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Proceso cloralcalino

1890
Configuración de electrólisis para el proceso de cloro-álcali en un laboratorio vintage, ingeniería química.

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The chloralkali process is an industrial método for the electrolysis of sodium chloride (NaCl) solution, known as brine. It is the primary source for producing chlorine (Cl₂), sodium hydroxide (NaOH), and hydrogen (H₂), which are essential commodity chemicals. Modern methods use a membrane cell to separate the anode and cathode products, ensuring high purity and efficiency.

The chloralkali process is one of the largest-scale applications of electrolysis, fundamental to the modern chemical industry. The overall reaction is [latex]2NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_2[/latex]. The process takes place in an electrolytic cell with a brine solution as the electrolyte. At the anode, chloride ions are oxidized to form chlorine gas: [latex]2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-[/latex]. At the cathode, water is reduced to form hydrogen gas and hydroxide ions: [latex]2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-[/latex].

Un aspecto crítico del proceso es mantener separados los productos, cloro e hidróxido de sodio, ya que de lo contrario reaccionarían para formar hipoclorito de sodio y clorato. Históricamente, esto se lograba utilizando celdas de mercurio o celdas de diafragma, pero estas se han eliminado en gran medida debido a preocupaciones ambientales (contaminación por mercurio) y menor eficiencia. El estándar moderno es la celda de membrana. Esta celda utiliza una membrana de intercambio catiónico (típicamente hecha de un polímero perfluorado como Nafion) que separa los compartimentos del ánodo y del cátodo. La membrana es permeable a iones positivos como Na⁺ pero impermeable a iones negativos como Cl⁻ y OH⁻. Los iones de sodio migran a través de la membrana desde el compartimento del ánodo al compartimento del cátodo, donde se combinan con los iones de hidróxido producidos en el cátodo para formar hidróxido de sodio de alta pureza.

Esta tecnología mejoró significativamente la eficiencia energética y la pureza del producto del proceso cloro-álcali, a la vez que eliminó los riesgos ambientales asociados al mercurio. La coproducción de tres sustancias químicas principales complica la economía del proceso, ya que debe equilibrarse la demanda del mercado de cloro y sosa cáustica (NaOH).

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingeniería química

Tipo

Procesos industriales

Disrupción

Revolucionario

Utilización

Uso generalizado

Precursores

  • humphry davy’s initial electrolysis of brine
  • invención del dinamo para la generación de electricidad a gran escala
  • Desarrollo de las primeras tecnologías de diafragma y celdas de mercurio
  • faraday’s laws of electrolysis

Aplicaciones

  • Producción de plástico PVC (a partir de cloro)
  • Purificación de agua y desinfectantes (cloro e hipoclorito de sodio)
  • fabricación de pulpa y papel (blanqueo)
  • producción de jabones, detergentes y textiles (hidróxido de sodio)
  • Síntesis química para una amplia gama de productos

Patentes:

NA

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