Investigación y aplicación de Control de temperatura para cada electroelectropor separado

1La influencia de la temperatura celular en el funcionamiento de los electrolitos

1.1 la influencia de la temperatura de la celda del electrolizador en el voltade la celda

La influencia de la temperatura de la celda del electrolizador en el voltade la celda se refleja principalmente en los tres aspectos siguientes: la resistencia del conductor de metal, la resistencia del electrolito, y la resistencia de la membrana de iones. Para los conductores metálicos, a medida que la temperatura aumenta, la vibración de los cationes metálicos en el interior del conductor se intensifica, lo que dificulta el movimiento de los electrones y resulta en un aumento de la resistividad; Para los electrolitos, a medida que aumenta la temperatura, la velocidad de movimiento de los iones que se mueven libremente en la solución se acelera, lo que resulta en una disminución de la resistividad eléctrica; Para las membranas de intercambio iónico, a medida que la temperatura aumenta, la membrana se expande, los poros aumentan, y la resistencia de la membrana disminuye. Basado en el análisis anterior, el impacto del aumento de la temperatura de la ranura en la disminución de la tensión óhmica en conductores metálicos, electrolitos, y la membrana iónica no es el mismo patrón. Pero de acuerdo con la experiencia real de funcionamiento, a medida que la temperatura del tanque aumenta, el voltadel tanque disminuye.

Cuando la densidad de corriente, temperatura y concentración de álcali de las diferentes células electrolíticas son diferentes, es imposible comparar la operación de voltade las células. Por lo tanto, la fórmula para corregir el voltade la celda se deriva de la siguiente manera:

La V_{Modificación del valor} En la fórmula es el voltamedio corregide la celda, V; K_tEs el coeficiente de corrección de temperatura, 0.013/ −; K_CEl factor de corrección de la concentración es 0.017/%; −₁¿La densidad de corriente de operación corregies KA/m²; i₂¿Es la densidad actual de corriente operativa, KA/m².

El K_tEn la fórmula está el coeficiente correcde temperatura. Haciendo un análisis adicional de este coeficiente revela la relación entre la temperatura y el consumo de energía de proceso, donde por cada aumento de un grado Celsius en la temperatura, el consumo de energía de proceso de cc disminuye en aproximadamente 13 kW·h.

1.2 La influencia de la temperatura del electrolizador en la eficiencia de corriente

Cuando la temperatura del electrolizador es inferior a 90i, a medida que aumenta la temperatura del electrolizador, el tamaño de los poros de la membrana de iones aumenta, y la migración de iones de sodio en la membrana aumenta, lo que resulta en un aumento de la eficiencia de la corriente. Sin embargo, debido al aumento de los poros, también conducirá a un aumento en el contenido de sal en el álcali y la producción de cloratos en cierta medida.

1.3 la influencia de la temperatura del electrolizador en el funcionamiento seguro de las células electrolizadoras

Para el funcionamiento de las células electrolizadoras, la temperatura de la celda no es sólo un indicador de la operación económica, sino también un indicador de la operación segura. En la celda del electrolizador de alta densidad de corriente original, el rango de control de temperatura de la celda está por debajo de 90i, sobre esta base, cuanto mayor sea la temperatura de la celda es, menor es el voltade la celda del electrolizador es. Después de la transformación de distancia de polo cero de la celda del electrolizador se completa, la membrana del ion se une firmemente al cátodo de la celda electrolítica, y el control de varios indicadores de la celda del electrolizador es más estricto. La temperatura de la celda se requiere generalmente para ser controlado por debajo de 87i. Si la temperatura de la ranura es demasiado alta, puede conducir al envejecimiento de la junta del marco de la ranura, y en casos graves, hay un riesgo de fugas; Por otro lado, cuando la temperatura del tanque supera los 90i, la relación agua/vapor dentro del tanque de la unidad aumenta, lo que conduce a la electrólisis del agua y la formación de burbujas de agua en la membrana del ion.

