RO108990B1 - Metoda pentru detectarea membranelor schimbatoare de ioni, defecte, din electrolizoarele mono sau bipolare - Google Patents
Metoda pentru detectarea membranelor schimbatoare de ioni, defecte, din electrolizoarele mono sau bipolare Download PDFInfo
- Publication number
- RO108990B1 RO108990B1 RO141221A RO14122188A RO108990B1 RO 108990 B1 RO108990 B1 RO 108990B1 RO 141221 A RO141221 A RO 141221A RO 14122188 A RO14122188 A RO 14122188A RO 108990 B1 RO108990 B1 RO 108990B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- current
- load
- membranes
- electrolyzer
- cell
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title abstract description 51
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 24
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 14
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGKMWBIFNQLOKM-UHFFFAOYSA-N [O].[Cl] Chemical compound [O].[Cl] WGKMWBIFNQLOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000002996 emotional effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
Invenția se referă la o metodă pentru detectarea membranelor schimbătoare de ioni, defecte, din electrolizoarele mono sau bipolare, utilizate în procesele industriale, de producere a clorului și a sodei caustice.
Tehnologiile industriale, cunoscute, pentru producerea clorului și a sodei caustice, prin electroliza unor soluții apoase de halogenuri ale metalelor alcaline, au loc în electrolizoare echipate cu catozi de mercur, diafragme poroase și mebrane schimbătoare de ioni.
Procedeul care are loc într-un electrolizor cu membrană schimbătoare de ioni se extinde continuu, ținând să devină soluția preferată pentru instalațiile viitoare. Cauzele acestei reușite constau, în principal, într-un consum mai redus de energie, plasat în domeniul a 2400.. .2600 kWh/t de clor produs, și în absența unor probleme ecologice, care constituie cauza blocării investițiilor pentru instalațiile cu mercur și tehnologiile cu diafragme.
îmbunătățirile obținute în ceea ce privește durata de viață a anozilor și a învelișurilor flexibile, curățirea celulei, cu raclete acționate din afara celulei și tratamentele de eliminare a mercurului, din gazele și lichidele reziduale, permit construcția de electrolizoare cu catod de mercur, care satisfac cerințele cele mai severe pentru protecția mediului înconjurător. In orice caz, teama de poluare cu mercur (mercurul este, de fapt, unul din cei mai toxici agenți, atât pentru mediul înconjurător, cât și pentru om) determină o respingere emoțională, puternică, de către autorități și de către public.
O situație similară se constată în ceea ce privește electrolizoarele cu diafragmă poroasă, deoarece componenta principală a diafragmei este azbestul care este bine cunoscut, ca un element cancerigen.
Dificultățile de mai sus au condus la depunerea de eforturi mari și la investiții mari, pentru programele de cercetare, îndreptate către găsirea de materiale de înlocuire a azbestului. Noile tipuri de diafragme, disponibile în comerț, în afara faptului că sunt costisitoare, nu conduc la obținerea de rezultate competitive, cu tehnologiile în care se utilizează membrane cu schimb de ioni. De fapt, electrolizoarele cu diafragmă poroasă produc o soluție mixtă, de halogenuri și hidroxizi alcalini, amestecul trebuie evaporat și, numai după separarea halogenurii, se obține un hidroxid alcalin, concentrat. Aceste trepte impun un consum mai mare de energie, decât cel din instalațiile cu membrane schimbătoare de ioni.
Electrolizoarele tipice, cu membrane schimbătoare de ioni, cunoscute, pot fi monopolare sau bipolare (US 4341604; 4488946).
In ambele cazuri, electrolizoarele au, în componeță, un șir de celule elementare, fiecare celulă conținând un anod și un catod, separați printr-o membrană schimbătoare de ioni. Membrana schimbătoare de ioni este constituită, practic, dintr-un strat subțire de polimer perfluorurat, care are introdus în structura sa grupe de ioni, de tip sulfonic sau carboxilic. Aceste grupe de ioni sunt ionizate, prin electroliză și, de aceea, structura de polimer este caracterizată prin prezența de sarcini negative, la distanțe predeterminate.
Sarcinile negative constituie o barieră împotriva migrării anionilor, în sens invers, membrana fiind ușor trecută de cationi.
