NO176725B - Fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle og anvendelse av denne på en klor/soda-elektrolysecelle - Google Patents
Fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle og anvendelse av denne på en klor/soda-elektrolysecelle Download PDFInfo
- Publication number
- NO176725B NO176725B NO890863A NO890863A NO176725B NO 176725 B NO176725 B NO 176725B NO 890863 A NO890863 A NO 890863A NO 890863 A NO890863 A NO 890863A NO 176725 B NO176725 B NO 176725B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- regulating
- temperature
- calculation
- measuring
- values
- Prior art date
Links
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims description 31
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 18
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 abstract description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 alkali metal chlorates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/02—Process control or regulation
- C25B15/023—Measuring, analysing or testing during electrolytic production
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/02—Process control or regulation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Golf Clubs (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle.
Oppfinnelsen angår også anvendelsen av denne fremgangsmåte på en klor/soda-elektrolysecelle ved elektrolyse av vandige oppløsninger av natriumklorid, en prosess som er den eneste industrielle prosess for å fremstille klor og natriumhydroksyd.
Meget kort, i stedet for å benytte for eksempel et mål på mengden for å bevirke en mengderegulering og samtidig en konsentrasjonsmåling for å virke på en temperaturregulator, sentraliseres alle disse mål, man slår målene sammen med cellens totale balanse og man avgir signaler til forskjellige regulatorer.
Elektrolyse er en prosess som industrielt benyttes for fremstilling for eksempel av alkalimetallklorater eller —hydroksider. Elektrolysen av natriumkloridoppløsninger for å fremstille klor og natriumhydroksyd er den viktigste hva produktvekten angår og fordi den er den eneste som i dag benyttes industrielt, se for eksempel KIRK-OTHMER, "Encyclo-pedia of Chemical Technology", 3. utgave, side 799 å 865.
Man vet at funksjonsregulering av en elektrolysecelle eller et antall slike generelt oppnås ved hjelp av en styreinnret-ning som benytter parameterverdier som gis av følere karakteristiske for det eller de elementer eller sammensetninger som benyttes ved innløpet til eller utløpet fra installasjonen. Disse verdier tillater å regulere installasjonens drift takket være reguleringsmidlene til hvilke de an-gjeldende signaler føres samt signaler som tilsvarer visse av parametrene (for eksempel mengdene av restforbindelser ved utløpet av installasjonen). Disse reguleringsmidler tilveiebringer et styringssignal som spesielt tillater å styre reguleringsmidler for mengden av forbindelser som føres til installasjonen.
Denne type regulering er velkjent i teknikken og benytter minst en reguleringssløyfe, men den oppviser mangler som resulterer i at parameterverdiene som avgis av sensorene kun er tilnærmede verdier for de karakteristiske parametre og ikke helt nøyaktige verdier. Dette resulterer i en reguleringsanordning som virker direkte ut fra karakteristiske parameterverdier, tilveiebragt av sensorene, men tillater ikke å oppnå en optimal regulering slik at elektrolysecellen kan arbeide med optimalt utbytte.
Den kjente teknikk foreslår spesifikke reguleringssystemer for elektrolyseceller. US-PS 4.035.268 foreslår en innretning for å regulere anordningen av elektrodene i en celle ved en prosess som kalles "med kvikksølv". EP 99795 . beskriver et system for regulering av strømstyrken for et antall elektrolyseceller. Som tidligere er disse innretninger ikke annet enn forbedrede konvensjonelle reguleringsanordninger, det vil si at man har analysert og målt en parameter noe nøyaktigere og at den oppnådde verdi er sendt til en konvensjonell regulator.
Oppfinnelsen har til hensikt å bøte på manglene ved de kjente innretninger for regulering av driften av en elektrolyse-celle, spesielt ved å benytte verdiene for et stort antall parametre, og ved en korrektivberegning av verdiene for disse parametre på en måte som tillater regulering av driften av installasjonen til et maksimalt utbytte. Denne korrektivberegning er en koherensberegning av de målte parameterverdier .
Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle omfattende å
a) tilveiebringe målesignaler for mengdene av minst ett av innløpsmaterialene og minst ett av utløpsproduktene fra måleinnretninger; b) eventuelt regulere for mengden av minst ett innløps-materiale eller utløpsprodukt med reguleringsmidler; c) måle elektrolytt-temperatur med minst en måleinnretning og eventuelt regulere denne temperatur med minst ett
reguleringsmiddel;
d) beregne mengden ved hjelp av beregningsmidler forbundet med måleinnretningene a, og elektrolytt-temperaturen med
midlene for måling c av elektrolytt-temperaturen,
e) eventuelt måle (måle)signaler for mengdene av minst et av produktene valgt blant innløpsmaterialer og utgangsprodukter ved hjelp av målemidler og sende signalene til beregningsmidler (d); og f) eventuelt måle minst en parameter valgt blant trykk og temperatur idet parameteren tilhører minst et av elementene omfattende innløpsmaterialer, utgangsprodukter og deler av cellen ved hjelp av målemidler og at måleinnretningene er forbundet med minst en beregningsinnretning (d),
og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at
I beregningsmidlene d er forbundet med minst en måleinnretning for strømstyrken;
II beregningsmidlene d gjennomfører samordningen av mengde-målingene fra midlene a og strømstyrkemålingene; og
III beregningsmidlene tilveiebringer minst ett forbedret signal ved samordningsbehandlingen for anvendelse i minst ett av elementene i gruppen som består av reguleringsmidlene b for mengden, en reguleringsanordning for strømstyrke og en reguleringsanordning for temperaturen. Med elektrolysecelle menes enhver innretning i hvilken det skjer minst en kjemisk reaksjon under påvirkning av en potensial-differanse og en strømstyrke som tilveiebringes ved hjelp av en elektrisk generator; dette gjelder for eksempel elektrolyse av natriumklorid for å fremstille natriumklorat, pluss syre for å fremstille elementært fluor eller natriumklorid i vandig oppløsning for å fremstille klor og natrium-hydroksid, noe man kaller "klor-soda elektrolyse". Denne siste gjennomføres generelt i henhold til tre prosesser, alle tre benyttes industrielt, nemlig:
- kvikksølvprosessen
- diafragmaprosessen og
- membranprosessen.
Uttrykket "elektrolysecelle" betyr også et antall elektrolyseceller. Som innløpsmateriale menes enhver materialstrøm som går inn i cellen, for eksempel natriumklorid-oppløsning. Analog til dette er et utløpsprodukt enhver strøm av materiale som går ut av cellen, for eksempel en natrium-hydroksidoppløsning eller natriumklorid ved en diafragma-prosess, eller natriumhydroksidoppløsninger og natriumklorid-oppløsninger ved membran- eller kvikksølvprosessen. For eksempel er også gass-strømmen i det vesentlige bestående av hydrogen også et utløpsprodukt fra en klor-sodaelektrolyse-celle. Måleinnretningene a er et hvilket som helst vanlig system for måling av en gass- eller væskemengde, for eksempel en diafragma, en venturi eller en teller. Alle disse systemer avgir et signal som representerer mengden idet signalet kan være av elektrisk type rettet mot spenning eller strømstyrke, og det kan være analogt eller nummerisk, eller også være av radioelektrisk form. Det kan videre være et pneumatisk signal som man omdanner til et elektrisk signal.
Reguleringsmidlene b er for eksempel midler som virker ved variasjon i trykkfallet for et innløpsmateriale eller utløpsprodukt. Generelt benytter man pneumatiske ventiler eller elektroventller. Man kan også benytte pumper med hastighetsvariasjon.
Midlene c for måling av temperaturen i elektrolytten er i og for seg kjente midler, disse kan befinne seg i cellen nær elektrodene eller i en rørledning gjennom hvilke elektrolytt trer inn eller trer ut av cellen. Som midler a avgis det signaler, oftest elektriske, som representerer temperaturen. Reguleringsmidlene for temperaturen i elektrolytten kan velges blant kjente midler for termiske endringer, man kan likeledes påvirke temperaturen i elektrolytten ved innløpet til cellen ved hjelp av disse midler.
Beregningsmidlene d er likeledes i og for seg kjente midler og omfatter for eksempel elektroniske kretser for analog, nummerisk eller analog og nummerisk beregning og disse er forbundet med måleinnretningene a og c ved hjelp av konvensjonelle forbindelser. Beregningsmidlene d er fortrinnsvis innretninger av datamaskintypen som kan gjennomføre nummeriske og logiske operasjoner i henhold til på forhånd programmerte instruksjoner og i henhold til på forhånd registrerte verdier samt på basis av verdier eller informasjoner som oversendes fra måleinnretningene a og c. Beregningsinnretningene d er fortrinnsvis komplettert av visualiseringsmidler som skjermer eller skrivere og også midler for å bevare disse informasjoner slik som for eksempel magnetbånd eller lignende.
Strømstyrken i cellen er den elektriske strømstyrke man måler mellom elektroden eller for eksempel mellom anoden og kvikksølvsjiktet i det tilfelle det er en kvikksølvcelle. "Strømstyrken" angir også strømstyrken for et antall celler. Midlene for måling av strømstyrken er vanlige midler som benyttes av elektrikerne selv for reguleringsmidlene for denne strømstyrke. For å regulere strømstyrken kan man for eksempel påvirke spenningen på diodene, på benyttede likerettere eller også på spenningsvinkelen for likeretternes tyristorer. Måleinnretningene kan også være felles med reguleringsmidlene.
