Суббота, 26 февраля 2011 17: 45

Производство хлора и щелочи

Оценить этот пункт
(5 голосов)

Институт хлора, Inc.

При электролизе соляных растворов образуются хлор и каустик. Хлорид натрия (NaCl) является основной используемой солью; он дает едкий натр (NaOH). Однако при использовании хлорида калия (KCl) образуется едкий кали (KOH).

2 NaCl + 2 Н2О → Cl2↑+ 2 NaOH + H2

соль + вода → хлор (газ) + каустик + водород (газ)

В настоящее время процесс с диафрагменными ячейками наиболее широко используется для коммерческого производства хлора, за ним следует процесс с ртутными ячейками, а затем процесс с мембранными ячейками. Из-за экономических, экологических проблем и проблем с качеством продукции производители в настоящее время предпочитают процесс мембранных ячеек для новых производственных мощностей.

Процесс мембранной ячейки

Мембранная ячейка (см. рис. 1) подает насыщенный раствор соли в отсек, содержащий титановый анод, покрытый солями рутения и других металлов. Пластмассовая головка ячейки собирает горячий влажный газообразный хлор, образующийся на этом аноде. Всасывание компрессором затем втягивает хлор в сборный коллектор для дальнейшей обработки, состоящей из охлаждения, сушки и сжатия. Вода и непрореагировавший солевой раствор просачиваются через пористый диафрагменный сепаратор в катодное отделение, где вода вступает в реакцию на стальном катоде с образованием гидроксида натрия (едкого натра) и водорода. Диафрагма удерживает хлор, образующийся на аноде из гидроксида натрия, и водород, образующийся на катоде. Если эти продукты объединяются, получается гипохлорит натрия (отбеливатель) или хлорат натрия. Коммерческие производители хлората натрия используют ячейки без сепараторов. Наиболее распространенная диафрагма представляет собой композит из асбеста и фторуглеродного полимера. Современные заводы с диафрагменными ячейками не имеют проблем со здоровьем или окружающей средой, исторически связанных с использованием асбестовых диафрагм. На некоторых заводах используются диафрагмы, не содержащие асбеста, которые в настоящее время имеются в продаже. Процесс с диафрагменной ячейкой производит слабый раствор гидроксида натрия, содержащий непрореагировавшую соль. Дополнительный процесс выпаривания концентрирует каустик и удаляет большую часть соли, чтобы получить каустик товарного качества.

Рисунок 1. Типы хлорщелочных клеточных процессов

CMP030F1

Процесс ртутной ячейки

Ртутный элемент фактически состоит из двух электрохимических элементов. Реакция в первой ячейке на аноде:

2 кл → С12 + 2 e

хлорид → хлор + электроны

Реакция в первой ячейке на катоде:

Na+ + ртуть + е → Na · Hg

ион натрия + ртуть + электроны → амальгама натрия

Рассол течет в наклонном стальном желобе с резиновыми стенками (см. рис. 4). Ртуть, катод, течет под рассолом. Аноды из титана с покрытием суспендируются в рассоле для производства хлора, который выходит из ячейки в систему сбора и обработки. Натрий подвергается электролизу в ячейке и покидает первую ячейку, смешавшись с ртутью. Эта амальгама поступает во вторую электрохимическую ячейку, называемую разлагателем. Разлагатель представляет собой ячейку с графитом в качестве катода и амальгамой в качестве анода.

Реакция в разлагателе:

2 Na•Hg + 2 H2О → 2 NaOH + 2 Hg + H2

Процесс ртутного элемента производит коммерческий (50%) NaOH непосредственно из элемента.

Мембранный клеточный процесс

Электрохимические реакции в мембранной ячейке такие же, как и в диафрагменной. Вместо пористой диафрагмы используется катионообменная мембрана (см. рис. 1). Эта мембрана предотвращает миграцию ионов хлора в католит, тем самым производя практически не содержащую солей 30-35% щелочи непосредственно из ячейки. Устранение необходимости удаления соли упрощает выпаривание каустика до промышленной концентрации 50% и требует меньших капиталовложений и энергии. Дорогой никель используется в качестве катода в мембранной ячейке из-за более сильной щелочи.

Безопасность и опасность для здоровья

При обычных температурах сухой хлор, жидкий или газообразный, не вызывает коррозии стали. Влажный хлор обладает высокой коррозионной активностью, так как образует соляную и хлорноватистую кислоты. Следует принимать меры предосторожности, чтобы держать хлор и оборудование для хлора сухим. Трубопроводы, клапаны и контейнеры должны быть закрыты или закрыты крышками, когда они не используются, чтобы не допустить проникновения атмосферной влаги. Если при утечке хлора используется вода, возникающие коррозионные условия усугубят утечку.

