CN116981798A - 运转支援装置、运转支援系统、运转支援方法和运转支援程序 - Google Patents
运转支援装置、运转支援系统、运转支援方法和运转支援程序 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116981798A CN116981798A CN202280017163.3A CN202280017163A CN116981798A CN 116981798 A CN116981798 A CN 116981798A CN 202280017163 A CN202280017163 A CN 202280017163A CN 116981798 A CN116981798 A CN 116981798A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- operation support
- production amount
- electrolytic cells
- period
- support device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 163
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 159
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 72
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 55
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 46
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 37
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 30
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 30
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 30
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 7
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 195
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 180
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 90
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 71
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 61
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 40
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 36
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 34
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 20
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 13
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 13
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 8
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 7
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 7
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 6
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M chlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- TVWHTOUAJSGEKT-UHFFFAOYSA-N chlorine trioxide Chemical compound [O]Cl(=O)=O TVWHTOUAJSGEKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 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
- C25B15/025—Measuring, analysing or testing during electrolytic production of electrolyte parameters
- C25B15/029—Concentration
- C25B15/031—Concentration pH
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
-
- 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
- C25B1/14—Alkali metal compounds
- C25B1/16—Hydroxides
-
- 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
-
- 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
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
-
- 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
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
提供运转支援装置,具备:生产量取得部,其取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;生产量计算部,其计算在更新了1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过1个或多个电解槽在期间内生产的生产物的最大生产量;以及期间确定部,其确定最大生产量成为目标生产量以上的期间。
Description
技术领域
本发明涉及运转支援装置、运转支援系统、运转支援方法和运转支援程序。
背景技术
在专利文献1中记载了“本实施方式的离子交换膜的更新方法具有将所述离子交换膜夹在阳极侧衬垫与阴极侧衬垫之间的工序,……”(第0052段)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-19408号公报
发明内容
要解决的问题
在具备离子交换膜等的电解装置中,当离子交换膜等的性能劣化时,通过电解装置生产的生产物的生产效率容易降低。因此,期望更换性能已劣化的离子交换膜。另一方面,在更换离子交换膜的情况下,有时使电解装置的工作停止。在停止了电解装置的工作的情况下,在停止的期间内不生产生产物,因此,生产物的生产量与不停止电解装置的工作的情况相比而变小。因此,优选在与工作相关的成本最小的时机对电解装置实施离子交换膜的更换。
在通过电解装置生产的生产物的生产计划中,生产物的生产量有时取决于时期。因此,优选在能够满足生产物的生产计划的时期实施离子交换膜的更换。因此,期望支援电解装置的运转的运转支援装置能够确定如下的离子交换膜的更换时期:能够尽可能降低与电解装置的工作相伴的总成本,并且能够满足生产物的生产计划。
一般性的公开
在本发明的第1方式中提供运转支援装置。运转支援装置具备:生产量取得部,其取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;生产量计算部,其计算在更新了1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过1个或多个电解槽在期间内生产的生产物的最大生产量;以及期间确定部,其确定最大生产量成为目标生产量以上的期间。
也可以是,运转支援装置还具备成本计算部,该成本计算部计算与1个或多个电解槽的工作相关的成本。也可以是,期间确定部确定最大生产量成为目标生产量以上的期间中的、成本成为最小的时机。
也可以是,多个电解槽多个电解槽分别具有被离子交换膜隔开的阳极室和阴极室。也可以是,向阳极室导入碱金属的氯化物的水溶液,从阴极室导出碱金属的氢氧化物的水溶液。也可以是,运转支援装置还具备:电流计算部,其计算向多个电解槽分别供给的电流,电流是使通过多个电解槽在期间内生产的生产物的生产量成为最大的电流,或者是使通过多个电解槽在期间内消耗的电量成为最小的电流,或者是使从阴极室导出的碱金属的氢氧化物的水溶液中包含的、且是被导入到阳极室的碱金属的氯化物的质量成为最小的电流,或者是使从阳极室导出的氯中包含的氧的质量成为最小的电流;以及电流供给部,其向多个电解槽分别供给由电流计算部计算出的电流。
也可以是,运转支援装置还具备电量取得部。也可以是,电量取得部取得多个电解槽各自生产生产物的电量。也可以是,电流计算部计算在电量低于预先决定的电量未満的情况下使生产物的生产量成为最大或者使碱金属的氯化物的质量或氧的质量成为最小的电流。
也可以是,运转支援装置还具备电解槽确定部,该电解槽确定部确定多个电解槽中的电量最大的电解槽。
也可以是,电量取得部取得多个电解槽的合计的电量。也可以是,电解槽确定部在预先决定的期间内的合计的电量最小的情况下确定电量最大的电解槽。
也可以是,运转支援装置还具备电解槽确定部,该电解槽确定部确定多个电解槽中的电解槽的电流效率最低的电解槽。
也可以是,电流计算部计算在碱金属的氯化物的质量或氧的质量低于预先决定的浓度的情况下使生产物的生产量成为最大或使电量成为最小的电流。
也可以是,电流计算部计算使多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的总生产量成为最大的、向多个电解槽分别供给的电流。
也可以是,运转支援装置还具备电解槽确定部。也可以是,生产量取得部还取得通过多个电解槽中的各个电解槽在期间内生产的生产物的生产量。也可以是,生产量计算部还计算通过多个电解槽中的各个电解槽在期间内生产的生产物的生产量。也可以是,电解槽确定部基于由生产量取得部取得的生产物的生产量和由生产量计算部计算出的生产物的生产量,确定多个电解槽中的要更新离子交换膜的电解槽。
也可以是,电解槽确定部确定多个电解槽中的由生产量取得部取得的生产物的生产量最小的电解槽。
也可以是,从阳极室导出碱金属的氯化物的水溶液。也可以是,运转支援装置还具备pH取得部,该pH取得部取得向阳极室导入的碱金属的氯化物的水溶液的pH和从阳极室导出的碱金属的氯化物的水溶液的pH。也可以是,电解槽确定部基于由pH取得部取得的碱金属的氯化物的水溶液的pH,确定多个电解槽中的要更新离子交换膜的电解槽。
也可以是,运转支援装置还具备劣化速度取得部,该劣化速度取得部取得多个电解槽各自的离子交换膜的劣化速度。也可以是,电解槽确定部基于离子交换膜的劣化速度,确定多个电解槽中的要更新离子交换膜的电解槽。
也可以是,在多个电解槽各自的离子交换膜中的一个离子交换膜的劣化速度为预先决定的劣化速度以上的情况下,电解槽确定部确定具有一个离子交换膜的电解槽。
