本发明是关于一种电解槽的调节方法。例如在唯一工业化的氯化钠水溶液电解生产氯和碱的工艺中使用此法。 简要地说，就是集中起所有的测量值，将这些测量值与电解槽完全的平衡紧密相关，并对各种调节器发出信号，用来代替例如为调节流量而测量流量以及同时为使温度调节器起作用而测量浓度。
电解是工业上用于生产例如碱金属氯酸盐或者碱金属氢氧化物的一种方法。氯化钠水溶液电解用来生产氯和碱，由于产品的吨位大，还因为这是目前使用的唯一工业方法，所以这个工艺是非常重要的，见KIRK-OTHMER《化工技术百科大全》，第三版799至865页。
已知通常使用由位于设备进口或出口处的对一种或多种元素或化合物有特征反应的传感器所提供的参数值的随动装置来控制电解槽或电解槽组的运转。由于有些使用指令信号以及与某些参数（如在设备出口处残余化合物含量）相应的信号的调节方法，这些参数数值可以调节设备的运转。这些调节方法提供的控制信号使得能明显地支配通入设备中的化合物流量的调节方法。
这种在技术状况方面显为人知的调节方法至少用一个调节回路，而且存在一些缺点，因为由传感器提供地参数值是接近于特性参数的数值，但并非特别确切的数值。结果由这些传感器提供的特性参数值出发直接运转的调节设备不能得到使电解槽以最佳收率运转的最佳调节指令。
以前的方法提出一些专用于电解槽的调节系统。美国专利4·035·268提出一种调节称之为“汞”法工艺电解槽中电极间距的装置。欧洲专利99795叙述了一种电解槽组电流强度的调节系统。如前所述，这些设备只是一些经过改进的一些传统调节方法，即人们更仔细地分析和测量一种参数并将其用于传统的调节器上。
本发明的目的是特别通过考虑大量参数的数值，并且校正计算这些参数值，这样来调节设备运转达到最大收率，来克服已知调节电解槽运转的设备所具有的缺点。这种校正计算实际上是测得的参数值的相关计算。
本发明关于一种调节电解槽的设备，这包括：
a）提供至少一种进入的产品或者至少一种排出的产品流量的测量信号的测量设备，
b）在可能时，至少一种进入或排出产品流量的调节设备，
c）至少一种测定电解质温度的设备以及在可能时，至少一种调节这一温度的设备，
d）与测流量的设备（a）和测电解质温度的设备（c）相关的计算设备，其特征如下：
（1）计算设备（d）至少与一种测量电流强度的设备相连，
（2）计算设备（d）对用设备（a）所提供的流量测量值和电流强度测量值进行相关处理，以及
（3）计算设备提供至少一种由相关处理而改善的信号，而且此信号可以用于由调节流量的设备（b）构成的一组单元、调节电流强度的设备和调节温度的设备这三种中的至少一种。
电解槽意思是指所有在其中在由发电机提供的电势差和电流强度的作用之下至少进行一种化学反应的设备。例如氯化钠电解生产氯酸钠、氢氟酸电解生产元素氟或氯化钠水溶液电解生产氯和碱，人们称之为“电解法制氯/碱”。这种电解制氯/碱的方法一般按三种方法进行，所有这三种方法均已在工业上使用，已知：
-汞法
-隔膜法
-膜法
“电解槽”一词也表示电解槽组。进入的产品意思是指所有进入电解槽的物料流，例如氯化钠溶液。通过类比，排出的产品指由电解槽出来的物料流，例如隔膜法的碱和氯化钠溶液，或者膜法和汞法的碱溶液和贫氯化钠溶液。例如基本上由氢组成的气流也是由电解法制氯/碱电解槽排出的产品。测量设备（a）代表所有通常测气体或液体流量的系统如隔膜式、文丘里流速计、流量计。所有这些系统均发出表示流量的信号，这种信号可以以电的形式如电压或电流强度，而且或者是模拟的或者用数字来表示的，或者也可以是无线电形式的。这也可以是能转化成为电信号的气动信号。
