Zum Hauptinhalt springen

NMP‑Rückgewinnung:
Wassergehalt im Prozess kontinuierlich verfolgen

LiquiSonic® Ultraschallsensoren bestimmen den Wassergehalt im NMP/Wasser‑Gemisch direkt in Rohrleitung oder Kolonne, inline und ohne Probenahme.

Ob im Kondensat, in der Destillationskolonne oder im aufbereiteten Rückgewinnungsprodukt: Der Messwert steht durchgehend zur Verfügung, auch wenn im Prozess vereinzelt Gasblasen auftreten.

Kostenlos beraten lassen

Kontinuierlich statt stichprobenhaft

Ein aktueller Wassergehalt‑Wert pro Sekunde statt einer Stichprobe pro Schicht

Ohne Verschleißteile

Keine beweglichen Teile, keine Dichtungen, kein optisches Fenster zum Reinigen

Gasblasen im Blick

Erkennt Gasblasen im Kondensat bis zu einem gewissen Grad als zusätzliches Signal

Für Ex-Bereiche verfügbar

Ausführungen für explosionsgefährdete Anlagenteile lieferbar

Der Wassergehalt in einem NMP/Wasser‑Gemisch lässt sich mit einem LiquiSonic® Ultraschallsensor direkt in der Rohrleitung oder Kolonne messen, ohne dass dafür eine Probe entnommen werden muss. Der Sensor bestimmt die temperaturkompensierte Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit; da diese in einem festen Zusammenhang mit dem Verhältnis von Wasser zu N‑Methyl‑2‑Pyrrolidon (NMP) steht, ergibt sich daraus laufend der aktuelle Wassergehalt. Das Verfahren eignet sich für Kondensat‑, Destillations‑ und Rückgewinnungsströme in der NMP‑Recovery von Kathodenfertigungsanlagen und liefert sekündlich einen neuen Messwert, unabhängig von Trübung, Farbe oder Leitfähigkeit des Mediums.

Wo die Kontrolle in der Praxis schwierig wird

N‑Methyl‑2‑Pyrrolidon (NMP) löst den Binder PVDF in der Kathodenslurry zuverlässig und lässt sich beim Trocknen rückstandsfrei wieder austreiben. Deshalb ist es in vielen Beschichtungsprozessen der Kathodenfertigung das Lösungsmittel der Wahl. Beim Trocknen der beschichteten Folie verdampft das NMP und wird mit der Ofenabluft ausgetragen. Weil NMP teuer ist und die Abluftgrenzwerte für Lösungsmitteldämpfe streng sind, wird es in Recovery‑Anlagen aus der Abluft kondensiert, vom mitkondensierten Wasser abgetrennt und zurück in die Slurry‑Herstellung geführt. Wie viel NMP zu welchem Zeitpunkt im Kondensat, in der Destillationskolonne und im aufbereiteten Produkt steckt, entscheidet über Ausbeute, Energieeinsatz und die Qualität der nächsten Slurry‑Chargen.

Typische Herausforderungen

  • Schwankende NMP/Wasser‑Verhältnisse im Kondensat je Ofenlast
  • Destillationskolonne muss laufend an wechselnden Zulauf angepasst werden
  • Restfeuchte im aufbereiteten NMP beeinflusst die nächste Slurry‑Charge
  • An‑ und Abfahrphasen mit stark schwankender Zusammensetzung
  • Vereinzelte Gasblasen durch Sieden oder Vakuumbetrieb der Kolonne

Folgen unzureichender Überwachung

  • Aus dem Takt geratene Destillation, höherer Energieeinsatz
  • Zu feuchtes NMP führt zu inkonsistenter Slurry‑Viskosität
  • Unnötiger Verbrauch von Frisch‑NMP bei niedriger Rückgewinnungsrate
  • Verzögerte Reaktion, da Laborergebnisse erst später vorliegen
  • Ungeplante Stillstände beim Nachjustieren der Kolonne

