Dynamic modeling and operation of the chlor-alkali process

• Autorzy: Budiarto T. , Esche E. , Repke J.-U.

Warianty tytułu

PL

Dynamiczne modelowanie i sterowanie procesem elektrolizy chlorku sodu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chlorine it is commonly produced through the Chlor-alkali process, which is an electrochemical process – the process energy consumption dominates the production cost. Therefore, optimization of the process has become a major issue to achieve energy conservation and cost effective production. This study aims at investigating the transient and steady-state behavior of the chlorine production system through process modeling and simulation. Material balance and energy balance of the Chlor-alkali membrane process (electrolysis), brine pre-treatment, and chlorine handling are modelled and investigated using rigorous models. MOSAIC and MATLAB, are used to model and to simulate the process response when receiving dynamic input. For validation, the simulation result is compared to experimental data.

PL

Chlor wytwarzany jest powszechnie w procesie elektrolizy chlorków metali alkalicznych – energochłonność procesu dominuje koszt produkcji. Dlatego optymalizacja procesu stała się poważnym problemem. Celem pracy było zbadanie i modelowanie procesu produkcji chloru w stadiach stacjonarnych i przejściowych. Bilanse materiałowy i energetyczny procesu membranowego (elektroliza), wstępna obróbka solanki i magazynowanie chloru zostały przetestowane przy użyciu rygorystycznych modeli. MOSAIC i MATLAB były wykorzystywane do modelowania i symulacji procesów odpowiedzi układu na dynamiczne wymuszenie. Dla weryfikacji wyniki symulacji porównano z danymi doświadczalnymi.

Słowa kluczowe

EN

chlor-alkali membrane process; dynamic model; electrochemical cell

PL

proces membranowy; przemysł chloro-alkaliczny; model dynamiczny; ogniwo elektrochemiczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 1-M
• Strony: 53--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Budiarto T.

• Process Dynamics and Operations Group, Faculty Of Process Sciences, Technical University of Berlin

autor

Esche E.

• Process Dynamics and Operations Group, Faculty Of Process Sciences, Technical University of Berlin

autor

Repke J.-U.

• Process Dynamics and Operations Group, Faculty Of Process Sciences, Technical University of Berlin

Bibliografia

• [1] Friedfeld B.A. (author), Wellington T.C. (editor), Modern Chlor-Alkali Technology, vol. 5, Springer Netherlands 1992.
• [2] TILAK B.V., Chen C.-P., Calculation of the current efciency of the electrolytic sodium chlorate cells, Journal of Applied Electrochemistry, vol. 29, 1999, 1237-1240.
• [3] Schmittinger P., Florkiewicz T., Curlin L.C., Luke B., et.al., Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry – Chlorine, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012.
• [4] Dias, A.C.d.B.V., Chlor-Alkali Membrane Cell Process, PhD Disertation, Chemical and Biological Engineering – University of Porto 2013.
• [5] Hardee K.L., A Simple procedure for evaluating membrane electrolyzer performance, Modern Chlor-Alkali Technology, vol. 6, 1995, 235-242.
• [6] Hine F., Yasuda M., Nakamura R., Noda T., Journal of The Electrochemical Society vol. 122, 1975, 1185-1190.
• [7] Xiong Y., Jialing L., Hong S., Journal of Applied Electrochemistry, vol. 22, 1992, 486-490,.
• [8] Mandin Ph., Aissa A., Roustan H., Hamburger J., Picard G., Chemical Engineering and Processing, vol. 47, 2008, 1926-1932.
• [9] Mirzazadeh T., Mohammadi F., Soltanieh M., Joudaki E., Chemical Engineering Journal, vol. 140, 2008, 157-164.
• [10] Kaveh N. S., Ashrafizadeh S.N., Mohammadi F., Chemical Engineering Research and Design, vol. 86, 2008, 461-472.
• [11] Jalali A.A., Mohammadi F., Ashrafizadeh S.N., Desalination, vol. 237, 2009, 126-139.
• [12] Kaveh N. S., Mohammadi F., Ashrafizadeh S.N., Chemical Engineering Journal, vol 147, 2009, 161–172.
• [13] Marangio F., Santarelli M., Calı` M., Theoretical model and experimental analysis of a high pressure PEM water electrolyser for hydrogen production, International Journal of Hydrogen Energy, vol. 34, 2009, 1143-1158.
• [14] Auer, J., Anatolitis, V., The Changing energy mix in Germany. Deutche Bank Research, Curent Issues – Natural Resources, June 26, 2014.
• [15] Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N., Transport phenomena 2nd ed. John Wiley & Sons Inc., 2002.
• [16] Springer T.E., Zawodzinski T.A., Gottsfeld S., Polymer electrolyte fuel cell model, Journal of Electrochemical Society, vol. 138, 1991, 2334-2341.