PT90024B

PT90024B - Processo de regulacao de uma celula de electrolise

Info

Publication number: PT90024B
Application number: PT90024A
Authority: PT
Inventors: Rene Clair; Bernard Bouche-Pillon; Jean-Pierre Caujolle
Original assignee: Atochem
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1989-03-16
Publication date: 1994-05-31
Also published as: CA1316486C; FI891255A; JPH01294885A; US4952298A; EP0333556A1; FI89187C; FR2628757B1; DE68907094D1; CN1093178C; FI89187B; FI891255A0; DK174442B1; CN1037553A; KR930006342B1; NO176725B; ATE90740T1; ES2043050T3; PT90024A; NO890863L; DK127889A

Description

PROCESSO DE REGULAÇÃO DE UMA CÉLULA DE ELECTRÓLISE

A presente invenção refere-se a um processo de regulação de uma célula de electrólise. Aplica-se por exemplo à electrólise de soluções aquosas de cloreto de sódio que é o único processo industrial para produzir cloro e carbonato de sódio (soda).

Resumidamente, em vez de se utilizar por exemplo uma medida de débito para accionar uma regulação de débito e simultaneamente uma medida de concentração para actuar sobre um regulador de temperatura, centraliza-se todas essas medidas, harmoniza-se essas medidas com o desempenho global da célula e fornece-se sinais aos diferentes reguladores.

A electrólise é ura processo utilizado industrialmente para produzir, por exemplo, cloratos de metais alcalinos ou hidróxidos de metais alcalinos. A electrólise de soluções de cloreto de sódio para a produção de cloro e de carbonato de potássio é a mais importante tendo em consideração as grandes quantidades produzidas e dado que é o único processo industrial utilizado actualmente; ver por exemplo KIRK—OTHMER, Encyclopedia of Chemical Technology, 3^e Edição, páginas 799 a 865.

Sabe-se que a regulação do funcionamento de uma célula ou de um conjunto de células de electrólise é conseguida geralmente por um servossistema que utiliza os valores dos parâmetros fornececidos pelos dispositivos que captam as caracter!sticas daquele ou daqueles elementos ou compostos à entrada ou à saida da instalação. Esses valores permitem regular o funcionamento da instalação por intermédio de meios de regulação aos quais se aplica um sinal determinante e também sinais correspondentes a alguns parâmetros, (por exemplo, os teores dos compostos residuais à saida da instalação). Estes meios de regulação fornecem um sinal de comando que permite designadamente comandar os meios de regulação dos débitos dos compostos introduzidos na instalação.

Este tipo	de	regulação	bem	conhecido	na	especialidade
utiliza pelo	menos um laço	de	regulação	e	apresenta	os
inconvenientes	que	resultam	do	facto de	os	valores	dos

parâmetros fornecidos pelos dispositivos de captação serem valores aproximados desses parâmetros característicos e não valores bastante exactos. Daqui resulta que um dispositivo de regulação que funcione directamente a partir de valores de parâmetros característicos fornecidos pelos dispositivos de captação não permite obter um comando óptimo da regulação para que uma célula de electrólise funcione com um rendimento óptimo.

A técnica anterior propõe sistemas de regulação específicos das células de electrólise. A patente Norte Americana 4035268 propõe um dispositivo para regular o afastamento dos electrodos numa célula de um processo de tipo a mercúrio”. A patente Europeia 99795 descreve um sistema de regulação da intensidade de um conjunto de células de electrólise. Tal como anteriormente estes dispositivos são apenas regulações convencionais aperfeiçoadas, significando isto que se analisou e mediu com maior precisão um parâmetro que foi depois transmitido para um regulador convencional.

A presente invenção tem como objectivo superar os inconvenientes dos dispositivos conhecidos de regulação do funcionamento de uma célula de electrólise, designadamente pelo facto de tomar em consideração os valores de um grande número de parâmetros e em função de um cálculo corrector dos valores desses parâmetros de modo a permitir a regulação do funcionamento da instalação com um rendimento máximo. O

cálculo corrector é na realidade um cálculo de harmonização dos valores dos parâmetros medidos.

