LiquiSonic® optimiert zentrale Prozessschritte in der Düngemittelproduktion
In der industriellen Düngemittelproduktion entscheidet das richtige Zusammenspiel aller Prozessschritte über den gewünschten Erfolg. Ob Synthese, Neutralisation, Aufkonzentration oder Blending - überall dort, wo flüssige Medien verarbeitet werden, ist die Kenntnis der exakten Konzentration der Schlüssel zu stabilen, effizienten und wirtschaftlichen Prozessen. Genau bei diesen Punkten entfaltet das Inline-Messsystem LiquiSonic® seine Stärken.
Synthese- und Neutralisationsprozesse
In der Ammoniaksynthese, der Salpetersäuresynthese sowie bei der Neutralisation von Salpetersäure mit Ammoniak zur Herstellung von Ammoniumnitrat müssen die Reaktionsbedingungen genau eingehalten werden. Abweichungen in der Konzentration führen unmittelbar zu instabilen Reaktionsverläufen, erhöhter Nebenproduktbildung und Sicherheitsrisiken. LiquiSonic® misst die Konzentration direkt im Prozess, ohne Zeitverzug und unabhängig von Farbe, Trübung oder Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Die hochpräzise Erfassung der absoluten Schallgeschwindigkeit in Kombination mit der Messung der Prozesstemperatur ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und sofortige Regelung der Reaktion.
Aufkonzentration und Eindampfung
In der Harnstoffproduktion sowie in vorgelagerten Prozessstufen der AHL-Produktion zählen Verdampfer und Aufkonzentrationsstufen zu den energieintensivsten Anlagenteilen. Ohne exakte Messwerte wird häufig mit Sicherheitsaufschlägen gearbeitet, zulasten der Energieeffizienz und Betriebskosten. LiquiSonic® liefert Konzentrationswerte in Echtzeit und erlaubt somit einen präzisen Betrieb am optimalen Betriebspunkt. Das reduziert Dampfverbrauch, minimiert Ausschuss und steigert dadurch reproduzierbar den Wirkungsgrad der gesamten Anlage.
Misch- und Blendingprozesse
Bei der Herstellung von AHL/UAN-Lösungen kommt es auf exakt definierte Mischungsverhältnisse an. Schon geringe Abweichungen können Kristallisation, Ablagerungen oder Qualitätsprobleme verursachen. LiquiSonic® überwacht die Konzentrationen kontinuierlich im Rohr oder Behälter und macht Mischprozesse transparent und beherrschbar. Dank wartungs- und driftfreier Sensoren und der Möglichkeit, mehrere Sensoren an unterschiedlichen Messpunkten zu platzieren, lassen sich auch komplexe Blending-Prozesse stabil regeln.
Säure- und Nassprozesse in der Phosphatdüngerherstellung
In der Phosphorsäureproduktion sowie bei der Superphosphat-, MAP- und DAP-Herstellung sind aggressive Medien, hohe Temperaturen und Gasblasenbildung keine Ausnahmen. Die robuste Sensorkonstruktion von LiquiSonic® kommt ohne zusätzliche Dichtungen aus. Sie ist auch in verschiedenen Sondermaterialien oder Beschichtungen verfügbar und somit auch für korrosive Medien geeignet. Selbst bei hohem Gasanteil oder trüben Medien liefert das System stabile, zuverlässige Messwerte.
Präzise messen, gezielt optimieren
LiquiSonic® ist als modulares Inline-Messsystem, bestehend aus einem oder mehreren Sensoren und einem Controller. Es lässt sich nahtlos in bestehende Anlagen integrieren. Die Messdaten stehen kontinuierlich über analoge Ausgänge, Relais oder gängige Feldbussysteme zur Verfügung und können direkt zur Überwachung Ihrer Prozesse genutzt werden. Zusatzfunktionen wie zum Beispiel Nass-/Trocken-Erkennung, Datenlogging und Alarmmanagement unterstützen Anlagenbetreiber dabei, Prozesse nicht nur zu messen, sondern aktiv zu optimieren.
Entwickelt und erprobt für anspruchsvolle Industrieprozesse wird aus unserer Lösung für ein Messproblem ein echtes Werkzeug zur Steigerung von Effizienz, Qualität und Anlagenverfügbarkeit.