2 principio de Control y flujo de proceso de la temperatura de la celda del electrolizador

La reacción de electrólizar la solución salina satures una reacción resistente al calor, y el calor de reacción se elimina enfriel líquido cátodo para mantener la estabilidad de temperatura de todo el sistema de electrólisis. Tomando como ejemplo la planta cloralcalina interna A, el flujo del proceso específico es el siguiente: el catolito de 8 células electrolíticas se recoge y entra en el tanque de circulación catolita D-270. Luego es bombepor la bomba de circulación catolita P-274 al tanque de alto nivel catolita D-273. Parte de la solución alcalen en la figura es enviada al intercambide calor de solución alcalalcalcircule-273, y la temperatura de la solución alcalcircules controlada por el intercambio de calor de agua circul. 32% de los iones alcalinos en el tanque de alto nivel D-273 del flujo de líquido cátodo en la celda electrolítica, y agua pura (condensado de proceso) se añade alo largo del camino para ajustar la concentración de la solución alcalina. Se puede ver en el flujo de proceso del líquido cátodo en la celda electrolítica que la temperatura de las 8 células electrolíticas se controla en su conjunto a través del intercambide calor de solución alcalcircule-273. El diagrama de flujo del proceso del sistema líquido cátodo en la celda electrolítica se muestra en la figura 1.

Fig. 1 flujo de proceso del sistema catolito de células electrolíticas

3 Control de temperatura de la celda del electrolizador

El ciclo actual de actualización de la membrana iónica en la planta cloralcalina interna A es de unos 2 años. Debido a las diferencias en el tiempo de uso de la membrana de iones y la condición de los tanques, hay ciertas desviaciones en la temperatura y voltadel electrolizador 8. Los datos específicos de funcionamiento se muestran en la tabla 1.

Tabla 1 datos operacionales de las celdas electrolizantes antes de la implementación del proyecto

De las estadísticas anteriores, se puede ver que bajo la misma corriente de funcionamiento, debido a las diferencias en la condición de las células y el ciclo de funcionamiento de la membrana de iones, hay una cierta desviación en la temperatura de las 8 células electrolizador. La temperatura de las células G y H básicamente ha alcanzado o excedido el límite máximo de control, mientras que la temperatura de las células A, B, C, D, E y F es relativamente baja, y todavía hay algo de espacio para el ajuste. En la actualidad, las temperaturas más bajas y más altas de las 8 células electrolizadoras son 83.7℃Y 86,91 ℃, con una desviación de 3,21℃. Esto se debe principalmente a la deposición gradual de impurezas en el agua salada en la superficie o en el interior de la membrana como la membrana de intercambio iónico se utiliza durante un período de tiempo más largo, lo que resulta en una disminución en el voltade la membrana, un aumento en la generación de calor, y en última instancia un aumento en la temperatura del tanque. Además, también está relacionado con la situación de la célula electrolítica.

El control de temperatura de la celda del electrolizador adopta el control centralizado de la solución alcalalcalcirculcatolita, que no puede lograr el ajuste por separado de la temperatura de la celda del electrolizador. Con el fin de garantizar una producción segura y estable, la temperatura de la celda más alta entre las 8 células electrolíticas sólo se puede utilizar como referencia para el control. Si la temperatura de la solución alcalde de entrada de cada celda electrolítica se puede controlar por separado, puede mejorar aún más la temperatura de funcionamiento de las celdas electrolizadoras individuales con temperaturas de celda bajas y reducir aún más el consumo de electricidad del proceso.

4 diseño de proceso del proyecto de Control de temperatura para la partición de celdas electrolizadoras

De acuerdo con el funcionamiento de las células electrolízadoras de cloroálcali interno A, la temperatura máxima de la celda de C, E, G, y H células ha alcanzado básicamente el límite máximo. Si la temperatura de la solución alcalina circula en la salida de E-273 puede ser aumentada, la temperatura total de la celda de las 8 celdas del electrolízador aumentará significativamente, y la temperatura de la celda de las células C, E, G, y H excederá 87℃, que no puede cumplir con los requisitos de control de seguridad. Por lo tanto, se considera añadir intercambide calor de placas (E-230, enfriador de álcali) a la entrada de los electrolizadores C, E, G y H, utilizando agua de refrigeración para enfriy reducir la temperatura de la solución alcalina que entra en el tanque, reduciendo así la temperatura de la solución alcalque sale del tanque. Esto puede aumentar la temperatura general de otros electrolizadores y lograr el objetivo de controlar la temperatura del electrolizador por separado. En la figura 2 se muestra el diagrama de flujo de diseño del proceso del proyecto de control de temperatura para la división de celdas electrolizadoras.