Måleinnretningene for strømstyrken avgir på samme måten som midlene a og c signaler som representerer denne strømstyrke. Disse analoge eller nummeriske signaler er fortrinnsvis av elektrisk art. Midlene for måling av strømstyrken forbindes med beregningsanordningen d. Disse forbindelseselementer er oftest vanlige kabler for elektrisk ledning, men det er ikke utenfor oppfinnelsens ramme å benytte for eksempel radio-bølger eller infrarød stråling.
Målingen av strømstyrken, mål tilveiebragt av midlene a og målene for temperaturen, tilveiebragt av innretningen c, forbindes i beregningsinnretningen d som gjennomfører en koherensbehandling av disse mål; det vil si at beregningsmidlene ved hjelp av matematiske metoder og de lover for fysikk og kjemi som gjelder for elektrolyse, sammenligner disse mål seg imellom, korrellerer dem med den eventuelt partielle balanse for elektrolysecellen og bestemmer de mest sannsynlige verdier, de målte verdier og de andre verdier som man ikke har målt og som man slutter seg til på basis av beregningen, og kan således avgi et forbedret signal (ved hjelp av disse beregningsmidler d) som kan benyttes av reguleringsmidlene, enten på en av mengdene, på strømstyrken eller på temperaturen i elektrolytten.
Man sier at beregningsmidlene d gjennomfører en koherensbehandling. Prinsippet for koherensbehandling skal forklares nærmere nedenfor.
Ifølge oppfinnelsen er det vesentlig å måle mengden til et av produktene som føres til eller fra, man kan for eksempel ved klor-sodaelektrolyse velge mengden saltoppløsning eller mengden vann, eller mengden av triumhydroksyd. Det er likeledes vesentlig å måle temperaturen i elektrolytten samt den elektriske strømstyrke, derefter samordnes alle disse mål og til slutt forbindes de med de fysikalsk-kjemiske lover de må overholde, for eksempel kan hydrogenmengden forbindes med strømstyrken. Beregningsmidlene d avgir minst et regulerings-signal som kan anvendes i midlene for regulering av strømstyrke eller et av innløpsmateriale eller utløps-produktene, eller temperaturen. Man kan velge å regulere et innløpsmateriale eller utløpsprodukt som er forskjellig fra det man måler for koherensberegningen. For eksempel kan utløpshydrogenmengden fra cellen, elektrolytt-temperaturen og strømstyrken benyttes i en beregningsinnretning for å gi et signal som anvendes for regulering av mengden av oppløsning som skal elektrolyseres.
Beregningsmidlene d avgir i parallell signaler for regulering av de kohererte verdier for mengder og strømstyrke. Man kan således få god kjennskap til funksjonsbetingelsene i elektrolysecellen. Signalene som føres til reguleringsmidlene representerer kommandoelementer for de forskjellige regulatorer. Disse signaler representerer verdier for mengde, temperatur eller strømstyrke, oppnådd ved koherensberegningen, og et eller flere kriterier som fikseres, for eksempel maksimal produksjon eller en verdi for spenningen som ikke skal overskrides og så videre. Man kan også ut fra den koherente balanse fra koherensberegningen og, i henhold til de forskjellige kriterier, virke på en eller flere regulatorer, det vil si at man manuelt kan modifisere de fastlagte punkter for regulatorene.
Man kan i henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen gjennomføre en koherensbehandling av flere verdier og bevirke at beregningsmidlene d mater flere reguleringssignaler til et eller flere elementer i gruppen bestående av reguleringsmidlene b for mengde, en innretning for regulering av strømstyrken og et middel for regulering av temperaturen.
Koherensbehandlingen skal forklares i detalj nedenfor ut fra et beregningseksempel.
Man betrakter en transportledning for et ikke-komprimerbart fluid og i denne ledning er det installert to vektmengde-målere A og B.
Mengdemåleren A har for eksempel en turbinsamler og måleren B har en mer varierbar munning. Man går samtidig ut fra følgende gitte verdier for de to apparater: For måleren A verdien m^ = 100;
For måleren B verdien mg = 105.
"Under disse betingelser er det et mål av samme størrelses-orden for de to uavhengige midler som gir to forskjellige verdier for den sanne verdi av målet, kalt M nedenfor.
Det dreier seg om å beregne to verdier m^ og mg som ligger nærmere M som ikke er verdiene m^ og mg.