Объем жидкого хлора увеличивается с температурой. Следует принять меры предосторожности, чтобы избежать гидростатического разрыва трубопроводов, сосудов, контейнеров или другого оборудования, заполненного жидким хлором.

Водород является побочным продуктом всего хлора, полученного электролизом водных растворов соляных растворов. В известном диапазоне концентраций смеси хлора и водорода легко воспламеняются и потенциально взрывоопасны. Реакция хлора и водорода может быть инициирована прямым солнечным светом, другими источниками ультрафиолетового света, статическим электричеством или резким ударом.

Небольшие количества треххлористого азота, нестабильного и взрывоопасного соединения, могут быть получены при производстве хлора. При испарении жидкого хлора, содержащего трихлорид азота, концентрация трихлорида азота в оставшемся жидком хлоре может достигать опасных концентраций.

Хлор может вступать в реакцию, иногда со взрывом, с рядом органических материалов, таких как масло и жир из таких источников, как воздушные компрессоры, клапаны, насосы и масляно-мембранные приборы, а также с деревом и ветошью от работ по техническому обслуживанию.

Как только появляются какие-либо признаки выброса хлора, должны быть предприняты немедленные шаги для исправления ситуации. Утечки хлора всегда усугубляются, если их своевременно не устранить. В случае утечки хлора уполномоченный, обученный персонал, оснащенный респираторами и другими соответствующими средствами индивидуальной защиты (СИЗ), должен провести расследование и принять надлежащие меры. Персонал не должен входить в атмосферу, содержащую концентрации хлора, превышающие непосредственно опасную для жизни и здоровья (IDLH) концентрацию (10 частей на миллион) без соответствующих СИЗ и вспомогательного персонала. Ненужный персонал должен быть удален, а опасная зона должна быть изолирована. Лица, потенциально затронутые выбросом хлора, должны быть эвакуированы или укрыты на месте в зависимости от обстоятельств.

Зональные мониторы хлора и указатели направления ветра могут предоставить своевременную информацию (например, о путях эвакуации), чтобы помочь определить, следует ли эвакуировать персонал или укрыться на месте.

При эвакуации потенциально уязвимые лица должны переместиться с наветренной стороны от места утечки. Поскольку хлор тяжелее воздуха, предпочтительны более высокие высоты. Чтобы спастись в кратчайшее время, люди, уже находящиеся в зараженной зоне, должны двигаться поперек ветра.

Когда выбрано укрытие внутри здания и на месте, укрытие можно обеспечить, закрыв все окна, двери и другие отверстия, а также выключив кондиционеры и системы воздухозабора. Персонал должен переместиться в сторону здания, наиболее удаленную от выброса.

Необходимо следить за тем, чтобы персонал не оставался без путей эвакуации. Безопасное положение может стать опасным из-за изменения направления ветра. Могут возникнуть новые утечки или увеличиться существующая утечка.

В случае возникновения или угрозы пожара контейнеры с хлором и оборудование следует по возможности отодвинуть от очага возгорания. Если непротекающий контейнер или оборудование невозможно переместить, их следует охладить, полив водой. Не следует использовать воду непосредственно при утечке хлора. Хлор и вода вступают в реакцию с образованием кислот, и утечка быстро ухудшается. Однако, если задействовано несколько контейнеров и некоторые из них имеют протечки, может быть разумным использовать водяной спрей, чтобы предотвратить избыточное давление в непротекающих контейнерах.

Всякий раз, когда контейнеры подвергались воздействию пламени, следует применять охлаждающую воду до тех пор, пока огонь не потухнет и контейнеры не остынут. Контейнеры, подвергшиеся воздействию огня, должны быть изолированы, и необходимо как можно скорее связаться с поставщиком.

Растворы гидроксида натрия вызывают коррозию, особенно в концентрированном виде. Рабочие, подверженные риску разливов и утечек, должны носить перчатки, лицевой щиток, защитные очки и другую защитную одежду.

Благодарности: д-р Р. Г. Смерко выражает признательность за предоставление ресурсов Института хлора, Inc.

 

Назад

Читать 17350 раз Последнее изменение Воскресенье, 04 сентября 2011 г., 21:38
Еще в этой категории: Производство красок и покрытий »

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».

Содержание:

Справочные материалы по химической обработке

Адамс, В. В., Р. Р. Дингман и Дж. К. Паркер. 1995. Технология двойного газового уплотнения для насосов. Материалы 12-го Международного симпозиума пользователей насосов. Марч, Колледж-Стейшн, Техас.

