موضوع مقاله: فرایند کلر-آلکالی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فرایند کلر-آلکالی | مقدمه: این فرآیند از نظر صنعتی بسیار مهم است زیرا محصولات آن خوراک پایه‌ای برای صنایع تولید PVC، مواد شوینده، صنایع دارویی، تصفیه آب و سایر صنایع شیمیایی به‌شمار می‌روند. | ## بخش 1: فرایند کلر-آلکالی | قوانین الکترولیز محلول‌های آبی توسط فارادی در سال ۱۸۳۳ تدوین شد و در نیمهٔ قرن نوزدهم، حق اختراع‌های متعددی برای تولید کلر به‌صورت تجاری صادر گردید. به‌دلیل مسائل زیست‌محیطی مرتبط با جیوه و همچنین پیشرفت‌های فنی، فناوری‌های کمتر پاک‌تر (مانند سلول‌های جیوه‌ای و برخی سلول‌های دیافراگمی مبتنی بر آزبست) تا حد زیادی در کشورهای توسعه‌یافته کنار گذاشته شده‌اند. واکنش‌های شیمیایی (خلاصه) فرآیند الکترولیز آب‌نمک در یک سلول ساده را می‌توان با معادلات نیم‌واکنش آند و کاتد خلاصه کرد: آند (اکسیداسیون): −2Cl− (aq) → Cl2 (g) + 2 e کاتد (کاهش، در حضور آب): 2H+ (aq) + 2 e− → H2 (g) ترکیب آیون‌ها (در حضور Na⁺) منجر به تشکیل NaOH می‌شود و محصولات نهایی معمولاً به‌صورت گاز کلر، محلول سود (که معمولاً به غلظت‌های صنعتی تغلیظ می‌شود) و هیدروژن عرضه یا به‌کار گرفته می‌شوند. این روش از نظر بازدهی در گذشته محبوب بود اما به‌دلیل آلودگی و سمیت جیوه و پیامدهای زیست‌محیطی، در بسیاری از کشورها بازنشسته یا در مسیر حذف قرار گرفته است. در گذشته از آزبست به‌عنوان مادهٔ دیافراگم استفاده می‌شد که به‌خاطر نگرانی‌های سلامتی و زیست‌محیطی نیز جایگزین شد یا بهبود یافت. سلول‌های غشایی معمولاً از نظر انرژی و زیست‌محیطی برتر شناخته می‌شوند و در کارخانه‌های جدید روش ترجیحی است. | ## بخش 2: فرایند کلر-آلکالی | کاربردها محصولات حاصل، کاربردهای وسیعی دارند: کلر (Cl₂): تولید PVC، حلال‌ها، سفیدکننده‌ها، تولید مونومرهای کلردار و ضدعفونی‌کننده‌ها. سدیم هیدروکسید (NaOH): تولید صابون و مواد شوینده، صنایع کاغذ و نساجی، استخراج آلومینیوم، تصفیه آب، و دیگر فرآیندهای شیمیایی. هیدروژن (H₂): خوراک برای تولید اسید هیدروکلریک، آمونیاک، هیدروژناسیون و استفادهٔ به‌عنوان سوخت یا منبع انرژی. مسائل زیست‌محیطی و اصول مقرراتی جیوه: استفادهٔ صنعتی از جیوه در برخی واحدهای قدیمی، موجب آلودگی محیطی و مخاطرات بهداشتی شده است. پیمان میناماتا و برنامه‌های بین‌المللی و منطقه‌ای کشورها را به کاهش یا حذف کاربرد جیوه در صنعت کلر‌آلکالی تشویق می‌کنند. مصرف برق و اثرات اقلیمی: تولید کلر و NaOH بسیار انرژی‌بر است؛ محدودهٔ انرژی متداول برای فناوری‌های مرسوم (بسته به نوع سلول و پیکربندی) معمولاً چند هزار کیلووات‌ساعت به ازای هر تن محصول است و به‌کارگیری فناوری‌های کارآمد و برق با شدت کربنی پایین برای کاهش اثرات گلخانه‌ای اهمیت دارد. | ## بخش 3: فرایند کلر-آلکالی | طبق مستندات مرجع، محدودهٔ انرژی مرتبط با بهترین روش‌ها کمتر از ~۳۰۰۰ کیلووات‌ساعت به‌ازای هر تن کلر/NaOH گزارش شده‌است. مدیریت پسماند و انتشار کلر: انتشار تصادفی کلر، نشت آمالگام جیوه و پساب‌های حاوی یون‌ها و مواد جانبی نیازمند کنترل دقیق و استانداردهای ایمنی است. بسیاری از کشورها استانداردها و مجوزهایی برای کنترل انتشار و تبدیل فناوری وضع کرده‌اند. بازار و وضعیت جهانی ظرفیت و تولید جهانی کلر-آلکالی در دههٔ اخیر بسیار بزرگ است؛ تخمین‌های بازار و گزارش‌های صنعتی نشان می‌دهد تولید سالانه در سطح جهانی در محدودهٔ حدود ۹۰ میلیون تن (یا مقادیر نزدیک) قرار دارد و بخش عمدهٔ تولید در آسیا (از جمله چین، هند) متمرکز است. | ## جمع‌بندی | روند کلی بازار شامل رشد تدریجی تقاضا برای محصولات پایین‌دستی و حرکت صنعت به‌سمت فناوری‌های کم‌آلاینده و کم‌مصرف انرژی است.