Klórgyártás a BorsodChemben
Kovács Gábor Technológiai Mérnök Klór Üzem
KLÓRKAPACITÁSOK (névleges) VILÁG KLÓRTERMELŐ KAPACITÁSA 77.000.000. tonna/év* EURÓPA KLÓRTERMELŐ KAPACITÁSA 12.200.000 tonna/év*
BORSODCHEM KLÓRTERMELŐ KAPACITÁSA 326.000 tonna/év* Elektrolízis (2018-384kt) 96.000 tonna HCl oxidáció * BAT Ref. Document for the Production of Chlor Alkali. 2014
Elektrolízis technológiák megoszlása Európában
A klórgyártás története a BorsodChem-nél Kapacitás
Üzem
Indítás
Marónátron üzem
1963
16
Sósav üzem
1969
20
HgC üzem
1978/1989
110/130
MC üzem I. fázis
2006/Q2
96
Membráncellás
MC üzem II. fázis
2006/Q3
+48 (össz:144)
Membráncellás
MC üzem III. fázis
2013
+48 (össz:192)
Membráncellás
MC Üzem IV. fázis
2018
+192
Membráncellás
(kt/év klór)
Technológia
Hg-katód, grafit anód Hg-katód, grafit anód Hg-katód, fémanód
Leállítás
1987
1997
2017
Saját célra történő klór felhasználás története a BorsodChem-nél MÚLT
1978-
VCM
Klór
KÖZELMÚLT Klór import Cl2
PVC
HCl gáz
VCM
HCl oldat
HCl gáz
HCl gáz
JELEN
HCl gáz
HCl ox. Klór
PVC
HCl oldat
TDI
MDI II.
HCl oldat
HCl gáz
VCM TDI II.
2016-
PVC HCl oldat
HCl gáz
import Cl2
2001-
HCl oldat
MDI
HCl oldat
Klórfelhasználás 2016PVC 98% Cl2 cellagáz
VCM Technikai HCl oldat*
(TDI I.) Klórgyártás
Klórkezelés
100 % Cl2
Szintetikus HCl oldat*
Szintetikus HCl oldat*
Abgáz kezelés
HCl I
HCl/Cl2 MDI II.
50% Cl2
TDI II. HCl II
HYPO
*saját felhasználás+értékesítés Klór lánc
Meglévő izocianát üzemek
HCl abs. ** értékesítés
Ipari HCl oldat**
Klór üzem felépítése Sóoldó üzemrész: megfelelő mennyiségű és minőségű elektrolit előállítás
Higanykatódos elektrolízis üzemrész: Termékek előállítása higanykatódos - fémanódos technológiával
Membráncellás elektrolízis üzemrész: Termékek előállítása membráncellás technológiával
Üzemrészek munkája Napi ~1500 tonna só felhasználása, - Kősó, Tisztított sós szennyvíz, párolt só tárolása, elosztása - Folyamatos, megfelelő koncentrációban történő oldása - Szennyezők eltávolítása (Fizikai és Kémiai) - Elektrolízis egységek elektrolit ellátása, és kimerült elektrolit újrafeldolgozása ~55MWh áram felhasználás, 15,5t/h klór előállítás - Klór-alkáli ikertermékek előállítása, tisztítása, vertikális átadás - Klór manipuláció (cseppfolyósítás, tárolás, fejtés, elpárologtatás) BC klór ellátása jelenleg max 48t/h - Sósav szintézis egységek, klór megsemmisítő rendszer üzemeltetése ~65MWh áram felhasználás, 24t/h Cl2 - Klór-alkáli ikertermékek előállítása, tisztítása, vertikális átadás (NaOH töményítő egységek üzemeltetése) - Kénsav töményítő egység, Na2SO4 nanoszűrő és kristályosító rendszer üzemeltetése - DonauChemie klór ellátása
Klór technológiai külső fő anyagáramok
NH3 gyártás
BC-HŐERŐMŰ Országos hálózat
Hidrogén gáz Elektromos áram
HCl oxidációs üzem
Klór Gyár
Kősó, párolt só, tisztított sóoldat Klór gáz Nátron lúg
MDI termelés Sós technológiai vizek tisztítása, bepárlás
Külső értékesítés
TDI termelés
HCl
Klór-alkáli elektrolízis
Elektrolízis Elektromos áram
Klór-alkáli termékek
Hidrogén
Sósav + Víz
Klór
+
Nátriumklorid (sólé)
Lúg
Nátriumhipoklorit
MDI-2 Klór TDI-1 TDI-2 VCM (HTDC)
Klór-alkáli elektrolízis
Elektromos áram
Hidrogén Gáz fázisú elválasztás
+ Víz
Klór
+
Nátriumklorid (sólé)
Nátriumhidroxid Folyadék fázisú elválasztás
Klórgyártás a BC-nél Visszanyert só MDI - ből
Kősó
Higanykatódos folyamat
Tisztított sóoldat MDI-ből Membráncellás folyamat
Só tárolás Telítés I. Elektrolit előállítás I. Hg Katódos Elektrolízis. Cl2 előkészítés
Fémek eltávolítása csapadékképzéssel, H2 II. ülepítés, szűrés, ioncsere. Szupertiszta sóoldat. NaOH (fémszennyezők ˃20ppb) dil.NaOH
Fémek eltávolítása csapadékképzéssel, H2 I. ülepítés, szűrés. Tisztított sóoldat. (fémszennyezők ˃10ppm) NaOH HCl I.
