KR920003241B1 - 하이드로설파이트 나트륨 전해 전지공정 제어 시스템 - Google Patents
하이드로설파이트 나트륨 전해 전지공정 제어 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
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Description
제1도는 알칼리금속 하이드로설파이트 전해 전지에 인접 양극 및 음극배판 및 중간개재 구조체의 분해사시도.
제2도는 순간 공정 제어 시스템을 사용하는 알칼리금속 하이드로설파이트 전해 전지 시스템에 유량 시스템의 다이아그램식 설명도.
제3도는 순간 공정 제어 시스템을 사용하는 알칼리금속 하이드로설파이트 전지 시스템의 양극액 시스템에 제어 루프 및 유량 루프의 다이아그램식 설명도.
제4도는 순간 공정 제어 시스템을 사용하는 음극액 시스템에 제어 루프 및 유량 루프의 다이아그램식 설명도.
제5도는 순간 공정 제어 시스템을 사용하는 생성 시스템에 제어 루프의 다이아그램식 설명도.
제6a도 및 제6b도는 4개 설명 프로그램이 마이크로 프로세서 제어 시스템으로 동시에 실행되도록 하는 전해 전지용 공정 제어 시스템으로 활용하는 4개 프로그램의 플로우 다이아그램.
본 발명은 전기화학 제조 공정의 제어에 관한 것이다. 특별하게는, 본 발명은 고전류 밀도로 농축된 하이드로설파이트 용액을 생성하기 위한 하이드로설파이트 나트륨 전해 전지 동작용 공정 제어 시스템에 관한 것이다.
탱크로부터 리액터, 공정 스트링 혹은 처리 스트림으로 용액내의 화학물의 제어 공급하는 것은 잘 알려져 있다. 가장 손쉬운 기술로는 화학물이나 용액이 통하여 이동하는 전달 라인 및 온. 오프 스위치를 가진 화학물 공급 펌프를 이용한다. 이러한 기술은 전달을 모니터 해야할 현지 작업자를 필요로 한다. 전기 화학 제어기는 또한 용액용 화학물이 이송 되어야할 때를 결졍하는데 사용되어져 왔다. 이러한 어프로치는 소정의 화학물이 공급되어질 때, 자동적으로 시간을 재거나, 또는 최종용도 시트림에 특징의 어느 하나를 측정한다. 센서는 적정 시간 혹은 측정 특징의 어느 하나를 검출하여, 펌핑동작을 개시하도록 신호를 발생한다.
펌핌 동작은 측정된 특징이 소정 레벨로 변하거나 또는 예정 시간이 끝나면 그친다. 이러한 어프로치는 모니터하는 현지 작업자의 필요성이 줄여지지만, 공급 펌프 작동을 모니터 해야하는 필요성을 제외하고는 공급 펌프는 여러 경우를 들어 적합치 않다. 최근의 제어기는 다양한 화학 공정이 모니터 되게 되어 있다. 제어기에는 모니터링으로 동시에 제어 공정 파라미터를 조절하기 위한 여러 조절기 또는 작동기가 더해진다. 알람은 조절기가 자체 교정에 실패할 때 사용된다.
좀더 큰 문제는, 사용 장소로 옮기기 위하여 생성물을 선적할시 이용하는 대형의 중앙 집중식 생성시설로 인하여, 생성 위치를 경유하여 제조 상인에게 알칼리금속 하이드로설파이트 용액을 제공하려 할 때 발생한다. 소정의 생성품을 필요 장소에서 생성하면 수송 가격을 떨어질지 모르지만, 경제적인 잇점이 대형의 전기 화학 시설물로 생성물을 생성할 때 얻게 되는 규모에 따른 경제성 상실로 인하여 감소된다. 이러한 잇점은, 또한 여러 필요위치에서의 생성물 시설을 운영하는데 필요한 노동력의 증가로 인하여 감소된다.
알칼리금속 하이드로설파이트 용액의 상업적 전해 생성물은 보다 더한 특정 시스템의 도전을 받는다. 생성물은, 요구에 매치되도록 여러 생성율로 일관된 화합으로 생성되어야 한다. 따라서, 전해 전지내에 공정스트림의 물리 및 화학적 성질이 주위깊게 제어되어져야만 한다. 원격 동작 위치에서 기구 고장이 생기면, 소정 시퀀스의 차단 스텝이 공정기구 및 작업자를 보호하는, 주변에 대한 손상을 막기 위하여 빠르게 행해져야만 한다. 생성 시스템은, 만일 생성시설이 생성 알칼리금속 하이드로설파이트용액이 사용되는 위치상에 다수의 원격 지역에서 작동되면, 원격 억세스를 시스템 제어에 허용하도록 하는 여러 방법을 구비하여야만 한다.
전술된 단점 및 문제점은, 자동 결정을 하게 하고 공정 조절 혹은 차단이 현지 작업자의 근무를 요하지 않고 발생하는 다수 기능 수행용 단일 마이크로컴퓨터로 전체 공정을 제어하는 공정 제어 시스템을 사용하여 해결할 수 있다.
본 발명의 목적은 전해 전지 동작용 전체 공정 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 다른 목적은 저렴한 가격과, 공차 범위의 동작 조건을 자체 교정하고, 만일 지정시간내에 교정이 되지 않으면 전지에 차단 조건을 안전하게 부여하여 임계 코어 기능을 가지는 전해 전지 동작을 위한 전체 자동식 공정 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징은, 공정 제어 시스템은 분리 타이머 프로그램이 다른 메시지보다 최우선적으로 제공되는 코어 공정 제어 프로그램에 특정 메시지를 보내며, 따라서 타이머 메시지는 항시 수신되어 특정메시지의 접수에 따라서만 코어 제어 기능의 수행이 먼저 수행된다.
본 발명의 또 다른 특징은, 타이머 프로그램은 코어 공정 제어 프로그램이 송신기로부터 입력을 모우고 계산하는 등의 제어 기능을 정기적으로 수행하게 한다는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 모니터 프로그램이 공차범위이외 조건을 자체 교정하는 계산을 개시하는 시퀀서 프로그램 및 공차 범위 이외 공정 파라미터용 알람 시스템을 개시한다는 것이다.
본 발명의 또다른 특징은, 공정 제어 시스템이 제어 시스템에 프로그램중에 정보 전달을 이루기 위하여 향상된 동심메시지 전달을 사용하는 것이다.
본 발명의 또다른 특징은 여러 프로그램이 알칼리금속 하이드로설파이트 전해 전지의 동작을 자동 제어하기 위하여 동시에 공정 제어 시스템을 운영하는 것이다.
본 발명의 잇점은, 공정 제어 시스템이 고가요성이 가격이 저렴하다는 것이다.
본 발명의 다른 잇점은, 알칼리금속 하이드로설파이트 전해 전지의 원격 동작이 가능하고, 그러한 동작이 신뢰성이 있다는 것이다.
본 발명의 또다른 잇점은, 알칼리금속 하이드로설파이트 공정 제어 시스템에 무력화는 코어 제어 기능동안에만 발생하며, 따라서 중앙 공정 유니트에 메모리 파괴가 없다는 것이다.
이들 목적, 특징 및 잇점은, 향상된 동시메시지 전달이 코어 공정 제어기능을 수행하기 위하여 사용되고 전해 전지의 동작에 다른 낮은 레벨 제어기능에 앞서 배정되는 알칼리금속 하이드로설파이트 전해전지의 동작용으로 공정 제어 시스템을 가진다는 것이다. 공정 제어 시스템은 동작 조건을 감지하여, 공차 범위외의조건을 교정하도록 이들을 자동 조절한다. 이러한 사실은 연속적인 전지 동작이 되도록 허용하거나, 또는 안전한 방법으로 전지의 동작을 자동적으로 차단하며, 따라서 전지, 둘레주변 및 사람이,만일 자동조정이 프로그램된 반응시간 간격내에 공차 범위의 조건을 교정하지 않아도, 해가 되지 않는다.