Konstruktøren av apparat A antyder at han har med mengden M gjennomført en serie på n forsøk som har gitt ham et antall W A av målinger M.
Avstands typen av antallet W^ er for eksempel s^ = 2 og middelverdien er M.
Antallet W^ har en vanlig fordelingslov, det vil si at sannsynlighetsdensiteten for loven på i og for seg kjent måte er:
Konstruktøren for apparat B antyder at også han har gjennom-ført en serie på n forsøk med mengder M og har oppnådd et antall Wg av målinger av M. På samme måte gjelder her for antallet Wg for eksempel sg = 4 og middelverdien er M.
Dette antall har likeledes en sannsynlighetsdensitet:
I antallet W^ har sannsynligheten for å oppnå en verdi m'^, også så nær som mulig verdien m^, ligningen:
der dm er differensialelementet for variablen m.
I antall Wg har sannsynligheten for å oppnå en verdi m'g, likeledes så nær som mulig verdien mg, ligningen:
Når to evenementer A og B er uavhengige har den sammensatte sannsynlighet for samtidig å realisere A og B, ligningen:
Prob (AflB) = prob (A) x prob (B)
Ved innsetting av variablene i henhold til:
har sannsynligheten for samtidig realisering i antallene W^ og Wg, av verdiene m'^ og m'g til så nær som mulig de observerte verdier m^ og mg, ligningen:
En undersøkelse av det analytiske uttrykket som kvantifiserer den ønskede sannsynlighet viser klart at sannsynligheten øker lineært når uttrykket:
synker.
Sagt på en annen måte: sannsynligheten for samtidig i antallene W^ °S V/g ^ °PPnå verdiene m^ og mg er maksimum når uttrykket:
er minimum.
Når videre 9 9
Xa + x|
er et minimum,
2
er de mest sannsynlige verdier for ffi^ og mg:
Da apparatene A og B måler en og samme størrelse M må man søke likhet for verdiene m^ og mg.
Man merker seg at y = m^-mg som logisk betingelse for estimeringene m. Det nummeriske problem er så samtidig å beregne: 2 2
XÅ + Xg
minimum under betingelsen y = 0.
2
Når y = 0 er dette ekvivalent med å minimalisere hjelpe-funksjonen
der k er en ny problem-ukjent og som man kaller Lagrange-multiplikatoren.
Funksjonen z har en grenseverdi når derivatene av X^ og Xg opphever hverandre, det vil si: og for alle beregninger gjennomført, har disse to ligninger som uttrykksystem:
Variablene X^ og Xg, satt inn i uttrykket til betingelsen (m^ + X & = mg + SgXg), gir således: det vil si:
Verdien for k, satt inn systemet 1 gir:
Tilslutt gir dette:
Den nummeriske anvendelse av de foregående resultater er:
Den mest sannsynlige verdi (og ikke den i sikkerhet nærmeste verdi) for M er lik 101.
De koherente verdier for målene m^ og mg er:
Sannsynligheten for å oppnå verdier m som ligger nærmere den sanne verdi og som ikke er de gitte verdier m, oppnås ved å gjenta de gitte utgangsverdier og deres behandling.
Feilreduksjonen er 50$ for målet A og 66$ for målet B i det tilfelle der den virkelige verdi er lik 102 og restfeilen for B endrer seg på samme måte.
Effektiviteten for behandlingen øker med antall tilgjengelige utgangsverdier og med antall gjentatte behandlinger og også med nøyaktigheten og/eller den absolutte feil for målingen. Koherensberegningen kan anvendes på et hvilket som helst antall utgangsverdier som er belagt med et visst antall forutsetninger, forutsatt at antall betingelser er under antall målinger. Man kan for eksempel benytte den metode som er beskrevet av G.V. Reklaitis, A. Ravindran og K.M. Ragsdell i "Engineering optimization, Methods and applications", John Wiley and sons 1983, sidene 184-189. Koherensberegningen trekker for eksempel fordel av opprettholdelse av atomene i en kjemisk reaksjon, opprettholdelse av entalpi-balansen, opprettholdelse av elektroner, ladninger eller elektrokjemisk balanse.
I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen blir signalet som er forbedret ved koherens-analysen ført direkte til minst ett av elementene fra gruppen bestående av reguleringsmidlene b for mengdene, et strømstyrkeregulerings-middel og et temperaturreguleringsmiddel. Denne forbindelse skjer ved hjelp av de samme midler som for eksempel forbindelsen mellom måleinnretningene a og beregningsmidlene d, dette er analoge, nummeriske, elektriske eller pneumatiske forbindelser, eller blandinger av slike teknikker, for eksempel som funksjon av avstander og styrken av de nødvendige signaler for å påvirke regulatorene. I henhold til en annen utførelsesform av oppfinnelsen er beregningsmidlene d ikke alle forbundet direkte med reguleringsmidlene. For eksempel kan man ha en direkte regulering for en innløps-mengde og et signal anvendbart på innløpstemperaturen for elektrolytten idet man manuelt modifiserer fastpunktet for denne innløpstemperatur for elektrolytten.
