Inline Grünlauge-Überwachung
In der Papier- und Zellstoffherstellung werden sowohl das saure Sulfit- als auch das alkalische Sulfat-Verfahren zum Aufschluss des Holzes eingesetzt. Dabei werden die Holzfasern aus dem Naturmaterial gelöst und von den weiteren Bestandteilen, wie z.B. Lignin, abgetrennt. Aus ökologischen und ökonomischen Gründen müssen die eingesetzten Chemikalien recycelt werden.
Ziel ist dabei die Regenerierung von Natronlauge (NaOH) und Natriumsulfid (Na2S) und die Erzeugung von Energie, Wärme und Dampf, wobei die Umweltschäden möglichst reduziert werden sollen.
Die beim Aufschluss entstehende ligninhaltige Kochlauge (Schwarzlauge) wird eingedickt und verbrannt. Neben der Energie- und Dampfgewinnung entsteht eine sich am Kesselboden absetzende Schmelze, die in mehreren Recyclingstufen regeneriert wird. Die dabei aus Wasser und Schmelze anfallende Grünlauge wird durch Zugabe von Kalk in der Kaustifizierung zu NaOH-haltiger Weißlauge umgewandelt, die erneut zur Spaltung von Lignin eingesetzt wird.
Durch die LiquiSonic® Messtechnik kann die Grünlauge Behandlung an verschiedenen Stellen inline überwacht und die Konzentration für die folgende Kaustifizierung ermittelt werden.
Applikationen in der Branche der Papier- und Zellstoffindustrie stellen hohe Anforderungen an alle Systemkomponenten. Unsere Applikationsspezialisten legen die Sensoren auf die zu erwartenden Bedingungen aus. Das robuste und ohne bewegte Teile und Dichtungen arbeitende Messverfahren überzeugt durch unübertroffene Laufzeiten. Die Schallgeschwindigkeits-Sensoren widerstehen je nach Ausführung Temperaturen bis 130°C. Zur Gewährleistung langer Laufzeiten werden hochresistente Materialien und Beschichtungen verwendet.
Durch die Online-Analyse der Grünlauge-Konzentrationen mittels LiquiSonic® Messtechnik kann gezielt Kalk nachdosiert werden. Weiterhin können die einzelnen Prozessstufen, wie beispielsweise die Verdünnung der Schmelze zur Grünlauge und deren Lagerung und Klärung, permanent überwacht und automatisch geregelt werden. Es entfallen durch Probenentnahmen und Laboranalysen bedingte Zeitverzögerungen. Durch diese effiziente Prozesskontrolle wird eine Qualitätssteigerung erreicht.
Messung ohne LiquiSonic®
Die Messung von Grünlauge ist keine einfache Aufgabe, aufgrund der rauen Umgebung und der schwierigen Messbedingungen. In den Anlagen herrschen hohe Temperaturen bis zu 100°C, wobei mit aggressiven und korrosiven Flüssigkeiten gearbeitet wird. Erschwerend kommt hinzu, dass die zu messenden Medien eine hohe Viskosität und Adhäsionsneigung aufweisen. Ein hoher Anteil an festen Partikeln und Verunreinigungen sowie zur Kristallisation neigende Schwebstoffe behindern eine adäquate Messung.
Ohne eine kontinuierliche Konzentrationsmessung durch LiquiSonic® liegen nur Momentaufnahmen der Konzentrationswerte vor. Durch manuelle Probenentnahmen werden durch Menschenhand verursachte Fehler begünstigt. Zusätzlich sorgt der Zeitverzug zwischen der Probenentnahme und dem Vorliegen der Ergebnisse für einen nicht ausreichend steuerbaren Prozess. Häufig treten dadurch Qualitätsmängel auf.