본 발명의 목적, 특징 및 잇점은 첨부도면과 더불어 다음에 보다 더 상세히 설명된다.
순간 공정 제어 시스템이 필터 프레스막 하이드로설파이트 나트륨 전해 전지에 대하여 기술되어 있지만, 공정 제어 시스템은 필터 프레스막 염소-알칼리 도는 수산화칼륨 전지등의 임의의 전해 전지 동작을 제어하는데 사용되는 것과 같이 보다 폭넓게 이용된다.
[전지]
전해전지(10)는 양극액 시스템(11) 및 음극액 시스템을 구비한 제2도에 도해식으로 설명되어 있다. 양극액 시스템(11)은 분리기(14)를 구비하며, 그 안으로 각각 공급라인(15,16)을 통해 탈염수 및 가성재를 공급한다. 음극액 시스템(12)도 유사하게 탈염수 공급라인(19) 및 압력 패드를 생성하는 질소 가스공급라인(20)을 가진 분리기(18)를 구비한다. 산소는 벤트라인(21)을 통하여 양극액 분리기(14)로부터 벤트되고, 반면에 질소는 질소 벤트라인(22)을 통하여 음극액 분리기(18)로부터 벤트된다. 묽은 가성재는 양극액 가성재 배수라인(68)을 경유하여 음극액 시스템(12)에 제공된다.
음극액 시스템(12)은, 이후에 본원에서 설명되는 바로서, 음극에서 전기 분해가 약화되는 알칼리금속 중 아황산염을 형성하기 위해 묽은 가성재와 화합되는 SO2를 제공하는 SO2제공 라인을 구비한다. 에틸렌글리 클계 시스템과 같은 알맞은 냉각 시스템(26)이, 분해를 제어하기에 충분한 낮은 온도에서, 생성하이드로설파이트 나트륨 및 음극액을 유지하도록 제공된다. 필터(28)는 불순물이 유량 시스템을 방해하는 것을 막도록 SO2유입부의 하향스트림이 제공된다.
제1도는 전지(10)의 양극 및 음극 배판사이에 중간 구조체를 분해 및 부분 다이아그램식 설명으로 도시하고 있다. 전지(10)는 그 상부 및 하부가 배판에 용접된 양극봉(30)을 가진 양극배판(29)으로 구성된다. 플라스틱 분리기 메쉬(31), 양이온 선택투과성 막(32), 다공성 음극판(34) 및 음극배판(35)이 전지(10)에 갖추어져 있다. 음극배판(35)은 음극유량 장벽(39)에 의해 분리된 상부 챔버(36)와 하부 챔버(38)을 구비하며, 장벽은 상향으로의 음극액 수직 유량을 가로막고 음극 유체가 다공성 음극판(34)을 통하여 제1도의 통로로 흐르도록 힘을 가한다. 다공성 음극판(34)은 음극 지지대(40)을 경유하여 배판(35)에 장착된다.
플라스틱 분리기 메쉬(31)는 양극액 부식에 저항하는 임의의 물질로 형성되는데, 양호하게는 폴리프로필렌이 사용되어 왔다. 약 40% 개방 구역상태에 8 메쉬 폴리프로필렌 구조는, 폴리에틸렌 메쉬로 채워진 이산화티탄을 구비하는 것과 같이, 양호하게 사용되어 왔다. 분리기 수단(31)은 둘레가 고형인 분리기 프레임(49)과, 분리기 프레임(49)과 실내상에 분리기 메쉬(50)를 포함한다. 메쉬(50)는, 가스 버블이 모세관 작용에 의해 메쉬 및 인접막에 부착할 수 없게, 이산화티탄과 같은 친수성 물질로 코팅 처리된다. 막위와 메쉬내에 가스 버블의 생성을 막으므로서 작동중에 전지 전압 파동을 피할 수 있다.
양극 배판(29)은 양극 액 유입부(41)와 양극액 유출부(42)를 구비한다. 유사하게, 음극 배판(35)은 음극액 유입부(44)와 음극액 유출부(45)를 구비한다. 이들부는 각각 양극 및 음극 챔버의 안, 밖으로 음극액과 양극액을 전달한다.
가스켓 그루부(46,48)는 전지(10)가 액체 밀폐형태로 조립되도록, 각각 양극 및 음극배판(29,35)내에 기계 가공된다. 에틸렌-프로피렌-디엔 모노머(ethylene-propylene-diene monomer)인 0.95cm(3/8＂)타운드 EOPRM의 가스켓이 액체 밀페 시일링에 사용되어 진다.
전지(10)내에 전해된 양극액이 알칼리 금속 이온 및 물분자를 음극 성분에 제공하기에 적절한 전해액이 되도록, 양쪽은 설계되어 있다. 양극액으로서 적절한 것을 일예를 든다면, 알칼리금속 할로겐화물, 알칼리금속 수산화물, 또는 알칼리금속 과황산등이다. 양극액의 선택은 어느정도는 필요 생성물에 따른다. 염화물 또는 브롬과 같은 할로겐 가스가 필요한 곳에서는, 알칼리금속 염화물 또는 브롬의 수성 용액이 양극액으로 사용된다. 알칼리금속 수산화물 용액은 산화가스 또는 과산화수소가 생성되어 지는 곳에서 선택된다. 만일 과황산이 필요한 생성물이며, 알칼리금속 과황산염이 사용된다. 또한, 알칼리금속 염화 양극액을 갖춘 양극액 습윤 부분용의 티탄 그룹 금속과 같은, 구조체의 기타 물질이 각각 사용되는 특정 양극액용으로 필요하게 된다.
어떠한 경우에서는, 선택된 전해의 농축용액이 양극액으로 이용된다. 일예로, 염화나트륨이 알칼리금속 화합물로서 선택되는 곳에서, 양극액으로의 적절한 용액은 중량%로 약 12 내지 25%의 NaCl을 함유한다. 수산화나트륨과 같은 알칼리금속 수산화물의 용액은 중량%로 약 5 내지 40%의 NaOH를 함유한다.
전지(10)는 양호하게 가성소오다로 작동되어왔다. 가성소오다(NaOH)가 사용되는 곳에서, 물과 가성소오다는 양극액 분배 슬롯(도시않음)을 통하여 유입되며, 용액은 인접 양극봉(30)사이에 고속 유량통로를 따라 흐르고, 양극 내부봉은 전지의 상부를 향하는 양극액 칸막이의 후방에서 벌어져 있다. 대부분의 양극액 유랑 흐름은 양극봉(30)사이와, 친수성으로 처리되는 분리기 메쉬(31)내에서 일어난다. 나트륨 이온이 막을 가로질러 이동하여, 산소형성 전해 반응의 결과로서 생성되는 물과 나트륨이온은,
4NaOH→O2+4Na++2H2O +4e-
묽은 가성재는 양극액 유출부(42)를 통하는 산소 및 물과 함께 분리기(14)로 배출된다.
전극의 모놀리드성은 고형 강철판으로 기계가공되므로 분명히 있다. 전지의 양쪽극에서, 음극은 음극 배판(35)측 상에 강철판의 일측면상에 있고, 반면에 양극배판(29) 및 양극은 대향측면상에 있다.