调节设备（b）例如是一些根据进入或排出的产品压降变化而作用的设备。通常用一些气动阀或电动阀。也可以用变速泵。
测电解质温度的设备（c）是一些本身已为人所知的设备，可以位于电解槽中电极附近或者位于电解槽进口或出口处一个电解质通过其内部的管子的上部。和设备（a）一样，它们发出表示温度的信号，最经常的是电信号。调节电解质温度的设备可以由本身已为人所知的热交换设备中选择，也可以借助于这些设备对在电解槽进口处的电解质温度起作用。
计算设备（d）也是本身已为人所知的一些设备，包括例如模拟计算或数字计算电路，均用常规联接方法与设备（a）和（c）相联接。计算设备（d）最好是能根据预存储的指令以及根据预存的数值和由测定设备（a）和（c）传递的信息或数值进行数字和逻辑操作的典型设备。最好通过观测装置（如显示器或打印机）和储存信息的装置（如磁性装置）使计算设备（d）更为完备。
电解槽电流强度表示在电极之间或者在汞电解槽情况下在正极和汞床之间测定的电流强度。“电流强度”还表示电解槽组的电流强度。电流强度的测定设备为电气技术人员常用的设备，用于调节这种电流强度的设备也是如此。为了调节电流强度，可以利用例如对于二极管、一个或多个整流器上的电压的作用，或者也可以利用对整流器的可控硅整流元件的触发角作用。测量设备也可以和调节设备合在一起。
测电流强度设备和（a）和（c）设备一样，发出表示这种电流强度的信号。这种模拟或数字信号最好是电信号。测量电流强度的设备与计算设备（d）相联。这些联系最经常地是由一些导线进行，但是用无线电波或红外线的联系均不超出本发明的范围。
电流强度的测量结果，由设备（a）提供的一种（或几种）测量结果，由设备（c）所提供的一种（或几种）测量温度的结果均与将这些测量结果进行相关处理的计算设备（d）相联;即借助于数学方法和应用于电解的物理和化学定理，计算设备（d）在这些测量结果之间进行比较，通过电解槽即使是部份的平衡使之相关，并确定最有可能的测量数值和其它没测量而通过计算推导出来的数值，该计算设备还能提供经过其改善的并且可以用于调节的信号，用来调节或一种流量，或是电流强度，或电解质温度。就是说，这就是计算设备（d）进行相关处理。相关处理的原理将在下边更加详细地给以解释。
根据本发明，测量一种进入或排出的产品流量是必要的，例如在电解法制氯/碱中可以选择盐水或水、或碱的流量。测量电解质温度以及电流强度也是必要的，然后在可能情况下按照它们应遵守的物理化学关系（例如生成的氢数量应与电流强度相关）使所有这些测量量相关。计算设备（d）至少提供一种可用于调节电流强度、或一种进入或排出产品的流量、或温度的设备的调节信号。可以选择调节与用其测量值进行相关计算的产品不同的另一种进入或排出产品。例如在电解槽出口处氢的流量、电解质的温度和电流强度均可用于发出可用于调节电解溶液流量的信号的计算设备中。
计算设备（d）同时还提供可以用于调节流量和电流强度相关值的信号。这样人们可以很好地了解电解槽的操作条件。可用于调节设备的一种或多种信号实际上表示了各种调节器的指令点。这些信号表示相关计算得出的流量、温度或电流强度值和指定的一种或几种判据，如最高产量，或者不得超过的电流强度等等。人们还可以考虑到由相关计算得出的相关平衡和根据各种判据，对一个或多个调节器进行动作，即人们用手动修改一个或多个调节器的指令点。
根据本发明的一种比较好的形式，人们可以进行几种流量的相关处理，以使计算设备（d）提供出可以用于由流量调节设备（b）构成的一组或多组单元、电流强度调节设备和温度调节设备的许多调节信号。
现在将由计算实例龇⑾晗傅亟馐拖喙卮怼?