Американский институт нефти (API). 1994. Системы уплотнения вала для центробежных насосов. Стандарт API 682. Вашингтон, округ Колумбия: API.

Оже, Дж. Э. 1995. Создайте правильную программу PSM с нуля. Прогресс химического машиностроения 91:47-53.

Bahner, M. 1996. Инструменты для измерения уровня держат содержимое резервуара там, где оно должно быть. Мир экологической инженерии 2:27-31.

Бальцер, К. 1994. Стратегии разработки программ биобезопасности на биотехнологических предприятиях. Представлено на 3-м Национальном симпозиуме по биобезопасности, 1 марта, Атланта, Джорджия.

Барлетта, Т., Р. Бейл и К. Кеннелли. 1995. Нижняя часть резервуара-накопителя TAPS: оснащена улучшенным соединением. Журнал «Нефть и газ» 93:89-94.

Барткнехт, В. 1989. Взрывы пыли. Нью-Йорк: Springer-Verlag.

Баста, Н. 1994. Технология поднимает облако ЛОС. Химическая инженерия 101:43-48.

Беннетт, AM. 1990. Опасности для здоровья в биотехнологии. Солсбери, Уилтшир, Великобритания: Отдел биологических препаратов, Лабораторная служба общественного здравоохранения, Центр прикладной микробиологии и исследований.

Berufsgenossenschaftlices Institut für Arbeitssicherheit (BIA). 1997. Измерение опасных веществ: определение воздействия химических и биологических агентов. Рабочая папка BIA. Билефельд: Эрих Шмидт Verlag.

Bewanger, PC и RA Krecter. 1995. Обеспечение «безопасности» данных о безопасности. Химическое машиностроение 102:62-66.

Буакур, ГВ. 1995. Проект системы экстренной помощи (ERS): комплексный подход с использованием методологии DIERS. Прогресс в области технологической безопасности 14:93-106.

Кэрролл, Л.А. и Э.Н. Радди. 1993. Выберите наилучшую стратегию контроля летучих органических соединений. Прогресс химического машиностроения 89:28-35.

Центр безопасности химических процессов (CCPS). 1988. Руководство по безопасному хранению и обращению с высокотоксичными опасными материалами. Нью-Йорк: Американский институт инженеров-химиков.

—. 1993. Руководство по инженерному проектированию для обеспечения безопасности процессов. Нью-Йорк: Американский институт инженеров-химиков.
Чезана, С. и Р. Сивек. 1995. Поведение пыли при воспламенении, значение и интерпретация. Прогресс в области технологической безопасности 14:107-119.

Новости химии и техники. 1996. Факты и цифры для химической промышленности. C&EN (24 июня): 38–79.

Ассоциация производителей химической продукции (CMA). 1985. Управление безопасностью процессов (контроль острых опасностей). Вашингтон, округ Колумбия: CMA.

Комитет по рекомбинантным молекулам ДНК, Ассамблея наук о жизни, Национальный исследовательский совет, Национальная академия наук. 1974. Письмо в редакцию. Наука 185:303.

Совет европейских сообществ. 1990а. Директива Совета от 26 ноября 1990 г. о защите работников от рисков, связанных с воздействием биологических агентов на работе. 90/679/ЕЭС. Официальный журнал Европейских сообществ 50(374):1-12.

—. 1990б. Директива Совета от 23 апреля 1990 г. о преднамеренном выпуске в окружающую среду генетически модифицированных организмов. 90/220/ЕЭС. Официальный журнал Европейских сообществ 50(117): 15-27.

Доу Химическая компания. 1994а. Руководство по классификации опасности Dow's Fire & Explosion Index, 7-е издание. Нью-Йорк: Американский институт инженеров-химиков.

—. 1994б. Руководство Dow по индексу химического воздействия. Нью-Йорк: Американский институт инженеров-химиков.

Эбадат, В. 1994. Испытания для оценки пожаро- и взрывоопасности вашего пороха. Производство порошков и сыпучих материалов 14:19-26.
Агентство по охране окружающей среды (EPA). 1996. Предлагаемые рекомендации по оценке экологического риска. Федеральный реестр 61.

Фоне, Си Джей. 1995. Применение инноваций и технологий для герметизации уплотнений вала. Представлено на Первой европейской конференции по контролю летучих выбросов из клапанов, насосов и фланцев, 18-19 октября, Антверпен.