La electroliza soluțiilor care conțin clor-alcalii, membranele schimbătoare de ioni separă, după cum s-a arătat, anodul de catod și soluțiile conținute în compartimentele anodului și catodului, adică soluții apoase, de clorură de sodiu, respectiv hidroxid de sodiu. Proprietățile membranelor schimbătoare de ioni, menționate anterior, în timpul exploatării, permit curgerea fluxului și transportul ionilor de sodiu, dar mențin, complet separate, cele două soluții, în particular, produsele de reacție, gazoase, adică clorul și hidrogenul. Din acest motiv, este evident faptul că, în cazul în care membranele prezintă defecte datorate incorectei exploatări ca, de exemplu, fluctuațiilor presiunii, acestea nu mai pot menține cele două soluții și produsele de reacție, gazoase, separate. In mod particular, în cazul în care saramura difuzează în soda caustică, calitatea sodei caustice produsă este inacceptabilă, din punct de vedere comercial. Pe de altă parte, difuzia sodei caustice, în saramură, va produce scăderea eficienței și creșterea conținutului de oxigen în clor, ceea ce este extrem de neconvenabil, pentru utilizări industriale. In plus, oxigenul și clorul se pot amesteca, producând probleme deosebite, din punct de vedere al securității. Posibilitățile de deteriorare a membranelor, în electrolizoarele moderne, nu sunt neglijabile, în mod particular, ținând cont că aceste electrolizoare conțin un mare număr de membrane, de exemplu, de ordinul a 100 m2. Asemenea considerații pot fi aplicate și electrolizoarelor cu membrană, utilizate pentru producerea clorului, hidrogenului și hidroxidului de potasiu, ca și pentru electroliza apei.
Din analiza de mai sus, rezultă clar, că o metodă practică, pentru detectarea rapidă a microdefectelor pe membrană, este de o importanță deosebită, pentru a evita ca aceste microdefecte să crească în asemenea măsură, încât să determine problemele mai sus menționate. In plus, o astfel de metodă trebuie să fie ușor de aplicat, fără a perturba funcționarea normală a instalației, și trebuie să permită detectarea membranei defecte din numărul mare de membrane instalate pe electrolizor.
Posibilitatea determinării exacte a membranei, care este de fapt defectă, permite deschiderea electrolizorului în acel punct, unde trebuie efectuată substituirea membranei defecte. Economia de timp față de demontarea totală a electrolizorului și inspectarea vizuală a fiecărei membrane instalate este evidentă. Trebuie adăugat că membranele trecute din condiții de lucru, în condiții de inspectare, crează diferențe notabile din punct de vedere al conținutului de apă și al temperaturii, diferențe care determină variații dimensionale, sesizabile. Cu alte cuvinte, în timpul inspectării, membranele sunt supuse la eforturi mecanice și chimice, care pot deteriora și membranele care nu aveau defecte în timpul funcționării.
Experiența arată că este relativ ușoară detectarea acestor electrolizoare care au membrane deteriorate, dar este efectiv complicat de determinat membrana efectiv defectă din multitudinea membranelor dintr-un electrolizor.
Difuzia mai ridicată de hidroxid de sodiu, în compartimentul anodic, provoacă o creștere considerabilă a cantității de oxigen, în clorul produs. Evident, conținutul crescut de oxigen are loc numai în acele compartimente anodice care conțin o membrana defectă. De exemplu, într-un electrolizor constituit din 24 de celule elementare, în care una din cele 24 membrane este defectă, se va găsi un conținut mai ridicat de oxigen numai în celula care conține membrana defectă. In celelalte 23 de celule, conținutul de oxigen rămâne în cadrul valorilor normale. Electrolizoarele convenționale sunt echipate cu un colector pentru colectarea clorului produs în diferitele celule elementare, de aceea, cantitatea mai ridicată de oxigen în clorul care vine de la celula care are membrana defectă diluează clorul total produs. Ca o consecință, analiza clorului produs, pentru a detecta o anomalie în conținutul de oxigen, este eficace numai în cazul unor defecte mari, ale mebranei.
