FI68037C - Kontrollsystem foer klordioxidanlaeggning - Google Patents

Description

ΓΒΊ m KUULUTUSJULKAISU

tBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 680 3 7 c («> : !c:; ' 1 : ^ (51) Kv.ik.*/lnt.ci.* c 01 B 11/02 // G 05 B 15/00 S U O M I — Fl N L A N D (21) Patenttihakemus — Patentaiuökning 792866 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 1 ^ gg jy (Fl) (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 14.09-79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 2Q 03 gg

Patentti* ja rekisterihallitus /44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — qr

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd oth ucUkriften publicerad ^y.UJ.05 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird prioritet 19-09*78 Englanti-England(GB) 37336/78 Toteennäytetty-Styrkt (71) Erco Industries Limited, 2 Gibbs Road, Islington, Ontario, Kanada(CA) (72) Richard Swindells, Caledon, Ontario, Gerald Cowley, Mississauga, Ontario, Kanada(CA) (74) Oy Koister Ab (54) Kloor id ioks id Ma i tosten sMätösysteemi - Kontrol1 system för klordioxid-anläggn ing Tämä keksintö kohdistuu klooridioksidin tuotantoon ja erityisesti klooridioksidituotannon säätöön avainparametrien mittauksella .

US-patenttijulkaisussa 3 864 456 kuvataan menetelmää klooridioksidin valmistamiseksi, jolloin menetelmässä natrium-kloraattia pelkistetään vesipitoisessa happamassa reaktioväliai-neessa, jota pidetään kiehumispisteessään sen absoluuttisessa paineessa samalla kun siihen reaktiovyöhykkeeseen, jossa reak-tioväliaine sijaitsee, kohdistetaan normaalipainetta alhaisempi paine. Kiehumislämpötila on korkeampi kuin 30°C ja alempi kuin se lämpötila., jonka yläpuolella tapahtuu klooridioksidin huomattavaa hajaantumista, edullisesti noin 60-80°C.

Pelkistysaineena ovat kloridi-ionit, jotka on aikaansaatu lisätyllä natriumkloridilla, kloorivedyllä tai näiden kahden seoksella, kun taas happo on aikaansaatu joko kokonaan rikkihapolla 2 68037 (kun kloridi-ionien lähteenä käytetään pelkästään natriumklori-dia, tai osittain rikkihapolla ja osittain kloorivetyhapolla (kun kloridi-ionien lähteenä käytetään pelkästään kloorivetyä tai kloorivedyn ja natr.iumkloridin seosta) .

Prosessi toimii jatkuvana, jolloin reagensseja syötetään jatkuvasti reaktioväliaineeseen ja klooridioksidin, kloorin ja vesihöyryn kaasuseosta poistetaan jatkuvasti reaktiovyöhykkeestä. Reaktioväliaineen kokonaishappopitoisuus pidetään välillä noin 2-4,8 n ja vedetöntä neutraalia natriumsulfaattia kiteytetään jatkuvasti reaktioväliaineesta, kun kyllästyminen on saavutettu prosessin aloituksen jälkeen. Kiteytettyä natriumsulfaattia poistetaan reaktiovyöhykkeestä jatkuvasti tai ajoittain.

Edellä kuvattu klooridioksidia tuottava prosessi on kaupallisesti edullinen siksi, että klooridioksidin kehittyminen, veden höyrystyminen ja sivutuotteen kiteytyminen tapahtuvat samassa astiassa, vedetön neutraali natriumsulfaatti muodostuu suoraan ja käytetään pientä kokonaishappopitoisuutta. Nämä ja muut ominaisuudet ovat johtaneet prosessin laajaan hyväksymiseen ja käyttöönottoon.

US-patenttijulkaisusta 3 563 702 on tunnettua lisätä kloo-ridioksidituotannon hyötysuhdetta yllä kuvatussa prosessissa noin 90-92 %:sta noin 97-98 %:iin käyttämällä tiettyjä katalyyttejä; kaupallisessa tuotannossa käytetään yleisesti hopeasuoioja.

Sanonnalla "hyötysuhde" tarkoitetaan reaktioväliaineeseen syötetyn natriumkloridin muuttumisastetta klooridioksidituotteek-si. Klooridioksidia tuottavaa reaktiota voidaan kuvat seuraaval-la yhtälöllä (1):

NaCl03 + NaCl + H2S04-> C102 + 1/2 Cl2 + Η2<3 + Na2S04 (1)

On olemassa kilpaileva reaktio, joka ei tuota klooridioksidia.

Tätä reaktiota voidaan kuvata seuraavalla yhtälöllä (2):

Naci03 + 5 NaCl + 3 H2S04 --> 3 Cl2 + 3 H20 + 3 Na2S04 (2)

Prosessin hyötysuhde on näin ollen se määrä, johon yhtälön (1) reaktio voidaan tehdä vallitsevaksi yhtälön (2) reaktioon nähden. Koska jokainen prosessin hyötysuhteen lasku merkitsee, 3 68037 että pienempiä määriä natriumkloraattia muuttuu halutuksi kloori-dioksidituotteeksi ia koska natriumkloraatti- ja hopeasuolat ovat kalliita raaka-aineita, on toivottavaa pitää hyötysuhde mahdollisimman korkealla tasolla joka hetki. Lukuisat tekijät voivat vaikuttaa prosessin hyötysuhteeseen, pääasiassa katalyytin pitoisuus ja vähäisemmässä määrin kloraatti-ionin ja kloridi-ionin välinen moolisuhde reaktiovällaineessa ja reaktioväliaineen lämpötila.