Technische und wirtschaftliche Details
Messprinzip
Die Grundlage des LiquiSonic®-Messsystems ist das physikalisch eindeutig beschriebene und industriell bewährte Prinzip der Schallgeschwindigkeitsmessung in Flüssigkeiten. Diese hängt direkt von der Konzentration der enthaltenen Komponenten sowie von der Temperatur ab und eignet sich daher ideal für eine präzise, kontinuierliche Inline-Analyse in anspruchsvollen Prozessumgebungen.
Im Sensor wird ein definierter Ultraschallimpuls durch die Prozessflüssigkeit gesendet. Die Zeit, die dieser Impuls benötigt, um den Empfänger zu erreichen, wird höchstgenau erfasst. Da der Abstand zwischen Sender und Empfänger konstruktionsbedingt konstant ist, lässt sich aus der Laufzeit unmittelbar die absolute Schallgeschwindigkeit berechnen. Parallel dazu misst ein integrierter Temperatursensor die Prozesstemperatur, sodass Temperatureinflüsse direkt berücksichtigt werden. Der Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit, Temperatur und Konzentration ist für viele chemische Flüssigkeiten eindeutig bekannt und mathematisch beschrieben. Diese spezifischen Zusammenhänge sind als Produktdatensätze im LiquiSonic®-Controller hinterlegt. Auf dieser Basis berechnet das System kontinuierlich und automatisch die tatsächliche Konzentration der Prozessflüssigkeit, ohne manuelle Probenahme oder Zeitverzug. Die Schallgeschwindigkeit ist eine eindeutige, rückführbare physikalische Größe. Dadurch arbeitet das Messprinzip unabhängig von Leitfähigkeit oder optischen Eigenschaften des Mediums, wie Farbe oder Trübung. Selbst bei schwierigen Bedingungen wie enthaltenen Gasblasen, variabler Zusammensetzung oder hohen Temperaturen liefert LiquiSonic® stabile, driftfreie Messergebnisse.
Über eine integrierte Justierfunktion können Anwender die berechneten Konzentrationswerte jederzeit an betriebsinterne Referenzen anpassen. Darüber hinaus erlaubt das Einbeziehen zusätzlicher Messgrößen die Messung von Mehrkomponenten-Systemen, etwa in Neutralisationsprozessen, Gaswäschern oder komplexen Misch- und Recyclingströmen. So wird nicht nur eine Komponente überwacht, sondern der gesamte Prozess transparent und regelbar.
Das Ergebnis ist eine robuste, wartungsfreie Inline-Messung, die Konzentrationen in Echtzeit verfügbar macht.
Wirtschaftlicher Nutzen
Wirtschaftlicher Nutzen
Eine präzise Inline-Konzentrationsmessung wirkt sich nicht nur sicherheitstechnisch, sondern auch besonders wirtschaftlich aus. LiquiSonic® macht Prozesse transparenter, stabiler und nachhaltig profitabler. Das sind die wirtschaftlichen Vorteile unseres Messsystems auf einen Blick:
Anwendungsbeispiele
Anwendungsbeispiele
Ammoniaksynthese
Ammoniak (NH₃) ist das Fundament nahezu aller stickstoffhaltigen Düngemittel. Nach der katalytischen Umsetzung von Stickstoff und Wasserstoff im Haber-Bosch-Verfahren wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, sodass Ammoniak in die wässrige Phase übergeht. Typische NH₃-Konzentrationen liegen bei etwa 10–25 wt%.
LiquiSonic® lässt sich direkt in diese Prozesslinie integrieren und misst die Ammoniakkonzentration inline und in Echtzeit. Dadurch wird eine stabile Prozessführung sichergestellt, Schwankungen werden sofort erkannt und die Qualität der nachgelagerten Prozesse, zum Beispiel Salpetersäure- oder Harnstoffsynthese, wird nachhaltig verbessert.
Salpetersäuresynthese
Ein Großteil der weltweit produzierten Salpetersäure wird für die Herstellung von Ammoniumnitrat eingesetzt. Im Ostwald-Verfahren entsteht die Säure nach der katalytischen Oxidation von Ammoniak und der anschließenden Absorption von NO₂ in Wasser. In der Absorptionsstufe werden typischerweise Konzentrationen von 55–65 wt% HNO₃ erreicht.
LiquiSonic® überwacht diesen Konzentrationsbereich kontinuierlich und präzise. Die Inline-Messung ermöglicht eine sichere Regelung des Absorptionsprozesses, reduziert Konzentrationsschwankungen und erhöht sowohl die Prozesssicherheit als auch die Effizienz der Salpetersäureproduktion.