Soluția logica de analizare a clorului produs în fiecare celulă elementară nu este posibilă, deoarece structura mecanica a unui electrolizor nu permite extragerea de gaze altfel decât prin colector. Ca o concluzie, o analiză de rutină a gazului produs de la colector constituie un procedeu costisitor, care permite detectarea doar a acelor electrolizoare care au una sau mai multe membrane defecte, dar este inutilizabilă în ceea ce privește determinarea exactă a poziției membranei defecte, din interiorul electrolizorului.
îndată ce electrolizorul defect este detectat, procedura uzuală prevede oprirea, scoaterea din fluxul de producție și transportul său într-o zona corespunzătoare de întreținere. Aici, electrolizorul golit, în prelabil, este umplut încet, numai în compartimentul anodic, cu o soluție de sare, diluată. Inspectarea se efectuează cu ajutorul unor endoscoape cu fibre optice, pentru a găsi care compartiment catodic prezintă scurgeri de soluție de sare. Nivelul soluției de sare, din compartimentul anodic, permite localizarea defectului, în direcție verticală. Este evident că procedeul necesită un consum mare de timp și nu este prea eficace, în cazul unor microdefecte.
O a doua soluție este reprezentată de analiza distribuției tensiunilor, pe celulele elementare ale unui electrolizor bipolar sau a distribuției curenților celulelor elementare ale unui electrolizor monopolar.
Experiența practică demonstrează că nici tensiunile și nici curenții nu permit detectarea dintre mai multe electrolizoare dintr-o instalație, pe acelea care prezintă membrane cu defecte în stare inițială. Numai în cazul în care aceste defecte ating dimensiuni substanțiale, este detectată o oarecare scădere a tensiunii pe electrolizor. In acest punct, analiza conținutului de oxigen din clor indică rapid gradul de deteriorare.
Deci parametrii electrici, care sunt insuficienți pentru detectarea unui electrolizor care conține o membrana defectă, sunt cu atât mai inutili pentru localizarea preventivă a membranelor defecte în interiorul unui anumir electrolizor.
Metoda elimină dezavantajele metodelor cunoscute, prin aceea că, în scopul detectării diafragmelor schimbătoare de ioni, defecte, dintr-un electrolizor mono sau bipolar, format dintr-o serie de celule elementare echipate cu un anod și un catod separați prin diafragme schimbătoare de ioni impermeabile electrolitului, electroizorul respectiv se alimentează cu un curent cu o sarcină mai redusă decât sarcina normală, ceea ce antrenează o densitate de curent medie, în fiecare celulă, mai mică decât cea normală și măsurând pentru fiecare celulă, în cazul electrolizorului monopolar, curentul electric, al fiecărei celule elementare și în cazul celui bipolar, tensiunea pe fiecare celulă elementară, comparând aceste valori cu valoarea medie a curentului, respectiv a tensiunii tuturor celulelor din electrolizor, înregistrând oricare deviație mai mare de 100% pentru curenți și de 0,2 V, pentru tensiune și efectuând un control vizual al diafragmelor celulelor unde apar diferențe foarte mari între caracteristicile măsurate.
Deci, prezenta invenție se referă la o metdă pentru identificarea unei membrane defecte, instalată într-un electrolizor prevăzut cu un număr mare de membrane. Metoda este caracterizată prin aceea că sunt cuprinse următoarele etape:
- reducerea sarcinii electrice, totale, fără întreruperea acesteia;
- măsurarea curentului sau a tensiunii fiecărei celule elementare, pentru electrolizoare monopolare sau bipolare;
- calcularea atât a valorii medii, cât și a valorii deviației curentului sau a tensiunii față de valoarea medie,
- înregistrarea oricărei deviații mai mari de 100% pentru curenți și de 0,2 V pentru tensiuni, membranele corespunzătoare acestor valori fiind defecte.
Parametrii electrici ca, de exemplu, curenții în celulele elementare sau tensiunile, respectiv, în cazul electrolizoarelor monopolare sau bipolare, permit detectarea membranelor defecte, cu un mare grad de certitudine, în urma măsurătorilor diverse, efectuate după reducerea, dar fără întreruperea curentului de sarcină.
Metoda de detectare a membranelor schimbătoare de ioni, defecte, din electrolizoarele monopolare sau bipolare, alcătuite din celule electrolitice, elementare, constă din următoarele etape:
- reducerea curentului total de sarcină;
- măsurarea valorilor curenților celulelor elementare sau a tensiunilor, în funcție de tipul de electrolizor, monopolar sau bipolar;
- calcularea deviației procentuale, a valorilor menționate, în funcție de valorile medii;
- înregistrarea oricărei deviații mai mari de 100%, în cazul curenților și mai mare de 0,2 V pentru tensiuni, celulele care prezintă deviații mai mici fiind adecvate pentru exploatare.
