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Procédé chloralcalin

1890
Dispositif d'électrolyse pour le procédé chlore-alcali dans un laboratoire ancien, génie chimique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

The chloralkali process is an industrial method for the électrolyse 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 électrolyse, 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 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

Taper

Processus industriel

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

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

Idées d'innovations potentielles

  • configurations de cellules à espacement nul pour minimiser la résistance ohmique et la consommation d'énergie
  • cathodes dépolarisées à l'oxygène qui consomment de l'oxygène au lieu de produire de l'hydrogène, abaissant ainsi la tension de la cellule
  • conversion directe du CO2 à l'aide d'hydrogène du procédé pour produire du méthanol
  • membranes échangeuses d'ions avancées avec une sélectivité et une durabilité supérieures
  • électrolyse de l'eau de mer pour produire du chlore pour la prévention de l'encrassement biologique sur site dans les centrales électriques
  • petites usines modulaires de chlore et de soude pour le traitement décentralisé de l'eau
  • using renewable energy to power the process, creating ‘green’ chlorine and naoh
  • catalytic electrodes that reduce the surpotentiel for chlorine evolution
En rapport avec : procédé chloralcalin, électrolyse, chlore, hydroxyde de sodium, soude caustique, saumure, cellule à membrane, chimie industrielle.

Contexte historique

Procédé chloralcalin

1875-01-01
1881
1884
1890
1890
1899-01-01
1900
1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1897
1900
1900

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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