Warum übliche Methoden scheitern

  • Laborprobe mit Gaschromatographie oder Titration: aussagekräftig, aber Stunden im Rückstand
  • Karl‑Fischer‑Titration bestimmt den Wassergehalt exakt, aber nur als Laborprobe, nicht kontinuierlich im Prozess
  • Refraktometer reagieren empfindlich auf Verschmutzung und Temperaturschwankungen
  • Dichtemessung allein liefert bei NMP/Wasser keine eindeutige Aussage zum Wassergehalt
  • Leitfähigkeit sagt wenig über den Wassergehalt aus, da NMP selbst kaum leitfähig ist

So misst LiquiSonic® den Wassergehalt in NMP inline

Der Sensor sitzt direkt im Prozess, im Kondensatstrom, in der Kolonne oder in der Rückführleitung und bestimmt die Laufzeit eines Ultraschallsignals durch die Flüssigkeit. Aus Laufzeit und bekanntem Messweg ergibt sich die Schallgeschwindigkeit, aus ihr, temperaturkompensiert, der Wassergehalt im NMP/Wasser‑Gemisch.

Unabhängig von Farbe, Trübung und Leitfähigkeit
Die Schallgeschwindigkeit ist eine physikalische Eigenschaft des Gemischs, keine optische oder elektrische Ersatzgröße, die durch Verfärbung im Kondensat verfälscht werden könnte.

Integrierte Temperaturkompensation
Jeder Sensor misst die Prozesstemperatur hochgenau mit und rechnet ihren Einfluss direkt heraus – wichtig bei wechselnden Betriebspunkten der Kolonne.

Gasblasen bis zu einem gewissen Grad erkennbar
Vereinzelte Gasblasen, etwa durch Sieden oder Vakuumbetrieb, verändern die Form des empfangenen Signals. Der Sensor gibt das als zusätzliches Signal aus; bei sehr hohem Gasanteil stößt auch dieses Verfahren an seine Grenzen.

Kalibrierbar auf Begleitkomponenten
Bleiben weitere gelöste Stoffe im Gemisch, etwa geringe Binderreste, innerhalb bekannter, enger Grenzen, lässt sich die Kalibrierung darauf abstimmen.

So zeigt sich die Messung im laufenden Betrieb

Der LiquiSonic® Controller zeigt den aktuellen Messwert direkt am Prozess, ohne Umweg über ein Leitsystem.

Wassergehalt im Klartext
Der Hauptwert steht groß und gut lesbar im Zentrum, inklusive Einheit.

Erlaubter Bereich auf einen Blick
Die Balken am linken Rand zeigen, ob der Wert innerhalb der für die jeweilige Prozessstelle festgelegten Grenzen liegt.

Alarm nach außen
Verlässt der Wassergehalt den zulässigen Bereich, lässt sich das direkt auf einen digitalen Ausgang oder ins Leitsystem legen.

Wie die Messung im NMP‑Recovery‑Prozess funktioniert

Ultraschall‑Laufzeitmessung

Sender und Empfänger sitzen mit festem Abstand im Sensorkopf. Aus der Laufzeit des Signals ergibt sich die Schallgeschwindigkeit, temperaturkompensiert ausgewertet – ein absoluter, driftfreier Messwert, der eindeutig vom Wassergehalt im NMP abhängt. Enthält das Gemisch weitere Komponenten in bekannten, engen Grenzen, lässt sich das über eine anwendungsspezifische Kalibrierung berücksichtigen.

Gasblasen als Störgröße

Gasblasen verändern nicht nur die Schallgeschwindigkeit, sondern die gesamte Form des empfangenen Signals. Der Sensor wertet das aus und gibt es als zusätzliches Signal aus – so lässt sich bis zu einem gewissen Grad erkennen, dass Gasblasen im Kondensat oder in der Kolonne unterwegs sind, unabhängig von der eigentlichen Wassergehaltmessung.

