موضوع مقاله: تولید گاز کلر | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # تولید گاز کلر | مقدمه: گاز کلر را می‌توان با استخراج از مواد طبیعی، از جمله برقکافت سدیم کلرید مذاب و راه‌های دیگر، تولید کرد. | ## بخش 1: تولید گاز کلر | استخراج گاز برقکافت کلریدهای سدیم یا پتاسیم کلر را می‌توان با برقکافت محلول سدیم کلرید تولید کرد که به فرایند کلرالکالی معروف است. کلر همچنین می‌تواند با برقکافت محلول پتاسیم کلرید تولید شود، در این صورت فراورده‌های واکنش، گاز کلر، گاز هیدروژن و پتاس سوزآور (KOH) هستند. محلول سدیم - جیوه به مرکز سلول جریان می‌یابد و در آنجا سدیم با آب واکنش داده و سدیم هیدروکسید تولید می‌کند و جیوه را دوباره خالص می‌سازد. وقتی اختلاف پتانسیل اعمال می‌شود و جریان برقرار می‌شود، کلر در آند تیتانیوم آزاد می‌شود و سدیم (یا پتاسیم) در کاتد جیوه حل می‌شود و یک آمالگام تشکیل می‌دهد. آمالگام به‌طور مداوم به یک واکنشگاه جداگانه (سلول ثانویه) جریان می‌یابد، جایی که معمولاً با واکنش با آب دوباره به جیوه تبدیل می‌شود. تولید هیدروکسید سدیم (یا پتاسیم) با غلظت تجاری (۵۰٪ جرمی) انجام شده و سپس جیوه مایع توسط یک پمپ واقع در پایین سلول به سلول اصلی بازیافت می‌شود. فرایند کاستنر-کلنر کمترین بازده انرژی را در بین سه فرایند اصلی (جیوه، دیافراگم و غشا) دارد و همچنین نگرانی در مورد انتشار جیوه و آلودگی محیط وجود دارد. در ژاپن، تولید کلر قلیایی بر پایه جیوه تقریباً تا سال ۱۹۸۷ از بین رفت و فقط دو کارگاه بر پایه پتاسیم کلرید تا ۲۰۰۳ به صورت نیمه‌فعال باقی ماند. در غرب اروپا تولیدکنندگان متعهد شده‌بودند که تا سال ۲۰۲۰ همه کارگاه‌های باقی‌مانده مبتنی بر جیوه را تعطیل یا ادغام کنند. | ## بخش 2: تولید گاز کلر | سلول دیافراگم (دو قطبی) در برقکافت سلول دیافراگم، یک دیافراگم از جنس آزبست (یا الیاف پلیمری) کاتد و آند را از هم جدا می‌کند و از واکنش مجدد کلر در آند با سدیم هیدروکسید و گاز هیدروژن تشکیل شده در کاتد جلوگیری می‌کند. انواع مختلفی از این فرایند وجود دارد: سلول لسیور (۱۸۹۳)، سلول هارگریوس-برد (۱۹۰۱)، سلول گیبس (۱۹۰۸) و سلول تانسند (۱۹۰۴). سلول‌ها در ساخت و قرارگیری دیافراگم متفاوت هستند، در بعضی از آنها دیافراگم در تماس مستقیم با کاتد است. آنها همچنین در ولتاژ کمتری کار می‌کنند و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شوند. سلول الکترولیز توسط یک غشای نفوذپذیر کاتیونی به عنوان یک مبدل کاتیونی به دو بخش تقسیم می‌شود. محلول کلرید سدیم (یا پتاسیم) اشباع شده از محفظه آند عبور کرده و در غلظت کمتری باقی می‌ماند. محلول سدیم هیدروکسید (یا پتاسیم) از طریق محفظه کاتدی گردش می‌یابد و در غلظت بالاتری از آن خارج می‌شود. بخشی از محلول غلیظ سدیم هیدروکسید که از سلول خارج می‌شود، به عنوان محصول جداسازی می‌شود در حالی که باقیمانده با آب دیونیزه رقیق شده و دوباره از طریق دستگاه الکترولیز عبور می‌کند. این روش نسبت به سلول دیافراگم کارآمدتر است و هیدروکسید سدیم (یا پتاسیم) بسیار خالص با غلظت حدود ۳۲٪ تولید می‌کند، اما به آب نمک بسیار خالص نیاز دارد. | ## بخش 3: تولید گاز کلر | یکی دیگر از روش‌های اولیه تولید کلر، حرارت دادن آب نمک با اسید و منگنز دی‌اکسید بود. با قرار دادن هیدروکلریک اسید غلیظ در یک فلاسک با بازوی کناری و لوله لاستیکی، مقادیر کمی گاز کلر را می‌توان در آزمایشگاه ساخت. از آنجا که کلر نسبت به هوا چگال‌تر است، می‌توان با قرار دادن لوله در داخل یک فلاسک در جایی که هوا را جابجا می‌شود، به راحتی جمع‌آوری کرد. روش دیگر برای تولید مقادیر کمی گاز کلر در آزمایشگاه، افزودن هیدروکلریک اسید غلیظ (۵ مولار) به محلول سدیم هیپوکلریت یا سدیم کلرات است. اجزای محیطی سلول اتاق سلول بنایی که بسیاری از سلولهای الکترولیتی را در خود جای داده‌است معمولاً اتاق سلول یا خانه سلول نامیده می‌شود، اگرچه برخی از سلول‌ها در فضای باز ساخته شده‌اند. این ساختمان شامل ساختارهای پشتیبانی برای سلول‌ها، اتصالات برای تأمین توان الکتریکی سلول‌ها و لوله‌گذاری برای انتقال مایعات است. نظارت و کنترل فشار در هدرهای کلر و هیدروژن نیز از طریق دریچه‌های کنترل فشار انجام می‌شود. هیدروژن مازاد هیدروژن تولید شده به عنوان یک محصول جانبی ممکن است به‌طور مستقیم در جو تخلیه شده یا خنک، فشرده و خشک شود تا در فرایندهای دیگر مورد استفاده قرار گیرد یا از طریق خط لوله یا کامیون به مشتری فروخته شود. برخی از کاربردهای احتمالی شامل تولید هیدروکلریک اسید یا هیدروژن پراکسید، همچنین گوگردزدایی از نفت خام یا استفاده به عنوان سوخت در دیگهای بخار یا سلول‌های سوختی است. | ## جمع‌بندی | مصرف انرژی در واحد وزن محصول خیلی کمتر از تولید آهن و فولاد نیست و بیشتر از تولید شیشه یا سیمان است.