Фуден, А.С. и К. Гей. 1995. Интродукция генно-инженерных микроорганизмов в окружающую среду: обзор, проведенный Министерством сельского хозяйства США, регулирующим органом APHIS. В книге «Созданные организмы в условиях окружающей среды: биотехнологические и сельскохозяйственные применения» под редакцией М. А. Левина и Э. Исраэля. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

Фрейфельдер, Д. (ред.). 1978. Полемика. В рекомбинантной ДНК. Сан-Франциско, Калифорния: WH Freeman.

Garzia, HW и JA Senecal. 1996. Взрывозащита трубопроводных систем, транспортирующих горючую пыль или легковоспламеняющиеся газы. Представлено на 30-м симпозиуме по предотвращению убытков, 27 февраля, Новый Орлеан, Луизиана.

Грин, Д. У., Дж. О. Мэлони и Р. Х. Перри (ред.). 1984. Справочник инженера-химика Перри, 6-е издание. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Хаген, Т. и Р. Риалы. 1994. Метод обнаружения утечек обеспечивает целостность резервуаров с двойным дном. Журнал «Нефть и газ» (14 ноября).

Хо, МВ. 1996. Безопасны ли современные трансгенные технологии? Представлено на семинаре по наращиванию потенциала в области биобезопасности для развивающихся стран, 22-23 мая, Стокгольм.

Ассоциация промышленной биотехнологии. 1990. Биотехнология в перспективе. Кембридж, Великобритания: Hobsons Publishing plc.

Страховщики промышленных рисков (IRI). 1991. Планировка и размещение нефтяных и химических заводов. Информационное руководство IRI 2.5.2. Хартфорд, Коннектикут: IRI.

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP). Под давлением. Практическое руководство по безопасности при использовании радиочастотных диэлектрических нагревателей и герметиков. Женева: МОТ.

Ли, С.Б. и Л.П. Райан. 1996. Охрана труда и техника безопасности в биотехнологической промышленности: опрос практикующих специалистов. Am Ind Hyg Assoc J 57:381-386.

Легаспи, Дж. А. и С. Зенц. 1994. Аспекты пестицидов для гигиены труда: клинические и гигиенические принципы. В профессиональной медицине, 3-е издание, под редакцией C Zenz, OB Dickerson и EP Horvath. Сент-Луис: Mosby-Year Book, Inc.

Липтон, С. и Дж. Р. Линч. 1994. Справочник по контролю опасности для здоровья в химической промышленности. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

Либерман Д.Ф., Дукатман А.М. и Финк Р. 1990. Биотехнология: роль медицинского наблюдения? В разделе «Безопасность биообработки: вопросы безопасности и здоровья работников и населения». Филадельфия, Пенсильвания: Американское общество испытаний и материалов.

Либерман, Д. Ф., Л. Вулф, Р. Финк и Э. Гилман. 1996. Соображения биологической безопасности при выпуске в окружающую среду трансгенных организмов и растений. В книге «Созданные организмы в условиях окружающей среды: биотехнологические и сельскохозяйственные применения» под редакцией М. А. Левина и Э. Исраэля. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

Лихтенштейн, Н. и К. Куэллмальц. 1984. Flüchtige Zersetzungsprodukte von Kunststoffen I: ABS-полимер. Штауб-Райнхальт 44(1):472-474.

—. 1986а. Flüchtige Zersetzungsprodukte von Kunststoffen II: Полиэтилен. Штауб-Райнхальт 46(1):11-13.

—. 1986б. Flüchtige Zersetzungsprodukte von Kunststoffen III: Полиамид. Штауб-Райнхальт 46(1):197-198.

—. 1986с. Flüchtige Zersetzungsprodukte von Kunststoffen IV: Поликарбонат. Штауб-Райнхальт 46 (7/8): 348-350.

Комитет по связям с общественностью Массачусетского совета по биотехнологии. 1993. Неопубликованные статистические данные.

Мекленбург, JC. 1985. Схема технологической установки. Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

Миллер, Х. 1983. Доклад Рабочей группы Всемирной организации здравоохранения по последствиям биотехнологии для здоровья. Технический бюллетень по рекомбинантной ДНК 6:65-66.

Миллер, Х.И., М.А. Тарт и Т.С. Боззо. 1994. Производство новых биотехнологических продуктов: достижения и проблемы роста. J Chem Technol Biotechnol 59:3-7.

Моретти, ЕС и Н. Мухопадхьяй. 1993. Контроль летучих органических соединений: современная практика и будущие тенденции. Прогресс химического машиностроения 89:20-26.

