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cloro-soda (cella a membrana)

chlor-alkali (membrane cell)

Filiera cloro-soda: elettrolisi di NaCl saturo in celle a membrana scambio-ionica (Nafion). Reazione globale: 2 NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + Cl2 + H2. Produce simultaneamente i 3 prodotti più centrali dell'industria inorganica: cloro (TiO2, Kroll, EDC, HCl), soda caustica (Bayer, Solvay, batterie, sapone) e idrogeno (raffinerie, HVO). ~75 Mt/y Cl2, ~75 Mt/y NaOH, ~2 Mt/y H2.

IRI
chem:chlorAlkaliPipeline
Unit Operation
4
Operazioni chimiche
1 (con reazione)
Operazioni fisiche
3
CO₂eq cumulato
1.85 kg/kg
Produzione globale
75 Mt/anno
Impatto CO₂ globale
139 Mt CO₂/anno
Sezioni: diagramma unit operation reazioni ruoli sostanze condizioni energia supply chain supply chain completa → SPARQL

Diagramma di flusso

flowchart LR brinePreparation["addolcimento + filtrazione salamoia"] membraneElectrolysis["elettrolisi a cella a membrana"] chlorineDryingCompression["essiccazione + compressione/liquefazione Cl2"] naohEvaporation["concentrazione NaOH al 50% (multi-effetto)"] chlorineDryingCompression --> naohEvaporation s_sodiumChloride(["cloruro di sodio"]):::role_rawMaterial s_sodiumChloride --> brinePreparation s_water(["acqua"]):::role_utility s_water --> brinePreparation s_purifiedBrine(["salamoia purificata satura"]):::role_intermediate brinePreparation --> s_purifiedBrine s_sodiumChloride --> membraneElectrolysis s_purifiedBrine --> membraneElectrolysis s_water --> membraneElectrolysis s_diluteNaOH(["NaOH 32% catolita"]):::role_intermediate membraneElectrolysis --> s_diluteNaOH s_chlorine(["cloro"]):::role_byproduct membraneElectrolysis -.-> s_chlorine s_wetChlorine(["cloro umido"]):::role_byproduct membraneElectrolysis -.-> s_wetChlorine s_hydrogen(["idrogeno"]):::role_byproduct membraneElectrolysis -.-> s_hydrogen s_depletedBrine(["salamoia anodica depleta"]):::role_byproduct membraneElectrolysis -.-> s_depletedBrine s_wetChlorine --> chlorineDryingCompression s_sulfuricAcid(["acido solforico"]):::role_utility s_sulfuricAcid --> chlorineDryingCompression chlorineDryingCompression --> s_chlorine s_diluteNaOH --> naohEvaporation s_sodiumHydroxide(["sodium hydroxide"]):::role_finalProduct naohEvaporation --> s_sodiumHydroxide classDef role_rawMaterial fill:#e8f4ff,stroke:#06c,color:#003 classDef role_finalProduct fill:#e8ffe8,stroke:#0a7,color:#030 classDef role_intermediate fill:#f0f0f0,stroke:#666,color:#333 classDef role_byproduct fill:#fff4e0,stroke:#cc7a00,color:#642 classDef role_waste fill:#fae8e8,stroke:#888,stroke-dasharray:3 3,color:#444 classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033 classDef role_catalyst fill:#fde0f0,stroke:#cc3399,color:#506 classDef role_mine fill:#f5e6d3,stroke:#8b5a2b,color:#3d2e15,stroke-width:2px
materia prima prodotto finale intermedio sottoprodotto scarto utility catalizzatore ⛏️ miniera --> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine

Unit Operation

🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica

OperazioneConsumaProduceCatalizzatoreEquipmentCO₂eqResa
⚙️ addolcimento + filtrazione salamoia cloruro di sodio, acquasalamoia purificata satura —addolcitore + filtro salamoia 0.05—
🧪 elettrolisi a cella a membrana cloruro di sodio, salamoia purificata satura, acquaNaOH 32% catolita —cella a membrana scambio-ionica 1.4—
⚙️ essiccazione + compressione/liquefazione Cl2 cloro umido, acido solforicocloro —torre essiccazione Cl2 (H2SO4) 0.10—
⚙️ concentrazione NaOH al 50% (multi-effetto) NaOH 32% catolitasodium hydroxide —evaporatore multi-effetto NaOH 0.30—

Reazioni chimiche bilanciate

OperazioneEquazione bilanciataΔH
elettrolisi a cella a membrana 2 NaCl + 2 H2O -> 2 NaOH + Cl2 + H2 +450.0 kJ/mol

Ruolo delle sostanze in questa filiera

🟦 materia prima (2)
🟩 prodotto finale (2)
🟨 sottoprodotto (4)
▫️ intermedio (3)
🩵 utility (2)

Condizioni operative

OperazioneTemperaturaPressioneAtmosfera
addolcimento + filtrazione salamoia 60–80 °Catmair
elettrolisi a cella a membrana 80–90 °C1.0–2.0 atminert
essiccazione + compressione/liquefazione Cl2 15–35 °C4.9–14.8 atmCl2
concentrazione NaOH al 50% (multi-effetto) 120–160 °Catmvapor

Input energetici

OperazioneFormaEnergia specifica
elettrolisi a cella a membrana electric9.5 MJ/kg
essiccazione + compressione/liquefazione Cl2 electric0.5 MJ/kg
concentrazione NaOH al 50% (multi-effetto) thermal2.5 MJ/kg

Supply chain inter-filiera

⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere

➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere

Esplora con SPARQL

Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:

PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
  ?substance chem:playsRole ?ra .
  ?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:chlorAlkaliPipeline .
} ORDER BY ?role

Vedi altri esempi SPARQL.

Dereferenziabile: chem:chlorAlkaliPipeline · ontologia completa · TTL sorgente