I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan elektrolysecellen omfatte målemidler e som gir målesignaler for mengder av minst ett av produktene valgt blant innløpsmaterialene og utløpsproduktene og disse signaler kan så være forbundet med beregningsmidlene d.
Med "mengder" menes konsentrasjonene når det gjelder en væskefase eller pH-verdiene eller konsentrasjonen eller partial trykket når det gjelder en gassfase. Det er ikke nødvendig å måle alle konsentrasjoner til et innløpsmateriale eller utløpsprodukt, det er for eksempel tilstrekkelig ved klor/soda-elektrolyse å kjenne mengden oksygen i utløps-kloret. Dette mål føyer seg til de tidligere målinger, det vil si mengden av et innløpsmateriale eller utløpsprodukt, elektrolytt-temperaturen og strømstyrken som tillater å forbedre koherensen. I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan man måle mengder av andre innløpsmaterialer eller utløpsprodukter eller flere mengder av ett av produktene og kun en mengde av et annet produkt. Når det for eksempel gjelder klor-soda-elektrolyse fore-trekker man å måle oksygen-verdien i kloret og samtidig soda-og klormengden i utgangsproduktet fra cellen.
I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan beregningsmidlene d også gi et eller flere forbedrede signaler ved koherensbehandling og disse kan anvendes på kontrollmidlene for et element hva angår mengden av et innløpsmateriale eller utløpsprodukt. For eksempel kan man modifisere mengden av et produkt som tilsettes som forbindelse som skal elektrolyseres ved å tilsette et fortynningsmiddel eller et rent produkt for elektrolyse for å øke mengden. Således kan man for eksempel ved elektrolyse av natriumklorid sette natriumklorid til innløpsmaterialet for å øke konsentrasjonen av klorid eller å tilsette vann for å redusere denne konsentrasjon eller man kan modifisere pH-verdien.
Man kan, som for innløpsmaterialene og utgangsproduktene, måle en mengde og regulere en annen, enten den samme eller et annet innløpsmateriale eller utløpsprodukt. Midlene d kan videre gi signaler som kan anvendes og direkte anvendte signaler.
I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan cellen omfatte måleinnretninger f til minst en parameter, valgt blant trykk og temperatur, idet denne gjelder minst ett av elementene som består av gruppen innløpsmaterialer, utgangsprodukter og cellerommene, og at disse måleinnretninger f er forbundet med beregningsinnret-ninger d.
Selvfølgelig angår disse temperaturer ikke temperaturen i elektrolytten i elektrolysecellen som man alltid måler.
I henhold til en annen foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan cellen inneholde reguleringsinnretninger g for minst en parameter valgt blant trykk og temperatur idet denne parameter gjelder minst ett av elementene omfattende innløpsmaterialer, utløpsprodukter. Disse beregningsmidler d gir reguleringssignaler der visse er anvendbare på reguleringsmidlene g og andre mates direkte til midlene g.
Trykket eller temperaturen som man regulerer via et signal fra beregningsinnretningene d kan være det man måler eller et annet. Det er derfor man for eksempel kan måle trykket i innløpsmaterialet til elektrolysøren, ta dette mål med i koherensberegningen og med et forbedret signal fra koherensberegningen og regulere med et forbedret signal fra koherensberegningen og avgitt av trykkberegningsmidler for en gass som utvikles ved en av elektrodene.
Foreliggende oppfinnelse er spesielt brukbar ved elektrolyse av klor-soda.
Ved den tilsiktede anvendelse av reguleringsinnretningen som anvendes ifølge oppfinnelsen, viser erfaringen at koherensbehandlingen som gjennomføres på verdiene av de målte mengder og strømstyrken tillater en funksjonering av installeringen nær optimum. I installasjoner ifølge den kjente teknikk og som ikke benytter koherensbehandling av den type som her beskrives og som spesielt ikke koherensbehandler mengdeverdiene for de reaktive forbindelser samt for strømstyrken, og eventuelt mengdeverdier for utløps-produktene, oppnår mindre utbytte.
Foreliggende oppfinnelse finner mer spesielt anvendelse når det gjelder membran-elektrolyseprosessen idet hydrogen-strømmen kan forbindes direkte med elektronstrømmen. Beregningsmidlene mater også de mellomliggende beregnings-trinn og gir således de mest sannsynlige verdier som man kan sammenligne med de målte verdier. Forskjellen uttrykkes i form av en korreksjonskoeffisient. Permanent anvendelse av disse korreksjonskoeffisienter tillater å styre celle-funksjonen (eller funksjonen til alle celler) og opprettholde cellens drift.