A presente invenção refere-se a um processo de regulação de uma célula de electrólise dispondo de:

a) meios de medição que fornecem os sinais de medida dos débitos de pelo menos um dos produtos de entrada ou de pelo menos um dos produtos de saída,

b) eventualmente meios de regulação do débito de pelo menos um dos produtos de entrada ou de saída,

c) pelo menos um meio de medida da temperatura do electrólito e eventualmente pelo menos um meio de regulação dessa temperatura,

d) meios de cálculo ligados aos dispositivos de medida (a) dos débitos e aos dispositivos de medida (c) da temperatura do electrólito, caracterizado pelo facto de:

(i) os meios de cálculo (d) estarem ligados pelo menos a um dispositivo de medida da intensidade e (ii) os meios de cálculo (d) efectuarem tratamentos de harmonização das medidas de débito fornecidas pelos dispositivos (a) e da medição de intensidade e (iii) os meios de cálculo fornecerem pelo menos um sinal aperfeiçoado pelo tratamento de harmonização e aplicável a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos dispositivos (b) de regulação dos débitos, a um dispositivo de regulação da intensidade e ao dispositivo de regulação da temperatura.

Λ

Ο termo célula de electrólise significa qualquer dispositivo no qual se efectua pelo menos uma reacção química sob a acção de uma diferença de potencial e de uma corrente fornecida por um gerador eléctrico; como exemplo refere-se a electrólise do cloreto de sódio para produzir o clorato de sódio, do ácido fluorídrico para produzir o flúor elementar ou de cloreto de sódio em solução aquosa para produzir o cloro e o carbonato de sódio, conhecida pela designação electrólise cloro/soda. Esta electrólise cloro/soda efectua-se geralmente em conformidade com 3 processos, qualquer deles utilizado industrialmente, designadamente:

- o processo a mercúrio,

- o processo do diafragma,

- o processo da membrana.

termo célula de electrólise designa também um conjunto de células de electrólise. 0 termo produto de entrada” refere-se a todo o fluxo de matéria que entra na célula, por exemplo, a solução de cloreto de sódio. Por analogia o termo produto de saída significa um fluxo de matéria que sai da célula, por exemplo, a solução de carbonato de sódio e de cloreto de sódio de um processo por diafragma, ou as soluções de carbonato de sódio e as soluções

X

de cloreto de sódio empobrecidas dos processos por membrana e a mercúrio. Por exemplo, a corrente gasosa essencialmente formada por hidrogénio é também um produto de saída de uma célula de electrólise cloro/soda. Os meios de medição (a) representam qualquer sistema habitual de medida de um débito gasoso ou líquido tal como um diafragma, um dispositivo de

Venturi ou um contador. Todos estes sistemas fornecem um sinal que representa o débito, podendo esse sinal assumir uma natureza eléctrica tal como uma tensão ou uma corrente e pode ser do tipo analógico ou digital ou pode assumir ainda uma natureza radioeléctrica. Eventualmente pode ser também um sinal pneumático que é possível converter em sinal eléctrico.

Os meios de regulação (b) são, por exemplo, meios que actuam por variação da perda de carga de um produto de entrada ou de saída. De um modo geral utiliza-se válvulas pneumáticas ou electrovalvulas. Também é possível utilizar bombas de variação de velocidade.

Os meios (c) de medição de temperatura do electrólito são meios conhecidos de per si e podem estar situados na célula próximo dos eléctrodos ou numa tubuladura na qual passa o electrólito ao entrar ou ao sair da célula. Tal como os dispositivos (a), também fornecem sinais, quase sempre de natureza eléctrica, que representam a temperatura. 0 meio de regulação da temperatura do electrólito pode ser seleccionado entre meios de permuta térmica conhecidos de per si. sendo

também possível actuar sobre a temperatura do electrólito à entrada da célula com o auxilio desses dispositivos.

Os dispositivos de cálculo (d) são também dispositivos conhecidos de per si e são constituídos, por exemplo, por circuitos electrónicos de cálculo analógico ou digital ou analógico e digital e os quais estão ligados aos dispositivos de medição (a) e (c) por ligações de tipo convencional. Os meios de cálculo (d) são preferencialmente dispositivos de tipo ordenador que podem efectuar operações numéricas e lógicas de acordo com instruções programadas e em conformidade com valores previamente atribuídos e em concordância com os valores ou com as informações transmitidas pelos dipositivos de medição (a) e (c). Esses dispositivos de cálculo (d) são completados preferencialmente com meios de visualização tais como mostradores ou impressoras e meios para conservar as informações tais como dispositivos magnéticos.