也可以是,生产量计算部还计算在更新了由电解槽确定部确定的一个离子交换膜的情况下的生产物的最大生产量。也可以是,期间确定部还确定最大生产量成为目标生产量以上的期间。
也可以是,碱金属的氯化物是氯化钠或氯化钾。在碱金属的氯化物是氯化钠的情况下,碱金属的氢氧化物也可以是氢氧化钠。在碱金属的氯化物是氯化钾的情况下,碱金属的氢氧化物也可以是氢氧化钾。
本发明的第2方式中,提供运转支援系统。运转支援系统具备运转支援装置以及1个或多个电解槽。
本发明的第3方式中,提供运转支援方法。运转支援方法具备以下步骤:生产量取得步骤,生产量取得部取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;最大生产量计算步骤,生产量计算部计算在更新了1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过1个或多个电解槽在期间内生产的生产物的最大生产量;以及期间确定步骤,期间确定部确定预先决定的期间中的最大生产量成为目标生产量以上的期间。
本发明的第4方式中,提供运转支援程序。运转支援程序用于使计算机发挥以下功能:生产量取得功能,取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;生产量计算功能,计算在更新了1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过1个或多个电解槽在期间内生产的生产物的最大生产量;以及期间确定功能,确定最大生产量成为目标生产量以上的期间。
另外,上述的发明概要未列举本发明的全部特征。此外,这些特征组的子组合也可以成为发明。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的电解装置200的一例的图。
图2是从X轴方向观察图1所示的电解装置200的图。
图3是示出图2中的1个电解单元91的详细情况的一例的图。
图4是对图3所示的电解单元91中的离子交换膜84的附近进行放大的图。
图5是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的一例的图。
图6是示出时间t与生产量Pa之间的关系的一例和时间t与成本C之间的关系的一例的图。
图7是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。
图8是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。
图9是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。
图10是示出显示部62中的显示方式的一例的图。
图11是示出选择了第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的一例的图。
图12是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的一例的图。
图13是示出选择了第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。
图14是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。
图15是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的又一例的图。
图16是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的情况下的时间t与电量Pw之间的关系的一例的图。
图17是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的又一例的图。
图18是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的又一例的图。
图19是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的情况下的时间t与生产物P的品质之间的关系的一例的图。
图20是示出最佳运转条件Cdb的导出方法的一例的示意图。
图21是示出时间t与单元电压CV之间的关系的一例的图。
图22是示出时间t与电流效率CE之间的关系的一例的图。
图23是示出最佳运转条件Cdb导出方法的一例的流程图。
图24是示出运转条件Cda的情况和最佳运转条件Cdb的情况下的离子交换膜84(参照图3)的更新时期的一例的图。
图25是示出反复执行图23所示的最佳运转条件Cdb导出方法的情况下的流程的一例的图。
图26是示出本发明的一个实施方式的运转支援方法的一例的流程图。
图27是示出本发明的一个实施方式的运转支援方法的一例的流程图。
图28是示出本发明的一个实施方式的运转支援系统300的一例的图。
图29是示出可以具体实现本发明的实施方式的运转支援装置100的整体或一部分的计算机2200的一例的图。
具体实施方式
以下,通过发明的实施方式对本发明进行说明,但是,以下的实施方式不限定与权利要求相关的发明。此外,在实施方式中说明的特征的全部组合在发明的解决手段中不一定是必须的。
图1是示出本发明的一个实施方式的电解装置200的一例的图。本例的电解装置200具备多个电解槽90(电解槽90-1~电解槽90-M。M为2以上的整数)。电解槽90是对电解液进行电解的槽。本例的电解装置200具备导入管92、导入管93、导出管94和导出管95。导入管92和导入管93与多个电解槽90分别连接。导出管94和导出管95与多个电解槽90分别连接。
向多个电解槽90分别导入液体70。液体70可以在通过导入管92后分别导入多个电解槽90。液体70是碱金属的氯化物的水溶液。碱金属是属于元素周期表第1族的元素。液体70可以是NaCl(氯化钠)水溶液或KCl(氯化钾)水溶液。向多个电解槽90分别导入液体72。液体72可以在通过导入管93后分别导入多个电解槽90。液体72是碱金属的氢氧化物的水溶液。在液体70是NaCl(氯化钠)水溶液的情况下,液体72是NaOH(氢氧化钠)水溶液。在液体70是KCl(氯化钾)水溶液的情况下,液体72是KOH(氢氧化钾)水溶液。
从多个电解槽90分别导出液体76和气体78(后述)。液体76和气体78(后述)可以在通过导出管95后导出到电解装置200的外部。液体76是碱金属的氢氧化物的水溶液。在液体70是NaCl(氯化钠)水溶液的情况下,液体76是NaOH(氢氧化钠)水溶液。在液体70是KCl(氯化钾)水溶液的情况下,液体76是KOH(氢氧化钾)水溶液。在本例中,气体78(后述)是H 2(氢)。
从多个电解槽90分别导出液体74和气体77(后述)。液体74和气体77(后述)可以在通过导出管94后导出到电解装置200的外部。液体74是碱金属的氯化物的水溶液。在液体70是NaCl(氯化钠)水溶液的情况下,液体74是NaCl(氯化钠)水溶液。在液体70是KCl(氯化钾)水溶液的情况下,液体74是KCl(氯化钾)水溶液。在本例中,气体77(后述)是Cl 2(氯)。
在本例中,多个电解槽90在预先决定的方向上排列。在本说明书中,将多个电解槽90的预先决定的排列方向设为X轴方向。在本说明书中,将与X轴方向正交并且从导入管92朝向导出管94的方向设为Z轴。在本说明书中,将与X轴正交并且与Z轴方向正交的方向设为Y轴。Z轴方向可以与铅垂方向平行,XY面可以是水平面。
图2是从X轴方向观察图1所示的电解装置200的图。在图2中以电解槽90-M为例进行说明。1个电解槽90可以具备多个电解单元91(电解单元91-1~电解单元91-N。N为2以上的整数)。N例如是50。在本例中,电解槽90-1~电解槽90-M分别具备多个电解单元91。
导入管92和导入管93与电解单元91-1~电解单元91-N分别连接。向电解单元91-1~电解单元91-N分别导入液体70。液体70可以在通过导入管92后分别导入电解单元91-1~电解单元91-N。向电解单元91-1~电解单元91-N分别导入液体72。液体72可以在通过导入管93后分别导入电解单元91-1~电解单元91-N。
导出管94和导出管95与电解单元91-1~电解单元91-N分别连接。从电解单元91-1~电解单元91-N分别导出液体76和气体78(后述)。液体76和气体78(后述)可以在通过导出管95后导出到电解装置200的外部。从电解单元91-1~电解单元91-N分别导出液体74和气体77(后述)。液体74和气体77(后述)可以在通过导出管94后导出到电解装置200的外部。
图3是示出图2中的1个电解单元91的详细情况的一例的图。本例的电解单元91具有阳极80、阴极82和离子交换膜84。电解单元91具有通过离子交换膜84分隔出的阳极室79和阴极室98。在阳极室79中配置阳极80。在阴极室98中配置阴极82。导入管92和导出管94与阳极室79连接。导入管93和导出管95与阴极室98连接。
离子交换膜84是阻止与配置于离子交换膜84的离子相同符号的离子的通过、并且仅使不同符号的离子通过的膜状物质。在本例中,离子交换膜84是如下阳离子交换膜:阻止与配置于离子交换膜84的阴离子(后述的阴离子基团86)相同符号的离子(即阴离子)的通过,并且仅使不同符号的离子(即阳离子)通过。在液体70是NaCl(氯化钠)水溶液且液体72是碱金属的氢氧化物的水溶液的情况下,离子交换膜84是使Na+(钠离子)通过、并且阻止OH-(氢氧化物离子)和Cl-(氯化物离子)的通过的膜。
阳极80和阴极82可以分别维持预先决定的正电位和负电位。导入到阳极室79的液体70和导入到阴极室98的液体72通过阳极80与阴极82之间的电位差而被电解。在阳极80中发生如下化学反应。
[化学式1]
2Cl-→Cl 2+2e-
在液体70是NaCl(氯化钠)水溶液的情况下,NaCl(氯化钠)电离为Na+(钠离子)和Cl-(氯化物离子)。在阳极80中,通过化学式1所示的化学反应而生成氯气(Cl 2)。Na+(钠离子)由于来自阴极82的引力,在从阳极室79经由离子交换膜84后移动至阴极室98。
液体73可以滞留在阳极室79中。液体73是碱金属的氯化物的水溶液。在本例中,假设液体73是NaCl(氯化钠)水溶液。液体73的Na+(钠离子)浓度和Cl-(氯化物离子)浓度可以小于液体70的Na+(钠离子)浓度和Cl-(氯化物离子)浓度。
在阴极82中发生如下化学反应。
[化学式2]
2H 2O+2e-→H 2+2OH-
液体75可以滞留在阴极室98中。液体75是碱金属的氢氧化物的水溶液。在本例中,液体75是NaOH(氢氧化钠)水溶液。在本例中,在阴极82处,通过化学式2所示的化学反应而生成氢气(H 2)和氢氧化物离子(OH-)。在本例中,通过化学式2所示的化学反应生成的氢氧化物离子(OH-)与从阳极室79移动的Na+(钠离子)溶解得到的液体75滞留在阴极室98中。
图4是对图3所示的电解单元91中的离子交换膜84的附近进行放大的图。在本例的离子交换膜84中固定有阴离子基团86。阴离子由于被阴离子基团86排斥而不容易通过离子交换膜84。在本例中,该阴离子是Cl-(氯化物离子)。阳离子71由于不被阴离子基团86排斥而能够通过离子交换膜84。在本例中,阳离子71是Na+(钠离子)。
图5是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的一例的图。运转支援装置100对电解装置200(参照图1)的运转进行支援。运转支援装置100具备生产量取得部10、生产量计算部20、期间确定部30和控制部40。后面叙述期间确定部30。运转支援装置100也可以具备输入部60、显示部62和成本计算部50。此外,控制部40也可以包含对显示部62进行控制的显示控制部。
作为一例,运转支援装置100是具备CPU、存储器和接口等的计算机。控制部40也可以是该CPU。