음극판(34)은 고다공성의 다층 구조체이다. 이는 양호한 강철로 형성된 지지층을 포함한다. 이러한 지지층은 장착베이스를 형성하며, 일예로 15% 충전율을 가진 4 내지 8미크론의 극미 파이버와 15% 충진율을 가진 25미크론 파이버가 상호 교대로 적층 형성된 재부금속 파이버 팰트층을 보호한다.
다음에, 일예로 0.022cm(0.009＂) 권선 직경의 18메쉬인 권선 스크린이, 다공성이 양호하게 80가 85% 사이를 갖는 음극을 형성하도록 파이버 팰트 정상에 배치된다. 따라서 음극판(34)은 알맞은 시트크기로 강철을 재료로한, 양호하게는 304 또는 316강철인 4개층의 소결 혼합물이다. 음극판(34)의 고효율 표면구역은 극미 소자로 형성된 저밀도 금속 펠트를 사용하여 달성된다.
환원은 음극에서 알칼리금속 중아황산의 완충수용액의 전해로전지(10)내에서 일어난다. 일반적인 반응식은 다음과 같다.
4NaHSO3+2e-+2Na+→ Na2S2O4+2Na2SO3+2H2O
묽은 가성재와 이산화황은 음극액 유입부(42)를 경유하여 음극액 챔버(38)내로 공급되는 NaHSO를 형성하도록 혼합된다. 이러한 음극액체는 다음에 음극판(34)을 통하여 지나갈때까지 수직 상향으로 상승된다. 음극 유량 장벽(39)은 하부 음극 챔버(38)로부터 상부 음극 챔버(36)로 상향 이동하는 음극액의 수직 직선 흐름을 차단하는작용을 한다. 따라서, 음극액의 유량은 음극판(34)을 통하여 지나가며, 음극 유량 장벽(39)을 지나갈때까지 음극-막 갭을 통해 상향으로의 흐름이 연속된다. 이러한 점에서, 음극액 유량은 고다공성 음극판(34)을 통하여 상부 음극액 챔버(36) 및 음극액 수집 그루브내로 배면 통과한다. 전지 생성액을 함유한 Na2S2O2(아이티온산)는 음극액 유출부(45)를 통하여 전지(10)를 빠져 나간다.
약 40 내지 80gpl의 중아황산염을 함유한 완충용액은, 수황화물(아이티온산)과 반응식으로부터 생성된 티오황산 나트륨으로인해 음극용액에 이용되고, 중아황산과 같은 음극액의 PH변화가 일어나, 황산이 다음의 반응식으로 형성된다.
Na2S2O4+2e-+2Na++2NaHSO3→ Na2S2O3+2Na2SO3+H2O
일예로서, 하이드로설파이트 나트륨이 상업판매용으로 생성되는 곳에서, 용액은 약 120 내지 160g/ι를 함유한다. 따라서 상업 판매된 알칼리금속 하이드로설파이트 용액은 사용에 앞서 일반적으로 희석되기 때문에, 묽은 수성용액은 또한 공정에 의해 직접적으로 생성 가능하다.
전류 밀도 액 0.5KA/㎡가 사용된다. 양호하게는, 전류밀도가 약 1.0 내지 4.5 정도이고, 보다 양호하게는 약 2.0 내지 3.0KA/㎡ 이다. 이러한 고 전류밀도에서, 전해 전지(10)는 추가적인 집중 또는 정제 없이 상업적으로 이용 가능한 고순도 알칼리금속 하이드로설파이트 용액의 소요량을 생성하도록 동작한다.
전해 막 전지(10)는, 음극 칸막이로부터 양극 칸막이로 황함유 이온의 상당한 이동을 막는 양극과 음극 칸막이 사이에 양이온 교환막을 사용한다. 양이온 교환막의 광범위한 변화는 다양한 중합수지와작용기를 함유하여 이용 가능하고, 필요한 황이온 선택도를 소유한 막이 막 측에 황의 석출을 막도록 제공될 수 있다. 그러한 석출은 막을 차단할 수 있고, 황계의 반응은 막을 통하여 확산되어 다음에, 막내에 산을 생성하도록 산화되어, 이것이 산성 상태에서 하이드로설파이트의 티오황산이 황으로 분해되게 한다. 이러한 선택도는 황이온의 양극액의 분해로서 변화가능하다.
적절한 양이온 교환막은 전해액의 유체 동력 유량 및 전지에 생성된 가스물 통로에 대해 불활성, 가요성, 및 상당한 불침투성이 있다. 양이온 교환막은 외부 소오스로부터 양이온의 침입을 허용하여 교환하며, 음이온을 배제하는 부착된 음이온 그룹을 함유하고 있는 것으로 알려져 있다. 적절한 양이온 교환막이 이. 아이. 듀퐁 데 네몰스 앤드 캄파니 인코포레이티의 ＂니피온(Nafion)＂상표로, 아사히 캐미칼 캄파니의 ＂플리미온(Flemion)＂상표로, 아사히 캐미칼 캄파니의 ＂아시플럭스(Aciplex)＂로 상업적으로 판매된다. 또한 과불소된 술폰 산막이 다우 캐미칼 캄파니에서 생산된다.
[공정 제어 시스템]
양극액 시스템(11), 음극액 시스템(12) 및 그 생성유량 시스템으로의 전지(10)작동은 각종 선행메시지를 기초로한 프로그램간에 향상된 동기 메시지 통과 시스템에 다중 프로그램을 실행하도록 단일 마이크로컴퓨터를 사용하는 공정 제어 시스템에 의해 제어된다. 이러한 특정의 공정 제어 시스템은 코어 공정 제어 프로그램, 알람 모니터링 프로그램, 타이머 프로그램, 및 한개 이상의 시퀀싱 프로그램이 집적된다.
일 프로그램은 코어 공정 제어 기능을 수행한다. 코어 공정 제어 프로그램은 아날로그 데이타 입력 및 필터링, 비례적, 일체적, 전방공급적 및 유도 모드의 조합에 의해 수행되는 출력계산치, 디지탈출력, 및 알람동작 및 전의 시퀀스적 공정을 포함하는 기능을 수행한다. 이들 기능은 약 5.3 내지 5.8 정도의 음극액 PH를 유지하여 생성질의 지속을 보장하고, 원료(이온이 제거된 물, 가성재 및 이산화황)공급을 제어하고, 그 생성품에 기초한 생성 알칼리성을 제어하고, 진동 주파수 측정에 사용되는 덴소미터(densometer)로 측정된 그밀도에 기초한 생성 농도를 제어한다. 또한, 코어 공정 제어 프로그램은 출력 명령을 일예로, 유량 제어 밸브위치를 변경하도록 하는 작동기에 전달된다. 이러한 선행 공정 시스템에서, 코어 공정 제어 기능은 다른 프로그램으로부터 메시지를 전달하기 전에 수행된다.
전지는 알람 모니터링 시스템에 의해 보호되며, 프로그램은, 코어 공정 제어 프로그램으로부터 신규 알람 신호를 수신하고, 알람 패턴을 인식하고, 앞서 얻어진 스텝을 메모리하고, 알맞은 반응을 선택하고 그리고 작동자의 입력과 관계없이 동작할때 결정되도록 마이크로 컴퓨터를 통해 지능 제어기로의 역할을 한다. 또한 알람 모니터링 시스템은 시퀀서 프로그램을 시작하거나 종료시킨다.이러한 사실은 음극액 시스템과 관련하여 설명되며, 음극은 전지가 떨어지는 낮은 PH, 음극액, 또는 강한 산성으로부식되는 것으로부터 보호되어져야 한다.
타이머 프로그램은 코어 제어 기능이 주기적으로 실행되도록 최우선 신호는 코어 공정 제어 프로그램에 보낸다. 특정 구간후에 시퀀서를 실행하고, 알람 모니터링 프로그램이 시간을 알린다.