Маурер, Д.С. 1995. Используйте количественный анализ для управления риском пожара. Переработка углеводородов 74:52-56.

Мерфи, МР. 1994. Подготовьтесь к правилу программы управления рисками Агентства по охране окружающей среды. Прогресс химического машиностроения 90:77-82.

Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA). 1990. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости. NFPA 30. Куинси, Массачусетс: NFPA.

Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1984. Рекомендации по контролю за охраной труда и здоровьем. Производство красок и сопутствующих покрытий. DHSS (NIOSH) Публикация № 84-115. Цинциннати, Огайо: NIOSH.

Национальный институт здоровья (Япония). 1996. Личное сообщение.

Национальные институты здоровья (NIH). 1976. Исследование рекомбинантной ДНК. Федеральный регистр 41:27902-27905.

—. 1991. Действия по исследованию рекомбинантной ДНК в соответствии с руководящими принципами. Федеральный реестр 56:138.

—. 1996. Руководство по исследованиям с использованием молекул рекомбинантной ДНК. Федеральный реестр 61:10004.

Нетцель, Дж. П. 1996. Технология уплотнения: контроль промышленного загрязнения. Представлено на 45-м Ежегодном собрании Общества трибологов и инженеров-смазочников. 7-10 мая, Денвер.

Нордли, Дж. А., С. Л. Тейлор, Дж. А. Таунсенд, Л. А. Томас и Р. К. Буш. 1996. Идентификация аллергена бразильского ореха в трансгенных соевых бобах. New Engl J Med 334 (11): 688-692.

Управление по охране труда и здоровья (OSHA). 1984. 50 FR 14468. Вашингтон, округ Колумбия: OSHA.

—. 1994. CFR 1910.06. Вашингтон, округ Колумбия: OSHA.

Управление научно-технической политики (OSTP). 1986. Скоординированная структура регулирования биотехнологии. FR 23303. Вашингтон, округ Колумбия: OSTP.

Openshaw, PJ, WH Alwan, AH Cherrie и FM Record. 1991. Случайное заражение лаборанта рекомбинантным вирусом коровьей оспы. Ланцет 338.(8764):459.

Парламент европейских сообществ. 1987 г. Договор об учреждении Единого Совета и Единой Комиссии Европейских Сообществ. Официальный журнал Европейских сообществ 50(152):2.

Пеннингтон, Р.Л. 1996. Операции по контролю ЛОС и HAP. Журнал «Сепарации и системы фильтрации» 2:18-24.

Пратт, Д. и Дж. Мэй. 1994. Сельскохозяйственная медицина труда. В профессиональной медицине, 3-е издание, под редакцией C Zenz, OB Dickerson и EP Horvath. Сент-Луис: Mosby-Year Book, Inc.

Ройч, С.Дж. и Т.Р. Бродерик. 1996. Новое законодательство в области биотехнологии в Европейском сообществе и Федеративной Республике Германии. Биотехнология.

Sattelle, D. 1991. Биотехнология в перспективе. Ланцет 338:9,28.

Шефф, П.А. и Р.А. Вадден. 1987. Технический проект по контролю опасностей на рабочем месте. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.

Сигел, Дж. Х. 1996. Изучение вариантов контроля летучих органических соединений. Химическое машиностроение 103:92-96.

Общество трибологов и инженеров по смазке (STLE). 1994. Руководство по соблюдению норм выбросов для вращающихся машин с механическими уплотнениями. Спецвыпуск СТЛЭ СП-30. Парк-Ридж, Иллинойс: STLE.

Саттон, И.С. 1995. Интегрированные системы управления повышают надежность предприятия. Переработка углеводородов 74:63-66.

Швейцарский междисциплинарный комитет по биобезопасности в исследованиях и технологиях (SCBS). 1995. Руководство по работе с генетически модифицированными организмами. Цюрих: SCBS.

Томас, Дж. А. и Л. А. Майерс (ред.). 1993. Биотехнология и оценка безопасности. Нью-Йорк: Рэйвен Пресс.

Ван Хаутен, Дж. и Д. О. Флемминг. 1993. Сравнительный анализ действующих правил биобезопасности США и ЕС и их влияние на отрасль. Журнал промышленной микробиологии 11:209-215.

Ватруд, Л.С., С.Г. Мец и Д.А. Фишофф. 1996. Инженерные растения в окружающей среде. В книге «Созданные организмы в условиях окружающей среды: биотехнологические и сельскохозяйственные применения» под редакцией М. Левина и Э. Исраэля. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.

Вудс, Др. 1995. Проектирование процессов и инженерная практика. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис Холл.