Messung mit LiquiSonic®
Mit LiquiSonic®, der Lösung von SensoTech, kommt es zu einer Erhöhung der Produktqualität, da die relevanten Kennzahlen im Grünlaugeprozess zu jeder Zeit genau bekannt sind. Messungen erfolgen nicht punktuell, wie bei einer Probenentnahme, sondern im Sekundentakt über den gesamten Prozessverlauf. Somit gibt es keinen Zeitverzug zwischen der Messung und dem Ergebnis, was zur Folge hat, dass sehr schnell auf Abweichungen reagiert werden kann, z.B. in Form von Nachdosierungen.
Neben der Zeitersparnis hat eine Inlinemessung einen weiteren Vorteil: Der Einfluss menschlicher Fehler verringert sich auf ein Minimum, da die Messwerte in das Prozessleitsystem integriert werden können. Die Nachdosierung des Kalkes erfolgt durch die Automatisierung genauer, wodurch der Prozess effizienter wird. Dadurch reduziert sich der Kalkverbrauch, was zu einer Kostenreduzierung führt. Vielfache Probenentnahmen und das Warten auf Messergebnisse der Konzentration gehören der Vergangenheit an.
Darüber hinaus wird der LiquiSonic® Sensor nicht durch abgelagerte Partikel oder Verunreinigungen beeinträchtigt. Besonders robust sind die LiquiSonic® Sensoren aufgrund der speziellen Polymerbeschichtung, die das Arbeiten mit aggressiven und korrosiven Medien möglich macht. Nach Installation und Anpassung des Messsystems an den Prozess sind keine Reinigungen, Wartungen oder Kalibrierungen erforderlich!
Anwendung
Ausgangsmaterial beim Laugen-Recycling ist die Schwarzlauge im Rückgewinnungskessel. Während der Verbrennung gebildete Schmelze sedimentiert und muss durch Wasser oder dünne Weißlauge verdünnt werden. Die entstandene Grünlauge ist Na2S- und Na2CO3-haltig, heiß und wird oft in einem separaten Tank gelagert. Anschließend wird sie geklärt und in einem Grünlauge-Sammeltank gelagert. Die vorbereitete Grünlauge wird mit Brandkalk in der Kaustifizieranlage zu NaOH umgesetzt.
Durch die sekundenschnelle Analyse der LiquiSonic® Sensoren können die einzelnen Prozessstufen, wie beispielsweise die Verdünnung der Schmelze zur Grünlauge und deren Lagerung und Klärung, permanent überwacht und geregelt werden. Diese effiziente Prozesskontrolle dient somit sowohl der Qualitätssteigerung als auch der ökonomischen Regelung der Kalk-Zugabe.
Einbau der LiquiSonic® Messtechnik in den Grünlaugeprozess
Die LiquiSonic® Rohrsensoren werden direkt in die Grünlauge-transportierenden Rohrleitungen eingebaut. Durch die PFA-Beschichtung ist eine langjährige Messgenauigkeit trotz alkalischer, heißer Prozessflüssigkeiten und Ablagerungstendenz gewährleistet. Der LiquiSonic® Controller 30 kann mit bis zu 4 Sensoren verbunden werden, um die Grünlauge zeitgleich an mehreren Messstellen zu überwachen:
- nach dem Lösungtank
- vor der Klärung
- nach der Klärung bzw. vor der Kaustifizierung
Typische Messbereiche:
Konzentration: 0 - 30 m% oder 950 - 1200g/l
Temperatur: 5 - 95 °C
Kundennutzen
Das LiquiSonic® Messsystem bietet in der Papier- und Zellstoffherstellung, insbesondere in der Grünlauge Behandlung, zahlreiche Vorteile:
- stabile und wartungsfreie Funktion trotz Ablagerungsneigung der Grünlauge
- Reduktion der Instandhaltungs- und Reinigungskosten, kein Reinigungszubehör nötig
- präzise Konzentrationsbestimmungen in Grünlauge, sowie Schwarz- und Weißlauge
- rückverfolgbares Monitoring mit Datenaufzeichnung
- Erhöhung der Betriebssicherheit