하나 이상의 시퀀서 프로그램은 제어 명령을 코아 공정 제어 프로그램에 보내도록 제공된다. 시퀀서 프로그램은, 알람 모니터링 프로그램으로 명령되어 마이크로프로세서로 판독될때, 5분의 임의적인 초적 선택된 소요시간 간격동안 대기하도록 타이머 프로그램에 메시지를 보내고, 그 동안에 시간 경과로 코어 공정 제어 프로그램은 공차 범위의 공정 조건을 교정하도록 자체 교정동작을 개시한다. 만일 공차범위 이외의 조건이 이러한 시간 구간내에 교정되면, 알람 모니터링 시스템은 알람 조건이 지워져 있음을 검출하여 전지 소모과정은 멈추어진다. 만일 공차 범위의 공정 조건이 이러한 시간 골격내에 교정되지않으면, 알람 모니터링 시스템은 개재되지 않고, 전지 소모는 지속된다. 이러한 사실이, 전지에 전류를 공급하는 정류기를 최종적으로 턴-오프하는 단계스텝으로안정상태로 모든 제어된 출력을 설정하는 시간 반응으로 달성되며, 원료 공급이 차단되고, 생성흐름이 멈춰진다. 정류기는, 음극액의 PH가 가성재의 추가로 안정수준으로 높여질때까지, 부식에 대한 보호로 음극으로 소정의 전류가 연이어 흐르도록 하기 위하여 점차적으로 정지된다.
워치독 타이머 서키트는, 마이크로컴퓨터의 오류를 탐지하여 전지 동작자의 안정과 환경을 보장하도록 공정 제어 시스템과 일체로 된다. 오류 발생시, 안정기는 턴-오프되고, 원료 및 생성물의 흐름이 즉시 정지되어, 마이크로컴퓨터와 무관하게 된다.
공정 제어 시스템의 독립적 안정 기구 외측은 이산화황 및 가성재 축적 및 배수시스템, 전기 서키트리 및 냉각 또는 냉동 시스템을 보호한다.
[양극액 시스템]
양극액 시스템(11)은 운영자에 의해 양극액 시스템(11)에 탈염수 및 가성재의 소요 유량 설정점을 처음 설정하여 제어된다.이러한 사실은 생성물의 소요 생성율에 기초하며, 이러한 경우에서는 하이드로설파이트 나트륨이다. 다음에, 컴퓨터는 양극액 분리기(14)에 소요 유량이 달성되도록 양극액 탈염수 공급 라인(15)상에 유량 제어 밸브에 작동기를 경유하여 수치를 설정한다. 동일한 진행이 음극 공급라인(16)상에 유량 제어 밸브용의 적절한 설정을 얻기위하여 가성재용으로 수행된다.이후에, 양극액 시스템을 통하는 양극액의 유량은 마이크로컴퓨터의 공정 제어 프로그램에 의해 양극액 원형 제어 루프로부터 수용된 유량 센싱으로 제어된다. 이들 센싱은 마이크로컴퓨터가 양극액 시스템(11)에 유량 제어 수치를 개폐하도록 신호를 작동기로 보내게 한다.
제3도는 센서 또는 이송기, 작동기 또는 제어기 및 인디케이터가 배치된 양극액 시스템(11)의 유량루프를 도시하고 있다. 센트럴 루프는 양극액 시스템(11), 양극액 탈염수 유량 및 양극액 시스템으로의 음극액 유량을 통한 양극액 순환을 모니터 및 제어하도록 코어 공정 제어 프로그램내에 있다. 다음은 공차 범위의 조건을 교정하도록 자체 교정 작동기 및 알람 신호를 개시하도록 프로그램된 상하 리미트가 있는 마이크로컴퓨터의 코어 공정 제어 프로그램에 데이타를 제공하는 센서의 리스트이다. 양극액 유량 및 음극액 공급유량은 예정된 시간 시퀀스 이경우에는 5분 교정되어야 하거나 또는 제2세트의 신호가 전기(10)동작의 안정한 차단을 개시한다. 이 경우에서, 작동기는 공압적으로 구동되고, 임의의 적절한 동력원을 통하여 전기솔레노이드 또는 하이드로릭이상요된다.
양극액 시스템(11)을 통하여 순환이 제어되는 양극액 순환 제어 루프는, 제3도의 매스 유량센서(5)위치에서 센서 조건에 대응하는 코어 공정 프로그램에 의해 제공된 지침에 의거하여 공압식으로 개폐되는 양극액 순환 유량 제어 밸브(62)에 의해 우선적으로 제어된다. 용이하게 상업적으로 이용 가능한 계기인 센서(65)는 유량, 양극액에 의해 분리되는 주파수 진동에 따른 밀도, 및 온도를 측정한다. 압력게이지(63,66)는 필터 방해물을 탐지하도록 필터(64)의 상하측부상에 압력을 측정하며, 필터는 양극액의 전지(10)유입에 앞서 사용된다.
전지(10)로부터 나오는 출력은 양극액 분리기(14)로 흐르며, 분리기는 그 안에 양극액의 레벨이 모니터되도록 하는 레벨 게이지 루프(60) 및 산소 벤트(21)를 구비한다. 유량 제어 밸브(55,59)는, 각각의 유량계(56,58)를 통하여 기록된 유량 및 소정의 설정점에 따라, 공급라인(15)에 탈염수의 흐름과 공급라인(16)에 양극성 가성재를 제어하도록 소정의 위치에 설정된다. 양극액은 순환 펌푸(61)에 의해 양극액 시스템(11)을 통하여 강압적으로 순환된다. 배수 양극액은 제2도 및 제4도의 음극액 분리기(18)로흐르는 배수 라인(68)을 통해 양극액 분리기(14)에서 배출된다.
제어 루프(51,52,53)는, 소정의 설정점내에서 각각 모니터되고자동 제어는, 양극액 탈염수 유량, 양극액 가성재 유량 및, 양극액 유량을 허용하도록, 데이타를 코어 공정 제어 프로그램에 제공한다. 각각의유량계(56,58,65)는 유량을 변경하는 밸브 위치를 조절하기 위하여, 작동기로, 이 경우에는 흐름 제어 밸브(55,59,62), 돌아오는 전송 메시지에 의해 설정점으로부터의 유량의 편차를 자체 교정하도록 제어 루프(51,52,53)에 계산치를 생성하는 마이크로컴퓨터내의 코어 공정 제어 프로그램에 디지탈 언어도 번역되어 전송하는 아날로그 형태로 유량 데이타 또는 모니터링을 제공한다. 작동기로 돌아오는 이들 메시지는 디지탈을 아날로그로 변환하는 판에 의해 디지탈로부터 아날로그 형태로 변환된다. 수치는, 적어도 적절한 연산 기능을 사용하는 코어 공정 제어 프로그램에 의해 실행되는 전술된 출력 계산치의 결과치이다.
[음극 시스템]
음극액 시스템(12)은 제4도에 도시되며, 소정의 생성율에 따른 음극액 분리기(18)로의 탈염수 공급라인(19)용 유량 설정점을 선택하는 작업자에 의해 제어되고, 소정의 생성율은 전지용의 제2도의 정류기로 제공되는전류양의 인수로서 연산적으로 계산된다. 제어 루프는 음극액 PH, 음극액 탈염수 유량, 음극액 온도, 및 이산화황(SO2)의 흐름을 모니터 및 제어하기 위하여 코어 공정 제어 프로그램 내에 있다.
