DD152368A1 - Schaltungsanordnung zur korrektur des elektrodenabstandes in chloralkalielektrolysezellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen mit fliessender Quecksilberkatode und gruppenweise zusammengefassten Graphitanoden, die motorisch verstellt werden koennen. Sie ist gekennzeichnet dadurch, dass auf die Eingaenge symmetrisch arbeitender Verstaerker mit Tiefpasscharakteristik (4), die Spannungsabgriffe (2) von den n Zuleitungsschienen gelegt werden, wobei gegebenfalls zwei Spannungsabgriffe (2) ueber ein Widerstandsnetzwerk (3) zusammengefasst sein koennen, die Ausgaenge der Verstaerker (4) werden einmal ueber ein Widerstandsnetzwerk mit nachgeschaltetem Spannungsfolger (5) auf alle nichtinvestierenden Eingaenge und zum anderen direkt auf die invertierenden Eingaenge der jedem Spannungsabgriff zugeordneten Differenzverstaerker (6) geschaltet, deren Ausgaenge mit den Eingaengen von Komparatoren (7) verbunden sind, deren Referenzspannungseingaenge mit dem Schleifer eines Potentiometers (10) verbunden sind, dessen Anfang auf den Ausgang eines Spannungsfolgers (5) und dessen Ende auf den Ausgang eines dem Spannungsfolger (5) nachgeschalteten Verstaerker (8) nachgeschaltet ist, waehrend die Ausgaenge der Komparatoren (7) auf optische bzw. akustische Signalgeber und auf eine Steuerschaltung (9) gelegt sind, wobei die Steuerschaltung (9) mit den Verstelleinrichtungen (1) gekoppelt ist. -Figur-

Description

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Schaltungsanordnung zur Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen mit fließender Quecksilberkatode, die vorzugsweise mit manuell auslösbaren Graphit anöden-Absenkvorrichtungen ausgerüstet sind·

Charakteristik der bekannten technischen .Lösungen

•Es ist bekannt, daß die für das Betreiben von Chloralkalielektrolysezellen nach dem Amalgamverfahren verwendeten Graphitanoden einem ständigen Verschleiß unterliegen» so daß sich der Abstand der Anoden von der fließenden Hg-Katode ständig verändert» Dies hat zur Folge, daß sich der für. den ökonomischen Betrieb der Zelle wichtige Frozeßparameter "Zellenspannung", der in hohem Maße vom Abstand der' Elektroden abhängig ist, laufend verändert. Es ist da-

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her notwendig, den Abstand der Elektroden durch Absenken der Gra-* phitanoden zu korrigieren. Durch die Korrektur wird angestrebt, den Abstand der Elektroden möglichst klein zu machen, wobei jedoch das Auftreten von Kurzschlüssen, die zu Störungen im Prozeß und zu Schaden an den Elektrolysezellen führen, unbedingt vermieden v/erden muß«

Die Korrektur des Elektrodenabstandes läßt sich manuell in Abhängigkeit von der Zellenspannung vornehmen, wobei diese an den Einzelanoden_s an den Anodengruppen oder an den Stromauführungen su den -Zellen gemessen werden kann. Der manuelle Aufwand ist bei dieser Arbeitskreise beträchtlich, wobei zusätzlich mit einem erhöhten Sicherheitsfaktor in Bezug auf Elektrodenabstand gearbeitet werden muß, um die Anzahl der auftretenden Kurzschlüsse niedrig zu halten_o

Zu vermeiden sind sie nach dieser Verfahrensweise nicht« (DD-PS 112 214, DD-PS 113 735)

Es ist außerdem eine Schaltungsanordnung bekannt, deren Arbeitsweise darauf beruht, daß die Zellenspannung mit einer aus einem belastungsabhängxgen und einer belastungsunabhängigen Teilspannung bestehenden Referenzspannung verglichen wird. Aus der auftretenden Spannungsdifferenz wird durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen die Stellgröße gewonnen, die auf die Elektrodenverstelleinrichtung wirkt» (DD-PS 68 4-85)

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß örtliche Überlastungen nicht ermittelt v/erden können» Aus diesem Grund muß ebenfalls ein Sicherheitsabstand der Elektroden eingehalten werden, um Kurzschlüsse sicher zu vermeiden,.

Es ist auch bekannt, zur Kurzschlußbeseitigung die Wärmeentwicklung (DD-PS 94· 352) su nutsen· oder durch Messung der Stärke des Magnetfeldes (DD-PS 69 599) und anderer elektrischer Meßdaten und Aus-

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Wertung dieser Daten über Prozeßrechner (DD-PS 94 356 und DD-PS · 113 448) zu Steuersignalen für die Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen zu gelangen«

Der Nachteil dieser Schaltungsanordnungen besteht darin, daß sie

einen hohen schaltungstechnischen Aufwand bedingen, weil relativ viele Meßdaten notwendig sind, um die Steuergröße zu gewinnen. Außerdem ist von Nachteil, daß zwischen Rechner- und Anlagenspannung Potentialtrennung vorgenommen werden muß. Von Nachteil ist weiterhin, daß nur das Auftreten permanenter Kurzschlüsse erkannt und vermieden wird. Treten pulsf örtnige oder periodische Kurzschlüsse auf, so werden diese nicht oder zu spät erkannt und bei der Steuerung des Elektrodenabstandes nicht oder zu spät berücksichtigt.

