Rewolucyjna produkcja wodorotlenku sodu: innowacje zwiększające wydajność, zrównoważony rozwój i nowe zastosowania w XXI wieku

Wodorotlenek sodu (NaOH), znany również jako soda kaustyczna lub soda kaustyczna, jest podstawowym surowcem chemicznym szeroko stosowanym w przemyśle papierniczym, detergentach, przemyśle naftowym i gazowym, przetwarzaniu odpadów, tekstyliach, uzdatnianiu wody, przetwórstwie spożywczym i innych gałęziach przemysłu12. Główną metodą produkcji wodorotlenku sodu jest metoda chloro-alkaliczna, która polega na elektrolizie roztworu słonej wody w ogniwie elektrolitycznym w celu wytworzenia wodorotlenku sodu, chloru i wodoru. Maszyny do wodorotlenku sodu oznaczają sprzęt używany do produkcji wodorotlenku sodu metodą chloro-alkaliczną, obejmujący system składający się z ogniw elektrolitycznych, elektrod, zasilaczy, filtrów, chłodnic, zbiorników magazynujących, pomp, rurociągów, przyrządów itp.

Historia rozwoju maszyn do wodorotlenku sodu sięga XIX wieku, kiedy to do produkcji wodorotlenku sodu stosowano głównie metodę elektrody rtęciowej i metodę membranową. Wadą tych dwóch metod jest to, że metoda z elektrodą rtęciową spowoduje zanieczyszczenie rtęcią, a metoda membranowa spowoduje, że wodorotlenek sodu będzie zawierał więcej soli i chlorku, co wpłynie na jakość produktu. Aby rozwiązać te problemy, w połowie-20wieku zaczęto pojawiać się technologia membranowej produkcji wodorotlenku sodu, czyli wykorzystująca w ogniwie elektrolitycznym specjalną membranę jonowymienną w celu oddzielenia anody od katody, dzięki czemu aby wodorotlenek sodu i gazowy chlor mogły przedostać się odpowiednio z katody i anody. odpływu, poprawiając czystość produktu i wykorzystanie energii elektrycznej. Obecnie metoda membranowa stała się głównym nurtem technologii maszyn do wodorotlenku sodu, stanowiąc ponad 80% światowej zdolności produkcyjnej wodorotlenku sodu.

Zapotrzebowanie rynku na maszyny do wodorotlenku sodu zależy głównie od zużycia i ceny wodorotlenku sodu, a także wykorzystania produktów ubocznych chloru i wodoru. Według raportu dotyczącego światowego rynku wodorotlenku sodu, światowe zużycie wodorotlenku sodu wyniosło około 82 mln ton w 2019 r. i oczekuje się, że do 2025 r. wzrośnie do 97 mln ton, przy średniej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 2,8%. Region Azji i Pacyfiku jest największym rynkiem konsumenckim wodorotlenku sodu, odpowiadającym za ponad 45% światowego zużycia, głównie ze względu na rozwój przemysłu papierniczego, tekstylnego, chemicznego i innych w regionie.

Europa i Ameryka Północna to wtórne rynki konsumenckie wodorotlenku sodu, odpowiadające za około 25% światowego zużycia, głównie ze względu na popyt ze strony przemysłu detergentów oraz ropy i gazu w regionie. Na cenę wodorotlenku sodu wpływają sól surowa, energia elektryczna, transport i inne czynniki i generalnie wykazuje ona cykliczne wahania4. Chlor i wodór są produktami ubocznymi w procesie produkcji wodorotlenku sodu, a ich wykorzystanie będzie miało również wpływ na zapotrzebowanie rynku na maszyny do wodorotlenku sodu. Chlor wykorzystuje się głównie do produkcji polichlorku winylu (PVC), wybielaczy, pestycydów i innych produktów, natomiast wodór wykorzystuje się głównie do produkcji amoniaku, metanolu, ogniw paliwowych i innych produktów.

Przyszły trend rozwojowy maszyn do wodorotlenku sodu polega głównie na poprawie wydajności produkcji, zmniejszeniu zużycia energii, zmniejszeniu zanieczyszczenia środowiska i opracowaniu nowych obszarów zastosowań. Aby osiągnąć te cele, innowacja technologiczna maszyn do wodorotlenku sodu koncentruje się głównie na następujących aspektach:

Zoptymalizuj konstrukcję ogniwa elektrolitycznego, aby poprawić gęstość prądu i wydajność elektrolizy, zmniejszyć korozję elektrod i gromadzenie się brudu oraz wydłużyć żywotność ogniwa elektrolitycznego.

Poprawić wydajność membrany jonowymiennej, zmniejszyć opór i przepuszczalność, poprawić selektywność i stabilność, zmniejszyć utratę stężenia wodorotlenku sodu i odwróconą osmozę chloru.

Wykorzystuj energię odnawialną i ciepło odpadowe do wytwarzania energii elektrycznej, zmniejszaj koszty energii elektrycznej i emisję gazów cieplarnianych oraz poprawiaj efektywność energetyczną i przyjazność dla środowiska.

Opracuj nowe media elektrolityczne, takie jak ciecze jonowe, mieszaniny rozpuszczalników, elektrolity stałe itp., aby zastąpić tradycyjne roztwory słonej wody, zmniejszyć zużycie soli i odprowadzanie ścieków oraz poprawić bezpieczeństwo i elastyczność elektrolizy.

Poszerzyć nowe obszary zastosowań wodorotlenku sodu, takie jak konwersja biomasy, wychwytywanie i utylizacja węgla, ekstrakcja i odzysk metali, przygotowanie nanomateriałów itp., aby zwiększyć wartość dodaną i potencjał rynkowy wodorotlenku sodu.