Laitoksen jatkuvassa toiminnassa hyötysuhteen määritykset suoritetaan halutun hyötysuhdetason varmistamiseksi ja mahdollinen hyötysuhteen lasku kompensoidaan tavallisesti lisäämällä generaattoriin uudet määrät katalyyttiä, tavallisesti hopeasuolaa. Voidaan tehdä kahden tyyppisiä määrityksiä, joista toinen perustuu kulutetun kloraatin määrään ja tuotetun klooridioksidin määrään. Tämä määritys antaa hyötysuhteen prosentteina ilmaistuna ja merkitsee prosenttia yhdestä kloraattimoolista, joka reagoi yhtälön (1) mukaisesti muodostaen klooridioksidia. Tämä hyöty-suhdemääritys tehdään vain harvoin, kun vaaditaan systeemin massa-tasapaino ja kloraattisyötön ja klooridioksidituotteen arvoja tarkkaillaan väliajalla ja määritys tehdään näistä tarkkailuar-voista.

Toinen käsin tehtävä määritys on tuotevirran klooridioksidin gramma-a tomiprosentti-arvo (GA % C102) · GA % C1C>2 määritetään seuraavasta yhtälöstä (3):

Cl ClO~:ssa , Λ_ GA % CIO, = ----x 100 (3)

Cl eloissa + Cl Cl2:ssa määrittämällä klooriatomit, jotka ovat tuotekaasuvirrassa kloori-dioksidina ja kloorina.

GA % ClO^-arvo on tarkka kemiallisen hyötysuhteen esitys ja 100 %:n hyötysuhde saavutetaan GA % Cl02-arvolla 50 %. Tämä arvo on pätevä hyötysuhteen määritys yllä kuvatulle prosessille, sillä klooridioksidin muodostumisen yhteydessä syntyy myös klooria ja sitä on läsnä tuotekaasuvirrassa päinvastoin kuin joissakin klooridioksidia tuottavissa prosesseissa, joissa kloori pelkistyy in situ muodostaen kloridi-ioneja ja GA % C102-arvo ei edusta hyötysuhteen todellista osoitusta.

4 68037

Hyötysuhteen määritys GA % C102-arvona on yksinkertaisempi suorittaa kuin määritys, joka perustuu kuluneen kloraatin ja muodostuneen klooridioksidin mittauksiin, jotka vaativat näytteen ottoa tuotekaasusta ja näytteen märkäkemiallista analyysiä kloo-ridioksidi- ja klooripitoisuuksien määrittämiseksi. GA % C102 Väritys tehdään kuitenkin pitkin väliajoin, jotka tyypillisesti vaihtelevat kerrasta vuorossa kertaan viikossa. Tuotekaasuvirta on kuitenkin korkeassa lämpötilassa ja normaalipainetta alemmassa paineessa ja käyttöhenkilöltä vaaditaan taitoa edustavan näytteen keräämiseksi ja analyysiä varten.

Johtuen taitavan käytön välttämättömyydestä ja edustavan näytteen keräyksen ongelmasta määritetty GA % Cl02~hyötysuhdearvo saattaa olla väärä. Lisäksi hyötysuhteen vaihteluita ei kompensoida jaksottaisten määritysten välillä. Tämän seurauksena klocridi-oksidia tuottavan prosessin kokonaishyötysuhde pitkän ajan puitteissa saattaa olla ja tavallisesti onkin kaikkea muuta kuin optimi, mikä johtaa optimia pienempään klooridioksidin kokonaistuotantoon ja sitä suurempaan kemikaalien ja katalyytin kulutukseen.

Suuren tilavuuden omaavissa klooridioksidigeneraattoreissa prosessi ei ole niin herkkä olosuhteissa, kuten kloridi- ja klo-raatti-ionien välisessä moolisuhteessa ja reaktioväliaineessa olevassa katalyyttipitoisuudessa ja lämpötilassa tapahtuville muutoksille kuin pienemmän tilavuuden omaavissa generaattoreissa, joilla on sama klooridioksidin tuotantokapasiteetti. Ottaen huomioon valmistuskustannukset, jotka liittyvät klooridioksidigene-raattoreihin, jotka ovat tavallisesti rakennettu titaanista, suuntaus on kohti pienemmän tilavuuden omaavia generaattoreita, mikä johtaa prosessin suurempaan herkkyyteen parametrien vaihteluille .

Suuremman kokonaishyötysuhteen ja kasvaneen klooridioksi-dituotannon ja tästä johtuen alentuneiden raaka-ainekustannusten saavuttamiseksi, jotka liittyvät natriumkloraattiin ja katalyyttiin, on välttämätöntä saada aikaan jatkuva tarkka ja nopea hyötysuhteen määritys niin, että kaikki hyötysuhteen vaihtelut voidaan kompensoida.

Tämän keksinnön kohteena on jatkuva prosessi klooridi- 5 68037 oksidin tuottamiseksi pelkistämällä kloraatti-ioneja kloridi-ioneilla oleellisesti ilman klooria pelkistävää ainetta ja vesipitoisessa happamassa reaktioväliaineessa tuotekaasuvirran muodostamiseksi, joka sisältää klooridioksidia ja klooria, ja ohjaamalla klooridi-oksidituotannon hyötysuhdetta vaihtelemalla vähintään yhtä prosessin hyötysuhdetta muuttavaa käyttöparametria perustuen kloori-dioksidi tuotannon hyötysuhteen määrityksiin.

Tämä tarkkailusysteemi määrittää hyötysuhteen jatkuvasti analysoimalla tuotekaasuvirtaa niin, että voidaan aikaansaada prosessin käyttöparametrin tarkka säätö. Tällä tavoin vältetään inhimilliset virhemahdollisuudet normaalisysteemissä, joka perustuu tuotekaasuvirran näytteen kemialliseen analyysiin, eliminoidaan vaikeudet, jotka johtuvat jaksottaisista normaalimäärityk-sistä, ja saavutetaan aikaisempaan verrattuna parempi hyötysuhde, suurempi klooridioksidituotanto ja pienempi kemikaali- ja kata-lyyttikulutus.