다음은 공차 범위이외 공정 조건을 교정하는 알람 신호 및 자체 교정 작동기 신호가 개시하도록 프로그램된 상 하 리미트로, 데이타를 마이크로컴퓨터의 코어 공정 제어 프로그램에 공급하는 센서의 리스트이다. 게이지(75)에서의, 탈염수 유량, 음극액 PH 및 음극액 온도는 예정시간 시퀀스, 이경우에는 5분내에 교정되야 하거나, 또는 제2세트의 신호가 전지(10)의 동작을 안전하게 차단한다. 또한 양극액 시스템(11)에서, 작동기는 공압 구동되고, 전술된 것과 같은 적절한 동력이 이용되어 진다.
냉각기(78)의 정적미서기(82)하류내에 음극액으로의 이산화황 유량은, 이산화황 흐름 루프내에 소정 위치로 흐름 제어 밸브(84)를 설정하는 작동기에 의해 정적 혼합기(82)의 PH계(86)하류 감지 및 캐스케이드 PH 제어기(81)의 설정점에 기초하여 설정된다. PH가 너무 높게 감지되면, 보다 많은 SO2가 흐르도록 된다. PH가 너무 낮게 감지되면, 보다 적은 SO2가 흐르도록 된다. 혼합된 SO2및 음극액은 불순물이 제거되도록 필터(88)를 통해 지나가고, 다음에 전지내를 지나가며, 여기서 전해 반응이 일어나 하이드로설파이트 나트륨 생성물이 생성된다. 다음에, 하이드로설파이트 나트륨 생성물과 그외 다른 음극액은 음극액 분리기(18)을 지나간다. 송신기 및 압력게이지(79,89)는 SO2불순물로 인하여 발생하는 필터 방해물을 탐지하도록 필터(88) 및 정적 혼합기(82)의 흐름 루프 상, 하류 내에 압력을 기록하여, 압력을 공정 제어 마이크로컴퓨터에 송신한다.
분리기(18)는 다수의 유량 스트링과 합류한다. 탈염수 라인(19)은 소정의 설정점에 기초한 유량 제어 밸브(77)을 통해 안으로 공급하고, 유량은 유량계(71)로 측정된다.
양극액 분리 배수 라인(68)은 유량 루프(67)를 경유하여 분리기에 공급한다. 질소 가스 공급라인(20)은 용기를 가압하고, 반면에 벤트라인(22)은 전기 화학 공정 동안에 발전되는 극미량의 수소와, 시스템으로부터 벤트되는 질소 가스를 제공한다. 레벨 루프(73)에 분리기 레벨 게이지는 분리기(18)에 음극액의 레벨을 모니터한다. 생성물은 제5도에 도시처럼 출력라인(69)을 통하는 분리기(18)에서 생성물 저장 탱크(90)로 배출된다.
음극액은 음극액 분리기(18)에서 음극액 시스템(12)으로 배출되어, 펌프에 의해 강제적으로 순환된다. 펌프(72)의 음극액 시스템(12) 하류에 압력은 압력게이지(74)로 측정되며, 반면에 유량, 온도 및 음극액의 밀도는 용이하게 상업적으로이용 가능한 매스 유량계인 센서(75)로 측정된다. 음극액 온도는, 냉각시스템(26)의 일부인 열교환기 또는 냉각기(78)를 통해 순환되어짐으로서 제어된다. 냉각기(78)에는 공급라인상에 유량 제어 밸브(도시않음)로 조절되는 글리콜 공급 및 배출라인(도시않음)을 통하여 냉각된 글리콜이 있다.
냉각기(78)를 통과하는 음극액의 유량은, 유량을 감지하는 센서(75)로부터의 센싱에 대응하여 작동기 유량 제어 밸브(76)의 공압 위치 설정으로 조절된다. 압력 게이지 및 송신기(79)와 온도게이지 및 송신기(80)는 이들 파라미터를 모니터하여, 냉각기(78)의 음극액 하류 유량용의 코어 공정 제어 프로그램에 신호를 보냈다.
음극액 시스템을 통과하는 음극액의 유량은 마이크로컴퓨터의 코어 공정 제어 프로그램으로부터 수용되는 유량 감지로 제어된다. 이들 감지는, 제어 루프(83,87) 및 종속 제어 루프(93)를 통과하는 음극액에 유량 제어 밸브를 개폐하도록, 신호를 작동기에 보낸다.
제어 루프(83,87) 및 종속 제어 루프(93)는, 데이타를 코어 공정 제어 프로그램에 제공하여 음극액 탈염수 유량, 음극액 유량, 및 SO 유량을 각각 허용하며, 소정의 설정점에서 자동제어되고, 모니터된다. 각각의 유량계(71,75,85)는, 디지탈 언어로 번역되어 마이크로컴퓨터에 코어 공정 제어 프로그램으로 송신되는 아날로그 형태로 유량 데이타 또는 모니터링을 제공한다. 마이크로컴퓨터는, 유량을 변환시키는 밸브 위치를 조절하기 위하여, 작동기,이경우에는 유량 제어 밸브(76,77,85)로 되돌아오는 송신 메시지에 의해 소정의 설정점으로부터의유량율의 편차를 자체 교정하도록 제어 루프(83,87) 및 종속 제어 루프(93)내의 계산치를 산출한다. 작동기로 돌아오는 이들 메시지는 디지탈을 아날로그로 변환하는 판(도시않음)에 의해 디지탈로부터 아날로그 형태로 변환된다. 수치는, 적절한 연산 기능을 이용한 코어 공정 제어 프로그램으로 수행되는 전술된 출력 계산의 결과치이다. 캐스케이드 PH 제어 루프(81)는, PH계 및 송신기(86)의 입력에 기초한 유량 제어 밸브(84)가 신규 설정점으로 되는 출력 유량이 공급되는 종속 제어 루프(93)를 가지는 마스터 제어 루프이고, 연산 계산의 결과로 루프가 코어 공정 제어 프로그램의 일부로서 수행한다. 제어 루프(93)가 유량 제어 밸브(84)의 위치를 조정하며, 유량계(85)의 출력 감지는 소정의 설정점과 매치한다. SO2의 양에 따라 전술된 바와 같이 더해진다.
[생성 시스템]
생성 시스템(122)흐름 및 제어 루프는 제5도에 도시되며, 흐름 및 제어 루프가 집중하는 생성물 저장 탱크(90)를 구비한다. 탈염수 공급라인(95)은 생성물의 밀도를 제어하도록 물을 생성물 탱크에 공급한다. 가성재 공급라인(102)은 생성물이 안정화되도록 가성재를 공급하고, 생성물 분해를 제어한다. 탱크(90)는 질소와 같은 가스 공급라인에 의해 가압되며, 압력이 압력게이지(94)에 의해 모니터될 수 있는 가스벨트 라인(92)을 갖는다. 또한, 음극액 배수라인(69)은 생성물 저장 탱크(90)로 공급된다. 생성 시스템(122)내의 순한은, 탱크로부터 배출 및 돌아오는 생성 순환라인(104)으로 이루어진다. 이 경우에서의 하이드로설파이트 나트륨과 같은 액체 생성물의 레벨은 생성 탱크 레벨게이지 및 송신기(105)에 의해 모니터된다.