Wirtschaftlicher Nutzen

Weniger Frischlösemittel

✔ - Kontinuierliche Sicht auf die Trennleistung der Kolonne

✔ - Weniger NMP‑Verlust über die Restfeuchte im Abwasser

✔ - Nachvollziehbare Kennzahlen für die Recovery‑Rate

Stabilere Slurry‑Qualität

✔ - Definierte Restfeuchte im rückgewonnenen NMP

✔ - Weniger Chargenschwankungen in der nachfolgenden Beschichtung

✔ - Frühes Signal, wenn sich die Aufbereitung verschiebt

Weniger Aufwand im Labor

✔ - Weniger Handproben und GC‑Analysen im Tagesbetrieb

✔ - Sekundenaktuelle Werte statt Wartezeit auf Laborergebnisse

✔ - Laborkapazität frei für Freigabemessungen und Sonderfälle

Individuelle Anpassungen

Einbauoptionen

  • Sensorlängen von 92 mm bis 3.000 mm
  • Anschlüsse für Rohrleitung, Kolonne oder Bypass
  • Adapter für kleine und große Leitungsquerschnitte
  • Ausführungen für den Einsatz im Ex‑Bereich verfügbar

Materialoptionen
NMP und Wasser stellen für Standard‑Edelstahl keine besonderen Anforderungen. Für aggressivere Begleitstoffe oder abrasive Rückstände stehen Hastelloy sowie Beschichtungen wie PFA, ETFE oder Halar zur Verfügung.

Gemische mit Begleitkomponenten
Bleiben weitere gelöste oder mitgeführte Stoffe im Gemisch in bekannten, engen Grenzen, lässt sich die Kalibrierung des Sensors darauf abstimmen, ohne dass daraus eine eigenständige zweite Messaufgabe wird.

OEM und Sonderbauformen
Auch für kleinere Stückzahlen realisieren wir kundenspezifische Bauformen, Anschlüsse und Schnittstellen für Recovery‑Anlagen und deren Komponentenlieferanten. Sprechen Sie uns darauf an.

Kurzüberblick

Messbereiche, Genauigkeiten, Temperatur- und Druckstufen sowie Werkstoffe hängen von Ausführung und Applikation ab. Wir legen den Sensor gemeinsam mit Ihnen und, wo relevant, mit dem Anlagenbauer Ihrer Recovery‑Unit aus und nennen die belastbaren Werte für Ihren Prozess.

  • Messprinzip: Ultraschall, temperaturkompensiert, inline
  • Messgrößen: Wassergehalt in NMP, Temperatur, Störgrößenerkennung (z. B. Gasblasen)
  • Einbau: Rohrleitung, Kolonne/Sumpf oder Bypass, Sensorlänge und Prozessanschluss nach Applikation
  • Schnittstellen: Analogausgänge, digitale Ausgänge für Alarme, Modbus, Profibus, Profinet, Ethernet/IP
  • Wartung: wartungsfrei, einmalige Werkskalibrierung

Praxisbeispiele und Anwendungsfälle

Kondensat- und Kolonnenüberwachung

Kontinuierliche Sicht auf den Wassergehalt im Zulauf zur Destillation, als Grundlage für eine stabile Kolonnenfahrweise.

Freigabe des rückgewonnenen NMP

Prüfung der Restfeuchte im aufbereiteten Lösungsmittel, bevor es zurück in die Slurry‑Mischung geht.

Inbetriebnahme neuer Recovery‑Units

EPCs und Anlagenbetreiber verschaffen sich beim Hochfahren neuer Rückgewinnungsanlagen sofort einen belastbaren Überblick über die Trennleistung.

35 Jahre Erfahrung in der Inline‑Konzentrationsmessung

SensoTech entwickelt seit 1990 Messtechnik für Flüssigkeiten in der Prozessindustrie. Unsere Systeme laufen weltweit unter anspruchsvollen Bedingungen, von der Chemie über die Pharmaindustrie bis in die Batteriefertigung.

35+

Jahre Erfahrung

50+

Länder weltweit

ISO 9001

Qualitätszertifiziert

Beschreiben Sie Ihre Applikation - wir melden uns zur fachlichen Abstimmung!
Gemeinsam klären wir Randbedingungen und mögliche Lösungsansätze.

