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Procédé chloralcalin

1890
Installation d'électrolyse pour le procédé chloralcalin dans un laboratoire vintage, génie chimique.

Le procédé chloralcalin est une méthode industrielle d'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium (NaCl), appelée saumure. Il constitue la principale source de production de chlore (Cl₂), d'hydroxyde de sodium (NaOH) et d'hydrogène (H₂), des produits chimiques de base essentiels. Les méthodes modernes utilisent une cellule à membrane pour séparer les produits anodiques et cathodiques, garantissant ainsi une pureté et une efficacité élevées.

Le procédé chloralcalin est l'une des applications les plus importantes de l'électrolyse, fondamentale pour l'industrie chimique moderne. La réaction globale est la suivante : [latex]2NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_2[/latex]. Le processus se déroule dans une cellule électrolytique dont l'électrolyte est une solution saline. À l'anode, les ions chlorure sont oxydés pour former du chlore gazeux : [latex]2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-[/latex]. À la cathode, l'eau est réduite pour former de l'hydrogène gazeux et des ions hydroxyde : [latex]2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-[/latex].

Un aspect crucial du procédé consiste à séparer les produits, le chlore et l'hydroxyde de sodium, car ils réagiraient autrement pour former de l'hypochlorite et du chlorate de sodium. Historiquement, on utilisait des cellules à mercure ou à diaphragme, mais celles-ci ont été largement abandonnées en raison de préoccupations environnementales (pollution au mercure) et d'une moindre efficacité. La norme moderne est la cellule à membrane. Cette cellule utilise une membrane échangeuse de cations (généralement constituée d'un polymère perfluoré comme le Nafion) qui sépare les compartiments anodique et cathodique. La membrane est perméable aux ions positifs comme Na⁺, mais imperméable aux ions négatifs comme Cl⁻ et OH⁻. Les ions sodium migrent à travers la membrane du compartiment anodique vers le compartiment cathodique, où ils se combinent aux ions hydroxyde produits à la cathode pour former de l'hydroxyde de sodium de haute pureté.

Cette technologie a considérablement amélioré l'efficacité énergétique et la pureté du procédé chloralcali, tout en éliminant les risques environnementaux liés au mercure. La coproduction de trois produits chimiques majeurs complexifie l'aspect économique du procédé, car la demande du marché en chlore et en soude caustique (NaOH) doit être équilibrée.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Génie chimique

Type

Processus industriel

Perturbation

Révolutionnaire

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • l'electrolyse initiale de la saumure par humphry davy
  • invention de la dynamo pour la production d'électricité à grande échelle
  • développement des premières technologies de diaphragme et de cellules à mercure
  • lois de l'électrolyse de faraday

Applications

  • production de plastique PVC (à partir de chlore)
  • purification de l'eau et désinfectants (chlore et hypochlorite de sodium)
  • fabrication de pâte et de papier (blanchiment)
  • production de savons, de détergents et de textiles (hydroxyde de sodium)
  • synthèse chimique pour une vaste gamme de produits

Brevets :

NA

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En rapport avec : procédé chloralcalin, électrolyse, chlore, hydroxyde de sodium, soude caustique, saumure, cellule à membrane, chimie industrielle.

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