Este de remarcat că măsurarea curentului de alimentare a fiecărei celule elementare, la curent de sarcină redus, nu influențează funcționarea instalației. Mai întâi, măsurarea necesită numai aplicarea unor contacte electrice, fixe, posibil sudate la legăturile electrice, ale fiecărei celule elementare, iar aceasta este o operație simplă și ieftină. Diversele contacte electrice pot fi conectate la un calculator, care comadă automat, instalația. In acest caz, valorile tensiunilor celulelor elementare sunt direct înregistrate pe listinguri tipărite de calculator.
Informațiile importante pot fi colectate în timpul operațiilor de întrerupere, în vederea efectuării întreținerii periodice a diferitelor echipamente (compresoare clor, compresoare de hidrogen). In aceste condiții, curentul electric este redus în mod progresiv și înainte de oprirea electrolizoarelor, acestea sunt ali108990 mentate cu o mică cantitate de curent, mult mai redusă decât în condiții de exploatare.
In orice caz, informațiile pot fi colectate mai frecvent, dacă instalația este prevăzută cu un șunt în trepte, care poate fi conectat periodic, la fiecare electrolizor și perimite reducerea sarcinii curentului la valorile dorite (de exemplu, 1000...3000 A, în electrolizoarele de 50000 A, fără a influența funcționarea celorlalte electrolizoare din instalație).
Se dau, în continuare, exemple de realizare a invenției în legătură cu fig. 1...8, care reprezintă:
- fig. 1, alura tensiunii celulelor elementare, într-un electrolizor monopolar, la sarcina maximă (tensiune fără căderile de tensiune din legăturile flexibile);
- fig. 2, distribuția curenților, într-un electrolizor monopolar, la sarcina maximă;
- fig. 3, distribuția deviațiilor curentului din fig.2, în raport cu valoarea medie;
- fig. 4, alura tensiunilor aceluiași electrolizor, din fig.l, dar cu curenții reduși la două nivele, mult mai mici decât nivelul maxim de sarcină;
- fig. 5, distribuția curenților în electrolizorul din fig.4, la unul din nivelel inferioare ale curentului redus;
- fig. 6, alura deviațiilor curentului față de valoarea medie;
- fig. 7, alura deviațiilor de curent, față de valoarea medie pentru un electrolizor monopolar, similar cu cel din fig.6, alimentat cu un nivel de curent substanțial redus față de curentul maxim de sarcină;
- fig. 8, distribuția tensiunilor fiecărei celule elementare, a unui electrolizor bipolar, alimentat cu curent de o intensitate mult mai mică decât curentul maxim de sarcină.
Exemplul 1. Caracteristicile electrice ale electrolizorului monopolar, echipat cu douăzeciși patru celule elementare electrolitice, au fost detectate la un curent total de sarcină la de 61000 A corespunzător unei densități de curent de 3000 A/m2. Datele importante sunt reprezentate grafic, în fig. 1, 2, 3 și sunt sintetizate în tabelul 1. In mod particular:
- fig.l reprezintă tensiunile fiecărei celule elementare la un curent total de sarcină de 61000 A. Aceste tensiuni nu cuprind căderile de tensiune localizate în conexiunile flexibile. Toate celulele elementare sunt caracterizate printr-o valoare apropiată de 3 V, cu excepția celulelor 7 și 8, a căror tensiune este de 2,9 și respectiv 2,91 V. Chiar și aceste valori se găsesc în cadrul valorilor standard. De fapt, după colectarea tuturor datelor electrolizorul a fost oprit și demontat. Nu s-au găsit deteriorări ale membranelor prin detectare vizuală inclusiv în ceea ce privește membranele 78, singura excepție constituind-o membrana celulei elementare 24, interpusă între anodul 24 și catodul 25, care prezentă mici găuri în jurul periferiei, în zona garniturii de etanșare.