UAN-Produktion
Ammonium-Harnstoff-Lösungen (UAN) entstehen durch das Mischen von Ammoniumnitrat, Harnstoff und Wasser. Typische Rezepturen enthalten etwa 40 wt% AN, 30 wt% Harnstoff und Wasser, was einem Gesamtstickstoffgehalt von rund 28–32 wt% entspricht.
Hier eignet sich eine Kombination aus Schallgeschwindigkeits- und Leitfähigkeitsmessung besonders. Dadurch können sowohl die Ausgangskomponenten als auch die fertige Lösung zuverlässig überwacht werden. Das Ergebnis ist eine stabile Produktqualität, reduzierte Fehlchargen und eine durchgängige Prozesskontrolle ohne zeitaufwendige Probenahme.
Ammoniumnitratproduktion
Ammoniumnitrat entsteht durch die exotherme Neutralisation von Ammoniak mit Salpetersäure. Nach der Reaktion liegt das Produkt zunächst als wässrige Lösung mit etwa 70 wt% vor und wird anschließend durch Verdampfung auf bis zu 99,5 wt% aufkonzentriert, um es für die Prillierung oder Granulation vorzubereiten.
LiquiSonic® begleitet diesen gesamten Prozess, von der Neutralisation über die Eindampfung bis zur Endproduktkontrolle. Die kontinuierliche Konzentrationsmessung in Echtzeit sorgt für stabile Reaktionsbedingungen, minimiert Sicherheitsrisiken und stellt bei gleichzeitig reduziertem Energieeinsatz eine konstante Produktqualität sicher.
Harnstoffproduktion
In der Harnstoffproduktion reagieren Ammoniak und Kohlendioxid zunächst zu Ammoniumcarbamat, das anschließend zu Harnstoff dehydratisiert wird. Die entstehende Lösung weist anfangs etwa 70–80 wt% Harnstoff auf und wird durch Eindampfung auf bis zu 98 wt% konzentriert.
Mit LiquiSonic® kann diese Konzentrationen inline über den gesamten Produktionsverlauf gemessen werden. Die hochstabile und driftfreie Messung ermöglicht eine präzise Steuerung der Verdampferstufen, reduziert den Dampfverbrauch und stellt sicher, dass die Harnstofflösung exakt die für die Weiterverarbeitung erforderliche Qualität erreicht.
Phosphorsäureproduktion
Phosphorsäure wird überwiegend im Nassverfahren durch Umsetzung von phosphathaltigem Gestein mit konzentrierter Schwefelsäure hergestellt. Die entstehende Rohphosphorsäure enthält etwa 30 wt% H₃PO₄ und wird anschließend auf bis zu 54 wt% aufkonzentriert. Trübung, Feststoffe und variable Zusammensetzung stellen dabei hohe Anforderungen an die Messtechnik.
Mit LiquiSonic® messen Sie die Konzentration von Schwefel- und Phosphorsäure unabhängig von Farbe, Trübung oder Feststoffanteilen. Die Inline-Messung liefert stabile Echtzeitwerte und ermöglicht eine sichere, energieeffiziente Prozessführung von der Rohsäure bis zur hochkonzentrierten Phosphorsäure.
Superphosphatproduktion
Bei der Herstellung von Einfach- und Dreifach-Superphosphat reagieren Rohphosphate entweder mit Schwefelsäure (SSP) oder mit Phosphorsäure (TSP). Die exakte Einstellung der Säurekonzentrationen ist entscheidend für Reaktionsverlauf, Produktqualität und Ressourceneinsatz.
Unser Messsystem überwacht diese Säurekonzentrationen inline und in Echtzeit. Selbst bei trüben, partikelhaltigen Medien liefert LiquiSonic® zuverlässige Messwerte. Dadurch wird die Reaktion optimal gesteuert, der Chemikalienverbrauch reduziert und eine gleichbleibend hohe Produktqualität sichergestellt.
Diese Anwendungsbeispiele zeigen, wie LiquiSonic® entlang der gesamten Düngemittelproduktion eingesetzt werden kann. Weitere Informationen, detaillierte Fallstudien oder Kundenreferenzen erhalten Sie von unserem Vertriebsteam. Kontaktieren Sie uns gern für eine individuelle Beratung!