SU1019024A1 - Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell - Google Patents
Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell Download PDFInfo
- Publication number
- SU1019024A1 SU1019024A1 SU823395319A SU3395319A SU1019024A1 SU 1019024 A1 SU1019024 A1 SU 1019024A1 SU 823395319 A SU823395319 A SU 823395319A SU 3395319 A SU3395319 A SU 3395319A SU 1019024 A1 SU1019024 A1 SU 1019024A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- electrolyzer
- brine
- diaphragm
- oxygen concentration
- electrolysis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Изобретение относитс к способам управлени процессом электролиза в (Производствах хлора и каустика в диа фрагменных электролизерах с малоизнашивающимис анодами и может быть использовано в химической промышленности . Известен способ контрол и регу.лировани процесса электролиза путем измерени концентрации щелочи и стабилизации температуры водорода и соотношени амперна нагрузка - расход воды, при этом по соотношению расход воды, концентрации щелочи и амперной нагрузке определ ют выход по току . процесса электролиза 1. Недостатком известного способа вл етс повышенный расход энергии на проведение процесса. Наиболее.близким к изобретению по технической сущности и достига1емому результату вл етс способ управлени процессом диафрагменного электролиза производств хлора и каустика в электролизерах с малоизнашивающимис анодами путем измене.ни подачи рассо ла в электролизер 2. Недостатком известного способа управлени вл етс сравнительно Низка производительность электролизера и В1ысокие энергозатраты на проведение процесса из-за неоптималъности его технологических параметров. Цель изобретени - увеличение производительности электролизеров и снижение энергозатрат. Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу управлени процессом диафрагменного электролиза производств хлора и каустика в элект ролизерах с малоизнашивающимис анодами путем: изменени подачи рассола в электролизер, дополнительно измер ют концентрацию кислорода в хлоргазе на выходе электролизера и перепад давлени на его диафрагме и в зависи мости от произведени перепада давле ний на первую производную концентрации кислорода по перепаду давлений регулируют подачу рассола в электролизер . На фиг. 1 приведена примерна зависимость выхода по току (крива А), (концентраций кислорода в хлоргазе (крива Б ) и концентрации Х5тората натри 5|у|ц5 о(крива В ) от расхода рас сола Q } на фиг.2 - принципиальна схема системы управлени , реализующей данный способ. Способ осуществл етс следующим образсм . При уменьшении расхода рассола в электролизер до некоторой минимальной величины QO суммарные удельные затраты на получение продуктов производства (хлора, каустика, водорода ) уменьшаютс за счет изменени рецикла по соли (с обратным рассолом ) и увеличени концентрации щелочи в электрощелочи практически без изменени качества получаемых продуктов. При дальнейшем уменьшении расхода рассола наблюдаетс резкое уменьшение выхода по току всех продуктов (примерно в равной, степени ) с загр знением щелевых продуктов веществами побочных процессов, протекающих в электролизере нар ду с основными. В результате этого также повышаютс удельные затраты электроэнергии, а в электрощелочи возрастает концентраци загр зн ющего щелочь хлората натри . Это объ сн етс массовой миграцией , ионов гидроксила (ОН)из катодного пространства в анодное в результате снижени скорости противотока анолита в кадилл рах диафрагмы. Технико-экономический анализ процесса показывает, что наиболее выгодно поддерживать режим электролиза на грани массового проникновени ионов гидроксила в анодное пространство или в самом начале этого процесса, когда концентраци хлората натри в электрощелочи ниже допустимой. 8 процессе электролиза в диафрагменном-электролизере с малоизнашивающимис анодами существует пропорциональна зависимость между скоростью проникновени ионов гидроксила в анодное пространство и концентрацией кислорода в хлоргазе, т.е. начало массовой миграции ионов гидроксила при уменьшении расхода рассола в электролизер можно обнаружить по резкому увеличению ко:щентраиии кислорода в хлорг,аз;ах. Так как концентраци кислорода в хлоргазе зависит от многих факторов (подосов воздуха, состава и температуры рассола, качества диафрагмы, электролиза и т.д.,,, дл исключени вли ни этих факторов на точность вывода электролизера в наиболее выгодный режим работы и на поддержание этого режима в качестве управл ющего сигнала используетс не абсолютное значение концентрации кислорода в хлоргазе, а величина первой производной от концентрации кислорода в хлоргазе по расходу рассола в электролизер и задача управлени сводитс к стабилизации этой величины в задан ных пределах ,. к,.-е где S - концентраци кислорода в хло газе;. G - расход рассола в электролизе Kjjux- заданное значение первой про , .- изводной; 6 - допустимый предел изменени от заданного, значени . На производствах дл контрол реж ма электролиза чаще используют друго параметр - перепад давлений на диафрагме электролизера. Так как перепад давлений св зан с расходом рассола соотношением/ ..