人们考虑一个输送不加压流体的管道，在此管道上装有两个质量流量计A和B。
流量计A有一个涡轮传感器，流量计B例如有一个小孔流体减压元件孔传感器。两个设备的说明书给出：
流量计A的mA＝100
流量计B的mB＝105
在这些条件下有用两个独立的设备测出的独特数值，两个设备给出两个不同于在下边以M表示的测量真实数值的数值。
问题在于计算出比较接近M的两个值和而不是mA和mB。
设备A的制造者指明已按流量M进行一系列n次试验，得到M的测量值集合WA。
WA的标准偏差例如为SA＝2，其平均值为M。
集合WA服从正态分布，即其分布的概率密度，按已知的方式为：
设备B的制造者指明也已经按流量M进行一系列n次试验，得到M测量值集合WB。
WB的标准偏差为例如SB＝4其平均值为M。
这个集合同样有一个概率密度：
在集合WA中，得到m′A值尽可能地接近于mA值的概率，用下式表示就是：
其中dm为变量m的微分项。
在集合WB中，实现m′B值尽可能地接近mB值的概率，用下式表示就是：
当两个随机事件A和B不相关时，用下式表示能见到同时实现A和B的复合概率，用下式表示：
Prob（A∩B）＝prob（A） x prob（B）
如下变换变量
XA=M-m′ASA]]>XB=M-m′BSB]]>
在集合WA和集合WB中同时实现m′A和m′B分别尽可能接近于观察的mA和mB值的概率，用下式表示：
对将所求的概率进行定量化的分析公式进行检验，明确表明，当
X2A+X2B2]]>
项下降时，概率则以单调的形式增加。
在其它项中：在
X2A+X2B2]]>
项最小时，
在集合WA和集合WB中，同时得到mA和mB值的概率最大。
因此，当
X2A+X2B2]]>
最小时，所求的最可能的数值和为：
A＝mA+SAXA＝M+mA-m′A
B＝mB+SBXB＝M+mB-m′B
因为设备A和B测定独特的数值M，必须找出和值的等式。
人们注意到y＝-对估算m的逻辑约束。用数字表示的问题是同时计算：
X2A+X2B2]]>
因为Y＝0，使辅助函数成为最小是同义的，
z=X2A+X2B2+k.y]]>
其中K为问题的新的未知数，人们称之为拉格朗日系数。
在对XA和XB的导数互相抵销时，函数Z有一个极值，即：
所有进行过的计算，这两个等式用下边系统表示：
将变量XA和XB，代入约束（mA+SAXA＝mB+SBXB）式中，因而给出：kS2A+kS2B＝mA-mB
即：
k=mA-mBS2A+S2B]]>
在系统（1）中报导的K值给出：
XA=-SA· (mA-mB)S2A+S2B]]>
XB=SB· (mA-mB)S2A+S2B]]>
最后：
在前边的结果中代入数字时为：
A＝100- (4（100-105）)/(4+16) ＝100+1＝101
B＝105+ (16（100-105）)/(4+16) ＝105-4＝101
M的最可几值（当然不是最接近的值）等于101。
测量值的相关值为＝＝101。
多次进行粗测值的测量并对其进行处理就得到了获得更接近真实值的数值m，（不是粗值m）的可靠性。
在真实数值等于102的情况下，测量值A误差减少50%，测定值B的误差减少66%，这样B的剩余误差改变了符号。
处理的有效性随着粗测量值的冗余数及重复处理的次数同样地也随测定值的精确度和/或绝对误差而提高。当然只要约束数目小于测量的数目，相关计算可以扩大到任何数目的服从一定数量约束的粗测值。例如人们可以使用G.V.REKLAITIS和K.M.RAGSDELL在由John Wiley and sons编辑的《工程最佳化、方法及应用》（184～189，1983年）中所述的方法。相关计算考虑到例如在化学反应中的原子守恒，焓平衡守恒，电子、电荷守恒，或电化学平衡。
根据本发明的另一种形式，用相关处理改进的信号直接用于由流量调节设备（b）组成的一组单元，电流强度调节设备和温度调节设备这三种中的至少一种设备。这种连接是用例如与测定设备（a）和计算设备（d）的连接相同的设备进行，这是些模拟的、数字的、电的或气动的连接，或者这些技术的混用，比如为了使调节器动作所必须的距离函数和信号强度。根据本发明的另一种形式，计算设备（d）并非所有都直接用于调节设备。例如，可以直接调节进入的流量和有用于进入的电解质温度的信号，从而手动改变进入的电解质温度的指令点。
根据本发明的另一种比较好的形式，电解槽可以包括一些提供在进入和排出产品中选择的至少一种产品含量测量信号的测量设备（e），这些信号均与测定设备（d）相连。
“含量”，在液相情况下意思是浓度或者是pH值，在气相情况下是浓度或分压。不需要测进入或排出产品的所有浓度，例如在电解生产氯/碱中，了解出口处氯中的氧含量就足够了。这一测量再补充上前边的测量，即一种进入或排出的产品流量、电解质温度和电流强度，就可以改进相关性。根据本发明的比较好的另一种形式，可以测量进入和排出的另一些产品的几个含量或几种产品之一的几个含量或另一种产品的一种含量。例如在电解生产氯碱情况中，测氯中的氧和同时测由电解槽排出的产品中碱和氯更好。