Det følgende eksempel viser en klor/soda-elektrolysecelle med membranprosessdrift.
Rekonstituerin<g> av strømkoherene Korrigert saltoppløsning inn
Korrigert saltoppløsning inn
Korrigert soda/vann inn Korrigert soda ut Klorrenhet Celleproduksj on Strømforbruk
I dette eksempel er kun vist resultatene av koherensberegningen. Det er for klarhetens skyld ikke mulig å vise variasjonene i disse parametre med tiden. Ved hjelp av de kohererte verdier kan man virke på visse punkter på regulatorene. I dette tilfelle har man valgt å regulere mengder og temperaturer for saltoppløsning inn samt mengde og temperatur for tilmatning av vann.
En annen fordel ved oppfinnelsen ligger her i at man ved å studere de relative avvik finner de mål som trenger justering.
Claims (3)
1.
Fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle omfattende å a) tilveiebringe målesignaler for mengdene av minst ett av innløpsmaterialene og minst ett av utløpsproduktene fra måleinnretninger; b) eventuelt regulere for mengden av minst ett innløps-materiale eller utløpsprodukt med reguleringsmidler; c) måle elektrolytt-temperatur med minst en måleinnretning og eventuelt regulere denne temperatur med minst ett reguleringsmiddel; d) beregne mengden ved hjelp av beregningsmidler forbundet med måleinnretningene a, og elektrolyttemperaturen med midlene for måling c av elektrolytt-temperaturen, e) eventuelt måle (måle)signaler for mengdene av minst et av produktene valgt blant innløpsmaterialer og utgangsprodukter ved hjelp av målemidler og sende signalene til beregningsmidler (d); og f) eventuelt måle minst en parameter valgt blant trykk og temperatur idet parameteren tilhører minst et av elementene omfattende innløpsmaterialer, utgangsprodukter og deler av cellen ved hjelp av målemidler og at måleinnretningene er forbundet med minst en beregningsinnretning (d),
karakterisert ved at
I beregningsmidlene d er forbundet med minst en måleinnret
ning for strømstyrken; II beregningsmidlene d gjennomfører samordningen av mengde-målingene fra midlene a og strømstyrkemålingene; og III beregningsmidlene tilveiebringer minst ett forbedret signal ved samordningsbehandlingen for anvendelse i minst ett av elementene i gruppen som består av reguleringsmidlene b for mengden, en reguleringsanordning for strømstyrken og en reguleringsanordning for temperaturen.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at beregningsmidlene (d) gir minst et regulerings-signal som direkte kan føres til minst et av elementene i gruppen midler (b) for regulering av mengdene, et reguleringsmiddel for strømstyrken og middelet for regulering av temperaturen.
3.
Anvendelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 og 2 på en klor/soda-elektrolyse-celle.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8803446A FR2628757B1 (fr) | 1988-03-17 | 1988-03-17 | Procede de regulation d'une cellule d'electrolyse, son application a la production du chlore et de la soude par electrolyse du chlorure de sodium en solution |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO890863D0 NO890863D0 (no) | 1989-03-01 |
| NO890863L NO890863L (no) | 1989-09-18 |
| NO176725B true NO176725B (no) | 1995-02-06 |
| NO176725C NO176725C (no) | 1995-05-24 |
Family
ID=9364345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO890863A NO176725C (no) | 1988-03-17 | 1989-03-01 | Fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle og anvendelse av denne på en klor/soda-elektrolysecelle |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4952298A (no) |
| EP (1) | EP0333556B1 (no) |
| JP (1) | JPH01294885A (no) |
| KR (1) | KR930006342B1 (no) |
| CN (1) | CN1093178C (no) |
| AT (1) | ATE90740T1 (no) |
| CA (1) | CA1316486C (no) |
| DE (1) | DE68907094T2 (no) |
| DK (1) | DK174442B1 (no) |
| ES (1) | ES2043050T3 (no) |
| FI (1) | FI89187C (no) |
| FR (1) | FR2628757B1 (no) |
| IE (1) | IE63495B1 (no) |