El ciclo de reemplazo de las membranas iónicas en las células electrolíticas de la planta cloralcalina interna A es de 2 años, con cuatro membranas iónicas de las células electrolizadoras reemplazadas anualmente. Por lo tanto, el plan de implementación preliminar se considera de la siguiente manera: en primer lugar, instalar cuatro intercambide calor de placas de temperatura controlada segment, y las otras cuatro células electrolizcompletar simultáneamente la instalación de tuberías de circulación de agua, tuberías de líquido alcalino, y la transmisión remota de temperatura. Se hará la base civil de los intercambiadores de calor de placas y se colocarán los cables correspondientes. En la etapa posterior, sobre la base de la temperatura de cada celda electrolítica sin el uso de intercambide calor de placas a temperatura controlada segment, los intercambide calor de placas a temperatura controlada segment, las secciones cortas de entrada y salida, y las válvulas de control automático de agua circulse pueden instalar como un módulo entero (módulo de control de temperatura segment) en cualquier celda electrolítica de acuerdo con la temperatura de cada celda electrolítica.

Efecto de implementación esperado: tomando internoPlanta cloralcalina AComo ejemplo, el C, E, G, y HelectrolitosTienen la temperatura más alta. Intercambide calor de placas con temperatura controlada se instalen en la entrada de la solución alcalde de estos 4 electrolitos para controlar la temperatura del tanque por debajo de 87 grados Celsius. A excepción de las cuatro células electrolizadoras mencionadas anteriormente, la celda A tiene la temperatura más alta. Si la temperatura de la solución alcalina en la salida de E-273 se aumenta para ajustar la temperatura total de la celda del electrolízador, suponiendo que el aumento de temperatura de cada celda es el mismo, entonces la temperatura de la celda A es la más alta. Si la temperatura de la solución alcalina en la salida de E-273 se aumenta para ajustar la temperatura general de la celda del electrolízador, suponiendo que el aumento de temperatura de cada celda es el mismo, el punto final de ajuste es cuando la temperatura de la celda A alcanza 87℃. En este punto, las temperaturas deEl electroelectroS C, E, F, G, H y D son todos alrededor de 87℃Y las temperaturas deEl electroelectroS A, B, y D se incrementan en 1.9℃.

5 implementación efecto y análisis de beneficios del proyecto de Control de temperatura para la partición de celdas electrolizadoras

Después del mantenimiento en agosto de 2022, la planta interna de cloro-álcali A completó todos los trabajos de implementación del proyecto de control de temperatura para los electrolitos por separado. Después de que el sistema fue operado, la observación mostró que el C, E, G, y HEl electroelectroS seguían siendo los cuatro electrolizadores con la temperatura más alta, por lo que no hubo necesidad de cambiar la posición de instalación del módulo de control de temperatura de los electrolizadores. La temperatura deEl electroelectroA es el más alto entre los otros 4 electrolitos, y el generalelectrolitosLa temperatura del sistema se ajusta en función deEl electroelectro A. después de la adaptación según los procedimientos de funcionamiento predeterminados, La temperatura del electrose incrementó en 0,38-2,2 ℃, y el voltade la celda disminuyó en 0,23-2,32v, con una disminución significativa en el voltade la celda.

Después de la implementación del control de la temperatura del electrolizador, el consumo total de electricidad del proceso disminuyó en 5032,23kw · h/d. Basado en 350 días de operación por año, el ahorro anual en el consumo de electricidad de proceso fue de 1761280,5kw · h/d. El canon de electricidad se calcula en 0,4 RMB/(kw · h), y la inversión en equipos y materiales es de 541,900 RMB. Si se amortiza durante 5 años, los beneficios económicos es 601,551,20rmb /a.

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Debido a las diferencias en el tiempo de reemplazo de membrana y las condiciones celulares, hay problemas objetivos con las desviaciones en la temperatura celular entre las ocho células electrolizadoras. Sin embargo, debido a las limitaciones en el diseño del proceso de control de temperatura de la celda y los requisitos para los indicadores de temperatura de la celda, es imposible lograr un control óptimo sobre las temperaturas de la celda de las ocho celdas a través de los procesos existentes. En la actualidad, la planta interna de cloralcalino A está tomando la iniciativa en el logro de un control independiente de la temperatura de la celda de electrodentro de la industria de cloralcalino. A través de la implementación de este proyecto de modificación, se ha reducido la desviación entre las temperaturas de 8 electrolizadores y se ha incrementado la temperatura total de funcionamiento del sistema catolito, reduciendo aún más el consumo de energía en el proceso de sosa cáustica con importantes efectos de ahorro de energía. Tiene un amplio significado de promoción dentro de la industria. Como empresa de ingeniería con experiencia en el sector de los clorálBPC se ha comprometido a proporcionar servicios de actualización para clientes de clor-álcali en todo el mundo.