Keksinnön mukaiselle prosessille on tunnusomaista, että klooridioksidihyötysuhteen määrityksiä suoritetaan jatkuvasti käyttäen toistuvasti konetta, joka synnyttää erillisiä signaaleja vastaten klooridioksidin ja kloorin pitoisuuksia tuotekaasu-virrassa, konetta, joka muuttaa muodostetut erilliset signaalit signaaliksi, joka vastaa klooridioksidin ja kloorin välistä moo-lisuhdetta tuotekaasuvirrassa, konetta, joka muuttaa moolisuhde-signaalin signaaliksi, joka vastaa prosessin hyötysuhdetta, laskemalla koneellisesti yhtälöstä: hyötysuhde = - x 100 % jossa R on moolisuhde, ja konetta, joka merkitsee muistiin hyöty-suhdesignaalin.

Signaali, joka osoittaa hyötysuhdemääritystä, merkitään muistiin. Muistiin merkitty hyötysuhde voidaan esittää visuaalisesti niin, että käyttöhenkilö voi helposti todeta hyötysuhteen laskun, jonka hän voi kompensoida, tavallisesti lisäämällä uusia katalyyttimääriä reaktioväliaineeseen tai mahdollisesti muuttamalla muita parametreja. Vaihtoehtoisesti muistiin merkittyä 6 68037 hyötysuhdetta voidaan verrata aikaisempiin määrityksiin elektronisesti ja jokainen muutos voidaan kompensoida katalyyttivirran venttiilin asetuksen tai muun syöttökemikaalin venttiiliasetuksen signaalisäädöllä.

Kuten aikaisemmin mainittiin klooridioksidia synnyttävän prosessin kemiallinen hyötysuhde saadaan seuraavasti: hyötysuhde (E) - -"hodostuneet kloorldioksidlmoolit 100 %

Jos R merkitsee klooridioksidin ja kloorin välistä suhdetta klooridioksidigeneraattorista tulevassa tuotekaasuvirrassa ja jos y merkitsee yhtälön (1) mukaisen reaktion kuluttamaa nat-riumkloraatin määrää, tällöin yhtälöiden (1.) ja (2) perusteella jokaiselle kuluneelle natriumkloraattimoolille pätee yhtälö: K (y/2) + 3 (1-y) 6-5 y josta seuraa, että v = 6 R - JL_ U) y 2+5 R “ 100 Tällöin, jos klooridioksidin ja kloorin välinen moolisuh-de tuotekaasuseoksessa määritetään, kemiallinen hyötysuhde voidaan laskea yhtälöstä (4).

Vaikka tätä keksintöä voidaan soveltaa erityisesti US-pa-tenttijulkaisun 3 864 456 mukaiseen prosessiin ja sitä kuvataan seuraavassa ko. prosessiin viitaten, tätä keksintöä voidaan soveltaa mihin tahansa klooridioksidia synnyttävään prosessiin, jossa kloraatti pelkistetään lisäämällä kloridi-ionia ainoana pelkistysaineena ja klooria pelkistäviä aineita ei oleellisesti ole läsnä. Lisäksi, vaikka keksintö soveltuu erityisesti klooridioksidia tuottavien prosessien säätöön, joissa muodostuu klooridioksidin, kloorin ja haihtuneen vesihöyryn kaasuseosta ja generaattoria pidetään normaalipainetta alemmassa paineessa, keksintöä voidaan soveltaa prosessien yhteydessä, joissa käytetään normaalipainetta ja lisättyä laimennuskaasua.

7 68037

Eräs erityinen klooridioksidia tuottava prosessi, johon tätä keksintöä voidaan soveltaa, on se, jota on kuvattu US-patent-tijulkaisuissa 3 929 974 ja 4 075 308 ja jossa kloorivetyä käytetään sekä kloridi-ionipelkistysaineen aikaansaamiseksi natrium-kloraatille että happamuuden antajana. Jälkimmäisessä prosessissa, joka toimii reaktioväliaineen kiehumispisteessä normaalipainetta alemmassa paineessa, reaktioastiassa saostunut sivutuote on natriumkloridi. Happamuus ilmaistuna varsinaisena vetyioni-pitoisuutena ja se on tässä prosessissa noin 0,05-0,3 n.

Kuvio 1 on kaavamainen esitys keksinnön eräästä toteutus-muodosta , kuvio 2 on yksinkertaistettu looginen diagrammi, joka kuvaa klooridioksidia tuottavan laitoksen tietokonesäätöä, ja kuvio 3 on kaavamainen esitys säätösysteemistä, jota käytetään kuvion 2 mukaisissa tietokonetoiminnoissa.

Seuraavassa selostetaan kuvioon 1 viitaten tämän keksinnön edullista toteutusmuotoa. Klooridioksidigeneraattori 10 tuottaa klooridioksidin, kloorin ja höyryn ja ilmaseoksen putkeen 12 vesipitoisesta happamasta reaktioväliaineesta toimien edellä mainitun US-patenttijulkaisun 3 864 456 mukaisesti normaalipainetta alemmassa paineessa ja generaattorissa 10 olevan reaktioväliaineen kiehumispisteessä sen absoluuttisessa paineessa. Ilmanpur-kausputki on liitetty laitteistoon vastaamaan normaalipainetta alempaa painetta ja se aiheuttaa pienten ilmamäärien läsnäolon tuotekaasuvirrassa 12.

Natriumkloraattia, natriumkloridia ja rikkihappoa syötetään generaattoriastiaan 10 putkien 14, 16 ja 18 kautta tässä järjestyksessä jollakin sopivalla tavalla, esimerkiksi kuten on kuvattu US-patenttijulkaisussa 3 895 100. Kokonaishappopitoisuut-ta noin 2-4,8 n, edullisesti noin 2-4,4 n ylläpidetään reaktio-väliaineessa ja siitä saostuu vedetöntä neutraalia natriumsulfaat-tia, jota poistetaan jatkuvasti tai jaksottaisesti putken 20 kautta.

