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RÉSUMÉ
L’électrolyse en courant continu de solutions aqueuses de chlorure de sodium permet d’obtenir du chlore, de la soude et de l’hydrogène. Le principe de base des cellules d’électrolyse est de maintenir séparer les deux gaz, chlore et hydrogène, pour des raisons de sécurité et les deux produits, chlore et soude, susceptibles de se recombiner. Il y a trois procédés d’électrolyse différents actuellement exploités : le procédé « mercure », le procédé « diaphragme » et le « procédé « membrane ».
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-
Jean-Christophe MILLET : Responsable Procédés Division Chlorochimie - Arkema
INTRODUCTION
L’électrolyse en courant continu de solutions aqueuses de chlorure de sodium permet d’obtenir du chlore, de la soude et de l’hydrogène. La réaction chimique globale est la suivante :
mettant en jeu deux électrons.
Le principe général du procédé nécessite cinq sections principales :
-
le traitement de purification de la saumure ;
-
la salle d’électrolyse ;
-
le traitement du chlore ;
-
l’obtention de la soude à 50 % en masse ;
-
le traitement de l’hydrogène ;
et peut être représenté par le schéma de principe de la figure 1.
Le principe de base des cellules d’électrolyse est de maintenir séparer les deux gaz (chlore et hydrogène) pour des raisons de sécurité (réaction violente entre les deux gaz) et les deux produits (chlore et soude) susceptibles de se recombiner.
Il y a trois procédés d’électrolyse différents actuellement exploités :
-
le premier avec une cathode en mercure, dit procédé « mercure » ;
-
le deuxième avec un diaphragme percolant comme séparateur des chambres anodique et cathodique, dit procédé « diaphragme » ;
-
le troisième avec une membrane échangeuse d’ions comme séparateur des chambres anodique et cathodique, dit procédé « membrane ».
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- Version archivée 1 de juin 1993 par Dominique RAVIER
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1. Production du chlore
Sauf indication contraire, les concentrations indiquées sont massiques. Des unités de concentration couramment utilisées dans la profession sont le ppm et le ppb. Rappelons que :
1.1 Déchargement et stockage du sel
La saumure utilisée en boucle fermée dans les procédés mercure et membrane est normalement saturée avec du sel solide, bien que certaines installations utilisent du sel en solution extrait du sous-sol sans recyclage de la saumure ou en couplage avec un procédé diaphragme qui produit du sel solide.
La saumure est généralement obtenue par dissolution de sel dans de l’eau ou de la saumure épuisée des procédés à mercure ou à membrane.
La matière première de base est habituellement du sel sous forme solide : sel gemme, sel de marais salants ou sel cristallisé sous vide. Le tableau 1 fournit à titre indicatif des valeurs de concentration des impuretés dans du sel marin et du sel pur issu d’une évaporation sous vide.
HAUT DE PAGE1.2 Purification de la saumure
Le procédé d’épuration de la saumure consiste à épurer en plusieurs étapes les composants indésirables (anions sulfates, cations de Ca, Mg, Ba et métaux) susceptibles d’avoir une incidence sur l’électrolyse. L’électrolyse membrane nécessitant une saumure de qualité supérieure fait intervenir une étape supplémentaire appelée épuration secondaire incluant une étape supplémentaire de filtration et un traitement sur résines. Le schéma de la figure 2 présente le principe d’une telle épuration.
Le tableau 2 indique les spécifications requises pour les métaux, le SO4 et les autres impuretés dans la saumure alimentant une électrolyse membrane (opérée à 4 kA/m2). Ces spécifications...
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Production du chlore
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCONCE (J.S.) - Chlorine. Its manufacture, properties and uses - . American Chemical Society Monograph Series, Reinhold Publishing Co. (1962).
-
(2) - ULLMANN’s Encyclopedia of Industrial Chemistry - . Vol. A6, p. 399-481, VCH (Verlag Chemie) (1986).
-
(3) - Chlore - . Fiche toxicologique, no 51, INRS (1987).
-
(4) - * - Livre Le Chlore publié par le Syndicat des Halogènes et Dérivés (SHD) – 5e édition (juillet 2002).
-
(5) - Recent developments in chlorine processing - – Présentation de Krebs Swiss à TECHNOGERMA – 1999.
-
(6) - Journal of Applied Chem. of USSR - , Vol. 41, No. 7, pp. 1524 (1968).
ANNEXES
Eurochlor http://www.eurochlor.org
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Arkema http://www.arkema.com
Solvay http://www.solvay.fr
Rhodia http://chloralp.com/fr/qsn_pres.html
SPC Harbonnières
Tessenderlo
Potasse et produits chimiques
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Métaux spéciaux
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