A intensidade da corrente eléctrica na célula significa a intensidade eléctrica que se mede entre os eléctrodos ou eventualmente entre os ânodos e o leito de mercúrio no caso de uma célula a mercúrio. 0 termo intensidade significa também a intensidade de um conjunto de células. Os meios de medição da intensidade da corrente são os meios habitualmente utilizados pelos electrotécnicos o mesmo sucedendo com os meios de regulação dessa intensidade eléctrica. Para a regulação da intensidade da corrente é possível utilizar, por exemplo, meios de actuação sobre a tensão dos díodos, dos rectificadores electrolíticos e também sobre o ângulo de escorvamento dos tiristores desses rectificadores. Deste modo os meios de medição podem ser confundidos com os meios de regulação.

Os meios de medição da intensidade da corrente tais como os meios (a) e (c) fornecem sinais que representam essa intensidade de corrente. Os sinais analógicos ou digitais são preferencialniente de natureza eléctrica. Os dispositivos de medição da intensidade eléctrica são ligados aos dispostivos de cálculo (d). Essas ligações são frequentemente materializadas por cabos condutores de electricidade mas dentro do âmbito da presente invenção seria possível utilizar também ligações por ondas radioeléctricas ou por raios infravermelhos.

A medida de intensidade, a(s) medida(s) fornecida(s) pelos meios (a) e as medidas de temperatura fornecidas pelo dispositivo (c) são transmitidas aos dispositivos de cálculo (d) que efectuam tratamentos de harmonização dessas medidas; significa isto que os dispositivos de cálculo (d) , com o auxílio de métodos matemáticos e das leis de fisíca e de química aplicáveis à electrólise, procedem à comparação dessas medidas entre elas, estabelecem correlações entre elas pelo desempenho ainda que parcial da célula de electrólise e determinam os valores mais prováveis das grandezas medidas e de outros valores que não foram medidos e

S\ que foram deduzidos por cálculo e podem ainda fornecer um sinal aperfeiçoado (pelos dispositvos de cálculo (d)) e aplicável aos dispositivos de regulação, quer seja um dos débitos, a intensidade da corrente ou a temperatura do electrólito. A este respeito diz-se que os dispositivos de cálculo (d) efectuam tratamentos de harmonização. 0 princípio do tratamento de harmonização será explicado pormenorizadamente mais adiante.

De acordo com a presente invenção é essencial medir o débito de um dos produtos de entrada ou de saída podendo escolher-se, por exemplo no caso da electrólise cloro/soda, o débito de solução salina ou o débito de água ou o débito de soda. Também é essencial medir a temperatura de electrólito e a intensidade eléctrica e depois efectua-se a harmonização de todas essas medições estabelecendo eventualmente entre elas relações físico-químicas que devem respeitar, por exemplo, a quantidade de hidrogénio produzida pode ser associada à intensidade eléctrica. Os dispositivos de cálculo (d) fornecem pelo menos um sinal de regulação aplicável aos dispositivos de regulação da intensidade eléctrica ou de um dos produtos de entrada ou de saída ou da temperatura. Pode optar-se por regular um produto de entrada ou de saída diferente daquele que foi utilizado na medição para o cálculo de harmonização. Por exemplo, o débito de hidrogénio à saída da célula, a temperatura de electrólito e a intensidade da corrente são grandezas utilizadas nos dispositivos de cálculo

para fornecer um sinal aplicável à regulação do débito da solução que se pretende electrolisar. Os dispositivos de cálculo (d) fornecem paralelamente um sinal aplicável à regulação dos valores harmonizados dos débitos e da intensidade da corrente. Deste modo é possível conhecer perfeitamente as condições de funcionamento da célula de electrólise. Os sinais aplicáveis aos meios de regulação representam na realidade os pontos de comando dos diferentes reguladores. Estes sinais que representam valores de débito, de temperatura ou de intensidade de corrente resultam do cálculo de harmonização e de um ou vários critérios devidamente estabelecidos tais como, por exemplo, a produção máxima ou um determinado valor de intensidade de corrente que não deve ser ultrapassado, etc..... Deste modo é possível, tendo em consideração o desempenho harmónico devido ao cálculo de harmonização e em conformidade com diferentes critérios, actuar sobre os reguladores, ou seja, é possível modificar manualmente o tempo de comando dos reguladores.