Hopeasuolaa syötetään jaksottaisesti generaattoriin 10 putken 21 kautta katalyytin toimittamiseksi generaattoriin 10 vaadittu määrä klooridioksidituotannon hyötysuhteen ylläpitämiseksi halutulla tasolla. Mitä tahansa muuta sopivaa katalyyttiä β 68037 voidaan käyttää tai se voidaan jättää kokonaan pois, mikäli siitä johtuva hyötysuhteen lasku voidaan sietää tai mikäli klooridiok-sidia tuottava prosessi on luontaisesti tehokas.

Putkessa 12 oleva tuotekaasuvirta jäähdytetään epäsuorassa jäähdytin-lauhduttimessa 22 höyryn pääosan tiivistymisen aikaansaamiseksi ja tiivistynyt vesi ja jäljellä oleva kaasufaasi johdetaan eteenpäin klooridioksidin adsorptiotorniin 24, jossa klooridioksidi yhdessä pienen kloorimäärän kanssa liuotetaan veteen, jota syötetään putkesta 26 tuotteena olevan klooridioksi-diliuosvirran 28 muodostamiseksi, jota voidaan käyttää valkaisu-laitostoiminnoissa puumassan valkaisuun, ja kloorikaasuvirran 30 muodostamiseksi, jota sitten voidaan jatkokäsitellä tunnetulla tavalla.

Höyryfaasinäytteitä otetaan jäähdytin-lauhduttimen 22 jälkeen lyhyin väliajoin putkesta 32. Oletetut näytteet johdetaan putken 34 kautta kaasuanalysaattoriin 36, joka on kaasu-neste-kromatografi. Jokainen näyte palautetaan analyysin jälkeen kaasu-faasin pääputkeen 32 putken 38 kautta, johon on sijoitettu pieni vesiejektori tyhjöimuriksi 40 tai sopiva tyhjönmuodostuslaite näytteen vetämiseksi kromatografin 36 läpi aikaansaamalla suurempi alipaine kuin putkessa 32 oleva alipaine.

Tämä järjestely tekee mahdolliseksi ottaa helposti näytteitä korkean lämpötilan alipaineisesta höyryfaasista analyysiä varten ja välttää alalla aikaisemmin vallinneen taitavan käyttö-henkilön tarpeen edustavan näytteen otossa.

Kromatografi 36 analysoi sisään tulevan näytekaasuvirran ja aikaansaa pneumaattisen ulostulon 41, joka johdetaan ilmaisin-yksikköön 42, joka toteaa pneumaattisen ulostulon 41 painepiikit, jotka vastaavat näytteen klooridioksidia ja klooria, mittaa kummankin tällaisen piikin korkeuden perusviivan yläpuolella, joka vastaa klooridioksidin ja kloorin väkevyyttä näytteessä ja lähettää kaksi erillistä pneumaattista tai muuta signaalia riippuen ilmaisimen 42 muodosta ja jotka vastaavat klooridioksidin ja kloorin analysoituja määriä kaasunäytteessä ja näin ollen vastaavat näiden kaasujen määriä, jotka ovat läsnä tiivistetyssä virrassa 32.

9 68037

Mitä tahansa sopivaa analysaattoria 31 ja ilmaisinta 42, jotka kykenevät suorittamaan edellä kuvatut tehtävät ja aikaansaamaan vaaditut ulostulosignaalit, voidaan käyttää. Eräs sopiva instrumentti, jossa nämä toiminnot yhdistyvät, on se joka tunnetaan nimellä Model 91 PCT Analyzer, jota myy Foxboro Company, Foxboro, Mass. USA.

Pneumaattiset signaalit 43 ja 44 johdetaan piikki-ilmaisimesta 42 moolisuhteen laskimeen 46, jossa signaalit muutetaan signaaliksi, joka edustaa klooridioksidin ja kloorin moolimäärien suhdetta näytevirrassa 34.

Klooridioksidin ja kloorin piikki-ilmaisimella 42 mitattujen absoluuttisten arvojen muuttaminen niiden moolisuhteiksi on tärkeää siksi, että muutos eliminoi mahdollisen nollapoikkeaman ja piikkien korkeuden muutokset, jotka analysaattorin ominaisuuksissa kuten kromatografin adsorptio-ominaisuuksissa ja kromato-grafiyksikön lämpötilassa ja paineessa tapahtuvat vaihtelut saattavat aiheuttaa.

Johdossa 47 kulkeva moolisuhdesignaali muutetaan sitten hyötysuhteeksi, jota edustaa moolisuhdesignaali hyötysuhdelaski-messa 48. Hyötysuhdelaskimella 48 voi olla mikä tahansa sopiva muoto, jolla toteutetaan hyötysuhteen laskeminen perustuen yhtälöön (4) : » ΤΪΓΤΓ x 100 4 jossa y on hyötysuhde ja R on moolisuhde.

Saatu hyötysuhdearvo 49 merkitään muistiin piirturilla 50, joka voi olla mitä tahansa sopivaa muotoa, kuten kynäpiirturi. Näin saatu hyötysuhdearvo edustaa kloraatin klooridioksidiksi muuttumisen kemiallista hyötysuhdetta generaattorissa 10 hetkellä, jolloin kaasunäyte otettiin.

Kun yksittäiset näytteet otetaan, piirturi 50 merkitsee muistiin vastaavat hyötysuhdearvot. Käyttöhenkilö voi todeta hyötysuhteen alentumisen tarkkaamalla kynäpiirturia. Katalyyttiä syötetään sitten putken 21 kautta generaattoriin hyötysuhteen palauttamiseksi halutulle tasolleen.

10 68037

Vaihtoehtoisesti piirturi 50 voidaan varustaa häytysulos-tulolla 51, joka aktivoidaan, kun muistiin merkitty hyötysuhde putoaa ennalta määrättyyn arvoon, käyttöhenkilön hälyttämiseksi tarvittavaan katalyytin lisäykseen.

