Revoliucinė natrio hidroksido gamyba: naujovės, skatinančios efektyvumą, tvarumą ir naujas pritaikymas XXI amžiuje

Natrio hidroksidas (NaOH), taip pat žinomas kaip kaustinė soda arba kaustinė soda, yra pagrindinė cheminė žaliava, plačiai naudojama popieriaus gamybos, ploviklių, naftos ir dujų, atliekų apdorojimo, tekstilės, vandens valymo, maisto perdirbimo ir kitose pramonės šakose12. Pagrindinis natrio hidroksido gamybos būdas yra chloro ir šarmų metodas, kurio metu elektrolizės elemente atliekama druskos vandens tirpalo elektrolizė, kad susidarytų natrio hidroksidas, chloras ir vandenilis. Natrio hidroksido mašinos – tai įranga, naudojama natrio hidroksidui gaminti chloro ir šarmų metodu, įskaitant sistemą, kurią sudaro elektrolitiniai elementai, elektrodai, maitinimo šaltiniai, filtrai, aušintuvai, talpyklos, siurbliai, vamzdynai, instrumentai ir kt.

Natrio hidroksido mašinų vystymosi istoriją galima atsekti iki XIX amžiaus, kai natrio hidroksidui gaminti daugiausia buvo naudojamas gyvsidabrio elektrodų metodas ir diafragmos metodas. Šių dviejų metodų trūkumai yra tai, kad gyvsidabrio elektrodų metodas sukels gyvsidabrio taršą, o diafragmos metodas padidins natrio hidroksido druskos ir chlorido kiekį, o tai turės įtakos produkto kokybei. Siekiant išspręsti šias problemas, amžiaus viduryje pradėjo atsirasti natrio hidroksido membraninės gamybos technologija, tai yra naudojant specialią jonų mainų membraną elektrolizės elemente, kad būtų atskirtas anodas ir katodas. kad natrio hidroksidas ir chloro dujos gali praeiti atitinkamai iš katodo ir anodo. nutekėjimą, gerinant gaminio grynumą ir elektros energijos panaudojimą. Šiuo metu membraninis metodas tapo pagrindine natrio hidroksido mašinų technologija, kuri sudaro daugiau nei 80% pasaulinių natrio hidroksido gamybos pajėgumų.

Natrio hidroksido mašinų paklausa rinkoje daugiausia priklauso nuo natrio hidroksido suvartojimo ir kainos, taip pat nuo chloro ir vandenilio šalutinių produktų panaudojimo. Remiantis pasaulinės natrio hidroksido rinkos ataskaita, pasaulinis natrio hidroksido suvartojimas 2019 m. sudarė apie 82 mln. tonų ir tikimasi, kad iki 2025 m. išaugs iki 97 mln. Azijos ir Ramiojo vandenyno regionas yra didžiausia natrio hidroksido vartotojų rinka, sudaranti daugiau nei 45% viso pasaulio suvartojimo, daugiausia dėl popieriaus, tekstilės, chemijos ir kitų pramonės šakų plėtros regione.

Europa ir Šiaurės Amerika yra antrinės natrio hidroksido vartotojų rinkos, kurios sudaro apie 25 % viso pasaulio suvartojimo, daugiausia dėl paklausos ploviklių, naftos ir dujų pramonėje regione. Natrio hidroksido kainai įtakos turi žaliavinė druska, elektra, transportas ir kiti veiksniai, ir paprastai rodo ciklinius svyravimus4. Chloras ir vandenilis yra natrio hidroksido gamybos proceso šalutiniai produktai, o jų panaudojimas taip pat turės įtakos natrio hidroksido mašinų paklausai rinkoje. Chloras daugiausia naudojamas polivinilchloridui (PVC), balikliui, pesticidams ir kitiems produktams gaminti, o vandenilis daugiausia naudojamas amoniakui, metanoliui, kuro elementams ir kitiems produktams gaminti.

Būsima natrio hidroksido mašinų plėtros tendencija daugiausia yra pagerinti gamybos efektyvumą, sumažinti energijos suvartojimą, mažinti aplinkos taršą ir kurti naujas taikymo sritis. Siekiant šių tikslų, natrio hidroksido mašinų technologinės naujovės daugiausia orientuotos į šiuos aspektus:

Optimizuokite elektrolizės elemento konstrukciją, kad pagerintumėte srovės tankį ir elektrolizės efektyvumą, sumažintumėte elektrodų koroziją ir nešvarumų kaupimąsi bei pailgintumėte elektrolizės elemento tarnavimo laiką.

Pagerinkite jonų mainų membranos veikimą, sumažinkite atsparumą ir pralaidumą, pagerinkite selektyvumą ir stabilumą, sumažinkite natrio hidroksido koncentracijos praradimą ir atvirkštinę chloro osmosą.

Naudokite atsinaujinančią energiją ir panaudotą šilumą, kad gamintumėte elektrą, sumažintumėte elektros sąnaudas ir anglies dvideginio išmetimą bei pagerintumėte energijos vartojimo efektyvumą ir ekologiškumą.

Sukurti naujas elektrolitines terpes, tokias kaip joniniai skysčiai, tirpiklių mišiniai, kietieji elektrolitai ir kt., kad pakeistų tradicinius sūraus vandens tirpalus, sumažintų druskos suvartojimą ir nuotekų išleidimą bei pagerintų elektrolizės saugumą ir lankstumą.

Išplėsti naujas natrio hidroksido taikymo sritis, tokias kaip biomasės konversija, anglies surinkimas ir panaudojimas, metalo gavyba ir regeneravimas, nanomedžiagų paruošimas ir kt., siekiant padidinti natrio hidroksido pridėtinę vertę ir rinkos potencialą.