生产量取得部10取得通过1个或多个电解槽90(参照图1)在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量。设该生产物为生产物P。在本例中,生产物P是NaOH(氢氧化钠)和Cl 2(氯)中的至少一方。预先决定的期间可以是基于该生产物的生产计划的期间。设该预先决定的期间为期间T。生产物P的目标生产量可以是期间T内的生产物P的下限的生产量。设生产物P的生产量和目标生产量分别为生产量Pa和目标生产量Pg。
各个电解槽90中的生产量Pa可以通过下述式1来计算。
[数式1]
Pa=A×Ie×CE×n (1)
A是常数。在生产物P是NaCl(氯化钠)的情况下,A例如是1.492。在生产物P是KCl(氯化钾)的情况下,A例如是2.093。
在式(1)中,Ie是一个电解槽90中的电流,CE是一个电解槽90中的电流效率(后述),n是电解槽90中的电解单元91的数量。在图1的例中,n=M。电流Ie可以从对电解装置200进行控制的综合生产控制系统DCS(Distributed Control System:分布式控制系统)取得。可以根据电流Ie、电解槽90中的电解单元91的数量n、所生成的氯气中的氧浓度和向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的酸度、从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)的酸度、ClO-(次氯酸离子)的生成量和ClO3-(氯酸离子)的生成量来计算电流效率CE。
可以通过从100%减去由于向阳极室79供给的液体70的酸度与从阳极室79排出的液体74的酸度之间的酸度差导致的损失(CEHCl)、由于产生O2(氧)导致的电流效率CE的损失(CEO2)、由于生成ClO-(次氯酸离子)导致的电流效率CE的损失(CEC1o)和由于生成ClO3-(氯酸离子)导致的电流效率CE的损失(CEClO3),来计算电流效率CE。
[数式2]
CE=100-(CEHCl+CEO2+CEClO+CEClO3) (2-1)
在式(2-2)中,F是法拉第常数(=26.8A·hr/mol)。
在式(2-2)中,AC(mol/hr)是向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的酸度与从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)之间的酸度差。
设向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的酸度为Dh1,设从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)的酸度为Dh2。设向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的流量为V(L/hr),设从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)的流量为V″(L/hr)。式(2-3)中的AC通过以下的式(3)表示。
[数式3]
AC=Dh1×V-Dh2×V’’ (3)
当设氯(Cl2)(图3中的气体77)中包含的O2(氧)的浓度为Do时,式(2-1)中的由于产生O2(氧)导致的电流效率CE的损失(CEO2)通过以下的式(4)表示。
[数式4]
CEO2=2×Do(%) (4)
当设向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的ClO-(次氯酸离子)的摩尔浓度为Dml、设从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)的ClO-(次氯酸离子)的摩尔浓度为Dm2时,式(2-1)中的由于生成ClO-(次氯酸离子)导致的电流效率CE的损失(CEClO)通过以下的式(5)表示。
[数式5]
当设向阳极室79供给的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体70)的ClO3 -(氯酸离子)的摩尔浓度为Dml′、设从阳极室79排出的碱金属的氯化物的水溶液(图3中的液体74)的ClO3 -(氯酸离子)的摩尔浓度为Dm2′时,式(2-1)中的由于生成ClO3 -(氯酸离子)导致的电流效率CE的损失(CEClO3)通过以下的式(6)表示。
[数式6]
可以通过输入部60输入目标生产量Pg。运转支援装置100的用户可以通过输入部60输入目标生产量Pg。输入部60例如是键盘、鼠标等。
生产量计算部20计算在更新了离子交换膜84(参照图3和图4)的情况下的生产物P的最大生产量(后述的更新后最大生产量(生产量Pm2))。该最大生产量是通过电解槽90在期间T内生产的生产物P的最大生产量。设该最大生产量为最大生产量Pm。另外,生产量计算部20也可以计算在更新了电解槽90(参照图1和图2)中的离子交换膜84以外的部件的情况下的生产物P的最大生产量。
更新了离子交换膜84的情况例如是如下情况:在离子交换膜84的性能劣化的情况下,将性能劣化的该离子交换膜84更新为新的离子交换膜84。将性能劣化的离子交换膜84更新为新的离子交换膜84是指,在电解槽90中将性能劣化的离子交换膜84更换为新的离子交换膜84。
如上所述,离子交换膜84由于阴离子基团86而排斥阴离子。离子交换膜84的性能是指离子交换膜84由于阴离子基团86而排斥阴离子的能力。离子交换膜84的性能劣化的情况是指如下情况:由于在阴离子基团86附着阳离子的杂质,相比于在阴离子基团86未附着阳离子的杂质的情况,离子交换膜84排斥阴离子基团86的能力劣化。离子交换膜84的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化。
最大生产量是指,电解装置200在理论上能够生产生产物P的生产量Pa。在本例中,最大生产量是根据多个电解槽90各自的最大电流和电流效率来计算的。该最大电流和该电流效率可以是在电解装置200工作的情况下测定的电流的最大值和电流效率。例如,最大电流是16.2kA。这里,电流效率是指生产物P的实际生产量与理论上的生产量Pa的比例。
计算出的最大生产量Pm可以显示于显示部62。显示部62例如是显示器、监视器等。
成本计算部50计算与1个或多个电解槽90的工作相关的成本。设该成本为成本C。成本C包含电解装置200(参照图1和图2)的工作用的电成本和在离子交换膜84的性能完全劣化前更换了该离子交换膜84的情况下的离子交换膜84的未偿还成本。
可以通过将各个电解槽90中的消耗电量与每单位消耗电量的电成本相乘,来计算电解装置200的工作用的电成本。可以通过将电解槽90的单元电压CV(后述)、流过电解槽90的电流以及工作时间的积来计算该消耗电量。在电成本是每一日的电成本的情况下,该工作时间可以是24小时。电解装置200的工作用的电成本也可以是多个电解槽90的合计电成本。
成本C也可以还包含电解装置200的维护(maintenance)成本、机会损失成本和更新离子交换膜84的情况下的新的离子交换膜84的购买成本中的至少1个。在更新离子交换膜84的情况下,可能产生电解装置200无法工作的期间。机会损失成本是指,在产生了电解装置200无法工作的期间的情况下,如果电解装置200持续工作则应该能够得到的生产物P的利益。
图6是示出时间t与生产量Pa之间的关系的一例和时间t与成本C之间的关系的一例的图。在图6中,目标生产量由粗实线表示,总成本由双点划线表示,更新前最大生产量由单点划线表示,更新后最大生产量由粗虚线表示。更新前最大生产量是未更新离子交换膜84的情况下由电解槽90生产的生产物P的最大生产量Pm。设该更新前最大生产量为生产量Pm1。更新后最大生产量是更新了离子交换膜84的情况下由电解槽90生产的生产物P的最大生产量Pm。设该更新后最大生产量为生产量Pm2。
在更新离子交换膜84的情况下,电解装置200的工作可能被暂时停止。因此,伴随离子交换膜84的更新,可能产生电解槽90无法工作的时间。因此,生产量Pm2容易小于生产量Pm1。生产量Pm2等于从生产量Pm1扣除了如果电解槽90能够工作则能够生产的生产量后的生产量Pa。另外,如上所述,离子交换膜84的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化,因此,生产量Pm1和生产量Pm2容易伴随时间t的经过而降低。
设从时刻零到时刻t1的期间T为期间T1。设从时刻t1到时刻t2的期间T为期间T2。设从时刻t2到时刻t3的期间T为期间T3。设从时刻t3到时刻t4的期间T为期间T4。在本例中,上述多个期间T包含期间T1~期间T4。期间T1例如是1个月,期间T2~期间T4例如是2个月。
设期间T1中的目标生产量Pg为目标生产量Pg1。设期间T2和期间T4中的目标生产量Pg为目标生产量Pg2。设期间T3中的目标生产量Pg为目标生产量Pg3。在本例中,目标生产量Pg2大于目标生产量Pg1,目标生产量Pg3小于目标生产量Pg1。
期间确定部30(参照图5)确定更新了离子交换膜84的情况下的生产物P的最大生产量Pm(生产量Pm2)成为目标生产量Pg以上的期间T。在本例中,期间确定部30确定期间T1和期间T3中的至少一方。在本例中,生产量Pm1在期间T1~期间T4中大于目标生产量Pg。然而,在本例中,生产量Pm2在期间T2和期间T4中小于目标生产量Pg。因此,在本例中,在更新了离子交换膜84的情况下,在期间T2和期间T4中,电解装置200(参照图1和图2)无法生产目标生产量Pg的生产物P。在图6中,期间T2和期间T4由阴影示出。在本例中,在更新了离子交换膜84的情况下,在期间T1和期间T3中,电解装置200(参照图1和图2)能够生产目标生产量Pg的生产物P。
在运转支援装置100中,期间确定部30(参照图5)确定生产量Pm2成为目标生产量Pg以上的期间。因此,运转支援装置100的用户能够知晓可以更新离子交换膜84的期间T。另外,期间T也可以显示于显示部62。
在运转支援装置100为计算机的情况下,也可以在该计算机中安装用于使该计算机作为运转支援装置100发挥功能的运转支援程序。也可以在该计算机中安装如下运转支援程序,该运转支援程序用于使该计算机执行以下功能:生产量取得功能,取得通过1个或多个电解槽90在预先决定的期间T内生产的生产物P的目标生产量Pg;生产量计算功能,计算更新了离子交换膜84的情况下的生产物P的最大生产量Pm,该最大生产量Pm是通过1个或多个电解槽90在期间T内生产的生产物P的最大生产量Pm;以及期间确定功能,确定最大生产量Pm成为目标生产量Pg以上的期间T。在运转支援装置100为计算机的情况下,也可以在该计算机中安装运转支援程序,以使计算机执行后述的运转支援方法。
离子交换膜84的性能容易伴随时间的经过而劣化,因此,电解装置200(参照图1和图2)的工作用的电成本容易伴随时间的经过而增加。然而,在离子交换膜84的性能完全劣化前更换了该离子交换膜84的情况下,产生离子交换膜84的未偿还成本。在离子交换膜84的性能完全劣化前,该未偿还成本容易伴随时间的经过而减少。因此,成本C伴随时间的经过,容易在某一时刻成为极小。在本例中,设成本C成为极小的时刻为时刻ta。在图6中,时刻ta的成本C的位置由黑圆标记示出。
期间确定部30(参照图5)也可以在更新了离子交换膜84的情况下的生产物P的最大生产量Pm(生产量Pm2)成为目标生产量Pg以上期间T中,确定成本C成为最小的时机。在本例中,由于时刻ta包含于生产量Pm2低于目标生产量Pg的期间T2,因此,期间确定部30确定期间T1和期间T3中的成本C成为最小的时机。设该时机的时刻为时刻t2。由此,运转支援装置100的用户能够知晓可以更新离子交换膜84的期间T,以及在该期间T中成本C成为最小的时刻t2。在图6中,时刻t2的成本C的位置由白圆标记示出。
图7是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。本例的运转支援装置100还具备电量取得部51和电解槽确定部52,这一点与图5所示的运转支援装置100不同。