Kun klooridioksiprosessori on sellainen, jossa katalyyttiä ei käytetä, käyttöhenkilö voi muutella muita toimintaparametreja, kuten reagenssivirtauksia, halutun hyötysuhteen palauttamiseksi.

Määritetyn hyötysuhteen visuaalisen lukeman lisäksi tai vaihtehtona sille piirturi 50 voi aktivoida katalyytin ja/tai muiden generaattorisyöttöjen automaattisen syötön hyötysuhteen epäsuotuisan laskun kompensoimiseksi, jolloin hyötysuhteen säätö on täysin automaattinen eikä vaadi käyttöhenkilön aktiivisuutta.

Ajoittain saattaa olla toivottavaa toimia tarkoitukselli-sesi optimihyötysuhteen alapuolella, kun halutaan saada suurempia määriä klooria. Hyötysuhdemäärityksiä voidaan käyttää tällaisen toiminnan ylläpitämiseen ja itse asiassa ylläpitämään klooridiok-sidin ja kloorin erilliset tuotannot millä tahansa halutuilla tasoilla.

Yksittäiset signaalit 43 ja 44 voidaan merkitä toisistaan riippumatta muistiin piirturilla 50 kuten viivoilla 52 ja 54 on merkitty niin, että muistiin merkittyjen hyötysuhdekaavojen kalibrointi voidaan suorittaa laskemalla toisistaan riippumatta muistiin merkitystä klooridioksidi- ja klooriarvoista.

Edellä kuvioon 1 viitaten selostettua systeemiä voidaan haluttaessa käyttää hyötysuhdemääritysten tekemiseen pitkillä aikaväleillä, esim. kerran tai kahdesti päivässä hyötysuhteen pitkäaikaisten vaihtelujen määrittämiseksi samalla tavoin suoritettujen GA % CIO2-arvojen pitkän väliajan käsmääritysten sijasta. Systeemin pääetuna on kuitenkin sen kyky suorittaa kloori-dioksidigeneraattorin 10 hyötysuhteen jatkuvaa tarkkailua ottamalla näytteitä niin usein kuin kromatografi kykenee niitä käsittelemään, esimerkiksi ottamalla näyte 3-5 minuutin välein.

Tarkkailemalla klooridioksidimuodostuksen hyötysuhdetta jatkuvasti tällä tavoin saadaan aikaan merkittävästi tarkempi prosessin hyötysuhteen muutosten säätö kuin käyttämällä alalla aikaisemmin käytettyä epäjatkuvaa manuaalista menettelyä ja n 68037 tästä johtuen päästään tehokkaampaan kokonaistoimintaan ja suurempaan klooridioksidituotantoon siitä seuraavine säästöineen raaka-ainekustannuksissa. Nämä tulokset ovat erittäin merkittäviä nykyisin käytetyissä pienempikokoisissa generaattoreissa, kun otetaan huomioon niiden suurempi herkkyys parametrien vaihteluille.

Kuvioissa 2 ja 3 kuvataan keksinnön mukaisen prosessin soveltamista automaattisesti tietokoneohjattuun klooridioksidia tuottavaan laitokseen yksinkertaistettuna loogisena juoksukaavio-na (kuvio 2) ja laitediagrammina (kuvio 3).

Tässä tietokoneohjaussysteemissä tehdään jatkuvasti ja automaattisesti lukuisia mittauksia, mittauksia käytetään systeemin parametrien, kuten klooridioksidituotteen hyötysuhteen ja klooridioksidin tuotantonopeuden määrittämiseen, ja kun laitos on määrä sulkea täysin tai sulkea valmiustilaan, ja määritettyjä parametreja käytetään vaadittujen säätöjen tekemiseen.

Seuraava kuvioiden 2 ja 3 mukaisen tietokoneohjatun laitoksen kuvaus tehdään viitaten katalysoituun klooridioksidia tuottavaan prosessiin, jossa klooridioksidia tuotetaan US-patent-tijulkaisun 3 864 456 mukaisella menettelyllä, jota kuvattiin edellä kuvion 1 yhteydessä. Tietyt muutokset toimintoihin saattavat olla tarpeen, mikäli käytetään muita klooridioksidia tuottavia menettelyjä.

Viitaten ensin kuvioon 2 klooridioksidin tuotantohyöty-suhdetta ja tuotantonopeutta tarkkaillaan ja säädetään sarjalla automaattisia toimintoja. Generaattorin poistokaasu analysoidaan koneellisesti automaattisesti kohdassa 110 klooridioksidin, kloorin ja ilman pitoisuuksien määrittämiseksi, hyötysuhde lasketaan kohdassa 112, laskettua hyötysuhdetta verrataan virtaustietoihin kohdassa 114 ja katalyytin käyttö luetaan kohdassa 116, niin että uutta katalyyttiä voidaan lisätä tarvittaessa hyötysuhteen pitämiseksi halutulla tasolla.

Laskettua hyötysuhdetta verrataan virtausmäärätietoihin, jotta varmistettaisiin, että todettu hyötysuhteen lasku ei johdu jonkin reagenssin sopimattomasta virtausmäärästä. Jos todettu hyötysuhteen lasku olisi seurausta tällaisesta sopimattomasta virtausmäärästä, katalyytin lisäyksellä olisi vain vähän tai ei 12 68037 lainkaan vaikutusta. Vain jos virtausmäärät määritetään oikeiksi, katalyyttikäytön lukema kohdassa 116 osoittaa välttämättömyyttä kompensoida todettu hyötysuhteen lasku katalyyttilisäyksellä.

Kaasuanalyysi ja hyötysuhteen laskenta suoritetaan esim. käyttäen kuviossa 1 esitettyä, edellä kuvattua hyötysuhteen tark-kailusysteemiä.