De acordo com uma forma preferencial da presente invenção é possível fazer um tratamento de harmonização de vários débitos e proceder de tal modo que os dispositivos de cálculo (d) forneçam vários sinais de regulação aplicáveis a um ou vários dos elementos do grupo constituído pelos dispositivos (b) de regulação dos débitos, um dispositivo de regulação da intensidade da corrente e um dispositivo da regulação da temperatura. Seguidamente explicar-se-á o

tratamento de harmonização com bastante pormenorização a partir de um exemplo de cálculo.

Considere-se uma conduta que transporta um fluido incompressivel e admita-se que sobre essa conduta são instalados dois debitómetros mássicos A e B.

debitómetro A possui um dispositivo captor de turbina e o debitómetro B possui um dispositivo captor de orifício deprimogéneo, por exemplo. Uma leitura simultânea dos dois aparelhos proporciona os seguintes resultados:

Para o debitómetro A observa-se um valor = 100

Para o debitómetro B observa-se um valor mg = 105

Nestas condições existe uma medição de uma grandeza única por dispositivos independentes que proporcionam valores diferentes do valor real da medição identificada por M na explicação que se segue.

/χ Λ

Trata-se aqui de calcular dois valores m^ e mg mais próximos de M do que os valores m^ e mg.

construtor do aparelho A indica que efectuou, em relação ao débito M, uma série de n experiências que lhe proporcionaram um conjunto àe medições Μ. O desvio tipo do conjunto é = 2, por exemplo, e o seu valor médio é M.

conjunto obedece a uma lei de distribuição normal, isto é, a densidade de probabilidade da lei está de acordo com a expressão conhecida a seguir indicada:

S

construtor do aparelho B indica que também efectuou uma série de n experiências sobre o débito M e que obteve o conjunto Wg de medições de M.

desvio tipo do conjunto Wg é Sg = 4, por exemplo, e o seu valor médio é M.

Este conjunto possui também uma densidade de probabilidade:

- _l| M — m - 2 \ S_B

No conjunto a probabilidade de obtenção de um valor ιπ'α tão próximo quanto possível do valor m_A tem por expressão:

Prob (m —dm/2<m' Zm +dm/2)

S

. dm

em que dm é elemento diferencial da variável m.

No conjunto Wg a probabilidade de obtenção de um valor m'g tão próximo quanto possível do valor mg tem por expressão:

Prob (Op-dm/lCm' g<Cnig+dm/2) = \ S.

No caso de dois acontecimentos A e B serem independentes, a probabilidade composta de se realizar os acontecimentos A e B simultaneamente tem a expressão seguinte:

Prob ( A ΓΛ B) = prob (A) x prob (B)

Efectuando a mudança de variáveis seguintes obtém-se:

B

Μ - e ' ^SA

H - w'.

c “B

A probabilidade de observação simultânea nos conjuntos ^WA ^{e W}B valores m'^ e m'g respectivamente tão próximos quanto possível dos valores observados e mg possui a expressão seguinte:

Prob

O_A-dc/2<in’ _A<m_A+dm/2)P^(m_n-dra/2<n₁'_D<nç₃+dm/2)

71

-X

-X dm

A

B

^SA’^SB .e exame da expressão analítica probabilidade procurada mostra claramente cresce monotonamente desde que o termo:

que quantifica a que a probabilidade

seja decrescente.

Por outras palavras: a probabilidade de se simultaneamente os conjuntos e Wg valores e mg é quando o termo:

obter máxima é mínimo.

Deste modo, no caso de:

2

X + X

A_B τ

ser mínimo, os valores mais prováveis de m^ e mg procurados são:

^{= ra}A ⁺ S^XA = M + m^ - m' m_B = m_B + SgXg = M + mg - m'g

Uma vez que os aparelhos A e B medem uma grandeza única zs.

M, é necessário procurar a igualdade dos valores m_A e mg.

Z\ Z>

Seja y = - mg a restrição lógica sobre as estimativas m. 0 problema numérico consiste então em calcular simultaneamente

2

X + X

A_B mínimo sob a condição y = 0.

Lima vez que y = 0, é equivalente minimizar a função auxiliar.

x:

k.y na qual o símbolo k representa uma nova incógnita do problema e que se designa por multiplicador de Lagrange.