电量取得部51取得多个电解槽90(参照图1)各自生产生产物P的电量。设该电量为电量Pw。电量取得部51也可以取得多个电解槽90各自生产相同的量的生产物P的电量Pw。生产生产物P的电量Pw也可以是生产单位量的生产物P所需要的电量Pw(所谓的单位耗电量)。
电解槽确定部52取得多个电解槽90(参照图1)中的电量Pw最大的电解槽90。该电量Pw是由电量取得部51取得的电量Pw。电解槽确定部52可以确定1个电解槽90,也可以确定K个(1<K<M,关于M,参照图1)电解槽90。
离子交换膜84越劣化,则具有该离子交换膜84的电解槽90所消耗的电量Pw越容易变大。电量Pw最大的电解槽90也可以是指由于离子交换膜84劣化而比离子交换膜84劣化前消耗更多电力的电解槽90中的消耗最多电力的电解槽90。通过由电解槽确定部52确定电量Pw最大的电解槽90,运转支援装置100的用户能够知晓优选更新离子交换膜84的电解槽90。
电量取得部51也可以取得多个电解槽90(参照图1)中的合计的电量Pw。电解槽确定部52也可以在期间T中的该合计的电量Pw最小的情况下,确定多个电解槽90中的电量Pw最大的一个或多个电解槽90。
电解槽确定部52也可以确定多个电解槽90(参照图1)中的电流效率最低的电解槽90。在本例中,电流效率是指生产物P的实际的生产量Pa与理论上的生产量Pa的比例。在向阳极室79(参照图3)供给NaCl(氯化钠)水溶液、并向阴极室98(参照图3)供给NaOH(氢氧化钠)水溶液的情况下,根据流过电解槽90的最大电流和电流效率来计算理论上的生产量Pa。
电解槽确定部52也可以在通过多个电解槽90(参照图1)在期间T内生产的生产物P的生产量Pa成为最大、或者通过多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw成为最小、或者从阴极室98导出的碱金属的氢氧化物的水溶液(图3中的液体76)中包含的碱金属的氯化物的质量成为最小、或者从阳极室导出的气体77(参照图3,在本例中为Cl 2(氯))中包含的O 2(氧))的质量成为最小的情况下,确定多个电解槽90中的电流效率最低的电解槽90。运转支援装置100也可以具备多个电解槽确定部52。
生产量取得部10也可以取得通过多个电解槽90(参照图1)分别在期间T内生产的生产物P的生产量Pa。生产量计算部20也可以计算通过多个电解槽90分别在期间T内生产的生产物P的生产量Pa。在本例中,该期间T是期间T1~期间T4(参照图6)中的至少1个。通过生产量计算部20计算出的生产量Pa也可以是指电解装置200在期间T中理论上能够生产的生产量Pa。
电解槽确定部52也可以基于由生产量取得部10取得的生产物P的生产量Pa以及由生产量计算部20计算出的生产物P的生产量Pa,来确定多个电解槽90中的要更新离子交换膜84的电解槽90。电解槽确定部52也可以基于该取得的生产量Pa与该计算出的生产量Pa之比,来确定该要更新的电解槽90。在离子交换膜84劣化的情况下,该比值小于1。要更新离子交换膜84的电解槽90也可以是指由于离子交换膜84的性能劣化而优选更新离子交换膜84的电解槽90。
电解槽确定部52也可以确定多个电解槽90(参照图1)中的、由生产量取得部10取得的生产物P的生产量Pa最小的电解槽90。在图1所示的电解槽90-1~电解槽90-M中,各个电解槽90在期间T中理论上能够生产的生产量Pa可以相同,也可以不同。电解槽确定部52也可以与该生产量Pa相同或不同无关地确定生产量Pa最小的电解槽90。
图8是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。本例的运转支援装置100还具备劣化速度取得部53,这一点与图7所示的运转支援装置100不同。劣化速度取得部53取得多个电解槽90(参照图1)各自的离子交换膜84的劣化速度。设该劣化速度为劣化速度Vd。
如上所述,离子交换膜84的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化。离子交换膜84的劣化速度Vd有时根据离子交换膜84而不同。在离子交换膜84的劣化速度Vd不同的情况中存在如下情况:在离子交换膜84的预先决定的性能的范围内,劣化速度Vd根据个体差异而不同;以及由于离子交换膜84的性能处于预先决定的性能的范围外,而使劣化速度Vd大于该性能的范围内的离子交换膜84。离子交换膜84的预先决定的性能可以是离子交换膜84的规格上的性能。离子交换膜84的性能处于预先决定的性能的范围外例如是离子交换膜84不良的情况以及在电解槽90工作的期间内离子交换膜84破洞的情况等。
在离子交换膜84的劣化速度Vd不同的情况中还存在由于离子交换膜84的种类不同而使劣化速度Vd不同的情况。离子交换膜84的种类可以是阴离子基团86的种类。多个电解槽90(参照图1)的种类可以相同也可以相互不同。电解槽90的种类可以是阳极80和阴极82中的至少一方的种类。多个电解槽90的种类相互不同的情况下,各个电解槽90中最佳的离子交换膜84的种类有时不同。
电解槽确定部52也可以基于由劣化速度取得部53取得的离子交换膜84的劣化速度Vd,来确定多个电解槽90(参照图1)中的要更新离子交换膜84的电解槽90。电解槽确定部52也可以基于离子交换膜84的劣化速度Vd,来确定处于预先决定的性能的范围内的多个离子交换膜84中的、具有劣化速度Vd最快的离子交换膜84的电解槽90。可以更新由电解槽确定部52确定出的电解槽90(参照图1)的离子交换膜84。
设离子交换膜84的性能处于上述预先决定的性能的范围内的情况下的离子交换膜84的预先决定的劣化速度Vd为劣化速度Vda。也可以是,在多个电解槽90(参照图1)各自的离子交换膜84中的一个离子交换膜84的劣化速度Vd为劣化速度Vda以上的情况下,电解槽确定部52确定具有该一个离子交换膜84的电解槽90(参照图1)。劣化速度Vd为劣化速度Vda以上的情况例如是离子交换膜84不良的情况、在电解槽90工作的期间内离子交换膜84破洞的情况等。该一个离子交换膜84也可以是上述预先决定的性能的范围外的离子交换膜84。可以更新由电解槽确定部52确定出的电解槽90中的该一个离子交换膜84。
在更新了离子交换膜84的情况下,图6所示的时间t与生产量Pm1之间的关系、时间t与生产量Pm2之间的关系以及时间t与成本C之间的关系被更新。生产量计算部20也可以进一步计算更新了由电解槽确定部52确定的劣化速度Vd为劣化速度Vda以上的一个离子交换膜84的情况下的生产物P的最大生产量Pm。在更新了该一个离子交换膜84的情况下,期间确定部30也可以进一步确定最大生产量Pm成为目标生产量Pd以上的期间T,也可以进一步确定生产物P的最大生产量Pm(生产量Pm2)成为目标生产量Pg以上的期间T中的成本C最小的时机。
图9是示出本发明的一个实施方式的运转支援装置100的框图的另一例的图。本例的运转支援装置100还具备pH取得部54、电流计算部55和电流供给部56,这一点与图8所示的运转支援装置100不同。pH取得部54取得向阳极室79(参照图3)导入的NaCl(氯化钠)水溶液的pH和从阳极室79导出的NaCl(氯化钠)水溶液的pH,或者取得向阳极室79导入的KCl(氯化钾)水溶液的pH和从阳极室79导出的KCl(氯化钾)水溶液的pH。后面叙述电流计算部55和电流供给部56。在以后的说明中,设为向阳极室79导入NaCl(氯化钠)水溶液并从阴极室98导出NaOH(氢氧化钠)水溶液,省略向阳极室79导入KCl(氯化钾)水溶液并从阴极室98导出KOH(氢氧化钾)水溶液的情况下的说明。
电解槽确定部52也可以基于由pH取得部54取得的NaCl(氯化钠)水溶液的pH,来确定多个电解槽90(参照图1)中的要更新离子交换膜84的电解槽90。该NaCl(氯化钠)水溶液也可以是向阳极室79导入的NaCl(氯化钠)水溶液(图3中的液体70)。该NaOH(氢氧化钠)水溶液也可以是从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液(图3中的液体76)。
在离子交换膜84未劣化的情况下,阴极室98的OH-(氢氧化物离子)不容易通过离子交换膜84。然而,在离子交换膜84劣化的情况下,阴极室98的OH-(氢氧化物离子)有时通过离子交换膜84而移动到阳极室79中。因此,电解槽确定部52能够基于NaCl(氯化钠)水溶液的pH来确定具有劣化的离子交换膜84的电解槽90。
图10是示出显示部62中的显示方式的一例的图。在本例中,在显示部62中显示有第1选择部66、指定部64和第2选择部67。在本例中,运转支援装置100的用户也可以在第1选择部66和指定部64中通过输入部60(参照图9)输入用于使电解装置200(参照图1)工作的第1条件Cd1。在本例中,运转支援装置100的用户在第2选择部67中通过输入部60输入用于使电解装置200工作的第2条件Cd2。
在本例中,第1选择部66包含3个选择项63(选择项63-1~选择项63-3),第2选择部67包含5个选择项65(选择项65-1~选择项65-5)。在本例中,显示部62中显示有3个指定部64(指定部64-1~指定部64-3)。
第2条件Cd2在通过电解装置200(参照图1)生产生产物P的情况下是运转支援装置100的用户希望达成的条件(即目标条件)。电流计算部55(参照图9)计算使通过多个电解槽90(参照图1)在期间T内生产的生产物P的生产量Pa成为最大的电流、或者使在期间T内消耗的电量Pw成为最小的电流、或者使从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的、且是被导入到阳极室79中的NaCl(氯化钠)的质量成为最小的电流、或者使从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量成为最小的电流。
从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中的NaOH(氢氧化钠)和从阳极室79导出的Cl 2(氯)是电解槽90的生产物P(即目标生产物)。因此,该NaOH(氢氧化钠)中包含的NaCl(氯化钠)的质量和该Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量优选较小。
电流计算部55以选择了选择项65-1~选择项65-5中的任意的选择项65为契机,计算使生产量Pa成为最大的电流、或者使电量Pw成为最小的电流、或者使NaCl(氯化钠)的质量成为最小的电流、或者使O 2(氧)的质量成为最小的电流。电流计算部55(参照图9)也可以计算使从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液的NaCl(氯化钠)浓度成为最小的电流、或者使从阳极室79导出的Cl 2(氯)的O 2(氧)浓度成为最小的电流。
第1条件Cd1在通过电解装置200(参照图1)生产生产物P的情况下是满足且保证第2条件Cd2的条件。第1条件Cd1也可以是运转支援装置100的用户希望满足并保证第2条件Cd2的条件(即制约条件)。
图11是示出选择了第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的一例的图。在本例中,虽然第1条件Cd1未被选择,但是,假设指定了预先决定的生产量Pa1作为NaOH(氢氧化钠)的生产量Pa。在本例中,选择了选择项65-3作为第2条件Cd2。
电流计算部55也可以计算在生产物P的生产量Pa为预先决定的生产量以上的情况下使电量Pw成为最小的电流。在本例中,电流计算部55计算在NaOH(氢氧化钠)的生产量Pa为生产量Pa1以上的情况下使电量Pw成为最小的电流。生产量Pa1例如是400吨/日。
图12是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的一例的图。最佳运转条件Cdb是以电解装置200满足第1条件Cd1且满足第2条件Cd2的方式对向多个电解槽90分别供给的电流进行了优化的条件。运转条件Cda也可以是采用最佳运转条件Cdb之前的运转条件。在本例中,假设电解装置200具备6个电解槽90(电解槽90-1~电解槽90-6)。在本例中,运转条件Cda和最佳运转条件Cdb也可以显示于显示部62。
