Chlor-alkali electrolysis
Membrane process


Chloralkali-Elektrolyse - Membranverfahren

Dieter Bergner, Dr. rer. nat., Diplomchemiker

              

Foto : HOECHST-UHDE-Membranzellen mit einer Kapazität von 11.000 Tonnen NaOH pro Jahr in der Versuchsanlage der Hoechst AG in Frankfurt am Main-Höchst (Geschäftsbereich Anorganische Chemikalien)            modular design : 96 Elemente (Einzelzellen) in 3 Elektrolyseuren mit je 32 Elementen (Inbetriebnahme 1988)

Seit der Trennung von der Hoechst AG firmiert die frühere Uhde GmbH als Krupp Uhde GmbH. Die von der Hoechst AG entwickelten Hoechst-Uhde-Membranzellen werden nach gemeinsamer Weiterentwicklung jetzt als Krupp-Uhde-Membranzellen vertrieben. Derzeit sind mit diesen Zellen durch die Firma Krupp Uhde GmbH, Dortmund, in 28 Ländern insgesamt 73 Elektrolyseanlagen mit einer Kapazität von 6,4 Mio t/a NaOH errichtet worden. 

NEWS : Neue Membranelektrolyse im Chemiepark Marl (CheManager 5/2008)

Die Fa. Vestolit GmbH hat im Chemiepark Marl eine Anlage mit Krupp-Uhde-Membranzellen in Betrieb genommen. Die Produktionskapazität beträgt 210.000 Tonnen Ätznatron pro Jahr. Das erzeugte Chlorgas wird zur Herstellung von Vinylchlorid und dieses zur Produktion von PVC gebraucht.

Bemerkungen zu Alkalichlorid-Elektrolyse und Membranverfahren *)

Bei der Alkalichlorid- oder Chloralkali-Elektrolyse werden in einem elektrochemischen Prozeß aus Steinsalz, Wasser und elektrischem Strom drei Produkte, nämlich Chlor (Cl2), Natronlauge (NaOH) und Wasserstoff (H2) in gleichbleibend festem Verhältnis erzeugt.

Man unterscheidet dabei drei Verfahren. Von diesen hat das Amalgamverfahren den höchsten Verbrauch an elektrischer Energie und das Membranverfahren einen 33 % geringeren Energieverbrauch.  

Man gibt den Energieverbrauch für die gemeinsame Herstellung der drei Produkte einfachheitshalber auf auf eine Tonne NaOH bezogen an. Für das Amalgamverfahren  sind das 3200 kWh pro Tonne NaOH und für das Membranverfahren 2155 kWh  pro Tonne NaOH.  

Durch die Membranelektrolyse wird also gegenüber dem Amalgamverfahren elektrische Energie in Höhe von 1045 kWh pro Tonne NaOH eingespart. 

Das ergibt bei der mit Krupp-Uhde-Membranzellen weltweit erzeugten NaOH-Produktion von über 6 Millionen Tonnen pro Jahr einen  Minderverbrauch von über 6 Milliarden kWh elektrischer Energie pro Jahr gegenüber Amalgamzellen. Das bedeutet eine Reduktion von über 6 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr und entsprechend günstige Folgen für den Klimaschutz.

Diese erhebliche Energieersparnis bei dem energieintensiven Produktionsverfahren war der Auslöser für die hier beschriebene Entwicklung der Hoechst-Uhde-  und Krupp-Uhde-Membranzellen. Die Energieersparnis ist unter anderem auch für den weitgehenden Ersatz der Amalgamelektrolysen durch die Membranelektrolysen, in Deutschland und weltweit, verantwortlich.

Rund 70 Prozent aller Chemieprodukte, z.B. PVC, werden unter Verwendung von Chlor hergestellt. Darunter sind auch viele chlorfreie Stoffe wie Silikone (Dichtungsmittel), Carboxymethylcellulose (Tapetenkleber), Kunststoffe wie PTFE (Teflon), Polyurethan (PUR), Polycarbonat (CD´s), Epoxidharze (Bootskörper), aber auch anorganische Pigmente wie Titandioxid (Titanweiss) oder hochreines elementares Silizium für die Chip-Herstellung.

*) s.a. "Membrane Electrolysis - innovation for the chlor-alkali industry", K.Schneiders, A. Zimmermann, G. Henssen,  Krupp-Uhde-Thyssen-Krupp : forum Thyssen-Krupp 2/2001 : Fig.1 "Cell hall (Quatar Vinyl Company, Qatar) with Krupp-Uhde membrane cells, 305.000 t NaOH/year", Fig.3 "Schematische Darstellung der Reaktionen in einer Membranzelle", Fig. 4 "Schnitt durch ein Einzelelement einer Krupp-Uhde-Membranzelle".

       

    Mitarbeiter des Projekts Membran-Elektrolyse  (Hoechst AG, Juli 1985)

v.lks.R.Killian,W.Rösch,M.Naumann,Dr.D.Bergner,P.Lammer,D.Schmidt,H.Kirsch,B.Hullmeine,H.Ernst,W.Sennewald

M.Sauerwald,W.Henninger,H.Jestädt,G.Bund,E.Trebuß,E.Diehl,K.Füller,L.Zimmermann,Dipl-Ing.M.Hartmann,Dipl-Ing.K.Hannesen



Bitte beachten Sie auch die folgenden Seiten :

"Membranverfahren"    mit Patentanmeldungen und Patenten

 "Max Planck und die Entwicklungsgeschichte der Membranelektrolyse" Dr. D. B., 05.10.2008

"Publikationen"            zur Alkalichlorid-Elektrolyse





Impressum : Dr. rer. nat. Dieter Bergner, Diplomchemiker, 65779 Kelkheim, 

                    BergnerD@T-Online.de