A função z possui um extremo desde que as derivadas em relação a e a Xg se anulem, ou seja:

efectuados os cálculos, estas duas equações têm por expressão o sistema:

X, + kS = 0 \ Λ Λ ω

^XB - ^kSB - °

Os valores e Xg substituídos na expressão da restrição (m^ + X^ = mg + SgXg) proporcionam a expressão seguinte:

kS ^kSB ^{= m}A ' ou seja:

Π) valor de k identificado no sistema (1) origina:

o ^S'a ^{+ S}B

X = ^SB· ^(raA ~ i?

D ~

7 s; + s“ A B

Finalmente:

^SA‘^(mA ' r>tn. = n Λ Λ ^Sa ⁺

A B ^Γ'Β * ^B

A aplicação numérica dos resultados anteriores é:

- _ _1Ωη A (100 - 105) ^u,A - 100 - __= 100 + 1 = 101 + 16 *~Β = 105 + ^{16 (,0}° ¹⁰⁵⁾ = 105 - 4 = 101 + 16

O valor mais provável (e não o valor certamente mais próximo) de M é igual a 101.

Os valores harmonizados das medições m_A_ e mg são:

/-x ^mA ^{= m}B ⁼ 101

Consegue-se a certeza de se obter valores m mais próximos do valor real do que os valores brutos m multiplicando as diversas medidas brutas e o seu tratamento.

A redução de erro é de 50% para a medição A e é de 66% para a medição B no caso do valor real ser igual a 102 e o erro residual de B muda consequentemente de sentido.

A eficácia do tratamento aumenta com o número de redundâncias de medições brutas e com o número de tratamentos repetidos e também com a exactidão e/ou com os erros absolutos das medições. O cálculo de harmonização pode ser estendido a um número qualquer de medições brutas submetidas a um número determinado de restrições, desde que esse número de restrições seja inferior ao número de medições. É possível utilizar, por exemplo, o método descrito por G.V. REKLAITIS,

A. RAVINDRAN et K.M. RAGSDELL em Engineering optimization, Methods and applications, edições John Wiley and sons 1983, páginas 184-189. 0 cálculo de harmonização toma em consideração, por exemplo, a conservação dos átomos numa reacção química, a conservação do equilíbrio da entalpia, a conservação dos electrões, das cargas e do equilíbrio electroquímico.

De acordo com outra forma da presente invenção, o sinal aperfeiçoado pelo tratamento de harmonização é aplicado directamente a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos dispositivos (b) de regulação dos débitos, a um dispositivo de regulação da intensidade e ao dispositivo de regulação da temperatura. Esta ligação faz-se, por exemplo, pelos mesmos meios de ligação dos dispositivos de medição (a) e dos dispositivos de cálculo (d) , os quais são ligações analógicas, digitais, eléctricas ou pneumáticas, ou uma mistura dessas técnicas, por exemplo, em função das distâncias e das potências dos sinais necessários que acedem aos reguladores. De acordo com outro aspecto da presente invenção os dipositivos de cálculo (d) não são aplicados directamente ao dispositivo de regulação. Por exemplo, é possível ter uma regulação directa de um débito de entrada e um sinal aplicável à temperatura de entrada do electrólito;

em consequência modifica-se manualmente o tempo de comando dessa temperatura de entrada do electrólito.

De acordo com outra variante preferencial da presente invenção, a célula de electrólise pode possuir dispositivos de medição (e) que fornecem sinais de medida dos teores de pelo menos um dos produtos seleccionados entre os produtos de entrada e os produtos de saída, indo esses sinais alimentar os dispositivos de cálculo (d).

termo teores significa as concentrações no caso de uma fase liquida ou o valor de pH ou a concentração ou a pressão parcial no caso de uma fase gasosa. Não é necessário medir todas as concentrações de um produto de entrada ou de saída, bastando por exemplo, no caso da electrólise cloro/soda, conhecer o teor em oxigénio do cloro à saída. Tomando esta medição em consideração conjuntamente com as medições anteriores, isto é, com o débito de um dos produtos de entrada ou de saída, com a temperatura do electrólito e com a intensidade da corrente, torna-se possível aperfeiçoar a harmonização. De acordo com outra forma preferencial da presente invenção é possível medir os teores de outros produtos de entrada e de saída ou vários teores de um dos produtos e apenas um teor de um outro produto. Por exemplo, no caso da electrólise cloro/soda, é preferível medir o oxigénio existente no cloro e simultaneamente a soda e o cloreto existentes na produto de saída da célula.