也可以在显示部62中一并显示向多个电解槽90分别供给各电流的情况下的、多个电解槽90各自的单元电压CV和电流效率CE、多个电解槽90各自的生产量Pa和电量Pw。另外,如上所述,在本例中,电流效率CE是指生产物P的实际的生产量Pa与理论上的生产量Pa的比例。
设多个电解槽90(参照图1)消耗的总电量为总电量Pws。电流计算部55也可以计算使总电量Pws成为最小的向各个电解槽90供给的电流。如上所述,多个电解槽90各自具有的离子交换膜84的性能有时相互不同。因此,在向多个电解槽90分别供给的电流的大小不同的情况下,相比于该电流的大小相同情况,总电量Pws有时变小。
也可以是,电流计算部55维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以总电量Pws成为最小的方式计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。图12所示的运转条件Cda是将总电流(本例中大小为73.9kA)均等地分配给6个电解槽90的情况的一例,运转条件Cdb是以总电量Pws成为最小的方式分配总电流(本例中大小为73.9kA)的情况的一例。在本例中,1个电解槽90中的电解单元91(参照图2)的数量N是160。
电流供给部56(参照图9)将由电流计算部55计算出的电流供给到多个电解槽90中的各个电解槽90。电流供给部56也可以向多个电解槽90分别供给由电流计算部55计算出的对多个电解槽90分别分配的大小的电流。由此,运转支援装置100能够支援电解装置200的运转,使得在保证NaOH(氢氧化钠)的生产量Pa为生产量Pa1以上的同时,使电量Pw成为最小。
在指定预先决定的生产量Pa1作为NaOH(氢氧化钠)的生产量Pa、并且选择了选择项65-1(即NaOH(氢氧化钠)的生产量)作为第2条件Cd2的情况下,电流计算部55也可以计算使生产物P的生产量Pa为预先决定的生产量以上、并且使该生产量Pa成为最大的电流。
图13是示出选择了第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。在本例中,选择了选择项65-4作为第2条件Cd2。本例在这一点与图11所示的例子不同。在本例中,也假设指定了预先决定的生产量Pa1作为NaOH(氢氧化钠)的生产量Pa。也可以选择选择项65-5作为第2条件Cd2。
电流计算部55也可以计算在生产物P的生产量Pa为预先决定的生产量Pa1以上的情况下使从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量成为最小的电流、或者使从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量成为最小的电流。电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以NaCl(氯化钠)的质量成为最小或者O 2(氧)的质量成为最小的方式来计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。
图14是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。在本例中,选择了选择项63-1作为第1条件Cd1,并在指定部64-1中输入了预先决定的电量Pw1。在本例中,选择了选择项65-1作为第2条件Cd2。也可以选择选择项65-2作为第2条件Cd2。
电流计算部55也可以计算在由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw低于预先决定的电量的情况下使生产物P的生产量Pa成为最大的电流。在本例中,电流计算部55计算在期间T内消耗的电量Pw低于电量Pw1的情况下使生产量Pa成为最大的电流。电量Pw1例如是800000kWh/日。
设多个电解槽90(参照图1)在期间T中的总生产量为总生产量Pas。电流计算部55也可以计算使总生产量Pas成为最大的向各个电解槽90供给的电流。与图12的情况同样,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以总生产量Pas成为最大的方式来计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。
电流供给部56也可以向多个电解槽90分别供给由电流计算部55计算出的分别向多个电解槽90分配的大小的电流。由此,运转支援装置100能够支援电解装置200的运转,使得在保证由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw低于电量Pw1的同时,使生产量Pa成为最大。
在选择了选择项63-1(即电量Pw)作为第1条件Cd1、并且选择了选择项65-3(即电量Pw)作为第2条件Cd2的情况下,电流计算部55也可以计算使由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw低于预先决定的电量Pw1、并且使该电量Pw成为最小的电流。
图15是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。在本例中,选择了选择项65-4作为第2条件Cd2。本例在这一点与图14所示的例子不同。也可以选择选择项65-5作为第2条件Cd2。
电流计算部55也可以计算在由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw低于预先决定的电量Pw1的情况下使从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量成为最小的电流、或者使从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量成为最小的电流。与图12的情况同样,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电量的大小,并以NaCl(氯化钠)的质量成为最小或者O 2(氧)的质量成为最小的方式计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。
图16是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的情况下的时间t与电量Pw之间的关系的一例的图。图16是在时刻t0开始了生产物P的生产的情况下的、时间t与电量Pw之间的关系的一例。时刻tL0~时刻tL2可以分别是一个时刻,也可以分别是一定期间(例如一周等)。
设电量Pw的阈值为阈值电力Pth。阈值电力Pth例如是电力公司所要求的电力的最大值。如上所述,离子交换膜84(参照图3)的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化。因此,电量Pw容易伴随时间t的经过而增加。在本例中假设为,到时刻tL1为止,电量Pw低于阈值电力Pth,但是,在时刻tL2,电量Pw成为阈值电力Pth以上。
在选择了图14和图15中的至少一方的情况下的第1条件Cd1的情况下,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电量的大小,并以电量Pw低于阈值电力Pth的方式计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。由此,运转支援装置100的用户即使未在时刻tL2更换离子交换膜84,也能够选择使电解装置200继续工作。
在图14所示的例中,电流计算部55也可以在以电量Pw低于阈值电力Pth的方式计算了向多个电解槽90分别分配的电流的大小后,进一步计算使生产物P的生产量Pa成为最大的电流。由此,运转支援装置100能够支援电解装置200的运转,使得在保证由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw低于阈值电力Pth的同时,使生产量Pa成为最大。
图17是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。在本例中,选择了选择项63-2作为第1条件Cd1,并在指定部64-2中输入了预先决定的质量M1。也可以选择选择项63-3作为第1条件Cd1,并在指定部64-3中输入预先决定的质量M1。在本例中,选择了选择项65-1作为第2条件Cd2。也可以选择选择项65-2作为第2条件Cd2。
电流计算部55也可以计算在从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于预先决定的质量的情况下使生产物P的生产量Pa成为最大的电流。在本例中,电流计算部55计算在NaCl(氯化钠)的质量低于质量M1的情况下使生产量Pa成为最大的电流。质量M1例如是40g/L。
电流计算部55也可以计算在从多个电解槽90全部的阴极室98导出的NaCl(氯化钠)的质量低于质量M1的情况下使生产物P的总生产量Pas成为最大的向各个电解槽90供给的电流。与图12的情况同样,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以总生产量Pas成为最大的方式来计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。
电流供给部56也可以向多个电解槽90分别供给由电流计算部55计算出的向多个电解槽90分别分配的大小的电流。由此,运转支援装置100能够支援电解装置200的运转,使得在保证从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或者从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于预先决定的质量M1的同时,使生产量Pa成为最大。
在选择了选择项63-2(即NaCl(氯化钠)的质量)作为第1条件Cd1、并且选择了选择项65-4(即NaCl(氯化钠)的质量)作为第2条件Cd2的情况下,电流计算部55也可以计算使从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量低于预先决定的质量M1、并且使该NaCl(氯化钠)的质量成为最小的电流。
图18是示出选择了第1条件Cd1和第2条件Cd2的情况下的显示部62的显示方式的另一例的图。在本例中,选择了选择项65-3作为第2条件Cd2。本例在这一点与图17所示的例子不同。
电流计算部55也可以计算在从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于预先决定的质量的情况下使由多个电解槽90在期间T内消耗的电量Pw(总电量Pws)成为最小的电流。与图12的情况同样,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以总电量Pws成为最小的方式来计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。
图19是示出运转条件Cda和最佳运转条件Cdb的情况下的时间t与生产物P的品质之间的关系的一例的图。在本例中,生产物P的品质是从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量、或者从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量。图19是在时刻t0开始生产生产物P的情况下的时间t与生产物P的品质之间的关系的一例。