음극액 배수라인(69)과 레벨 게이지(105) 및 그 루프 모두에는 벤트라인(92)를 향하는 사이펀 브레이크가 설치되어 있다. 생성물 온도게이지(106)는 탱크(90)내의 생성물의 온도를 모니터하기 위하여 제공된다. 탈염수 공급 및 가성재 공급라인(95,102) 각각은 센서 판독에 기초한 두개의 개별 제어 루프 상태로 캐스케이드 제어 루프에 의해 제어된다. 각각의 경우에서의 캐스케이드 제어 루프는, 생성 유량 시스템(122)에 다른 포인트에서의 도전율 또는 밀도 어느 하나를 모니터하는 마스터 제어 루프에 기초한 작동기, 이 경우에는 공압식 유량 제어 밸브에 신호를 보내는 종속 루프를 구비한다. 제5도에 도시된 바와 같이 공급라인(95)의 탈염수 유량은 유량게 및 송신기(96)에 의해 모니터된다. 마이크로컴퓨터내의 코어 공정 제어 프로그램의 일부인 제어 루프(99)는 유량계 및 송신기(90)로부터 신호를 수신하여, 실제 유량을 소정의 설정점 유량 상태와비교한다. 다음에, 유량을 교정하는 밸브 위치를 조정하도록 작동기 유량 제어(98)에 메시지를 보낸다. 센싱 메시지 및 작동기 메시지는 아날로그로 보내지지만, 아날로그 디지탈 변환판(도시않음)에 의해 작동기에 대한 디지탈로부터 유량에 대한 디지탈로 변환된다. 제어 루프(99)는, 생성물 유량, 온도 및 밀도계로부터 밀도의 모니터링을 수용하는마스터 제어 루프(97)에 의해 제어되는, 종속 루프이다. 약 1.78g/㎤와 같은 최적의 설정점으로부터, 연산 계산치는 유량 제어 밸브에 대한 설정점을 정하도록 되고, 소정의 설정점 및 생성 밀도를 달성하도록 코어 공정 제어 프로그램에 제어 루프(99)내에 입력된다. 이러한 사실이 연속적인 자체 교정 시스템이므로, 만일 생성 밀도가 너무 높으면, 추가의 탈염수가 생성 탱크(90)에 더해지고, 그역도 같다.
가성재 공급라인(102)은 가성재 유량계 및 송신기(100)로부터 센싱을 수용하는 동일한 종속 제어 루프(103)를 구비한다. 아날로그로부터 디지탈로 동일하게 변환되는 이들 센싱에 따라, 코어 공정 제어 프로그램의 종속 제어 루프(103)는 마스터 제어 루프(107)와 무관하게 예정리미트 사이에 유량을 제어한다. 따라서, 마스터 제어 루프(107)는 도전성 센서(117)로부터의 센싱을 수용한다. 코어 공정 제어 프로그램의 마스터 제어 루프(107)에의해 수행되는 연산 계산치의 결과와 센서(117)의 입력에 따라, 종속 제어 루프(103)는 신규 설정점이 되는 유량으로 공급된다. 유량제(100)의 출력 센싱이 소정의 설정점과 매치함에 따라, 제어 루프(103)는 유량 제어 밸브(101)의 위치를 조정한다. 만일 도전율이 너무 낮으면 약 50% 이상 농축된 가성재가 생성 탱크(90)내에 생성물이 더해지고, 또는 그역도 마찬가지이므로, 시스템은 연속적으로 자체 교정이 이루어진다. 예를들어 최적의도전율은 약 108밀리지멘스이다.
다른 캐스케이드 제어 루프는, 생성물 저장 시스템(도시않음)에생성물 유량 라인(109)을 통해 생성물의 유량을 제어하여 생성물 탱크(90)내의 생성물의 레벨을 제어하기 위하여 있다. 종속 생성물 유량 제어 루프(112)는 생성물 유량, 밀도 및 온도계 및 송신기(110)로부터의 생성물 유량 감지를 수용한다. 최적 유량 설정점으로부터, 코어 공정 제어 프로그램의 종속 제어 루프(112)는 센서(110)로부터의 아날로그 센싱에 기초하여 흐름 제어 밸브(111)를 독립적으로배치하며, 센서는 전술된 바와 같이 디지탈로 변환된다. 따라서, 코어 공정 제어 프로그램내에 마스터 제어 루프(114)는, 신규의 설정점을 전술된 바와 같이 종속 루프(112)에 공급하며 이에 따른 유량 제어 밸브(111)의 설정을 결정하는 생성물 레벨게이지 및 송신기(105)에 의해 탱크(90)내의 생성물의 레벨 센싱이 디지탈로 변환된 아날로그에 응답한다.
생성물의 온도는 센서(110)에 모니터되며, 생성물은 생성 순환 펌프(108)에 의해 생성 유량 시스템(122)에 대하여 강제적으로 순환된다. 또한 생성 온도는 전술된 온도게이지 및 송신기(106)에 의해 탱크에서 모니터된다. 생성물은, 냉각제 제공 또는 공급라인(118) 및 배출라인(120)에 의해 공급되는 생성물 냉각 또는 열교환기(116)에의해 적정 온도에서 유지된다. 냉각제 온도 게이지 및 송신기(119,121)는 각각 공급 및 배출라인(118,120)에 제공된다.
생성 시스템(122)은, 공정 제어 시스템이 기초로된 마이크로 컴퓨터에 의해 제공된 자동적인 자체 교정 제어로 인하여 양질 생성물이 공급을 보장한다.
하이드로설파이트 나트륨이 생성물인 특정 경우에는, 양질의 생성물은 수율이 비교적 낮게 발생하여 불순물이 증가하는 최초 생성품 분해 반응을 제어하므로서 얻어진다.
5-7의 PH 범위에서, 최초 분해 반응은,
2Na2S2O4+H2O→2NaHSO3+Na2S2O3이다. 이것은 비교적 빠른 것이므로, 약 12의 PH로 증가시키기 위한 가성재의첨가는 상기 공정 및 주 공정 제어 루프에 필수적이다. 관련 제2분해 반응은 약 7이상의 PH에서 일어나지면, 상기 반응은 PH가 높게 올라갈수록 비교적 천천히 일어난다. 이 반응식은, 3Na2S2O4+6NaOH→ Na2S+5Na2SO3+3H2O이다. 다음은 상기 전술된 바와 같은 생성물질을 보장하는 임계치인 생성물 유량 시스템(122)에 있는 센서의 리스트이다.
[공정제어]
제6a도 및 제6b도는 자동 공정이 보장되도록 마이크로컴퓨터에 의해 동시에 실행되는 전술된 다수프로그램을 도시한다. 제6a도 및 제6b도의 흐름도는, 전술된 바와 같이 전지(10)가 자동적으로 작동하여 공정 파라미터를 제어하기 위하여 센서가 어떻게 양극액 시스템(11), 음극액 시스템(12), 및 생성 시스템(122)으로 수용되는가를 도시하고 있다.
코어 제어프로그램으로서 제6a도에 기술된 코어 공정 제어 프로그램은 공정 제어 시스템이 기초로된 마이크로컴퓨터의 중앙에 있다. 코어 공정 제어 프로그램은 전해 전지 시스템을 통해 액의 흐름을 중앙식으로 모니터하여, 실제 수행을 전지 공정내의 임계점에서 소정의 설정점과 비교한다. 또한 코어 공정 제어 프로그램은 계산치가 작동기 또는 유량 제어 밸브를 조절하게도 한다. 코어 공정 제어 프로그램은 추가적으로 타이머 프로그램과 통신하여 전술된 루틴 공정 제어 기능의 반복 실행을 조절한다. 타이머 프로그램은 마이크로컴퓨터 즉, 타이머칩에 하드웨어로부터 펄스 신호를 받아, 루틴 공정 제어 기능을 수행하기 위하여 코어 공정 제어 프로그램을 재개하는 신호를 발진시키며, 제어 기능은 알람 모니터링 및 시퀀스 프로그램이 코어 공정 제어 프로그램에 그 입력을 제공하는 것이 허용되도록 일시적으로 정지되어 있다. 예를 들어, 시퀀스 프로그램은 신규 설정점을 제공하고, 코어 공정 제어 프로그램은 신규 설정점 메시지를 판독하여 설정점을 조정한다. 통지는 신규 설정점의 수용 시퀀스 포인트로 보내지며, 코어 공정 제어 프로그램은 타이머 프로그램으로부터 신호 접수를 기다려 신규 설정점으로 코어 공정 제어 기능을 수행한다.