* Pflichtfelder

Details

Verwenden Sie bereits Geräte von SensoTech? *
* Pflichtfelder
Zurück

Häufig gestellte Fragen

Woran merke ich, dass unsere NMP‑Rückgewinnung nicht mehr optimal läuft?

Oft erst spät: Die Kolonne trennt zwar noch, aber mit höherem Energieeinsatz, oder das rückgewonnene NMP ist feuchter als angenommen, was erst in der nächsten Slurry‑Charge auffällt. Eine kontinuierliche Messung im Kondensat und am Kolonnenablauf zeigt solche Verschiebungen, während noch Zeit zum Nachregeln bleibt.

Was unterscheidet die Ultraschallmessung von Gaschromatographie oder Titration?

GC‑Analyse und Titration liefern im Labor genaue Einzelwerte, aber mit Verzug von Stunden. LiquiSonic® misst direkt im Prozess und liefert sekündlich einen neuen Wert, ohne Probenahme – als kontinuierliche Ergänzung, nicht als Ersatz für gelegentliche Laborkontrollen.

Wie hängt die Schallgeschwindigkeit mit dem Wassergehalt in NMP zusammen?

Die Schallgeschwindigkeit im NMP/Wasser‑Gemisch verändert sich mit dessen Zusammensetzung. Aus der temperaturkompensierten Messung der Schallgeschwindigkeit lässt sich der Wassergehalt im NMP daher eindeutig bestimmen.

Reicht eine Dichte‑ oder Leitfähigkeitsmessung nicht aus?

Beide Größen hängen zwar auch mit der Zusammensetzung zusammen, reagieren aber empfindlich auf andere Einflüsse: Dichte etwa auf Gasblasen, Leitfähigkeit kaum auf den Wassergehalt, da NMP selbst praktisch nicht leitfähig ist. Die Schallgeschwindigkeit liefert dafür eine robustere Grundlage.

Erkennt der Sensor auch Gasblasen im Kondensat oder in der Kolonne?

Ja, bis zu einem gewissen Grad. Gasblasen verändern die Form des empfangenen Ultraschallsignals, der Sensor wertet das als zusätzliches Signal aus. Bei sehr hohem Gasanteil im Medium stößt aber auch dieses Verfahren an seine Grenzen.

Funktioniert die Messung auch, wenn das Gemisch weitere Komponenten enthält?

Ja, solange deren Anteil in bekannten, engen Grenzen bleibt. Wir stimmen die Kalibrierung dann auf Ihr konkretes Gemisch ab, etwa wenn geringe Mengen an Binderresten oder Abbauprodukten mitgeführt werden.

Ist die Lösung auch für den Einsatz im Ex‑Bereich verfügbar?

Ja. Für Anlagenteile mit Explosionsschutz‑Anforderungen bieten wir entsprechend zertifizierte Sensorausführungen an, die die üblichen Anforderungen von Recovery‑Anlagen abdecken.

Wie schnell liegt ein Messwert vor?

In Echtzeit, mit einem neuen Wert pro Sekunde. Das reicht aus, um Abweichungen in Kondensat, Kolonne oder Produktstrom zu erkennen, während noch Zeit zum Eingreifen bleibt.

Passt der Sensor in unsere Rohrleitung oder Kolonne?

In der Regel ja. Verfügbar sind gängige Prozessanschlüsse und Flansche, Einbaulängen von 92 mm bis 3.000 mm sowie Adapter für kleine und große Querschnitte. Für Sonderfälle fertigen wir nach Ihren Anforderungen.

Welche Wartung ist erforderlich?

Keine im laufenden Betrieb. Es gibt keine beweglichen Teile, keine Dichtungen und kein optisches Fenster, das verschmutzen könnte. Eine Nachkalibrierung ist normalerweise nicht nötig.

Verwandte Artikel

Geben Sie Ihre E-Mailadresse an, damit wir Ihnen die Datei per E-Mail zusenden können.

* Pflichtfelder