Sen klooridioksidiliuoksen pitoisuus, joka muodostuu kloo-ridioksidia synnyttävässä prosessissa, analysoidaan kohdassa 118 ja jäähdytetyn veden virtausmäärä klooridioksidin absorptiotor-niin mitataan kohdassa 120. Näitä määrityksiä käytetään todellisen tuotantomäärän laskemiseen kohdassa 122.

Klooridioksidin, kloorin ja ilman pitoisuuksia, jotka todetaan automaattisessa kaasuanalyysissä kohdassa 110, käytetään myös tuotantomäärän laskemiseen kohdassa 122 vertaamalla klooridioksidin ja ilman sekä kloorin ja ilman välisiä suhteita. Myöhempää laskentaa käyttäen myös sen laskennan kaksoistarkistuk-seen, joka perustuu klooridioksidiliuoksen pitoisuuden analyysiin ja jäähdytetyn veden virtausmäärään.

Klooridioksidiliuoksen tasoa klooridioksidituoteliuoksen varastosäiliössä tarkkaillaan jatkuvasti kohdassa 124, jotta saataisiin tietoa vaaditusta tuotantomäärästä ja myös osoittamaan tarvetta laitoksen sulkemiseen seisokin ajaksi, mikäli todettu varasto ylittää ennalta määrätyn maksimitason. Todellista kohdas-saa 122 määritettyä tuotantomäärää verrataan kohdassa 126 ja näiden arvojen lukema esitetään kohdassa 128. Tämän vertailun tarkoituksena on selvittää tarvitaanko klooridioksidin tuotantomäärän säätöä.

Kohdassa 130 on mahdollista suorittaa manuaalinen syöttö tuotantomäärään, jota tarkkaillaan kohdassa 126, jossa verrataan todellista ja vaadittua tuotantomäärää toisiinsa, jotta olisi mahdollista säätää tuotantomäärää ulkoisten tekijöiden mukaisesti.

Reagenssien ja muiden juoksevien materiaalien virtaus-määriä ja laitoksen paineita ja lämpötiloja tarkkaillaan jatkuvasti kohdassa 132. Virtausmäärätietoja käytetään virtausmäärän ja hyötysuhteen vertailussa kohdassa 114 tarkoituksena määrittää tarvitaanko katalyyttivirtauksen säätöä hyötysuhteen laskun mukaisesti .

i3 6 80 37

Laitoksen eri käyttöparametreja, jotka edustavat todellisia laitoksen säätöjä, verrataan kohdassa 134 säätöihin, joita vaaditaan halutun tuotantomäärän saavuttamiseen vaaditun tuotantomäärän säädön mukaisesti, joka saadaan tuotantomäärän vertailulla kohdassa 126.

Yksittäisten aineiden pitoisuudet voivat generaattorines-teessä vaihdella syöttöjen pitoisuuksissa esiintyvistä vaihte-kuista johtuen ja generaattorista tulevien kemikaalien häviöistä johtuen, jolloin kemikaaleja häviää esimerkiksi vuotojen yhteydessä tai kiinteän sivutuotteen mukana. Kaikki tällaiset vaihtelut johtavat joko liian suuriin tai liian pieniin nesteessä olevien aineiden pitoisuuksiin niin, että tarkkaa kokonaismateriaalitasa-painoa ei voida määrittää suoraan. Tämän vuoksi on suoritettava teoreettisen generaattorinesteen pitoisuuden ja todellisen nes-tepitoisuuden vertailua.

Generaattorinesteessä olevien aineiden todelliset pitoisuudet voidaan analysoida kohdassa 136 automaattisesti tai jaksottaisesti käsin, Todellista nesteanalyysiä verrataan kohdassa 137 teoreettisen generaattorinesteen pitoisuuteen, joka lasketaan kohdassa 138 laitoksen käyttötiedoista ja hyötysuhteen ja tuotantomäärän vertailusta erojen määrittämiseksi.

Erojen olemassaolo osoittaa muutoksia yksittäisten aineiden pitoisuuksissa, jotka saavat alkunsa yhdestä tai useammasta edellä mainitusta lähteestä. Erot siirretään eteenpäin laitoksen säätövertailun kohdassa 134 ja kompensoidaan virtausmäärien sopivalla vaihtelulla. Kun erot ylittävät ennalta määrätyt rajat ja osoittavat laitokset toimivan epäsuotavasti, hälytysääni aikaansaadaan kohdassa 139.

Generaattorinesteen analyysi voidaan haluttaessa jättää pois, vaikka se on suositeltavaa sisällyttää mukaan ottaen huomioon aikaansaatu lisäinformaatio.

Todellisten ja vaadittujen säätöparametrien vertailu kohdassa 134 saa aikaan yhden kolmesta mahdollisuudesta. Ensimmäinen mahdollisuus on säätää kohdassa 140 parametriohjauksia halutulle tuotantomäärälle. Toinen mahdollisuus syntyy seurauksena vaatimukselle laitoksen sulkemiseksi valmiustilaan kohdassa 142 tuloksena klooridioksidiliuostuotteen maksimivarastosta.

14 680 37

Laitoksen valmiustilassa reagenssivirrat asetetaan nollaan ja jäähdytetyn veden virtausmäärää pienennetään. Tyhjöä ja reaktiolämpötilaa ylläpidetään, jotta olisi mahdollista välittömästi jatkaa klooridioksidin tuotantoa, ja reagenssien virtaus-määrät on kerran palautettu entiselleen.

Kolmas mahdollisuus on laitoksen täydellinen sulkeminen kohdassa 144 toisen yksikön toimiessa kohdassa 146 todetuista laitoksen toimintatiedoista saadun vikasignaalin perusteella. Vikasignaalin voi aiheuttaa liian alhainen tai korkea generaattorin lämpötila, liian korkea jäähdytin-lauhduttimen lämpötila, liian pieni lämmityshöyryn paine ja liian pieni instrumentti-ilman paine. Laitoksen pysähdyttyä käynnitetään puhdistussysteemi virtausputkien puhdistamiseksi kaasu- ja nestemateriaaleista.

Sen lisäksi mitä edellä esitettiin kohdassa 112 suoritetun ja kohdassa 122 suoritetun tuotantomäärän laskennan hyväksikäytöstä jaksottainen hyötysuhteen ja tuotantomäärän vertailu voidaan suorittaa kohdassa 148 lukeman saamiseksi kohdassa 150, joka lukema on tuotantomäärä ilmoitettuna hyötysuhdeprosenttina ja toimii informatiivisena toimintona mitä tulee klooridioksidia tuottavan menettelyn kokonaissuorituskykyyn.

Klooridioksidiliuoksen pitoisuuden analyysi, joka suoritetaan kohdassa 118, generaattorinesteen analyysi, joka suoritetaan kohdassa 136 ja/tai 138 ja virtausmäärätiedot, jotka määritetään kohdassa 132, voidaan käsitellä ajoittain tai jatkuvasti likimääräisen kokonaismassatasapainon laskemiseksi klooridioksidia tuettavalle prosessille kohdassa 152, lasketun massatasapainon antaessa lukeman kohdassa 154.

Kohdissa 128, 150 ja 154 saadut lukemat voidaan taltioida jollakin sopivalla tavalla jatkuvaa, ajoittaista tai vuorottais-ta näyttöä varten,joka tapahtuu visuaalisella näyttölaitteella, kuten katodisädeputki (CRT)-näyttöyksiköllä ja/tai jatkuvaa, ajoittaista tai vuorottaista listausta varten, joka tapahtuu jollakin sopivalla kirjoittimella.

Kuvio 3 esittää laitteistoa, joka tarvitaan kuviossa 2 esitettyjen toimenpiteiden suorittamiseen. Useita laitoksen analogisia syöttömääriä vastaanotetaan laitoksen analogisella syöttöyksiköllä 210. Näitä syöttöjä ovat happovirtaus linjassa i5 68037 212, natriumkloraattiliuoksen virtaus linjassa 214, generaattori-nesteen taso linjassa 216, generaattorinesteen tiheys linjassa 218, lämmittimen höyryvirtaus linjassa 220, natriumkloridiliuok-sen virtaus linjassa 222, klooridioksidiabsorptiolaitteen vesi-virtaus linjassa 224, prosessi-ilman virtaus linjassa 226, gene-raattoripaine linjassa 228, klooridioksidiliuoksen varastosäiliön taso linjassa 230, poistokaasuvirran kaasuanalyysi linjassa 232, klooridioksidiliuoksen pitoisuus linjassa 234 ja generaattori-nesteen analyysi linjassa 235.

Nämä analogiasyötöt siirretään eteenpäin keskuskäsittely-yksikköön 236, jota ohjaa reaaliaikakello 238. Keskuskäsittely-yksikkö 236 koostuu useista integroiduista piireistä, jotka on ohjelmoitu suorittamaan kuviossa 2 kuvatut laskelmat. Analogia-syötöt käsitellään keskuskäsittely-yksikössä 236 signaalien aikaansaamiseksi asetuspisteiden ohjausmoduliin 240, joka muodostaa virtausventtiiliasetusten erilliset ohjaukset niin, että haluttu tuotantoteho ja tuotantomäärä saavutetaan tai laitos suljetaan valmiustilaan seurauksena korkean varastotason signaalista linjassa 230.

Asetuspisteen ohjausmodulin 240 erilliset ulostulot ovat happovirtaus linjassa 242, natriumkloraattiliuoksen virtaus linjassa 244, natriumkloridiliuoksen virtaus linjassa 246, lämmitin-höyryn virtaus linjassa 248, klooridioksidiabsorptiolaitteen ve-sivirtaus linjassa 250, prosessi-ilman virtaus linjassa 252, ge-neraattoripaine linjassa 253 ja generaattorin täydennysveden virtaus linjassa 256. Syöttöpääte 258 on lisätty tekemään käyttö-henkilölle mahdolliseksi syöttää prosessivaatimuksia ja käsiana-lyysejä keskuskäsittely-yksikköön 236 analogiasignaalien ohittamiseksi tai täydentämiseksi ja/tai sen ohjelman modifioimiseksi, joka ohjaa keskuskäsittely-yksikköä 236. Ulostulopääte 260 on lisätty listauksen muodostamiseksi linjassa 262 ja visuaalisen näytön, kuten CRT-näytön muodostamiseksi linjassa 264 niin, että visuaaliset ja kirjoitetut merkinnät nykyisestä ja menneestä suorituskyvystä säilyvät.

Laitoksen digitaalinen syöttöyksikkö 266 on liitetty vastaanottamaan digitaalisignaalit, jotka vastaavat klooridioksidi-prosessin toiminnan epämieluisia olosuhteita, jotka vaativat 16 68037 täydellistä sulkemista toisen yksikön toimiessa ja uudelleenase-tusvaatimuksia. Digitaaliset signaalit, jotka vastaavat sulkemis-vaatimuksia, ovat matala instrumentti-ilman paine linjassa 268, matala höyrypaine linjassa 270, matala generaattorikaasun lämpötila linjassa 272, korkea generaattorikaasun lämpötila linjassa 274 ja korkea kaasun lämpötila jäähdytin-lauhduttimessa 276. Uudelleenasetussignaalit aikaansaadaan linjassa 278 olevan höyryn ja putkessa 280 olevan kemiallisen syötön painonappiasetuksilla.

Digitaalisignaalit syötetään keskuskäsittely-yksikköön 236 ja käsitellään siinä signaalien aikaansaamiseksi digitaaliseen ulostuloyksikköön 282, joka tuottaa useita yksittäisiä signaaleja. Yksittäiset digitaaliset ulostulot ovat päälle/pois-signaaleja happovirtauksen solenoidiventtiiliin linjassa 284, natriumkloraattiliuoksen virtauksen solenoidiventtiiliin 286, natriumkloridiliuoksen virtauksen solenoidiventtiiliin linjassa 288, höyryvirtauksen solenoidiventtiiliin 290, puhdistusväli-aineiden virtauksen solenoidiventtiiliin linjassa 292, moottoreille linjassa 294 ja ulkoisille hälyttimille linjassa 296.

Ohjaamalla tarkasti klooridioksidituotannon hyötysuhdetta ja tuotantomäärää sekä liuoksen väkevyyden että tuotevaatimuksen perusteella yllä kuvatulla tavalla laitoksen epätasainen toiminta minimoidaan ja optimaalinen kemikaalinen käyttö saavutetaan. Koska tuotetaan väkevyydeltään muuttumatonta kloori-dioksidiliuosta, parempi valkaisulaitoksen toimintojen ohjaus on mahdollinen, mikä merkitsee parantunutta massalaatua ja taloudellista valkaisuliuoksen käyttöä.

Laitoksen toiminnan miestyövoimavaatimukset vähenevät huomattavasti, sillä vain satunnaisia kemiallisia analyysejä ja lukemien visuaalisia tarkistuksia tarvitaan.

Claims (9)

17 68037

1. Jatkuva prosessi kiooridioksidin tuottamiseksi pelkistämällä kloraatti-ioneja kloridi-ioneilla oleellisesti ilman klooria pelkistävää ainetta ja vesipitoisessa happamassa reaktioväli-aineessa tuotekaasuvirran muodostamiseksi, joka sisältää kloori-dioksidia ja klooria, ja ohjaamalla klooridioksidituotannon hyötysuhdetta vaihtelemalla vähintään yhtä prosessin hyötysuhdetta muuttavaa käyttöparametria perustuen klooridioksidituotannon hyötysuhteen määrityksiin, tunnettu siitä, että klooridioksidihyötysuh-teen määrityksiä suoritetaan jatkuvasti käyttäen toistuvasti konetta, joka synnyttää erillisiä signaaleja vastaten kiooridioksidin ja kloorin pitoisuuksia tuotekaasuvirrassa, konetta, joka muuttaa muodostetut erilliset signaalit signaaliksi, joka vastaa kiooridioksidin ja kloorin välistä moolisuhdetta tuotekaasuvirrassa, konetta, joka muuttaa moolisuhdesignaalin signaaliksi, joka vastaa prosessin hyötysuhdetta, laskemalla koneellisesti yhtälöstä: hyötysuhde = x 100 % jossa R on moolisuhde, ja konetta, joka merkitsee muistiin hyö-tysuhdesignaalin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnet-t u siitä, että toistuvat toiminnot suoritetaan peräkkäisille näytteille, jotka otetaan tuotekaasuvirrasta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen prosessi, tunnet-t u siitä, että tuotekaasuvirta imee alipaineen, peräkkäiset näytteet otetaan tuotekaasuvirrasta kohdistamalla tuotekaasuvir-taan alipaine, joka on suurempi kuin tuotekaasuvirran alipaine, ja niiden analyysin jälkeen ne palautetaan tuotekaasuvirtaan alavirtaan poistokohdasta.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukaien prosessi, tunnettu siitä, että näytteet analysoidaan kromatografisesti ja analyysistä kehitetään erilliset konsentraatiosignaalit.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kloraatti-ionien pelkis- ie 68037 tys kloridi-ioneilla suoritetaan reaktiovällaineen kiehumispisteessä alipaineessa ja vähintään yhden klooridioksidia tuottavan, hyötysuhdetta parantavan katalyytin läsnäollessa, ja klooridi-oksidin tuotantohyötysuhteen vaihtelu suoritetaan lisäämällä reaktioväliaineeseen valvottuja määriä katalyyttiä alentuneen, muistiin merkityn hyötysuhteen mukaisesti.

6. Hyötysuhdetta määrittävä ja tarkkaileva laitteisto, joka on tarkoitettu käytettäväksi hyötysuhteen määritykseen klooridioksidia tuottavassa prosessissa, jossa kloraatti-ionit pelkistetään kloridi-ioneilla oleellisesti ilman klooria pelkistävää ainetta ja happamassa vesipitoisessa reaktioväliaineessa tuotekaasuvirran muodostamiseksi, joka sisältää klooridioksidia ja klooria, tunnettu siitä, että siinä on tuotekaasun analysointi- ja signaalin synnyttävä laite (36) näytteiden ottamiseksi tuotekaasuvirrasta ja erillisten signaalien synnyttämiseksi, jotka ilmoittavat klooridioksidin ja kloorin pitoisuudet näytteessä, muunniniaite (46) erillisten pitoisuussignaalien muuttamiseksi signaaliksi, joka ilmoittaa klooridioksidin ja kloorin välisen moolisuhteen näytteessä, hyötysuhteen laskenta-laite (48) signaalin muodostamiseksi, joka vastaa kloraatti-io-nien muutoshyötysuhdetta klooridioksidiksi prosessissa, mooli-suhdesignaalista laskemalla yhtälöstä: hyötysuhde = 2+f^R x 10® % jossa R on moolisuhde, ja piirturilaite (50) hyötysuhdearvon merkitsemiseksi muistiin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että tuotekaasun analysointi- ja signaalin synnyttävä laite (36) käsittää kaasu-nestekromatografianalysaattorin.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tuotekaasun analysointi- ja signaalin kehittävä laite (36) ja suhdelaskin (46) muodostavat pneumaattisia signaaleja.

9. Patenttivaatimuksen 6, 7 tai 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että piirturilaite (50) sisältää vertai- 19 68037 lulaitteen muistiin merkityn hyötysuhteen vertaamiseksi sen aikaisemmin muistiin merkittyihin arvoihin ja ohjaussignaalin muodostamiseksi muistiin merkityissä hyötysuhdearvoissa esiintyvien ennalta määrättyjen muutosten mukaisesti. 20 68037