공차 범위의 공정 조건이 있는 곳에는, 코어 공정 제어 프로그램이 알람 조건이 있는 알람 모니터링 프로그램에 메시지를 보낸다. 알람 모니터 프로그램은 전지 시스템의동작에 임계치인 공정 조건용 알람과 동일하고, 이에 따라 전지 차단이 개시되어야 한다. 알람 모니터링 프로그램은, 코어 공정 제어 프로그램이 공차 범위이외의 조건을 교정하도록 허용되는 예정시간 간격이 구동이 개시되기 위하여 타이머 프로그램을 개시하는 시퀀스 프로그램을 작동시킨다. 만일 공차 범위의 조건이 주어진 시간 간격내에서 교정되면, 모니터 프로그램은 시퀀스 프로그램을 작동시킨다. 만일 공차 범위의 조건이 주어진 시간 간격내에서 교정되면, 모니터 프로그램은 시퀀스 프로그램에 메시지를 보내 전지 차단 과정이 무효화되도록 한다. 만일 공차 범위의조건이 시간 프레임내에 교정되지 않으면, 전지 차단 과정은 연속된다. 공정 제어 시스템의 전체 코디네이터는 마이크로컴퓨터에 과업 운영 또는 작업 시스템이다.
전기 화학식 생성 공정의 제어로 달성되는 결과를 예증하기 위하여, 다음의 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 기술된다.
[예 1]
15양극의 전극을 가진 제1도에 도시된 형태의 하이드로설파이트 나트륨 전기화학 전지는 16일 이상 차단되지않고 연속적으로 작동된다. 전지는 12시간 동작동안 약 83.8% 전류 효율로 동작된다. 전류는 약 2.5KA/㎡, 또는 약 1625amps, 및 약 46볼트로 공급된다. 음극액 온도는 약 24.5℃이고, 양극액 순환은 분당 약 200갤런이고, 음극액 순환은 분당 약 205갤런이다.
표 1은 표시된 바와 같이 센싱이 약 8시간 동안 동작하여 얻어진 10분 간격의 로그를 나타내고 있다. 암페어와볼트로 표기된 전지 전류와 전지 전압은 이 기간 동안에 일정하게 지켜진다. 분당 파운드로 표기된 생성 탈염수, 양극액, 음극액의 유량은 소규모로 변화한다. 일에로, 양극액 흐름은 모니터되는 시간동안에 감소되며, 반면에 생성 탈염수는 그 흐름이 거의 증가한다. 이러한 흐름 증가는 센서(110)로 판독란 밀도치가 생성 탈염수 용의 마스터 유량 제어 루프(97)로 공급되어 종속 루프 생성 탈염수 제어기(99)의 유량 설정점을 조절한 결과이다.이러한 조절은 저장탱크내의 생성물의 밀도를 소정의 레벨로 제어한다.
표에 표기된 그외 치수 유니트를 다음에 설명한다. 양극액 및 생성 가성재의유량은 분당 파운드로 기재되며, 생성 가공재가 생성물의 밀도 증가를 이루도록 생성 탈염수의 유량 증가에 대응하는 유량을 감소하게 하는 것을 제외하고는, 대체로 균등한 범위내에 있다. 생성 유량은 분당 갤런으로 나타내고, 반면에 생성밀도는 g/㎤로 나타낸다. SO2흐름 제어기의 밸브 위치는 이동 퍼센테이지로 나타내고, 반면에 SO2치수의유량은 분당 파운드로 나타낸다.
전해 전지(10)는, 공급율 변화가 코어 공정 제어 프로그램에 의해 주어진 명령에 따라 실행되는 상태로 모두가 자동적으로 약 8시간이상 동작된다. 모니터되는 기간 동안에 존재하는 공차 범위이외 조건이 없을지라도, 자체 교정 변화는 일관된 질의 최종 생성물을 보장하도록 제조된다.
[표 1]
[예 2]
예1에서의 동작과 같이 동일한 하이드로설파이트 나트륨 전기화학 전지(10)로 동작되며, 아래에 데이타는 대체로 동일한 조건하에서 생성된다. 표 2는 표 1과 같이 동일한 파라미터가 모니터 되어 있는 것을 보여주며, 표 1에 모니터된 것에 다음 시간 판독치는 따른다.
예 2는 자동식 전지 차단이, 양극액 SO2유량 루프에 유량이 제로로 떨어지면 이러한 로그상에 약 4시간 30분의 동작후 규정된 5분간의 연기없이, 바로 개시되는 법을 설명한다. 표 2의 08 : 00시에, 10분 주기에 걸친 전지 전류 평균치는 2등분되며, 다음의 시간 증분에서 감소되도록 전지 파워에 환원반응 반향이 연속된다. 따라서 전지 전압은 이시간동안에 감소된다. 탈염수 스트링의 유량율과 양극액 및 생성 가성재 유량은 그후 빠르게 제로로 감소된다. 음극액의 PH가 자연 산성 음극액으로부터 음극코팅을 보호하도록 증가되고, 전지 전류 및 전압은 감소될때, 전지 차단 공정은 로그에 8시간 표시 동작 범위이상으로 일어난다. 상기 PH는, 음극액 분리기(18)에 양극액 분리기 배수라인(68)을 통과하는 가성재의 지속적인 공급 및 음극액 루프 안으로 흐르는 SO2의 가소로 인하여 증가된다.
전지 차단 공정은 모니터 프로그램 알람 시퀀서 프로그램에 의해 자동적으로 개시되어 차단 공정이 시작한다. 전지 차단 동안에, 순환 펌푸 동작이 이어지고, 온도 제어가 온 상태로 있다. 일단 PH가 올라가면, 정류기에 대한 동력이 완전히 끊어진다. 순서적으로, 시퀀서 및 타이머 프로그램이 음극액 전류 제어기 전류설정을 3% 유효출력으로 변화되며, 생성물 유량 제어기를 오프하며, 생성 탈염수 출력 설정점을 제로로 세트하며, 생성물에 대한 탈염수 유량을 오프하며 생성물 출력 설정점을 제로로 설정하며, 음극액 탈염수 유량을 설정점을 조절하며, 양극액 탈염수 설정점을 조절하며, 액극액 가성재 설정점을 조절하여 일단 양극액 시스템이 탈염수로 채원지며, PH의 값이 충분히 올라간 후에 탈염수 유량을 오프하며 정류기를 완전히 파워오프 한다.
전지 차단으로 인한 사정은, 전지 시스템용 공기 콤프레샤가 그안에 수용된 빌딩에 동력이 약 오후 7 : 55분에 동력이 꺼지면서 드러난다.이러한 사실은 공기 콤프레샤 및 시스템내에 공압 동력 작동기에 동력손실을 초래한다. 따라서, 모든 공압작동식 유량 제어 밸브는 차단 위치로 폐쇄되며, 전지 시스템에 공급라인 유량 제어 밸브를 통한 모든 산술치는 멈춰진다. 전지에 동력은, PH가 모든 정류기를 차단시키기에 충분한 높이로 올라갈때까지, 일반적인 안정 레벨을 확정하도록 시퀀서 프로그램으로 3%의 유효 출력으로 자동적으로 감소된다. 다음에, 공기 콤프레샤에 동력이 재생되면, 모니터 프로그램이 다음 출력을 위하여 소정 위치에 양극액 가성재와 양극액과 음극액 탈염수 유량 제어 밸브를 설정한다.
