Prevenirea și controlul integrat al poluării în industria clor alcalilor

Capitolul 1. Memoriul tehnic

Tema proiectului este prevenirea şi controlul poluării în industria clor-alcaliilor. Proiectul se bazează pe două obiective:

- prevenirea poluării (PP- pollution prevention)

- producţie mai curată (CP-cleaner production)

Proiectul este structurat pe patru capitole:

- Capitolul 1 – Memoriul tehnic

- Capitolul 2 – Caracterizarea industriei,

În acest capitol sunt caracterizate produsele care se obţin în industria clor-alcaliilor, procedeele tehnologice folosite cu descrierea procesului tehnologic în celulele galvanice cu mercur

- Capitolul 3 – Materii prime, emisii şi deşeuri

Se prezintă materiile prime folosite: clorura de sodiu/clorura de potasiu, apa şi energia. O importanţă deosebită este acordată emisiilor care rezultă din procesul tehnologic, emisii care se pot face în aer, apă sau în deşeuri solide.

- Capitolul 4 – Tehnici de prevenire a poluării şi producţie mai curată

Sunt prezentate tehnici valabile pentru toate instalaţiile din celulele de electroliză, prin care se urmăreşte prevenirea poluării şi obţinerea unei producţii mai curate. Principala problemă în celulele cu mercur o reprezintă emisiile de mercur în aer, apă sau deşeuri. Se prezintă măsuri şi tehnici prin care se încearcă limitarea acestor emisii de mercur şi ţinerea sub control a lor.

Capitolul 2. Caracterizarea industriei clor-alcaliilor

2.1. Introducere

Industria chimică din europa se află pe locul 2 în lume şi este cel mai important producător de chimicale. În industria chimică din UE sunt angajaţi direct 1,65 milioane de oameni. Alţi 3 milioane de angajaţi lucrează în sectoare care folosesc produse din industria chimică.

Industria chimică continuă să se restructureze în funcţie de competiţia mondială, scăderea procentului de angajaţi este un indicator ala cestui lucru. În medie capitalul investit în ciclurile economice este mai mic în Europa decât în SUA sau Asia de Est.

Industria clor-alcaliilor este industria care produce clor (Cl2) şi alcalii, hidroxid de sodiu (NaOH) sau hidroxid de potasiu (KOH), în urma electrolizei soluţiilor de săruri. Cele mai multe tehnologii folosite pentru producţia de clor-alcalii au la bază celule electrolitice cu mercur, cu diafragmă sau cu membrane, care folosesc clorură de sodiu sau clorură de potasiu.

Procedeele în celule electrolitice cu membrană şi cu mercur au apărut pentru prima dată în 1800. Procedeele cu membrane au apărut după 1970. Fiecare dintre cele trei procese presupun metode diferite de supraveghere a producţiei clorului la anod separat de producţia de sodă caustică sau hidrogen, direct sau indirect la catod. În prezent, 95% din cantitatea totală de clor produsă în lume este obţinută din industria clor-alcaliilor.

Industria clor-alcaliilor reprezintă o parte importantă din industria chimică din Europa. Datele prezentate din Euro Clor indică că din producţia de chimicale de 55% o reprezintă producţia din industria clor-alcaliilor. O altă estimare din europa de Vest arată că cel puţin 60% din profit este generat de produsele care conţin clor sau sunt derivate din clor şi/sau sodă caustică (NaOH). Multe chimicale, produse plastice şi farmaceutice depind de clor în timpul procesării deşi clorul nu este prezent în produsul respectiv.

În 1995, 35% din totalul de clor era folosit la producerea polimerilor cu clor cum ar fi policlorura de vinil (PVC). Alte produse folosesc clorul în producţia intermediarilor, de exemplu polimeri necloruraţi cum ar fi poliuretani, policarbonaţi; sau în producţia substanţelor anorganice cum ar fi producerea dioxidului de titan (TiO2). Scăderea cantităţii de clor în domeniul producerii de hârtie sau solvenţi, este balansată de creşterea cererii de clor pentru polimeri (PVC), aceste date rezultând din datele statistice din Europa de Vest în ceea ce priveşte producţia de clor. Soda caustică este un produs care concurează cu clorul în producţia clor-alcaliilor, fiind un produs de bază pentru chimie dar şi pentru alte industrii : celuloză şi hârtie, aluminiu, etc.

Industria clor-alcaliilor produce clor şi soluţii caustice (hidroxid de sodiu şi potasiu) simultan cu descompunerea soluţiilor de sare în apă. Alături de clor şi soluţiile caustice se mai produce şi hidrogen.

În procesele electrolitice soluţiile de cloruri sunt descompuse electrolitic la trecerea directă a curentului electric. În ultimul timp în vestul Europei se utilizează cel mai mult clorură de sodiu şi tot mai puţin clorură de potasiu (aproape 3-4 % din cantitatea de clor produsă). Se mai utilizează şi alte procese pentru obţinerea clorului cum ar fi electroliza acidului clorhidric sau a topiturii de clorură e sodiu, dar acestea reprezintă doar 3 % din cantitatea totală de clor produsă în Europa.

Sunt trei procese care se folosesc la obţinerea electrolitică a clorului:

- procedeul cu celule cu mercur (celula Castner-Kellner, 1892)

- procedeul cu celule cu diafragmă (celula Griesheim, 1885)

- procedeul cu celule cu membrană (1970).

Aceste procedee prezintă diferenţe în ceea ce priveşte supravegherea producţiei de clor; anod separat de produsele caustice şi hidrogen direct sau indirect, catod.

În esenţă, principiile electrolizei soluţiei de clorură de sodiu sunt următoarele:

- la anod: ionii de clor se oxidează şi se formează clorul (Cl2)

- la catod:

-în procesul cu celule cu mercur

-în procesele cu celule cu membrană sau diafragmă la catod, apa este descompusă în hidrogen (H2) şi ioni hidroxid (OH-).