(Cl2 :>96%)
Telítés II.
NH3 Üzem / BC-erőmű
HCl II.
Membr. Elektr. Cl2 előkészítés
Hypo
Véggáz kezelés ( Cl2 ~50% )
Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás) (Cl2 :99,99%)
VCM (HTDC)
Elektrolit előállítás II.
Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)
(Cl2 :>98,5%)
Klórgyártás a BC-nél Visszanyert só MDI - ből
Kősó
Higanykatódos folyamat
Tisztított sóoldat MDI-ből Membráncellás folyamat
Só tárolás Telítés I. Elektrolit előállítás I.
H2 II.
H2 I.
Hg Katódos Elektrolízis. Cl2 előkészítés
(Cl2 :>96%)
Telítés II.
NH3 Üzem / BC-erőmű
NaOH
NaOH
dil.NaOH
Szárítás Hypo HCl II. HCl Szárítás I. (Hűtés/kénsavas), (Hűtés/kénsavas), Véggáz kezelés nyomásfokozás nyomásfokozás ( Cl ~50% ) 2
Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás) (Cl2 :99,99%)
VCM (HTDC)
Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)
Elektrolit előállítás II.
Membr. Elektr. Cl2 előkészítés
(Cl2 :>98,5%)
Klórgyártás a BC-nél Visszanyert só MDI - ből
Kősó
Higanykatódos folyamat
Tisztított sóoldat MDI-ből Membráncellás folyamat
Só tárolás Telítés I. Elektrolit előállítás I.
H2 II.
H2 I.
Hg Katódos Elektrolízis. Cl2 előkészítés
NaOH
NaOH HCl I.
(Cl2 :>96%)
Telítés II.
NH3 Üzem / BC-erőmű
dil.NaOH HCl II.
Membr. Elektr. Cl2 előkészítés
Hypo
Véggáz kezelés ( Cl2 ~50% )
Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás) (Cl2 :99,99%)
VCM (HTDC)
Elektrolit előállítás II.
Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)
(Cl2 :>98,5%)
Higanykatódos eljárás HIGANYOS ELEKTROLIZÁLÓ CELLA
Klórgáz Hidrogén gáz
+
Elektrolit
Híg sólé
50 %-os Nátronlúg
NaHgx
Hg
1. Elektrolizáló egység
Anód reakció: 2 Cl- → Cl2 + 2eKatód reakció: Na+ + e- → Na Na + x Hg = NaHgx
Hűtővíz
Bontóvíz BONTÓCELLA
2. Amalgám bontó 2 NaHgx + 2H2O = 2NaOH + H2 + 2x Hg
Higanykatódos eljárás HIGANYOS ELEKTROLIZÁLÓ CELLA
Klórgáz Hidrogén gáz
+
Elektrolit
Híg sólé
50 %-os Nátronlúg
NaHgx
Hg
Robosztus Egyszerűbb elektrolit előállítás Egyszerűbb karbantartás Jó termék minőség Nagy tapasztalat
Hűtővíz
Bontóvíz BONTÓCELLA
Nagyobb fajlagos fogyasztás Higany használat, termék higanymentesítés szükséges Nincs fejlesztési potenciál
Membráncellás eljárás
Híg sólé
Cl2
H2 32 %-os NaOH
o Hatékony gáz-folyadék elválasztás o Nagy szelektivitású membrán
Cl-
o Alacsony NaCl tartalmú lúg
o Alacsony ohmikus ellenállás
Na+
+
Ti
∆U
-
Ni
o Kiváló mechanikai stabilitás és vegyszerállóság o Nagy elektród felület o Jobb áramelosztás
o Könnyebb beépíthetőség
Sólé
Híg NaOH Membrán
Eljárások összehasonlítása Eljárások összehasonlítása
Higanyos
Érzékeny
Elektrolit tisztasági igény (szennyezőkre való érzékenység)
(ppm)
Diafragmás
Közepes érzékenység
Membrán
Nagyon érzékeny (ppb)
NaOH konc. (w/w %)
50
10 – 12
30 – 35
minőség
NaCl konc. (w/w %)
0,002 – 0,003
1
0,001 – 0,002
Klór
O2 konc. (v/v%)
0,1 - 0,3
0,5 - 2,0
0,5 - 2,0
H2 konc. (v/v%)
0,1- 0,5
0,1 - 0,5
0,03 - 0,3
3360
2720
2650
~ 610
~ 180
3360
3330
2830
Hg
Azbeszt
Lúg
minőség
Áram felhasználás Gőz felhasználás lúgtöményítéshez
Összesített áram felhasználás Környezeti terhelés
kWh/t Cl2
Hg és azbesztmentes
NaOCl (bleach) and synthetic HCl systems NaOCl Termelés - Vészhelyzet esetén maximum terhelésen a teljes klórmennyiség megsemmisítése 15 percen át - Elsődleges termék előállítás „nyomásmentes” ab gázokból OTH engedélyezett termék - 3 tornyos rendszer (2 független 1 közös)
Szintetikus sósav előállítás: - Közvetlen nagynyomású klórból - Cseppfolyósító fejgázokból - 2 független egység
*LP gases comes from liquifaction units
*OTH permission: water treatment allowed for drinking/swimming water
Higanykatódos cellák
Membrán cellák