De acordo com outra variante preferencial da presente invenção os dispositivos de cálculo (d) podem fornecer também um ou vários sinais aperfeiçoados pelo tratamento de harmonização e aplicáveis aos dispositivos de controlo de um elemento do teor de um produto de entrada ou de saída. Por exemplo, é possível modificar o teor do produto de entrada, devendo o composto ser electrolisado adicionando um diluente ou o produto puro que se pretende eiectrolisar para aumentar o seu teor. Desta forma, por exemplo, no caso da electrólise do cloreto de sódio é possível adicionar cloreto de sódio ao produto de entrada para aumentar a concentração em cloreto ou é possível adicionar água para diminuir essa concentração, podendo modificar-se também o valor do seu pH.

Tal como sucede com os produtos de entrada ou de saída, é possível medir um teor e efectuar a regulação de um outro, quer se trate do mesmo ou de outro produto de entrada ou de saída. Os dispositivos (d) também podem fornecer sinais aplicáveis e sinais directamente aplicados.

De acordo com outra variante preferencial da presente invenção a célula pode possuir dispositivos de medição (f) de pelo menos um parâmetro seleccionado entre pressão e temperatura, pertencendo o referido parâmetro a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos produtos de entrada, os produtos de saída e os compartimentos da célula, estando esses dispositivos de medição (f) ligados aos dispositivos de cálculo (d).

Como é evidente estas temperaturas não dizem respeito à temperatura do electrólito da célula de electrólise a qual é sempre tomada em devida consideração.

De acordo com outra variante preferencial da presente invenção a célula pode possuir dispositivos de regulação (g) de pelo menos um parâmetro seleccionado entre a pressão e a temperatura, pertencendo o referido parâmetro a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos produtos entrada e pelos produtos de saída. Estes dispositivos de cálculo (d) fornecem sinais de regulação, sendo alguns aplicáveis aos dispositivos de regulaçaão (g) e sendo outros aplicados directamente aos dispositivos (g).

A pressão ou a temperatura regulável por um sinal proveniente dos dispositivos de cálculo (d) pode ser a que se mediu ou uma outra. Deste modo é possível , por exemplo, medir a temperatura do produto de entrada que se pretende electrolisar, tomar em consideração essa medição no cálculo de harmonização e efectuar a regulação com um sinal aperfeiçoado pelo cálculo de harmonização e proveniente dos dispositivos de cálculo da pressão de um gás proveniente de um dos eléctrodos.

A presente invenção é particularmente útil no caso da electrólise cloro/soda.

Na aplicação considerada do dispositivo de regulação da presente invenção, a experiência mostra que o tratamento de harmonização efectuado sobre os valores dos teores dos c

débitos medidos e sobre a intensidade da corrente permite um funcionamento desta instalação com um rendimento óptimo. Nas instalações existentes no estado da técnica actual, que não utilizam o tratamento de harmonização neste tipo de aplicação e que designadamente não tratam por harmonização os valores de débito dos compostos reactivos à entrada nem a intensidade da corrente e eventualmente também não tratam os valores dos teores destes compostos à saída, o rendimento é bastante inferior.

A presente invenção é mais particularmente útil no caso do processo de electrólise por membrana, podendo o fluxo de hidrogénio ser ligado directamente ao fluxo de electrões.

Os dispositivos de cálculo proporcionam também passos intermédios do cálculo e sobretudo proporcionam os valores mais prováveis que consequentemente é possível comparar com os valores medidos. Exprime-se a sua diferença sob a forma de um coeficiente de correcção. 0 conhecimento permanente desses coeficientes de correcção permite gerir o funcionamento da célula (ou de um conjunto de células) mantendo-se o domínio do processo.

exemplo seguinte ilustra uma célula de electrólise cloro/soda segundo um processo por membrana.

