Xlor-Qələvi Elektrolizində və Membranın İstismar Müddətində Proses Analitikası Niyə Vacibdir?

Xlor-qələvi istehsalı müasir sənaye üçün əsas xammalı, ilk növbədə yüksək təmizlikli xlor qazını, kaustik sodanı (NaOH) və hidrogeni təmin edir. Müasir membranlı elektroliz hüceyrələrində ionmübadilə membranları iş şəraitinə və qidalandırıcı qarışıqlara qarşı son dərəcə həssasdır.

Qidalandırıcı duzlu məhlulda hətta iz miqdarında sərtlik yaradan maddələrin (kalsium, maqnezium) olması və ya kimyəvi tarazlığın pozulması membranları çirkləndirə, hüceyrə gərginliyini kəskin artıra və hər dayanma halında on minlərlə dollara başa gələn vaxtından əvvəl membran sıradan çıxmasına səbəb ola bilər. Zavod boyunca axının vəziyyətini üç əsas elektrokimyəvi analiz parametri müəyyən edir: pH, oksidləşmə-reduksiya potensialı (ORP) və elektrik keçiriciliyi.

Onlayn analizlərin davamlı ölçmələrini ciddi DCS əks-əlaqə strategiyaları ilə birləşdirərək, zavod mühəndisləri geri dönməz membran çöküntüləri yaranmazdan və ya təhlükəli kimyəvi kənarlaşmalar baş verməzdən saatlar əvvəl prosesdəki sapmaları aşkarlayırlar.

Duzlu Məhlulun İlkin və İkinci Təmizlənməsini Dəqiq pH Nəzarəti Necə Optimallaşdırır?

Doymuş xam duzlu məhlulda yüksək miqdarda kalsium və maqnezium duzları olur. Onlar membranlı elektrolizatorlara çatmazdan əvvəl çökdürülərək kənarlaşdırılmalıdır. Zavodlarda karbonatları və hidroksidləri çökdürmək üçün reaksiya çənlərinə natrium hidroksid və soda külü dozalanır.

Burada pH kritik əhəmiyyət daşıyırmı? Bəli, tamamilə. Çökdürmə zamanı pH müəyyən edilmiş dar hədlərdən aşağı düşərsə, maqnezium və kalsium ionları həll olmuş halda qalaraq ilkin durulduculardan keçir. Əksinə, həddindən artıq qələviləşdirmə artıq miqdarda kimyəvi reagent sərf edir və sonrakı mərhələlərdə filtrlərdə və ionmübadilə qətranı yataqlarında ciddi çöküntülərə səbəb olur.

Doymuş duzlu məhlul yüksək ion qüvvəsinə və yüksək temperatura (adətən 50°C–65°C) malik olduğundan, standart laboratoriya elektrodları tez sıradan çıxır. Yokogawa FU20-VP-T1-FTS pH/ORP sensoru kimi möhkəm, geniş gövdəli sensorlar və ya ağır şərait üçün nəzərdə tutulmuş Yokogawa şüşə pH elektrodu komplektləri sabit maye birləşmə potensialını qoruyur və konsentratlı NaCl mühitində duz körpülərinin yaranmasına qarşı davamlıdır.

Konsentrat duzlu su dövriyyə konturlarında niyə toroidal keçiricilik monitorinqinə üstünlük verilir?

Elektrik keçiriciliyi həll olmuş ionların ümumi miqdarını əks etdirir və duzlu suyun doyma səviyyəsinin əsas göstəricisidir (adətən 300–310 g/L NaCl xammal məhlulu ilə tükənmiş duzlu suda təxminən 200 g/L). Bununla belə, ağır kimyəvi suspenziyalarda təmaslı elektrodlar kristallaşma, ərp yaranması və ya polyarlaşma səbəbindən tez-tez çirklənir.

Bu problemi hansı sensor texnologiyası həll edir? Elektrodsuz, induktiv (toroidal) keçiricilik sensorları. Ölçmə sarğıları kimyəvi cəhətdən təsirsiz flüoropolimerlərlə (məsələn, PEEK və ya PVDF) tam örtüldüyü üçün korroziyaya uğraya və ya çirklənə bilən açıq metal uclar yoxdur.

Toroidal sensorların ABB ACA592-TC toroidal keçiricilik ötürücüsü kimi xüsusi analizatorlarla birləşdirilməsi duzlu suyun konsentrasiyasındakı kəskin dəyişikliklər zamanı təmassız ölçmənin etibarlılığını təmin edir. Yüksək həssaslıq tələb olunan təmiz suyun son təmizlənməsi konturlarında və ya duru kondensat xətlərində dəqiq Yokogawa SC42-SP24 təmaslı keçiricilik sensoru hüceyrə sabitliyinin yüksək dəqiqliklə izlənməsini təmin edir.

ORP monitorinqi qalıq xlorun təkrar dövriyyə konturlarını zəhərləməsinin qarşısını necə alır?

Elektrolizdən çıxan tükənmiş duzlu suda həll olmuş aktiv xlor və xlorat növləri olur. Bu duzlu su ilkin duz həll edicilərinə təkrar verilməzdən əvvəl qalıq sərbəst xlor ayrılmalı və reduksiya edilməlidir - bunun üçün çox vaxt vakuumla dexlorizasiya, ardınca natrium bisulfit (NaHSO3) dozalanması tətbiq olunur.

