SBIR Phase II: Electrochemical Chlorine Purification

SBIR 第二阶段:电化学氯纯化

基本信息

  • 批准号:
    0091596
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2001-01-15 至 2004-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovative Research Phase II project will further the development of the electrochemical chlorine purification process and conduct a pilot trial with a 0.5 square meter cell at a chlor-alkali plant. During the Phase I phase, densities as high as 0.5 A/cm2 (at room temperature) were demonstrated for this process, with a potential of less than 300 mV at the highest current density. A pilot scale MP-cell with 100 cm2-electrode area was successfully demonstrated to purify chlorine in the flow through electrode mode using anion exchange membranes. Chlorine purity at the outlet was 100%. A complete mass balance was carried out for the chlorine gas and the chloride ion. The objectives of the Phase II program include (a) study and understanding of the mechanism of chlorine reduction in concentrated hydrochloric acid, (b) investigation of catalysis of both the chloride oxidation and chlorine reduction processes in concentrated HCl, (c) building a 0.5 square meter pilot cell, and (d) conducting field trials in a chlor-alkali plant with the pilot cell. At the end of Phase II, a detailed economic analysis would have been completed to enable commercialization efforts. The world chlor-alkali industry is projected to grow from the current production capacity of 42.1 million tons to 49 million metric tons in the year 2002. The total amount of tail gas to be processed is 562 million dollars through the year 2007 for a technology that replaces third stage liquefaction. The market for the second stage liquefaction is approximately 1.7 billion dollars. The U. S. market size for a low cost, energy efficient technology such as electrochemical purification is approximately 160 million dollars through 2007.
该小型企业创新研究二期项目将进一步开发电化学氯净化工艺,并在氯碱厂使用 0.5 平方米的电解槽进行中试。在第一阶段,该过程的密度高达 0.5 A/cm2(室温),在最高电流密度下电势低于 300 mV。 具有 100 cm2 电极面积的中试规模 MP 池已成功证明可以使用阴离子交换膜以流经电极模式纯化氯。出口处的氯纯度为100%。对氯气和氯离子进行完全的质量平衡。第二阶段计划的目标包括(a)研究和了解浓盐酸中氯还原的机制,(b)研究浓HCl中氯化物氧化和氯还原过程的催化作用,(c)建造一个0.5平方米的中试单元,以及(d)在氯碱工厂中使用中试单元进行现场试验。在第二阶段结束时,将完成详细的经济分析以实现商业化工作。 预计到2002年,世界氯碱工业的生产能力将从目前的4210万吨增长到4900万吨。到2007年,用于替代第三阶段液化技术的尾气处理总量为5.62亿美元。第二阶段液化的市场约为17亿美元。到 2007 年,美国电化学净化等低成本、高能效技术的市场规模约为 1.6 亿美元。

项目成果

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