- fig.2 prezintă distribuția sarcinii curentului total de sarcină, 61000 A, la celulele elementare, efectuată prin măsurarea căderii de tensiune ohmice în conexiunile flexibile ale fiecărei celule, față de barele colectoare anodice și catodice. Sarcinile de curent alimentate spre fiecare celulă sunt exprimate ca căderi de tensiune ohmice în (mV) și nu în valori absolute (A). Valoarea medie rezultată este de 10 mV, cu o valoare maximă de 12 mV și una minimă de 9 mV care în nici un caz nu poate fi corelată cu mebrana defectă (dintre anodul 24 și catodul 25).
- fig.3 prezintă o prelucrare a datelor din fig. 2 sub forma unei devieri procentuale față de valoarea medie; Devierea cea mai mare este de 20%.
Măsurarea tensiunilor fiecărei celule elementare în electrolizoarele monopolare și bipolare, scoase din funcțiune, dar conținând încă volumele normale de clorură de sodiu în compartimentele anodice, și de hidroxid de sodiu, în compartimentele catodice este puțin semnificativă. Derivațiile nu pot fi raportate la defectele membranelor dimpotrivă, sunt mai mult o funcție a conținutului de reziduuri de clor în compartimentele anodice și probabil a distribuției de temperatură prin electrolizor.
înainte de a dezmembra electrolizorul și de a controla fiecare membrană separată, sarcina totală de curent a fost redusă la 1500 A și apoi la 1000 A, de la sarcina totală de
61000 A.
Valorile tensiunii și ale curentului celulelor elementare și derivațiilor de la valo108990 ίο rile procentuale ale curentului sunt reprezentate grafic în figurile 4, 5, 6 și sunt prezentate în tabelul 2. In cazul de față:
- fig.4 arată că nu se observă vreo deviere anormală, în măsura în care se referă la tensiunile celulelor elementare, pentru a sugera defectele ce sunt prezente pe membrana celulei 24, care mai târziu, după demontarea electrolizorului și inspectarea tuturor membranelor a fost găsită deteriorată;
- fig.5 arată valorile de curent înregistrate pe conexiunile flexibile ale fiecărei celule elementare la barele colectoare anodice și catodice. In acest caz, ca și în fig.2, căderile de tensiune ohmice sunt raportate direct în microvolți în loc de valorile totale în A. Devine evident imediat că curentul cu care este alimentată celula 24 și catodul 25 deviază puternic (1330 și 850 microvolți) de la valorile tipice ale celorlalte celule elementare (înjur de 100 microvolți). Așa cum s-a menționai, membrana 24, dintre anodul 24 și catodul 25 a rezultat a fi defectă după inspectarea vizuală a tuturor membranelor instalate în electrolizor.
- fig.6 reprezintă o prelucrare a datelor din fig.5, sub forma unei devieri procentuale. Este evident faptul că valoarea densității de curent a anodului 24 și a catodului 25 este caracterizată prin deviații foarte mari în domeniul de 400-500%.
Așa cum s-a menționat anterior, după colectarea tuturor valorilor electrice, electrolizorul a fost oprit, scos din linia de producție și transferat într-o zonă de întreținere corespunzătoare și demontat. Nu s-au constat deteriorări pe baza inspectării vizuale a tuturor membranelor, singura excepție fiind reprezentată de membrana celulei elementare 24, interpusă între anodul 24 și catodul 25 care a prezentat mici găuri în jurul periferiei, în zona garniturii de etanșare.
Eficacitatea prezentei invenții a fost confirmată și atunci când s-au repetat măsurătorile asupra tuturor celulelor elementare ale altui electrolizor de același tip, funcționând timp de 5 luni, la o sarcina electrică completă.
- fig.7 prezintă devierile procentuale față de valorile medii ale curentului de alimentare a fiecărei celule elementare ale unui al doilea electrolizor monopolar, echivalent cu cel avut în vedere până acum.
Devierile maxime se găsesc în domeniul de 50% și pot fi considerate acceptabile. De fapt, când al doilea electrolizor a fost oprit și demontat, toate membranele supuse inspectării vizuale au fost găsite fără defecte importante.
Exemplul 2. Măsurătorile se fac în același mod ca în exemplul 1, pe același tip de electrolizor bipolar, la care parametrii electrici, care trebuie luați în considerare, sunt tensiunea celulei, deoarece, în acest tip de electrolizor, celulele elementare sunt parcurse, în mod forțat, de același curent electric așa cum s-a arătat mai înainte.