根据本发明的另一种较好的形式，计算设备（d）也可以发出通过相关处理而改进的并且可以用于控制一种进入或排出的产品的一种元素含量的设备的一种或多种信号。例如加一种稀释剂或者要电解的纯产品以提高其含量，能改变进入的产品中要电解的化合物的含量。因而，例如在氯化钠电解中可以在进入的产品中加氯化钠来提高氯的浓度或者加水来降低这一浓度，也可以改变其PH值。
像对进入和排出的产品一样，可以测量一种含量同时调节另一种（或者同一种，或者另一种进入或排出的产品）的含量。设备（d）也可送出可以利用的信号和直接利用的信号。
根据本发明另一种较好的形式，电解槽可以包括至少在压力和温度中选择的一种参数的测量设备（f），所述参数属于进入产品的、排出产品的、电解槽的小间隔中的至少一种，这些测量设备（f）均与计算设备（d）相连。
很显然，这些温度与总要考虑的电解槽中的电解质温度无关。
根据本发明另一种较好的形式，电解槽可以包括调整由压力和温度中选择的至少一种参数的设备（g），所述参数属于进入的产品或排出的产品中的至少一种。这些计算设备（d）提供一些调节信号，某些可以用于调节设备（g），另一些直接用于设备（g）。
用计算设备（d）得到的信号调节的压力或温度可以是已测量的或者是其它种类的。因此可以例如测量要电解的进入产品的温度，对此测量结果进行相关计算并用相关计算改进的和来自计算设备的信号来调节由一个电极得到的一种气体的压力。
本发明特别用于电解生产氯/碱中。
在本发明的调节设备的重要用途中，经验表明对测量的含量、流量和电流强度数值进行的相关处理可以使这种设备在最佳收率下操作。在如下技术状态下的设备中，即在这类用途中，若不用这样的相关处理，特别是不对进入的反应化合物流量以及电流强度，和可能还有排出的化合物含量进行相关处理，收率很低。
在膜电解法情况下，本发明特别有用，氢气流量可以直接与电子通量相关。
计算设备也提供中间计算阶段以及特别是可以与测量的数值相比较的最可几数值。它们的差别可以以校正系数的形式表示。这些校正系数连续显示可以使工艺管理人员管理好电解槽（或电解槽组）的操作。
下列实例说明膜法电解生产氯/碱的电解槽。
测量值
进入的盐水流量，升/小时 950
进入的盐水温度，℃ 44
进入的NaCl浓度，克/升 303，8
进入的硫酸盐浓度，以SO4计，克/升 2，9
进入的NaOH浓度，克/升 0，22
进入的Na2CO3浓度，克/升 0，87
进入的pH值 8
进入的碱/水流量，升/小时 74
进入的碱/水温度，℃ 40
进入的碱/水浓度，重量% 0，0001
排出的碱流量，升/小时 229
排出的碱温度，℃ 84
排出的碱浓度，重量% 33.1
排出的盐水流量，升/小时 765
排出的盐水温度，℃ 82
排出的盐浓度，克/升 209，1
排出的硫酸盐浓度，以SO4计，克/升 3，6
排出的Clo浓度，以Clo计，克/升 1，99
排出的ClO3浓度，以ClO3计，克/升 0，16
排出的pH值 3，9
测量值
在氯中氧，体积% 2，4
电解槽电流强度，千安 70，5
电解槽电压，伏 3，43
出口的H2压力，毫米水柱 40
出口的Cl2压力，毫米水柱 20
环境温度，℃ 25
电流强度相对误差和对其它
流量相对误差之比 0，1
相关流量的重新制定
电解槽电流强度 70454安培
阴极法拉第收率 95，01%
阳极法拉第收率 92，56%
阳极法拉第收率 95，34%在脱氯之后
校正的进入的盐水
流量 994，0升/小时
NaCl浓度 304，0克/升
硫酸盐浓度（以SO4计） 2，77克/升
校正的排出盐水
流量 752，6升/小时
NaCl浓度 209，0克/升
硫酸盐浓度，以SO4计 3，66克/升
氯酸盐浓度，以ClO3计 0，163克/升
ClO浓度，以ClO计 2，03克/升
校正的进入碱/水
进入的碱/水流量 73，7升/小时
进入的碱浓度 0，0%
校正的排出碱
排出的碱流量 222，0升/小时
排出的碱浓度 33，10%
氯的纯度
氧/氯百分比 2，33%
电解槽产量
电解槽生成的氯流量 86，368千克/小时
总氯流量 88，962千克/小时
100%碱产量 99，890千克/小时
氢的产量 2，629千克/小时
脱氯用HCl 1，08千克/小时（100%）
电耗
生产碱A 2419，0千瓦时（100%）
生产氯A 2716，0千瓦时/吨（全部氯）
在此实例中，只表示出了相关计算的结果。为了清楚起见，不可能表示出在过程中这些参数的变化。用这些相关值可以对调节器的一些指令点调整。在此动作的情况下，人们选择调节进入的盐水流量和温度以及进入的水流量及温度。
本发明的另一优点在此有所体现，即查看相对误差可以发现哪个测量值是不行的和应当弥补的。