如上所述,离子交换膜84(参照图3)的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化。因此,生产物P的品质容易伴随时间t的经过而劣化。设生产物P的品质的阈值为阈值Qth。在本例中,阈值Qth是从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量的最大值或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量的最大值。在图19中,设为生产物P的品质越大于阈值Qth则品质越差,越小于阈值Qth则品质越好。
在运转条件Cda的情况下,设生产物P的品质达到阈值Qth的时刻为时刻tL1'。设从时刻t0到时刻tL1'的时间为时间TL1。在最佳运转条件Cdb的情况下,设生产物P的品质达到阈值Qth的时刻为时刻tL2'。设从时刻t0到时刻tL2'的时间为时间TL2。
在选择了图17和图18中的至少一方的情况下的第1条件Cd1的情况下,电流计算部55也可以维持向多个电解槽90供给的总电流的大小,并以从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于阈值Qth的方式来计算向多个电解槽90分别分配的电流的大小。由此,运转支援装置100的用户即使未在时刻tL1'更换离子交换膜84,也能够使电解装置200的工作持续至时刻tL2'。
在图17所示的例中,也可以是,电流计算部55在以从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于阈值Qth的方式计算了向多个电解槽90分别分配的电流的大小后,进一步计算使生产物P的生产量Pa成为最大的电流。由此,运转支援装置100能够对电解装置200的运转进行支援,使得在保证从阴极室98导出的NaOH(氢氧化钠)水溶液中包含的NaCl(氯化钠)的质量或从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量低于阈值Qth的同时,使生产量Pa成为最大。
图11、图13~图15、图17和图18是选择了1个第1条件C1且选择了1个第2条件C2的情况的例子。可以选择多个第1条件C1,也可以选择多个第2条件C2。
图20是示出最佳运转条件Cdb的导出方法的一例的示意图。运转条件推理模型21在输入了第1条件Cd1(参照图11等)、第2条件Cd2(参照图11等)和测定值Me的情况下,输出针对第1条件Cd1、第2条件Cd2和测定值Me的最佳运转条件Cdb。这里,测定值Me也可以包含向多个电解槽90(参照图1)分别供给的电流的测定值、向多个电解槽90分别供给的电压的测定值、多个电解槽90各自的温度、多个电解槽90各自的阴极室98中的NaCl(氯化钠)的浓度或质量、多个电解槽90各自的阳极室79中的O 2(氧)的浓度或质量、多个电解槽90各自的阴极室98中的NaOH(氢氧化钠)水溶液的pH、以及多个电解槽90各自的阳极室79中的NaCl(氯化钠)水溶液的pH中的至少1个。
也可以通过对第1条件Cd1(参照图11等)、第2条件Cd2(参照图11等)、测定值Me、最佳运转条件Cdb进行机器学习来生成运转条件推理模型21。运转条件推理模型21也可以是回归式。
图21是示出时间t与单元电压CV之间的关系的一例的图。图22是示出时间t与电流效率CE之间的关系的一例的图。在图21和图22中,设当前的时刻为时刻tp。如上所述,离子交换膜84(参照图3)的性能容易伴随电解槽90(参照图1和图2)的工作时间而劣化。因此,从过去到当前时刻tp,单元电压CV容易增加,电流效率CE容易减小。
也可以基于运转条件推理模型21来计算时刻tp以后的时间t与单元电压CV之间的关系以及时间t与电流效率CE之间的关系。在图21和图22中,通过虚线示出该计算出的时间t与单元电压CV之间的关系以及时间t与电流效率CE之间的关系。
图23是示出最佳运转条件Cdb导出方法的一例的流程图。步骤S100是测定值Me取得步骤。在步骤S100中,运转支援装置100也可以取得测定值Me。如上所述,测定值Me也可以包含向多个电解槽90(参照图1)分别供给的电流的测定值、向多个电解槽90分别供给的电压的测定值、多个电解槽90各自的温度、多个电解槽90各自的阴极室98中的NaCl(氯化钠)的浓度或质量、多个电解槽90各自的阳极室79中的O 2(氧)的浓度或质量、多个电解槽90各自的阴极室98中的NaOH(氢氧化钠)水溶液的pH、以及多个电解槽90各自的阳极室79中的NaCl(氯化钠)水溶液的pH中的至少1个。
步骤S102是预测值计算步骤。在步骤S102中,运转支援装置100也可以基于运转条件推理模型21来计算预测值Mp。预测值Mp例如是图21和图22中的虚线部中包含的值。
步骤S104是运转条件Cda导出步骤。在步骤S104中,运转支援装置100也可以基于运转条件推理模型21来导出满足第1条件Cd1的运转条件。
步骤S106是最佳运转条件Cdb导出步骤。在步骤S106中,运转支援装置100也可以基于运转条件推理模型21来导出进一步满足第2条件Cd2的运转条件。
步骤S108是判断步骤。在步骤S108中,运转支援装置100判断在步骤S106中导出的最佳运转条件Cdb是否满足所希望的运转条件(例如第1条件Cd1和第2条件Cd2)。在判断为满足该所希望的运转条件的情况下,运转支援装置100结束最佳运转条件Cdb的导出。在判断为不满足该所希望的运转条件的情况下,运转支援装置100返回步骤S104,再次导出运转条件Cda。
图24是示出运转条件Cda的情况和最佳运转条件Cdb的情况下的离子交换膜84(参照图3)的更新时期的一例的图。关于运转条件Cda的情况,也可以是由运转条件推理模型21导出最佳运转条件Cdb之前的运转条件。在运转条件Cda的情况下,关于离子交换膜84的最佳更新时期,设为按照从早到晚的顺序是电解槽90-1~电解槽90-6。在最佳运转条件Cdb的情况下,向多个电解槽90分别分配的电流的大小与运转条件Cda的情况相比可能变化。因此,在最佳运转条件Cdb的情况下,与运转条件Cda的情况相比,离子交换膜84的最佳更新时期可能变化。在本例中,电解槽90-2~电解槽90-5的更新顺序与运转条件Cda的情况相比发生了变化。
图25是示出反复执行图23所示的最佳运转条件Cdb导出方法的情况下的流程的一例的图。最佳运转条件Cdb导出方法可以按照时间Ti的间隔而反复执行。时间Ti例如是1个月。在本例中,在步骤S200~步骤S204中,分别执行第1次~第3次的最佳运转条件Cdb导出方法。
在步骤S202中导出的最佳运转条件Cdb与步骤S200中的最佳运转条件Cdb相比,向多个电解槽90(参照图1)分别分配的电流也可以不同。在本例中,假设步骤S204是图6所示的时刻t2的时机(能够更新离子交换膜84、并且成本C最小的时机)。在步骤S204中,也可以在更新离子交换膜84后导出最佳运转条件Cdb。在步骤S210中,假设即使导出最佳运转条件Cdb,最佳运转条件Cdb也仍然不满足所希望的运转条件。在步骤S210中,也可以在更新阴极82和阳极80后导出最佳运转条件Cdb。
图26是示出本发明的一个实施方式的运转支援方法的一例的流程图。本发明的一个实施方式的运转支援方法是对电解装置200(参照图1)的运转进行支援的运转支援方法。
生产量取得步骤S300是如下步骤:生产量取得部10(参照图5)取得通过1个或多个电解槽90(参照图1)在预先决定的期间T内生产的生产物P的目标生产量Pg(参照图6)。生产量计算步骤S302是如下步骤:生产量计算部20计算通过1个或多个电解槽90在预先决定的期间T内生产的生产物P的最大生产量Pm(图6中的生产量Pm2)。最大生产量Pm是更新了离子交换膜84(参照图3)的情况下的生产物P的最大生产量。
另外,生产量计算步骤S302可以在生产量取得步骤S300之后实施,也可以在取得步骤S300之前实施。生产量计算步骤S302也可以与生产量取得步骤S300同时实施。
期间确定步骤S318是如下步骤:期间确定部30(参照图5)确定最大生产量Pm成为目标生产量Pg以上的期间。在运转支援方法中,在期间确定步骤S318中,期间确定部30确定最大生产量Pm成为目标生产量Pg以上的期间。因此,运转支援方法的用户能够知晓可以更新离子交换膜84的期间T。
图27是示出本发明的一个实施方式的运转支援方法的一例的流程图。本例的运转支援方法还具备步骤S304~步骤S316,这一点与图26所示的运转支援方法不同。
成本计算步骤S304是如下步骤:成本计算部50(参照图5)计算与1个或多个电解槽90(参照图1)的工作相关的成本。劣化速度取得步骤S306是如下步骤:劣化速度取得部53(参照图9)取得多个电解槽90各自的离子交换膜84(参照图3)的劣化速度。pH取得步骤S308是如下步骤:pH取得部54(参照图9)取得向阳极室79导入的碱金属的氯化物的水溶液的pH和从阳极室79导出的碱金属的氯化物的水溶液的pH。
电流计算步骤S310是如下步骤:电流计算部55(参照图9)计算使由多个电解槽90(参照图1)在期间T内生产的生产物P的总生产量Pas成为最大的电流、或者使由多个电解槽90在期间T内消耗的总电量Pws成为最小的电流、或者使从阴极室98导出的碱金属的氢氧化物的水溶液中包含的、且是向阳极室79导入的碱金属的氯化物的质量成为最小的电流、或者使从阳极室79导出的Cl 2(氯)中包含的O 2(氧)的质量成为最小的电流。电流供给步骤S312是如下步骤:电流供给部56(参照图9)向多个电解槽90(参照图1)分别供给在电流计算步骤S310中计算出的电流。
电量取得步骤S314是如下步骤:电量取得部51(参照图9)取得多个电解槽90(参照图1)各自生产生产物P的电量Pw。电解槽确定步骤S316是如下步骤:电解槽确定部52(参照图9)确定多个电解槽90中的电量Pw最大的电解槽90。
在期间确定步骤S318中,期间确定部30也可以在期间T中确定在成本计算步骤S304计算出的成本C成为最小的时机(图6中的时刻t2)。由此,运转支援方法的用户能够知晓可以更新离子交换膜84(参照图3)的期间T,以及在该期间T中成本C成为最小的时刻t2。
在电解槽确定步骤S316中,电解槽确定部52(参照图9)确定多个电解槽90中的电量Pw最大的电解槽90。由此,运转支援方法的用户能够知晓优选更新离子交换膜84(参照图3)的电解槽90(参照图1)。如上所述,在期间确定步骤S318中,运转支援方法的用户能够知晓可以更新离子交换膜84的期间T。由此,运转支援方法的用户能够在该期间T内更新离子交换膜84。
图28是示出本发明的一个实施方式的运转支援系统300的一例的图。运转支援系统300具备运转支援装置100以及1个或多个电解槽90(本例中为电解槽90-1~电解槽90-M)。在图28中,运转支援装置100的范围由粗虚线部表示,运转支援系统300的范围由细虚线部表示。
本发明的各种实施方式也可以参照流程图和框图来记载。在本发明的各种实施方式中,框可以表示(1)执行操作的过程的阶段或者(2)具有执行操作的作用的装置的部分。
特定的阶段可以由专用电路、可编程电路或处理器来执行。特定的部分可由专用电路、可编程电路或处理器进行安装。该可编程电路和该处理器可以与计算机可读命令一起被提供。该计算机可读命令可以存储在计算机可读介质上。
专用电路可以包含数字硬件电路和模拟硬件电路中的至少一方。专用电路可以包含集成电路(IC)和分立电路中的至少一方。可编程电路可以包含逻辑AND、逻辑OR、逻辑XOR、逻辑NAND、逻辑NOR或其他的逻辑操作的硬件电路。可编程电路也可以包含可重构的硬件电路,该可重构的硬件电路包含触发器、寄存器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)等的存储器要素等。
计算机可读介质可以包含能够存储由适当的设备执行的命令的任意的有形设备。通过计算机可读介质包含该有形的设备,具有存储于该设备的命令的计算机可读介质具备如下产品,该产品包含为了生成用于执行在流程图或框图中指定的操作的单元而能够执行的命令。
计算机可读介质例如也可以是电子存储介质、磁存储介质、光存储介质、电磁存储介质、半导体存储介质等。更具体而言,计算机可读介质例如可以是软盘(注册商标)、磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、蓝光光盘(RTM)、记忆棒、集成电路卡等。