- fig.8 se referă la un electrolizor bipolar alimentat cu 50 A (sarcina nominală fiind de 1200 A) și indică tensiunile celulelor elementare. Valorile care se referă la celulele numărul 12 și 30 (1,85 V) sunt substanțial mai joase decât ale celorlalte celule (înjur de 2,35 V). O inspectare vizuală a membranelor a arătat că membranele corespunzând celulelor cu numărul 12 și 30 erau afectate de câteva defecte. Toate celelalte membrane s-au găsit a fi în condiții optime.
Tabelul 1 Caracteristici electrice ale unui electrolizor monopolar cu membrană DD 88, în condiții de sarcină completă de 61000 A, corespunzând unei densități de curent de 3000 A/m2
Celulă elem. nr. | Tensiunea celulei Volți | Curenți măsurați | Deviația curentului măsurat de la val. medie % | |
Electrod Nr. ( + ) | mV | |||
1 | 3,00 | 1 | 9,5 | - 12 |
2 | 2,99 | 2 | 11,5 | + 12 |
3 | 3,01 | 3 | 9,3 | - 14 |
4 | 3,00 | 4 | 8,7 | -20 |
5 | 2,98 | 5 | 11,0 | +2 |
6 | 2,98 | 6 | 11,5 | + 7 |
7 | 2,90 | 7 | 10,2 | -6 |
8 | 2,91 | 8 | 10,5 | -3 |
9 | 3,00 | 9 | 10,0 | - 7 |
10 | 3,00 | 10 | 11,0 | +2 |
11 | 3,00 | 11 | 10,0 | - 7 |
12 | 3,00 | 12 | 12,5 | + 16 |
13 | 2,99 | 13 | 10,0 | - 7 |
14 | 3,00 | 14 | 10,6 | -2 |
15 | 2,99 | 15 | 10,7 | - 1 |
16 | 2,99 | 16 | H,9 | + 10 |
17 | 2,99 | 17 | 10,0 | -7 |
18 | 2,99 | 18 | 11,0 | +2 |
19 | 2,98 | 19 | 10,7 | - 1 |
20 | 2,99 | 20 | 12,5 | + 16 |
21 | 2,99 | 21 | 10,7 | - 1 |
22 | 2,99 | 22 | 12,6 | + 17 |
23 | 2,98 | 23 | 10,8 | 0 |
24 | 3,00 | 24 25 | 12,5 10,0 | + 16 -7 |
(+) numere impare - catozi; numere pare - anozi
Tabelul 2 Caracteristici electrice ale unui electrolizor monopolar cu membrană DD 88, În condiții de sarcină redusă de 1500 A, corespunzând unei densități de curent de 75 A/m2
Celulă elem. nr. | Tensiunea celulei Volți | Curenți măsurați | Deviația curentului măsurat de la val. medie % | |
Electrod Nr. (+) | mV | |||
1 | 2,30 | 1 | 130 | -28 |
2 | 2,30 | 2 | 150 | -17 |
3 | 2,30 | 3 | 100 | -45 |
4 | 2,30 | 4 | 120 | -34 |
5 | 2,30 | 5 | 90 | -50 |
6 | 2,30 | 6 | 100 | -45 |
7 | 2,30 | 7 | 80 | -55 |
8 | 2,30 | 8 | 100 | -45 |
9 | 2,30 | 9 | 70 | -61 |
10 | 2,31 | 10 | 100 | -45 |
11 | 2,31 | 11 | 90 | -50 |
12 | 2,31 | 12 | 100 | -45 |
13 | 2,32 | 13 | 90 | -50 |
14 | 2,32 | 14 | 100 | -45 |
15 | 2,32 | 15 | 80 | -55 |
16 | 2,32 | 16 | 100 | -45 |
17 | 2,32 | 17 | 110 | -39 |
18 | 2,32 | 18 | 100 | -45 |
19 | 2,32 | 19 | 120 | -34 |
20 | 2,32 | 20 | 100 | -45 |
21 | 2,32 | 21 | 120 | -34 |
22 | 2,32 | 22 | 100 | -45 |
23 | 2,31 | 23 | 100 | -45 |
24 | 2,29 | 24 25 | 850 1330 | + 370 + 635 |
(+) - numere impare - catozi; numere pare - anozi.