Р, где Р - текущее значение перепада f давлений йа диафрагме.; С - коэффициент протекаемости ди . фрагмы, то«.подставл (2 ) в (1 J, получим ||.р|.к,, о -Hi ИЛИ без большой практической ошибки . 8,(4) .A Jp Г..О :к- - А -- iГА G Сг - номинальной расход раёсола. Реализаци , управлени по выраже- нию iA) проще, чем с использованием выражени (1 |, так как отпадает необ ходимость установки дополнительного прибора дл измерени расхода, а то врем как установка уровнемеров дл контрол уровн анолита вл етс об зательной По услови м техники безопа ности. . Знамени К лд и Е определ ют один раз опытным либо расчетным путе и устанавливаютс равными (одинаковыми /дл всех электролизеров. . При посто нных значени х тока электролиза, состава и температуры рассола единственным возмущающим фактором вл етс изменение качест1 А ва диафрагмы. Учить1ва то, что оно измен етс медленно, управлени по выражени м (.1 ) и (k Л целесообразно производить периодически. При этом за относительно короткое врем нахОдитс знамение расхода, отвечающее заданному режиму. Остальное врем это значение стабилизируетс . Контур Стабилизации расхода рассола работает непрерывно и обеспечивает стабилизацию заданного значени перепада давлени на диафрагме электролизера Сигнал от датчика 1 перепада подаетс в качестве Переменной на, вход рег л тора 2, которыйв соответствии с сигналсзм Задани формирует управл ющее воздействие на регулирующий орган 3, измен ющий расход рассола в электролизер . Контур коррекции состоит из датчи ка 5 концентрации кислорода в хлоргазе , вычислительного устройства 6 и задатчика-сумматора 7. -В вычислительное устройство 6 подаютс аналоговые сигналы от датчика 5 концентрации кис- лорода и от датчика t перепада давлени и вводитс заданное значение ве личины вычислительному устройству 6 подкшчен ввод дискретного инициирующего сигнала по каналу 8. Выход вычислительного устройства 6 поступает на вход задатчика-сумматора 7, выходной сигнал которого вводитс в качестве Задани в регул тор 2, Контур коррекции работает периодически при поступлении инициирующего сигнала по каналу 8. Технологический режим гго парамет- ру Перепад давлений {или уровень в электролизере ) стабиЛизирован контуром стабилизации. При необходикюсти коррекции режима в вычислительное устройство 6 подаетс йнициируюций сигнал. При этом вычислительное устройство 6 выдает на задатчик-сумматор 7 приращение задани перепаду дав лений на диафрагме аР (порг дка 5 10 мм вод.ст. ), которое суммируетс с предьщущим значением задани перепада давлений и поступает на регул тор 2 в качестве Нового задание, Через некоторое врем (врем выхода электролизера А в режим около tO-1$ мин ) по выражению (k) определ етс значение величины К, при этом допускаетс .REi jdfprf лР Знак следующего выдаваемого приращени ДР определ етс из соотношени ;«A- uгде . - заданна ошибка. При К С Кэ д-б ыдаетс прира 4ение ЬР, при К К501Д+ f выдаетс ч-др. Выдачу приращений ±ЛР и проверку сротношвний (5) и (6) повтор ют до выполнени услови (6), после чего контур коррекции прекращает свою работу , задатчик-сумматор 7 запоминает последнее заданное значение перепада 1 24 до момента следующей кор; екции режима . Практически коррекци осуществл етс через каждые 3-5 сут работы электролизера. Применение данного Способа управлени позволит поддерживать заданный режим электролиза с высокой точностью , что значительно снизит расходный коэффициент по энергозатратам (примерно на 10-15 по греющему пару дл упаривани электроц елочи и на 13% по электроэнергии, увеличить производительность электролизеров на 1-21 и улучшить качество выпускаемой щелочи.The invention relates to methods for controlling the process of electrolysis in (Production of chlorine and caustic in diaphragm electrolyzers with low-wearing anodes and can be used in the chemical industry. A method is known for controlling and regulating the electrolysis process by measuring the alkali concentration and stabilizing the hydrogen temperature and the ratio of ampere load to water consumption, while the current output of the electrolysis process is determined by the ratio of water consumption, alkali concentration and ampere load. The known method is the increased energy consumption for carrying out the process. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is the method of controlling the process of diaphragm electrolysis of chlorine and caustic production in electrolyzers with low-wear anodes by changing the brine in the electrolyzer 2. The disadvantage of the known control method is the relatively low productivity of the electrolyzer and high energy consumption for the process due to the fact that it is not optimal ologicheskih parameters. The purpose of the invention is to increase the performance of electrolyzers and reduce energy consumption. The goal is achieved by the method of controlling the diaphragm electrolysis process of chlorine and caustic production in electrolyzers with low-wearing anodes by: changing the brine feed to the electrolyzer, additionally measuring the oxygen concentration in chlorine gas at the electrolyzer outlet and the pressure drop across its diaphragm and depending on the products of differential pressure per first derivative of oxygen concentration by differential pressure regulate the flow of brine into the electrolyzer. FIG. 1 shows an approximate dependence of the current output (curve A), (oxygen concentrations in chlorine gas (curve B), and sodium sodium chloride concentration 5 | y | q5 o (curve B) on the flow rate of saline Q} in figure 2) This method is carried out as follows. When the brine flow to the electrolyzer is reduced to a certain minimum QO value, the total unit costs for the production of products (chlorine, caustic, hydrogen) are reduced by changing the salt recycle (with reverse brine) and determination of alkali concentration in the electrolytic alkali practically without any change in the quality of the products obtained. With a further decrease in the brine flow rate, a sharp decrease in the current output of all products (approximately equally) was observed with contamination of the gap products by substances of side processes occurring in the electrolyzer along with the main processes. As a result, the unit cost of electricity also increases, while the concentration of sodium chlorate contaminating alkali increases in the electric alkali. This is due to the mass migration of hydroxyl ions (OH) from the cathode space to the anode one, as a result of a decrease in the rate of the countercurrent of the anolyte in cadillaries of the diaphragm. The technical and economic analysis of the process shows that it is most advantageous to maintain the electrolysis mode on the verge of mass penetration of hydroxyl ions into the anode space or at the very beginning of this process when the concentration of sodium chlorate in the electro-alkali is below acceptable. In the process of electrolysis in a diaphragm electrolyzer with low-wearing anodes, there is a proportional relationship between the rate of penetration of hydroxyl ions into the anode space and the oxygen concentration in chlorine gas, i.e. the beginning of the mass migration of hydroxyl ions with a decrease in the flow of brine into the electrolyzer can be detected by a sharp increase in oxygen concentration in chlorine, az; ah. Since the oxygen concentration in chlorine gas depends on many factors (air flow, composition and temperature of the brine, diaphragm quality, electrolysis, etc., to eliminate the influence of these factors on the accuracy of the electrolyzer output in the most favorable mode of operation and on maintaining it mode, the control signal does not use the absolute value of the oxygen concentration in chlorine gas, but the value of the first derivative of the oxygen concentration in chlorine gas in terms of the brine consumption in the electrolyzer and the control task is reduced to stabilization and this value is within the specified limits, .k, .e, where S is the oxygen concentration in chlorine gas; G is the brine flow rate in the electrolysis Kjjux is the set value of the first pro, is derived; 6 is the allowable limit of variation from the set value In production, another parameter is used to control electrolysis — the pressure drop across the cell diaphragm. Since the pressure drop is related to the flow rate of the brine ratio / ..P, where P is the current value of the pressure drop f and the diaphragm .; C - coefficient of flowability di. fragments, then ".substituted (2) in (1 J, we get || p |. k ,, o -Hi OR without a big practical error. 8, (4) .A Jp G .. O: k- - A - iGA G Cr - nominal consumption of sawdust. Implementation, control in terms of the iA expression is simpler than using the expression (1 |, since the need to install an additional instrument for measuring the flow is eliminated, while anolyte is mandatory. According to the safety conditions of the technique. The flags K d and E are determined once by an experimental or calculated path and are set equal (equal / for all electrolyzers. At constant values of the electrolysis current, the brine composition and temperature, the only disturbing factor is the change in the quality of the diaphragm. Because it changes slowly, control over the expressions (.1) and (k L) produce periodically. In this case, in a relatively short time, the consumption sign that corresponds to the specified mode is found. The rest of the time this value stabilizes. The brine flow stabilization circuit operates continuously and ensures the stabilization of the set value of the pressure difference on the diaphragm of the electrolyzer. The signal from the differential sensor 1 is applied as a variable to the regulator input 2, which, in accordance with the command signal, generates a controlling effect on the regulator 3, which changes the flow brine in the electrolyzer. The correction circuit consists of an oxygen