| NO (1) | NO176725C (no) |
| PT (1) | PT90024B (no) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6315886B1 (en) * | 1998-12-07 | 2001-11-13 | The Electrosynthesis Company, Inc. | Electrolytic apparatus and methods for purification of aqueous solutions |
| WO2000034184A1 (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-15 | The Electrosynthesis Company, Inc. | Electrolytic apparatus, methods for purification of aqueous solutions and synthesis of chemicals |
| US8147673B2 (en) * | 2005-01-18 | 2012-04-03 | Severn Trent De Nora, Llc | System and process for treatment and de-halogenation of ballast water |
| US8152989B2 (en) * | 2005-01-18 | 2012-04-10 | Severn Trent De Nora, Llc | System and process for treating ballast water |
| EP2286003A4 (en) * | 2008-05-28 | 2011-05-25 | Miox Corp | CLEANING BY POLARITY DISTRACTION AND ELECTRONIC FLOW REGULATION SYSTEMS FOR INTERVENTIONAL ELECTROLYTIC CHEMICAL GENERATORS |
| US9777383B2 (en) | 2010-01-08 | 2017-10-03 | Clarentis Holding, Inc. | Cell and system for preparation of antimicrobial solutions |
| EP2521455A4 (en) | 2010-01-08 | 2014-10-01 | Clenox Man Llc | SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL SOLUTIONS |
| EP3257819B1 (en) | 2010-08-06 | 2019-10-02 | De Nora Holdings US, Inc. | Electrolytic on-site generator |
| DE102011107935A1 (de) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Bestimmung eines sicheren und wirtschaftlichen stromdichteabhängigen Spannungs- und/oder spezifischen Energieverbrauchsbetriebsbereichs |
| US9222182B2 (en) * | 2013-06-14 | 2015-12-29 | Simple Science Limited | Electrochemical activation device |
| KR101672256B1 (ko) * | 2014-12-05 | 2016-11-03 | 삼성중공업 주식회사 | 도막 성능 측정 장치 |
| EP4512781A3 (en) * | 2017-07-09 | 2025-07-09 | AMS Trace Metals, Inc. | Treatment of aqueous matrices using electrolysis to produce soluble tin metal |
| JP7204620B2 (ja) * | 2019-09-17 | 2023-01-16 | 株式会社東芝 | 電気化学反応装置 |
| JP7140731B2 (ja) * | 2019-09-17 | 2022-09-21 | 株式会社東芝 | 電気化学反応装置及び有価物製造システム |
| CN111876791A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-11-03 | 湖南匡楚科技有限公司 | 一种制备次氯酸水的控制方法 |
| JP7203876B2 (ja) * | 2021-03-04 | 2023-01-13 | 本田技研工業株式会社 | 電気化学反応装置、二酸化炭素の還元方法、及び炭素化合物の製造方法 |
| WO2024142305A1 (ja) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | 日本電信電話株式会社 | 二酸化炭素還元装置の検査方法 |
| CN116083957A (zh) * | 2023-03-17 | 2023-05-09 | 阳光氢能科技有限公司 | 一种制氢电解槽入口碱液流量的控制方法及装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4285786A (en) * | 1980-05-09 | 1981-08-25 | Allied Chemical Corporation | Apparatus and method of monitoring temperature in a multi-cell electrolyzer |
| JPS57132202A (en) * | 1981-02-07 | 1982-08-16 | Toshimichi Kameo | Automatic controller having incorporated karman filter |
| JPS5969813A (ja) * | 1982-10-14 | 1984-04-20 | Kawasaki Steel Corp | 制御系の診断方法および装置 |
| US4532018A (en) * | 1983-09-06 | 1985-07-30 | Olin Corporation | Chlor-alkali cell control system based on mass flow analysis |
| JPS60173610A (ja) * | 1984-02-20 | 1985-09-07 | Hitachi Ltd | 非線型状態推定装置 |
| JPS62277102A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-12-02 | Yokogawa Electric Corp | 蒸溜塔プロセス制御装置 |
| US4767511A (en) * | 1987-03-18 | 1988-08-30 | Aragon Pedro J | Chlorination and pH control system |
| US4786379A (en) * | 1988-02-22 | 1988-11-22 | Reynolds Metal Company | Measuring current distribution in an alumina reduction cell |
| US4836903A (en) * | 1988-06-17 | 1989-06-06 | Olin Corporation | Sodium hydrosulfite electrolytic cell process control system |
| US4857158A (en) * | 1988-06-17 | 1989-08-15 | Olin Corporation | Sodium hydrosulfite electrolytic cell process control system |
-
1988
- 1988-03-17 FR FR8803446A patent/FR2628757B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-03-01 NO NO890863A patent/NO176725C/no unknown