[표 2]
상기 본원에 기술된 본 발명이 공정 제어를 제어하는 양호한 구조체 및 방법에서, 본 발명은 본원에 전술된 하이드로설파이트 나트륨 전지에 한정되지 않고, 필요한 임의의 전기 화학 전지 또는 자동 공정 제어에 이용 가능하다.
Claims (26)
- 음극칸막이 (35), 양극칸막이(29)와 음극칸막이(35)를 분리하는 양이온 교환막(32), 다공성 음극(34), 및 양극과 막에 개재하는 분리기(31)를 구비한 전지에 수성 생성물 용액을 연속적으로 생성하기 위한 전해막 전지(10) 동작용 중앙제어식 공정제어 시스템에 있어서, (가) 음극칸막이(35)내에 음극액과 양극칸막이(29)내에 양극액에 원료 공급을 제어하며, 원료 공급유를 제어하는 작동기에 자체 교정 지시를 개시하여 공급율용의 소정의 설정점의 공차내에서 공급을 유지하며 생성물의 PH를 모니터하여 소정의 설정점의 공차 내에서 생성물을 제어하고, 원료공급율 또는 생성물 PH가 공차범위를 벗어나면 알람 조건을 감지하는 코어 공정 제어 프로그램과, (나) 코어 공정 프로그램으로부터 공차범위외 조건의 알람조건의 감지를 수신하고, 전지동작에대한 감지 및 데이타를 분석하고, 그것에 응답하여 지시 및 명령을 보내는 알람 모니터링 프로그램과, (다) 알람모니터링 프로그램으로부터의 명령에 의해 동작되어, 코어 공정 제어 프로그램에 의해 감지된 임의의 예정된 알람조건의 하나가 예정 간격 시간을 넘어 지속되면 전지 차단 과정이 개시되도록 코어 공정 제어 프로그램에 명령을 보내는 하나이상의 시퀀선 프로그램과, (라) 시퀀서 프로그램에 의해 개시되어, 예정시간 간격 동안에 공차범위외 조건을 타이밍 개시하고, 예정시간 간격이 경과하고 그리고 공차범위의 조건이 유지되면 전지차단 과정이 개시되도록 하나이상의 시퀀서 프로그램 동작을 개시하는 타이머 프로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 알람 모니터링 프로그램이 코어 공정 제어 프로그램으로부터 수신된 알람조건의 감지를 스크린하고, 전치 차단 과정이 개시되도록 요구하는 예정 임계 알람 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 코어 공정 제어 프로그램은 작동기을 조절하여 공차범위의조건을 자체 교정하도록 전지 동작조건을 조절하도록 감지에 기초한 출력치를 연산하는 것을 특징으로 하는공정 제어 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 작동기가 유량 제어 밸브인 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 코어 공정 제어 프로그램이 전지(10)에 전력을 감소시켜 전지 차단 과정을 작동하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제5항에 있어서, 전지차단과정에 코어 공정 제어 프로그램은 음극(34)이 부식되지 않도록 음극액의 PH를 안정레벨로 더욱 증가시키고, 전지 차단 레벨로 전지 차단 레벨로 전지 전력을 더욱 감소시키는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 음극액 PH가 약 12.0까지 증가되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제6항에 있어서, 상기 원료는 음극액에 대해서는 이산화황 및 탈염수, 양극액에 대해서는 탈염수 및 가성재로 구성되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 생성물이 알칼리 금속 하이드로설파이트의 수성용액인 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제9항에 있어서, 상기 생성물이 하이드로설파이트 나트륨의 수성용액인 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제8항에 있어서, 상기 음극액 PH가 음극액에 기성재의 추가로 증가되는 것을 특징으로 하는 공정제어 시스템.
- 음극칸막이(35), 양극칸막이(29), 양극칸막이(35)를 분리하는 양이온 교환 막(32)을 구비한 전지(10)내에 수성 생성물 용액을 연속적으로 생성하기 위하여 전해막 전지의 동작용 중앙제어식 공정 제어 시스템에 있어서, (a) 음극칸막이(35)내에 음극액과 양극칸막이(29)내에 양극액에 원료의 공급을 구비하는 동작 조건을 제어하며, 원료의 공급율을 제어하는 작동기로 자체교정 명령을 개시하여 소정율의 공급을 위한 소정의 설정점의 공차내로 공급을 유지하며, 동작조건이 공차범위를 벗어나면 알람 조건을 감지하는 코어 공정 제어 프로그램과, (b) 코어 공정 제어 프로그램으로부터 공차범위의 조건의 알람조건의 감지를 수용하며, 전지의 동작에 대한 감지 및 데이타를 분석하며, 그것에 대응하는 지시 및 명령을 하는 알람 모니터링 프로그램과, (c) 알람 모니터링 프로그램으로부터의 명령에 의한 동작을 개시하며, 코어 공정 제어 프로그램에 의해 가미지된 예정된 하나의 알칼 조건이 있을 때 전지 교정 과정을 개시하도록 콩 공정 제어 프로그램에 명령을 보내는 하나 이상의 시퀀서 프로그램과, (d) 스퀀서 프로그램에 의해 개시되어, 공차범위의 타이밍 개시하고, 전지 교정 과정이 개시하도록 하나 이상의 시퀀서 프로그램이 작동되는 타이머 프로그램을 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 알람 조건이 감지되고, 음극칸막이(35)내의 음극액 또는 양극칸막이(29)내의 양극액에 원료의 공급율이 공차범위를 벗어나면, 전지교정 과정이 개시되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제2항에 있어서, 상기 조건이 감지되고; 음극액 PH 또는 음극액 온도가 공차범위를 벗어나면 전기교정과정이 개시되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 동작조건이 공차범위의 조건용으로 알람조건을 감지하는 키에 추가로 감지되고, 양극액 및 음극액 유량, 양극액 및 음극액 순환압력, 전지전류 및 전지전압을 구비하는 전지교정 과정을 개시하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제2항에 있어서, 음극액에 공급된 상기 원료가 탈염수와 이산화황을 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제2항에 있어서, 양극액에 공급된 원료가 탈염수 및 가성재를 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 알람 모니터링 프로그램이 코어 공정 제어 프로그램으로부터 수신된 알람조건의 감지를 스크린하고, 만일 전기교정 과정이 예정된 시간 간격내에 공차범위의 동작 조건을 자체교정하지 못하면 전지차단 과정의 개시를 요하는 예정 임계 알람조건을 확인하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 코어 공정 제어프로그램은 작동기를 조절하여 공차범위의 조건을 자체 교정하도록 전지 동작조건을 조절하도록 감지에 기초한 출력치를 연산하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 코어 공정 제어 프로그램은 전지(10)에 대한 전력감소로 전지차단 과정을 작동하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제7항에 있어서, 상기 코어 공정 제어 프로그램은 전지(10)에 대한 전력감소로 전지차단 과정을 작동하는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 전지차단 과정에 코어 공정 제어 프로그램은 음극이 부식되지 않도록 음극액의 PH를 안정 레벨로 더욱 증가시키고, 전지전력을 전지차단 레벨로 더욱 감소시키는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제11항에 있어서, 상기 음극액 PH가 약 12.0까지 증가되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제12에 있어서, 상기 생성물이 알칼리금속 하이드로설파이트의 수성용액인 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 생성물이 하이드로설파이트 나트륨의 수성용액인 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 음극액 PH가 음극액에 가성재의 추가로 인해 증가되는 것을 특징으로 하는 공정 제어 시스템.
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