Sauerstoffverzehrkathoden-Technologie (HCl-ODC)

Unsere HCl-ODC-Technologie ist der Goldstandard für maximale Energieeinsparungen und Nachhaltigkeit. Ihr Wirkprinzip basiert auf der Reduktion von Sauerstoff an der Kathode. Dabei reagiert der Sauerstoff mit Wasserstoffionen, die von der Anodenseite der Zelle durch die Membran migrieren. Dadurch wird die Bildung von Wasserstoff unterdrückt – stattdessen bildet sich Wasser. Im Vergleich zur Standardreaktion der Wasserstofferzeugung senkt der HCl-ODC-Prozess die erforderliche Betriebsspannung um etwa 1 Volt, was zu signifikanten Energieeinsparungen führt.

hydrochloric acid electrolysis plant

Zentrale Merkmale der HCl-ODC

  • Rund 30 % Energieeinsparung im Vergleich zur Standard-HCl-Elektrolyse
  • Keine unerwünschte Wasserstoffproduktion
  • Betriebsdruck: 200–240 mbar(g)
  • Automatische Regelung der Salzsäurezufuhrkonzentration
  • Bipolare Elemente aus Titanlegierung im bewährten Filterpressen-Design
  • Großer und flexibler Anlagenbetriebsbereich erleichtert die Anpassung an die Anforderungen von MDI-/TDI-Prozessen
  • Elektrolyseur-Design gewährleistet optimale Wartungsflexibilität und erleichtert mögliche Kapazitätserweiterungen

Ideal für Greenfield-Projekte und Anlagen mit Fokus auf Energieeffizienz und CO₂-Reduktion.

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Wie funktioniert der ODC-Prozess?

Bei der Integration in MDI-/TDI-Anlagen beginnt der Prozess mit wasserfreiem Chlorwasserstoffgas (HCl), das in einer Absorptionseinheit konditioniert wird. Die Absorption von HCl in Wasser oder verdünnter Salzsäure ist eine stark exotherme Reaktion. Für industrielle Anwendungen werden in der Regel Salzsäurekonzentrationen im Bereich von 28–37 Gew.-% benötigt.

Elektrolyseur

Der Elektrolyseur arbeitet mit einem anoden­seitigen Druck von 200 mbar(g), um einen optimalen Kontakt zwischen Membran, sauerstoff-depolarisierter Kathode (ODC) und Kathodenstromverteiler sicherzustellen. Die Salzsäurezufuhr zum Elektrolyseur wird bei 14 Gew.-% gehalten und im Anolyttank automatisch geregelt, indem konzentrierte Salzsäure (37 Gew.-%) mit verbrauchter Umlaufsäure gemischt wird. Ein kleiner Teil des resultierenden 12,5 Gew.-%igen Salzsäurestroms wird zurück in die Absorptionseinheit geführt.

Anodenkammer

Die Anodenkammer wird mit 14 Gew.-%iger Salzsäure beschickt, in der die anodische Oxidation stattfindet und Chlor erzeugt wird, während Salzsäure verbraucht wird. Das erzeugte Chlor wird von der verbrauchten 12,5 Gew.-%igen Salzsäure getrennt und im Chlorsammelrohr gesammelt. Die verbrauchte Säure wird in den Anolyttank zurückgeführt. Zusätzlich werden ein Teil des Wassers sowie H⁺- und Cl⁻-Ionen durch die Membran in die Kathodenkammer transportiert.

Kathodenkammer

Die Kathodenkammer wird mit Sauerstoff versorgt. An der ODC wird der Sauerstoff kathodisch reduziert und reagiert mit den aus der Anodenkammer übertragenen H⁺-Ionen unter Bildung von Wasser. Ein geringer Sauerstoffüberschuss am Kathodenaustritt ist erforderlich, um die Bildung von Wasserstoff zu verhindern. Das an der Kathode entstehende saure Kondensat kann entweder der Abwasserbehandlung zugeführt oder in das Anolytsystem zurückgeführt werden.

Produktaufbereitung

Aufgrund der sehr hohen Chlorqualität kann das Produkt direkt an nachgeschaltete Verbraucher abgegeben werden, ohne dass eine Chlorverflüssigung oder -verdampfung erforderlich ist. In den meisten Fällen sind eine Kühlung und Filtration des feuchten Chlors ausreichend. Darüber hinaus kann das Chlor getrocknet und verdichtet werden, um es als Flüssigchlor zu speichern oder an den Verbraucher zurückzuführen und so den Chlorkreislauf zu schließen.

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Von Engineering und Inbetriebnahme bis hin zu Betrieb und Optimierung begleiten wir Sie über den gesamten Anlagenlebenszyklus hinweg. Mit umfassender Prozesskompetenz und einem klaren Fokus auf Zuverlässigkeit, Effizienz und Sicherheit unterstützen wir einen langfristig stabilen Betrieb und maximieren den Wert Ihrer Anlage.

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an employee of thyssenkrupp nucera in front of an electrolyzer

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