Ziel der Erfindung;

Es ist das Ziel der Erfindung, die Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen mit erniedrigtem schaltungstechnischen Aufwand, hoher Genauigkeit, bei sicherer Vermeidung von permanenten und periodisch auftretenden Kurzschlüssen, weitgehend unabhängig von den vorgegebenen Betriebsbedingungen zu ermöglichen.

/y. des Wesens der Erfindung;·

Die technische, Aufgabe , die durch die Erfindung gelöst wird: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrundei eine Schaltungsanordnung zur Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalielektrolysezellen mit fließender Hg-Katode, die mit einer manuell auslösbaren Graphit anöden-Absenkvorrichtung ausgerüstet sind, zu entwickeln, die es gestattet, den Elektrodenabstand mit hoher Genauigkeit einzustellen, ohne daß permanente oder periodische Kurzschlüsse.auftreten können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem auf die Eingänge symmetrisch arbeitender Verstärker mit Tiefpaßcharakteristik 4-, die Spannungsabgriffe 2 von den Zuleitungsschienen gelegt werden» wobei gegebenenfalls zwei Spannungsabgriffe 2 über θ in.'. Widerstandsnetzwerk 3 zusammengefaßt sein können; die Ausgänge der Verstärker 4- v/erden einmal über ein Widerstandsnetzwerk mit nachgeschaltetera Spannungsfolger 5 auf alle nichtinvertierenden Eingänge und zum anderen direkt auf die invertierenden Eingänge der jedem Spannungsabgriff zugeorneten Difforeßzverstarker 6 geschaltet, deren Ausgänge mit den Eingängen von Koraparatoren 7 verbunden sind, deren Referenzspannungseingänge mit dem Schleifer eines Potentiometers 10 verbunden sind, dessen Anfang auf den Ausgang eines dem Spannungsfolgers 5 nachgeschalteten Verstärkers 8 geschaltet ist, während die Ausgänge der Komperatoren auf optische bzwe akustische Signalgeber und auf eine Steuerschaltung 9 gelegt sind, wobei die Steuerschaltung 9 niit den Verstelleinrichtungen 1 gekoppelt ist ο

Beispiel:

Die Erfindung soll an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert werden?

Abbe 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Eine Chloralkalielektrolysezelle zur Herstellung von Natronlauge und Chlor aus Natriumchlorid, mit einer Betriebsstromstärke von 100 KA ist mit 128 Graphitanoden bestückt« Zur Korrektur des Slektrodenabstandes sind die·Einzelanoden zu k Anodengruppen zusammengefaßt, die von je zwei Anodenverstelleinrichtungen pro Anodengruppe in ihrer Höhe verstellbar sind. Zur Korrektur des Elektrodenabstandes entsprechend der Erfindung

2 9 *3 1 1 Π

sind 16 Primärspannungsabgriffe 2 (Abb. 2) angeordnet, die durch Symmetrierwiderstandsnetzwerke 3 zu 8 Meßstellen zusammengefaßt sind. Die 8 Meßstellen sind auf die Eingänge von 8 Verstärkern mit Tiefpaßcharakteristik'4· geschaltet* Die· verstärkten Meßwerte werden direkt auf die invertierenden Eingänge von acht Differenzverstärkern 6 geschaltet, deren nichtinvertierende Eingänge über ein Symmetrierwiderstandsnetswerk. mit nachgeschaltetem Spannungsfolger 5 "ebenfalls mit dem Ausgang der Verstärker 4- verbunden sind. Die Ausgänge der Differenzverstärker 6 sind mit je einem Komparator 7 verbunden, dessen Referenzspannung am Schleifer des Potentiometers 10 abgenommen wird· .

Dieses Potentiometer 10 ist ein Wendelpotentionieter, das Jnit seinem Anfang am Ausgang des Spannungsfolgers 5 und seinem Ende am Ausgang des invertierenden Verstärkers 8, der dem · Spannungsfolger 5 nachgeschaltet wird, angeschlossen ist. Die acht Komparatoren 7 sind mit der Steuerschaltung für die Verstelleinrichtung verbunden.