VALORES MEDIDOS

Débito da solução salina à entrada (1/h) 950

Temperatura da solução salina à entrada (°C) 44

Concentração de NaCl à entrada (g/1) 303,8

Concentração de sulfato à entrada (em SO4) (g/1) 2,9

Concentração de NaOH à entrada (g/1) 0,22

Concentração de Na2CO3 à entrada (g/1) 0,87

Valor de pH à entrada 8

Débito soda/água à entrada (1/h) 74

Temperatura da soda/água à entrada (°C) 40

Concentração da soda/água à entrada (% mássica) 0,0001

Débito da soda à saída (1/h) 229

Temperatura da soda à saída (’C) 84

Concentração da soda à saída (% mássica) 33,1

Débito da solução salina à saída (1/h) 765

Temperatura da solução salina à saída (’C) 82

Concentração do sal à saída (g/1) 209,1

Concentração do sulfato (em SO4) à saída (g/1) 3,6

Concentração de CLO (em CLO) à saída (g/1) 1,99

Concentração de CLO3 (em CLO3) à saída (g/1) 0,16

Valor de pH à saída 3,9

Oxigénio existente no cloro (% em volume) , 4

Intensidade da corrente na célula (k-amp) 70,5

Tensão da célula (Volt) 3,43

Pressão do H₂ à saída (mraCE) 40

Pressão de Cl₂ à saída (mmCE) 20

Temperatura ambiente (°C) 25

Relação entre o erro relativo da corrente e os erros relativos dos outros fluxos 0,1

Hsdidas do fluxo 'D3MA* e corrigidas D8MAC	Valores medidos	Erros de me d i c ãc em	Vs iores ha rmoni tados	Desvio em
N01 _:	Intensidade em amperes	70500.0	0.5	70453.6	0.065
N02 :	Água na solução salina à entrada	831375.í	5.0	869903.7	-4.634
NO3 :	Sal na solução salina i entrada	288610,0	5.0	302221.7	-4.716
N04 :	Sulfato na solução salina â entrada	4075.1	5.0	4074.8	0.006
NOS :	HC l na solução salina ã entrada	0.0	5.0	0.0	0.000
NOÓ:	Soda na solução salina á entrada	209.0	5.0	209.0	0.007
N07 :	Carbonato na solução salina á entrada	826.5	.5.0	826.7	0.035
N08:	Agua na solução salina ã saída	680939.8	5.0	669913.4	1,619
N09:	Sal na solução salina à saída	159961.5	5.0	157264.5	1.685
NO10;	Cloro dissolvido na solução salina â saída	156.1	5.0	156.1	-0.025
NO1 1 :	Sulfato na solução ã saída	4073,6	5,0	4074,8	-0.029
NO12:	Clorato na solução salina à saída	489.7	5.0	490.0	-0.057
N013:	Hipoclorito na solução salina ã saída	1551.9	5.0	1555,4	-0.227
NO14 :	HCl na solução salina à saída	3.5	5.0	3.5	0.000
N015:	Alimentação água/soda Oébi to de água g/h	73790.5	5.0	73535.9	0.34 5
NO16:	Alimentação água/soda Débito de soda g/h	0.0	5.0	0.0	0.34 5
N017:	Produção de soda, débito de água g/h	208252.1	5.0	201893.2	3.053
ND18:	Produção de soda, débito de soda g/h	103036.5	5.0	99890.3	3.053
N019:	Produção de H.?, débito de de áhgua movimentada g/h	8087.1	5.0	8081.8	0.065
N020:	Produção de h?. débito de hidrogénio g/h	2630.2	5.0	2628.5	0.065
N021 :	Produção de CL?, débito de égua movimentada g/h	16704.4	5.0	17198.3	-2.956
N022 :	Produção de Cl?, débito de cloro g/h	84037.1	5.0	86368.2	-2.773
NO23 ·.	Produção de Cl?, débito de oxigénio g/h	909.0	5.0	913.1	0.454
NO24 :	Produção de Cl?, débito de CO? g/h	343.0	5.0	343.1	0.036

RECONSTITUIÇÃO DOS FLUXOS HARMONIZADOS

Intensidade

Rendimento

Rendimento da célula faraday catódico faraday anódico faraday anódico

70454 amperes

95,01%

92,56%

95,34 % após descloração

Solução salina

Débito

Concentração de Concentração do

Solução salina

Débito

Concentração de Concentração do Concentração do

Concentração do à entrada corrigic

NaCl sulfato (em SO4) . saída corrigida

NaCL sulfato (em SO4) clorato em (CIO3)

