domeniul tehnologic iar altele în domeniul construcţiei de reactoare.

Cap. II: Procesul tehnologic

Procesul principal de electroliză a soluţiilor de clorură de sodium furnizează două faye lichide – saramura epuizată saturată în clor şi leşia de hidroxid de sodiu – şi două faze gazoase – clorul şi hidrogenul electrolitic. Pentru obţinerea acestora este necesară pe lânga saramura purificată şi de apă demineralizată. Fazele produse de reacţiile electrochimice, cu excepţia saramurii epuizate, conţin compuşi solicitaţi pe piaţa internă sau externă. Asigurarea unei anumite compoziţii chimice, agresivitatea faţă de mediu şi de materiale şi, nu în ultimul rând, siguranţa în transport, la manipulare şi depozitare face necesară ca fazele produse ale reactorului electrochimic să fie condiţionate corespunzător carinţelor beneficiarilor. Saramura epuizată cu un conţinut mult prea mare de clorură de sodiu nu poate fi aruncată, atât din considerente economice, cît şi din cele ecologice. Pentru valorificarea completă a componentului principal (NaCl) se impune recircularea saramurii. Aceasta însă nu este posibilă fără o condiţionare prealabilă, constând, în esenţă, din: îndepărtarea compuşilor oxigenaţi ai clorului şi a clorului dizolvat fizic; restaurarea saramurii prin dizolvare sare şi refacerea calităţii impuse de procesul anodic, respectiv purificarea primară (prin precipitare), secundară (prin schimb ionic), acidularea şi încălzirea până la temperatura de regim. Acest şir de procese componente prin care se prelucrează saramura epuizată este întâlnit şi în electroliya cu catod de mercur, mai puţin etapa de purificare secundară.

Din cele prezentate, rezultă că fabricarea clorului, a sodei caustic solide şi a hidrogenului impun, alături de procesul principal de electroliză, următoarele procese:

-Procesul tehnologic component de prelucrarea a fazei gazoase hidrogen;

-Procesul tehnologic component de prelucrare a fazei gazoase clor;

-Procesul tehnologic component de prelucrare a soluţiei de hidroxid;

-Procesul tehnologic component de condiţionare a saramurii epuizate în sopul recirculării ei şi, nu în ultimul rând, procesele tehnologice de obţinere a apei demineralizate şi a sării cristalizate. În situaţia în care instalaţia este alimentată cu cu sare gemă (bulgări sau măcinată) sau sare cristalizată, obţinută din saramuri purificate sau din apa de mare.

Procesele tehnologice concrete, determinate în principal de tipul reactorului electrochimic adoptat, de regimul tehnologic al acestuia, nu diferă semnificativ între ele. Toate liniile tehnologice conţin, fără excepţie, procesele tehnologice componente menţionate; diferenţele se semnalează doar la concentraţia leşiilor şi a saramurii epuizate, precum şi în nivelul energetic la care se realizează, atât electroliza, cât şi prelucrarea fazelor.

Cap. III: Indicatorii procesului de electroliză

În procesele de electroliză cu memebrană schimbătoare de ioni se realizează un consum dirijat de energie electrică, rezultând trei faze produse de reacţie (clorul gazos la anod, hidrogenul gazos şi leşia de hidroxid de sodiu la catod); saramura epuizată nu constituie produs al procesului deoarece ea se recircuşă după o prealabilă resaturare. Valorificarea eficientă a energiei, a spaţiului clădit şi a muncii vii constituie preocuparea principală a tehnologului. Pentru a observa în orice moment în ce masură răspunde sistemul studiat acestor condiţii, se apelează la o serie de indicatori cantitativi, mai mult sau mai puţin expresivi. O parte din aceşti indicatori sintetici caracterizează procesul din punct de vedere al valorificării energiei. Dintre indicatorii cei mai des folosiţi se menţionează gradul de transformare / conversia, randamentul, selectivitatea, randamentul de current, consumul specific de energie şi randamentul energetic.

3.1. Gradul de transformare al componentului valoros, în speţă clorura de sodiu, se defineşte prin relaţia:

Pentru calculul acestui indicator este nevoie de raportul . Raportul se determină întocmind bilanţul de materiale pentru faza lichidă 1.