Claims (5)
- Revendicări1. Metodă pentru detectarea diafragmelor schimbătoare de ioni, defecte, dintr-un electrolizor mono sau bipolar, format dintr-o serie de celule elementare, echipate cu un anod și un catod, separați prin diafragme schimbătoare de ioni, impermeabile la curgerea electrolitului, caracterizată prin aceea că electrolitul respectiv se alimentează cu o sarcină de curent, mai redusă decât sarcina de curent normală, ceea ce antrenează o densitate de curent medie, în fiecare celulă, mai mică decât cea normală și măsurând pentru fiecare celulă, în cazul electrolizorului monopolar, curentul electric al fiecărei celule elementare și în cazul celui bipolar, tensiunea pe fiecare celulă elementară, comparând aceste valori, cu valoarea medie a curentului, respectiv a tensiunii tuturor celulelor din electrolizor și efctuând un control vizual al diafragmelor celulelor, unde apar diferențe foarte mari între caracteristicile măsurate.
- 2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că sarcina de curent, redusă, reprezintă mai puțin de 10% din sarcina de curent, normală, de preferință mai puțin de 2% din sarcina de curent normală, iar densitatea de curent corespunzătoare sarcinii de curent, reduse nu depășește 500 A/m2 de suprafață de electrod.
- 3. Metodă conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea ca diafragma unei celule elementare, care prezintă o deviere importantă a caracteristicii electrice, respective, față de media ei este controlată vizual.
- 4. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea ca diafragma unei celule elementare, care prezintă o deviere a curentului electric, mai mare de 100% față de valoarea medie, se controlează vizual.
- 5. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că diafragma unei celule elementare, care prezintă o deviere a tensiunii aplicată, mai mare de 0,2 V față de valoarea medie se controlează vizual.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT8723077A IT1233430B (it) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | Metodo per individuare membrane a scambio ionico difettose in elettrolizzatori monopolari e bipolari a membrana |
PCT/EP1988/001170 WO1989005873A1 (en) | 1987-12-18 | 1988-12-16 | Method for detecting defective ion exchange membranes in monopolar and bipolar electrolyzers |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RO108990B1 true RO108990B1 (ro) | 1994-10-31 |
Family
ID=11203527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RO141221A RO108990B1 (ro) | 1987-12-18 | 1988-12-16 | Metoda pentru detectarea membranelor schimbatoare de ioni, defecte, din electrolizoarele mono sau bipolare |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5015345A (ro) |
EP (1) | EP0354227B1 (ro) |
JP (1) | JPH02502656A (ro) |
AR (1) | AR240341A1 (ro) |
BR (1) | BR8807367A (ro) |
CA (1) | CA1300224C (ro) |
DE (1) | DE3888967T2 (ro) |
ES (1) | ES2009462A6 (ro) |
FI (1) | FI92336C (ro) |
HU (1) | HU207539B (ro) |
IT (1) | IT1233430B (ro) |
RO (1) | RO108990B1 (ro) |
WO (1) | WO1989005873A1 (ro) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5387329A (en) * | 1993-04-09 | 1995-02-07 | Ciba Corning Diagnostics Corp. | Extended use planar sensors |
WO2011130819A1 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Recherche 2000 Inc. | Method for ensuring and monitoring electrolyzer safety and performances |
DE102011110507B4 (de) | 2011-08-17 | 2022-09-08 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Methode und System zur Bestimmung der Einzelelement -Stromausbeute im Elektrolyseur |
JP5876811B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2016-03-02 | ティッセンクルップ・ウーデ・クロリンエンジニアズ株式会社 | イオン交換膜電解槽の逆電流防止方法 |
DE102013213982A1 (de) * | 2013-07-17 | 2015-03-12 | Bayer Materialscience Ag | Verfahren und System zur Überwachung der Funktionsfähigkeit von Elektrolysezellen |
