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

Üzem IndításKapacitás

(kt/év klór)Technológia Leállítás

Marónátron üzem 1963 16Hg-katód,

grafit anód1987

Sósav üzem 1969 20Hg-katód,

grafit anód1997

HgC üzem 1978/1989 110/130Hg-katód,

fémanód2017

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

MÚLT

Klór VCM PVC

KÖZELMÚLT

TDI

HCl gázHCl oldat

import Cl2

KlórVCM PVC

import Cl2

HCl gáz

MDIHCl oldat

VCMKlór

MDI II.

TDI II.

JELEN

HCl gáz

HCl gáz

PVC

HCl oldat

Saját célra történő klór felhasználás története a BorsodChem-nél

1978-

2001-

2016-HCl oldat

HCl oldat

HCl oldat

HCl ox.

HCl gáz

HC

lg

áz

Klórfelhasználás 2016-

VCM

Klórkezelés

(TDI I.)

TDI II.

PVC

MDI II.

HCl/Cl2

Klórgyártás

HYPO

100 %

Cl2

50% Cl2

98% Cl2 cellagáz

HCl I

HCl II

Klór láncMeglévő izocianátüzemek

Abgáz

kezelés

Szintetikus HCl oldat*

TechnikaiHCloldat*

*saját felhasználás+értékesítés ** értékesítés

HCl abs.

Ipari HCloldat**

Szintetikus 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

Klór Gyár

Kősó, párolt só, tisztított sóoldat

Elektromos áram

Hidrogén gáz

NH3

gyártásBC-HŐERŐMŰ

MDI termelés TDI termelés

Klór gáz

Nátron lúg

Külső

értékesítés

Országos

hálózat

Sós

technológiai

vizek tisztítása,

bepárlás

HCl oxidációs

üzem

HCl

Klór-alkáli elektrolízis

Elektromos

áram

+

Víz

+

Nátrium-

klorid

(sólé)

Sósav

Nátrium-

hipoklorit

Klór-alkáli termékek

MDI-2

TDI-1

TDI-2

VCM

(HTDC)

Hidrogén

Klór

Lúg

Elektrolízis

Klór

Klór-alkáli elektrolízis

Elektromos Hidrogén

áram

+

Víz Klór

+

Nátrium- Nátrium-

klorid hidroxid

(sólé)

Gáz fázisú elválasztás

Folyadék fázisú elválasztás

Klórgyártás a BC-nél

Visszanyert só

MDI - ből

Elektrolit előállítás I.

Telítés II.Telítés I.

Hg Katódos Elektrolízis.

Cl2 előkészítés

Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás)

Elektrolit előállítás II.

Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)

H2 I.

NaOH

H2 II.

Hypo

NH3 Üzem / BC-erőmű

HCl II.

Kősó

Cl2 előkészítés

Membr. Elektr.NaOH

HCl I.

VCM (HTDC)

Higanykatódos folyamat Membráncellás folyamat

Só tárolás

Véggáz kezelés

( Cl2 ~50% )

Tisztított sóoldat

MDI-ből

dil.NaOH

(Cl2 :99,99%)

Fémek eltávolítása

csapadékképzéssel,

ülepítés, szűrés.

Tisztított sóoldat.

(fémszennyezők

˃10ppm)

Fémek eltávolítása

csapadékképzéssel,

ülepítés, szűrés,

ioncsere.

Szupertiszta sóoldat.

(fémszennyezők

˃20ppb)

(Cl2 :>98,5%)(Cl2 :>96%)

Klórgyártás a BC-nél

Visszanyert só

MDI - ből

Elektrolit előállítás I.

Telítés II.Telítés I.

Hg Katódos Elektrolízis.

Cl2 előkészítés

Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás)

Elektrolit előállítás II.

Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)

H2 I.

NaOH

H2 II.

Hypo

NH3 Üzem / BC-erőmű

HCl II.

Kősó

Cl2 előkészítés

Membr. Elektr.NaOH

HCl I.

