Способ управления процессом диафрагменного электролиза Советский патент 1983 года по МПК C25B15/00 G05D27/00 

Изобретение относится к способам управления процессом электролиза в (Производствах хлора и каустика в диа фрагменных электролизерах с малоизнашивающимися анодами и может быть использовано в химической промышленности. Известен способ контроля и регу.лирования процесса электролиза путем измерения концентрации щелочи и стабилизации температуры водорода и соотношения амперная нагрузка - расход воды, при этом по соотношению расход воды, концентрации щелочи и амперной нагрузке определяют выход по току . процесса электролиза 1. Недостатком известного способа является повышенный расход энергии на проведение процесса. Наиболее.близким к изобретению по технической сущности и достига1емому результату является способ управлени процессом диафрагменного электролиза производств хлора и каустика в электролизерах с малоизнашивающимися анодами путем измене.ния подачи рассо ла в электролизер 2. Недостатком известного способа управления является сравнительно Низкая производительность электролизера и В1ысокие энергозатраты на проведение процесса из-за неоптималъности его технологических параметров. Цель изобретения - увеличение производительности электролизеров и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем что согласно способу управления процессом диафрагменного электролиза производств хлора и каустика в элект ролизерах с малоизнашивающимися анодами путем: изменения подачи рассола в электролизер, дополнительно измеря ют концентрацию кислорода в хлоргазе на выходе электролизера и перепад давления на его диафрагме и в зависи мости от произведения перепада давле ний на первую производную концентрации кислорода по перепаду давлений регулируют подачу рассола в электролизер. На фиг. 1 приведена примерная зависимость выхода по току (кривая А), (концентраций кислорода в хлоргазе (кривая Б ) и концентрации Х5тората натрия5|у|ц5 о(кривая В ) от расхода рас сола Q } на фиг.2 - принципиальная схема системы управления, реализующей данный способ. Способ осуществляется следующим образсм. При уменьшении расхода рассола в электролизер до некоторой минимальной величины QO суммарные удельные затраты на получение продуктов производства (хлора, каустика, водорода ) уменьшаются за счет изменения рецикла по соли (с обратным рассолом ) и увеличения концентрации щелочи в электрощелочи практически без изменения качества получаемых продуктов. При дальнейшем уменьшении расхода рассола наблюдается резкое уменьшение выхода по току всех продуктов (примерно в равной, степени ) с загрязнением щелевых продуктов веществами побочных процессов, протекающих в электролизере наряду с основными. В результате этого также повышаются удельные затраты электроэнергии, а в электрощелочи возрастает концентрация загрязняющего щелочь хлората натрия. Это объясняется массовой миграцией, ионов гидроксила (ОН)из катодного пространства в анодное в результате снижения скорости противотока анолита в кадиллярах диафрагмы. Технико-экономический анализ процесса показывает, что наиболее выгодно поддерживать режим электролиза на грани массового проникновения ионов гидроксила в анодное пространство или в самом начале этого процесса, когда концентрация хлората натрия в электрощелочи ниже допустимой. 8 процессе электролиза в диафрагменном-электролизере с малоизнашивающимися анодами существует пропорциональная зависимость между скоростью проникновения 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 концентрация кислорода в хлоргазе зависит от многих факторов (подосов воздуха, состава и температуры рассола, качества диафрагмы, электролиза и т.д.,,, для исключения влияния этих факторов на точность вывода электролизера в наиболее выгодный режим работы и на поддержание этого режима в качестве управляющего сигнала используется не абсолютное значение концентрации кислорода в хлоргазе, а величина первой производной от концентрации кислорода в хлоргазе по расходу рассола в электролизер и задача управления сводится к стабилизации этой величины в задан ных пределах ,. к,.-е где S - концентрация кислорода в хло газе;. G - расход рассола в электролизе Kjjux- заданное значение первой про , .- изводной; 6 - допустимый предел изменения от заданного, значения. На производствах для контроля реж ма электролиза чаще используют друго параметр - перепад давлений на диафрагме электролизера. Так как перепад давлений связан с расходом рассола соотношением/ ..Р, где Р - текущее значение перепада f давлений йа диафрагме.; С - коэффициент протекаемости ди . фрагмы, то«.подставляя (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. Реализация, управления по выраже- нию iA) проще, чем с использованием выражения (1 |, так как отпадает необ ходимость установки дополнительного прибора для измерения расхода, а то время как установка уровнемеров для контроля уровня анолита является обя зательной По условиям техники безопа ности. . Знамения К лд и Е определяют один раз опытным либо расчетным путе и устанавливаются равными (одинаковыми /для всех электролизеров. . При постоянных значениях тока электролиза, состава и температуры рассола единственным возмущающим фактором является изменение качест1А ва диафрагмы. Учить1вая то, что оно изменяется медленно, управления по выражениям (.1 ) и (k Л целесообразно производить периодически. При этом за относительно короткое время нахОдится знамение расхода, отвечающее заданному режиму. Остальное времяэто значение стабилизируется. Контур Стабилизации расхода рассола работает непрерывно и обеспечивает стабилизацию заданного значения перепада давления на диафрагме электролизера Сигнал от датчика 1 перепада подается в качестве Переменной на, вход рег лятора 2, которыйв соответствии с сигналсзм Задания формирует управляющее воздействие на регулирующий орган 3, изменяющий 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 подаются аналоговые сигналы от датчика 5 концентрации кис- лорода и от датчика t перепада давления и вводится 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 вводится в качестве Задания в регулятор 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 подается йнициируюций сигнал. При этом вычислительное устройство 6 выдает на задатчик-сумматор 7 приращение задания перепаду дав лений на диафрагме аР (поргядка 5 10 мм вод.ст. ), которое суммируется с предьщущим значением задания перепада давлений и поступает на регулятор 2 в качестве Нового задание, Через некоторое время (время выхода электролизера А в режим около tO-1$ мин ) по выражению (k) определяется значение величины К, при этом допускается .REi jdfprf лР Знак следующего выдаваемого приращения ДР определяется из соотношения ;«A- uгде . - заданная ошибка. При К С Кэ д-б ыдается прира 4ение ЬР, при К К501Д+ f выдается ч-др. Выдачу приращений ±ЛР и проверку сротношвний (5) и (6) повторяют до выполнения условия (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 коррекция осуществляется через каждые 3-5 сут работы электролизера. Применение данного Способа управления позволит поддерживать заданный режим электролиза с высокой точностью, что значительно снизит расходный коэффициент по энергозатратам (примерно на 10-15 по греющему пару для упаривания электроц елочи и на 13% по электроэнергии, увеличить производительность электролизеров на 1-21 и улучшить качество выпускаемой щелочи.

Г

bk

KyiS

6

.