concentration sensor 5 in chlorine gas, a computing device 6 and a setting unit of the adder 7. Into the computing device 6 analog signals are sent from the oxygen concentration sensor 5 and from the pressure differential sensor t and a predetermined value of the computing device is entered 6 sub-entry of a discrete initiating signal through channel 8. The output of computing device 6 is fed to the input of setpoint-adder 7, the output signal of which is inputted as Task to controller 2, Contour corrector The section operates periodically when the initiating signal arrives through channel 8. The process mode of the parameter Parameter Pressure drop {or level in the electrolyzer) is stabilized by the stabilization circuit. When the correction mode is necessary, the initiation signal is supplied to the computing device 6. In this case, the computing device 6 outputs to the setter-adder 7 an increment of the set pressure differential across the diaphragm aP (por g 5 10 10 mm water column), which is summed up with the previous value of the set differential pressure and fed to the regulator 2 as a New task, After some time (the time when the electrolyzer A goes to the mode around tO-1 $ min), the value of K is determined by the expression (k), while .REi jdfprf lR is allowed. The sign of the next increment generated is determined by the ratio; "A- u where. - set error. At K C Ke db, the setting of the LB is given, at K K501D + f, an h-other is issued. The issuance of increments of ± LR and verification of the relations (5) and (6) is repeated until the condition (6) is fulfilled, after which the correction circuit stops its operation, the setting unit adder 7 remembers the last specified value of the differential 1 24 until the next crust; regimes Practically, correction is carried out every 3-5 days of the operation of the electrolyzer. The use of this Control Method will allow to maintain the specified electrolysis mode with high accuracy, which will significantly reduce the expenditure ratio for energy consumption (approximately by 10-15 for heating steam for evaporation of the electric kettle and by 13% for electricity, increase the performance of electrolyzers by 1-21 and improve the quality alkali produced.
ГR
bkbk
KyiSKyiS
66
..
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823395319A SU1019024A1 (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU823395319A SU1019024A1 (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1019024A1 true SU1019024A1 (en) | 1983-05-23 |
Family
ID=20996982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU823395319A SU1019024A1 (en) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1019024A1 (en) |
-
1982
- 1982-02-15 SU SU823395319A patent/SU1019024A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100227969B1 (en) | Electrolyzed Water Generator | |
US4494209A (en) | Blending control system | |
AU2022201771A1 (en) | Electrolysis arrangement for alkaline electrolysis and method therefor | |
MXPA02009061A (en) | Advanced control strategies for chlorine dioxide generating processes. | |
SU1019024A1 (en) | Method for controlling process in diaphragm electrolytic cell | |
SU793411A3 (en) | Method and device for material feeding control in electrolyzer bath | |
US4330521A (en) | Process for the manufacture of aqueous solutions of alkali metal hypochlorite | |
IS1347B6 (en) | Method of minimizing aluminum levels in electrolytic tanks used for aluminum production | |
US4247375A (en) | Process of electrolyzing aqueous solution of alkali halides | |
RU2217528C1 (en) | Method of control of thermal conditions of aluminum electrolyzer | |
SU423496A1 (en) | METHOD OF AUTOMATIC REGULATIONCONCENTRATION OF ELECTROLYTIC ALKALINE IN ELECTROLYZERS | |
CN112007370A (en) | Material concentration control system and method | |
JP2019136625A (en) | Electrolyzed water generator | |
SU1047999A1 (en) | Method of controlling sodium perborate electrolysis process | |
SU597632A1 (en) | Method of automatic control of process of preparing diluted sulfuric acid | |
SU1116031A1 (en) | Method of automatic control of electrochemical oxidation process | |
SU1261913A1 (en) | Method for automatic control of process of waste water electrochemical treatment | |
JP7422444B1 (en) | Electrolyzed water generation device and electrolyzed water generation method | |
SU1016303A1 (en) | Method for automatically controlling polymerization of ethylene in tubular reactor | |
JPWO2023175834A5 (en) | ||
Chisholm et al. | Analogue and microprocessor control of an electrochemical waste-acid treatment process | |
SU1168549A1 (en) | Method of automatic control for process isolating synthetic fatty acids from their salts with carbonic acids | |
SU692880A1 (en) | Method of control of oxydative leaching of pyrrotine concentrates | |
SU698986A1 (en) | Method of control of synthetic rubber latex coagulation process | |
SU1074561A1 (en) | Method of regulation of the process of crystallization of schoenite |