计算机可读命令可以包含汇编指令、指令集架构(ISA)命令、机器指令、机器相关命令、微代码、固件命令、状态设定数据、源代码和目标代码中的任意一方。该源代码和该目标代码可以通过包含面向对象编程语言和传统的过程式编程语言的1个或多个编程语言的任意组合来记述。面向对象编程语言例如可以是Smalltalk(注册商标)、JAVA(注册商标)、C++等。过程式编程语言例如可以是“C”编程语言。
可以在本地或经由局域网(LAN)、互联网等广域网(WAN)向通用计算机、特殊目的的计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器或可编程电路提供计算机可读命令。通用计算机、特殊目的的计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器或可编程电路也可以为了生成用于执行在图11~图13所示的流程图或图4所示的框图中指定的操作的单元而执行计算机可读命令。处理器例如可以是计算机处理器、处理单元、微处理器、数字信号处理器、控制器、微控制器等。
图29是示出可以具体实现本发明的实施方式的运转支援装置100的整体或一部分的计算机2200的一例的图。安装于计算机2200的程序能够使计算机2200进行与本发明的实施方式的运转支援装置100关联的操作或作为运转支援装置100的1个或多个部分而发挥功能,或者使计算机2200执行该操作或该1个或多个部分,或者能够使计算机2200执行与本发明的运转支援方法相关的各阶段(参照图23、图25~图27)。也可以为了使计算机2200执行与本说明书中记载的流程图(图23、图25~图27)和框图(图5、图7~图9)的框中的若干或全部相关联的特定操作而由CPU2212执行该程序。
本实施方式的计算机2200包含CPU2212、RAM2214、图形控制器2216和显示器设备2218。CPU2212、RAM2214、图形控制器2216和显示器设备2218通过主机控制器2210而相互连接。计算机2200还包含通信接口2222、硬盘驱动器2224、DVD-ROM驱动器2226和IC卡驱动器等输入输出单元。通信接口2222、硬盘驱动器2224、DVD-ROM驱动器2226和IC卡驱动器等经由输入输出控制器2220而与主机控制器2210连接。计算机还包含ROM2230和键盘2242等传统的输入输出单元。ROM2230和键盘2242等经由输入输出芯片2240而与输入输出控制器2220连接。
CPU2212按照ROM2230和RAM2214内中存储的程序进行动作,由此控制各单元。图形控制器2216在RAM2214内提供的帧缓冲区等或RAM2214中取得由CPU2212生成的图像数据,由此,将图像数据显示在显示器设备2218上。
通信接口2222经由网络与其他的电子设备通信。硬盘驱动器2224存储由计算机2200内的CPU2212使用的程序和数据。DVD-ROM驱动器2226从DVD-ROM2201读取程序或数据,将所读取的程序或数据经由RAM2214提供给硬盘驱动器2224。IC卡驱动器从IC卡读取程序和数据,或者将程序和数据写入IC卡。
ROM2230在激活时存储由计算机2200执行的启动程序等或依赖于计算机2200的硬件的程序。输入输出芯片2240也可以将各种输入输出单元经由并口、串口、键盘端口、鼠标端口等而与输入输出控制器2220连接。
通过DVD-ROM2201或IC卡这样的计算机可读介质来提供程序。从计算机可读介质读取程序,并且将程序安装于作为计算机可读介质的例子的硬盘驱动器2224、RAM2214或ROM2230,由CPU2212执行程序。在这些程序内记述的信息处理被计算机2200读取,使得进行程序与上述各种类型的硬件资源之间的协作。也可以按照计算机2200的使用来实现信息的操作或处理,从而构成装置或方法。
例如,在计算机2200和外部设备之间执行通信的情况下,CPU2212执行被加载于RAM2214的通信程序,基于在通信程序中记述的处理,命令通信接口2222进行通信处理。通信接口2222在CPU2212的控制下,读取在RAM2214、硬盘驱动器2224、DVD-ROM2201或IC卡这样的记录介质内提供的发送缓冲区处理区域所存储的发送数据,将所读取的发送数据发送到网络,此外,将从网络接收到的接收数据写入在记录介质上提供的接收缓冲区处理区域等。
CPU2212也可以将硬盘驱动器2224、DVD-ROM驱动器2226(DVD-ROM2201)、IC卡等这样的外部记录介质所存储的文件或数据库的全部或所需要的部分读取到RAM2214中。CPU2212也可以对RAM2214上的数据执行各种类型的处理。CPU2212也可以接着将处理后的数据回写到外部记录介质。
各种类型的程序、数据、表和数据库这样的各种类型的信息也可以被存储于记录介质并进行信息处理。CPU2212也可以针对从RAM2214读取的数据,执行包含本公开所记载的通过程序的指令序列而指定的各种类型的操作、信息处理、条件判断、条件分支、无条件分支、信息的检索或置换等在内的各种类型的处理。CPU2212也可以将结果回写到RAM2214中。
CPU2212也可以对记录介质内的文件、数据库等中的信息进行检索。例如也可以是,在记录介质内存储有分别具有与第2属性的属性值关联的第1属性的属性值的多个条目的情况下,CPU2212从该多个条目中检索被指定第1属性的属性值的条件一致的条目,读取该条目内存储的第2属性的属性值,通过读取第2属性值,取得与满足预先决定的条件的第1属性关联的第2属性的属性值。
上述程序或软件模块也可以存储于计算机2200上或计算机2200的计算机可读介质中。在与专用通信网络或互联网连接的服务器系统内提供的硬盘或RAM这样的记录介质可以用作计算机可读介质。程序也可以通过该记录介质提供给计算机2200。
以上,使用实施方式说明了本发明,但是,本发明的技术范围不被上述实施方式中记载的范围限定。对本领域技术人员而言,显然可以对上述实施方式进行各种变更或改良。根据权利要求书的记载明显可知,进行了这种变更或改良后的方式也可以包含于本发明的技术范围。
关于在权利要求书、说明书和附图中示出的装置、系统、程序和方法中的动作、手顺、步骤和阶段等各处理的执行顺序,未特别明确示出“在……之前”,“在……以前”等,此外,需要注意的是,只要不是在后面的处理中使用前面的处理的输出,就能够通过任意的顺序来实现。关于权利要求书、说明书和附图中的动作流程,即使为了方便而使用“首先,”、“接着,”等进行了说明,也不意味着必须按照该顺序进行实施。
附图标记说明
10:生产量取得部,20:生产量计算部,21:运转条件推理模型,30:期间确定部,40:控制部,50:成本计算部,51:电量取得部,52:电解槽确定部,53:劣化速度取得部,54:pH取得部,55:电流计算部,56:电流供给部,60:输入部,62:显示部,63:选择项,64:指定部,65:选择项,66:第1选择部,67:第2选择部,70:液体,71:阳离子,72:液体,73:液体,74:液体,75:液体,76:液体,77:气体,78:气体,79:阳极室,80:阳极,82:阴极,84:离子交换膜,86:阴离子基团,90:电解槽,91:电解单元,92:导入管,93:导入管,94:导出管,95:导出管,98:阴极室,100:运转支援装置,200:电解装置,2200:计算机,2201:DVD-ROM,2210:主机控制器,2212:CPU,2214:RAM,2216:图形控制器,2218:显示器设备,2220:输入输出控制器,2222:通信接口,2224:硬盘驱动器,2226:DVD-ROM驱动器,2230:ROM,2240:输入输出芯片,2242:键盘
Claims (18)
1.一种运转支援装置,其具备:
生产量取得部,其取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;
生产量计算部,其计算在更新了所述1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过所述1个或多个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的最大生产量;以及
期间确定部,其确定所述最大生产量成为所述目标生产量以上的所述期间。
2.根据权利要求1所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备成本计算部,该成本计算部计算与所述1个或多个电解槽的工作相关的成本,
所述期间确定部还确定所述最大生产量成为所述目标生产量以上的期间中的、所述成本成为最小的时机。
3.根据权利要求1或2所述的运转支援装置,其中,
所述多个电解槽分别具有被所述离子交换膜隔开的阳极室和阴极室,
向所述阳极室导入碱金属的氯化物的水溶液,从所述阴极室导出碱金属的氢氧化物的水溶液,
所述运转支援装置还具备:
电流计算部,其计算向所述多个电解槽分别供给的电流,所述电流是使通过所述多个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的生产量成为最大的电流,或者是使通过所述多个电解槽在所述期间内消耗的电量成为最小的电流,或者是使从所述阴极室导出的所述碱金属的氢氧化物的水溶液中包含的、且是被导入到所述阳极室的碱金属的氯化物的质量成为最小的电流,或者是使从所述阳极室导出的氯中包含的氧的质量成为最小的电流;以及
电流供给部,其向所述多个电解槽分别供给由所述电流计算部计算出的电流。
4.根据权利要求3所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备电量取得部,该电量取得部取得所述多个电解槽各自生产所述生产物的电量,
所述电流计算部计算在所述电量低于预先决定的电量的情况下使所述生产物的生产量成为最大或者使所述碱金属的氯化物的质量或所述氧的质量成为最小的电流。
5.根据权利要求4所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备电解槽确定部,该电解槽确定部确定所述多个电解槽中的所述电量最大的电解槽。
6.根据权利要求5所述的运转支援装置,其中,
所述电量取得部取得所述多个电解槽的合计的所述电量,
所述电解槽确定部在所述期间内的合计的所述电量最小的情况下确定所述电量最大的电解槽。
7.根据权利要求3或4所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备电解槽确定部,该电解槽确定部确定所述多个电解槽中的所述电解槽的电流效率最低的电解槽。
8.根据权利要求3所述的运转支援装置,其中,
所述电流计算部计算在所述碱金属的氯化物的质量或所述氧的质量低于预先决定的浓度的情况下使所述生产物的生产量成为最大或使所述电量成为最小的电流。
9.根据权利要求3或8所述的运转支援装置,其中,
所述电流计算部计算使所述多个电解槽在所述期间内生产所述生产物的总生产量成为最大的、向所述多个电解槽分别供给的电流。
10.根据权利要求3、8和9中的任意一项所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备电解槽确定部,
所述生产量取得部还取得通过所述多个电解槽中的各个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的生产量,
所述生产量计算部还计算通过所述多个电解槽中的各个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的生产量,
所述电解槽确定部基于由所述生产量取得部取得的所述生产物的生产量和由所述生产量计算部计算出的所述生产物的生产量,确定所述多个电解槽中的要更新所述离子交换膜的电解槽。
11.根据权利要求10所述的运转支援装置,其中,
所述电解槽确定部确定所述多个电解槽中的由所述生产量取得部取得的所述生产物的生产量最小的电解槽。