CLO (em CLO)

994,0 1/h 304,0 g/l

2,77 g/l

752,6 1/h

209,0 g/l 3,66 g/l

0,163 g/l

2,03 g/l

Entrada de soda/água corrigida Débito soda/água à entrada Concentração da soda à entrada

73,7 1/h

0,0 %

Saída soda corrigida

Débito de soda à saída

Concentração da soda à saída

222,0 /h

33,10%

Pureza do cloro

Percentagem oxigénio/cloro 2,33 %

Produção da célula

Débito do cloro no terminal

Débito do cloro total

Produção de soda (100%) Produção de hidrogénio HC1 para a descloração da célula 86,368 kh/h 88,962 kg/h 99,890 kg/h

2,629 kg/h

1,08 kg/h em 100%

Consumo eléctrico

Produção de soda A 2419

Produção de cloro A 2716 kwh/tonelada de soda (100%) 0 kwh/tonelada de cloro total

Neste exemplo indicou-se apenas os resultados do cálculo de harmonização. Por razões de clareza não é possível representar as variações desses parâmetros no decurso de tempo. Com o auxílio dos valores harmonizados é possível actuar sobre alguns pontos de comando dos reguladores. Em tal caso actua-se de modo a regular os débitos e a temperatura da solução salina à entrada e também os débitos e a temperatura de alimentação da água.

Uma outra vantagem da presente invenção reside no facto de ao consultar-se os desvios relativos se verificar qual a medição que é defeituosa e deve ser corrigida.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1.- Processo de regulação de uma célula de electrólise cue compreende:

a) meios de medição que fornecem sinais de medição dos dêbiícs de pelo menos um dos produtos de entrada ou de pelo menos um dos produtos de saída,

b) eventualmente meios de regulação de débito de peio menos um dos produtos de entrada ou de saída,

c) pelo menos um meio para a medição da temperatura do electrõlito e, eventualmente, pelo menos um meio de regulação desta temperatura, e

d) meios de cálculo ligados aos meios de medição a) dos débitos e ao meio de medição c) da temperatura do eleotrõlito, caracterizado pelo facto de:

i) os meios de cálculo d) serem ligados a pelo menos um mero de medição da intensidade de corrente, ii) os meios de cálculo d) efectuarem tratamentos de coerênci •das medidas de débito fornecidas pelos meios a) e da medida da intensidade e iii) os meios de cálculo fornecerem pelo menos um sinal melhorado pelo tratamento de coerência e aplicável a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos meios b) de regulaçao dos débitos, um meio de regulação da intensidade de corrente e o meio de regulaçao da temperatura.
2-- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os meios de cálculo d) fornecerem oelo menos um sinal de regulaçao directamente aplicado a Delo menos um dos elementos do grupo constituído pelos meios b) de regulação dos débitos, um meio de regulação da intensidade de corrente e o meio de regulação da temperatura.
3. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a célula de electrõlise compreender meios de medição e) que fornecem sinais das medidas dos teores de pelo menos um dos produtos escolhidos de entre os produtos de entrada e os produtos de saída e de estes sinais serem ligados aos meios de cálculo d).
4. - Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a célula compreender meios de medição f) de pelo menos um parâmetro escolhido entre a pressão e a temperatura, pertencendo o referido parâmetro a pelo menos um dos elementos do grupo constituído pelos produtos de entrada, pelos produtos de saída e pelos compartimentos da célula e os meios de medição f) serem ligados ao meio de cálculo d).
5.- Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de se aplicar a uma célula de elecmrólise de produção de cloro/soda cáustica,

Lisboa, 18 de Março de 1989 © Xgente Oficia! 8a Proo^rieHa8e 'nBuBtrlel

Processo de regulação de uma célula de electrólise

A. invenção refere-se a um processo de regulaçao célula de electrólise. Esta célula compreende meios de medição e de regulação dos débitos de entrada e de saída, da temperatura do elecrrõlito, das diferentes concentrações e da intensidade de corrente; todos estes meios estão ligados a um sistema de cálculo cue determina quais são os valores mais prováveis dos débitos, concentrações e intensidade de corrente que se designa por tratamento de coerência e assim fornece sinais aos meios de regulação. Este processo é particularmente útil para a electrólise do NaCl na produção de cloro e de soda cáustica.