VCM (HTDC)

Higanykatódos folyamat Membráncellás folyamat

Só tárolás

Véggáz kezelés

( Cl2 ~50% )

Tisztított sóoldat

MDI-ből

dil.NaOH

(Cl2 :99,99%)

Szárítás

(Hűtés/kénsavas),

nyomásfokozás

Szárítás

(Hűtés/kénsavas),

nyomásfokozás (Cl2 :>98,5%)(Cl2 :>96%)

Klórgyártás a BC-nél

Visszanyert só

MDI - ből

Elektrolit előállítás I.

Telítés II.Telítés I.

Hg Katódos Elektrolízis.

Cl2 előkészítés

Cl2 kezelés (cseppfolyósítás, tárolás, elpárologtatás)

Elektrolit előállítás II.

Felhasználók (MDI II, TDI I-II, Framochem, VCM)

H2 I.

NaOH

H2 II.

Hypo

NH3 Üzem / BC-erőmű

HCl II.

Kősó

Cl2 előkészítés

Membr. Elektr.NaOH

HCl I.

VCM (HTDC)

Higanykatódos folyamat Membráncellás folyamat

Só tárolás

Véggáz kezelés

( Cl2 ~50% )

Tisztított sóoldat

MDI-ből

dil.NaOH

(Cl2 :99,99%)

(Cl2 :>98,5%)(Cl2 :>96%)

Higanykatódos eljárás

2. Amalgám bontó

2 NaHgx + 2H2O = 2NaOH + H2 + 2x Hg

Klórgáz

Híg

sólé

Hg

NaHgx

Elektrolit

Hűtővíz

Bontóvíz

50 %-os

Nátronlúg

Hidrogén gáz

HIGANYOS ELEKTROLIZÁLÓ CELLA

BONTÓCELLA

+

-

1. Elektrolizáló egység

Anód reakció:

2 Cl- → Cl2 + 2e-

Katód reakció:

Na+ + e- → Na

Na + x Hg = NaHgx

Robosztus

Egyszerűbb elektrolit előállítás

Egyszerűbb karbantartás

Jó termék minőség

Nagy tapasztalat

Nagyobb fajlagos fogyasztás

Higany használat, termék

higanymentesítés szükséges

Nincs fejlesztési potenciál

Higanykatódos eljárás

Klórgáz

Híg

sólé

Hg

NaHgx

Elektrolit

Hűtővíz

Bontóvíz

50 %-os

Nátronlúg

Hidrogén gáz

HIGANYOS ELEKTROLIZÁLÓ CELLA

BONTÓCELLA

+

-

Membráncellás eljárás

Sólé Híg NaOH

H2

Na+

32 %-os

NaOH

Cl-

∆U

Cl2Híg

sólé

+ -NiTi

Membrán

o Hatékony gáz-folyadék elválasztás

o Nagy szelektivitású membrán

o Alacsony NaCl tartalmú lúg

o Alacsony ohmikus ellenállás

o Kiváló mechanikai stabilitás és vegyszerállóság

o Nagy elektród felület

o Jobb áramelosztás

o Könnyebb beépíthetőség

Eljárások összehasonlítása

Eljárások összehasonlítása Higanyos Diafragmás Membrán

Elektrolit tisztasági igény

(szennyezőkre való érzékenység)

Érzékeny

(ppm)

Közepes

érzékenység

Nagyon érzékeny

(ppb)

Lúg

minőség

NaOH konc. (w/w %) 50 10 – 12 30 – 35

NaCl konc. (w/w %) 0,002 – 0,003 1 0,001 – 0,002

Klór

minőség

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

Áram felhasználás

kWh/t Cl2

3360 2720 2650

Gőz felhasználás

lúgtöményítéshez~ 610 ~ 180

Összesített áram felhasználás 3360 3330 2830

Környezeti terhelés Hg AzbesztHg 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

*OTH permission: water treatment allowed for drinking/swimming water

*LP gases comes from

liquifaction units

Higanykatódos cellák

Membrán cellák