- 1989-03-07 EP EP89400637A patent/EP0333556B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-07 AT AT89400637T patent/ATE90740T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-03-07 ES ES89400637T patent/ES2043050T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-07 DE DE89400637T patent/DE68907094T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-16 CA CA000593994A patent/CA1316486C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-16 IE IE86189A patent/IE63495B1/en not_active IP Right Cessation
- 1989-03-16 DK DK198901278A patent/DK174442B1/da not_active IP Right Cessation
- 1989-03-16 FI FI891255A patent/FI89187C/fi not_active IP Right Cessation
- 1989-03-16 PT PT90024A patent/PT90024B/pt not_active IP Right Cessation
- 1989-03-17 CN CN89101436A patent/CN1093178C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-17 JP JP8965787A patent/JPH01294885A/ja active Pending
- 1989-03-17 US US07/324,822 patent/US4952298A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-03-17 KR KR1019890003357A patent/KR930006342B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO890863L (no) | 1989-09-18 |
| CA1316486C (fr) | 1993-04-20 |
| PT90024B (pt) | 1994-05-31 |
| JPH01294885A (ja) | 1989-11-28 |
| IE63495B1 (en) | 1995-05-03 |
| FI89187B (fi) | 1993-05-14 |
| EP0333556A1 (fr) | 1989-09-20 |
| PT90024A (pt) | 1989-11-10 |
| DK174442B1 (da) | 2003-03-10 |
| FR2628757B1 (fr) | 1992-01-17 |
| DE68907094T2 (de) | 1994-01-05 |
| IE890861L (en) | 1989-09-17 |
| FI891255L (fi) | 1989-09-18 |
| DE68907094D1 (de) | 1993-07-22 |
| ATE90740T1 (de) | 1993-07-15 |
| US4952298A (en) | 1990-08-28 |
| FR2628757A1 (fr) | 1989-09-22 |
| DK127889A (da) | 1989-09-18 |
| EP0333556B1 (fr) | 1993-06-16 |
| FI89187C (fi) | 1993-08-25 |
| DK127889D0 (da) | 1989-03-16 |
| FI891255A0 (fi) | 1989-03-16 |
| ES2043050T3 (es) | 1993-12-16 |
| CN1037553A (zh) | 1989-11-29 |
| NO890863D0 (no) | 1989-03-01 |
| NO176725C (no) | 1995-05-24 |
| CN1093178C (zh) | 2002-10-23 |
| KR930006342B1 (ko) | 1993-07-14 |
| KR890014785A (ko) | 1989-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO176725B (no) | Fremgangsmåte for regulering av en elektrolysecelle og anvendelse av denne på en klor/soda-elektrolysecelle | |
| CA1238011A (en) | Chlor-alkali cell control system based on mass flow analysis | |
| US12195863B2 (en) | Methods and systems for detecting faults in electrolysers having electrolysis cells | |
| KR102361574B1 (ko) | 피드백을 사용하여 유동 비율 제어기를 제어하기 위한 방법 및 시스템 | |
| KR102248215B1 (ko) | 피드-포워드 조정을 사용하여 유동 비율 제어기를 제어하기 위한 방법 및 시스템 | |
| CN102605384B (zh) | 用于安全生产三氟化氮的电解设备、系统和方法 | |
| US11905592B2 (en) | Method and control device | |
| SU793411A3 (ru) | Способ управлени подачей материала в ванну электролизера и устройство дл его осуществлени | |
| US4330521A (en) | Process for the manufacture of aqueous solutions of alkali metal hypochlorite | |
| JP2000093961A (ja) | 電解水生成装置 | |
| JP5991070B2 (ja) | フッ素ガス生成装置及びフッ素ガス生成装置の制御方法 | |
| Kolås et al. | A nonlinear model based control strategy for the aluminium electrolysis process | |
| JP7032019B2 (ja) | 電解水生成装置 | |
| Mader et al. | Parallel plate electrochemical reactor model: material balance closure and a simplification | |
| Li et al. | Variation of cell voltage with reaction time in electrochemical synthesis process of sodium dichromate | |
| GB757761A (en) | Preparation of alkali metal chlorates | |
| Li et al. | Macrokinetic study of the electrochemical synthesis process of sodium dichromate | |
| CN103048220B (zh) | 一种对含碘氢碘酸料液的浓度进行在线显示的容器 | |
| JPH06238275A (ja) | アルカリイオン整水器 | |
| SU1019024A1 (ru) | Способ управлени процессом диафрагменного электролиза | |
| Ito et al. | Numerical simulation of cyclic voltammetry for reversible systems with complex stoichiometry | |
| JP2011195901A (ja) | 過塩素酸塩の製造装置および製造方法 | |
| Chisholm et al. | Analogue and microprocessor control of an electrochemical waste-acid treatment process | |
| JP3557331B2 (ja) | イオン濃度算出方法、イオン濃度算出装置及び電解水生成装置 | |
| JP2024171671A (ja) | 電解装置 |