12.根据权利要求5至7、10以及11中的任意一项所述的运转支援装置,其中,
从所述阳极室导入碱金属的氯化物的水溶液,
所述运转支援装置还具备pH取得部,该pH取得部取得向所述阳极室导入的所述碱金属的氯化物的水溶液的pH和从所述阳极室导出的所述碱金属的氯化物的水溶液的pH,
所述电解槽确定部基于由所述pH取得部取得的所述碱金属的氯化物的水溶液的pH,确定所述多个电解槽中的要更新所述离子交换膜的电解槽。
13.根据权利要求5至7、10至12中的任意一项所述的运转支援装置,其中,
所述运转支援装置还具备劣化速度取得部,该劣化速度取得部取得所述多个电解槽各自的所述离子交换膜的劣化速度,
所述电解槽确定部基于所述离子交换膜的劣化速度,确定所述多个电解槽中的要更新所述离子交换膜的电解槽。
14.根据权利要求13所述的运转支援装置,其中,
在所述多个电解槽各自的所述离子交换膜中的一个离子交换膜的劣化速度为预先决定的劣化速度以上的情况下,所述电解槽确定部确定具有所述一个离子交换膜的所述电解槽。
15.根据权利要求14所述的运转支援装置,其中,
所述生产量计算部还计算在更新了由所述电解槽确定部确定的所述一个离子交换膜的情况下的所述生产物的最大生产量,
所述期间确定部还确定所述最大生产量成为所述目标生产量以上的期间。
16.一种运转支援系统,其具备:
权利要求1至15中的任意一项所述的运转支援装置;以及
所述1个或多个电解槽。
17.一种运转支援方法,其具备以下步骤:
生产量取得步骤,生产量取得部取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;
最大生产量计算步骤,生产量计算部计算在更新了所述1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过所述1个或多个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的最大生产量;以及
期间确定步骤,期间确定部确定所述预先决定的期间中的所述最大生产量成为所述目标生产量以上的期间。
18.一种运转支援程序,其用于使计算机发挥以下功能:
生产量取得功能,取得通过1个或多个电解槽在预先决定的期间内生产的生产物的目标生产量;
生产量计算功能,计算在更新了所述1个或多个电解槽所具有的离子交换膜的情况下通过所述1个或多个电解槽在所述期间内生产的所述生产物的最大生产量;以及
期间确定功能,确定所述最大生产量成为所述目标生产量以上的所述期间。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021036110 | 2021-03-08 | ||
JP2021-036110 | 2021-03-08 | ||
PCT/JP2022/009510 WO2022191082A1 (ja) | 2021-03-08 | 2022-03-04 | 運転支援装置、運転支援システム、運転支援方法および運転支援プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116981798A true CN116981798A (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=83227933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202280017163.3A Pending CN116981798A (zh) | 2021-03-08 | 2022-03-04 | 运转支援装置、运转支援系统、运转支援方法和运转支援程序 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230392271A1 (zh) |
EP (1) | EP4307062A1 (zh) |
JP (1) | JPWO2022191082A1 (zh) |
KR (1) | KR20230142574A (zh) |
CN (1) | CN116981798A (zh) |
WO (1) | WO2022191082A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7202501B1 (ja) | 2022-09-29 | 2023-01-11 | 旭化成株式会社 | 運転支援装置、運転支援方法および運転支援プログラム |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU3222901A (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-27 | Shinko Plant Construction Co., Ltd. | Electrolytic ozone water production method and device therefor and solid polymerelectrolyte membrane regenerating method |
JP2013061819A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Hitachi Ltd | 保守計画システム、保守計画システムサーバ、及び保守計画システムクライアント端末 |
JP6792502B2 (ja) * | 2017-04-03 | 2020-11-25 | 株式会社Screenホールディングス | 基板処理システム、基板処理システムの制御方法およびプログラム |
JP7215839B2 (ja) | 2017-07-14 | 2023-01-31 | 旭化成株式会社 | 電解槽用ガスケット及び電解槽 |
-
2022
- 2022-03-04 KR KR1020237030088A patent/KR20230142574A/ko unknown
- 2022-03-04 CN CN202280017163.3A patent/CN116981798A/zh active Pending
- 2022-03-04 WO PCT/JP2022/009510 patent/WO2022191082A1/ja active Application Filing
- 2022-03-04 JP JP2023505511A patent/JPWO2022191082A1/ja active Pending
- 2022-03-04 EP EP22767039.5A patent/EP4307062A1/en active Pending
-
2023
- 2023-08-16 US US18/450,422 patent/US20230392271A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022191082A1 (ja) | 2022-09-15 |
JPWO2022191082A1 (zh) | 2022-09-15 |
US20230392271A1 (en) | 2023-12-07 |
KR20230142574A (ko) | 2023-10-11 |
EP4307062A1 (en) | 2024-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3116047C (en) | A planning system and method for generating and changing a maintenance work period | |
US20230392271A1 (en) | Operation assistance apparatus, operation assistance system, operation assistance method, and computer readable medium | |
US4952298A (en) | Corrective controller system for electrolytic cells | |
JPWO2018131493A1 (ja) | 過硫酸アンモニウムの製造方法 | |
WO2024014438A1 (ja) | 運転支援装置、運転支援方法および運転支援プログラム | |
WO2023085419A1 (ja) | 運転支援装置、運転支援方法および運転支援プログラム | |
JP7182025B1 (ja) | 運転支援装置、運転支援方法および運転支援プログラム | |
Michaels et al. | Universality of filamentous aggregation phenomena | |
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 | |
Yusupbekov et al. | Intellectual control of the electrolysis process in the production of caustic soda | |
JP7202501B1 (ja) | 運転支援装置、運転支援方法および運転支援プログラム | |
EP4372127A1 (en) | Analysis system, analysis method, and analysis program | |
US20230399763A1 (en) | Operation support apparatus, operation support system, operation support method, and computer readable medium | |
EP2419550A1 (en) | Method and system for electrolyser single cell current efficiency | |
Pletcher et al. | Electrochemical engineering | |
JP7219808B2 (ja) | 計画装置、稼働計画の生成方法、水素製造方法、およびプログラム | |
WO2020190271A1 (en) | System and method for controlling of smelting pot line | |
US20240183041A1 (en) | Renewable hydrogen production from the purification of raw metals | |
Mahon et al. | Development of a fully dynamic simulation of a Zinc electrowinning tankhouse | |
WO2022115955A1 (en) | Electrochemical method, apparatus and system with improved production efficiency and co2 sequestration | |
JPH0874082A (ja) | イオン交換膜法電解槽の運転方法 | |
CN117280420A (zh) | 抗体生成支援方法及抗体生成支援用程序 | |
JP2006183113A (ja) | 食塩水電解槽の性能回復方法ならびに該方法により処理された陰極を用いた生産苛性ソーダ溶液および塩素の製造方法 | |
CN117230486A (zh) | 运转支援方法、运转支援装置、运转支援系统和存储介质 | |
CA3221638A1 (en) | Renewable hydrogen production from the purification of raw metals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |