一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法技术

一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其具体步骤如下：S1,计算得到离子膜初期运行时的吨碱电耗；S2,计算得到离子膜运行N年时的吨碱电耗；S3,计算得到离子膜运行第N年时的吨碱电耗费的增加额或第N年时的综合成本；S4,当吨碱电耗费的增加额或综合成本等于换膜费用时，此时的离子膜运行年限即为最佳运行周期。本发明专利技术通过最佳换膜周期的计算，结合实际运行工艺及其他因素，决定更换离子膜，做到优化管理，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法
本专利技术属于离子膜电解槽
，具体涉及一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法。
技术介绍
氯碱化工企业是我国国民经济的重要支柱，与国民经济各部门有密切的联系，在国民经济中占有十分重要的地位，其产品与人们的日常生活息息相关，由于其涉及领域广泛，因此它的发展水平已经成为一个国家综合国力的重要标志之一。从氯碱化工公司近几年的成本管理实践上看，普遍实行了以目标成本控制为主要内容的责任成本管理。对于目标成本的确定，主要采取的是历史成本法，将各单位前一年的实际成本作为确定成本的主要依据，并结合考虑当年生产实际因素的增减变化。对各单位各部门的成本考核指标一降再降，成本管理的思路，重点还是主要注意于生产阶段的成本控制，无暇顾及其他环节的成本控制。设备的制造质量是体现装置性能水平的一个方面，主要表现在焊接质量和制造精度两个方面。近年来，我们结合电解工艺原理，对槽内结构设计深入研究，我们的产品在制造质量和内在性能质量控制等方面更加具有针对性、更加科学、更加有保障。电极技术也是目前装置性能水平的一个重要方面，主要是要努力获取更低的电压和可靠的寿命保证。因为当初引进技术起点较高，阴阳极过电位的降低空间已非常有限，使得电极技术进步并不明显。在行业
，如果没有引入类似于氧阴极技术的那种革命性的新技术，电极性能的提升只有在贵金属涂层配方和制备工艺上做文章。目前电极研发面临两大课题，一是在当今高电流密度条件下的寿命保证，二是获得更低和更稳定的过电位，努力挖掘剩余的过电位潜力。当今用户的技术管理具有较高水平，在较高电流密度条件下，用户对电极有限的电压差异、对电极性能的持续稳定、以及涂层寿命保证更加重视，我们必须紧盯技术动向和用户的需求，加快电极配方和涂层制备工艺的技术改进。离子膜的性能提升也对氯碱工业水平的提高起到了很大的作用。近年来，各家离子膜技术竞速发展，使离子膜的技术进步明显加快，新型号离子膜的性价比大幅提高，不同型号的离子膜电压差别可达100mv，吨碱电耗差异可达3％(60kwh)以上，相当于用户正常使用2年以上的性能差异，加之电价和膜的售价的反向变化，使装置的经济运行成本关系也发生了非常大的变化。所以，电解装置能否及时配用更先进的离子膜可直接影响用户装置经济运行指标和运行管理策略。同时，离子膜是电解制碱装置中的主要单元，其采购成本相对较高，使用量大，一次性换膜所产生的费用较高，企业都希望延长离子膜的使用寿命，降低成本。但是由于离子膜长时间使用，会引起离子膜老化，性能下降，造成离子膜电解槽槽电压升高，电流效率下降，吨碱电耗上升，生产成本也相应增加。尤其在膜极距电解槽中，离子膜性能更容易受各种不良因素影响。并且企业对离子膜电解槽运行至什么样的程度该换模，完全凭借经验，对其经济寿命，缺乏定量的标准。因此，盲目的延长离子膜使用周期并不能降低生产成本，并且使用时间过长过短都会导致电解槽运行的生产成本增加。要根据每个企业的装置运行特性制定适宜、最佳的经济周期。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种提高离子膜电解槽装置经济运行水平、降低成本的离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法。本专利技术采用的技术方案是：一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其具体步骤如下：S1,计算得到离子膜初期运行时的吨碱电耗；S2,计算得到离子膜运行N年时的吨碱电耗；S3,计算得到离子膜运行第N年时的吨碱电耗费的增加额或第N年时的综合成本；S4,当吨碱电耗费的增加额或综合成本等于换膜费用时，此时的离子膜运行年限即为最佳运行周期。进一步，吨碱电耗的计算过程如下：吨碱电耗是电解产出每一吨烧碱(折百)所用的直流电量：即：A＝i·V·n·t/Ws理论产碱量W＝1.492·i·n·t·0.001因为存在电流效率，实际产碱量Ws＝W·η所以计算吨碱电耗A＝iVvnt/Ws也即：A＝i·n·t·V/Wη即：A＝V/(1.492η·0.001)其中：i：运行电流，单位为kA；n：电解槽离子膜单元数量；t：运行时间，单位为h；V：单元槽平均电压，单位为V；η：电流效率。进一步，离子膜的电流效率η的计算过程如下：η＝Ws/Wη为离子膜电解槽运行初期时电流效率；W为单位时间内生产100％NaOHt/h的理论产量；Ws为单位时间内生产100％NaOHt/h的实际产量；其中：Ws＝Q·C·ρQ：单位时间内Naoh的流量m3/h；C：NaOH的浓度Wt％；ρ：NaOH在该流量、浓度、温度下的密度t/m3。进一步，离子膜的单元槽平均电压V，V＝V总/N其中V总为离子膜电解槽总电压；N为回路电解槽中离子膜的数量。进一步，最佳运行周期的计算过程如下：假设换膜成本为M万元，离子膜费用＝投入离子膜总费用÷预计使用年限；依据初始运行电压V初、电流效率η初及运行第N年时的平均电压VN、电流效率ηN计算初始吨碱电耗A初和运行第N年时的吨碱电耗AN；按照各地工厂用电资费r元/kWh，N年后折合吨碱生产的电费成本将增加AN*r元左右；如果离子膜电解槽正常运行，那么设定每年吨碱电耗费上升的速度相等，取dx，那么吨碱电电耗相对前一年为：dx＝AN*r-AN-1*r最佳运行周期取dy，则：第dy年吨碱电耗费用相对前一年dy-1年上升，为：dx万元/t；第dy年换膜成本费用相对前一年dy-1年下降，为：M/(dy-1)-M/dy；当增加的吨碱电耗费用等于换膜费用，那么第dy年换膜成本就是：M/(dy-1)-M/dy＝dx，即可得到最佳运行周期dy。或者，最佳运行周期的计算过程如下：假设换膜成本为M万元，离子膜费用＝投入离子膜总费用÷年产量；(1)计算每年离子膜成本Rx，Rx＝M/t万元，t为年产量；(2)计算膜电成本和综合成本，其中每年的膜电成本Dx为膜成本Rx和每年吨碱电耗费Ax的总成本，Dx＝Rx+Ax，x为离子膜的使用年限；每年的综合成本Nx是每年产生的总的膜电成本减去离子膜运行初期的膜电成本，Nx＝Rx+Ax-R0-A0，R0为初始换膜成本，A0为初始吨碱电耗费；(3)当综合成本与离子膜成本相等时，即当Rx+Ax-R0-A0＝Rx时的x即为最佳运行周期。本专利技术的有益效果是：通过最佳换膜周期的计算，结合实际运行工艺及其他因素，决定更换离子膜，做到优化管理，降低成本。附图说明图1为本专利技术的吨碱电耗费用和更换膜后费用的曲线示意图。图2为本专利技术的吨碱电耗和膜寿命的关系示意图。图3为本专利技术的运营成本和换膜时间的关系示意图。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术进行进一步说明，但并不将本专利技术局限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其具体步骤如下：/nS1,计算得到离子膜初期运行时的吨碱电耗；/nS2,计算得到离子膜运行N年时的吨碱电耗；/nS3,计算得到离子膜运行第N年时的吨碱电耗费的增加额或第N年时的综合成本；/nS4,当吨碱电耗费的增加额或综合成本等于换膜费用时，此时的离子膜运行年限即为最佳运行周期。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其具体步骤如下：
S1,计算得到离子膜初期运行时的吨碱电耗；
S2,计算得到离子膜运行N年时的吨碱电耗；
S3,计算得到离子膜运行第N年时的吨碱电耗费的增加额或第N年时的综合成本；
S4,当吨碱电耗费的增加额或综合成本等于换膜费用时，此时的离子膜运行年限即为最佳运行周期。


2.根据权利要求1所述的一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其特征在于：吨碱电耗的计算过程如下：
吨碱电耗是电解产出每一吨烧碱所用的直流电量：
即：A＝i·V·n·t/Ws
理论产碱量W＝1.492·i·n·t·0.001
因为存在电流效率，实际产碱量Ws＝W·η
所以计算吨碱电耗A＝iVnt/Ws
也即：A＝i·n·t·V/Wη
即：A＝V/(1.492η·0.001)
其中：
i：运行电流，单位为kA；
n：电解槽离子膜单元数量；
t：运行时间，单位为h；
V：单元槽平均电压，单位为V；
η：电流效率。


3.根据权利要求2所述的一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其特征在于：离子膜的电流效率η的计算过程如下：
η＝Ws/W
η为离子膜电解槽运行初期时电流效率；
W为单位时间内生产100％NaOHt/h的理论产量；
Ws为单位时间内生产100％NaOHt/h的实际产量；
其中：
Ws＝Q·C·ρ
Q：单位时间内Naoh的流量m3/h；
C：NaOH的浓度Wt％；
ρ：NaOH在该流量、浓度、温度下的密度t/m3。


4.根据权利要求2所述的一种离子膜电解槽最佳运行周期的确定方法，其特征在于：离子膜的单元槽平均电压V，
V＝V总/N
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文盛，余卓明，
申请(专利权)人：上海浦辰信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31