ORP niyə burada əsas ölçmə üsuludur? ORP bir növün ppm səviyyəsində birbaşa göstəricisini verməsə də, məhlulun oksidləşmə-reduksiya vəziyyətini millivolt səviyyəsində anlıq əks etdirir. ORP-də kəskin artım aktiv xlorun keçdiyini göstərir və operatorlara dexlorizasiya reagentinin dozasının yetərsiz olduğu barədə xəbərdarlıq edir.

Zəhərlənmiş istinad birləşmələrinin yaratdığı yalnış dayanma siqnallarının qarşısını almaq üçün zavodlarda ABB AX460 tək girişli pH/Redox analizatoru kimi xüsusi redoks cihazlarından istifadə olunur. ORP millivolt hədəflərinin planlaşdırılmış laboratoriya kolorimetrik yoxlamaları ilə müqayisəsi xlorun keçməsinə qarşı etibarlı qoruma yaradır.

Korroziyalı xlor-qələvi mühitlərdə hansı sensor təmas materialları və birləşmə konstruksiyaları davam gətirir?

Nəm xlor qazı, xlorlu duzlu məhlul və isti, 32%–50%-li kaustik soda standart proses cihazlarına zərər verir. Uyğun olmayan təmas materiallarının seçilməsi diafraqmanın tez sıradan çıxmasına, istinad elektrolitinin çirklənməsinə və ya korpusun tamamilə həll olmasına səbəb olur.

Xlor-qələvi qurğuları üçün analitik avadanlıq seçərkən bunlara üstünlük verin:

• Korpus və kipgəc materialları: Aktiv xlor qazına və isti kaustik soda təsirinə davamlı titan, Hastelloy C-276, PVDF və PTFE ilə təmasda olan korpuslar.
• İkiqat birləşməli istinad sistemləri: Təzyiqli gel və ya bərk elektrolitli istinad sistemləri proses duzlu məhlulunun daxili Ag/AgCl istinad hüceyrəsinə əks istiqamətdə diffuziyasının qarşısını alır.
• Geri çəkilə bilən quraşdırma dəstləri: Kürəvi klapanlı geri çəkilə bilən korpuslar əsas proses kollektorlarını təcrid etmədən və hüceyrə axınını dayandırmadan texnikə sensoru çıxarmağa və buferlə müntəzəm kalibrləmə aparmağa imkan verir.

Sahə mühəndisləri DCS-də analitik idarəetmə konturunu başdan sona necə layihələndirirlər?

Xam sensor siqnallarını zavodun avtomatlaşdırma sisteminə qoşmaq üçün siqnalların keyfiyyətli kondisiyalaşdırılması və deterministik I/O emalı tələb olunur:

• Addım 1: Nümunə kondisionerlərini strateji yerlərdə yerləşdirin: Xlor və hidrogenin mikroköpüklərindən yaranan qaz qarışmasını azaldaraq, turbulent proses zonalarından ölçmə nümunələri götürün.
• Addım 2: Sahə siqnallarını təcrid edin və rəqəmsallaşdırın: 4–20 mA HART ötürücülərini təcrid olunmuş analoq giriş kartlarına, məsələn, Emerson Fisher-Rosemount KJ3002X1-BC1 AI moduluna qoşaraq elektrokimyəvi hüceyrə otaqlarında yüksək torpaq potensialının yaratdığı ümumi rejimli maneələri aradan qaldırın.
• Addım 3: Temperatur kompensasiyalı məntiqi konfiqurasiya edin: İsti duzlu məhlulda istilik dissosiasiyasındakı dəyişiklikləri nəzərə almaq üçün kontrollerdə avtomatik temperatur kompensasiyası (ATC) alqoritmlərini tətbiq edin.
• Addım 4: Dozalama nisbəti üzrə qabaqlayıcı idarəetməni tətbiq edin: Dəyişən sürətli dozalama nasoslarını qidalanma axınının sürəti ilə idarə etmək üçün onlayn pH və ORP əks-əlaqəsini birləşdirin və inteqral yığılmasının qarşısını alan mühafizədən istifadə edin.

DCS trend təhlili sensorun sürüşməsini yuxarı axındakı dozalama pozuntularından necə fərqləndirə bilər?

Operator həyəcan siqnalı gördükdə sensorun çirkləndiyini, yoxsa kimyəvi prosesin pozulduğunu necə müəyyən edə bilər? DCS-də çoxdəyişənli trendlərin müqayisəsi dərhal aydınlıq gətirir.

Prosesdəki həqiqi pozuntu əlaqəli dəyişənlərdə qarşılıqlı uyğun dəyişikliklərlə müşahidə olunur: məsələn, pH-ın düşməsi dozalama nasosunun məhsuldarlığının artması və ya xam duzun yuxarı axında həllolma sürətinin kəskin dəyişməsi ilə eyni vaxta düşür. Bunun əksinə, ani yük dəyişikliklərinə ləng cavabla müşayiət olunan tədricən sıfır nöqtəsi sürüşməsi elektrod birləşməsinin örtüklə çirklənməsinə və ya elektrolitin tükənməsinə işarə edir.

pH, ORP, keçiricilik və dozalama nasosunun gediş əks-əlaqəsini vahid DCS trend ekranında qiymətləndirərək operatorlar çirklənmə tendensiyalarını erkən müəyyən edir və müntəzəm növbə dəyişiklikləri zamanı sensorların qabaqlayıcı təmizlənməsini planlaşdırırlar.