US10472723B2 (en) | 2015-01-06 | 2019-11-12 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers (Japan) Ltd. | Method of preventing reverse current flow through an ion exchange membrane electrolyzer |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4431495A (en) * | 1983-04-29 | 1984-02-14 | Olin Corporation | Location of a structurally damaged membrane |
-
1987
- 1987-12-18 IT IT8723077A patent/IT1233430B/it active
-
1988
- 1988-12-02 CA CA000584892A patent/CA1300224C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-15 AR AR312753A patent/AR240341A1/es active
- 1988-12-16 WO PCT/EP1988/001170 patent/WO1989005873A1/en active IP Right Grant
- 1988-12-16 JP JP1500737A patent/JPH02502656A/ja active Pending
- 1988-12-16 HU HU89745A patent/HU207539B/hu not_active IP Right Cessation
- 1988-12-16 DE DE3888967T patent/DE3888967T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-16 BR BR888807367A patent/BR8807367A/pt not_active IP Right Cessation
- 1988-12-16 US US07/391,559 patent/US5015345A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-16 RO RO141221A patent/RO108990B1/ro unknown
- 1988-12-16 ES ES8803834A patent/ES2009462A6/es not_active Expired
-
1989
- 1989-07-05 EP EP89901067A patent/EP0354227B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-17 FI FI893870A patent/FI92336C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1233430B (it) | 1992-03-31 |
US5015345A (en) | 1991-05-14 |
ES2009462A6 (es) | 1989-09-16 |
HU890745D0 (en) | 1991-11-28 |
IT8723077A0 (it) | 1987-12-18 |
AR240341A1 (es) | 1990-03-30 |
FI92336C (fi) | 1994-10-25 |
HU207539B (en) | 1993-04-28 |
BR8807367A (pt) | 1990-03-13 |
FI893870A0 (fi) | 1989-08-17 |
EP0354227B1 (en) | 1994-04-06 |
DE3888967D1 (de) | 1994-05-11 |
WO1989005873A1 (en) | 1989-06-29 |
CA1300224C (en) | 1992-05-05 |
DE3888967T2 (de) | 1994-11-17 |
FI893870A (fi) | 1989-08-17 |
JPH02502656A (ja) | 1990-08-23 |
HUT57836A (en) | 1991-12-30 |
FI92336B (fi) | 1994-07-15 |
EP0354227A1 (en) | 1990-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8114265B2 (en) | Efficiency optimization and damage detection of electrolysis cells | |
US6033539A (en) | Units for electro-chemical synthesis of water solution | |
ES475850A1 (es) | Un procedimiento de generacion de halogenos e hidroxidos de metales alcalinos | |
JPS60258489A (ja) | 気体拡散カソードをもつ双極電解装置 | |
RO108990B1 (ro) | Metoda pentru detectarea membranelor schimbatoare de ioni, defecte, din electrolizoarele mono sau bipolare | |
KR910003643B1 (ko) | 전해조 장치 | |
CA1253453A (en) | Addition of reducing agent to prevent degradation of low hydrogen overvoltage cathode | |
FI73244B (fi) | Elektrolyscell. | |
AU595371B2 (en) | Electrolytic cell and gasket | |
CA1082124A (en) | Maintaining trough electrolyte anodic with auxiliary electrode | |
US4851099A (en) | Electrolytic cell | |
NO320764B1 (no) | Fremgangsmate for stenging av en elektrolysecelle med en membran og en oksygenreduserende katode | |
CA1281680C (en) | Electrolytic cell with electrode material in a non-conducting pipe | |
RU2126461C1 (ru) | Способ хлорщелочного электролиза и диафрагменный электролизер | |
JPH01255682A (ja) | イオン交換膜の破損検出方法 | |
AU611992B2 (en) | Method for detecting defective ion exchange membranes in monopolar and bipolar electrolyzers | |
JP3373175B2 (ja) | ガス拡散陰極を用いた塩化アルカリ電解槽の運転開始方法 | |
JP3784024B2 (ja) | イオン交換膜電解方法 | |
HUT63469A (en) | Electrolytic cell for producing gas | |
CA1259051A (en) | Electrolytic cell and method of operation | |
US3311550A (en) | Cell for the electrolysis of aqueous solutions of hydrogen chloride | |
JPS638193B2 (ro) | ||
Bergner et al. | Detection of damaged membranes in alkali chloride electrolysers | |
SU1724735A1 (ru) | Бипол рный электролизер с сепарационными перегородками | |
ITMI992329A1 (it) | Migliorato disegno di elettrolizzatore a diaframma |