Comment fonctionne une usine d’électrolyse pour la production d’hypochlorite de sodium ?

Le processus d’électrolyse est essentiel pour de nombreuses industries qui se consacrent à la production d’hypochlorite de sodium, qui est utilisé dans de nombreux cas pour traiter et purifier l’eau. Mais comment fonctionne une usine d’électrolyse et quels autres sous-produits génère-t-elle ? Nous explorons les bases liées à ce type de technologie, ses applications et les perspectives de marché des produits qu’elle fabrique.

Qu’est-ce que l’électrolyse ?

De manière très simplifiée, l’électrolyse est la division d’un composé réalisée par courant électrique. Dans le contexte de la production de chlore gazeux et de soude caustique pour la production ultérieure d’hypochlorite de sodium, la décomposition électrolytique d’une solution saline (sel commun, c’est-à-dire chlorure de sodium) dans l’eau se produit.

— Voulez-vous en savoir plus sur l’électrolyse ? Consultez notre article « L’électrolyse : une solution économique et efficace pour la purification de l’eau ».

Principaux composants d’une installation d’électrolyse pour la production d’hypochlorite de sodium

Les installations d’électrolyse sont composées de plusieurs éléments cruciaux qui travaillent ensemble pour assurer une production efficace et sûre :

1. Système d’alimentation en saumure : Cette partie contient les réservoirs pour la dissolution et le stockage de la saumure et les pompes pour son transfert.
2. Électrolyseurs : Ce sont les équipements où l’électrolyse se produit. Dans le cas de nos installations, un système de cellules à membrane ou une électrolyse à membrane échangeuse d’ions est utilisé.
3. Systèmes de contrôle : Les panneaux de commande sont utilisés pour réguler le courant électrique et surveiller les conditions de fonctionnement, afin d’optimiser l’efficacité et la sécurité des processus.
4. Système de traitement des gaz : Il s’agit d’équipements de manipulation et de traitement des gaz produits (chlore et hydrogène), dans le but de minimiser les risques et de respecter les réglementations environnementales.
5. Réservoirs de stockage : Pour l’hypochlorite de sodium, l’acide chlorhydrique et l’hydroxyde de sodium produits, équipés de systèmes pour maintenir l’intégrité et la concentration du produit.

Technologies utilisées

Les installations d’électrolyse d’aujourd’hui utilisent principalement deux types de technologies : les cellules à membrane et les cellules à diaphragme. Dans notre cas, comme nous l’avons mentionné, nous utilisons des cellules membranaires, car elles sont plus efficaces et produisent des produits de plus grande pureté.

Ce système utilise une membrane échangeuse d’ions sélective pour séparer les compartiments de l’anode et de la cathode. Cela permet le passage sélectif des ions tout en empêchant le mélange des produits chimiques produits à chaque électrode.

— Voir l’histoire et l’évolution de l’électrolyse membranaire appliquée à la purification de l’eau.

Le processus de production de l’hypochlorite de sodium

L’hypochlorite de sodium est la principale cible de production de ces usines, un composé chimique fortement oxydant. Sa principale application est la purification de l’eau destinée à la consommation humaine, bien qu’il soit également utilisé dans d’autres secteurs, par exemple comme eau de Javel pour les fibres textiles ou pour le nettoyage et la désinfection des piscines ou d’autres environnements, en raison de son pouvoir fongicide et bactéricide. Comment est-il produit exactement ?

1. Préparation de la saumure : La saumure est préparée en dissolvant du sel dans de l’eau, suivie d’un processus de filtration pour éliminer les impuretés et les particules en suspension et d’un processus d’échange d’ions pour réduire la dureté.
2. Électrolyse : La saumure ultra-purifiée est introduite dans un électrolyseur, où un courant électrique est appliqué. Cela produit la décomposition électrolytique de la solution saline dans l’eau et facilite la formation de plusieurs sous-produits : hydroxyde de sodium (NaOH), chlore gazeux (Cl2) et hydrogène gazeux (H2).
3. Formation d’hypochlorite de sodium : Le chlore gazeux réagit ensuite avec une partie de l’hydroxyde de sodium généré, pour former une deuxième séquence d’hypochlorite de sodium (NaOCl), qui est un puissant désinfectant.

Sous-produits et leur utilisation

En plus de l’hypochlorite de sodium susmentionné, nos usines produisent :

• Hydroxyde de sodium (NaOH) : Également connu sous le nom de soude caustique, il est largement utilisé dans l’industrie pour la fabrication de papier et de cellulose, de détergents et comme piston chimique.
• Chlore gazeux (Cl2) : Utilisé dans la fabrication de PVC, de désinfectants industriels et dans le traitement de l’eau.
• Hydrogène gazeux (H2) : Il est utilisé comme carburant, dans les processus industriels d’hydrogénation et de plus en plus dans les technologies d’énergie propre.

Réglementation et sécurité

La manipulation de l’hypochlorite de sodium et des gaz impliqués dans sa production est réglementée par des réglementations locales et internationales qui garantissent la sécurité opérationnelle et environnementale :

• Règles de sécurité : Inclure des protocoles pour la manipulation du chlore gazeux et de l’hydrogène, qui sont très volatils et nécessitent des précautions particulières pour le stockage et la manipulation.
• Normes environnementales : Elles fixent des limites sur les émissions de gaz et les rejets de déchets afin de protéger l’environnement et d’assurer la durabilité des opérations.
• Certifications de qualité : Des normes telles que ISO 9001 peuvent être appliquées à la production d’hypochlorite pour garantir la qualité et la cohérence des produits.

Pourquoi utiliser l’électrolyse pour la purification de l’eau ?

L’hypochlorite de sodium produit par électrolyse est utilisé pour rendre l’eau potable car il tue efficacement les agents pathogènes et les micro-organismes sans générer de contaminants secondaires importants. C’est une solution idéale pour les stations d’épuration municipales et les systèmes d’eau à petite échelle.

Rentabilité de l’hypochlorite de sodium

Le marché de l’hypochlorite de sodium, en particulier celui produit localement, est en pleine croissance. Sa rentabilité finale dépend de plusieurs facteurs, bien qu’en général il s’agisse d’une option moins chère et plus efficace que les autres méthodes de fabrication :

• Coût de l’électricité : L’électricité représente une part importante des coûts d’exploitation. Les centrales qui accèdent à l’électricité à faible coût ou qui produisent leur propre énergie à partir de sources renouvelables peuvent être plus rentables.
• Évolutivité : Les usines de plus grande capacité peuvent diluer les coûts fixes et bénéficier d’économies d’échelle, réduisant ainsi le coût par unité d’hypochlorite produite.
• Marché local : La proximité des marchés de consommation réduit les coûts logistiques et augmente la compétitivité de l’hypochlorite produit localement par rapport aux importations.

L’électrolyse pour la production d’hypochlorite de sodium et d’autres sous-produits joue un rôle crucial non seulement dans l’industrie d’aujourd’hui, mais aussi dans le développement social et économique des communautés du monde entier. Sa capacité à générer des produits chimiques essentiels de manière sûre et efficace, tout en s’adaptant aux besoins spécifiques de pureté et de concentration, en fait une technologie fondamentale dans le domaine de la chimie appliquée et de l’ingénierie environnementale.