Im praktischen Betrieb werden an den Differenzverstärkern 6 die verstärkten und gefilterten Meßgrößen mit der am Spannungsfolger 5 entstehenden Größe verglichen, die dem mittleren Belastungswert der Zelle entspricht«

Diese acht Differenzsignale werden mittels der acht Komparatoren 5 wiederum mit einem Grenzwert verglichen, der am Potentiometer 10 eingestellt wird. Durch die Schaltungsanordnung wird erreicht, daß am Potentiometer 10, das eine lineare Teilung aufweist, der Grenzwert so verstellt v/erden kann, ,daß er einem Belastungsbereich von 0 - 200 % entspricht*

Im vorliegenden Fall wird am Potentiometer ein Viert von etwa 120 % eingestellt. Bei Überschreiten des eingestellten Grenzwertes an einer Meßstelle v/erden die Verstelleinrichtungen der zugehörigen Anodengruppe so lange angesteuert, bis der Grenz-

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wert wieder unterschritten wird« Zur Verringerung der Schalthäufigkeit bei pulsierenden Kurzschlüssen wird die Zeit der Betätigung der Verstelleinrichtung auf 5 s verlängert. Die Dauer der Betätigung der Verstelleinrichtung ist auf 60 s beschränkte Wird diese Zeit erreicht, erfolgt die Auslösung eines Signals, da dann eine Störung vorliegt, die sich durch das Anheben der Anodengruppe nicht beheben läßt.'Es ist weiterhin möglich, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur turnusgeinäßen Absenkung der Anodengruppen als Überwachungs« bzw* Anzeigegerät zu benutzen«

In diesem Fall wird am Potentiometer 10 ein Belastungswert von 105 - 110 % eingestellt und der Absenkvorgang für die Anodengruppen über die Slektro-Steuerung manuell ausgelöst. Die Anodengruppen können bis zu diesem Belastungswert absenken, dann werden die Verstelleinrichtungen abgeschaltet« Die Anodengruppe mit der ursprünglich höchsten Belastung wird also am wenigsten abgesenkt, die Anodengruppe mit der geringsten Belastung demzufolge atn weitestem Dieser Vorgang kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden, bis die vorgegebene Zellenspanriung erreicht wird. ¥enn die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung über Schalter von der Steuerung getrennt wird, ist es möglich, beliebig andere Belastungswerte für die Meßstellen vorzugeben und einzustellen« Dann ist eine besonders genaue Einstellung der Zelle möglich.

Diese Art der Einstellung der Anodengruppen ist jedoch nur in größeren Abständen erforderlich, z. B. wenn durch die unterschiedlichen Abbrand-Geschwindigkeiten der Graphitanoden eine erneute Anpassung der Anodengruppen an die Neigung des Zeilenbodens erforderlich wird.

Die mit der' erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erreichten Er«* .gebnisse v/erden in der Tabelle mit Vergld ichswert en dargestellt;

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Benutzung d. erf. gem. herkömmlicher

Schaltungsanordnung Zellenbetrieb

Durchschnitts-

Zellenspannung 4-, 1 V 4, 4 V

aufgetretene

Kurzschlüsse O/Tag mind. 1/Tag

Als zusätzliche Verbesserungen wurden eine Senkung des Graphitverbrauches, eine Erhöhung der Standzeit der Anoden und eine Absenkung der Elektrolysezellentemperatur erreicht.

Claims (1)

1. « 8 - «£ ^ ^ t i U Erf indungs anspruc h

   'Schaltungsanordnung zur Korrektur des Elektrodenabstandes in Chloralkalieloktrolysezellen mit fließender Quecksilberkatode, die mit manuell auslösbaren Graphit anöden"Absenkvorrichtungen ausgerüstet sind, gekennzeichnet dadurch_t daß auf die Eingänge symmetrisch arbeitender Verstärker mit Tiefpaßcharakteristik (/+), die Sp annungs ab griffe (2) von den η Zuleitungsschienen gelegt werden, wobei gegebenenfalls zwei Spannungsabgriffe (2) über ein Widerstandsnetzwerk (3) zusammengefaßt sein können, die Ausgänge der Verstärker (4·) werden einmal über ein Widerstandsnetzwerk mit nachgeschaltetem Spannungsfolger (5) auf alle nicht invertierenden Eingänge und zum anderen direkt auf die invertierenden Eingänge der federn Spannungsabgriff zugeordneten Differenzverstärker- (6) geschaltet, deren Ausgänge mit den Eingängen von Komparatoren (7) verbunden sind, deren Referenzspannungseingänge mit dem Schleifer eines Potentiometers (10) verbunden sind, dessen Anfang auf den Ausgang eines Spannungsfolgers (5) und dessen Ende auf den Ausgang eines dem Spannungsfolger (5) nachgeschalteten Verstärkers (8) ge« schaltet ist, während die Ausgänge der Komparatoren (7) auf optische bzv/β akustische Signalgeber und auf eine Steuerschaltung (9) gelegt sind, wobei die Steuerschaltung (9) mit den Verstelleinrichtungen (11) gekoppelt ist«

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